| dc.description.abstract | Det registreres stadig flere brukonstruksjoner fra 1950- og 1960-tallet som har tegn til alkalireaksjoner. Dette er en langsom prosess som fører til en volumøkning av betongen, og som i tillegg kan lede til opprissing og følgeskader. Tromsøbrua ble i 1960 Norges første fritt frambyggbru, med et hovedspenn på 80 meter. Det tas i oppgaven utgangspunkt i Statens vegvesens håndbøker, i tillegg til tidligere standard NS 3473. Oppgaven begrenses til den spennarmerte hovedseksjonen, og er modellert i NovaFrame. Resultatene er verifisert, kapasiteten kontrollert i bruddgrensetilstanden, og spenningene er beregnet i bruksgrensetilstanden.
Tilstandsbeskrivelsen baserer seg på egen befaring, og inspeksjonsrapporter med kloridinnhold, rissvidder og ekspansjonmålinger. Strukturanalysene viser tegn til alkali-silika reaksjoner i overbygningen, men mest for søylene. Alkaligelen farger krakeleringsrissene, og søylene ser mer opprisset ut enn de faktisk er. For viaduktene er det registrert flere vertikale riss og krakelering av brubjelken. Til sammenligning er det stort sett horisontale riss i hovedseksjonen. Dette har sammenheng med trykkspenningene, og kan bekrefte at ekspansjonen da vil gå på tvers av spenningene i stedet. Målinger viser at ekspansjonen for overbygningen kan antas å være under 0,5 ‰.
I bruddgrense er kapasiteten tilstrekkelig etter Bk10/50. Utnyttelsesgraden for momentet i hovedfelt og over støtte, er henholdsvis 97 % og 94 %. Dette tilsier at det kan være en utfordring dersom bruksklasse skal økes til Bk10/60, eller ved legging av membran. I tverretning er kapasiteten gjennomgående god, men for skjærstrekk overskrides den med 23 %. Det er likevel kjent at dette ofte forekommer ved valgt beregningsmetode. M-N diagram for søylene viser at kontrollerte lastkombinasjoner er innenfor kapasiteten. Det bør likevel gjøres en grundigere knekkingsanalyse av de slanke søylene, og vindlastenes betydning. Alkalireaksjonene er beregnet og modellert med en antatt 0,5 ‰ ekspansjon. Dette gir tvangsmomenter som kontrolleres. For fritt frambygg vil utnyttelsen reduseres med 5,5 % i felt, men kun økes med 0,3 % ved støtte. For søylene vil alkalireaksjonene ha større betydning for ekspansjoner opp mot, og over 1,0 ‰.
An increasing number of bridges constructed from the 1950s and 60s are showing signs of alkali-silica reactions in Norway. The reaction slowly results in a volume increase of concrete, and may further lead to cracking, reinforcement corrosion and frost deterioration. The first cantilever concrete bridge in Norway was the Tromsø Bridge (1960), with a main span of 80 meters. The thesis follows the guidelines and design rules published by the Norwegian Public Roads Administration, supplemented by the former Norwegian standard NS 3473. A numerical model of the prestressed main section is established in the finite element software, NovaFrame. The obtained results are then verified, controlled for Ultimate Limit State capacities, and Service Limit State stresses.
Furthermore, the state of the bridge is presented. This is based on personal inspection of the bridge, as well as reports of chloride contents, crack widths and measurement of expansion. Microstructural analyses have revealed signs of alkali-silica reactions within the bridge deck, but considerably larger reactions are found in the columns. The reaction gel makes the state of the columns look more troublesome than it actually is. Map cracking and vertical cracks are observed on the bridge beam at the viaducts, while there are mainly horizontal cracks in the prestressed section. This is due to the compression stresses, where expansions will be perpendicular rather than longitudinal to the stresses. Measurements show that expansions in the bridge deck may be assumed less than 0.5 ‰.
The capacity in the Ultimate Limit State is sufficient for Bk10/50. The utilization of moment in the main span is 97 %, and 94 % at the supports. Increasing to Bk10/60 might, therefore, be challenging, as well as adding a bridge deck membrane. The capacity is satisfactory in the transverse direction, even though the shear tension capacity is exceeded by 23 %. This is known to occur for bridge calculations following the chosen method. M-N interaction diagrams for columns show sufficient capacity for the slender columns. A more thorough analysis should still be done, regarding buckling, slenderness and wind loads. Alkali-silica reactions have been evaluated and modeled with an assumed 0.5 ‰ expansion, resulting in secondary moments to be controlled. For the prestressed section, the utilization in the main span is reduced by 0.5 %, while only increased by 0.3 % at the supports. The columns will be more affected by the expansions when 1.0 ‰, or above. | |
