nadsverksamhet på grund av bristande hänsyn till geoteknik uppskattas överstiga 3,5 á 4,0 miljarder kronor årligen. En betydande del av kostnaden kan kopplas till omgivningspåverkan på grund av pålning och spontning. För en mer noggrann beskrivning hänvisas till Hintze (1994) och Hintze (2004). Forskningsarbetet kommer att fokusera på omgivningspåverkan i form av vibrationer, men också sättningar och buller kommer att behandlas. Omgivningspåverkan består i huvudsak av följande delar: Vibrationer. Detta uppkommer i marken både vid slagning och vid vibrodrivning av pålar och sponter. Vibrationer kan upplevas som ett problem dels som kännbara skakningar och markrörelser och dels kan det ge upphov till skador på närliggande konstruktioner. Vibrationer som uppstår i samband med pålning och spontning kan försämra boendemiljön. Påkänningar i byggnader som framkallas av pål- och spontslagning är normalt inte så stora att dessa ensamma orsakar skador. Under ogynnsamma förhållanden kan dock vibrationer, i kombination med andra faktorer, initiera sprickbildning och orsaka skador. Sättningar. Detta uppkommer vid påloch spontdrivning på grund av markvibrationer som i sin tur skapar omlagringar i jordstrukturen, vilket ger en packning av materialet. Sättningar kan ge upphov till skador såsom sprickor i byggnader och andra konstruktioner såväl som estetiska problem. Buller. Obehagliga ljud uppkommer på flera olika sätt vid pål- och spontdrivning. Dels kan vibrationerna gå upp i byggnader och skapa stomljud. Dels ger själva installationen upphov till buller. Bland allmänheten är oftast de vanligaste orosmolnen buller och luftföroreningar vid spont- och pålinstallationer, dessa är dock relativt lätta att minska eller styra. Vibrationerna som uppstår är å andra sidan både svåra att bestämma i för-
väg och kostnadskrävande att minimera. I avsaknad av tilltro till hur bedömning av markvibrationer går till, känner sig myndigheter ofta tvingade att sätta upp restriktioner för användandet av pålar och sponter i tätbebyggda områden, se Massarsch & Fellenius (2008). Beräkningar av markvibrationer baseras i dagsläget ofta på grova, empiriska uttryck utvecklade för mer än 30 år sedan. Massarsch & Fellenius (2008) har visat att det energibaserade, empiriska arbetssättet som i dagsläget används är alltför grovt för att göra pålitliga analyser av markvibrationer och kan i vissa fall vara helt missvisande. Det har visats att befintliga modeller ger grova uppskattningar, som ignorerar influenser av platsens geotekniska förhållande och försummar det faktum att det är det hastighetsberoende motståndet mellan påle och jord som är källan till markvibrationerna. Att analysera storlek och utbredning av denna miljöpåverkan har väsentlig betydelse för att minska skadekostnaden på grund av omgivningspåverkan.
Förståelsen för hur vibrationer överförs från hejare till byggnad ska öka
Trots att man i många länder har börjat tillämpa restriktiva vibrationskrav vid spontning och pålning är de faktorer som påverkar vibrationers uppkomst och utbredning i jorden ofta i hög grad okända. Många gånger baseras riskanalyser på empiriska samband och förenklade antaganden. Därför är det inte förvånande att tillförlitligheten för dessa analyser ofta är låg. I vissa fall överraskas man därför av oväntade vibrationsskador medan i andra fall tillämpas restriktioner som leder till ineffektiva och kostsamma grundläggningsarbeten. En viktig del i forskningsarbetet är att öka förståelsen för hur vibrationer överförs från hejaren till byggnaden. Förståelsen ligger bland annat i att undersöka hur vibrationer överförs mellan olika material. När hammaren på pålkranen träffar
Figur 1: Schematisk bild av energi/kraftöverföring från hejare till omgivande konstruktion, efter Hintze et al (1997). Bygg & teknik 1/10
pålhuvudet byggs en spänningsvåg (eller töjningsvåg) upp, det vill säga en vibration, som utbreds med viss frekvens och amplitud ner längs pålen, in i jorden och in under och i närliggande konstruktioner. Om inte hela vibrationskedjan tas hänsyn till är det inte möjligt att till fullo förstå orsaken till markvibrationsproblemet, se Massarsch & Fellenius (2008). Det är av yttersta vikt att förstå hur vibrationsöverföringen går till för att hitta skillnader mellan exempelvis olika typer av pålar och sponter och olika typer av jordar. Vidare gäller det att förstå hur markvibrationerna i sin tur ger upphov till sättningar och buller. Det finns ett flertal olika faktorer som är av betydelse för vibrationsproblem vid pål- och spontdrivningsarbeten. Problematiken presenteras på ett förenklat sätt för att åskådliggöra samverkande faktorer. Figur 1 visar en schematisk bild över de fem problemområden som måste beaktas: ● Överföring av energi/kraft mellan hejare/vibro och påle/spont ● Överföring av energi/kraft mellan påle/spont och jord ● Vibrationstransport i jorden ● Vibrationsöverföring/samverkan mellan jorden och konstruktionen ● Vibrationsförstärkning i konstruktionen. Förvånansvärt få publikationer har på ett vetenskapligt sätt berört vibrationer till följd av påldrivning som ett dynamiskt påle-jord interaktionsproblem. Vid uppskattning av vibrationer orsakade av påldrivning har de flesta utredningar fokuserats på genererandet av energi från slaget av hammaren samt vågutbredningen i jorden, se Massarsch & Fellenius (2008).
Påverkan på omgivande konstruktioner
En del av forskningsprojektet ska omfatta en analys av vad omgivningspåverkan ger för konsekvens på angränsande byggnader/konstruktioner, se Hintze & Viking (2007). Det är i huvudsak tre aspekter som bör beaktas när man bedömer omgivningspåverkan: ● Estetiska och komfortmässiga ● Användbarhet och funktionella ● Stabilitet och konstruktiva. Byggnader och konstruktioner påverkas olika beroende på störkälla och typ av störning. Likaså är samverkan mellan olika delar såsom byggnad, grundkonstruktion och undergrund av väsentlig betydelse. Denna samverkan är dock i allmänhet svår att beskriva rent analytiskt. Vibrationer kan skapa resonanseffekter i byggnader som måste undersökas och analyseras, se figur 2 på nästa sida. Storleken på vibrationerna för ett visst projekt kan mätas ganska bra i fält, men förutsägelsen av effekten på byggnaden är osäker. Varje pål- och spontprojekt är 13