Styrkeberegninger og konstruksjonsløsninger for prefabrikkerte betongelementbruer

Abstract

I mai 2019 kom den nye håndboken for prefabrikkerte brubjelker ut, håndbok V426. Håndboka er et resultat av brubjelkeprosjektet som har vært et samarbeid mellom Betongelementforeningen og Statens vegvesen. I tidsrommet fra 2010 da den gamle standarden for betongkonstruksjoner (NS 3473) utgikk og frem til 2019 har det ikke vært noen oppdatert håndbok for betongelementbjelker til bruer i Norge. I den nye håndboken V426 finnes det ingen løsninger eller anbefalinger for utforming av landkar til prefabrikkerte bruer. Denne masteroppgaven vil derfor ta for seg forskjellige landkarløsninger, og hvilke løsninger som kan være aktuelle for betongelementbruer, da det er mangelfullt i den nye håndboken V426.

Svelgabrui som opprinnelig er en plasstøpt bru er brukt som prosjektgrunnlag i denne oppgaven. Det er tatt utgangspunktet i tegningsgrunnlaget til bruen for valg av betongelementbjelker fra håndbok V426. Videre er det gjort kapasitetsberegninger av samvirketversnittet til bruen i bruddgrensetilstand. Det er også gjort kapasitetsberegninger av et landkartilfelle i bruddgrense.

Bruen ble modellert i elementmetodeprogrammet Robot Structural Analysis, for å finne de dimensjonerende lastene som virker på bruoverbygningen og ned i landkarene. Resultatene fra kapasitetskontrollen av samvirkebjelken viser at kapasiteten er tilstrekkelig for bruen i bruddgrensetilstanden, med en utnyttelse av momentkapasiteten på 90%. For betongelementbruen som har ett spenn på 40 meter, viste det seg at det trengs landkar med sålebredde 6 meter ved en landkarhøyde på 4,3 meter fra UK såle til OK bruoverbygning. Det fullstendig integrerte landkaret viste seg å ha en mer kompleks løsning enn først antatt.

In May 2019 the new handbook V426 for precast concrete beams for bridges was published. The handbook is a result of a collaboration between the Norwegian Public Road Administration and the Precast concrete association. During the timespan from 2010, when the old standard for concrete constructions (NS 3473) became invalid, till 2019 there has not been a valid and updated handbook for prefabricated prestressed concrete beams use in bridges in Norway. In the new handbook V426 there are no solutions or recommendations for the shaping of abutments for prefabricated bridges. This master thesis will therefor evaluate different abutments solutions.

Svelgabrui, which originally was a cast concrete bridge, is used as a project basis in this thesis. The drawings of the bridge are used as a basis for the selection of the right precast concrete beams from the handbook V426. Further a capacity calculation of the interacting cross-section is done in the ultimate limit state (ULS). A capacity control of a semi-integral abutment is also performed in the ultimate limit state. The bridge was modeled in Robot Structural Analysis, which is a structural load analysis software. This model was used to find the design values for the forces working on the bridge and the abutment.

The result from the capacity control of the interacting cross-section shows that the capacity is sufficient for the bridge in ultimate limit state, with a 90% usage of the moment capacity. For a prefabricated concrete bridge with a 40 meters span, it shows that an abutment of height of 4,3 meters needs a 6 meters long abutment footing. The fully integrated abutment shows to have a more complicated solution than first assumed