11 ALKALIREAKSJONER I VOLD BRU
11.3 Ytre lastvirkninger fra alkalireaksjoner
11.3.1 Fri jevn ekspansjon 0,5 ‰
Resultater fra Stadium I
Figur 11-5: Momentdiagram for bruplata fra ASR-krumning.
Figur 11-6: Momentdiagram for søyler fra ASR-tøyning.
Figur 11-7: Forlengelse av bruplata fra ASR-tøyning.
127 Resultater fra Stadium II
Figur 11-6: Momentdiagram for bruplata fra ASR-krumning.
Figur 11-9: Momentdiagram for søyler fra ASR-tøyning.
Figur 11-10: Forlengelse av bruplata fra ASR-tøyning.
128
Tabell 11-3: Tilleggsmomenter fra alkalireaksjoner med fri jevn ekspansjon 0,5 ‰ for bruplata.
Snitt MASR Stadium I [kNm] MASR Stadium II [kNm]
Felt 2 230,2 416,3
Felt 3 229,8 404,7
Støtte B 237,9 411,4
Støtte C 223,2 398,1
M-nullpunkt B 234,4 409,4
M-nullpunkt C 225,2 400,1
For fri jevn ekspansjon vil beregning med Stadium II tverrsnitt gi størst moment i bruplata. Dette er fordi krumningen i Stadium I med tilhørende stivhet vil gi mindre moment enn krumningen og stivhet fra Stadium II.
Tabell 11-4: Tilleggsmomenter fra alkalireaksjoner med fri jevn ekspansjon 0,5 ‰ for søylene.
Søyle MASR Stadium I [kNm] MASR Stadium II [kNm]
Topp Bunn Topp Bunn
Søyle 1 80,1 -104,9 41,4 -60,9
Søyle 2 43,4 -55,5 22,1 -32,3
Søyle 3 22,4 22,2 13,0 -13,4
Den aksielle tøyningen fra alkalireaksjoner vil være størst ved beregning med Stadium I tverrsnitt. Dette gir videre størst momenter i søylene.
Tabell 11-5: Forlengelse av bruplata fra fri jevn ekspansjon 0,5 ‰.
ΔL Stadium I [mm] ΔL Stadium II [mm]
Forlengelse av bruplata 24 14
129 11.3.2 Fri lineær ekspansjon 0,75-0,5 ‰
Resultater fra Stadium I
Figur 11-7: Momentdiagram for bruplata fra ASR-krumning.
Figur 11-12: Momentdiagram for søyler fra ASR-tøyning.
Figur 11-13: Forlengelse av bruplata fra ASR-tøyning.
130 Resultater fra Stadium II
Figur 11-8: Dimensjonerende moment fra krumning.
Figur 11-15: Dimensjonerende moment fra forlengelsen, tøyning
Figur 11-16: Forlengelse av bruoverbygningen i lengderetning.
131
Tabell 11-6: Tilleggsmomenter i bruplata fra alkalireaksjoner med fri lineær ekspansjon 0,75-0,5 ‰.
Snitt MASR Stadium I [kNm] MASR Stadium II [kNm]
Felt 2 721,1 683,5
Felt 3 727,6 667,8
Støtte B 754,3 679,1
Støtte C 707,4 656,6
M-nullpunkt B 751,8 675,7
M-nullpunkt C 713,4 660,0
For fri lineær ekspansjon vil beregning med Stadium I tverrsnitt gi størst moment i bruplata. Dette er fordi krumningen i Stadium I med tilhørende stivhet vil gi større moment enn krumningen og stivhet fra Stadium II.
Tabell 11-7:Tilleggsmomenter i søylene fra alkalireaksjoner med fri lineær ekspansjon 0,75-0,5 ‰.
Søyle MASR Stadium I [kNm] MASR Stadium II [kNm]
Topp Bunn Topp Bunn
Søyle 1 96,0 -125,7 51,3 -75,5
Søyle 2 50,8 -66,5 27,4 -40,1
Søyle 3 26,8 -26,6 16,2 -16,6
Den aksielle tøyningen fra alkalireaksjoner vil være størst ved beregning med Stadium I tverrsnitt. Dette gir videre størst momenter i søylene.
Tabell 11-8: Forlengelse av bruplata fra fri jevn ekspansjon0,75-0,5 ‰.
ΔL Stadium I [mm] ΔL Stadium II [mm]
Forlengelse av bruplata 28 18
132
11.4 Verifikasjon av kapasitet med alkalipåvirkning
Kapasiteten med alkalipåvirkning i både bruoverbygningen og søylene blir verifisert.
Lastfaktor for deformasjonslaster er 1,0 og er beskrevet tidligere i kapittel 5.5.1.
Momenter fra alkalireaksjoner multipliseres med denne lastfaktoren og summeres med moment fra dimensjonerende lastvirkninger til et totalt moment. Det totale momentet kontrolleres mot kapasiteten som beregnet i kapittel 9.
Verifikasjon av dimensjonerende lastkombinasjoner og krefter fra alkalireaksjoner presenteres for hvert ekspansjonstilfelle og tøyningstilstand i tabeller. Det blir senere diskutert hvilket tilfelle og tøyningstilstand, som kan være mest riktig for Vold bru.
11.4.1 Lengderetning
I lengderetning er moment fra alkalireaksjonene et resultat av krumningen som påføres bruoverbygningen. Forlengelsen fra den aksielle tøyningen fra alkalireaksjoner, vil gi ubetydelige momenter i bruoverbygningen og derfor neglisjeres disse. Resultatene for lengderetning vises i tabeller og oppsummeres i slutten av kapittel 11.4.1.
Fri jevn ekspansjon 0,5 ‰
Verifikasjon av Stadium I
Tabell 11-8: Dimensjonerende momenter med og uten virkning fra alkalireaksjoner, fra fri jevn ekspansjons 0,5 ‰ Stadium I.
Snitt MEd [kNm] Mtot [kNm] MRd [kNm] Utnyttelse u/ASR Utnyttelse m/ASR
Felt 2 2656,6 2886,8 3543 0,75 0,81
Felt 3 2720,8 2950,6 3998 0,68 0,74
Støtte B 3260,3 3022,4 4816 0,68 0,63
Støtte C 3376,6 3153,4 5130 0,66 0,61
M-nullpunkt B 461,2 695,6 2018 0,23 0,34
M-nullpunkt C 448,3 673,5 2018 0,22 0,33
133 Verifikasjon av Stadium II
Tabell 11-9: Dimensjonerende momenter med og uten virkning fra alkalireaksjoner, fra fri jevn ekspansjons 0,5 ‰ Stadium II.
Snitt MEd [kNm] Mtot [kNm] MRd [kNm] Utnyttelse u/ASR Utnyttelse m/ASR
Felt 2 2656,6 3072,3 3543 0,75 0,87
Felt 3 2720,8 3125,5 3998 0,68 0,78
Støtte B 3260,3 2848,9 4816 0,68 0,59
Støtte C 3376,6 2978,5 5130 0,66 0,58
M-nullpunkt B 461,2 870,6 2018 0,23 0,43
M-nullpunkt C 448,3 848,4 2018 0,22 0,42
Fri lineær ekspansjon 0,75-0,5 ‰
Verifikasjon av Stadium I
Tabell 11-10: Dimensjonerende momenter med og uten virkning fra alkalireaksjoner, fra fri lineær ekspansjons 0,75-0,5 ‰ Stadium I.
Snitt MEd [kNm] Mtot [kNm] MRd [kNm] Utnyttelse u/ASR Utnyttelse m/ASR
Felt 2 2656,6 3377,3 3543 0,75 0,95
Felt 3 2720,8 3448,4 3998 0,68 0,86
Støtte B 3260,3 2506 4816 0,68 0,52
Støtte C 3376,6 2669,2 5130 0,66 0,52
M-nullpunkt B 461,2 1213 2018 0,23 0,60
M-nullpunkt C 448,3 1161,7 2018 0,22 0,58
134 Verfikasjon av Stadium II
Tabell 11-11: Dimensjonerende momenter med og uten virkning fra alkalireaksjoner, fra fri lineær ekspansjons 0,75-0,5 ‰ Stadium II.
Snitt MEd [kNm] Mtot [kNm] MRd [kNm] Utnyttelse u/ASR Utnyttelse m/ASR
Felt 2 2656,6 3340,1 3543 0,75 0,94
Felt 3 2720,8 3388,6 3998 0,68 0,85
Støtte B 3260,3 2581,2 4816 0,68 0,54
Støtte C 3376,6 2720 5130 0,66 0,53
M-nullpunkt B 461,2 1126,9 2018 0,23 0,56
M-nullpunkt C 448,3 1108,3 2018 0,22 0,55
Oppsummering lengderetning
Alkalireaksjonene fører til økt feltmoment og en reduksjon av støttemomenter.
• For fri jevn ekspansjon (0,5 ‰) er det Stadium II som gir høyeste utnyttelse med 87 % av momentkapasitet i felt 2.
• For fri lineær ekspansjon (0,75-0,5 ‰) er det Stadium I som gir høyeste utnyttelse med 95 % av momentkapasitet i felt 2. Forskjellen mellom Stadium I og II for dette ekspansjonstilfellet er likevel ikke så stor da Stadium II gir 94 % utnyttelse i felt 2.
135 11.4.2 Søyler
For søyler er moment fra alkalireaksjonene et resultat av forlengelsen til bruplata som påføres bruoverbygningen. Krumningen fra alkalireaksjoner i bruplata, vil gi ubetydelige momenter i søylene og derfor neglisjeres disse. Resultatene for søyler vises i tabeller og i lineære interaksjonsdiagrammer, og oppsummeres i slutten av kapittel 11.4.2.
Fri jevn ekspansjon 0,5 ‰
Verifikasjon av Stadium I
Tabell 11-12: Utnyttelse med og uten ASR for søylene for fri jevn ekspansjon 0,5‰, Stadium I.
Figur 11-9: Lineær interaksjon av søyleresultater ved fri jevn ekspansjon, Stadium I.
0
Fri jevn ekspansjon 0,5‰ - STD I
Kapasitet Søyle 1 Søyle 2 Søyle 3
136 Verifikasjon av Stadium II
Tabell 11-13: Utnyttelse med og uten alkaliemomenter for søylene for fri jevn ekspansjon 0,5‰, Stadium II.
Søyle N [kN] My [kNm] Mz [kNm] MRd [kNm] Utnyttelse u/ASR Utnyttelse m/ASR
Søyle 1 1387,2 187,2 163,6 427,5 0,72 0,82
Søyle 2 1364,1 140,1 208,3 427,5 0,76 0,81
Søyle 3 1567,7 20,1 149,2 451,3 0,40 0,38
Figur 11-10: Lineær interaksjon av søyleresultater ved fri jevn ekspansjon, Stadium II.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Mz/MRd
My/MRd
Lineær interaksjon Fri jevn ekspansjon 0,5‰ - STD II
Kapasitet Søyle 1 Søyle 2 Søyle 3
137 Fri lineær ekspansjon 0,75-0,5 ‰
Verifikasjon av Stadium I
Tabell 11-14: Utnyttelse med og uten alkalimomenter for søylene for fri lineær ekspansjon 0,75-0,5 ‰, Stadium I.
Søyle N [kN] My [kNm] Mz [kNm] MRd [kNm] Utnyttelse u/ASR Utnyttelse m/ASR
Søyle 1 1387,2 241,8 163,6 427,5 0,72 0,95
Søyle 2 1364,1 168,8 208,3 427,5 0,76 0,88
Søyle 3 1567,7 6,3 149,2 451,3 0,40 0,37
Figur 11-11: Lineær interaksjon av søyleresultater ved fri lineær ekspansjon, Stadium I.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Mz/MRd
My/MRd
Lineær interaksjon
Fri lineær ekspansjon 0,75-0,5‰ - STD I
Kapasitet Søyle 1 Søyle 2 Søyle 3
138 Verifikasjon av Stadium II
Tabell 11-15: Utnyttelse med og uten alkalimomenter for søylene for fri lineær ekspansjon 0,75- 0,5 ‰, Stadium II.
Søyle N [kN] My [kNm] Mz [kNm] MRd [kNm] Utnyttelse u/ASR Utnyttelse m/ASR
Søyle 1 1387,2 197,1 163,6 427,5 0,72 0,84
Søyle 2 1364,1 145,4 208,3 427,5 0,76 0,83
Søyle 3 1567,7 16,9 149,2 451,3 0,40 0,37
Figur 11-12: Lineær interaksjon av søyleresultater ved fri lineær ekspansjon, Stadium II.
Oppsummering søyler
Alkalireaksjonene fører til økt moment i søylene, bortsett fra søyle 3. Dette er fordi alkalireaksjonene vil redusere momentet om y-aksen fra aktuell lastkombinasjon og lastplassering som er vurdert for søyle 3.
• For begge ekspansjonstilfeller (0,5 ‰ og 0,75-0,5 ‰) vil bruplata få størst forskyvning i Stadium I og dermed største momenter i søylene.
• Søyle 1 har størst utnyttelse ved lineær interaksjon med 95 % for fri jevn ekspansjon (0,75-0,5 ‰) i Stadium I.
0
Fri lineær ekspansjon 0,75-0,5‰ - STD II
Kapasitet Søyle 1 Søyle 2 Søyle 3
139
Denne oppgavener tredelt med tilstandsvurdering, kapasitet i bruddgrense ogberegning avalkalipåvirkninger. I løpet av oppgaven er det gjort antakelserut fra informasjon og tegningsgrunnlag fra Statens vegvesen, og egne observasjoner. Forå kunne
gjennomførestyrkeberegninger er det gjortforenklede antakelser avlaster,i modellering og avbrugeometri, som vil diskuteres i dette kapittelet.
12.1 Tilstandsvurdering
En del av oppgaven har vært befaring og tilstandsvurdering av Vold bru.Befaringen viste ingen tydelige tegn til alkalireaksjoner i underkant av bruoverbygningen.Derimot ble det observert tydeligkrakelering i nordre landkarogpå søylene mot sør-vest.Under befaring kunne en se at fugene til søndre- og nordre landkar var lukket, selv ved en temperatur på 5-10oC de siste døgnene. For å forhindre knusing ved landkarene, bør det vurderes å åpne opp og reparere begge brufugene.
Ved reparasjon avsøndre landkarble det observerttydelige tegn til alkalireaksjoner og delaminering av betongen. Delaminering vil føre til en reduksjon i betongens trykkfasthet og derfor bør det kontrolleres om det er delamineringandre steder i brua,fordi dette vil ha innvirkning på bruas bæreevne. [3]
Andre tydelige skader var blant annet armering i dagensom et resultat av
armeringskorrosjon. Der armeringen ikke lengre har overdekning blir andelenvirksomt armeringsareal mindre. Dette er ikke tatt i betraktningog det kan tenkes at denfaktiske kapasiteten er noe lavere enn beregnet.
Forå sørge for at alkalireaksjoner ikke blir et økende problem kan etav elementene i RAV-trekanten fjernes. For Vold bru,som er en eksiterende konstruksjon,vil en løsning være å redusere fuktpåkjenningen. For eldre bruer var det ikke vanligå drenere vekk vannet fra fugen, derforerstore deler av landkaret i nord påkjent av fuktogdeler søndre landkar.
Det ble også observert tydeligekrakeleringsmønster på søylenefra alkalireaksjoner,og her er det ikke utført noen tiltak. Tiltaksom impregnering og belegg på søylene harbest effekt beskjeden eller ingen opprissing.[2]Derfor vil disse tiltakene kunne benyttes på de minst skadede søylene.Søylene mot sør-vest ved skinnegangenhartydeligopprissing og derfor kan det tenkes at overnevnte tiltak ikke vilhagod effekt.
140
Et annet tenkelig tiltak kan være å bygge en slags regnskjerm på de søylene som er værutsatt, som en kledning, vist i figur 12-1. En slik løsning vil, som nevnte tiltak over, ikke kreve omlegging av trafikk. Ved en slik løsning er det viktig å sørge for god utlufting av fukt, dette kan for eksempel sikres ved å sette på ventilasjon eller varme under regnskjermen. Løsningen med regnskjerm må eventuelt gjøres forsøk med før den kan benyttes, da dette kun er en egen idé.
Figur 12-1: Forslag for regnskjerm til søyler.
Det er tydelig at Vold bru er preget og vil fortsette å bli preget av alkalireaksjoner. Slik situasjonen er i dag vil Vold bru ha tilstrekkelig kapasitet. Økende ekspansjon vil føre til videre skader og økt kapasitetsutnyttelse, som kan true bæreevnen til brua. En
reparasjon av fugene og bruplata i dag krever omlegging av trafikk, som er en utfordring da veien over Vold bru er europavei og det finnes få omkjøringsmuligheter.
I 2020 er det planlagt byggestart av ny E6 mellom Kvithammar og Åsen, og
vegstrekningen er planlagt å stå ferdig i 2025/26. [33] Dette gjør at vegstrekningen over Vold bru vil bli nedklassifisert fra europavei til fylkesvei, som fører til mindre
trafikkbelastning på brua. Med mindre påvirkningen fra alkalireaksjoner vil true bæreevnen til brua, vil det være gunstig å vente til en ny E6 er ferdig før man igangsetter større tiltak som krever omlegging av trafikk.
Dette vil også være situasjonen for flere bruer som er påvirket av alkalireaksjoner, hvor omlegging av trafikk eller riving vil være ugunstig, kostbart og lite bærekraftig. En bør derfor arbeide videre med å finne løsninger som kan redusere utviklingen av
alkalireaksjoner i eksisterende betongkonstruksjoner.
141
12.2 Kapasitetskontroll
Vold bru har en skjevstilling på rundt 60 grader, med relativt korte spenn på maksimalt 13 m. I tilfeller med en slik skjevstilling og spennlengde bør det vises varsomhet ved oppbygning av modell. Vanlig praksis er å sette opp rammene med skjevstillingen til brua, men hvis dette hadde vært gjort i modell for Vold bru ville det oppstått strekk i platen hvor det ikke er armert for det. For etterberegninger av bruer med stor
skjevstilling og korte spenn er det derfor viktig å bruke tegningsgrunnlaget for å bestemme det statiske systemet. Armeringsføringen i en gammel platebru vil være bestemmende for hvordan det statiske systemet blir.
R412 definerer bruer med to eller flere kjørefelt og nyere bruer med et kjørefelt som veigruppe A. Dette gir bruksklasse Bk10-A med tilhørende spesialtransporter. I denne oppgaven er kapasiteten beregnet etter bruksklasse Bk10/60, og det er ikke tatt hensyn til spesialtransporter i kapasitetsberegningene. Spesialtransportene vil mest sannsynlig øke felt- og støttemomentene, men for disse snittene er utnyttelsen for bruksklasse bk10/60 høyst 75%. Det kan derfor tenkes at kapasiteten fortsatt vil være tilstrekkelig.
For alle kapasitetskontroller er det benyttet Robotmodeller med flere forenklinger, til beregning av dimensjonerende krefter. Bruas armering er plassert etter momentdiagram som trolig er funnet fra en annen analyse enn den som er benyttet i denne oppgaven.
Modellene i oppgaven gir tilnærmet riktige momentdiagrammer i lengderetning med bjelkemodell og stripemodell, men ikke for tverretningen. Grunnen til dette er at det benyttes en rammeanalyse, som innebærer at tverrmomentene blir konsentrert inn i en ramme. Ved analyse med en annen modell i tverretning, for eksempel bjelkeristmodell, kan det tenkes at utnyttelsene i tverretningen reduseres. Det er ikke valgt å gjøre en mer nøyaktig beregning i tverretning, ettersom påvirkning fra alkalireaksjoner først og fremst vil være kritisk for lengderetning og i søylene.
Stripemodellen ville vært den beste modellen for å ta ut gode resultater for både lengderetning, tverretning, søyler og alkalireaksjoner. Denne modellen vil gi mer lik momentfordeling som momentdiagrammet mottatt fra Statens vegvesen. Som nevnt tidligere er stripemodellen vanskelig å behandle og er derfor ikke benyttet for alle tilfeller. Både bjelke- og stripemodellen har samme plassering av tverrbjelkene inn på landkaret. Plasseringen av disse er en antakelse, som er beskrevet tidligere i oppgaven.
Hvis denne antakelsen ikke stemmer vil det påvirke moment og skjærkrefter ved bruenden noe.
Søylene har i virkeligheten en kapitél i toppen, som ikke er modellert i modellene. Med kapitélen vil knutepunktet mellom bruplaten og søylen bli stivere, dermed påvirke de resulterende kreftene. Et stivere knutepunkt vil føre til større støttemoment i platen og trolig redusere feltmomentene i bruplata. I kapasitetskontrollene er de høyeste
utnyttelsene i felt, spesielt i kombinasjon med krumning fra alkalireaksjoner.
Forenklingen vil dermed være konservativ ved kapasitetskontroll for feltmoment. For søylene derimot er forenklingen ikke konservativ ettersom momentene vil øke med stivere knutepunkt. Kapasitetskontroll med lineær interaksjon, som er gjort i denne oppgaven, er den mest konservative kontrollen for søyler og kan med større påkjenning i søylene overskride 100 %. Det vil det likevel være mulig å påvise tilstrekkelig kapasitet ved bruk av en annen kontroll.
142
12.3 Alkalipåvirkninger
Det er nødvendig å anta en ekspansjon for å kunne beregne indre spenningsvirkninger og ytre lastvirkninger fra alkalireaksjoner. I denne oppgaven er det, i samråd med veileder, antatt en jevn ekspansjon på 0,5 ‰ og en lineært varierende ekspansjon på 0,75-0,5
‰. Det er viktig å presisere at dette er en antatt tøyning som nødvendigvis ikke er lik den reelle ekspansjonen. En annen ekspansjon vil gi utslag på resultatene og
utnyttelsesgraden i brua.
For Vold bru er det ingen målinger av ekspansjon i bruoverbygningen. Resultatene fra beregningene viser en maksimal utvidelse fra alkalireaksjoner på 28 mm ved fri lineær ekspansjon i Stadium I. Det kan tenkes at ekspansjonene som benyttes i denne
oppgaven er for liten ettersom fugene til bruplata ble prosjektert med 60 mm åpning, men er i dag lukket. Det kunne derfor vært benyttet en høyere ekspansjon, for eksempel 1 ‰, som vil gi opp mot 60 mm utvidelse. Alkalireaksjonene fører til økt utnyttelse av de kontrollerte feltene og en reduksjon av utnyttelsen ved støtte.
For alkalireaksjoner er kapasiteten tilstrekkelig for alle tilfeller som er kontrollert. Hvis en regner med høyere ekspansjon vil trolig kapasiteten i felt 2 overskrides i enkelte
beregninger. Dette gjelder også for søyle 1 og 2, men som nevnt i kapittel 12.2 er det mulig å påvise større søylekapasitet ved omgjøring til enaksielt moment eller ved kontroll etter Eurokode 2.
Det er beregnet ytre lastvirkninger fra både Stadium I og Stadium II etter veiledningen, og resultatene er superponert med dimensjonerende lastvirkninger. Hvilken
tøyningstilstand tverrsnittet faktisk befinner seg i (Stadium I eller Stadium II) kan en finne ved å sammenligne resultatene fra de to tøyningstilstandene. Dette kan gjøres ved å beregne sammenlagt tøyning fra egenvektsmomentet, innspenningsmomentet og den spenningsgivende tøyningstilstanden. Hvis den sammenlagte tøyningen gir strekk i tverrsnittet, som overstiger strekkapasiteten til betongen, vil tverrsnittet begynne å risse opp. Dette må bestemmes for hvert enkelt tilfelle for å avgjøre hvilken tøyningstilstand tverrsnittet er i. [3]
Det kan vurderes om det å velge en tøyningstilstand, som vil være «riktig» for
tverrsnittet, vil gi et korrekt resultat fra alkalireaksjoner. For Stadium I beregning antar en at tverrsnittet er fullstendig urisset, noe som ikke vil være tilfelle. Mens for den rene Stadium II beregningen antas det fullstendig opprissing til en bestemt nøytralakse, noe som heller ikke vil være tilfelle fordi nøytralaksens plassering vil variere. I denne
oppgaven har målet vært å belyse forskjellen mellom de to tøyningstilstandene for ulike ekspansjonstilfeller. Hvis «feil» tøyningstilstand antas, vil en i verste fall underestimere de ytre lastvirkningene fra alkalireaksjoner. Denne oppgaven viser resultater med utnyttelsesgrad for begge tøyningstilstander.
Hvis Stadium I alltid ville være den mest konservative tøyningstilstanden, kunne en tatt utgangspunkt i denne tøyningstilstanden ved beregning av alkalipåvirkning. Denne oppgaven viser at Stadium I ikke er konservativt ved jevn ekspansjon i Vold bru, da Stadium II gir større moment i bruplata. Likevel kan det tenkes at tøyningstilstanden vil være nærmere Stadium I enn beregning med ren Stadium II tilstand, fordi et opprisset tverrsnitt vil fortsatt ha store deler med uopprisset betong.
143
I denne oppgaven er det utførtstyrkeberegninger av Vold bru,som er utsatt for alkalireaksjoner. Det er gjennom oppgaven vurdert bruas tilstand,utført beregninger i bruddgrensetilstand og beregnet de konstruktivevirkningenefraalkalireaksjoner på brua.Den statiske analysen er utført iRobot Structural Analysis, med lasterhentetfra Statens vegvesens håndbøker R412 og185. Vold bru er kontrollert for bruksklasse Bk10/60 og bruddgrensekontrollenerutført etter NS 3473:2003.
Tilstandsvurderingen av brua er utført på bakgrunn av egen befaring og informasjon om utført arbeid.Det ble observert alkaligel ved reparasjon av søndre landkar på brua. I senere tid er det tatt ut 17 kjerneprøver, som bekrefter mistanken omat Vold bru er påvirket av alkalireaksjoner.
Under egen befaringble detobservertopprissing fra alkalireaksjonerpå veggentil nordre landkar og i søylene mot sør-vest. Det ble også observert atbegge brufugene er lukket og disse bør åpnes opp ettersomekspansjonen fra alkalireaksjonene vil fortsette. Hvis brufugene skal repareres bør en sikre drenering vekk fra landkarveggenefor å fjerne fukt,som kan bremse utviklingen av alkalireaksjoner.Enkle tiltak som ikke krever omlegging av trafikk, og samtidigvil forhindre eller redusere videre påvirkning fra alkalireaksjoner, vil være aktuelle å benytte på Vold bru før ny E6 er ferdig.
Det er utarbeidetmodeller for rammeanalyse av Vold bru.Bruas lengderetning,
tverretning og søyler er kontrollert i bruddgrense. I lengderetninghar brua tilstrekkelig moment- og skjærkapasitet,med høyeste utnyttelse på 75%avmomentkapasitetog 64
%utnyttelse av skjærkapasiteten. I tverretning er momentkapasiteten tilstrekkelig etter omfordeling av moment.
Det erkontrollert tre søyler,hvor alleer utsattfor biaksial bøyning. Kontrollen er utført ved bruk av både lineær interaksjon og omgjøring til enaksialt moment, samt en
sammenligning med beregning etter Eurokode 2.Søylekapasiteten er tilstrekkelig foralle kontrollene, hvor den høyeste utnyttelsen er for søyle 2 på 76 %vedlineær interaksjon.
Det er også foretatt kontroll av gjennomlokkingskapasiteten, medto kontroller etter NS 3473og en kontroll etter Eurokode 2.Kontrollene viser at kapasitetenkun ertilstrekkelig etter Eurokode 2. Ingen av kontrollene etter NS 3473 er tilstrekkelige,med en utnyttelse på 102% for kun aksialkraft.Vold bru har ikke skjærarmering og er mestsannsynlig ikke dimensjonert for gjennomlokkinggrunnet dimensjoneringens tidspunkt.
144
Virkningene av alkalireaksjonene er beregnet etter «Alkalireaksjoner – Veiledning for konstruktiv analyse». De indre spenningsvirkningene er beregnet for tverrsnittets Stadium I og Stadium II tilstand, med jevn ekspansjon på 0,5 ‰ og en lineært
varierende ekspansjon på 0,75-0,5 ‰. Tøyningene fra alkalireaksjonene blir omregnet til temperaturlaster før de settes på Robot modellene.
De ytre lastvirkningene fra alkalireaksjonene gir en økning av feltmomentene og en reduksjon av støttemomentene. I lengderetningen øker utnyttelsen med 20 % i felt 2, til 95 % utnyttelse av momentkapasiteten. For søyle 1 øker utnyttelsen med 23 % til 95 % søyleutnyttelse, ved lineær interaksjon. For lengderetning og søyler er det
ekspansjonstilfellet med fri lineær ekspansjon i Stadium I gir den størst økning av utnyttelsene. Det kan tenkes at ekspansjonen kan være noe større enn den som benyttes i beregningene.
Videre arbeid
• Utføre målinger for å kunne bestemme ekspansjonen til Vold bru.
• Utføre styrkeberegning av landkarene, med alkalireaksjoner og spesialtransport.
• Videre forskning på konstruktive effekter av alkalireaksjoner og påvirkningen av materialegenskaper.
• Bestemme ekspansjonsforløp og skadeomfang fra kjerneprøver
• Videreutvikle regnemodeller for alkalireaksjoner i konstruksjonsanalyse.
• Utvikle enkle preventive tiltak mot alkalireaksjoner.
Figur 13-1: Vold bru over jernbane. [foto: Therese Aas]
145
Referanser
[1] P. Gjerp og M. Opsahl , Grunnleggende betongteknologi, Oslo : BA forlaget , 1998 .
[2] Statens vegvesen, «FoU-programmet Varige konstruksjoner 2012-2015,» Statens vegvesen , 2016.
[3] H. Stemland, SINTEF, E. Rodum , H. Johansen og Statens vegvesen ,
«Alkalireaksjoner- Veiledning for konstruktiv analyse,» Statens vegvesen , 2016.
[4] B. Pedersen, "Registrering av antall ASR påvirkede bruer", Trondheim: E-post, 2019.
[5] Statens vegvesen, «Pågående Fou-program: Bedre bruvedlikehold,» Statens vegvesen, 15 September 2017. [Internett]. Available:
https://www.vegvesen.no/fag/fokusomrader/forskning+og+utvikling/pagaende-fou-program/bedre-bruvedlikehold/prosjekter. [Funnet Mars 2019].
[6] Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Fakultet for naturvitenskap og,
[6] Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Fakultet for naturvitenskap og,