Konkurransedyktigheten til limtre som materiale for brubygging, sammenliknet med betong

Abstract

Bruer av prefabrikkerte betongbjelker er ofte et naturlig valg av løsning for vegbruer med 20-30 meters spenn. Med Statens Vegvesens nye håndbok V426 Prefabrikkerte brubjelker har man muligheten til å utvikle bruprosjekter som er effektive, både i forbindelse med prosjektering og bygging. Klimaaspektet ved utvikling av betongbruer kan man likevel stille spørsmål ved.

En kryssing av Bergelva i Troms og Finnmark er prosjektert av AFRY som en 24 meter lang bru av prefabrikkerte betongelementer. Dette er et prosjekt som, etter planen, ferdigstilles i 2020. I denne oppgaven ønsket man å se på alternative løsninger for elvekryssingen, ved bruk av tre som konstruksjonsmateriale. Formålet er å kunne komme med et alternativ som er mer fremtidsrettet, på bakgrunn av de utfordringene man har rundt klimaavtrykk i bygg- og anleggsbransjen. Man ønsket derfor å gjøre en samlet vurdering av konkurransedyktigheten til en trebru av denne spennlengden, basert på kriteriene økonomi og miljø. Sammenlikningen tar utgangspunkt i Bergelva bru, men er generalisert for å kunne være relevant for andre lignende prosjekter.

Oppgaven tar først for seg en vurdering av to ulike treløsninger og optimalisering av disse. Dimensjonering ble gjort i henhold til Statens Vegvesens gjeldene regelverk for brubygging i Norge, samt Norsk Standard. Beregninger ble i hovedsak gjort ved bruk av FEM-Design. Fra optimaliseringen endte man opp med en bjelkebru og en underspent bru. Alternativene utnytter begge sammensatte T-tverrsnitt for å øke kapasiteten; som ifølge Moelven Limtre er et prinsipp som er lite brukt for trebruer i Norge.

Det ble utarbeidet prisoverslag og klimaregnskap for trebruene og den prefabrikkerte betongbruen. Ut i fra resultatene kunne man vurdere konkurransedyktigheten til tre som konstruksjonsmateriale for vegbruer med 24 meters spenn.

Fra klimaregnskapet ser man en reduksjon av CO2-utslipp på 50 % for bjelkebruen sammenliknet med betongbruen. Dette har sin pris om man ser på kostnadsoverslagene i denne oppgaven, men prisforskjellen er tilsynelatende ikke større enn 14 %. Basert på dette kan man hevde at valg av tre som konstruksjonsmateriale bør opp til vurdering for fremtidens bruer av denne typen.

Prefabricated concrete beams are often chosen for constructing road bridges that span 20-30 meters. The Norwegian Public Road Administrations new manual V426 Prefabrikerte brubjelker gives the opportunity to develop bridge projects which are more effective to design and build. Also, the climate aspect with developing concrete bridges is an issue.

A crossing of the river Bergelva in Troms and Finnmark county is designed by AFRY as a 24-meter-long bridge of prefabricated concrete elements. The completion of the project is scheduled during 2020. This thesis is about alternative solutions for the river crossing. The purpose is to present an alternative which is more sustainable, considering the climate impact from the construction industry. Therefore, the project group wanted to evaluate timber bridge’s competitiveness, based on the criteria economy and environment sustainability. The starting point of the comparison is Bergelva bridge but it is generalized to be relevant for other similar projects.

The thesis considers two different approaches for a timber bridge construction and optimization of these. Dimensioning is done according to current regulations from The Norwegian Public Road Administration, as well as Norwegian Standards. Calculations are mostly done using the FEM-Design software. The optimization resulted in two different solutions of a beam bridge, where of one of them is designed with a kind of external prestressing system of steel. The alternatives both utilize T-sections to increase the capasity; a principle that, according to Moelven Limtre, is rarely used for timber bridges in Norway.

Furthermore, price estimations and carbon footprints are developed for all the alternatives, including the prefabricated concrete bridge. The results give the basis for evaluating the competitiveness for a timber bridge of this span length.

The carbon footprints show a 50 % reduction of CO2-emissions by choosing timber as the structural material. Looking at the price estimation on the other hand, the concrete bridge is preferable. However, the price difference is no bigger than 14 %. Based on this, one can argue that the use of timber as structural material for these types of bridges, should be taken into consideration.