10/11/2011. Två särskilda störningsfrågor: vibrationer och luftstötvågor. Mathias Jern Pallsprängning.

Transkript

1 Två särskilda störningsfrågor: vibrationer och luftstötvågor Mathias Jern Pallsprängning 1

2 Exempel, sprängning Exempel, varje hål detonerar vid en egen tidpunkt => laddningen i ett borrhål = samverkande laddning 2

3 Detonation 1 kg sprängmedel => ca 1 m 3 gas 5000 m/s Nitro Consult Sprängning 3

4 Vibrationer R wave S wave P wave pall Ytvågen är en 2 D våg och förlorar därför inte energi lika fort som 3 D vågorna, Därför är oftast ytvågen den som skapar problem Energy: Fragmentering ca. 1 % Förflyttning ca. 37% Vibrationer ca. 7 % R våg (ytvåg) S våg P våg 4

5 Vad är vibrationer? Parametern som är enklast att förstå Vid sprängning mäter man oftast svängningshastighet (mm/s), hus är känsliga för svängningshastighet. Människan är känslig för acceleration (m/s 2 ). Hur mäter vi vibrationer och luftstötvågor? 5

6 Exempelbild (Kållered Göteborg) Avstånd till MP Ca 1.6 sek => (340*1.6) = 540 m Notera: 4,05 mm/s ger 23 μm förflyttning (Eller beräknat 4.05/2*3,14*19,5= 32 μm ) Jämförelse hårstrå ca 60 μm Vanligt a4 papper: μm Frågeställningar: 1 Hur bra är vi på prediktion av vibration och luftstötvåg (spridning)? dvs. hur vet man innan sprängning att man innehåller villkoren? 2 Hur stor är risken för skada på hus? Dvs. hur lätt går hus sönder av vibrationer från sprängning? 3 Hur stor är störningen från vibrationer och luftstötvågor? Hur skall man beakta störning irritation, skrämsel pga. vibrationer och luftstötar? 4 Oro, upplevelsen av att huset skadas Varför upplever man att huset skadas och hur bemöter man detta? 6

7 Frågeställningar: 1 Hur bra är vi på prediktion av vibration och luftstötvåg (spridning)? dvs. hur vet man innan sprängning att man innehåller villkoren? 2 Hur stor är risken för skada på hus? Dvs. hur lätt går hus sönder av vibrationer från sprängning? 3 Hur stor är störningen från vibrationer och luftstötvågor? Hur skall man beakta störning irritation, skrämsel pga. vibrationer och luftstötar? 4 Oro, upplevelsen av att huset skadas Varför upplever man att huset skadas och hur bemöter man detta? Vibrationer Det finns många parametrar som har betydelse för vibrationsnivån, tyvärr är många av dem svåra att påverka. Viktiga parametrar: Avstånd Samverkande laddning: Koppling sprängmedel/berg Tändplan, tändarfördröjning, tändarnoggranhet: Sprängplan, upptändningsriktning: Sprängämnets egenskaper (VOD, densitet, frikoppling). Geologi: Egenskaper hos mätplatsen: 7

8 v max A r q B Skallagsekvationen y = 2636x R 2 = Där v max = max svängningshastighet (mm/s) r = avstånd (m) q= samverkande laddning (kg) A= platsspecifik konstant B= platsspecifik konstant Vmax (mm/s) SD Vad är konsekvensen av ett överskridande? 8

9 Luftstötvåg Det finns många parametrar som har betydelse för luftstöten, tyvärr är många av dem svåra att påverka. Viktiga parametrar: Avstånd Samverkande laddning: Koppling sprängmedel/luft Pallen höjd och riktning, försättning: Topografi: Sprängplan, upptändningsriktning: Meteriologiska förhållanden: P max A 3 r q B Där P max = max luftstötvåg(mm/s) r = avstånd (m) q= samverkande laddning (kg) A= platsspecifik konstant B= platsspecifik konstant 9

10 Frågeställningar: 1 Hur bra är vi på prediktion av vibration och luftstötvåg (spridning)? dvs. hur vet man innan sprängning att man innehåller villkoren? 2 Hur stor är risken för skada på hus? Dvs. hur lätt går hus sönder av vibrationer från sprängning? 3 Hur stor är störningen från vibrationer och luftstötvågor? Hur skall man beakta störning irritation, skrämsel pga. vibrationer och luftstötar? 4 Oro, upplevelsen av att huset skadas Varför upplever man att huset skadas och hur bemöter man detta? När går hus sönder? Det finns relativt mycket forskning på området 10

11 När går hus sönder? Försök När går hus sönder? Byggforskningen R32:

12 SS Frågeställningar: 1 Hur bra är vi på prediktion av vibration och luftstötvåg (spridning)? dvs. hur vet man innan sprängning att man innehåller villkoren? 2 Hur stor är risken för skada på hus? Dvs. hur lätt går hus sönder av vibrationer från sprängning? 3 Hur stor är störningen från vibrationer och luftstötvågor? Hur skall man beakta störning irritation, skrämsel pga. vibrationer och luftstötar? 4 Oro, upplevelsen av att huset skadas Varför upplever man att huset skadas och hur bemöter man detta? 12

13 Bakgrund: Människors känslighet TABELL 4.2 WISS & PARAMELEE (1974). GRÄNS BETYDER UPPLEVELSEN HOS DEN KÄNSLIGASTE PERSONEN, MEDEL ÄR GRUPPENS MEDELKÄNSLIGHET. Mdl Medel Gä Gräns Respons V max (mm/s) V max (mm/s) 1,5 0,25 Knappt märkbart 8 2,5 Tydligt märkbart 23 9 Starkt märkbart 27 Mycket störande Även Vibrationens längd (tid) Frekvens mm Människan i Bostadshus Intern påverkan (fotsteg, dörrar maskinvibr.) VIBRATIONSKÄLLA (plats, frekvens, magnitud, tid) Respons mark Respons byggnad Vind Luftburet buller Luftstötvåg Vibrationer från: Väggar, tak, golv, fönster etc Vibrationer från: Stolar, bord, sängar, golv Vibrationer från: Fönster, speglar, växter, lampor, etc Skada: Sprickor och brott HÖRBAR: KÄNNBAR: SYNBAR: varning Information relation Erfarenhet Förväntan Identifiering av källa Irritation Rädsla för skada Störning av aktivitet Störning av sömn Omgivnings omständigheter Andra vibrationskällor Tid på dagen Bostadsområde Typ av byggnad aktivitet RESPONS Ingen Kritisk kommentar Klagomål Kräver kompensation Protesthandling Psykisk stress Den vibration man upplever i huset är inte samma som vi mäter inkommande i husgrund 13

14 Standarder komfort Storbritannien Tyskland 100 Din dagtid Din natt Din PCPV (mm/s) Frekvens (Hz) FIGUR 5.3 TILLÅTNA VÄRDEN VID BOSTADSHUS ENLIGT DIN BLÅ LINJER FÖR DAGTID (A0=3) RESP MAGENTA FÖR NATTID (A0=0.2). ÖVRE LINJEN INNEBÄR HUS UTAN RESONANSEFFEKT (CF=0.6) OCH UNDRE MED (CF=0.8). SVART LINJE REPRESENTERAR TILLÅTNA VÄRDEN PÅ BOSTADSHUS ENLIGT DIN (LINJE 2). Gäller komponentmax (PCPV) Rapporterna kan laddas ner från: 14

15 Bjälklag Luftstötvåg Inkommande sockel Luftstötvåg Frågeställningar: 1 Hur bra är vi på prediktion av vibration och luftstötvåg (spridning)? dvs. hur vet man innan sprängting att man innehåller villkoren? 2 Hur stor är risken för skada på hus? Dvs. hur lätt går hus sönder av vibrationer från sprängning? 3 Hur stor är störningen från vibrationer och luftstötvågor? Hur skall man beakta störning irritation, skrämsel pga. vibrationer och luftstötar? 4 Oro, upplevelsen av att huset skadas Varför upplever man att huset skadas och hur bemöter man detta? 15

16 Tyvärr är hus och människor inte känsliga för samma sak! 11.4 mm/s 16

17 Skada på byggnad Det är viktigt att komma ihåg att alla hus har sprickor: inre spänningar, temperatur och luftfuktighetsvariationer, snölaster, vind, grundvattenfluktuationer, sättningsrörelser etc. skapar alla påfrestningar på ett hus. För att sprängningen skall vara ett verkligt problem, ur skadesynpunkt, ktmåste alltså effekten från sprängningen vara stor i relation till andra påfrestningar. Exempel: besiktning av nya hus i Göteborgstrakten Människan och företeelsen sprängning, attityd! Jones & Stokes (2004) poängterar att det är viktigt att skilja på medelindividen och individer som kommer att hamna högt eller lågt vid en jämförelse. Tåligast för vibrationer är de som har ett ekonomiskt intresse i, eller annan fördel av, verksamheten. Även om dessa upplever en viss störning kommer dessa inte att klaga så länge inte direkt fysisk skada uppstår. På andra sidan skalan står de individer som är direkta motståndare till projektet, dessa kommer att uppleva störning och också klaga på denna så fort de upplever någon effekt alls. Påverkbara parametrar Kunskap / information Förvarning innan salva 17