Rehabilitation of Cableway posts, Longyearbyen

Abstract

Taubanebukkene formidler byens gruvehistorie og er kategorisert som kulturminner. Grunnet varmere klima vil temperaturene i bakken øke og det aktive laget nå dypere. Dette fører til økte setninger og deformasjoner når permafrosten smelter. For å bevare kulturminnene er det, ved flere tilfeller, behov for rehabilitering av fundamentene. De økte temperaturene må taes hensyn til ved refundamentering av taubanebukkene. I denne oppgaven ønsker vi å beskrive ytelsen til de originale fundamentene ved økt aktivt lag, og sammenligne dem med en alternativ løsning, pele fundamentering. De originale fundamentene har en dybde på 1.5-3.0 m avhengig av størrelse på taubanebukken. Innen 2030 forventes det at temperaturen under de originale fundamentene vil øke og dermed nærme seg 0 ◦C. Våre beregninger viser at tykkelsen av det aktive laget vil, innen 2040, ha en minimums dybde på 1.5 m, som tilsvarer dybden av de grunneste taubane fundamentene. I løpet av de neste 40 årene vil det aktive laget øke til ca. 4 m, og temperaturen ved 10 m dybde vil være mellom −1 ◦C og 0 ◦C. Simuleringen indikerer et stort skifte i tykkelsen av det aktive laget rundt år 2060, ettersom endringer i det hydrologiske regimet bidrar ytterligere. En foreslått løsning vil være å rehabilitere med pele fundamenter. En standard pel med lengde 10 m vil ha setninger nær 5 cm i 2040, i jordtype sand og leire. En standard pel på 10 m vil ikke fungere godt etter 2040, grunnet temperaturer over −1 ◦C langs pelen, lengre peler er da anbefalt for å opprettholde nødvendig kapasitet. Grunnet økte temperaturer, som fører til økt aktivt lag og varmere permafrost temperaturer, anbefales det å gå vekk fra den originale fundamenteringsmetoden. Ved sammenligning av original fundamentering og pele fundamentering er peler anbefalt grunnet de fremtidige scenarioene.

The cableway posts of Longyearbyen are defined as cultural heritage. With increasing temperatures, the permafrost in which they are embedded is melting, causing settlements and deformations in the structures. To preserve the cultural heritage, rehabilitation of the foundations is needed. In this thesis we aim to describe the performance of the foundations in conditions of degrading permafrost, and compare them to a proposed foundation solutions in which piles are used. By 2030, predictions show a permafrost temperature at 0◦C near the depth of the authentic foundations. Our analysis shows that the active layer thickness of the permafrost will be above the minimum threshold of 1.5 m by 2040. Findings show that within the next 40 years the active layer thickness will increase by 4 m, and the ground temperature will be between −1 ◦C and −0 ◦C 10 m below the surface. Simulations show a major shift in active layer thickness and permafrost temperatures after 2060, as changes in the hydrological regime contributes further and further into the future. A proposed functional solution wherein pile foundations are used, will have settlements increasing by 5 cm for a 10 m pile after 2040 for soil types sand and silt. The functional solution of using 10 m long piles will not perform well after 2040, as longer piles would need to be used by then to sufficient effective pile length. Due to the warm permafrost temperatures below the authentic foundation (shallow foundation) rehabilitation with authentic solution is not recommended. Thereby, piles are ecommended as a more reliable foundation method due to the future scenarios.