INNIHALD JARÐTÆKNISKÝRSLU SAMKVÆMT

EUROCODE 7

Árný Jóna Þorláksdóttir

Lokaverkefni í byggingartæknifræði BSc

2014

Höfundur: Árný Jóna Þorláksdóttir

Kennitala: 111289-2209

Leiðbeinandi: Jórunn Halldórsdóttir

Tækni- og verkfræðideild

School of Science and Engineering

I

Lykilsíða

Heiti verkefnis:

Innihald jarðtækniskýrslu samkvæmt Eurocode 7

Námsbraut: Tegund verkefnis:

Byggingartæknifræði BSc Lokaverkefni í tæknifræði BSc

Önn: Námskeið: Ágrip:

Haust 2014 LOK1012 Í ritgerðinni er fjallað um hvað jarðtækniskýrsla

þarf að innihalda til að uppfylla kröfur sem

Eurocode 7 gerir. Settar eru fram leiðbeiningar

ásamt helstu upplýsingar sem koma að góðum

notum. Leiðbeiningar um skýrslugerð eru settar

fram fyrir íslenska mannvirkjahönnun og er því

vísað í Byggingareglugerð og íslenskan viðauka

Eurocode staðlanna þar sem við á.

Í viðauka má finna dæmi um jarðtækniskýrslu.

Höfundur:

Árný Jóna Þorláksdóttir

Umsjónarkennari:

Guðbrandur Steinþórsson

Leiðbeinandi:

Jórunn Halldórsdóttir

Fyrirtæki/stofnun:

Dagsetning: Lykilorð íslensk: Lykilorð ensk:

4. des 2014 Jarðtækni

Jarðtæknihönnun

Eurocode 7

Jarðtækniskýrsla

Geotechnic

Geotechnical design

Eurocode 7

Geotechnical report

Dreifing:

opin lokuð til:

II

Formáli

Í Eurocode 7 er gerð krafa um að gerð sé jarðtækniskýrsla fyrir jarðtæknihönnun við

mannvirkjagerð. Hérlendis er ekki venja að gera jarðtækniskýrslur ólíkt því sem krafist er í

nágrannalöndum okkar, Noregi og Svíþjóð. Þetta verklag stafar af því að við grundun

mannvirkja á Íslandi er yfirleitt grafið niður á klöpp, þó svo að aðrar jarðtæknilegar lausnir

eins og til dæmis að byggja á staurum geti í sumum tilfellum verið ákjósanlegt og

hagkvæmara .

Tilgangur jarðtækniskýrslu er sá að safna saman öllum þeim forsendum sem notaðar eru við

jarðtæknihönnun ásamt áætlun um óháð eftirlit og vöktun á meðan á framkvæmdum stendur

og eftir að þeim er lokið. Skýrslan getur reynst mikilvægt gagn til þess að fylgjast með hvort

forsendur breytast á framkvæmdartíma eins og stundum er raunin. Þannig er auðveldara að

fylgjast með og gera breytingar á jarðtæknilegri hönnun í samræmi við breyttar aðstæður.

Hugmyndin af verkefninu kemur fá leiðbeinanda mínum, Jórunni Halldórsdóttur, sem hefur

reynslu af því að vinna jarðtækniskýrslur vegna verkefna í nágrannalöndum okkar. Það er

hennar mat að ekki líði á löngu þar til krafist verði jarðtækniskýrslna vegna framkvæmda

hérlendis.

Ég vill þakka leiðbeinanda mínum Jórunni Halldórsdóttur fyrir alla þá aðstoð og leiðsögn

sem hún veitti mér við gerð verkefnisins. Einnig vill ég þakka Hrefnu Björk Jónsdóttur fyrir

yfirlestur.

Að lokum vill ég þakka foreldrum mínum og fjölskyldu fyrir hvatningu og stuðning í gegnum

námið.

III

Efnisyfirlit

Lykilsíða .................................................................................................................................................... I

Formáli ..................................................................................................................................................... II

Mynda- og töfluskrár ............................................................................................................................... V

Inngangur ................................................................................................................................................ 1

Eurocode staðlarnir ................................................................................................................................. 2

Saga staðlanna ..................................................................................................................................... 2

Eurocode 7 ........................................................................................................................................... 3

Almennt um jarðtækniskýrslur ................................................................................................................ 5

Hvað er jarðtækniskýrsla? ................................................................................................................... 5

Helstu efnisþættir ................................................................................................................................ 5

Jarðgrunnsrannsóknarskýrsla .......................................................................................................... 6

Eftirlit og vöktun .............................................................................................................................. 6

Tillaga að kaflaskiptingu og efnistökum .................................................................................................. 8

1. Inngangur .................................................................................................................................... 8

2. Grundvöllur jarðtæknihönnunar ................................................................................................. 8

2.1. Almennt ............................................................................................................................... 8

2.2. Jarðtækniflokkur .................................................................................................................. 9

2.3. Afleiðinga- og áreiðanleikaflokkur ..................................................................................... 11

2.4. Gæðastjórnunarkerfi ......................................................................................................... 11

2.5. Rýni á hönnun og framkvæmd .......................................................................................... 12

2.6. Jarðskjálfta- og jarðvegsflokkur ......................................................................................... 13

2.7. Hlutstuðlar ............................................................................................................................. 15

3. Forsendur jarðtæknihönnunar .................................................................................................. 19

3.1. Almennt ............................................................................................................................. 19

3.2. Styrkbreytur ....................................................................................................................... 19

4. Ástand jarðvegs ......................................................................................................................... 19

4.1. Eldri grunnrannsóknir ........................................................................................................ 20

4.2. Nýjar rannsóknir ................................................................................................................ 20

4.3. Rannsóknarstofu vinna ...................................................................................................... 21

4.4. Landslag og ástand jarðvegs .............................................................................................. 23

4.5. Jarðvegsmengun ................................................................................................................ 24

4.6. Grunnvatn og póruþrýstingur ............................................................................................ 24

5. Nágrenni framkvæmdasvæðis ................................................................................................... 24

IV

5.1. Núverandi byggingar ......................................................................................................... 25

5.2. Strengir og leiðslur ............................................................................................................ 25

6. Undirstöður ............................................................................................................................... 25

6.1. Almennt ............................................................................................................................. 25

6.2. Burðargeta jarðvegs .......................................................................................................... 27

6.3. Sig ...................................................................................................................................... 31

6.4. Frostnæmi ......................................................................................................................... 32

7. Jarðþrýstingur ............................................................................................................................ 33

8. Stöðugleiki fláa á byggingartíma ............................................................................................... 34

9. Athugasemdir ............................................................................................................................ 36

Lokaorð .................................................................................................................................................. 37

Heimildir ................................................................................................................................................ 38

Viðauki A ................................................................................................................................................ 39

Viðauki B ................................................................................................................................................ 54

V

Mynda- og töfluskrár

MYND 1. FLÆÐIRIT SEM HJÁLPAR TIL VIÐ VAL Á JARÐTÆKNIFLOKK. (SIMPSON & DRISCOLL, 1998) ............................................ 10

MYND 2. ÁKVÖRÐUN Á KORNARÚMÞYNGD OG METTIVATNI MEÐ PYKNOMETER AÐFERÐ. (VEGAGERÐIN, 2012) ........................... 22

MYND 3. ÝMSAR GERÐIR UNDIRSTÖÐUFÓTA (UNIVERSITY OF PALESTINE, 2008) .................................................................... 26

MYND 4. FLEKAUNDIRSTAÐA (MCCARTHY, 2007) .......................................................................................................... 27

MYND 5. AFSTÖÐUMYND KRAFTA. (BOND & HARRIS, 2008) ............................................................................................. 28

MYND 6. ÁÆTLAÐ BROTYFIRBORÐ FLÁA OG SNEIÐASKIPTING. (DAS, 2007) .......................................................................... 35

MYND 7. KRAFTAR SEM VIRKA Á EINSTAKA SNEIÐ NÚMER N SAMKVÆMT AÐFERÐ BHISHOP‘S. (DAS, 2007). ............................... 35

TAFLA 1. ÍSLENSK ÞÝÐING AF TÖFLU B1 Í ÍSLENSKUM ÞJÓÐARVIÐAUKA EUROCODE 0. .............................................................. 11

TAFLA 2. TAFLA TEKIN SAMAN ÚR UPPLÝSINGUM ÚR TÖFLUM B4A OG B4B Í ÍSLENSKUM ÞJÓÐARVIÐAUKA EUROCODE 0. ............... 12

TAFLA 3. TAFLA TEKIN SAMAN ÚR UPPLÝSINGUM ÚR TÖFLUM B5A OG B5B Í ÍSLENSKUM ÞJÓÐARVIÐAUKA EUROCODE 0. ............... 13

TAFLA 4. VAL JARÐSKJÁLFTAFLOKKAR. TAFLA 4.3 Í EUROCODE 8 ÁSAMT GILDUM FYRIR JARÐSKJÁLFTASTUÐUL. ............................. 14

TAFLA 5. JARÐVEGSFLOKKAR TAFLA 3.1 Í EUROCODE 8 (EUROCODE 8, 2003) ....................................................................... 14

TAFLA 6. HEGÐUNARSTUÐLAR, TAFLA 6.1 Í EUROCODE 8. (EUROCODE 8, 2003) ................................................................... 15

TAFLA 7. ÍSLENSK ÞÝÐING Á TÖLFU A.3 Í ÍSLENSKU ÞJÓÐARSKJALI EUROCODE 7. HLUTSTUÐLAR FYRIR ÁLAG. ................................. 17

TAFLA 8. ÍSLENSK ÞÝÐING Á TÖFLU A.4 Í ÞJÓÐARSKJALI EUROCODE 7. .................................................................................. 18

TAFLA 9. ÍSLENSK ÞÝÐING Á TÖLFU A.5 Í EUROCODE 7. HLUTSTUÐLAR FYRIR BURÐARGETU GRUNNRA UNDIRSTAÐA. ..................... 18

1

Inngangur

Í Eurocode 7 er gerð krafa um að gerð sé jarðtækniskýrsla fyrir jarðtæknilega hönnun við

mannvirkjagerð. Ekki eru gerðar sambærilegar kröfur hér á landi, en líklegt er að á næstu

árum verði þeirra krafist í ríkara mæli, sbr. samninginn um evrópska efnahagssvæðið, EES

þar sem mannvirkjahönnun fellur undir þann samning. Þau lönd sem eiga aðild að Evrópu

sambandinu og evrópska efnahagssvæðinu eru meðlimir í Evrópsku staðlasamtökunum

(CEN).

Tilgangur verkefnisins er að gera aðgengilegar, gagnlegar upplýsingar sem nýta má við gerð

jarðtækniskýrslu fyrir íslensk verkefni í mannvirkjagerð. Búið er að safna saman ýmsum

gagnlegum upplýsingum, bæði úr Eurocode stöðlunum og öðrum gögnum sem eiga við.

Tekin var saman gátlisti sem auðveldar yfirsýn yfir efnistök skýrslunnar ásamt tilvísunum í

heimildir sem stuðist er við í ritgerðinni.

2

Eurocode staðlarnir

Saga staðlanna

Árið 1975 samþykkti framkvæmdastjórn Evrópusambandsins að innleiða samræmda

byggingastaðla fyrir Evrópu. Markmiðið var að samræma tæknilegar upplýsingar við

mannvirkjagerð og útrýma tæknilegum hindrunum. Hugmyndin var sú að með þessu yrði sett

á laggirnar staðlað umhverfi sem gilti á öllu evrópska efnahagssvæðinu og leysa þannig af

hólmi byggingarstaðla sem giltu í hverju landi fyrir sig.

Árið 1989 var Evrópsku staðalsamtökunum CEN (European committee for standardization)

falið að útbúa staðla fyrir lönd sem eiga aðild að Evrópusambandinu og í framhaldinu

evrópska efnahagssvæðinu eftir að samningur um evrópska efnahagssvæðið tók gildi þann

1. Janúar 1994 (Samningurinn um Evrópska efnahagssvæðið (EES-samningurinn), 2014)

Á árunum 1991 til 1999 voru gefnir út forstaðlar (ENV) til reynslu. Reynslan af forstöðlunum

var nýtt til þess að setja núgildandi staðla.

Gefnir eru út þjóðarviðaukar með stöðlunum þar sem mismunandi aðstæður í hverju landi

gera það að verkum að mismunandi gildi og forsendur eiga við ýmsa útreikninga. (Eurocode

7, 2004)

Eurocode staðallinn samanstendur af 10 stöðlum sem hver hefur sín efnistök:

EN 1990 Eurocode 0 Grunnur mannvirkjahönnunar

EN 1991 Eurocode 1 Álag á mannvirki

EN 1992 Eurocode 2 Hönnun steyptra mannvirkja

EN 1993 Eurocode 3 Hönnun stálmannvirkja

EN 1994 Eurocode 4 Hönnun samverkandi stál- og steyptra mannvirkja

EN 1995 Eurocode 5 Hönnun timburmannvirkja

EN 1996 Eurocode 6 Hönnun á múrsteinsmannvirki

EN 1997 Eurocode 7 Jarðtæknihönnun

EN 1998 Eurocode 8 Jarðskjálfta hönnun

EN 1999 Eurocode 9 Hönnun álmannvirkja

3

Eurocode 7

Áður en Eurocode staðlarnir komu til sögunnar var ekki algengt að staðlar væru notaðir við

grundun. Þeir fáu staðlar sem til voru, miðuðu að því að lýsa góðri tæknilegri hönnun en á

þeim tíma var aðferðafræði hönnunarinnar ekki mjög kerfisbundin. (Frank, o.fl., 2009)

Eurocode 7 fjallar um jarðtæknilega hönnun mannvirkja. Staðlinum er skipt í tvo hluta. Fyrri

hlutinn tekur fyrir almennar reglur jarðtæknihönnunar sem tryggja öryggi og endingu

mannvirkja sem eru grunduð á jarðvegi eða klöpp, seinni hlutinn lýsir jarðvegsrannsóknum

og prófunum. (Bond & Harris, 2008).

Staðallinn skal notaður með Eurocode 0 (Grunnur mannvirkjahönnunar) og Eurocode 1 (Álag

á mannvirki) ásamt þeim stöðlum sem við eiga, Eurocode 2 - 6 og Eurocode 9. Þar að auki

er Eurocode 8 notaður við jarðskjálftahönnun og er kafli 5 í Eurocode 8 helgaður

undirstöðum, stoðveggjum og öðru sem snýr að jarðtæknihönnun. (Frank, o.fl., 2009)

Eurocode 7 gerir kröfu um að gerð sé jarðtækniskýrsla fyrir allar framkvæmdir. Kafli 2.8 í

Eurocode 7 fjallar um hvað jarðtækniskýrsla þarf að innihalda. Hér á eftir kemur íslensk

þýðing á þeim kafla. Þau atriði sem eru skáletruð eru kröfur (e. principles), þ.e. atriði sem

verða að vera uppfyllt. Önnur atriði eru leiðbeinandi.

(1) Í jarðtækniskýrslu skal skrásetja allar forsendur, öll fyrirliggjandi gögn og aðferðir við

útreikninga ásamt staðfestingu á öryggi og notmarkaástandi.

(2) Umfang upplýsinga í Jarðtækniskýrslu getur verið mjög breytilegt, háð hverskonar

hönnun er um að ræða. Þegar um einfalda hönnun er að ræða getur ein blaðsíða verið

fullnægjandi.

(3) Jarðtækniskýrsla á að jafnaði að innihalda eftirfarandi upplýsingar, ásamt tilvísun í

jarðgrunnsrannsóknarskýrslu (sjá grein 3.4 í staðlinum) og önnur skjöl sem innihalda

meiri upplýsingar:

Lýsingu á svæðinu og umhverfi;

Lýsingu á jarðgrunnsaðstæðum;

Lýsing á fyrirhuguðu mannvirki og álagsforsendum;

Hönnunargildi fyrir jarðveg og klöpp, ásamt rökstuðningi, eftir því sem við á;

Yfirlit yfir staðla og reglugerðir sem notaðir eru;

Umfjöllun um hentugleika lóðar með tilliti til áformaðra framkvæmda og stig

ásættanlegrar áhættu;

Jarðtæknilegir útreikningar sem varða hönnun og teikningar;

Tillaga að grundun mannvirkisins;

4

Listi yfir atriði sem þarf að fylgjast með á framkvæmdatíma eða krefjast eftirfylgni

eða vöktunar.

(4) Jarðtækniskýrsla skal innihalda áætlun um eftirlit og vöktun eins og við á. Atriði sem

krefjast skoðunar á framkvæmdatíma eða krefjast vöktunar að framkvæmd lokinni

skulu vera skilmerkilega tilgreind. Þegar nauðsynlegar úttektir sem krafist er á

framkvæmdatíma hafa farið fram skulu niðurstöður skráðar í viðauka skýrslunnar.

(5) Í tengslum við eftirlit og vöktun þá á Jarðtækniskýrsla að tilgreina:

Tilgang skoðana og mælinga

Hvaða hlutar mannvirkis skuli vaktaðir með eftirliti og staðsetning þeirra

Tíðni aflestra eða mælinga

Með hvaða hætti niðurstöðurnar eru metnar

Stærðardreifing gilda sem niðurstaðna er að vænta innan.

Sá tími sem eftirliti skal haldið áfram eftir að framkvæmdum er lokið

Ábyrgðaraðila mælinga og athugana, til að túlka niðurstöður og viðhalda vöktun

og tækjum

(6) Útdrætti úr Jarðtækniskýrslunni, sem inniheldur upplýsingar um eftirlit, vöktun og

viðhaldskröfur fyrir fullbúið mannvirki skal útbúið og afhent verkkaupa

(Eurocode 7, 2004)

5

Almennt um jarðtækniskýrslur

Hvað er jarðtækniskýrsla?

Hlutverk jarðtækniskýrslu er að halda utan um upplýsingar og gögn sem nýtast við

jarðtæknilega hönnun. Jarðtækniskýrslur geta verið misumfangsmiklar, sem ræðst af

umfangi verksins. Við gerð skýrslunnar er hönnun flokkuð í 3 flokka eftir umfangi. Þessa

flokka kýs ég að nefna Jarðtækniflokka 1, 2 og 3. Flokkur 1 hefur minnst umfang og byggist

jarðtækniskýrsla verkefnis af þessari stærðargráðu oft á sambærilegum verkefnum á sama

eða svipuðu svæði og því ekki þörf á að skýrslan sé mjög umfangsmikil. Umfang skýrslunnar

og þörf fyrir frekari rannsóknir á aðstæðum eykst svo með hverjum flokki. (Bond & Harris,

2008).

Nauðsyn jarðtækniskýrslu af þessu tagi liggur í því að skýrslunni er ætlað að halda utan um

mikilvæg gögn og gera þau aðgengileg. Skýrslan hefur að geyma upplýsingar um hönnunar

forsendur mannvirkisins ásamt rökstuðningi.. Þetta getur skipt sköpum ef eitthvað óvænt

kemur í ljós á framkvæmdatíma t.d að hönnunarforsendur standist ekki.

Helstu efnisþættir

Æskilegt er að jarðtækniskýrsla innihaldi eftirfarandi í stuttu máli:

Það sem talið er víst svo sem efniseiginleikar jarðvegs og klappar.

Gögn eins og lýsingar á svæði og umhverfi, ástand jaðvegs og upplýsingar um

framkvæmdir sem eiga að fara fram.

Aðferðir sem notaðar eru við útreikninga þarna má nefna þær reglugerðir og

staðla sem notaðir eru.

Staðfestingar/sannanir á hinum ýmsu málum sem varða jarðtæknihönnunina eins

t.d. hagkvæmni staðsetningar, hversu mikla áhættu er ásættanlegt að taka,

jarðtæknilegir útreikningar og teikningar ásamt tillögum að undirstöðum.

Áætlun um eftirlit og vöktun á meðan framkvæmdum stendur ásamt gátlista fyrir

verkkaupa sem hægt er að nýta við eftirlit og vöktun að framkvæmdum loknum (Bond

& Harris, 2008)

Til þess að geta skrifað Jarðtækniskýrslu þarf að liggja fyrir skýrsla um jarðgrunnsrannsóknir,

Ground Investigation Report sbr. kafli 3.4 í EC7, á svæðinu og áætlun um eftirlit og rýni að

liggja fyrir.

6

Jarðgrunnsrannsóknarskýrsla

Öll jarðtæknihönnun ætti að vera byggð á niðurstöðum jarðgrunnsrannsókna, þetta á líka við

um lítil og tiltölulega einföld mannvirki. Kafli 3.4.1(1) í Eurocode 7 segir að allar niðurstöður

og upplýsingar sem jarðvegsrannsókn hefur í för með sér þurfi að safna saman og skrá í

jarðgrunnsrannsóknarskýrslu, þessi skýrsla í heild sinni verður svo hluti af jarðtækniskýrslu

eða vísað til hennar.

Í flestum tilfellum er það ekki sami einstaklingurinn sem skrifar

jarðgrunnsrannsóknarskýrsluna og jarðtækniskýrsluna því er gert ráð fyrir að töluverð

samskipti séu á milli þessara aðila, þess sem safnar upplýsingum annarsvegar og þess sem

sér um hönnun og framkvæmd hinsvegar.

Upplýsingum jarðgrunnsrannsóknarskýrslu má yfirleitt skipta í tvo hluta. Fyrri hlutinn er

einskonar kynning á þeim upplýsingum og gögnum sem jarðvegsrannsóknir leiddu í ljós, þ.e.

allar staðreyndir jarðvegsrannsókna og rannsóknastofuprófanna ásamt upplýsingum um

hvernig var staðið að sýnatökum og prófunum. Einnig er æskilegt að taka fram nöfn ráðgjafa

og verktaka, sögu svæðisins, jarðfræði svæðisins þar með talið jarðskjálftasprungum og

reynslu af svipuðum verkum á svæðinu.

Seinni hlutinn inniheldur mat á fyrirliggjandi gögnum og túlkun á þeim, yfirlit yfir vettvang

rannsóknarinnar og rannsóknarstofuprófanir, þá sér í lagi allt það sem þarf að hafa í huga við

túlkun niðurstaðna. Þarna má nefna hvort niðurstöður séu á einhvern hátt takmarkaðar eða

óhagstæðar, hvernig var staðið að sýnatöku, flutningi og geymslu sýna.

Seinni hlutinn inniheldur þar að auki yfirlit yfir mæld gildi og tillögur um frekari rannsóknir og

prófanir sem eru nauðsynlegar og segir hver tilgangur þeirra er. Í þessum hluta á einnig að

greina frá dýpi á grunnvatn frá yfirborði og hvaða áhrif árstíðir hafa á það, greina frá gerð

efnis neðanjarðar byggt á mismunandi bergmyndun ásamt nákvæmri lýsingu á eiginleikum

bergtegunda þar með talið efniseiginleika, beygju- og styrkeigineika. (Eurocode 7, 2004)

(Frank, o.fl., 2009)

Eftirlit og vöktun

Kafli 4 í Eurocode 7 tekur á málum varðandi eftirliti með framkvæmd, reglubundnum

athugunum og vöktun þeirra jarðtæknilegu verkþátta og byggingahluta sem falla undir

Eurocode 7. Í jarðtækniskýrslu á að setja kröfur um þessi málefni fram og lýsa hvernig á að

standa að og framfylgja þeim. Það er ábyrgð hönnuðar að setja þessar kröfur til þess að

athuga hvort þær forsendur sem notaðar voru við hönnun standist. Kröfurnar geta til dæmis

falist í eftirliti og reglubundnum mælingum. Umfang eftirlits fer mikið eftir eðli mannvirkisins

og er það hönnuðarins að ákveða hvað er viðeigandi fyrir hvert og eitt verkefni.

7

Í Eurocode 7 staðlinum er ekki tekið fram hver á að hafa umsjón með eftirliti en það má segja

að gert sé ráð fyrir að hönnuður og eftirlitsaðili hafi samskipti sín á milli og jarðtækniskýrslan

á að leggja línurnar að nauðsynlegum samskiptum vegna eftirlits og vöktunar. Jarðtækni

skýrslan á að innihalda áætlun og lista yfir þá hluti sem að fylgjast með á framkvæmdatíma

og áætlun um vöktun eftir að framkvæmd lýkur. Í skýrslunni kemur fram í hvað jarðtækniflokk

verkefnið er, jarðtækniflokkur segir til um hvert umfang eftirlits þarf að vera.

Viðauki J í Eurocode 7 inniheldur einskonar tékklista yfir mikilvæga hluti sem þarf að fylgjast

með. Listinn er nokkur umfangsmikilli en þó ekki tæmandi og enn og aftur að það ábyrgð

hönnuðar að ákveða hvað skiptir meira máli en annað.

Staðallinn fer fram á að framkvæmdir séu skoðaðar með reglubundnum hætti. Lagt er

áherslu á að ekki líði svo langt á milli skoðana að skoðun sé ekki framkvæmd á mikilvægu

stigi framkvæmda, þarna má nefna sem dæmi uppsetningu undirstaða.

Athugun á framkvæmd skal gerð til þess að athuga hvort að þær séu í samræmi við

teikningar og þær aðferðir sem stuðst var við þegar hönnun fer fram og lýst er í

jarðtækniskýrslu.

Reglubundnar athuganir og mælingar ættu að innihalda eftifarandi atriði og breytingu á þeim

yfir tíma:

Sig jarðgrunns vegna álags frá mannvirki

Spennur frá undirstöðu á jarðgrunn

Póruvatnsþrýstingur

Grunnvatnsstaða

(Eurocode 7, 2004) (Frank, o.fl., 2009)

8

Tillaga að kaflaskiptingu og efnistökum

Hér á eftir er tillaga að kaflaskiptingu og efnistökum jarðtækniskýrslu. Tilgangur kaflans er að

hann nýtist til leiðbeininga þeim sem koma að gerð hennar. Efnistök undirkafla eru aðeins

leiðbeinandi og ættu að taka mið af hverju verkefni fyrir sig.

Tekið skal fram að leiðbeiningar þessar taka mið af íslenskum aðstæðum og því er vísað í

íslenska þjóðarviðauka Eurocode staðlanna þar sem við á.

1. Inngangur

Í inngangi skýrslunnar koma fram grunnupplýsingar um verkið og samantekt á efni hennar.

Greint er frá því hver vinnur skýrsluna og hver er verkkaupi. Lýsa skal svæðinu þar sem

mannvirkið á að rísa með tilliti til núverandi bygginga, jafnvel með yfirlitsmynd.

Í þessum kafla kemur einnig fram í stuttu máli hvort búið sé að gera rannsóknir á svæðinu og

ef svo er þá er tekið fram hver vann þær rannsóknir. Gerð er grein fyrir hönnunarálagi frá

mannvirkinu, sem notað er við útreikninga, og greint frá tillögum að gerð undirstaðna fyrir

mannvirkið.

Æskilegt er að taka fram ef skýrslan þarf að vera rýnd af óháðum aðila og ef eitthvað

óvenjulegt sem er ekki í samræmi við forsendur sem eru settar fram í þessari skýrslu kemur í

ljós eftir að jarðvinna er hafin þá skuli hafa samband við jarðtæknihönnuð verksins.

2. Grundvöllur jarðtæknihönnunar

2.1. Almennt

Hér skal greina frá þeim reglugerðum og stöðlum sem notaðir voru við jarðtæknilegar

útfærslur verkefnisins ásamt öðru sem stuðst er við, við skýrslugerðina.

Sem dæmi má nefna:

EN 1990-1:2002+NA:2008 (Eurocode 0)

EN 1997-1:2004+NA:2008 (Eurocode 7)

EN 1998-1:2004+NA:2008 (Eurocode 8)

Byggingarreglugerð

9

2.2. Jarðtækniflokkur

Eurocode 7 gerir ólíkar kröfur til verka út frá jarðtækniflokkum. Jarðtækniflokkur er ákveðinn

samkvæmt kafla 2.1 (Design requirements) í Eurocode 7. Tilgreina þarf forsendur flokknunar

s.s greina frá hvort rannsóknir hafi verið gerðar.

Jarðtækniflokkur er forsenda þess hve umfangsmikil rýni þarf að vera. Það eftirlit sem talað

er um í Eurocode 7 á við bæði hönnunina og framkvæmdina. Áætlun um eftirlit byggist á í

hvaða jarðtækniflokk verkefnið fellur.

Ef um jarðtækniflokk 1 er að ræða getur talist nægjanlegt að framkvæma sjónræna athugun

á verkstað, huga að gæðastjórnun, mat á framvindu framkvæmdar á byggingartíma og gera

mat strax í kjölfar þess að framkvæmdum lýkur. Frekari athuganir eru líklega ekki

nauðsynlegar.

Ef framkvæmd fellur í jarðtækniflokk 2 geta rannsóknir á eiginleikum jarðvegs og mælingar á

færslum mannvirkis á byggingartíma verið nauðsynlegar.

Ef framkvæmd fellur í jarðtækniflokk 3 er þess karfist að viðbótar mælingar fari fram á

mikilvægum tímamótum í áfangaskiptingu framkvæmdar.

Athugun á jarðgrunni varðar einnig rannsóknir á grunnvatns aðstæðum, sem felur í sér

athuganir á því hvort hönnunarforsendur sem áður hafa verið gerðar standist.

Þegar um jarðtækniflokk 1 er að ræða getur athugun verið takmörkuð við sjónræna skoðun á

jarðvegi og klöpp.

Athuganir á jarðvegi fyrir verk í jarðtækniflokki 2 geta kallað á auknar sýnatökur og prófanir á

staðnum eða á rannsóknastofu. Niðurstöður jarðvegsrannsókna á að nota við mat á

jarðvegsaðstæðum

Jarðtækniflokkur 3 ætti að gera þær viðbótarkröfur við athugun á jarðvegi að framkvæmdar

verði enn frekari rannsóknir á jarðvegi eða fyllingum og prófað sé til að ákveða eiginleika og

styrk og möguleika á formbreytingum efnis. (Frank, o.fl., 2009)

10

Á mynd 1 má finna flæðirit sem getur hjálpað til við ákvörðun á jarðtækniflokk.

Mynd 1. Flæðirit sem hjálpar til við val á jarðtækniflokk. (Simpson & Driscoll, 1998)

11

2.3. Afleiðinga- og áreiðanleikaflokkur

Afleiðingaflokkun mannvirkis CC byggist á því hversu alvarlegar afleiðingar verða vegna

mannfalls eða efnahags-, félags- eða umhverfislegra afleiðinga ef öryggi mannvirkisins

brestur. Áreiðanleikaflokkur RC er síðan valinn í samræmi við afleiðingaflokk samkvæmt

þjóðarviðauka.

Finna má afleiðingaflokka (CC/RC) bygginga samkvæmt töflu B1. í EN 1990 (annex B). Á

Íslandi er notuð tafla úr þjóðarviðauka, hana má sjá í íslenskri þýðingu í töflu 1. Gott er að

rökstyðja val á afleiðingaflokki í þessum kafla.

Afleiðingaflokkur Lýsing Dæmi um mannvirki

CC3 Hár Afleiðingar mannfalls, eða efnahags-, félags- eða umhverfislegar afleiðingar Mjög miklar

Háar byggingar og önnur mannvirki þar sem margt fólk safnast gjarnan saman, til dæmis:

Íbúðarhúsnæði, skrifstofuhúsnæði og verslunarbyggingar sem eru meira en 4 hæðir

Tónlistar hallir, leikhús, íþrótta- og sýningahallir, áhorfendastúkur.

Byggingar sem spanna mikla breidd

Heilsugæslustöðvar og spítalar. Skólar og aðrar menntastofnanir. Byggingar og önnur mannvirki sem eru nauðsynleg öryggi almennings, lögreglustöðvar, og neyðar þjónustustöðvar. Sérstök mannvirki eins og há möstur, síló og turnar nálægt íbúabyggð

CC2 Milli Afleiðingar mannfalls, eða efnahags-, félags- eða umhverfislegar afleiðingar Töluverðar

Byggingar og mannvirki sem tilheyra hvorki flokki CC3 né CC1.

CC1 Lágur Afleiðingar mannfalls, eða efnahags-, félags- eða umhverfislegar afleiðingar Litlar eða óverulegar

Byggingar sem eru 1 og 2 hæðir þar sem fólk heldur ekki oft til, til dæmis vöruhús og byggingar í landbúnaði.

Tafla 1. Íslensk þýðing af töflu B1 í Íslenskum þjóðarviðauka Eurocode 0. (Eurocode 0, 2002)

2.4. Gæðastjórnunarkerfi

Hlutverk gæðastjórnunarkerfa er að sjá til þess að öllum aðilum sem koma að verkinu sé ljóst

þeirra hlutverk sem og hlutverk annarra með einföldum og skýrum hætti. Þetta skilar sér í

vönduðum viðbrögðum starfsmanna, mistökum fækkar vegna góðs undirbúnings og þar með

nýtist vinnutími betur. Í þessu felst að móta stefnu, skilgreina helstu verkferla, semja

verklagsreglur og fleira. (Hansen, 2002)

12

Kafli 2.5 í Eurocode 0 greinir frá kröfum staðalsins til gæðakerfa, þar segir að til þess að

hanna mannvirki sem mætir kröfum og forsendum sem gerðar eru til þess þá þurfi viðeigandi

gæðastjórnunarkerfi að vera til staðar. Þar segir einnig að þessar aðgerðir fela í sér

skilgreiningu á áráðanleika kröfum, skipulags ráðstöfunum og eftirliti á hverju stigi hönnunar,

framkvæmdar og eftirlits.

Tekið er fram að þau gæðakerfi sem hafa hlotið ISO 9001:2000 viðurkenningu uppfylli kröfur

staðalsins um gæðastjórnun. Þessi vottun þýðir að viðurkenndur úttektaraðili hafi tekið

gæðakerfið út og hafi staðist kröfur ISO staðalsins.

Í þessum kafla jarðtækniskýrslunnar er tekið fram hvaða gæðastjórnunarkerfi er notast við og

hvaða kröfur það uppfyllir.

2.5. Rýni á hönnun og framkvæmd

Í Eurocode 0 má finna kröfur til umfangs rýni á hönnun og framkvæmd eftir því í hvaða

áreiðanleikaflokk verkefnið fellur undir. Töflur B4 og B5 í íslenskum þjóðarviðauka Eurocode

0 segja til um umfang rýni. Tafla B4 varðar rýni á hönnun og tafla B5 varðar rýni á

framkvæmdum.

Áráðanleikaflokkur Flokkur

rýni

Skilgreining

CC1; CC2; CC3 Eigin rýni Rýni framkvæmd af þeim aðila sem sá um hönnun.

CC21;CC32 Óháð rýni Rýni framkvæmd af aðila sem kom ekki að hönnuninni til

dæmis samstarfsaðili.

CC33 Rýni þriðja

aðila

Rýni framkvæmd af aðila fyrirtæki sem ekki er beint eða

óbeint efnahagslega tengt því fyrirtæki sem koma að

hönnuninni.

1) Ákvæði um óháða rýni í flokki CC2 á aðeins við um grundvallaratriði verkefnisins. Önnur atriði sem

varða hönnun mega vera rýnd af aðilum sem hafa ekki komið að hönnun á þessum tiltekna hluta

mannvirkis.

2) Mannvirki er í áráðanleikaflokk CC3 og afleiðingar hruns byggingar eru ekki mjög miklar.

3) Mannvirki er í áráðanleikaflokk CC3 og afleiðingar hruns byggingar eru mjög miklar.

Tafla 2. Tafla tekin saman úr upplýsingum úr töflum B4a og B4b í íslenskum þjóðarviðauka Eurocode 0. Taflan segir til um hve mikil og hverskonar rýni þarf að vera til staðar varðandi hönnun. (Eurocode 0, 2002)

13

Tafla 3. Tafla tekin saman úr upplýsingum úr töflum B5a og B5b í íslenskum þjóðarviðauka Eurocode 0. Taflan segir til um hve mikil og hverskonar rýni þarf að uppfyllar varðandi framkvæmdir. (Eurocode 0, 2002)

2.6. Jarðskjálfta- og jarðvegsflokkur

Í þessum kafla á að setja fram hönnunarforsendur sem varða jarðskjálftaálag.

Jarðskjálftaálag er reiknað samkvæmt Eurocode 8. Í kaflanum kemur fram í hvaða

jarðvegsflokk jarðvegsaðstæður falla, mannvirkið er flokkað í jarðskjálftaflokk, sett er fram

grunnhröðunargildi jarðskjálfta og viðeigandi hegðunar og svörunarróf valið.

Í íslenskum þjóðarviðauka grein 2.3.3.2 kemur fram að notast eigi við svörunarróf type 1 á

Íslandi.

Jarðskjálftaflokkur er valinn samkvæmt töflu 4.3 í Eurocode 8. Í íslenska þjóðarviðaukanum

er tekið fram að jarðskjálftaflokkar I, II, III og IV eru nokkurn vegin í samræmi við

áráðanleikaflokka CC1, CC2 og CC3 eins og þeim er lýst í íslenskum þjóðarviðauka

Eurocode 0.

Jarðskjálftastuðull er valin í samræmi við grein 4.2.5(5)P í Eurocode 8.

Áráðanleikaflokkur Flokkur rýni Skilgreining

CC1; CC2; CC3 Eigin rýni Rýni framkvæmd af þeim aðila sem sá um

framkvæmdina.

CC21;CC32 Óháð rýni Rýni framkvæmd af aðilum sem ekki komu að

framkvæmdinni.

CC33 Rýni þriðja

aðila

Rýni framkvæmd af fyrirtæki sem er ekki beint eða óbeint

efnahagslega tengt því sem sá um framkvæmdina.

1) Ákvæði um óháða rýni í flokki CC2 á aðeins við um grundvallaratriði verkefnisins. Önnur atriði sem

varða hönnun mega vera rýnd af aðilum sem hafa ekki komið að hönnun á þessum tiltekna hluta

mannvirkis.

2) Mannvirki er í áráðanleikaflokk CC3 og afleiðingar hruns byggingar eru ekki mjög miklar.

3) Mannvirki er í áráðanleikaflokk CC3 og afleiðingar hruns byggingar eru mjög miklar.

14

Jarðskjálftaflokkur Byggingar Jarðskjálftastuðull

skv. 4.2.5(5)P

I Byggingar sem skipta litlu máli fyrir öryggi almennings. 1=0.8

II Venjulegar byggingar sem eiga ekki heima í öðrum

flokkum. 2=1.0

III Byggingar þar sem þol gegn jarðskjálftum skiptir miklu

máli með tilliti við afleiðingar hruns byggingar t.d. skólar samkomu staðir, menningar stofnanir o.s.frv.

3=1.2

IV Byggingar þar sem skiptir miklu máli fyrir öryggi

almennings að haldist heilar þegar jarðskálftar verða, t.d. spítalar slökkviliðsstöðvar, orkuver o.s.frv.

4=1.4

Tafla 4. Val jarðskjálftaflokkar. Tafla 4.3 í Eurocode 8 ásamt gildum fyrir jarðskjálftastuðul. (Eurocode 8, 2003)

Jarðvegsflokkur er ákveðin í samræmi við Eurocode 8 (hluti 1) tafla 3.1.

Jarðvegs flokkur

Lýsing á jarðlögum

Parametrar

s,30 (m/s) SPT

(högg/30cm) Cu (kPa)

A Klöpp eða svipuð jarðfræðileg myndun, þar sem mest 5m lag er veikara efni viðyfirborð.

>800 - -

B

Setlag með mjög þéttum sandi, möl eða mjög stífum leir, sem eru að minnsta kosti nokkrir tugir metra að þykkt, sem einkennast af stöðugri aukningu á styrkbreytum með dýpi

360-800 >50 >250

C Djúp setlög af þéttum til meðalþéttum sandi, möl eða stífum leir sem eru allt frá nokkrum tugum til nokkra hundruða metra þykk.

180-360 15-50 70-250

D

Setlög sem saman standa af lítt tilmiðlungs þéttum samloðunarlausum jarðvegi (með eða án mjúkra jarðlaga sem hafa samloðun), eða setlög úr mestmegnis mjúkum til þétts samloðandi jarðvegs

<180 <15 <70

E

Samsetning jarðvegs sem samanstendur af

árframburði í yfirborði sem hefur s gildi jarðvegsflokks C eða D og þykkt á bilinu 5m til

20m sem liggur ofan stífari jarðvegs með s

gildi >800m/s.

S1 Setlög sem samanstanda af eða innihalda a.m.k. 10m þykk lög af leir/silti sem hefur hátt Plastískt svið (PI>40) og hátt rakastig

<100 (leiðbeinandi gildi)

- 10-20

S2

Setlög úr jarðvegi sem er hætt við ysjun, kvikum leir, eða öðrum jarðvegsgerðum sem ekki falla undir flokka A-E eða S1

Tafla 5. Jarðvegsflokkar tafla 3.1 í Eurocode 8 (Eurocode 8, 2003)

15

Hegðunarstuðull er valin samkvæmt töflu 6.1 í Eurocode 8.

Hönnunar hugtak Sveigjanleika

flokkur Dreifing viðmiðunargilda fyrir

hegðunarstuðul q

Hugtak a) Mannvirki með lága

orkueyðingu DCL (lágur) ≤ 1,5-2

Hugtak b)

Mannvirki með orkueyðingu

DCM (meðal) ≤4

Einnig takmarkað af gildum í töflu 6.2

DMH (hár) Einungis takmarkað af gildum í töflu 6.2

Tafla 6. Hegðunarstuðlar, tafla 6.1 í Eurocode 8. (Eurocode 8, 2003)

2.7. Hlutstuðlar

Eurocode 7 tilgreinir ekki hvaða aðferðir á að nota við jarðtæknilega útreikninga til að

ákvarða til dæmis stöðugleika en gerir þess í stað kröfu um að þessar athuganir séu

framkvæmdar með því að margfalda gildi með hlutstuðlum.

Hlutstuðla fyrir útreikninga má finna í Annex A. Þau gildi sem þar eru gefin upp eru aðeins

leiðbeinandi og geta verið breytileg í þjóðarviðauka hvers lands fyrir sig. (Frank, o.fl., 2009)

Við jarðtæknilega hönnun geta mismunandi markástand (e. limit states) átt við, og þarf að

sannreyna með útreikningum að hönnunin standist skilyrði þeirra markástanda sem eiga við.

Þessi skilyrði ætti að velja út frá mati hvað er líklegt að geti komið fyrir á framkvæmdatíma og

við notkun á mannvirkinu. (Frank, o.fl., 2009)

Í jarðtæknilegri hönnun koma nokkur markástönd til greina við brotmarksástand, þeim er lýst

í grein 2.4.7.1 í Eurocode 7 og þau eru:

EQU: stöðugleikatap mannvirkis eða jarðgrunns, sem eru talin fullkomlega stífir, þar sem

styrkur burðarvirkis og jarðgrunns eru óverulegur til að bæta stöðugleika og veita mótstöðu.

STR: innra brot eða miklar formbreytingar á mannvirki eða burðareiningum, þar með talið

undirstöður, staurar og kjallaraveggir, þar sem styrkleikur mannvirkisins sér fyrir mestri

mótstöðu.

GEO: brot eða óhófleg formbreyting á jarðgrunni, þar sem styrkur jarðvegs eða klappar sjá

fyrir mestri mótstöðu.

16

UPL: stöðugleikatap mannvirkis eða jarðgrunns af völdum uppdrifs vegna vatnsþrýstings eða

annara lóðrétta krafta.

HYD: stöðugleikatap vegna minnkunar á virkum spennum vegna breytinga á

grunnvatnshæð, útskolunar og myndun rása af völdum vatnsstiguls.

(Eurocode 7, 2004)

Þrjár hönnunarnálganir (e. design approaches) eru settar fram fyrir hönnunarmörkin STR og

GEO. Þessar nálganir eru ólíkar af því leiti hvernig þær úthluta hlutstuðlum á milli

mismunandi álags, efnis eiginleika og burðargetu. Í þjóðarviðauka hvers lands kemur fram

hvaða hönnunarnálgun skal velja. (Eurocode 7, 2004).

Í íslenska þjóðarviðaukanum grein 2.4.7.3.4.1(1) kemur það fram að hönnunarnálgun 1, DA1,

eigi að nota við jarðtæknilega hönnun að undanskildri hönnun á staurum, en við hönnun á

þeim á að notast við hönnunarnálgun DA2. (Íslenskir þjóðarviðaukar við evrópska

þolhönnunarstaðla, 2010)

Hönnunarnálganir eru gefnar upp sem ójafna, sem dæmi má nefna A1+M1+R1 þar sem +

táknar að þessir hlutstuðlar séu samsettir á þennan hátt.

A (Actions) táknar hlutstuðla álags og þá er að finna í töflu A.3, annex A í Eurocode

7.

M (Materials) táknar hlutstuðla fyrir kennistyrk jarðvegs og þá er að finna í töflu A.4,

annex A í Eurocode 7.

R (Resistance) táknar hlutstuðla fyrir burðargetu og þá er að finna í töflum A.5 og A.6,

annex A í Eurocode 7.

Hönnunarnálgun 1: gerir ráð fyrir að athuganir á broti í jarðvegi og mannvirki séu aðskildar.

Þetta er gert með tvennskonar samsetningum á hlutstuðlum.

Fyrri samsetningin hefur samsetninguna A1+M1+R1 og miðar að öruggri hönnun gegn

óhagkvæmum skekkjum í kenniálagi og áhrifum kenniálags meðan hönnunargildi jarðvegs

eru þau sömu og kennigildin.

Seinni samsetningin hefur samsetninguna A2+M2+R1 og miðar að því að veita örugga

hönnun gegn óhagkvæmum skekkjum í kennistyrk jarðvegs og óvissum í reiknimódeli þegar

gert er ráð fyrir að hönnunargildi varanlegra álaga séu mjög nálægt því að vera jöfn

kennigildum sínum og að breytilegt álag frá mannvirkinu geti verið örlítið skekkt á

óhagkvæman hátt.

17

Hönnunarnálgun 2: hefur eina samsetningu á hlutstuðlum A1+M1+R2 og er notað til að

athuga hvort jarðvegur/mannvirki standist hvert viðeigandi brotstigs tilfelli.

Ekki verður farið í hönnunarnálgun 3 í þessari ritgerð þar sem hún er ekki notuð á Íslandi og

þær leiðbeiningar sem þessi ritgerð inniheldur miðar að íslenskum aðstæðum

Í töflunum hér fyrir neðan má finna íslenska þýðingu á áður nefndum töflum um hlutstuðla.

Töflur A.3 og A.4 má finna í íslenskum þjóðarviðauka Eurocode 7 og A.5 í Eurocode 7

Álag Tákn

Sett

A1 A2

Varanlegt

Óhagkvæmt

G Gildi fyrir G og Q er ákveðið samkvæmt töflu A1.2(B) í ÍST EN 1990:2002/NA:2010

Gildi fyrir G og Q er ákveðið samkvæmt töflu A1.2(C) í ÍST EN 1990:2002/NA:2010

Hagkvæmt

Breytilegt

Óhagkvæmt

Q Hagkvæmt

Tafla 7. Íslensk þýðing á tölfu A.3 í íslensku þjóðarskjali Eurocode 7. Hlutstuðlar fyrir álag. (Íslenskir þjóðarviðaukar við evrópska þolhönnunarstaðla, 2010)

18

Jarðvegs breyta Tákn

Settb,c

M1 M2

Skriðhorna ´ 1,0 1,25

Samloðun c‘ 1,0 1,25

Skerstyrkur við ódrenerað

ástand

cu 1,0 1,4

Einása þrýstistyrkur qu 1,0 1,4

Rúmþyngd 1,0 1,0

a) Hlutstuðli þessum er beitt á tan ‘.

b) Ef það er óvænlegra, þá á að margfalda kennistyrk jarðvegs með hlutstuðli.

c) Ef það er stigvaxandi hætta á broti í efnum sem hafa stökka eiginleika og algengt er að

leysa verkefnið á þann hátt, þá á að hækka gildi hlutstuðla.

d) Þegar verið er að greina heildarstöðugleika núverandi aðstæðna getur verið að lægri

hlutstuðull sé útreiknaður. Þessi tilfelli verða að vera metin með tilliti til hugsanlegs

skriðufalls og heildarstöðuleika. Í þessum tilfellum er venjulega gert ráð fyrir að hver

framkvæmd sé hönnuð með það í huga að hlutstuðlar haldist eins eða hækki og komið í

veg fyrir þætti sem rýra stöðugleika.

Tafla 8. Íslensk þýðing á töflu A.4 í þjóðarskjali Eurocode 7. Hlutstuðlar fyrir jarðvegsbreytur. (Íslenskir þjóðarviðaukar við evrópska þolhönnunarstaðla, 2010)

Mótstaða Tákn

Sett

R1 R2 R3

Burður R;v 1,0 1,4 1,0

Skrið R;h 1,0 1,1 1,0

Tafla 9. Íslensk þýðing á tölfu A.5 í Eurocode 7. Hlutstuðlar fyrir burðargetu grunnra undirstaða. (Eurocode 7, 2004)

19

3. Forsendur jarðtæknihönnunar

Í kafla 2.4.1(2) í Eurocode 7 er þess getið að taka þurfi tillit til að þekking á eiginleikum

jarðvegs byggist á umfangi og gæðum jarðtæknirannsókna. Slík þekking og gott eftirlit á

framkvæmdatíma eru yfirleitt mikilvægari en nákvæmni í reiknilíkönum og notkun á

hlutstuðlum til að grundvallarkröfur til grundunar verði uppfylltar. (Eurocode 7, 2004).

Úr þessu má því lesa að góð jarðtæknihönnun byggist á því að jarðvegsrannsóknir séu vel

og fagmannlega unnar. Því ætti alltaf að huga að því hvort gögnin komi frá traustum aðilum.

3.1. Almennt

Hér á að telja öll þau gögn sem notuð eru við jarðtæknihönnun. Til dæmis má nefna

rannsóknarskýrslur og minnisblöð.

3.2. Styrkbreytur

Í þessum kafla er gert grein fyrir styrkleika gildum sem eru notuð til útreikninga á

jarðvegsstyrk. Ef eftir á að framkvæma þessar rannsóknir er við hæfi að segja hverskonar

rannsóknir þarf að gera til þess að hægt sé að meta styrk jarðvegs.

4. Ástand jarðvegs

Grunnrannsóknir eru gerðar til þess að ákvarða eiginleika jarðvegs sem er til staðar á

byggingasvæði. Yfirborð og undirlag getur haft áhrif á hvað getur verið byggt og hvernig, því

hafa þessir þættir bein áhrif á hvernig staðið er að hönnun og framkvæmdum.

Grunnrannsóknum má skipta í rannsóknir á vettvangi þ.e. boranir og sýnatökur annars vegar

og rannsóknir á rannsóknarstofu á sýnum frá vettvangi.

Landslag og gróður getur haft áhrif á aðgengi nauðsynlegra véla og tækja sem nota þarf við

framkvæmdir á svæðinu. Frágangur á yfirborðsefni sem hefur þurft að grafa upp og fjarlægja

getur líka verið vandamál.

Upplýsingar um jarðgrunn á byggingasvæði eru mikilvægar. Upplýsingar um gerð jarðvegs

og jarðlög eru notaðar til þess að hanna undirstöður mannvirkja og skipulegga aðra

neðanjarðar hönnun og vinnu. Við rannsókn á jarðvegi í undirlagi kemur í ljós hvort þörf sé á

að drena vatn og hvort það þurfi að styðja við jarðveg við uppgröft sbr. notkun á stálþili til að

koma í veg fyrir streymi vatns og/eða broti í jarðvegi.

Loftmyndir geta komið að góðum notum og í sumum tilfellum eru jarðtæknilegar upplýsingar

aðgengilegar, s.s. hæðarlínugrunnar og kort sem sýna samsetningu jarðvegs og jarðlaga á

svæði. Þó að kort og myndir séu aðgengilegar þarf nánast alltaf að gera grunnrannsóknir á

framkvæmdasvæðum til þess að fá sem nákvæmastar upplýsingar. Þessar upplýsingar eru

oftast fundnar með borunum og jarðvegssýnatökum (McCarthy, 2007)

20

4.1. Eldri grunnrannsóknir

Oft vill svo til að áður sambærilegt verkefni verið unnið á svæðinu. Til dæmis sambærilegt

hús sem hefur verið byggt á nálægum stað, við sömu jarðvegsskilyrði. Mjög æskilegt er að

nýta þær upplýsingar sem eru nú þegar til, þar sem nú þegar er komin sambærileg reynsla. Í

sumum tilfellum getur þetta sparað rannsóknir og vinnu.

Í þessum kafla á að telja upp eldri rannsóknir sem nýtast við jarðtæknihönnun og hvenær

þær voru framkvæmdar. Ekki er alltaf nauðsynlegt að fara í niðurstöður þessara rannsókna

en það þarf í hverju tilfelli fyrir sig.

4.2. Nýjar rannsóknir

Boranir og jarðvegssýnatökur eru notaðar til þess að greina jarðlög á undirliggjandi svæðum

og greina efni sem á að nýta við mannvirkjagerð.

Efni í undirlagi er kannað á staðnum með því að grafa gryfjur og með því að bora eftir sýni á

þekktu dýpi til skoðunar. Hægt er að nota bæði sýni sem hafa fengist með borunum og

sýnatöku gryfjum til að rannsaka og greina á rannsóknastofu. Margar mismunandi aðferðir og

tæki eru notuð við sýnatökur, við þessar sýnatökur eru stundum tekin óhreyfð sýni til að spilla

ekki náttúrulegu ástandi jarðvegsins.

Við boranir eru mismunandi aðferðum beitt til að afla upplýsinga um jarðveg, mismunandi

aðferðir við boranir skila ólíkum upplýsingum og geta verið mis dýrar og tímafrekar.

Algengar vettvangsrannsóknir:

SPT borun (Standard penetration test) til að kanna eiginleika og styrk jarðvegs.

CPT borun (Cone penetration test) til að kanna eiginleika og styrk jarðvegs.

Kjarnaborun (Core rock drilling) til að meta gerð og styrk klappar og hvort hún sé

sprungin eða því um líkt.

Cobraborun er einföld og ódýr framkvæmd til að kanna dýpi á fast þar sem jarðvegur

er laus við grjót eða stærri steina sem valdið geta mistúlkun á dýpi á fast

Prófunar gryfjur (Test pits) til að kanna jarðlög og kanna stöðu grunnvatns.

(McCarthy, 2007)

Hér á að greina frá þeim rannsóknum sem hafa farið fram í tengslum við verkið. Þarna má til

dæmis nefna boranir og jarðvegssýna tökur.

21

4.3. Rannsóknarstofu vinna

Sú vinna sem fer fram á rannsóknarstofu miðar að því að lýsa efniseiginleikum og flokka

jarðvegssýni. Hér á eftir kemur umfjöllun um helstu próf sem gerð eru á Íslandi. Farið er í

stuttu máli í framkvæmd þeirra og hvaða gildi má finna með hverju prófi.

Í þessum kafla skýrslunnar er gerð grein fyrir rannsóknum sem gerðar hafa verið og greint

frá niðurstöðum.

Kornastærðardreifing

Byrjað er á að þurrka sýni við 110°C þar til allur vökvi og raki eru farin úr sýninu og það því

hætt að léttast. Sýnið er svo vigtað og heildarþyngd þess skáð áður ef það er skolað og

fínefni sem erum minni en 0,063mm eru fjarlægð úr sýninu. Þegar búið er að fjarlæga

fínefnin er sýnið þurrkað og vigtað eins og áður. Sýnið er þá sigtað í þar til gerðum sigtum

sem hafa mismunandi möskvastærð.

Sigtaröð sem er gjarnan notuð til ákvörðunar á kornastærðardreifnigu er á bilinu 0,063mm til

90mm og er byggð upp á þann hátt að möskvastærð sigtis er tvisvar sinnum meiri en

möskvastærð sigtisins fyrir neðan. Leyfilegt er að bæta sigtum inn í röðina. Þau sigti eru

leyfileg eru tiltekin í ISO 565 staðlinum, möskvastærð þeirra er yfirleitt 1,4 sinnum stærri en

sigtið á undan.

Þegar búið er að sigta sýnin er það sem er á hverju sigti vigtað og fundið út hve stórt hlutfall

sýnisins er af hverri stærð. Þessar upplýsingar eru svo notaðar til að draga upp sáldurferil

efnisins.

Gildandi staðall um mælingu á kornastærðardreifingu er ÍST EN 933-1. (Vegagerðin, 2012)

Proctorpróf

Sýninu er skipt í nokkra hluta sem hafa sitt hvort rakainnihaldið. Prófið gengur út á að

staðlaður hamar er látin falla úr ákveðinni hæð, áveðið oft á hvert lag af sýninu. Tvær

tegundir af proctorprófun eru notaðar standard og modified.

Þegar standard proctorpróf er gert er 2,5kg hamar látin falla úr 300mm hæð, 50 högg fyrir

hvert lag en í þessu prófi eru lögin þrjú. Þegar modified proctorpróf er gert er 4,5kg hamar

látin falla úr 450mm hæð, 50 högg fyrir hvert lag en í þessu prófi eru lögin fimm.

Þegar efnið hefur verið þjappað í mótið er vigtað til að sjá hversu mikið efni komst i mótið.

Þessar upplýsingar eru notaðar til að finna samband þurrar rúmþyngdar efnis og

rakainnihalds. Þá er hægt að sjá við hvaða rakastig efnið hefur mesta þjöppun.

Gildandi staðlar um proctorpróf eru ASTM D698 fyrir standard og ASTM D1557 fyrir

modified. (Vegagerðin, 2012)

22

Kornarúmþyngd

Gildandi staðall um ákvörðun kornarúmþyngdar og mettivatns er ÍST EN 1097-6 en þar eru

gefnar upp 3 mismunandi mæliaðferðir þar með talda pyknometer aðferðina sem er útskýrð

að ofan.

Kornarúmþyngd er hægt að ákvarða með pyknometer aðferð. Sýnið er látið liggja í bleyti þar

til það er vatnsmettað (u.þ.b. 24 klst.). Þegar sýnið er tekið úr vatnsbaðinu er það einungis

yfirborðsþurrkað, gert er ráð fyrir því að eftir yfirborðsþurrkun sé sýnið enn vatnsmettað.

Yfirborðsþurrt og vatnsmettað sýni er vigtað.

Sýni er sett í pyknometer sem fylltur er með vatni að ákveðnu marki og vigtaður, til

samanburðar er annar pyknometer fylltur með vatni að sama marki og viktaður en í honum er

ekki sýni. Að lokum er sýnið þurrkað við 110°C þar til allur vökvi og raki eru farin úr sýninu og

það því hætt að léttast. Sýnið er svo vigtað og heildarþyngd þess skráð. (Vegagerðin, 2012)

Sýndarrúmþyngd:

𝜌𝑎=𝜌𝑊

𝑀4

𝑀4 − (𝑀2 − 𝑀3)

Ofnþurr rúmþyngd:

𝜌𝑟𝑑=𝜌𝑊

𝑀4

𝑀1 − (𝑀2 − 𝑀3)

Yfirborðsþurr, mettuð

rúmþyngd:

𝜌𝑠𝑠𝑑=𝜌𝑊

𝑀1

𝑀1 − (𝑀2 − 𝑀3)

Mynd 2. Ákvörðun á kornarúmþyngd og mettivatni með pyknometer aðferð. (Vegagerðin, 2012)

Þríásapróf

Tekið er óhreyft sýni, eða búið til t.d í proctor móti, sem er tálgað til í sívalning af ákveðnu

þvermáli og sett í gúmmíhúð. Sýnið getur verið þjappað eða óhreyft úr mörkinni. Sýninu er

komið fyrir í þrýstisellu og sellan fyllt af vatni. Yfirleitt eru gerð þrjú próf við mismunandi

hliðarþrýstingi á sýnið með því að breyta vatnsþrýstingnum. Mælitækjum er komið fyrir til að

mæla hliðarþrýstinginn, póruþrýstinginn lóðrétt álag á sýnið og lóðrétta samþjöppun sýnisins

undan álagi. (Vegagerðin, 2012)

23

Oedometerpróf (e. one-dimensional laboratory consolidation test)

Jarðvegssýni er sett í málm sívalning sem er lokað með tveimur gljúpum steinum sitt hvoru

megin. Sýnin eru venjulega 63,5mm að þykkt og 25,5mm þykk. Sett er álag á sýni með

vægisarmi og sig mælt með mæli sem gefur gildi uppá örkvarða. Á meðan prófinu stendur er

sýnið hulið vatni. Álagið er látið virka í 24 klukkustundir og eftir það er álagið oftast tvöfaldað

þannig að þrýstingurinn á sýnið tvöfaldast einnig og mælingum á þjöppun er haldið áfram.

Niðurstöður eru svo settar fram í formi grafs sem sýnir þjöppun sýnisins sem fall af tíma. Á

grafinu sést að þjöppunin skiptist í þrjú stig. Fyrsta stigið er frumsig kem kemur að mestu leiti

til vegna upphafsálags. Á stigi tvo kemur aðal sig fram, á meðan henni stendur er umfram

vatni í pórum umbreytt í virka spennu með brottnámi vatns í prórum. Þriðja stig sigs hefst

þegar allur umfram póruþrýstingur er uppurinn, þegar samþjöppun á sér stað vegna

plastískrar samþjöppunar í efninu sjálfu. (Das, 2007)

Rakastig

Borin er saman þyngd sýnis fyrir og eftir þurrkun og með því fundið út rakahlutfall efnisins.

Gildandi staðall um mælingu á rakastigi er ÍST en 1097-5. (Vegagerðin, 2012)

Húmusinnihald

Þetta próf segir til um hve mikið magn af lífrænum óhreinindum séu í sýninu. Sýni er þurrkað

við 55°C í ofni og sigtað með 4mm sigti. Þær agnir sem eru minni en 4mm og fara í gegnum

sigtið eru notaðar í prófið. Sýnið er látið liggja í natríum hydroxíð lausn í 24klst og kemur þá

litur á lausnina. Sú lausn sem sýnið er í er svo borin saman við viðmiðunarsýni til að komast

að því hvert magn lífrænna efna er.

Gildandi staðall um lífræn óhreinindi er ÍST EN 1744-1 (Vegagerðin, 2012)

4.4. Landslag og ástand jarðvegs

Í þessum hluta skýrslunnar er gert grein fyrir landslagi á fyrirhuguðu framkvæmdasvæði, þar

sem gerð er grein fyrir staðsetningu. Loftmyndir nýtast vel við þennan þátt skýrslunnar..

Greint er frá nýtingu svæðisins þ.e. hvort og undir hvað það hafi verið notað undir áður og

hvort búið sé að raska jarðveginum. t.d. með efnistöku .

Sagt er frá því hvernig landið liggur, hvort það sé flatt eða fari hækkandi og jafnvel sagt frá

niðurstöðum hæðarmælinga séu þær eru til staðar.

Ef gera þarf einhverjar ráðstafanir við uppgröft er það tekið fram hér. Þörf gæti verið á

yfirbreiðslum, drenerandi efnum og metið hvort uppgröftur geti farið fram í frosti ef með þarf

Hér eru settar fram kröfur um fylliefni eins og við á . Greint er frá því hve mikill halli má vera á

fláa svo ekki sé hætta af skriði

24

4.5. Jarðvegsmengun

Jarðvegsmengun og mengun í grunnvatni er hægt að skilgreina í megin atriðum sem tilkomu

efna sem hafa áhrif á fyrirhugaða notkun svæðisins. (McCarthy, 2007) Þetta geta verið efni

sem hafa áhrif á frammistöðu byggingarefna og efni sem skaða heilsu manna og dýra.

Í byggingarreglugerð, grein 15.1.2 um mengun á byggingasvæði segir:

„Við hönnun og undirbúning vegna byggingar mannvirkis skal metið hvort líkur séu á að

mengun finnist á því svæði þar sem fyrirhugað er að mannvirkið rísi.

Sé ástæða til að ætla að mengun finnist í jarðvegi þar sem byggja á mannvirki ber eiganda

lóðar að sjá til þess að mengaður jarðvegur sé meðhöndlaður í samræmi við ákvæði laga um

meðhöndlun úrgangs og reglugerða settum samkvæmt þeim og að gripið sé til nauðsynlegra

ráðstafana til að hindra frekari útbreiðslu mengunarinnar og til að tryggja öryggi þeirra sem

koma til með að nýta mannvirkið og umhverfi þess.“ (Byggingareglugerð, 2014)

Ekki eru til handbærar upplýsingar eins og yfirlitskort um hvar mengun í jarðvegi er að finna á

Íslandi. Við mat á hvort jarðvegur eða grunnvatn er mengað er gott að fara yfir sögu og fyrri

notkun á svæðinu. Ef minnsti grunur um að mengun sé til staðar á að gera athuganir í

samræmi við það.

4.6. Grunnvatn og póruþrýstingur

Ef mælingar á stöðu grunnnnvatns liggja fyrir þegar skýrslan er skrifuð eru niðurstöður

mælinga settar fram hér þ.e., hve langt undir yfirborði grunnvatn liggur og í hvaða kóta. Ef

póruþrýstingur hefur verið mældur kemur hann einnig fram hér.

5. Nágrenni framkvæmdasvæðis

Framkvæmdir geta haft áhrif á byggingar,strengi, leiðslur og annað sem er í nágrenni

framkvæmdasvæðis. Mikilvægt er að búið sé að kanna nágrenni framkvæmdasvæðisins með

það í huga hvort þurfi að gera ráðstafanir á framkvæmdatíma til þess að sem minnst rask

verði á umhverfi eða hvort hægt sé að komast hjá því.

Sem dæmi má nefna grunna eru grafnir nálægt núverandi byggingum þarf að huga að hvort

stöðugleika hennar sé raskað á meðan framkvæmdum stendur. Vita þarf hvar strengir og

leiðslur liggja áður en jarðvinna hefst svo komist verði hjá því að rjúfa þær og þar með vera í

hættu með að valda nábúum svæðisins óþægindum og koma í veg fyrir fjárhagslegt tjón

vegna viðgerða.

25

5.1. Núverandi byggingar

Kanna verður hvort fyrirhugaðar framkvæmdir hafi áhrif á byggingar í nágrenni

framkvæmdasvæðisins. Huga verður að því hvernig framkvæmdir hafa áhrif á stöðugleika

núverandi bygginga, hvort undirstöðum verði raskað við uppgröft og hvernig aðgengi verður

háttað ef byggingin er í notkun á meðan framkvæmdum stendur.

5.2. Strengir og leiðslur

Kortleggja verður hvar strengir og leiðslur liggja ef þær eru til staðar til þess að koma í veg

fyrir óþarfa tjón og óþægindi við framkvæmdir. Þessar upplýsingar má í sumum tilfellum

nálgast hjá Orkuveitunni og sveitarfélögum.

6. Undirstöður

Hægt er að segja að flest öll mannvirki noti jörðina sem endanlega undirstöðu, jarðvegur á

byggingasvæði verður sjálfkrafa eitt af byggingarefnunum og hefur áhrif á stöðugleika

mannvirkisins. Jarðvegur getur verið veikara efni en önnur byggingaefni s.s. timbur, stál og

steypa og til þess að bera það álag sem jarðvegurinn þarf að bera þarf oft að dreifa álaginu á

stóran flöt. Til þess að flytja álag frá bygginga hlutum og niður í jarðveginn þarf að nota

undirstöður á þann hátt að jarðvegurinn verði ekki fyrir of mikilli streitu sem veldur alvarlegu

sigi í jarðveginum. Undirstöður eru valdar með eigileika undirlagsins í huga, til að þær geti

sinnt hlutverki sínu. (McCarthy, 2007).

Við hönnun á undirstöðum þarf að taka tillit til öryggis vegna jarðvegsbrots, skriðs og sig má

ekki vera það mikið að það mikið að byggingin þoli það ekki.

Í þessum kafla skýrslunnar á að leggja fram tillögu að undirstöðu fyrir mannvirkið. Gert er

grein fyrir valinu með útreikningum eða vísað í gögn.

6.1. Almennt

Til eru margar gerðir af undirstöðum en það má skipta þeim í tvo flokka, grunnar undirstöður

og djúpar undirstöður. Þessi flokkun gefur til kynna á hvaða dýpi undirstaðan er og á hvaða

dýpi sá jarðvegur er sem hefur mestan styrk. Undirstöður með undirstöðufót (spread footing)

og fleka undirstöður eru venjulega flokkaðar í flokk grunnra undirstaða. Undirstöðufótur eða

fleki er einfaldlega stækkun á undirstöðufleti staurs eða veggjar sem ber álag sem gerir það

mögulegt að dreifa álagi á stærri flöt af jarðvegi. Í flokki dýpri undirstaða eru staurar. Staurar

eru notaðar fyrir þyngri mannvirki sem þurfa að hafa undirstöður á miklu dýpi til að taka á

móti álagi eða þar sem jarðvegurinn er ekki af nægilegum styrkleika. Staurar eru gerðar úr

timbri, steypu eða stáli og flytja álag frá mannvirki í neðri lög jarðvegsins. Staurum má skipta

í tvo flokka eftir því hvernig þeir bera álag, viðnáms eða endaburðar staura.

26

Einnig er borað fyrir stólpum (e. drilled shafts), þá er borað í jarðvegsgrunninn og fyllt upp að

með steypu. Það sem einkennir stólpa frá staurum er að ummál þeirra er mun meira. (Das,

2007)

Undirstöðufætur eru vanalega úr steypu, járnbentri eða ójárnbentri en þó hafa önnur efni

verið notuð eins og timbur. Undirstöður af þessari gerð geta haft margskonar lögun t.d.

ferhyrnda, trapisulaga og langar lengjur, (línuundirstöður). Á mynd 3 má sjá dæmi um lögun.

Lögun undirstöðu er yfirleitt ákveðin með það í huga að sami þrýstingur verði á jarðveginn frá

undirstöðunum.

Þegar um undirstöður undir veggi og einstaka súlur er að ræða er álaginu oftast komið fyrir á

miðri undirstöðu en þegar undirstaðan ber álög tveimur eða fleiri á súlum er oft nauðsynlegt

að undirstaðan sé rétthyrnd eða trapisulaga. (McCarthy, 2007)

Mynd 3. Ýmsar gerðir undirstöðufóta (University of Palestine, 2008)

Það má segja að flekaundirstaða sé einn stór undirstöðufótur sem nær yfir stóran flöt. Öll

lóðrétt álög frá veggjum og súlum eru borin af þessari einu undirstöðu. Þessi tegund af

undirstöðu er notuð þegar fyrirséð er að einstaka undirstöðufætur undir hverja súlu mun vera

óæskilega nálægt hvorum öðrum. (McCarthy, 2007)

27

Mynd 4. Flekaundirstaða (McCarthy, 2007)

Sraurar eru burðareiningar gerðar úr stáli, steypu eða timbri. Þær eru notaðar til að mynda

stauraundirstöður, þær liggja á miklu dýpi sem getur verið kostnaðarsamara í framkvæmd en

að nota grunnar undirstöður. Þó er oft nauðsynlegt að nota staura til þess að tryggja að

undirstöðurnar virki eins og skyldi. Þetta á við í tilfellum eins og þegar efri jarðlögin eru of

veik til að bera mannvirkið þá er hægt að nota staura til að flytja álagið niður á klöpp eða

sterkari jarðlög séu þau til staðar. (Das, 2007)

6.2. Burðargeta jarðvegs

Hér á að setja fram gögn um burðargetu jarðvegs. Burðargetu jarðvegs á að reikna

samkvæmt mældum jarðvegsgildum. Burðargeta eykst eftir því sem undirstöðurnar ná yfir

stærri flöt, því er til dæmis gott að setja burðargetu jarðvegs fram sem fall af breidd

undirstöðu ef ekki er búið ljúka hönnun á undirstöðu.

Kafli 6.5.2 (bearing resistance) í Eurocode 7 kemur að burðargetu jarðvegs við hönnun á

undirstöðum. Þar segir að lóðrétt hönnunarálag (𝑉𝑑) skuli vera minna en eða jafnt og

hönnunarstyrkur jarðvegs (𝑅𝑑) undir undirstöðum:

𝑉𝑑 ≤ 𝑅𝑑

𝑅𝑑 á að reikna samkvæmt jöfnu 2.4 í Eurocode 7. Þar segir að þegar hugað er að

brotmarksástandi stöðufræðilegs jafnvægis eða færslu mannvirkja eða jarðar yfir höfuð á að

sannreyna að 𝐸𝑑𝑠𝑡;𝑑 ≤ 𝐸𝑠𝑡𝑏;𝑑 + 𝑇𝑑

Í gildinu 𝑉𝑑 á að telja með þyngd undirstöðunnar, þyngd á fyllingarefni og jarðþrýsting hvort

sem hann hagkvæmur hagkvæmur eða óhagkvæmur. (Eurocode 7, 2004).

28

Mynd 5. Afstöðumynd krafta. (Bond & Harris, 2008)

Mynd 5 sýnir undirstöðu sem ber varanlegt og breytilegt álag frá mannvirki. Þyngd

undirstöðunnar og fyllingarinar telst sem varanlegt álag. Á myndinni er búið að skipta 𝑉𝑑 og

𝑅𝑑 út fyrir qEd og qRd þar sem qEd er hönnunarþrýstingur á jörðina og qRd er hliðstæð

hönnunarburðargeta jarðvegs.

Kennigildi burðargetu jarðvegs qEk má finna með eftirfarandi:

𝑞𝐸𝑘 =(𝑉𝐺𝑘 + ∑ 𝜓𝑖𝑉𝑄𝑘,𝑖) + 𝑊𝐺𝑘𝑖

𝐴′

Hönnunargildi burðargetu er fundið með:

𝑞𝐸𝑑 =𝛾𝐺(𝑉𝐺𝑘 + 𝑊𝐺𝑘) + 𝛾𝑄(∑ 𝜓𝑖𝑉𝑄𝑘,𝑖)𝑖

𝐴′

Þar sem A‘ er virkt flatarmál undirstöðu og þar sem 𝛾𝐺 og 𝛾𝑄 eru hlutstuðlar fyrir varanlegt og

breytilegt álag. Notast er við virkt flatarmál í reikningum vegna þess hve geta undirstöðu til að

bera álag minnkar þegar hjámiðja er á álaginu á undirstöðuna (e. Eccentrically loaded).

𝐴′ = 𝐵′ × 𝐿′ = (𝐵 − 2𝑒𝐵) × (𝐿 − 2𝑒𝐿)

Þar sem 𝑒𝐵 er fjarlægð álags frá miðju undirstöðu á lengd hennar og 𝑒𝐿 fjarlægð álags frá

miðju undirstöðu á breidd hennar. Þessar stærðir þurfa þó að uppfylla:

𝑒𝐵 ≤𝐵

6 og 𝑒𝐿 ≤

𝐿

6

29

Þegar kemur að því að finna burðargetu jarðvegs gefur Eurocode 7 okkur þrjá kosti;

greiningar aðferð (analytical method), hálf reynslu aðferð (semi emperical method) eða

forskriftar aðferð sem notast er við áætlaða burðargetu jarðvegs (Prescriptive method using

presumed bearing resistance). (Bond & Harris, 2008)

Staðallinn segir ekki hvaða reikni aðferðir á að nota en segir að nota eigi almennt þekktar

aðferðir. Í viðaukum Eurocode 7 má finna dæmi um þekkta reikniaðferð fyrir hvern kost sem

má nota. Í annex D má finna dæmi um greiningar aðferð, annex E um hálf reynslu aðferð og

annex G um forskriftar aðferð. (Eurocode 7, 2004)

Dæmið sem gefið er í annex D gefur hugmynd um hver mikil nákvæmni og íhaldssemi er

viðeigandi. Búið er að taka tillit til hlutstuðla sem mælt er með í annex A í dæminu. Nota skal

þessa reikniaðferð með varúð þegar um er að ræða jarðlög með ólíka eiginleika eða þar sem

hefur orðið rof í jörðu. Val á hlutstuðlum byggist á því hvaða hönnunar nálgun (design

approach) er notuð.

Undistöðu gildi þessarar aðferðar eru gildi á skerstyrk og eiginþyngd jarðvegs. Þessi gildi á

að velja með tilliti til breytileika jarðvegs í samanburði við stærð undirstöðu og stífleika.

Gildi skerstyrks fyrir stórar undirstöður er varkárt mat á meðal gildi undir undirstöðunni. Þegar

bygging stendur á mörgum undirstöðum ætti gildið að taka tillit til breytileika á skerstyrks

gildum undir byggingunni til að tryggja stífleika mannvirkis.

Taka þarf tillit til staðbundinna veikra bletta í vali á gildum, þar sem þessir staðbundnu blettir

geta leitt til töluvert lægri burðargetu. Ef veikir blettir eru til staðar og byggingahlutinn er ekki

nógu stífur til að flytja álag frá þeim undirstöðum sem standa á veikum blettum yfir á

undirstöður sem standa á sterkari blettum þá skal velja gildi skerstyrks með varkáru mati á

meðalgildum og lægri gildum hverrar undirstöðu.

Gildi fyrir eiginþyngd jarðvegs á að velja með varkáru mati á meðalgildi. (Frank, o.fl., 2009)

Í Annex D í Eurocode 7 eru gefnar upp tvær reikniaðferðir til að finna burðargetu jarðvegs,

önnur á við um ódrenuð tilfelli og hin drenuð tilfelli.

Ódrenuð tilfelli

Hönnunargildi burðargetu jarðvegs má reikna með jöfnu D.1 í annex D:

𝑅

𝐴′= (𝜋 + 2)𝑐𝑢𝑏𝑐𝑠𝑐𝑖𝑐 + 𝑞

30

Með einingalausu stuðlunum:

𝑏𝑐 = 1 − 2𝛼/(𝜋 + 2) fyrir halla á grunni undirstöðu

𝑠𝑐 = 1 + 0,2(𝐵′

𝐿′ ) fyrir lögun undirstöðu ef hún er ferhyrnd

𝑠𝑐 = 1,2 fyrir lögun undirstöðu ef hún er hringlótt

𝑖𝑐 =1

2(1 + √1 −

𝐻

𝐴′𝑐𝑢 fyrir hvaða stefnu álag virkar vegna lárétta álagsins H þar sem

𝐻 ≤ 𝐴′𝑐𝑢

𝑐𝑢 stendur fyrir ódrenaðan skerstyrk jarðvegs

Drenuð tilfelli

Hönnunargildi burðargetu jarðvegs má reikna með jöfnu D.2 í annex D:

𝑅

𝐴′= 𝑐′𝑁𝑐𝑏𝑐𝑠𝑐𝑖𝑐 + 𝑞′𝑁𝑞𝑏𝑞𝑠𝑞𝑖𝑞 + 0,5𝛾′𝑁𝛾𝑏𝛾𝑠𝛾𝑖𝛾

Með einingalausu stuðlunum:

Stuðlar fyrir burðargetu jarðvegs:

𝑁𝑞 = 𝑒𝜋 tan(𝜑′)𝑡𝑎𝑛2(45 +𝜑′

2)

𝑁𝑐 = (𝑁𝑞 − 1)cot𝜑′

𝑁𝛾 = 2(𝑁𝑞 − 1)𝑡𝑎𝑛𝜑 þar sem 𝛿 ≥ 𝜑/2

Stuðlar fyrir halla á grunni undirstöðu:

𝑏𝑞 = 𝑏𝛾 = (1 − 𝛼 tan(𝜑′))2

𝑏𝑐=𝑏𝑞 − (1 − 𝑏𝑞)/(𝑁𝑐 tan(𝜑′))

Stuðlar fyrir lögun undirstöðu:

𝑠𝑞 = 1 + (𝐵′

𝐿′ ) sin (𝜑′) ef undirstaða er rétthyrnd

𝑠𝑞 = 1 + sin (𝜑′) ef undirstaða er ferhyrnd eða hringlótt

𝑠𝛾 = 1 − 0,3(𝐵′

𝐿′ ) ef undirstaða er rétthyrnd

𝑠𝛾 = 0,7 ef undirstaða er ferhyrnd eða hringlótt

𝑠𝑐 = (𝑠𝑞𝑁𝑞 − 1)/(𝑁𝑞 − 1) ef undirstaða er rétthyrnd, ferhyrnd eða hringlótt

31

Stuðlar fyrir hvaða stefnu álag virkar vegna lárétta álagsins H

𝑖𝑐 = 𝑖𝑞 − (1 − 𝑖𝑞)/(𝑁𝑐tan (𝜑′)

𝑖𝑞 = [1 − 𝐻/(𝑉 + 𝐴′𝑐′ cot(𝜑′)]𝑚

𝑖𝛾 = [1 − 𝐻/(𝑉 + 𝐴′𝑐′ cot(𝜑′)]𝑚+1

Þar sem:

𝑚 = 𝑚𝐵 = [2 + (𝐵′

𝐿′ )] /[1 + (𝐵′

𝐿′ )] þegar H virkar samsíða B‘

𝑚 = 𝑚𝐿 = [2 + (𝐿′

𝐵′)] /[1 + (𝐿′

𝐵)] þegar H virkar samsíða L‘

Í þeim tilfellum þar sem lárétta álagið myndar hornið θ samsíða L‘ er hægt að reikna m með:

𝑚 = 𝑚𝐿𝑐𝑜𝑠2𝜃 + 𝑚𝐵𝑠𝑖𝑛2𝜃

6.3. Sig

Í þessum kafla skýrslunnar á að setja fram niðurstöður á rannsóknum og útreikningum á sigi.

Eurocode 7 leggur áherslu á að ekki eigi að líta á sig útreikninga sem nákvæmar niðurstöður

heldur sem áætluð gildi.

Útreikninga á sigi á að framkvæma á notmarksástandi. Eurocode 7 gerir þá kröfu að

reiknaðar hönnunarfærslur Ed séu minni en eða jafnar takmarkandi færslu Cd. Þegar um er

að ræða sig þá er takmarkandi færsla það sig sem mannvirki getur orðið fyrir án þess að

hljóta skaða af.

𝐸𝑑 ≤ 𝐶𝑑

(Bond & Harris, 2008)

Kafli 6.6.2 í Eurocode 7 fjallar um sig undirstaða. Aukin spenna af völdum undirstaða eða

annarsskonar álags veldur því að jarðvegurinn þjappast saman. Sig samanstendur af þremur

megin þáttum; upphafssigi (s0), sigi vegna rúmmálsbreytinga (s1), og langtímasig vegna

skriðs (e.creep) (s2).

Upphafssig (s0) verður vegna fjaðrandi (e. elastic) færslu í þurrum jarðvegi og mettuðum þar

sem ekki verður breyting á rakainnihaldi. Þetta sig kemur fram á stuttum tíma.

Sig(s1) verður vegna rúmmálsbreytinga í mettuðum samloðandi jarðvegi þegar vatn sem fer

úr holrými jarðvegsins vegna álags. Jarðvegsefnin endurraða sér á kostnað holrýmisins.

Langtímasig (s2) sem verður vegna skriðs er vegna plastískra formbreytinga á jarðvegi.

(Das, 2007)

32

Það er því hægt að skrifa kröfuna sem er gefin í upphafi á þennan hátt:

𝑠𝐸𝑑 = 𝑠0 + 𝑠1 + 𝑠3 = 𝑠𝐶𝑑

Eurocode 7 gerir þá kröfur að sig útreikningar séu ávallt gerðir fyrir undirstöður sem eiga að

standa á leir, þegar áhættan er eitthvað annað en hverfandi eins og þegar undirstöður eru

ekki í jarðtæknilegum flokki 1.

Útreikningar verða að taka tillit til sigs á allri undirstöðunni og mismunandi hreyfinga ólíkra

hluta undistöðu.

Í Annex F í Eurocode 7 eru kynntar tvær aðferðir hægt er að nota til að meta sig. Aðferð

álags og streitu (e. stress – strain method) og aðlagaðri fjaðrandi aðferð (e. adjusted

elasticity method).

6.4. Frostnæmi

Í Eurocode 7 og Byggingareglugerð kemur fram að huga skuli að frostnæmi jarðvegs við

hönnun á undirstöðum. Ef byggt er á frostnæmum jarðvegi geta orðið hreyfingar á jarðvegi í

frostþýðu.

Í grein 8.1.4 í Byggingareglugerð eru settar fram kröfur um frostþolinn jarðveg, þar segir

„Undirstöður mannvirkja skulu standa á föstum burðarhæfum botni, klöpp eða burðarhæfum

og frostþolnum jarðvegi. Þær skulu þannig hannaðar og byggðar að ekki geti orðið tjón af

völdum hreyfinga í jarðvegi, t.d. vegna sigs eða frostlyftinga. […]

Liggi ekki fyrir staðfesting á því að jarðvegur sé frostþolinn skulu undirstöður mannvirkis ná

niður á frostfrítt dýpi, þ.e. 1,2 - 2,0 m niður fyrir endanlegt jarðvegsyfirborð við útveggi. […].“

Í Eurocode 7 grein 6.4.(2) kemur fram að frost skemmdir eiga ekki að koma fram ef

jarðvegur er ekki frostnæmur; ef undirstaða á frost fríu dýpi og ef frost er útilokað með

einangrun.

Miðað við að efni sé ófrostnæmt ef minna en 3 % af þyngd þess er fínna en 0,02 mm

(Frostflokkun US Corps of Engineers). Til eru mismunandi flokkunarkerfi en flest ganga þau

út frá kornadreifingu efna. Magn fínefna ræður í hvaða frostflokki efni er.

33

7. Jarðþrýstingur

Kafli 9.5 í Eurocode 7 fjallar um ákvörðun á jarðþrýsting, þar eru sett fram atriði sem þarf að

huga að við ákvörðun á jarðþrýsting. Jarðþrýstingur er sá þrýstingur sem jarðvegur veldur á

lóðrétta og í sumum tilfellum hallandi byggingarhluta. Jarðþrýsting þarf að skoða þegar

kemur að hönnun til dæmis stoðveggja, kjallaraveggja, útveggja og stálþila og allra þeirra

mannvirkja sem jarðvegur leggst að.

Það að ákveða hvað er hæfilegt hönnunargildi fyrir jarðþrýsting þar sem jarðþrýstingur er

ekki aðeins háður styrkbreytum jarðvegsins heldur þarf að taka tillit til hreyfinga/hliðarbeygja

sem geta orðið í vegg. (Frank, o.fl., 2009)

Jarðþrýstingur getur verið mismunandi og er talað um 3 ástands tilfelli, hvíluástand, aktívt

ástand og passívt ástand. Við hvíluástand er eru engar skerspennur við vegg og hann hefur

enga útbeygju. Fylling að kjallaraveggjum er gott dæmi um jarðveg í hvíluástandi.

Þegar veggur færist út og brot verður þá er aktívt ástand í jarðvegi. Stoðveggir eru gott dæmi

um aktívt ástand í jarðvegi.

Þegar veggur færist inn og brot verður þá er passívt ástand í jarðvegi. Gott dæmi er þegar

jarðvegur er settur fyrir framan stoðvegg þá er sá jarðvegur í passívu ástandi við brot. (Einar

Helgason., 2014)

Jarðþrýstingsgildi sem notuð eru til hönnunar samkvæmt Eurocode 7 er ætlað að gefa

hófsamt mat á jarðþrýsting á veggi bæði aktívu og passívu ástandi til að meta hreyfingar í

vegg við viðeigandi hönnunartilfelli. Tekið er fram að viðeigandi gildi jarðþrýstings eru

mismunandi við notmarksástand og brotmarksástand.

Í kafla 9.5.2 er gefin upp formúla sem má nota til að finna hvíluþrýstings stuðul fyrir mettaðan

jarðveg:

𝐾0 = (1 − sin 𝜑′) × √𝑂𝐶𝑅 × (1 + sin 𝛽)

OCR (overconsolidation ratio) segir til um hversu mikilum þrýstingi jarðvegurinn hefur orðið

fyrir áður. Þetta gildi má finna með sig prófi (odometer).

β segir til um halla yfirborðs frá láréttu. (Frank, o.fl., 2009)

34

8. Stöðugleiki fláa á byggingartíma

Í þessum kafla skýrslunnar á að setja fram kröfur um hve mikill halli er leyfilegur á fláum á

byggingarstað. Ef of mikill halli er á fláa getur orðið jarðvegsbrot eða jarðvegsskrið. Mikilvægt

er að huga að þessu þar sem öryggi starfsmanna á svæðinu getur verið í húfi.

Hægt er að finna þær kröfur sem Eurocode 7 gerir til mats á stöðugleika fláa í kafla 11 sem

fjallar um heildarstöðugleika. Heildarstöðugleika fláa á að kanna viðeigandi markástöndum,

STR og GEO. Ekki eru gefin upp jafnvægisskilyrði fyrir heildarstöðuleika eða reikniaðferð en

staðallinn nefnir þá þætti sem á að hafa í huga við val á reikniaðferð:

Lagskipting jarðvegs

Tilvist og halli ósamfelldra jarðlaga

Lekt og póruvatns þrýsting

Skamm- og langtíma stöðugleika

Skrið vegna skerkrafta

Lögun brotflatar (hringlaga eða fleygur, (e. wedge); velta; skrið)

Notkun tölulegra aðferða

(Eurocode 7, 2004)

Algengast er að nota reikniaðferð sem einkennist af því að áætla brotyfirborð (e. assumed

failure surface). Aðferðin er oftast framkvæmd tölulega með sneiðaaðferð (e. method of

slices) fyrir jarðveg.

Aðrar aðferðir sem eru notaðar eru aðferðir sem gefa efri og neðri mörk stöðuleika, og

þróaðar númerískar aðferðir eins og einingaaðferðina (e. finite element).

Þegar aðferð áætlaðs brotyfirborðs er notuð er staðsetning og lögun. Massi jarðefnisins

innan þessara takmarka er hugsaður fullkomlega stífur hlutur (rigid body) eða margir stífir

hlutir sem hreyfast samtímis. Brotfletir og snertifletir hlutana geta haft hin ýmsu form; slétt

hringlótt eða flóknari lögun.

35

Mynd 6. Áætlað brotyfirborð fláa og sneiðaskipting. (Das, 2007)

Þegar sneiðaaðferð er notuð er stöðugleiki skoðaður er brotfletinum skipt í margar lóðréttar

sneiðar og jafnvægi hverrar sneiðar athugað. Klausa 11.5.1(10) mælir með því að þegar

lárétt jafnvægi er ekki athugað þá á að gera ráð fyrir að innri kraftar sneiða séu láréttir.

Aðferð sem uppfyllir þetta er aðferð Bishop‘s (Frank, o.fl., 2009).

Mynd 7. Kraftar sem virka á einstaka sneið númer n samkvæmt aðferð Bhishop‘s. (Das, 2007).

36

Til þess að finna jafnvægi sneiðanna á mynd 6 er tekið vægi um punktinn O það gefur okkur:

∑ 𝑊𝑛

𝑛=𝑝

𝑛=1

𝑟 sin 𝛼𝑛 = ∑ 𝑇𝑟

𝑛=𝑝

𝑛=1

𝑟

Þar sem: 𝑇𝑟 =1

𝐹𝑆𝑠(𝑐′ + 𝜎′ tan 𝜙′)Δ𝐿𝑛 =

1

𝐹𝑆𝑠(𝑐′Δ𝐿𝑛 + 𝑁𝑟 tan 𝜙′)

Með þessu er svo hægt að finna öryggisstuðul fláans:

𝐹𝑆𝑠 =

∑ (𝑐′𝑏𝑛 + 𝑊𝑛𝑛=𝑝𝑛=1 tan 𝜙′ + Δ𝑇 tan 𝜙′)

1𝑚𝛼(𝑛)

∑ 𝑊𝑛𝑛=𝑝𝑛=1 sin 𝛼𝑛

Þar sem: 𝑚𝛼(𝑛) = cos 𝛼𝑛 +𝑡𝑎𝑛𝜙′𝑠𝑖𝑛𝛼𝑛

𝐹𝑆𝑠

9. Athugasemdir

Hér getur höfundur skýrslunar komið á framfæri athugasemdum sínum. Þessar athugasemdir

geta falist í því að greina frá því sem getur farið betur og hver séu næstu skref varðandi

áframhald.

Einnig er rétt að minnast á að útbúa verður útdrátt úr jarðtækniskýrslu handa verkkaupa sem

inniheldur áætlun um eftirlit og vöktun eftir að framkvæmdum er lokið. Þetta eru hugsaðar

sem einskonar leiðbeiningar fyrir eigandan til að hann geti brugðist rétt við ef eitthvað er

athugavert. Til þess að hann geti brugðist við er nauðsynlegt að hann viti hverju á að fylgjast

með.

37

Lokaorð

Í viðauka A má finna jarðtækniskýrslu sem höfundur skrifaði um viðbyggingu skóla í Noregi,

Malvik Videregående skole. Til verksins fengust gögn frá verkfræðistofunni Mannvit,

minnisblöð, jarðrannsóknarskýrsla og ýmis gögn. Þess má geta að þessi gögn voru á norsku

höfundur getur ekki sagt að hann tali norsku svo oft var þetta talsverður höfuðverkur en með

hjálp orðabóka hafðist þetta að lokum.

Í viðauka B má finna tékklista sem má nota við gerð jarðtækniskýrslna, þá er auðvelt að sjá

hvort eitthvað hafi gleymst við skýrslugerðina. Þá eru einnig tilvísanir í ritgerðina, hægt er að

sjá í hvaða kafla höfundur ritgerðarinnar hefur skrifað leiðbeiningar um efnistök.

Að lokum langar höfundi að taka aftur fram að kaflaskiptinginn sem sýnd er hér, er aðeins til

leiðbeiningar. Viðfangsefni hverrar skýrslu fyrir sig ræður því hvort nauðsynlegt reynist að

bæta við köflum eða sleppa ef þeir eiga ekki við.

Við gerð þessarar ritgerðar telur höfundur sig vera búinn að skoða marga þætti sem varða

jarðtækni hönnun og vera búinn að safna saman haldbærum upplýsingum sem ættu að geta

nýst þeim sem ætla sér að vinna jarðtækniskýrslu.

38

Heimildir

Bond, A., & Harris, A. (2008). Decoding Eurocode. Ablingdon: Taylor and Francis.

Byggingareglugerð. (maí 2014). Mannvirkjastofnun.

Das, B. M. (2007). Fundamentals of geotechnical engineering. Cengage Learning.

Einar Helgason. (Vorönn 2014). Glærur úr Jarðtækni 2 í Háskólanum í Reykjavík.

Eurocode 0. (2002). Bacis of structural design. European Committee of standardization.

Eurocode 7. (2004). Geotechnical Design - Part 1: general rules. European Committee of

standardization.

Eurocode 8. (2003). Design of structures for earthquake resistance. European Committee of

standardization.

Eurocode Online. History of the Eurocodes. Sótt 25.ágúst 2014 frá: http://www.eurocode-

online.de/cn/bGV2ZWw9dHBsLWV1Y28tZW50c3RlaHVuZyZjb250ZXh0aWQ9ZXVjb2VuJmxhb

md1YWdlaWQ9ZW4*.html

Frank, R., Bauduin, C., Driscoll, R., Kavvadas, M., Oversen, N. K., Orr, T., & Schuppener, B. (2009).

Degsingers' guide to EN1997-1 Eurocode 7. London, Bretland: Thomas Telford.

Hansen, F. (13. Ágúst 2002). Samtök iðnaðarins. Hvað er gæðastjórnun? Sótt 23. sepember 2014 frá

http://www.si.is/malaflokkar/gaedastjornun-og-rekstur/gaedastjornun/

Íslenskir þjóðarviðaukar við evrópska þolhönnunarstaðla. (2010). Byggingastaðlaráð.

McCarthy, D. F. (2007). Essentials of soil mechanics and foundations: Basic geotechnics. Columbus:

Pearson.

Utanríkisráðuneytið. Samningurinn um Evrópska efnahagssvæðið (EES-samningurinn). Sótt 26.

nóvember 2014 frá: http://www.utanrikisraduneyti.is/verkefni/evropumal/verkefni/nr/4578

Simpson, B., & Driscoll, R. (1998). Eurocode 7 a commentary. London: Construction Research

Communications Ltd.

University of Palestine. (2008). Faculty of Applied Engineering and Urban Planning. Sótt 30. október

2014 frá http://www.up.edu.ps/ocw/repositories/pdf-archive/ECGD3112/body.html

Vegagerðin. (Janúar 2012). Lýsing á prófunaraðferðum. Sótt frá Vegagerðin:

http://www.vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/Efnisrannsoknir2013_vidauki1/$file/Vidauki1_Lysi

ng_profunaradferdum-2013.pdf

Vegagerðin. (Janúar 2014). Efnisrannsóknir og efniskröfur. Sótt frá

http://www.vegagerdin.is/Vefur2.nsf/Files/Kafli3_Fylling_2014/$file/Kafli%203%20Fylling_2

014.pdf

39

Viðauki A

MALVIK KOMMUNE

MALVIK VIDEREGÅENDE SKOLE

JARÐTÆKNISKÝRSLA

Verknúmer: x-xxx-xxx

Skýrsla nr. Malvik-001 Jarðtækniskýrsla

Dagsetning Lýsing Unnið: Rýnt: Verkefnis- stjóri:

Verkkaupi

Höfundur: Árný Jóna Þorláksdóttir

Rýnir:

Samþykkt:

40

Efnisyfirlit

1 Inngangur ...................................................................................................................................... 42

2 Grundvöllur jarðtæknihönnunar ................................................................................................... 43

2.1 Almennt ................................................................................................................................. 43

2.2 Jarðtækniflokkur .................................................................................................................... 43

2.3 Afleiðingaflokkur ................................................................................................................... 43

2.4 Gæðakerfi .............................................................................................................................. 44

2.5 Rýni á hönnun og framkvæmd .............................................................................................. 44

2.6 Jarðskjálfta- og jarðvegsflokkur ............................................................................................. 45

2.7 Hlutstuðlar ............................................................................................................................ 45

3 Skilyrði fyrir jarðtæknihönnun ....................................................................................................... 45

3.1 Almennt ................................................................................................................................. 45

3.2 Styrkbreytur ........................................................................................................................... 45

4 Ástand jarðvegs ............................................................................................................................. 46

4.1 Eldri grunnrannsóknir ............................................................................................................ 46

4.2 Nýjar vettvangsrannsóknir .................................................................................................... 46

4.3 Rannsóknarstofuprófanir ...................................................................................................... 46

4.4 Landslag og ástand jarðvegs .................................................................................................. 47

4.5 Jarðvegsmengun .................................................................................................................... 48

4.6 Grunnvatn og póruþrýstingur ................................................................................................ 48

4.7 Kvikleir ................................................................................................................................... 48

5 Nágrenni framkvæmdasvæðis ....................................................................................................... 49

5.1 Núverandi byggingar ............................................................................................................. 49

5.2 Strengir og leiðslur ................................................................................................................ 49

6 Undirstöður ................................................................................................................................... 49

6.1 Almennt ................................................................................................................................. 49

6.1.1 Nemendaálma ............................................................................................................... 49

6.1.2 Íþróttahús ...................................................................................................................... 49

6.2 Burðargeta jarðvegs .............................................................................................................. 50

6.3 Jarðþrýstingur ........................................................................................................................ 52

6.4 Sig .......................................................................................................................................... 51

6.5 Frostnæmi ............................................................................................................................. 51

6.6 Radon ..................................................................................................................................... 51

7 Stöðugleiki fláa á byggingartíma ................................................................................................... 52

41

8 Loka athugasemdir ........................................................................................................................ 52

9 Heimildir ........................................................................................................................................ 53

42

1 Inngangur

Skýrslan er unnin af Árný Jónu Þorláksdóttur og er hluti af lokaverkefni hennar í

Byggingartæknifræði. Lokaverkefnið fjallar um gerð og innihald jarðtækniskýrslna af sama

tagi og þessi hér. Gögn til skýrslugerðarinnar voru fengin hjá verkfræðistofunni Mannvit.

Allar flokkanir samkvæmt stöðlum byggja á íslenskum stöðlum (jarðtækni-, afleiðinga-,

jarðskjálftaflokkun o.s.fv.) en notuð eru þau gögn sem finna má um svæðið í öðrum tilfellum

(kvikleir, jarðvegsmengun, radon o.s.fv). Ástæðan fyrir þessum vinnubrögðum er að

skýrsluhöfundur hefur ekki aðgang að norskum stöðlum og langar að tileinka sér notkun

íslenskra staðla.

Til stendur að byggja nýtt íþróttahús og nemendaálmu við Menntaskólann í Malvik. Nýju

nemendaálmuna á að byggja við á nyrsta enda núverandi skólabyggingar en nýja

íþróttahúsið á að byggja suður af skólabyggingunni. Einnig er fyrirhugað að búa til ný

bílastæði fyrir skólann. (Multiconsult AS, Mars 2014)

Mynd 1. Yfirlitsmynd með fyrirhuguðum nýbyggingum

43

Búið er að gera grunnrannsóknir á svæðinu. Rannsóknir voru framkvæmdar af Multiconsult

AS.

Lagt er til að mannvirkin verði grunduð á súluundirstöðum með undirstöðufót og á

línundirstöðum. Mismunandi jarðvegsskilyrði eru annarsvegar þar sem nemendaálman á að

rísa og hinsvegar þar sem íþróttahúsið á að rísa. Hætta er á því að illa berandi efni séu í

jarðlögunum s.s. leir þar sem íþróttahúsið á að rísa. Leyfilegar spennur frá undirstöðu á

grunn eru 250 kN/m2miðað við að breidd undirstöðu sé 2,5m á svæði nemendaálmunar en

180 kN/m2miðað við að breidd undirstöðu sé 2,5m á svæði íþróttahússins. (Mulitconsult SA,

2014) (Multiconsult AS, 2014)

Ef í ljós kemur við jarðvinnu að jarðvegur er ekki eins og búast mátti við skal hafa samband

við jarðtæknihönnuð.

2 Grundvöllur jarðtæknihönnunar

2.1 Almennt

Þær reglugerðir og staðlar sem voru notaðir við jarðtæknilegar útfærslur verkefnisins ásamt

öðru sem er notað til hliðsjónar við skýrslugerð eru:

EN 1990-1:2002+NA:2008 (Eurocode 0)

EN 1997-1:2004+NA:2008 (Eurocode 7)

EN 1998-1:2004+NA:2008 (Eurocode 8)

2.2 Jarðtækniflokkur

Eurocode 7 gerir ólíkar kröfur til verka út frá jarðtækniflokkum. Jarðtækniflokkur er ákveðinn

samkvæmt kafla 2.1 (Design requirements) í Eurocode 7.

Rannsóknir á svæðinu gefa til kynna að jarðvegsskilyrði séu ekki sérstaklega erfið eða

krefjandi en halda þarf grunnvatni í skefjum.

Í heild flokkast verkefnið sem hefðbundið mannvirki án óvenjulegrar áhættu og flokkast því í

Jarðtækniflokk 2 (Multiconsult AS, Mars 2014)

2.3 Afleiðingaflokkur

Afleiðingaflokkur (CC/RC) bygginga er valinn samkvæmt töflu B1. í íslenskum þjóðarviðauka

Eurocode 0. Byggingin sem um ræðir er skólabygging og afleiðingar eru stórvægilegar ef

eitthvað fer úrskeiðis. Byggingin er því flokkuð í afleiðingaflokk CC3

44

2.4 Gæðakerfi

Verkefninu er gæðastýrt í samræmi við gæðastjórnunarkerfi Mannvits. Gæðastjórnunarkerfi

Mannvits er byggt á verklagsreglum og lýsingum sem uppfylla kröfur

gæðastjónunarstaðalsins IS-EN ISO 9001:2008.

Gæðastjórnunarkerfi Mannvits uppfyllir þær kröfur sem eru gerðar í Eurocode 0 til

gæðastjórnunarkerfa fyrir verkefni af þessari stærðargráðu.

2.5 Rýni á hönnun og framkvæmd

Töflur B4 og B5 í Eurocode 0 eru notaðar til þess að ákveða hve mikil rýni á hönnun og

framkvæmd er hæfileg. Verkefnið er flokkað í áráðanleikaflokk CC3, hæfileg rýni byggist á

þeirri flokkun. Samkvæmt því er þörf á eigin rýni, þ.e. rýni sem er framkvæmd af þeim sem

hefur unnið við hönnunina/framkvæmdina og óháð rýni, þ.e. rýni sem er framkvæmd af þeim

sem hefur ekki komið að hönnun/framkvæmd en má vera samstarfs aðili. Einnig er þörf á rýni

3 aðila, þ.e. rýni framkvæmd af fyrirtæki sem er ekki beint eða óbeint efnahagslega tengt því

sem sá um hönnunina/framkvæmdina þar á meðal þessi skýrsla.

Eftirlitsatriði Lýsing Ábyrgur/framkvæmt af

Uppgröftur Eftirlit og skráning á núverandi undirstöðum. Verktaki

Kröfur um halla fláa á byggingartíma eru 1:1,5.

Uppgröftur skv. áætlun um undirstöður frá RIB.

Verktaki

Verktaki gerir reglubundið eigin rýni á gröfnum halla til

að koma í veg fyrir staðbundnar skriður við

framkvæmdir.

Verktaki

Aðstoð frá Multiconsult

eftir þörfum.

Fylling Lagskipt útlegging og þjöppun á jarðvegs í fyllingu Verktaki

Við hilð núverandi skólabyggingar milli ása R og S nota

létt efni

Verktaki

Vatnsleki Sjónræn athugum á bæði grunnvatni og yfirborðsvatni Verktaki

Úrræði fyrir afrennsli eru tiltæk Verktaki

Tafla 10.

Tafla 1 sýnir áætlun um eftirlits atriði og hver er ábyrgur fyrir framkvæmd þeirra. (Mulitconsult

SA, 2014)

45

2.6 Jarðskjálfta- og jarðvegsflokkur

Jarðskjálftaálag er reiknað samkvæmt IS EN 1998-1. Þar sem höfundur skýrslunnar hefur

ekki aðgang að norskum þjóðarviðauka Eurocode og markmiðið er að tileinka sér notkun

íslenskra staðla. Þá er notuð sú forsenda að byggingin sé staðsett í Grafarvogi Reykjavík við

ákvörðun á jarðskjálfta hönnunarforsendum.

Eftirfarandi hönnunarforsendur liggja fyrir:

Jarðvegur samanstendur af mjúkum til miðlungs þéttum samloðunarfríum jarðvegi og

miðlungs þéttum samloðandi jarðvegi samkvæmt rannsóknum sem hafa verið framkvæmdar.

(Multiconsult AS, Mars 2014) Því er jarðvegsflokkur D valin samkvæmt töflu 3.1 í Eurocode

8.

Jarðskjálftaflokkur er ákveðin í samræmi við Eurocode 8 (hluti 1) grein 4.2.5 og töflu 4.3.

Opinberar byggingar eins og skólar falla í jarðskjálftaflokk III og verður því að fara fram

jarðskjálfta hönnun. Því er jarðskjálftastuðull 𝛾3 = 1,2

Grunnhröðunargildi jarðskjálfta er 𝑎𝑔𝑅 = 0,15g Samkvæmt íslenskum þjóðarviðauka

Svörunarróf er valið Type 1 samkvæmt íslenskum þjóðarviðauka.

Hegðunarstuðull er valin q=1.5 Samkvæmt tölfu 6.1P í Eurocode 8.

2.7 Hlutstuðlar

Samkvæmt þjóðarviðauka er notast við hönnunarnálgun 1 (DA1) á Íslandi, nema fyrir staura

þá er notuð hönnunarnálgun 2 (DA2).

3 Skilyrði fyrir jarðtæknihönnun

3.1 Almennt

Þau gögn sem notuð eru við jarðtæknihönnun eru grunnrannsóknarskýrsla Multiconsult,

vinnunúmer: 415560-RIG-RAP-001 og minnisblöð frá Multiconsult vinnunúmer: RIG-NOT

001 til RIG-NOT 006.

3.2 Styrkbreytur

Leyfður hönnunarþrýstingur er 250 kN/m2miðað við að breidd undirstöðu sé 2,5m á svæði

nemendaálmunar og 180 kN/m2miðað við að breidd undirstöðu sé 2,5m á svæði

íþróttahússins.

46

4 Ástand jarðvegs

4.1 Eldri grunnrannsóknir

Þær rannsóknir sem hafa verið gerðar á svæðinu má finna í eftirfarandi jarðtækni skýrslum.

Krummeneje AS, o.5806 Malvik Videregaende Skole: Nybygg, Vikhamar. Rapport 1

«Grunnundersokelser, Geoteknisk vurdering». (13. mars 1986)

Krummeneje AS, o.5806 Malvik Videregaende Skole: 2. byggetrinn, Vikhamar.

Rapport 2

«Supplerende grunnundersokelser, Geoteknisk radgiving ». (20. April 1988)

Scandiaconsult, 600477 Malvik Videregaende Skole: Nybygg, Byggetrinn 3. Rapport

1«Grunnundersokelser, Datarapport».

Niðurstöður þessa rannsókna eru ekki birtar í smáatriðum í þessari skýrslu.

4.2 Nýjar vettvangsrannsóknir

Vettvangsvinna fór fram í viku 2 árið 2014 og var borstjóri Stian Langolf.

Vettvangsrannsóknin fólst í eftirfarandi:

Snúningsþrýstiborun rannsóknir á 3 borholum

Totalsondering boranir á 3 borholum

Sýni sem er lýsandi fyrir jarðveg úr 4 holum

Borholurnar eru settar út með DGPS af borstjóra. Staðsetning borholana er sýnt á

borplaninu, teikning nr 415560-RIG-TEG-001. Niðurstöður rannsóknana eru settar fram í

þversniði á teikningum nr 415560-RIG-TEG-100 til 102. (Multiconsult AS, Mars 2014)

4.3 Rannsóknarstofuprófanir

Sýnin sem voru tekin á svæðinu voru skoðuð á rannsóknarstofu Multiconsult í Þrándheimi.

Þar fór fram flokkun og greining á jarðvegi. Sýnin voru jarðtæknilega flokkuð og lýst með

mælingum á vatnsinnihaldi, skerstyrk og í sumum tilfellum kornastærðardreifingu.

Niðurstöður þessara rannsókna má finna í rannsóknasskýrslu Multiconsult (Datarapport

grunnundersokelser). (Multiconsult AS, Mars 2014)

47

4.4 Landslag og ástand jarðvegs

Svæðið þar sem fyrirhuguð stækkun á að fara fram er staðsett við rætur norður hlíðar

Vikhammerhæðar á móti Trondheimsfirði.

Hægt er að segja að svæðið skiptist í þrjá palla. Kóti svæðisins norðan við skólann er u.þ.b

+28,0, kóti inngangsins sunnanmegin hefur kótann u.þ.b +31,5 og landið sem liggur sunnan

við skólann hefur u.þ.b. kótann 35,5. Til stendur að byggja íþróttahúsið sunnan við núverandi

skólabyggingu en þar er í dag aðkeyrsla og bílastæði skólans. Bílastæðið hefur kótann +35,5

og er umkringt 2-2.5m háum fláa með halla uppá ca 1:2. Sunnar rís land ennþá meira eða

með 1:6 halla að meðaltali og lengra upp á móti Vikhammar er hlíðin enn brattari og er þetta

svæði er þakið gróðri.

Samkvæmt jarðmyndunarkorti á síðu NGU (Norges geologiske undersøkelse) samansendur

jarðvegur í grunni núverandi byggingar sjávarseti þ.e. sandi, silt og leir. Suður af skólanum er

gert ráð fyrir þykku sjávarseti, aðallega silt og leir. Ofar í Vikhammerhæðinni samanstendur

jarðvegur aðallega af mórenu.

Mynd 2. Jarðmyndunarkort af vefsíðu NGU.

48

4.5 Jarðvegsmengun

Mynd 3. Jarðvegsmengunarkort

Prófanir á jarðvegi í samræmi við reglur um mengað land hafa ekki farið fram.

Sveitarfélagið er ábyrgt fyrir að rannsaka jarðveg ef það er grunur um mengun í jarðvegi.

4.6 Grunnvatn og póruþrýstingur

Mæling á dýpi á grunnvatn var gerð í borholu 5 með grunnvatnsmæli. Mælingarnar voru

gerðar í viku 8 árið 2014 og benda til þess að grunnvatn liggi u.þ.b. 2,7m dýpi.

Samkvæmt borunum sem gerðar voru undir norðurhluta skólabyggingarinar kom í ljós að

grunnvatn liggur á u.þ.b. 3m dýpi á svæðinu.

4.7 Kvikleir

Samkvæmt korti á síðunni skrednett.no er ekki kvikleir á svæðinu.

Mynd 4. Kort sem sýnir hvort kvikleir er á svæðinu.

49

5 Nágrenni framkvæmdasvæðis

5.1 Núverandi byggingar

Það stendur til að byggja íþróttahúsið og nemendaálmuna þétt við núverandi skólabyggingu.

Byggja á báðar byggingar í sama kóta og núverandi byggingar svo ekki er að búist við að

framkvæmdirnar skaði núverandi byggingar.

5.2 Strengir og leiðslur

Verktaki skal nálgast kort yfir strengi og leiðslur og gera nauðsynlegar breytingar fyrir og eftir

framkvæmdir.

6 Undirstöður

6.1 Almennt

6.1.1 Nemendaálma

Lagt er til að grunda nemendaálmu á línuundirstöðum,og súluundirstöðum . Dýpt undirstaðna

undir byggingunni er breytileg, en er að lámarki 0,5m metrum undir botni grunnsins

(mismunur er á hæð landslags, á milli +28,0 í norðri og +28,5 í suðri). Undirstöður sem eru

grafnar lengra niður hafa meiri reiknanlega burðargetu. (Multiconsult AS, 2014)

6.1.2 Íþróttahús

Lagt er til að grunda íþróttahúsið á línuundirstöðum, og súluundirstöðum Gert er ráð fyrir að

grundað verði á upprunalegum jarðveg á svæðinu. Öll fylliefni eða jarðvegur með hátt lífrænt

innihald undir undirstöðum og gólfplötu i á að skipta út fyrir möl(púkk). Ef fundist hafa

afmörkuð svæði með leir og silti á skipta þeim jarðvegi út fyrir möl(púkk). Magn jarðvegs

sem þarf að skipta út má meta á svæðinu, en sá jarðvegur sem skipt er út verður að ná

a.m.k. 50cm undir botni grunnsins.

Möguleiki er að samræma undirstöður í eina plötu sem er að minnsta kosti 50 cm þykk.

Uppgröftur undir ásum 35/S og 35/T verður að vera aðlagað að þeirri kröfu að skipta út

jarðefnum niður að kóta +31,5 undir öllum T ás eins og má sjá á mynd 5. Sömu forsendur

gilda milli 31/S og 31/T.

50

Mynd 5. Skissa af uppgrefti milli 35/S og 35/T.

Fylling undir plötur og aðra berandi byggingahluta má útfæra með vel þjappaðri púkkfyllingu.

Það þarf að fylla að kjallaravegg með púkkfyllingu, 8-22mm eða álíka og þjappa létt í

samræmi við NS 3458 (Mulitconsult SA, 2014)

6.2 Burðargeta jarðvegs

Mynd 6. Grafið sýnir burðargetu jarðvegs sem fall af breidd undirstöðu. (Mulitconsult SA, 2014)

Lámarksbreidd undirstöðu er 0,6 m og hún verður að vera á 0,5 m dýpi undir yfirborði, þá

skal grunnvatns borð vera undir undirstöðum. (Mulitconsult SA, 2014)

100

120

140

160

180

200

220

240

260

0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75

' (

kPa)

Breidd undirstöðu (m)

Hönnunarþrýstingur

Nemendaálma Íþróttahús

51

6.3 Sig

Nemendaálman verður grunduð á jarðvegi þar sem ekki er búist við miklu sigi. Útreikningar

gefa til kynna um 2 cm sig almennt undir súluundirstöðum með undirstöðufæti

Sig undir sumum súlum verður hins vegar um 1 cm meira þ.e. um 3 cm og því er að vænta

einhvers mismunasigs undir nemendaálmu sem þó er innan þolanlegra marka. (Multiconsult

AS, 2014)

Búist er við að jarðvegurinn undir íþróttahúsinu sígi meira en jarðvegurinn sem er undir

nemendaálmunni. Þar sem álag er svipað milli burðarása er hætta á missigi milli þeirra talin

lág. Annars staðar er því ekki að heilsa og verður reynt að takmarka mismunasig með því að

jafna álag með léttri fyllingum þar sem álag er meira. Mismunasig verður þannig takmarkað.

(Mulitconsult SA, 2014)

6.4 Frostnæmi

Í grunnrannsóknarskýrslu Multiconsult eru settar er fram niðurstöður sýnatöku. Þar má finna

kornastærðardreifingar sýna. Samkvæmt þeim er jarðvegur á svæðinu mjög frostnæmur.

Það þarf því að gera ráðstafanir til þess að koma í veg fyrir frostlyftingar. Lagt er til að skipta

út jarðvegi við undirstöður íþróttahússins, þar sem stendur til að gera það vegna leirlaga.

Undir nemendaálmunni er lagt til að notast við einangrun. (Multiconsult AS, Mars 2014)

6.5 Radon

Mynd 7. Á kortinu má sjá radon mengun í jarðvegi. Kort sótt 30.sept 2014 af síðunni www.geo.ngu.no.

52

Mynd 8. Á kortinu má sjá radon mengun í grunnvatni og klöpp. Kort sótt 30.sept 2014 af síðunni www.grunnvann.no, höfundar Banks og fl. 2000

Eins og má sjá á þessum kortum er magn radons ekki verulegt.

7 Jarðþrýstingur

Almennt er notaður jarðþrýstingsstuðull 0.5, hvíluþrýstingur, þegar jarðþrýstingur á vegg er

reiknaður sem hefur verið fyllt upp að með möl.

8 Stöðugleiki fláa á byggingartíma

Flái sem grafin er í þurran jarðveg fyrir ofan grunnvatnsborð má hafa hallann 1:1,5.

Vatnsstreymi frá fláanum í suður getur minnkað stöðuleika hans og það gæti þurft að gera

ráðstafanir. Viðeigandi ráðstafanir geta veri að draga úr fláanum eða setja 0,5 – 1 m þykkt

púkklag til stöðuleikaaukningar. Milli upprunalegra jarðefna og púkklagsins á að setja jarðdúk

til að koma í veg fyrir útskolun fínefna. Einnig gæti talist nauðsynlegt að skipta út jarðvegi í

fláanum. (Multiconsult, 2014)

9 Loka athugasemdir

Fylgjast ætti með breytingum á grunnvatnshæð og ef jarðvatnsborð er hærra en gert var ráð

fyrir þarf að grípa til ráðstafana. Til að ákvaða hvort þurfi að grípa til ráðstafana er ráðlagt að

grafa prufu gryfjur niður á það dýpi sem þörf er á til grundunar. Ef grunnvatn finnst á því dýpi

sem þarf að grafa þá er mælt með því að fylgjast með vatnsstreymi í prufugryfjur og með því

meta áhrif uppgraftarsins.

Ljúka þarf hönnun á undirstöðum og gera teikningar. Þegar því er lokið þarf að fá rýni þriðja

aðila fyrir hönnunina og jarðtækniskýrslu.

53

Ef það kemur í ljós á framkvæmdatíma að forsendur sem gefnar eru upp í þessari skýrslu

standast ekki, þá skal hafa samband við jarðtæknihönnuð.

Gera á útdrátt uppúr þessari skýrslu sem afhendist verkkaupa. Þar á að telja upp helstu atriði

sem fylgjast þarf með eftir framkvæmdatíma.

10 Heimildir

Mulitconsult AS. (ágúst 2014). Fundamentering idrettshallen. Malvik videregaende skole.

Multiconsult AS. (2014). Gravearbeider Malvik Videregaende skole.

Multiconsult AS. (júní 2014). Kontroll av fundamentplan elevoy. Malvik videregaende skole.

Multiconsult AS. (Mars 2014). Datarapport grunnundersokelser. Malvik videregaende skole.

Multiconsult AS. (Mars 2014). Prosjekteringsforutsetninger. Malvik videregaende skole.

54

Viðauki B

Tékklisti efnisatriða jarðtækniskýrslu

Grein í Eurocode 7

Grein í skýrslu leiðbeiningum (Tillaga að kaflaskiptingu)

Ákvæði Eigin rýni

Óháð rýni

Rýni þriðja aðila

2.8.(3)-1 1. Inngangur Er framkvæmdasvæði og nágrenni lýst?

x x x

2.8.(3)-3 1. Inngangur Er búið að lýsa fyrirhuguðu mannvirki og álagsforsendum?

2.8.(3)-5 2.1 Grundvöllur jarðtækni-hönnunar -Almennt

Er vísað í þær reglugerðir og staðla sem notaðir eru við útfærslu verksins?

2.1 og 2.8(4)

2.2 Jarðtæknilegur flokkur; 2.5 rýni á hönnun og framkvæmd

Er búið að skilgreina kröfur um rýni á hönnun og framkvæmdum samkvæmt viðeigandi jarðtækniflokki?

2.8(1) 2.3 Afleiðinga- og áráðanleikaflokkur

Er búið að flokka mannvirkið í viðeigandi afleiðinga og áráðanleikaflokk?

2.8.(3)-4 2.6 Jarðskjálfta og jarðvegsflokkun

Er búið að setja fram hönnunarforsendur jarðskjálfta álags?

2.8.(3)-4 2.7 Hlutstuðlar Er greint frá því hvaða hlutstuðla skal nota við útreikninga?

2.8(1) 3.1 Skilyrði jarðtæknihönnunar -Almennt

Er búið að greina frá þeim gögnum sem notuð eru sem forsendur jarðtæknihönnunar

2.8.(3)-4 3.2 Styrkbreytur Er gert grein fyrir styrkleikagildum (hönnunargildum) jarðvegs?

2.8.(3)-2 4. Ástand jarðvegs (allir undirkaflar)

Er ástandi jarðvegs gerð góð skil?

2.8.(3)-6 4.4 Landslag og ástand jarðvegs

Er búið að gera grein fyrir því að lóð henti til fyrirhugaðra framkvæmda þ.m.t. aðgengi manna og véla á framkvæmdatíma?

2.8.(3)-6 5. Nágrenni framkvæmdasvæðis

Kemur fram hvaða ráðstafanir þarf að gera í nágrenni framkvæmdasvæðis á framkvæmdatíma?

55

2.8(3)-8 6.1 Undirstöður -Almennt

Er gerð tillaga að hönnun undirstaða?

2.8.(3)-7 6 Undirstöður (allir undirkaflar); 7. Stöðugleiki fláa

Er gert grein fyrir jarðtæknilegum útreikningum sem varða hönnun og teikningar?

2.8.(4); 2.8.(5)-3; 2.8.(5)-7

2.5 Rýni á hönnun og framkvæmd

Er sett fram áætlun um eftirlit og vöktun, þ.e. tíðni, og hver er ábyrgur.

2.8.(5)-4; 2.8.(5)-5

2.5 Rýni á hönnun og framkvæmd

Er gefið upp hver tilgangur mælinga er og gefið til kynna hvernig á að túlka niðurstöður rannsókna?

2.8(6) 8. Athugasemdir Er búið að útbúa úrdrátt úr jarðtækni skýrslu fyrir verkkaupa sem inniheldur áætlun um eftirlit og vöktun að framkvæmdatíma loknum?