| dc.description.abstract | I løpet av de siste årene er idéen om en fergefri kystriksvei fra Kristiansand via Bergen til
Trondheim blitt en viktig politisk sak for mange av partiene på Stortinget, og Statens vegvesen har satt i gang mange tekniske undersøkelser i samarbeid med rådgivningsfirmaer
for å finne løsninger for broer og tunneler som skal erstatte fergesamband.
For flere av de aktuelle brotypene, vil fundamentering og forankring i fjell, stedvis
under dypt vann, være en sentral komponent. Broene vil være påkjent av naturlaster som
vind- og bølgekrefter i tillegg til trafikklast. Alle disse vil variere syklisk med forskjellig frekvens hundretusener til millioner av ganger i løpet av levetiden. Disse sykliske lastene må tas opp av forankringene, og på grunn av broenes dimensjoner, vil kreftene bli større enn på eksisterende broer.
Etter en grundig litteraturstudie viste det seg at syklisk belastning av støpte forankringer
i fjell er lite undersøkt, selv om de få undersøkelsene som er gjort, viser at kapasiteten
kan brytes ned progressivt når lasten sykles opp til nivåer på omtrent halvparten av den
statiske kapasiteten.
Da jeg etter en måned hadde studert mye litteratur, gikk jeg i gang med et forsøksoppsett
der jeg støpte høyfaste stålstag med 18 mm diameter inn i borede hull i en betongblokk
på én kubikkmeter, samtidig som jeg fortsatte litteraturstudiet og gikk dypere inn på den
litteraturen som er mest relevant for forsøksoppsett og teoretisk lastopptak av statiske og
sykliske laster på støpte fjellstag. Betongblokkene var støpt flere måneder tidligere. Mitt
forsøksoppsett repeterer og utvider et tidligere utført forsøksprogram av Brahim Benmokrane
(Benmokrane et al. (1995)).
Avhengig av stag- og hullgeometrien, kan bruddet skje enten i en av heftsonene, i selve
staget eller i betongen (fjellet) rundt. Stagene ble støpt med en geometri slik at bruddene
skulle gå mellom stag og mørtel.
Etter minst 28 døgn herding av støpemørtelen ble noen stag testet ved statisk, tøyningsstyrt
uttrekk, mens andre ble testet laststyrt syklisk. Til alle testene brukte jeg en hul hydraulikksylinder plassert på et stativ som hvilte på betongblokken et stykke ut fra støpehullet. Staget gikk gjennom senterhullet i sylinderen og ble festet ved hjelp av mutter og skiver på stagets grove gjenger. Hovedformålet var å studere eventuell nedbrytning av heftsonen mellom stag og mørtel ved syklisk last. Betongblokken simulerte fjellet, og staget kan for eksempel være en nedskalert forankring av strekklast fra bro.
Under forsøkene ble stagets aksielle forskyvning relativt til betongblokken målt ved
hjelp av LVDT-er festet til staget. Lasten på staget ble målt med både ringformet lastcelle
og trykkmåler ved tilførselsslangen på hydraulikkanlegget. Målerne hadde tidvis veldig
godt samsvar og tidvis var det store avvik. Dette gjorde testresultatene usikre. Prøvestykker
av mørtelblandingene ble testet i presse for bestemmelse av bøyestrekk- og trykkfasthet,
inkludert etterfølgende sammenligning med oppgitte egenskaper i datablad. Slik kunne jeg
ha en viss kontroll på mørtelens kvalitet.
De oppnådde kapasitetene, både statisk og syklisk, var relativt sett i samme størrelsesorden
som i Benmokranes undersøkelse, i noen tilfeller litt mindre. Ut fra de tre sykliske forsøkene jeg rakk å gjøre, var det stor kapasitetsforskjell for stag som var støpt med samme geometri og mørtelblanding. Årsaken til variasjonene er mest sannsynlig litt varierende kompaktering av mørtelen, unøyaktige måleverdier for lasten og ikke minst stor innflytelse
av ujevnheter i hullene nær toppen, siden stagene jeg testet hadde kort støpt lengde. Det
ene staget gikk til brudd for last opp til 60 % av statisk kapasitet etter bare 150 sykluser,
som sammenlignet med tidligere undersøkelser er lavt. Det sterkeste staget hadde en klart
større kapasitet enn ventet og tålte flere tusen sykluser til en høyere last enn den statiske
kapasiteten til tilsvarende stag. Det tredje staget tålte flere tusen sykluser på lavere lasttrinn før det gikk til brudd etter omtrent 1000 sykluser opp til 70 % av statisk kapasitet av tilsvarende stag, i godt samsvar med Benmokranes resultater.
Mange flere stag ble støpt og gjort klare for testing, og resultatene fra disse vil være
avgjørende for hvilke konklusjoner man kan trekke. Ikke minst vil resultatene få redusert
usikkerhet etter at de fleste svakheter ved forsøksoppsettet og instrumenteringen nå er
avdekket og utbedret for fremtidige forsøk. En naturlig videreføring av arbeidet vil være
å teste stag med større gyst lengde, slik at svakheter nær toppen av hullet vil få mindre
betydning. I tillegg vil det være interessant å teste med forskjellige bindemidler for å finne hvordan kapasiteten avhenger av bindemiddeltypen og -sammensetningen. | |
