The snow galleries along the Iron ore railway line in northern Sweden have had major problems in recent years due to increasingly large snow loads. Despite great efforts reducing the loads by shoveling off the snow, several of the galleries have been damaged. Due to these incidents, the Swedish Transport Administration (TRA) has asked Luleå University of Technology (LTU) to make an evaluation of galleries 4, 9 and 13A in the neighborhood of Vassijauri. TRA has asked for a way to monitor the load on these galleries with a trigger system that gives a warning message when the galleries are exposed to a critical load. Measurement systems have been installed in galleries 9 and 13A during the autumn of 2021 such that the snow load in one mainframe per gallery could be monitored. In this thesis, work has been performed by assessing how much snow load each gallery can handle before it collapses. The restrictions for the project are set based on the drawings that is available from the TRA's information database, BaTMan. A literature study is performed on snow load, how it was changing over the years, both back and forth, how snow load is calculated according to today’s regulations and how the density of the snow affects the intensity of the snow load. The distribution of the snow on the galleries has been performed based on the Eurocodes and National Standards. Models of the galleries in two- dimensional have been created for all frames in all the galleries to find the weakest frame in order to compute the critical load. Some of the frames are not stable when they are analyzed as individual members, therefore the decision was made to also construct 3D models to see how the cobweb effect influenced the galleries' capacity. Before the main frames have reached their full capacity, the secondary construction elements (roof beams) have been damaged and therefore has no major collapse taken place. From the 3D model, it is clear that the secondary construction that lacks capacity. The critical frames are completely different in the 3D model as compared to the 2D model as the stability of the entire gallery changes due to the cobweb effect (the load re-distribution between the neighboring elements, due to both the 3D interaction and the cable link effect) and, as a result, the capacity of the main frames is increased significantly. The study visits to gallery 9 and 13A have been made to gain an understanding on how snow accumulates on and around the galleries and how well the Eurocodes correspond to reality. The pattern shows that the snow drifts from the mountains towards the valley over the galleries, which forms accumulations against the walls. The snow accumulates to a large extent where the galleries geometry changes from high to low angled walls. At locations where the gallery has a wide roof between the grounds, the snow accumulates to a much greater degree compared to the locations with narrow roofs on high-angle walls, see, Figure 73. To be able to improve the model and to obtain more accurate critical loads, it is necessary to review the structures to obtain more precise dimensions, attachments, geometry and exact distances. In the current state, the design plans and descriptions of the galleries are incomplete as modifications and repairs have been made without proper documentation. Hence difficulty arises in the accurate evaluation of their exact capacity. / Snögallerierna längs malmbanan har haft stora problem de senaste åren på grund av stora snölaster. Flera snögallerier har skadats och behövt repareras trots stora insatser av skottning, i samband med snöfall. Trafikverket har efter dessa händelser bett LTU att göra en grundlig utvärdering av gallerierna 4, 9 och 13A. De har efterfrågat ett sätt att följa belastningen av dessa gallerier med ett triggersystem som gör att Trafikverket får ett varningsmeddelande innan gallerierna utsätts för större laster än vad de klarar. Mätsystem har monterats i galleri 9 och 13A under hösten 2021 för att kunna följa snöbelastningen på en huvudram per galleri. I detta examensarbete har ett arbete med att göra en utvärdering av hur mycket snölast varje galleri klarar innan det går sönder. Begränsningarna för projektet är satta utifrån hur mycket information som fanns tillgänglig i Trafikverkets informationsbas BaTMan. En litteraturstudie är gjord på snölast, dess förändring i tid både bakåt och framåt, hur snölasten beräknas enligt regler idag och hur densiteten av snön påverkar för snölastens intensitet. Antaganden om hur mycket snölast varje del av galleriet upptog och dess fördelning gjordes utifrån eurokoder och de nationella standarderna. Modeller av gallerierna i 2D har gjorts för alla ramar i alla gallerierna för att hitta den svagaste ramen och utifrån den ta fram den kritiska lasten. När insikten om att några av ramarna inte är stabila vid enskild analys och att kapaciteten av dessa är extremt låg bestämdes det att modeller i 3D skulle göras för att se om spindelnätseffekten påverkade galleriernas kapacitet. De sekundära konstruktionerna har gett vika innan huvudramarna nått upp till sin fulla kapacitet och därför har hittills har ingen större kollaps skett. I 3D modellen syns det tydligt att det är främst den sekundära konstruktionen som saknar kapacitet. Den kritiska ramen blir en helt annan i 3D modellen än för 2D modellen då stabiliteten för hela galleriet förändras på grund av spindelnätseffekten. Det är tydligt att kapaciteten på ramarna för alla gallerierna ökar på grund av spindelnätseffekten. Studiebesök vid galleri 9 och 13A har genomförts för att få en förståelse för hur snön ackumuleras på och kring gallerierna och hur väl eurokoderna stämmer överens med verkligheten. Det visade sig att snön driver från bergen ner mot dalen över gallerierna vilket bildar driver upp mot väggarna. Snön ansamlas till stor grad där gallerierna ändrar geometriskt form från hög till låg vinkel på väggar. Där galleriet har ett brett tak samlas snön i mycket högre grad än vid smala tak på väggar med hög vinkel, se Figure 73. För att i framtiden kunna göra en bra modell och få fram mer exakta kritiska laster krävs det en noggrann genomgång av alla konstruktioner för att få fram dimensioner, infästningar och exakta avstånd. Den dokumentation som finns på gallerierna idag är ofullständiga, på grund av att reparationer och modifikationer ej har dokumenterats. Detta gör det svårt att göra en noggrann och tillförlitlig utvärdering.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ltu-92061 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Björnlinger, Karin |
| Publisher | Luleå tekniska universitet, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Gabriel Sas |
Page generated in 0.0033 seconds