Pelspisser av stål rammet mot fjell: Forsøk og numeriske analyser

Abstract

I denne masteroppgaven er det sett nærmere på oppførselen til peler med pelspisser som rammes ned i fjell. Oppgaven er en del av et prosjekt Statens vegvesen har satt i gang for å øke kunnskapen rundt temaet.Det er i oppgaven sett på hvilke regler man må ta hensyn til ved dimensjonering av pelspisser. Ut fra dette ble det foreslått 5 emnesrør for å gjennomføre nedskalerte forsøk.Forsøkene ble utført ved at 2 av emnesrørene ble rammet mot ulike bergarter for å se hvilke effekter spissens geometri har for nedtrengingsevnen. Forsøkene viste at de massive spissene hadde god synk for de første slagene, for så og miste noe av penetrasjonsevnen. Og at det for ulike geometrier er ulik oppførsel.Det er videre gjort et studie der det er sett på en alternativ geometri for kraftoverføring fra pelrør til pelspiss. Målet var å lage en robust spiss som minsker faren for vrakpeler og øker nedtrengningsevnen. Pelen ble modellert som lineært elastisk med Johnson-Cook viskoplastisitet for best mulig å kunne simulere responsen ved store tøyningshastigheter. Det ble benyttet er Mohr-Coulomb plastisitetsmodell for å simulere fjellmaterialets oppførsel. Fjellmodellen ble så kalibrert for redusert fjellkvalitet. Begge modellene ble kalibrert utfra verdier i litteraturen. Verdiene for materialmodellen ble så validert med forsøksdata fra tidligere studier.Resultatene viste at materialmodellen ser ut til å representerer fjellet på en god måte. Det er mer usikkert om den alternative pelgeometrien er god nok til at det er noe poeng i å bytte ut dagens standardspiss.