Frekvensstyrning av vibrationsvältar och vibroplattor för packning av friktionsjord

Relevanta dokument
Detta bör du veta om markvibrationer

LT-vibratorstampar för packningsarbeten

1. Mekanisk svängningsrörelse

Vågrörelselära och optik

Uppgifter 2 Grundläggande akustik (II) & SDOF

Årsmöte SGF Öst 2017

Laboration Svängningar

VÄLKOMMEN TILL CRAMO

Comparison between field monitoring and calculated settlement for railway embankment built on peat

Parking garage, Gamletull. MDM-piles, pre-installation testing RÄTT FRÅN GRUNDEN!

Rapport från refraktions- och reflektionsseismiska mätningar i. området Färgaren 3, Kristianstad

RealSimPLE: Pipor. Laborationsanvisningar till SimPLEKs pipa

FRAMÅT GÅENDE MARK VIBRATORER FÖR JORD OCH ASFALT. LF-serien

Seismik. Nils Ryden, Peab / LTH. Nils Rydén, Peab / Lunds Tekniska Högskola

Sylodyn. Dynamiska prestanda för exceptionella krav. Fördelar. Leveransprogram

MinBaS Område 2 Rapport nr 2:17

Mattias Broström, Asfaltbeläggningar i Boden 1

KC, masstabilisering, solidifiering, ytstabilisering skillnaderna och användningsområden

EXAMENSARBETE. Vältning och packning vid asfaltbeläggning

Information om ämnet Militärteknik med diagnostiskt självtest av förkunskaper till blivande studerande på Stabsutbildningen (SU)

Vibrationer. Vibrationer, historik. Vibrationer, historik. Peter Berg, yrkeshygieniker. Helkropp. Hand- arm

HYDROIMPACTS 2.0 Föroreningstransporten i den omättade markzonen. Magnus Persson. Magnus Persson, Lund University, Sweden

Uppgift 1. Deskripitiv statistik. Lön

Påtvingad svängning SDOF

BIG seminarium 31/1 2019

DUPLEXVÄLTAR OCH RÖRGRAVSVÄLTAR. LP-serien

Den ideala kombinationen av både fjäder och dämpare. Fördelar. Lång livslängd

Impedans och impedansmätning

Kapitel: 31 Växelström Beskrivning av växelström och växelspänning Phasor-diagram metoden Likriktning av växelström

Birger E2 AB Svärdfisken Etapp2 Varberg kommun

Ljud. Låt det svänga. Arbetshäfte

Kundts rör - ljudhastigheten i luft

Kärr 1:8 Stenungsund. Geoteknisk utredning PM planeringsunderlag

Uppgift 1: När går en glödlampa sönder?

Den ideala kombinationen av både fjäder och dämpare. Fördelar. Lång livslängd

TORSBY KOMMUN KV STÄDET 2 PLANERADE BOSTADSHUS GEOTEKNISK UTREDNING TEKNISK PM GEOTEKNIK. Örebro WSP Box Örebro

TSTE93 Analog konstruktion

Grå-Gröna systemlösningar för hållbara städer. HVS och fältförsök. Fredrik Hellman VTI

Lab 4. Några slides att repetera inför Lab 4. William Sandqvist

Nya metoder för att mäta snöegenskaper

SÄTT DIG NER, 1. KOLLA PLANERINGEN 2. TITTA I DITT SKRIVHÄFTE.

Upp gifter. c. Hjälp Bengt att förklara varför det uppstår en stående våg.

Vibrationsutredning avseende vibrationer från tåg på fastigheterna Selen 4-6, Lidköpings Kommun.

App for measurements

Hållsta 6:1 Vibrationsutredning

Geoteknisk undersökning med avseende på grundläggning, projekteringsunderlag. Sweco Infrastructure AB

Grundläggande akustik. Rikard Öqvist Tyréns AB

Fysikaliska modeller. Skapa modeller av en fysikalisk verklighet med hjälp av experiment. Peter Andersson IFM fysik, adjunkt

Bruksanvisning nivåvakt VM Optiswitch 4000/5000

Spä nningsmä tning äv periodiskä signäler

Compactometer, packningsmätare för vibrerande vältar ALFA-022R ALFA-022R-051S/0010

UTREDNING AV MARKVIBRATIONER KRUTBRUKET, ÅKERS STYCKEBRUK

DD25B. VOLVO TANDEMVÄLTAR 2.6 t 18.5 kw

Laboration Photovoltic Effect Diode IV -Characteristics Solide State Physics. 16 maj 2005

0,22 m. 45 cm. 56 cm. 153 cm 115 cm. 204 cm. 52 cm. 38 cm. 93 cm 22 cm. 140 cm 93 cm. 325 cm

E-II. Diffraktion på grund av ytspänningsvågor på vatten

Bilaga 1. Materialundersökning och redovisning av undersökningsresultat. K:\81_2\810582\Rapport\SBUF-rapport\Bilagor\Bilaga 1.doc

F8 Rumsakustik, ljudabsorption. Hur stoppar vi ljudet? Rumsakustik 3 förklaringsmodeller. Isolering. Absorption. Statistisk rumsakustik

Dynapac Dokumentationssystem. Jordpackning

2.2 GOLVREGLAR FÖR FLYTANDE GOLV

Funktioner hos Typar

Tentamen i Mekanik II

F8 Rumsakustik, ljudabsorption. Hur stoppar vi ljudet? Rumsakustik 3 förklaringsmodeller. Statistisk rumsakustik.

Spänningsmätning av periodiska signaler

Svängningar och frekvenser

DETALJPLAN FÖR SÖRMARKEN, BANKBUDET 5, BORÅS STAD

DETALJPLAN FÖR HULTA 4:1, BULTASTENSPARKEN, BORÅS STAD

IF1330 Ellära KK1 LAB1 KK2 LAB2. tentamen

Ljudisolering 2. SDOF-system. Kraft förskjutning Akustisk Planering VTA070 Infrastruktursystem VVB090. Ökandefrekvens.

Svängningar. Innehåll. Inledning. Litteraturhänvisning. Förberedelseuppgifter. Svängningar

KOMIHÅG 12: Ekvation för fri dämpad svängning: x + 2"# n

Detaljplan PM Geoteknisk utredning

Elektroakustik Laboration B1, mikrofoner

CA jordpackningsvältar Den nya generationen

Akustik läran om ljudet

Teknisk PM Geoteknik. Detaljplan Hällebäck. Stenungsund

PROJEKTERINGS PM/GEOTEKNIK

WebFlyer101_r0. Skenstyrning med kulkedja. Fördelar och jämförelser

Problem Vågrörelselära & Kvantfysik, FK november Givet:

Del A TEORI (max 40 p) OBS! Del A inlämnas innan Del B uthämtas.

Ulrik Söderström 20 Jan Signaler & Signalanalys

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 6 mars 2006 SVAR

Säkerhetsaspekter vid injektering under befintliga betongdammar

SD75, SD115, SD135. VOLVO ENVALSVÄLT 8-14,4 t kw

UTREDNING AV RISKEN FÖR VIBRATIONSSTÖRNING FRÅN KRINGLIGGANDE INFRASTRUKTUR VID PLANERAT EXPLOATERINGSOMRÅDE KARLAVAGNSPLATSEN, LINDHOLMEN, GÖTEBORG

Ulrik Söderström 19 Jan Signalanalys

m 1 =40kg k 1 = 200 kn/m l 0,1 =0.64 m u 0 =5.0 mm x p,1 = X 1 sin ωt + C 1 x p,2 = X 2 sin ωt + C 2,

Dynamiska effekter av tåg på broar

PM Geoteknik Skiljebo (Västerås 3:28) Västerås Stad

Avkoppla rätt en kvantitativ undersökning av parasitinduktans hos olika layoutalternativ

Minskad livslängd av energieffektiv belysning på grund av höga nivåer av elektromagnetiska störningar

Kroppens dynamiska massa i sittande ställning vid exponering för horisontella icke-ortogonala helkroppsvibrationer

VÄRMELASTER FRÅN TERMISK STRÅLNING I ROSTERPANNOR HENRIK HOFGREN

Strömtänger för AC. DN serien 5.00 (1/2) DN series

4. Elektromagnetisk svängningskrets

Tid- och frekvensmätning - inför laborationen 2 - Ola Jakobsson Johan Gran

CDS-012-P GEODYNAMIK. GPS-option för CDS CDS-012-P /S, 0401

KOMIHÅG 18: Ekvation för fri dämpad svängning: x + 2"# n. x j,

Måndag 29 september: Resonansfenomen (Janusz)

Transkript:

Frekvensstyrning av vibrationsvältar och vibroplattor för packning av friktionsjord SGF Öst Julföredrag Carl Wersäll Avd. Jord och Bergmekanik Skolan för Arkitektur och Samhällsbyggnad, KTH

Bakgrund Vibrationsvältar packar jorden med vibrationer som skapas av en roterande massa i valsen. Vibrationsfrekvensen är normalt en fast, ickevariabel parameter. Frekvensen är central i alla dynamiska system men packningsfrekvensen baseras snarare på tradition och mekaniska aspekter snarare än geotekniska och geodynamiska egenskaper. Den optimala packningsfrekvensen är okänd och har inte undersökts sedan 196 talet. Frekvensens påverkan på jordpackning med vibrationsvältar och plattor har studerats i småskaleförsök och fullskaleförsök. Kan resonans utnyttjas för att erhålla en mer effektiv packningsprocess? Resonanspackning har tillämpats inom djuppackning med goda resultat. Magnification factor, M' (-) 6 5 4 3 2 1 % 1% 2% 3% 5% 1% 2%.5 1 1.5 2 2.5 3 Dimensionless frequency, (-) 2

Packningsförsök med vibrerande platta A Småskaleförsök A Elektrodynamisk oscillator B Småskaleförsök B Roterande excentermassor Hög kontrollerbarhet Lägre kontrollerbarhet Liknar ej vältpackning Låg dynamisk last Frekvenssvep Konstant svängningshastighet med frekvens Torr sand Mer likt vältpackning Hög dynamisk last Diskreta frekvenser Kraften ökar med frekvensen i kvadrat Torr sand och optimal vattenkvot 3

Försöksserie A Signifikant ökning av packningseffektiviteten vid resonansfrekvensen Wersäll, C. and Larsson, S. (213), Small Scale Testing of Frequency Dependent Compaction of Sand Using a Vertically Vibrating Plate, Geotechnical Testing Journal, Vol. 36, No. 3, pp. 1 1. 4

Försöksserie B Wersäll, C., Larsson, S., Rydén, N. and Nordfelt, I., 215, Frequency Variable Surface Compaction of Sand Using Rotating Mass Oscillators, Geotechnical Testing Journal, Vol. 38, No. 2, 215, pp. 1 1. F = m e e 2 6 5 Settlement (mm) 4 3 2 Resonans 1 Dry sand, 12 cm Wet sand, 12 cm Dry sand, 25 cm 2 4 6 8 1 Frequency (Hz) 5

Fullskaleförsök 6

Fullskaleförsök Jordpackningsförsök med en 121 kg vibrerande enkelvalsvält 9 fasta frekvenser 2 förberedande överfarter (28 Hz) 6 överfarter per försök Frekvenser 15 35 Hz Uppluckring mellan försök 1 sveptest med variabel frekvens (12 överfarter) Bärlagergrus av månggraderat krossat berg 32 mm Sättningar mätta med avvägning Densitet uppskattad med horisontell isotopmätare Dynamiska mätningar på valsen 7

Dynamiska mätningar på valsen Vertical root mean square displacement, u RMS : mm 2.6 2.4 2.2 2 1.8 1.6 1.4 1st pass 2nd pass 3rd pass 4th pass 5th pass 6th pass 15 2 25 3 35 Frequency, f: Hz RMS displacement amplitude, u RMS : mm 3 2.5 2 1.5 Increasing number of passes First pass 1 1 15 2 25 3 35 Frequency, f: Hz Wersäll, C., Nordfelt, I. and Larsson, S., 216, Soil Compaction by Vibratory Roller with Variable Frequency, Géotechnique (in press). 8

Sättning Resonans Dubbelhopp En sänkning av frekvensen kan sänkas med 13 Hz ger: Bättre packningseffektivitet Lägre energi /bränsleförbrukning och mindre miljöpåverkan Längre livsläng för välten (upp till 4 gånger) Undvikande av dubbelhopp 9

Densitetsmätning 11

Densitetsmätning 12

Densitetsvariation med djupet Depth (mm) 5 1 15 2 15 Hz 17 Hz 25 18 Hz 2 Hz 3 22 Hz 35 25 Hz 28 Hz 4 31 Hz 35 Hz 45 5 6 7 8 9 1 11 12 Density increase (kg/m 3 ) 13

Ekvivalentlinjär modell Resonanseffekten beror på förhållandet mellan packningsfrekvensen och resonansfrekvensen. Resonansfrekvensen beror på vältens och jordens egenskaper. För att implementera frekvensvariabel packning är det fördelaktigt att kunna förutsäga resonansfrekvensen, vilken ger den optimala packningsfrekvensen. Stora töjningar och hög ickelinjäritet elastiska metoder är olämpliga. FE/DE metoder är tids och resurskrävande Ekvivalentlinjära metoder är ett lämpligt alternativ Acceleration (g) Displacement (mm) 6 4 2 (a) 5 1 15 2 Frequency (Hz) 1.5 1.5 (b) c S = 5 m/s c S = 1 m/s c S = 2 m/s 5 1 15 2 Frequency (Hz) 14

Dynamisk respons i småskaleförsök Displacement, u (mm).7.6.5.4.3.2 Measured Calculated Elastic c S = 111 m/s Displacement, u (mm).7.6.5.4.3.2 Measured Calculated Elastic c S = 112 m/s.1.1 2 4 6 8 1 12 Frequency, f (Hz) 2 4 6 8 1 12 Frequency, f (Hz) Displacement, u (mm).7.6.5.4.3.2 Measured Calculated Elastic c S = 113 m/s Displacement, u (mm).7.6.5.4.3.2 Measured Calculated Elastic c S = 118 m/s.1.1 2 4 6 8 1 12 Frequency, f (Hz) 2 4 6 8 1 12 Frequency, f (Hz) 15

Dynamisk respons i fullskaleförsök 3 2.5 2 1.5 1.5 Measured Calculated 1 15 2 25 3 35 4 Frequency (Hz 16

Slutsatser (1/2) Frekvensvariabel jordpackning med vältar och plattor har studerats i 25 småskaleförsök och 1 fullskaleförsök med varierande material och lastförhållanden. Ytpackning är frekvensberoende med en förstärkt packningseffektivitet nära systemets resonansfrekvens. Förstärkningen beror på belastningsförutsättningarna. Den optimala packningsfrekvensen är nära resonansfrekvensen. I denna studie kunde vältens drifttid minskas med 2 3 % genom att sänka frekvensen. Att sänka frekvensen leder till en mer effektiv packning och en betydande reduktion av energiförbrukning och maskinslitage. Att packa nära resonansfrekvensen kan ha en positiv effekt på att erhålla en jämn densitetsfördelning med djupet. 17

Slutsatser (2/2) Om resonansfrekvensen kan förutsägas kan resonanseffekten kvantifieras för alla förutsättningar och en lämplig packningsfrekvens bestämmas på förhand. En ekvivalentlinjär metod föreslås för att förutsäga resonansfrekvensen. Den ekvivalentlinjära metoden verkar också kunna förutsäga dynamiska kvantiters frekvensrespons med acceptabel noggrannhet. Det finns ingen direkt korrelation mellan någon dynamisk kvantitet och packningsgraden. Centrifugalkraften är således ett vilseledande mått på packningskapaciteten. 18