Projekt 12944 – Avslutat Optimering av Jordförstärkning genom Packning

Forskning vid KTH. Normalt används vibrationsvältar vid packning av fyllningar och väg- och järnvägsbankar. Denna aktivitet är tidskrävande och utgör en betydande del av de flesta stora bygg- och infrastrukturprojekt. Genom att effektivisera packningsprocessen skulle byggbranschen kunna minska både kostnader och miljöpåverkan avsevärt. Under senare år har vältar utvecklats med avseende på motorer, kontrollsystem, säkerhet och förarkomfort. Dock har mycket liten utveckling skett av packningseffektiviteten. I detta forskningsprojekt studerades inflytandet av valsens vibrationsfrekvens, vilken vanligtvis är en icke-variabel vältparameter, och huruvida resonans kan utnyttjas för att effektivisera packningsprocessen. Frekvensen är av avgörande betydelse i alla dynamiska system men dess inflytande på packningseffektiviteten för vibrationsvältar har inte tidigare studerats.

Konceptet med resonanspackning har dock tillämpats inom djuppackning av fyllningar och naturliga avlagringar med goda resultat. För att undersöka frekvensens betydelse vid packning av friktionsjord utfördes småskaleförsök under varierande förhållanden med en vertikalt vibrerande platta på en bädd av sand. Efter dessa utfördes fullskaleförsök med en vibrerande jordpackningsvält och krossat bärlägergrus.

Resultaten visade att resonans kan utnyttjas vid jordpackning med vibrerande vältar och plattor och att den optimala packningsfrekvensen utifrån ett energiperspektiv är vid, eller något över, systemets resonansfrekvens. Eftersom vältar arbetar långt över resonans kan packningsfrekvensen sänkas avsevärt med en betydande minskning av bränsleförbrukning, miljöpåverkan och maskinslitage som följd.

Avhandlingen presenterar också en iterativ ekvivalentlinjär metod för att beräkna frekvensresponsen av ett vibrerande fundament, såsom en packningsplatta eller valsen på en vält. Genom att ta hänsyn till töjningsberoende jordegenskaper kan dynamiska parametrar, såsom acceleration och kraft, beräknas vid stora töjningar. Metoden verkar lovande för att förutsäga resonansfrekvensen av vält-jord-systemet och kan användas för att bestämma den optimala packningsfrekvensen utan plats- och maskinspecifika mätningar.

Slutredovisningen utgörs av doktorsavhandlingen "Frequency Optimization of Vibratory Rollers and Plates for Compaction of Granular Soil", Carl Wersäll, KTH (40 sidor och 5 vetenskapliga artiklar).