SUMMARY:

In northern Norway construction of an underground installation is being planned. A cavern With length 100 m, width 17 m and height approx. 12 m is required. The surrounding topography has such a character that existence of high topographical gravitation stresses in the rock mass is unlikely. High tectonic stresses are also unlikely. Traditionally, caverns in Norway are often constructed with arched roof, the height of arch corresponding to 20–25% of the span. For the planned cavern a "traditional" height of arch thus would be approx. 4 m. For the intended purpose such an upper, arched part, however, would represent a volume of no value. Giving the cavern a "traditional", arched roof rather than an alternative, flat roof is estimated to represent higher construction costs amounting to approx. Us $ 65,000 (NOK 350.000). Where the geological conditions are favourable flattening the roof of caverns therefore opens the possibility of considerable cost reductions. Flattening the roof on the other hand may have an unfavourable influence on the interlocking. For a closer study of this, two-dimensional finite element analyses have been carried out. The analyses have included a cavern with a height of arch of 4 m and a cavern with a flat roof.

ZUSAMMENFASSUNG:

In Nordnorwegen ist der Bau einer unterirdischen Anlage geplant. Ein Hohlraum von 100 m Lange, 17 m Breite und ca. 12 m Höhe ist dazu notwendig. Das Gebiet wo die Anlage liegen soll schliesst starke topografische Gravitationsspannungen im Erdbereich aus. Starke tektonische Spannungen sind auch unwahrscheinlich. In Norwegen sind traditionell Berghallen Oft mit gewölbtem Dach gebaut. Die Wölbung entspricht 20–25% von der Spannweite. Die Bogenhöhe des geplanten Hohlraumes wird also ca. 4m. Fuer den zugedachten verwendungszweck ist das Volumen des oberen gewölbten Teils ohne Wert. Ein traditionell gebogenes Dach im Bergraum, anstatt ein flaches Dach, hat US $65,000 (NOK 350.000) höhere Konstruktionskosten. Eine wesentliche Kosteneinschrankung kann deshalb, bei guenstigen geologischen Verealtnissen durch eine Abflachung des Daches, erreicht werden. Auf der anderen Seite kann din flaches Dach eine unguenstige Wirkung auf die Steineinspannung haben. Eine nahere Studie darueber wurde mit zweidimensionalen Elementanalyser durchgefuehrt. Die Analyse behaltet ein Bergraum mit einer Bogenhöhe von 4 m und einem Bergraume mit flachem Dach.

RESUME:

Dans le nord de la Norvege la construction d''une installation souterraine est projetee. Une caverne ayant une longueur de 100 m, une largeur de 17 m et une hauteur de 12 m est requisee. La topographie des environs a un tel caractere que l''existence des contraintes topographique elevees est peu probable. Des contraintes tectoniques elevees sont aussi peu probables. Traditionellement les cavernes en Norvege sont frequemment construit avec un toit Voute, la hauteur de la voute correspondant a 20–25% de la portee. Pour la caverne Projetee une hauteur de la voute "traditionelle" serait done a-peu-pres 4 m. Cependant, Pour le but projete, une telle partie superieure voutee representerait un volume n''ayant aucune valeur. On estime q'en donnant un toit voute "traditionel" a la caverne plutot que un toit plat on augmenterait les frais de construction d''a-peu-pres US $ 65,000 (NOK 350.000). La oú les conditions geologiques sont favorables, l''aplatissement des toits des cavernes donnent par consequent la possibilite d''obtenir une reduction considerable des frais. D''autre part l''aplatissement du toit peut avoir une influence defavorable sur l''enclenchement. Pour etudier ceci de plus pres, des analyses d''elements finis a deux dimensions ont ete realisees. Les analyses ont compris une caverne ayant une hauteur de voute de 4 m, et une caverne ayant un toit plat.

INTRODUCTION

In northern Norway construction of an underground installation is beeing planned. A cavern with length 100 m, width 17 m and height approx. 12 m is required.

Traditionally, caverns in Norway are often constructed with arched roof, the height of arch corresponding to 20–25% of the span. This is based on the assumption that an arched roof generally is causing evenly distributed compressive stresses along the whole periphery of the opening, and hence the best stability. For the cavern in question, however, such an upper, arched part would represent a volume of no value.

In horizontally bedded rocks it has earlier been shown possible in Norway to make caverns with flat roofs along the bedding planes (Selmer-Olsen & Broch 1977). From Norwegian mines at present in operation, seemingly stable flat-roofed spans up to 75 m have been reported (Myrvang 1982).

For the underground opening in question a flat roof opens the possibility of considerable cost reductions compared to a traditional design. For a closer investigation of the effect that flattening of the roof may have upon stability, finite element analyses have been carried out.

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