3 VOLD BRU OVER JERNBANE
3.3 Tilstand Vold bru
Tilstandsbeskrivelsen av Vold bru baseres på informasjon fra Statens Vegvesen og egne observasjoner. De overordnede tiltakene som er gjort siden 2012 er:
• 2012: Reparasjon av kantdragere ved montering av nytt rekkverk.
• Høst 2017: Ny membran og asfalt på brudekke.
• Høst 2017: Søndre landkar forsøkt reparert med meisling og «PATCHROC GP».
• Vår 2018: Utskiftning av betong i øvre sjikt på søndre landkar (150-200mm).
Det var under arbeidet med søndre landkar våren 2018 at tydelige tegn på
alkalireaksjoner ble oppdaget. Ved vannmeisling skallet betongen av ble det registrert tydelig opprisset betong, vist i figur 3-9. Betongen i øvre sjiktet var ekstremt forvitret på grunn av alkalireaksjoner og frostskader, og alkaligel ble oppdaget i porene, vist i figur 3-10.
Figur 3-9: Søndre landkar etter vannmeisling. [Foto: Statens vegvesen]
Grunnet observasjonene, ble det i samarbeid med FoU-prosjektet «Bedre
bruvedlikehold», tatt ut 17 betongkjerner fra Vold bru. Fem i søndre landkar, åtte i bruplata og fire i nordre landkar, hvor foreløpige resultater viser at betongen er utsatt for alkalireaksjoner.
16
Figur 3-10: Alkaligel i betong ved søndre landkar. [Foto: Statens vegvesen]
Under arbeidet med utskifting av betong ved søndre landkar, ble landkarveggen mot sør-vest skjært opp for å få tilkomst til under landkarplaten. Med tilkomst under landkaret ble overgangsplaten, randbjelken og landkaret inspisert fra undersiden. På undersiden av landkaret ble det observert fukt og kalkutslag, samt tydelige bøyeriss. Dette er vist i figur 3-11 og figur 3-12.
Figur 3-11: Fuktgjennomgang som et resultat av at membran mangler.
[Foto: Statens vegvesen]
17
Figur 3-12: Bøyeriss i underkant landkarplate. [Foto: Statens vegvesen]
Ved utstøping av ny betong på søndre landkar, ble ny betong lagt helt inn til bruplaten.
Dette betyr i praksis at fugen i topp, men trolig også i bunn, er lukket. Se figur 3-13.
Figur 3-13: Fuge etter arbeidet med søndre landkar.
18 3.3.1 Egne observasjoner
Den 14. mai 2019 ble det gjennomført egen befaring av Vold bru. På befaringen ble begge landkar, underside bruplate og søyler inspisert. Fugene til kantdragerne mellom bruplate og landkar så ut til å være åpen ved begge ender. Dette var ikke tilfelle for fugen mellom plate og begge landkarene. En kunne her se at fugen fra undersiden var nesten, eller helt lukket ved begge landkar, selv ved en temperatur på rundt 5-10 oC de siste døgnene. Dette er illustrert i figur 3-14.
Figur 3-14: Brufuge ved søndre landkar. [Foto: Therese Aas]
19
Hvis dette er tilfelle, vil situasjonen for brufugene være slik som figur 3-15 illustrerer.
Figur 3-15: Illustrasjon av trolig situasjon for brufugen ved søndre landkar.
Landkaret i nord viste også tydelige tegn til opprissing fra alkalireaksjoner. Selv under bruplata var frontveggen på nordre landkar opprisset, som et resultat av dårlige løsninger for drenering ved fuge til eldre bruer, vist i figur 3-16.
Figur 3-16: Frontvegg på nordre landkar tydelig fuktpåkjent. [Foto: Therese Aas]
20
Søylene til brua viste lite eller ingen tegn til alkalipåvirkning, med unntak av de to lengste søylene ved jernbanen mot sør-vest. Disse søylene var tydelig opprisset på overflaten mot sør-vest, som et resultat av alkalireaksjoner. En av disse søylene er vist i figur 3-17.
Figur 3-17: Søyle med riss fra alkalireaksjoner. [Foto: Therese Aas]
I forbindelse med utskifting av rekkverk i 2012 ble også kantdragere reparert. Dette kunne en se under befaring ved åpen fuge i ender og påstøp på kantdragere, se figur 3-18. Langs hele bruranden kunne en se kalkutslag i det som så ut til å være en
støpeskjøt.
Figur 3-18: Kantdragere reparert i 2012. [Foto: Therese Aas]
21
Under befaring ble det også observert armering i dagen på underside kantdragere ved begge landkar, som et resultat av armeringskorrosjon, vist i figur 3-19.
Figur 3-19: Armering i dagen og kalkutslag i underkant av bruoverbygningen.
[Foto: Therese Aas]
Tiltak mot alkalireaksjoner
For å forhindre eller forebygge mot alkalipåvirkning på betongkonstruksjoner, må et av elementene i RAV-trekanten fjernes. En løsning kan være å bytte ut selve betongen, som er gjort ved søndre landkar. Likevel er det gammel betong med alkalireaktivt tilslag under ny betong og derfor er ny membran lagt på dekket. Dette hindrer fukt og veisalter i å trenge inn i betongen. Andre tiltak for konstruksjonen er å åpne opp fugene i brua slik det gjort ved kantdragerne, men ikke ved platen.
Statens vegvesen sluttrapport «FoU-programmet Varige konstruksjoner 2012-2015»
foreslår ulike tiltak som kan benyttes for søyler som er utsatt på alkalireaksjoner. Det kan vurderes om noen av disse kan benyttes på Vold bru. Et tiltak er impregnering, som fungerer best ved beskjeden opprissing. Dette tiltaket kan eventuelt benyttes på de fleste søylene, unntatt de søylene som er verst utsatt for opprissing. Et annet tiltak er å legge belegg på søylene. Dette fungerer best før betongen har fått opprissing og på slanke konstruksjoner, og vil ikke være aktuelt på de søylene på Vold bru som allerede er risset. Det er også en fare for at fukten blir værende i søyla ved å benytte belegget og dette vil eventuelt føre til at nedbrytningen bare vil øke. [2] Andre tiltak blir diskutert senere.
22
23
Kapittel 4
Beregningsgrunnlag
Dette kapittelet omfatterregelverk som benyttes tilprosjektering avbrukonstruksjoneri betongog tidligere regelverk benyttetforprosjektering av Vold bru. Videre blir materialer til de ulike konstruksjonsdelene beskrevet.
Beregningsgrunnlaget for Vold bru over jernbane er basert på tegningsgrunnlagog informasjon fraStatens vegvesen.
4.1 Regelverk
Prosjektering avkonstruksjoner i Norge skal være i henhold tiloverordnet lovverk,som plan-og bygningsloven og veglovenvist i figur 4-1.Lov om planlegging og
byggesaksbehandling (plan-og bygningsloven) er sentralforall arealplanlegging og byggevirksomhet. Lovengjelder forplanlegging av arealbruk ogfor
byggesaksbehandling, og gjelderfor hele landetog isjøen én nautisk mil utenfor grunnlinjene[12].Unntak fra plan-og bygningsloven gjelder forblant annet offentlige veganlegg, vannkraftanlegg,anlegg for produksjon av elektrisk energiog
akvakulturanlegg.[13]
Figur 4-1: Oversikt over regelverk for bygnings- og vegkonstruksjoner.
Offentlige veganlegg er underlagt veglova. Dette er veier som er åpen for allmenn ferdsel og vedlikeholdt av stat, fylkeskommune eller kommune. Ved utforming og
dimensjonering av offentlig veg- og trafikkanlegg benyttes vegnormaler i Statens vegvesens håndbokserie. Vegnormalene inneholder krav til blant annet veibygging, veiutforming, bruer og tuneller. Vegnormalene er kravdokumenter som har hjemmel i forskrift etter veglovens §13. [14]
Norges lover
Vegloven Forskrifter Vegnormaler Norsk Standard
(NS)
24 4.1.1 Håndbøker fra Statens Vegvesen
Statens Vegvesen har utviklet flere håndbøker som benyttes ved prosjektering av veianlegg. Håndbøkene blir delt inn i to nivåer:
• Nivå 1: Normaler og retningslinjer
• Nivå 2: Veiledninger
Nivå 1, som består av normalene og retningslinjene, er kravdokumenter og er de viktigste håndbøkene. Normalene gjelder for all offentlig vei og gate, eller Statens vegvesen og myndigheter. Retningslinjer gjelder ikke kun for riksvei og Statens vegvesen, men også alle konsulenter og entreprenører som gjør oppdrag for Statens vegvesen. Veiledningene under nivå 2 er støttedokumenter til håndbøkene i nivå 1. Disse gir en dypere forståelse av fagstoffet og mer detaljbeskrivende. [15]
Håndbøker som blir benyttet i denne oppgaven:
• Håndbok 185 (2009) Bruprosjektering
• Håndbok R412 (2014/2003) Bruklassifisering + NA-rundskriv 2017/10
Figur 4-2: Forside håndbok 185. Figur 4-3: Forside håndbok R412.
25 Bruprosjektering
I dag benyttes håndbok N400 Bruprosjektering, som tar for seg prosjektering av bruer, ferjekaier og andre bærende konstruksjoner. Håndboken er under nivå 1 i Statens
vegvesen sitt håndbokhierarki og erstatter tidligere Håndbok 185 Prosjekteringsregler for bruer. [16] Håndbok 185 ble først utgitt i 1996, med siste versjon i 2009, og tar
utgangspunkt i den gamle standarden for betongkonstruksjoner NS 3473. [17]
Bruklassifisering
Håndbok R412 Bruklassifisering er retningslinjer under nivå 1. Ved bruklassifisering bestemmes maksimalt tillatte trafikklaster ut fra tegninger, beregninger, bruas tilstand og materialegenskaper. Håndboken R412 inneholder lastforskrifter for klassifisering av eksisterende bruer og ferjekaier i det offentlige veinettet, som gjelder som et
minimumskrav. R412 erstatter den tidligere håndboken 238 Bruklassifisering. [18]
4.1.2 Standarder
Standard Norge har ansvar for standardisering i Norge, og har enerett på å fastsette og utgi Norsk Standard. Standarder brukes som verktøy under planlegging, prosjektering, utførelse og verifikasjon av bygg- og anleggskonstruksjoner. Tidligere ble nasjonale standarder benyttet for dokumentasjon, men i dag er disse erstattet med Eurokoder som er en felles europeisk serie av standarder. Eurokodene med nasjonale tillegg skal sikre dokumentasjon av produkter, og dokumentere konstruksjonens sikkerhet etter
byggeforskriftens krav. Ved prosjektering av betongkonstruksjoner benyttes Eurokode 2, som stiller krav til konstruksjonens kapasitet, bestandighet, brukbarhet og
brannmotstand. Sammen med andre Eurokoder, og standarder for utførelse og materialer, sikres dokumentasjon til myndighetenes krav til sikkerhet av betongkonstruksjoner.
Vold bru ble bygget i 1966 og er derfor dimensjonert etter den gamle betongstandarden NS 427 A. I 1973 kom Standard Norge med en ny standard for prosjektering av
konstruksjoner, NS 3473. Det var særlig to endringer som skilte NS 427 A og NS 3473.
Konstruksjonene skulle etter NS 3473 dimensjoneres etter bruddgrensetilstanden med partialfaktorer og spenning-tøyningssammenhengen for betong. Denne forandringen var mer riktig med hensyn til den virkelige situasjonen. [19] Figur 4-4 viser standardene for prosjektering av betongkonstruksjoner i ulike tidsperioder, med antall sider i standarden.
Figur 4-4: Standardene for prosjektering av betongkonstruksjoner i ulike tidsperioder.
NS 427
26 Standarder som benyttes i denne oppgaven:
• NS 3473:2003 6. utgave Prosjektering av betongkonstruksjoner
• NS-EN 1992-1-1:2004+NA:2018 Prosjektering av betongkonstruksjoner
• NS-EN 1991-1-4:2005+NA:2009 Vindlaster
• NS-EN 1991-1-5:2003+NA:2008 Termiske laster
• NS-EN 1998-1:2004+A1:2013+NA:2014 Prosjektering av konstruksjoner for seismisk påvirkning
• NS-EN 1998-2:2005+NA:2014 Prosjektering av konstruksjoner for seismisk påvirkning – Del 2: Bruer
Vold bru vil bli kontrollert etter den gamle standarden for betongkonstruksjoner NS 3473:2003. Eurokode 2 blir benyttet som et supplement og for sammenligning i enkelte kontroller etter NS 3473. Vindlaster og termiske laster beregnes etter dagens standarder.
4.2 Materialer
Vold bru er, som tidligere nevnt, prosjektert etter NS 427 A hvor de opptredende
spenningene kontrolleres mot gitte verdier av tillatte spenninger. Metoden hadde navnet spenningskontrollmetoden, og det var ikke før etter 1973-1974 partialfaktormetoden ble tatt i bruk. Ettersom spenningskontrollmetoden er utdatert og lite kjent, benytter
håndbok R412 kun partialfaktormetoden ved bruklassifisering. For betongbruer som prosjektert og bygget etter 1920, brukes materialfaktorer som vanligvis samsvarer med den gamle betongstandarden NS 3473. [18]
Tabell 4-1: Materialfaktor, ϒm, for betong og armeringsstål. [18]
Bruddgrensetilstand Bruksgrensetilstand Ulykkes- og utmattingstilstand
Armert betong 1,40 1,0 1,20
Armering før 1920 1,50 (1) 1,0 1,32
Armering etter
1920 1,25 1,0 1,10
(1) For brudekker som ikke viser tegn til armeringskorrosjon, kan ϒm = 1,25 benyttes.
4.2.1 Betong
NS 427A kategoriserte betong i åtte klasser fra B100, B150 opp til B450, men uten krav om blandingsforhold og maksimalt v/c-tall. Betegnelsen stod for trykkfasthet i kp/cm2 etter 28 døgn, med krav om at middelverdi etter fem prøver skulle overstige den gitte verdi. Da betongstandard NS 3473 ble utgitt, definerte denne seks fasthetsklasser fra C15 opp til C65. Betegnelsen stod for karakteristisk trykkfasthet til prøveterninger med verdier i MPa. Karakteristisk fasthet var definert gjennom krav om at «det ikke skal være større risiko enn 25% for å akseptere mer enn 10% undermålere» [20]. NS 3473 satte
27
heller ikke krav om maks v/c-tall og en C25 betong tilsvarte omtrent en tidligere B300 betong.
For å kunne benytte partialfaktormetoden ved bruklassifisering av Vold bru, er det nødvendig med sammenheng mellom betongkvalitetene i NS 427 A og NS 3473. For betongbruer som er bygget etter 1945 skal det ikke benyttes fasthetsklasse høyere enn C25, om det ikke er spesifisert i originaltegningene.
Tabell 4-2: Betongens konstruksjonsfasthet for trykk, fcn. [18]
Byggeår
I originaltegningene til Vold bru er betongkvaliteten for bruplate, landkar og
søylefundamenter gitt. Bruplaten, landkaret og søylene har betongkvalitet B350, som tilsvarer fasthetsklasse C30, for normalbetong etter NS 3473. Søylefundamentene har en lavere betongkvalitet og er satt til B250, som tilsvarer fasthetsklasse C20. En endring i senere tid har gjort at NS 3473:2003 kategoriserer fasthetsklassene fra B10, B20, B25, B30 osv. hvor fasthetsklassen tar utgangspunkt i sylinderfastheten til prøvestykket, som er rundt 0,8 ganger terningsfastheten. Dette gjør at CEN- betegnelse C25 tilsvarer NS fasthetsklasse B20, hvor C25 er terningsfasthet og B20 er sylinderfasthet.
Tabell 4-3: Fasthet og elastisitetsmodul for betong i Vold bru. [18] [21]
Betongkvalitet B250(1) B350
C25 [MPa] C30 [MPa] Karakteristisk E-modul for kortidslast Ec 23336 24952
(1) Søylefundamenter B250 antas å være omtrent fasthetsklasse C25.
(2) Konstruksjonsfasthet for trykk etter NS 3473.
28
Karakteristiske verdier er oppgitt i NS 3473 og dimensjonerende fastheter bestemmes med materialfaktor for betong, ϒc. Dimensjonerende trykkfasthet fcd og strekkfasthet ftd
bestemmes med henholdsvis konstruksjonsfastheter fcn og ftn.
𝑓𝑓𝑐𝑐𝑐𝑐=𝑓𝑓𝑐𝑐𝑐𝑐 ϒ𝑐𝑐 𝑓𝑓𝑡𝑡𝑐𝑐 =𝑓𝑓𝑡𝑡𝑐𝑐 ϒ𝑐𝑐
Betongens E-modul for korttids- og langtidslaster bestemmes etter punkt A.9.2.1 i NS 3473.
𝐸𝐸𝑐𝑐𝑐𝑐= 9500∗(𝑓𝑓𝑐𝑐𝑐𝑐)0.3 𝐸𝐸𝑐𝑐𝑐𝑐 = 𝐸𝐸𝑐𝑐𝑐𝑐
1 +𝜑𝜑
4.2.2 Armering
I Norge er flere eldre konstruksjoner armert med glattstål, men fra 1958 regner en at betongkonstruksjoner er armert med kamstål. Selv om Vold bru er prosjektert i 1965 kommer det fram i tegninger at det er benyttet bløtt stål St. 37 sammen med kamstål Ks 40 i brua.
Tabell 4-4: Armeringens karakteristiske fasthet, fsk. [18]
Armeringskvalitet St. 37
Glattstål
Det er usikkert hvor stor andel av armeringen som er glattstål, men det kan tenkes at bøylearmering er av typen glattstål St. 37 og at lengdearmering er av typen kamstål Ks 40. I armeringstegningen for underkant armering i bruplaten er bøyler og
lengdearmering vist og denne tegningen beskriver armeringskvalitet St. 37 og Ks 40.
Armeringstegning for overkant armering i bruplaten viser ikke bøyler og denne tegningen beskriver kun armeringskvalitet Ks 40.
Dimensjonerende flytespenning til stålet regnes som:
𝑓𝑓𝑠𝑠𝑐𝑐=𝑓𝑓𝑠𝑠𝑐𝑐 ϒ𝑠𝑠
29
Armeringsoverdekningen i brua varierer for de ulike konstruksjonsdelene.
Armeringstegningene for landkar viser at plater og vegger skal ha 2cm overdekning, mens bjelker skal ha 3cm overdekning. Dette stemmer overens overdekningskravene i NS 427 A for konstruksjoner utsatt for vær og fuktighet, vist i tabell 4-5. Det er dermed rimelig å anta at søylene ble prosjektert med 3,5cm overdekning, uten at dette er beskrevet i tegningsgrunnlag for oppgaven.
Tabell 4-5: Krav til overdekning etter NS 427A. [22]
Konstruksjoner,
utførelsesmåter Plater og vegger [cm]
Bjelker [cm]
Søyler [cm]
Dekket mot vær og fuktighet 1,5 2 3,5
Utsatt for vær og fuktighet 2 3 3,5
Konstruksjonsdeler i nærheten av
sjøvann 3 5 5
I vann, men støpt på det tørre, utsatt
for bølgeslag, is eller vanntrykk 4 5 5
Undervannsstøpning 5 7 7
30
31
Dette kapittelet redegjør forhvilke lasterog lastkombinasjoner somgjelder forVold bru.
Laster er definert som enhver form som girspennings-og tøyningsendringer på konstruksjonen. Videre klassifiseres lasteneettersin art i håndbok 185og sannsynligheten for at de skal opptre:
• Permanente laster: permanente laster er laster som er tilnærmet konstante over det gitte tidsrommet. Dette kan være laster som egenlast, vanntrykk og jordtrykk.
• Variable laster: variable laster er laster som varierer over tid. Dette kan for eksempel være trafikklaster, og naturlaster som snølast, vindlast og
temperaturlast.
• Deformasjonslaster: deformasjonslaster er laster som er knyttet til påførte deformasjoner. Disse lastenekan være spennkrefter, setninger, svinn, kryp og relaksasjon.
• Ulykkeslaster: ulykkeslaster er laster som kan oppstå ved ulykkessituasjoner og unormale hendelser. Dette kan være laster som kollisjon, eksplosjon, brann og skred.
Ved dimensjonering avkonstruksjonermå det utføres envurdering av hvilke laster som vil påvirke konstruksjonen.Foreksisterende bruer definererhåndbok R412størrelsen på de brukslastene som skal benyttesved klassifisering av bruer på det offentlige vegnett.
Andre aktuellekarakteristiske lasteri denneoppgaven bestemmesi henhold til håndbok 185og norskestandarder.
5.1 Permanente laster
Permanente laster er laster som virker permanent på konstruksjonen,i denne oppgaven er egenlasten den permanente lasten som blir vurdert.Egenlasten på brukonstruksjonen er summen av egenvekten til betong og superegenvekten.
5.1.1 Egenvekt betong
Egenvekten tilbrua ertyngden avalle permanentedelerav overbygningen og
underbygningen til konstruksjonen. ForVold bru utgjørdette tyngdentil den armerte
32
betongen i bruplaten og kantdragere. Tyngdetettheten til armert betong er hentet fra håndbok R412 og settes til:
𝛾𝛾= 25 𝑘𝑘𝑘𝑘/𝑚𝑚3
5.1.2 Superegenvekt
I tillegg til tyngden av konstruksjonen skal andre laster som anses konstante innenfor det betraktede tidsrommet tas med som permanente laster. Superegenvekt regnes som vekten av gangbaner, belegning, autovern, rekkverk og utstyr som ikke vil bli fjernet i brukstiden.
Håndbok 185 fastslår at belegningsvekten fra fuktisolering og slitelaget til brudekket skal legges til egenvekten. Tabell 9 i håndbok 185 viser at for en bru med spennvidde 10 ≤ l ≤ 35 m skal belegningsvekten settes til 3,0 kN/m2, når ÅDT er større enn 2000. For Vold bru beregnes belgeningsvekten med føringsbredden (7,7 m) multiplisert med 3,0 kN/m2. Brua har også stålrekkverk på kantdragerne som legges til superegenvekt. Egenlasten av et stålrekkverk er oppgitt i R412 som 0,5 kN/m. Lasten fra stålrekkverket beregnes som en stripelast langs hver brukant.
5.2 Variable laster
Variable laster vil opptre periodevis på konstruksjonen. I denne oppgaven blir de variable lastene trafikklast, snølast, vindlast, temperaturlast og jordskjelvlast vurdert.
5.2.1 Trafikklaster
Trafikklast er definert i R412 som belastning i vertikal og horisontal retning på kjørebane, skulder, gangbane, sykkelbane og midtdeler. Videre er trafikklast på eksisterende bruer definert som all trafikklast som tillates på det offentlige vegnettet som brukslaster, spesialtransport og engangstransport. [18]
Vertikale laster
De vertikale lastene kan hentes ut fra tabeller i håndbok R412, etter bruas bruksklasse.
Som hovedprinsipp skal alle bruer ha en bruksklasse som forteller den brukslasten brua kan utsettes for uten restriksjoner. [18] Ved klassifisering av bruer benyttes følgende bruksklasser:
• Bruksklasse 10 (Bk10)
• Bruksklasse T8 (BkT8)
• Bruksklasse 8 (Bk8)
• Bruksklasse 6 (Bk6)
Vold bru er prosjektert etter lastforskrift 1/1958 og ligger i dag i bruksklasse, Bk10/60.
Hver bruksklasse består av hjullast, aksellast, boggilast, trippelboggilast, kjøretøylast og vogntoglast. [18] I bruas lengderetning skal lastene plasseres ugunstigst i det snittet som skal undersøkes. Det er kun den mest ugunstige lasten i valgt bruksklasse som skal velges.
33
Tabell 5-1: Ekvivalente laster for bruksklasser (inkl. dynamisk tillegg). [18]
Lasttype Lastkonfigurasjon Bruksklasser Bk
H= hjullast, A= aksellast, V= totalvekt
34
De vertikale lastene skal plasseres på brua i den mest ugunstige stillingen i tverretning innenfor den tilgjengelige føringsavstanden. [18] Føringsavstanden er den minste horisontale bredde av:
• Avstanden mellom kantstein
• Avstanden mellom kantstein og høy vertikal kant eller føringsskinner
• Avstanden mellom to høye vertikale kanter eller føringsskinner
Et lastfelt med tunge kjøretøy eller vogntog vil ha en bredde på 3,0 m. Den jevnt fordelte lasten fra lett trafikklast på 6 kN/m fordeles på en bredde på 2 m. Dette er vist i figur 5-1. Maksimalt to lastfelt belastes med aksellaster, kjøretøylaster eller vogntoglaster i henhold til R412. Hjullastens anleggsflate er et rektangel med sidene 0,2 m i
kjøreretningen og 0,6 m i tverretningen. [18]
Figur 5-1: Størrelse på lastens bredde for tungt kjøretøy eller vogntog, og illustrasjon av lett trafikklast. [18]
Horisontale laster
Håndbok R412 fastslår at de horisontale lastene innebærer bremselast, sidelast og sentrifugallast. Disse lastene kan ikke opptre alene og vil kun opptre med de andre vertikale trafikklastene. [18]
Bremselasten virker i bruas lengderetning i høyde med kjørebanen og lasten virker jevnt fordelt over hele kjørebanens bredde. Sidelast er virkningen av skjev eller usymmetrisk bremsing, og beregnes som 25 prosent av bremselasten. Sidelasten opptrer samtidig med bremselasten og tilhørende vertikallast. [18] Sentrifugallast fra kjøretøyer virker samtidig med vertikallastene, men ikke samtidig som bremstelast og sidelast. Vold bru har horisontalkurvatur større enn 1500m og dermed ikke nødvendig å ta hensyn til sentrifugalkraft.
De horisontale lastene er sett bort fra i denne oppgaven fordi Vold bru er kun 60 m lang, med landkar og monolittisk innstøpte søyler, som vil kunne ta opp de horisontale lastene uten særlig påkjenning.
35 5.2.2 Snølast
Håndbok 185 konkluderer med at snølast ikke regnes å opptre samtidig med trafikklast på vegbruer, fergekaier eller gang- og sykkelbruer. Derfor er det sett bort fra snølast i denne oppgaven.
5.2.3 Vindlast
Vindlast på brukonstruksjoner beregnes etter standarden for vind, NS-EN 1991-1-4, i kombinasjon med håndbok 185. Håndbok 185 definerer tre ulike vindklasser under punkt 2.5.2, disse vindklassene er definert etter type bru. Vold bru er en platebru og ligger dermed i vindklasse 1. Vindklasse 1 omfatter at den dynamiske lastvirkning fra vind er ubetydelig og dermed kan neglisjeres.
Vindlasten vil variere geografisk i sin styrke. Tabell NA.4(901.1) viser
referansevindhastighet vb,0 for de ulike kommunene i Norge. Referansevindhastigheten er vindhastighet midlet over 10 minutter i det aktuelle området. Vold bru ligger i Stjørdal kommune og har referansevindhastigheten:
𝑣𝑣𝑏𝑏,0= 26 𝑚𝑚 𝑠𝑠
Referansevindhastigeten er uavhengig av faktorer som vindretning og årstid. For å ta hensyn til disse faktorene blir basisvindhastigheten vb, benyttet, som finnes under NA.4.2(2)P. Ved å multiplisere referansevindhastigheten med ulike vindfaktorer fås basisvindhastigheten.
𝑣𝑣𝑏𝑏= 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑑𝑑𝑑𝑑∙ 𝑐𝑐𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑐𝑐∙ 𝑐𝑐𝑠𝑠𝑐𝑐𝑡𝑡∙ 𝑐𝑐𝑝𝑝𝑑𝑑𝑠𝑠𝑏𝑏∙ 𝑣𝑣𝑏𝑏,0
Videre beregnes stedsvindhastigheten vm fra basisvindhastigheten. Stedsvindhastigheten skal ta hensyn til virkningene av terrengets ruhet, konstruksjonens høyde over terreng og terrengformen. Tabell NA.4.1 beskriver ulike terreng og fra denne tabellen velges bruas ruhetskategori. Området rundt Vold bru består av jorder og spredt bebyggelse, derfor er ruhetskategori II valgt.
𝑣𝑣𝑚𝑚=𝑐𝑐𝑑𝑑(𝑧𝑧)∙ 𝑐𝑐0(𝑧𝑧)∙ 𝑣𝑣𝑏𝑏
Vindkasthastigheten qp blir funnet med stedsvindhastigheten, og faktor for turbulens Iv
og toppfaktor kp. Hvor ρ er luftens densitet, som er lik 1,25 kg/m3. 𝑞𝑞𝑝𝑝= 0.5∙ 𝜌𝜌 ∙ 𝑣𝑣𝑚𝑚2(1 + 2𝑘𝑘𝑝𝑝∙ 𝐼𝐼 𝑣𝑣)
Vindkraften blir deretter beregnet både med og uten samtidighet av trafikklast. For å finne vindkraften i vertikal- og horisontalretning brukes referansearealet Aref.
Referansearealet avhenger av hvilken retning vindlasten virker over en referanselengde L. Referanselengden er i denne oppgaven satt til 1 m. Figur 5-2 viser retninger for vindpåvirkninger på bruer og er hentet fra standarden for vind. Figuren viser også hvordan lengde L, dybde d og bredde b er definert.
36 𝐴𝐴𝑑𝑑𝑠𝑠𝑟𝑟.𝑥𝑥=𝑑𝑑𝑡𝑡𝑠𝑠𝑡𝑡∙ 𝐿𝐿
𝐴𝐴𝑑𝑑𝑠𝑠𝑟𝑟.𝑧𝑧=𝑏𝑏 ∙ 𝐿𝐿
Figur 5-2: Retninger for vindpåvirkninger på bruer.
Den totale høyden dtot vil variere i beregninger med eller uten samtidighet av trafikklast.
Den totale høyden dtot vil variere i beregninger med eller uten samtidighet av trafikklast.