Kapasitetskontroll og evaluering av Tromsøbrua

Abstract

Alkali-silika reaksjoner er et problem for mange eldre betongkonstruksjoner. Tromsøbrua som ble bygd fra 1958 til 1960 er ikke et unntak. Denne masteroppgaven omhandler kapasitetskontroll av Tromsøbrua, både med og uten ekstra krefter som følge av ASR. Det ble også gjennomført en egen visuell inspeksjon og tilstandsvurdering i samarbeid med MESLA 2.-4. mai 2022. Inspeksjonen handlet i størst grad om overbygningen og søylene, med et ekstra fokus på fugene.

Tromsøbrua ble modellert som tre uavhengige deler i Strusoft FEM-Design. Det ble lagt på laster og hentet ut moment-, skjær- og normalkrefter. Laster, lastkombinasjoner og kapasiteter ble beregnet etter Norsk Standard og Vegnormal N400 Bruprosjektering av Statens Vegvesen.

Det ble ved beregninger ikke funnet noe overskridelse av skjærkapasiteten i de kontrollerte snittene, men for noen av snittene overskrider momentkapasiteten. Selv om feltmomentene generelt blir større når ASR-kreftene inkluderes, er ikke dette avgjørende for utnyttelsen. ASR-kreftene, hovedsakelig utvidelsen, har størst innvirkning på støttemomentene nær fuge en. Her er forskyvningen dominerende og øker utnyttelsesgraden fra 0,83 til 1,06. Hvis alle deformasjonslastene sees bort fra, er det kun feltene i platedelen som overskrider momentkapasiteten.

Dersom kapasiteten lokalt i tverretningen vurderes, er det mulig å utvide gang- og sykkelbanene med 0,5 m som fylkeskommunen ønsker. Dette gjør derimot at momentkapasiteten i lengderetning vil bli enda mer overskredet. Det anbefales derfor ikke å utvide, i hvert fall ikke før det er gjort mer nøyaktige beregninger med for eksempel omfordeling av krefter. Det samme gjelder ved økning av bruklasse fra BK10/50 til BK10/60, som etter resultatene presentert her ikke er å anbefale.

Alkali-silica reactions is a problem for many old concrete structures. The Tromsø Bridge, which was built during 1958-1960 is no exception. This master’s thesis’ focus is capacity control, with and without the extra consequences of ASR. In addition, the authors did a visual inspection and damage assessment in collaboration with the research project MELSA May 2nd - 4th. The inspection revolved around the box girder bridge deck and the columns. The dilatation joints were also closely inspected.

The Tromsø Bridge was modelled as three separate parts using Strusoft FEM-Design. The loads were added to the model and the finite element analysis revealed moment-, shear- and normal force diagrams. The loads, load combinations and capacities were calculated by the procedures from the Eurocode series and Road Standard N400 Bridge Design by the Norwegian Public Roads Administration.

After the calculations, the shear force capacities were not exceeded for any of the controlled sections, while some moment capacities exceeded its controlled section. Even though the field moments are greater when ASR loads are included, the ASR forces is not decisive for the utility. The ASR-forces, especially the expansion, has greatest impact on the supports near the first dilitation joint. Here, the ASR displacement is decisive and increases the utility rate from 0,83 to 1,06. If all deformation loads are neglected, the field moments in the plate part exceed the capacity.

If the capacity locally in transversal direction is considered, it is possible to expand the pedestrian and bicycle lanes by 0,5 m as the county authority wants. On the other hand, this would result in an even larger exceedance of the moment capacity in the longitudinal direction. Therefore it is not recommended to expand the pedestrian and bicycle lanes. Not until more accurate calculations are done, that is. These calculations should also consider redistribution of forces. It is also not advisable to increase from class BK10/50 to BK10/60, according to the calculations presented in this thesis.