Skadeverkan mot byggnad av markvibrationer från sprängning – Parameterstudier och jämförelse med försök

Rapport, 2023

Vid sprängningsarbete uppstår en omgivningspåverkan i form av markvibrationer som kan ge upphov till skador hos närliggande byggnader och konstruktioner. I dagens svenska och norska vibrationsstandarder anges liknande riktlinjer för tillåtna vibrationsvärden för att undvika skador på olika byggnader. Dessa riktlinjer är i huvudsak baserade på empiriska data från 1950- och 1960-talet och beror bland annat på avstånd och grundförhållanden. Det vetenskapliga stödet för riktvärdena anses dock vara svagt, och kritik har framförts om att de i flera fall bedöms vara alltför konservativa. Med anledning av detta finns det i branschen en önskan att modernisera de nationella standarderna. En viktig faktor för detta är att bättre förstå under vilka förutsättningar som markvibrationer ger upphov till skador. Detta anses vara dåligt känt och det primära syftet med detta arbete är därför att ge en djupare fysikalisk förståelse för kopplingen mellan markvibrationer orsakade av sprängning och skador i närliggande byggnader. För detta bedöms användandet av numeriska modeller utgöra en central del eftersom de möjliggör genomförandet av parameterstudier under kontrollerande former. För att säkerställa att framtagna numeriska modeller har förankring i verkligheten är det även väsentligt att resultat från dessa jämförs
med försök. Genom att klargöra samverkan mellan grundens vibrationer, byggnadens dynamiska egenskaper och risk för skada så utgör sådan kunskap underlag till att i förlängningen ta fram en ny nordisk standard avseende riktlinjer för bedömning av skaderisk i byggnader vid sprängning i berg.

I rapporten presenteras en numerisk parameterstudie utförd med användande av 2D linjärelastisk finita elementmetod, där inverkan av geometri och material hos en förenklad struktur, markens styvhet, lastfrekvens och vågutbredningshastighet undersökts. Av denna konstateras att det, även för mycket enkla fall, är komplext att förutspå hur storleken på resulterande dragspänningar påverkas av olika parametrar och att det inte är uppenbart på förhand att en given kombination av lastfrekvens och vågutbredningshastighet ska resultera i stora dragpåkänningar i utsatt byggnad. Vidare medför varierande geometri och material i strukturen ytterligare osäkerheter i detta. Erhållna resultat indikerar dock att kritiska lastfrekvenser har en tendens att öka med ökande markstyvhet. I rapporten görs vidare jämförelser av numeriska simuleringar med fältförsök utförda i Norge.