Bruer og kaier

Eva Rodum, Statens vegvesen

13.1  Norge – et bruland... 2 

13.2  Bestandighet av bruelementer ... 3 

13.2.1  Elementer av betong ... 3 

13.2.2  Elementer av stål ... 5 

13.2.3  Andre elementer ... 5 

13.3   Drifts- og vedlikeholdstiltak som inngår i funksjonskontrakter ... 6 

13.4   Bruforvaltningssystemet BRUTUS... 6 

13.5   Inspeksjon av bruer ... 7 

13.5.1  Inspeksjonstyper ... 7 

13.5.2  Faser i en bruinspeksjon ... 7 

13.5.3   Gjennomføring av inspeksjonen... 8 

13.5.4   Kodesystem ved inspeksjon og vurdering ... 11 

13.5.5  Skadekatalog – eksempler på klassifisering av skader ... 12 

Referanser ... 12 

Versjon 2011-11-20

13 Bruer og kaier

Statens vegvesen og Fylkeskommunene har (pr 2010) til sammen ansvar for 16 750 trafik-kerte bruer i Norge, inklusive 368 ferjeleier. Bruparken representerer store samfunnsverdier og en stor andel av bruene har nådd en alder hvor de erfaringsmessig krever mer omfattende vedlikehold.

Generelt oppsyn av bruer og kaier, samt enkle drifts- og vedlikeholdstiltak inngår i dag i funksjonskontrakter, regulert av prosesser i Håndbok 111 ”Standard for drift og vedlikehold”.

Rutinemessige inspeksjoner og større reparasjons- og vedlikeholdstiltak utføres som egne oppgaver/prosjekter, i henhold til retningslinjer gitt i Håndbok 136 ”Inspeksjonshåndbok for bruer” og Håndbok 147 ”Forvaltning, drift og vedlikehold av bruer”.

Alle brudata, innsamlede tilstandsdata og nøkkeldata fra utførte tiltak er samlet i BRUTUS, Statens vegvesens landsdekkende informasjons- og planleggingsverktøy for forvaltning, drift og vedlikehold av bruer og andre byggverk i vegnettet.

Dette kapittelet gir en oversikt over bruparken i riks- og fylkesvegnettet og gir en innføring i de retningslinjer som gjelder for inspeksjon av bruer. Det gis en kort beskrivelse av typiske bestandighetsproblemer knyttet til bruelementer av betong og stål.

Målet med kapittelet er at leseren skal få en forståelse for hvordan forvaltning, drift og ved-likehold av bruene er organisert og kjennskap til hvilke retningslinjer som gjelder i Statens vegvesen.

13.1 Norge – et bruland

Brubygging har nær sammenheng med samfunnsutviklingen og behovet for framkommelig-het. Fra de tidligste tider har det eksistert enkle bruer over små elver og bekker, både for lokal samferdsel og for framkommelighet på hovedferdselsveiene fra Østlandet til Vestlandet og Trøndelag. Utbygging av postruter på slutten av 1700-tallet førte til et behov for systematisk brubygging. Murt stein og tre var de dominerende materialer på denne tida. Utover 1800-tallet ble det bygd flere bruer av støpejern og fra 1850 ble stål utviklet som hovedmateriale for bruer. De første armerte betongbruer i Norge ble bygd rundt 1920.

I etterkrigstida gjorde bilen for alvor sitt inntog i Norge og det skjedde en omlegging av trans-portrutene fra sjøveg til landeveg. Med det vokste behovet for flere og lengre bruforbindelser fram. Fjordarmer skulle krysses og øyer forbindes til fastland. Brubyggingen skjøt fart utover 1950-tallet og nådde en foreløpig topp på 1970-tallet.

De totalt 16 750 riksveg- og fylkesvegbruene har en totallengde på 430 km, med en gjennom-snittslengde på 25 m. Totalt 770 bruer har en lengde over 100 m. Brumassen representerer store samfunnsverdier, stipulert til 74 milliarder NOK i 2004.

Figur 13.1 viser totalt bruareal for riksvegbruer bygd i tiårsperiodene etter 1920. Basert på grunnlagstallene bak stolpediagrammet, kan aldersfordelingen av bruarealet også presenteres som følger:

- 22 % av totalt bruareal er bygd i perioden før 1968 - 42 % av totalt bruareal er bygd i perioden 1968-1987 - 35 % av totalt bruareal er bygd i perioden 1988-2007

Alder riksvegbruer fordelt på bruareal

Figur 13.1 Areal av riksvegbruene fordelt etter byggeår

13.2 Bestandighet av bruelementer 13.2.1 Elementer av betong

Betong er i dag et av de mest brukte byggematerialene i verden, og det er spesielt mye brukt til store og tunge konstruksjoner og anlegg. I brusammenheng er betong det klart mest domi-nerende materialet. Det er tre forhold som gjør materialet spesielt anvendelig; betong er relativt bestandig, har stor styrke og er et svært formbart material.

Alle materialer blir imidlertid utsatt for nedbrytning gjennom eksponering for ”vær og vind”.

Helt fram til på 1980-tallet ble betong i stor grad sett på som et vedlikeholdsfritt material.

Erfaringer fra de siste 20-30 år viser at dette ikke er tilfellet. Betong har, som alle andre mate-rialer, behov for tilsyn og vedlikehold.

Betongens bestandighet er avhengig av:

- Riktig konstruksjonsutforming og gode detaljløsninger

- Riktig materialsammensetning i forhold til konstruksjonens miljøpåkjenning

- Riktig utførelse av armerings- og støpearbeidene, først og fremst vedrørende arme-ringsoverdekning, komprimering av betongen og herdeforhold

Dersom disse forhold er ivaretatt kan man forvente at konstruksjonen vil stå i den tiltenkte levetiden uten betydelig vedlikehold. Dersom de ikke ivaretas kan det føre til en rask nedbryt-ning av betongen og behov for uforutsette vedlikeholds- og reparasjonsarbeider.

Betongskadene som opptrer på betongbruene i dag skyldes i mange tilfeller ovennevnte forhold, men også mangelfull kunnskap på byggetidspunktet. Det norske standardverket som var gjeldende på 1960-, 1970- og delvis 1980-tallet fokuserte på betongkonstruksjonens last-kapasitet, og det var ikke stilt krav til armeringsoverdekning og betongkvalitet etter hvilket miljø konstruksjonen skulle stå i.

Med dagens regelverk for nybygging, de europeiske standarder og Statens vegvesens egne retningslinjer, forventes det at man oppnår en levetid på 100 år for de nyere betongbruene.

Hovedproblemet for bestandigheten av betongbruene har så langt vært kloridinitiert arme-ringskorrosjon. Andre skadeårsaker som opptrer på betongbruer er alkalireaksjoner og karbonatiseringsinitiert armeringskorrosjon.

Alkalireaksjoner er en kjemisk-fysisk prosess som innebærer at alkalier i betongens sement-pasta reagerer med visse kvartsholdige bergarter i tilslaget. Ved reaksjonen dannes et reak-sjonsprodukt som har den egenskapen at det sveller når det tar opp vann. Volumøkningen kan gi problemer med fugeklemming og forskyvning av lagre, og setter opp strekkspenninger i betongen. Når strekkspenningene overskrider betongens strekkfasthet oppstår rissdannelser. I langt framskredent stadium kan skadene påvirke betongens strekkfasthet og E-modul. Kon-sekvensene av reduserte mekaniske parametere og av eventuelle følgeskader er ofte meget komplekse, og må derfor vurderes spesielt for hver konstruksjon/konstruksjonsdel.

Armeringen i en ny betongkonstruksjon er i utgangspunktet beskyttet mot korrosjon ved at det dannes en tett oksidfilm på armeringsoverflaten ved kontakt med fersk, sterkt alkalisk betong (pH 12,5-14) . Oksidfilmen kalles også beskyttelsesfilm eller passivfilm, og har den egen-skapen at den hindrer armeringsstålet i å korrodere. Den korrosjonsbeskyttende oksidfilmen kan imidlertid ødelegges over tid, enten ved at pH-verdien i betongen reduseres som følge av karbonatisering eller ved at kloridinnholdet i betongen rundt armeringen overskrider et visst nivå. Karbonatisering skjer ved at karbondioksid fra lufta trenger inn i betongen og reagerer kjemisk med bestanddeler i sementpastaen, slik at pH reduseres til 8-9. Klorider kan komme inn i betongen enten ved støping (kloridholdige delmaterialer, f eks sjøsand, sjøvann) eller ved inntrenging fra omkringliggende miljø, vanligvis fra sjøvann eller tinesalter.

Når den beskyttende oksidfilmen er brutt vil armeringen korrodere, forutsatt tilstrekkelig tilgang på oksygen og fukt. Korrosjonsproduktene som dannes har et volum som er opptil 5-7 ganger større enn stålet. Dette medfører at det bygges opp spenninger i betongen rundt armeringen. Når betongens strekkfasthet overskrides oppstår riss, og etter hvert vil det kunne oppstå avskallinger av større biter av betongoverdekningen og redusert heft mellom armering og betong. Kloridinitiert armeringskorrosjon er i tillegg preget av lokale korrosjonsangrep, såkalt groptæring (pitting). Konsekvensene av armeringskorrosjon vil kunne være både av estetisk/sikkerhetsmessig art (nedfall av betong) og ikke minst av konstruktiv art (redusert lastkapasitet).

Figur 13.2 Eksempel på armeringskorrosjon initiert av klorider, før og etter fjerning av løs/delaminert betong