Utredning och provtagning av förankringsstag i Hotagens regleringsdamm
Regleringsdammen vid Hotagssjön i Jämtland skulle under år 2008 rivas då betongkvalitén var bristfällig och det saknades armering vilket lett till stora sprickor i konstruktionen. Den främsta orsaken till den dåliga kvalitén var betongens förvärrade alkali-kiselsyra-reaktionsskador, så kallade AKR-skador. Vid dammdimensionering tillåts inte eventuellt förekommande förankringsstag medräknas enligt RIDAS, kraftföretagens riktlinjer för dammsäkerhet (2006). Rivningen av Hotagens regleringsdamm, som ägs av Vattenregleringsföretagen AB, skapade här tillfälle att utreda dessa förankringsstag och bedöma dess tillstånd för att på så sätt skapa en diskussion för framtida dimensioneringsmetoder huruvida förankringsstag får medräknas eller ej. Projektet bedrevs av Vattenfall Research & Development AB och resulterade i detta examensarbete, som finansierades av Elforsk AB. Teoristudien i detta projekt resulterade i en dimensionering av regleringsdammen där dammens säkerhet mot stjälpning analyserades. En dimensionering med säkerhet mot stjälpning, utan förankringsstag, resulterade i ett mothållande moment på 3767 kNm och ett stjälpande moment på 2959 kNm. Detta gav en säkerhetsfaktor på 1,27 vilket var under RIDAS rekommenderade nivå, 1,5. Vid en motsvarande dimensioneringsberäkning med förankringsstagen medräknade erhölls ett mothållande moment till 4712 kNm. Säkerhetsfaktorn blev 1,59 och dammen klarade RIDAS rekommendation för dimensionering. Efter genomförd dammrivning kunde 21 förankringsstag lokaliseras ur samtliga fem monoliter. Totalt utsattes två stag från monolit 4 och ett stag från monolit 3 för dragtester. Vidhäftningstest mellan berg och betong, samt draghållfasthetstest hos betongen utfördes även vid monolit 4. De betongprover som erhölls utsattes även för tryckhållfasthetsprov i betonglaboratoriet. Okulärbesiktning av samtliga uppstickande stag visade på en mycket god kvalité och ingen korrosion kunde observeras. Bergets dåliga kvalité visade sig främst genom den svårdefinierade övergången mellan berg och betongkonstruktion. Resultatet från vidhäftningsprov mellan betong och berg gav en vidhäftningsspänning på 0 MPa. Den dåliga bergkvalitén visades också då dragtester utfördes och utrustningen sjönk vid test på grund av den sprickrika bergyta som fanns. Vattenuppträngning nära berg var också påtaglig. Under dragtestet i fält började stagen att flyta vid cirka 290 kN last vilket motsvarade en spänning på cirka 590 MPa i 25mm-stålet. Förankringsstagets fyra brottmekanismer är (a) brott i bergskroppen, (b) vidhäftningsbrott mellan förankringsstag och injekteringsbruk, (c) vidhäftningsbrott mellan bergborrhål och injekteringsbruk samt (d) brott i förankringsstaget. Den dimensionerande brottmekanismen var brott i förankringsstaget, vilket i teoridelen beräknades till 139kN. Under rivningen så försvårades lokaliseringen av stagen i samtliga monoliter då stagen var ingjutna ungefär 0,5 m i betongkonstruktionen, och inte 2 m som ritningarna angav. Detta värde användes vid dimensioneringen av förankringsstagen i teoridelen. Brott i förankringsstaget blev ändå det dimensionerande brottet trots att ingjutningslängden endast var 25 % enligt ritningen. Inför rivning planerades kärnborrning av tre stycken stag där hela staget med omkringliggande injektering skulle borras upp. Proven skulle bestå av berg, injekteringsbruk och förankringsstål. Fördjupande provning skulle senare utföras i betonglaboratoriet för att tillståndsbedöma förankringsstagen och dess vidhäftning. Detta misslyckades till stor del då stagen visade sig orientera sig snett i berget på grund av bergets sneda skiffrighet, vilket innebar att stagen borrades av efter 0,5 m och 1 m hos de två borrningar som genomfördes. Stagen togs upp och fördes vidare till betonglaboratoriet i Älvkarleby. Ingen korrosion kunde upptäckas och övergången mellan berg och betong, där vatten förväntades ge korrosionsskador kunde fastställas approximativt. Här var skicket fortsatt mycket gott och utan korrosion. Betongens kvalité i undre delen av monolit 4 visade på bra kvalité utifrån utförda tryckhållfasthetstester i betonglaboratorium. Resultatet visade att de fem proverna från monolit 4 hade ett relativt högt och normalt värde medan resultat från år 2000 och 1968 visade lägre hållfasthet. En tänkbar anledning var betongens ökade hållfasthet med åldern samt att AKR-skadorna inte påverkat konstruktionen i underkant, där proverna togs, lika mycket som i utkant. Resultatet från teoristudien och provningen av förankringsstagen i detta projekt visade att stagen håller hög standard efter 40 år. Teoriberäkningarna visade att stagen fyller stor funktion för en betongdamms stabilitet. Genomförd provning och besiktning visade i detta fall att man skulle kunna använda förankringsstagen i stabilitetsberäkningarna och erhålla en, av RIDAS, rekommenderad och godkänd stabilitet mot stjälpning hos Hotagens regleringsdamm.