Kjerringsundsambandet - Mulighetsstudie av hengebro med brokasse i aluminium

Abstract

Denne bacheloroppgaven er en mulighetsstudie om brokasse i aluminium til hengebroen over Kjerringsundet som forbinder Gossen og Otrøya. På grunn av manglende styrke i aluminium i forhold til stål, er ikke aluminium benyttet i større brokonstruksjoner. Aluminium i brokasser er i dag blitt et alternativ i flere kommende broprosjekter ettersom nye designløsninger er utformet. Formålet med denne oppgaven er å prosjektere en alternativ løsning for brokassen i hengebroen. Målet med oppgaven er å undersøke om bruk av aluminium i brokassen er et reelt alternativ for prosjektet for Kjerringsundsambandet.

For å gjennomføre oppgaven lages en digital modell i analyseprogrammet SAP2000. I programmet utføres en global analyse av hengebroen. Lastene som påvirker modellen er definert og analysert, og materialegenskaper til aluminium er beskrevet. Brokassen i aluminium består av ekstruderingsløsning fra Hydro og Leirvik. Tverrsnittet er basert på et panelkonsept utarbeidet for hengebroen som er prosjektert over Langenuen, og er tilpasset dimensjonene til hengebroen over Kjerringsundet.

Resultatene i oppgaven viser at det er en rekke fordeler ved å bruke aluminium i brokassen sammenlignet med stål. Den globale analysen viser at det er tilstrekkelig kapasitet med de gitte lastkombinasjoner. Analysen som er gjennomført viser kun statiske påvirkninger som avgrenses på grunn av kunnskapsgrunnlag og oppgavens omfang. Fordelen med aluminium er styrke-vekt forholdet og at det ikke kreves korrosjonsbeskyttelse. Aluminium produsert på fornybar energi har et vesentlig mindre klimaavtrykk sammenlignet med stål. Ved å produsere brokassen i Norge reduserer man transportkostnader og montasjetid. Resultatet viser at aluminium er gunstig for kostnadsbesparelse og for å kutte CO2-utslipp.

This bachelor's thesis is a feasibility study on an aluminum box girder for the suspension bridge over Kjerringsundet, connecting Gossen and Otrøya. Due to the lower strength of aluminum compared to steel, aluminum has not been used in larger bridge constructions. Aluminum bridge girder boxes have become an alternative in several upcoming bridge projects as new design solutions have been developed. The purpose of this thesis is to create an alternative solution for the bridge box girder in the suspension bridge. The objective in this thesis is to investigate whether the use of aluminum in the bridge box girder is a viable alternative for the project.

A digital model is created in the analysis software SAP2000 to execute the thesis. The software is used to produce a global analysis of the suspension bridge. The loads that affect the model are defined and analysed, and the material properties of aluminum are described. The aluminum bridge box consists of on an extrusion solution from Hydro and Leirvik. The cross-section is based on a panel concept developed for the aluminum bridge designed over Langenuen, and it is adjusted to the dimensions of the suspension bridge over Kjerringsundet.

The results of the thesis show that there are several advantages to use aluminum in the bridge box girder compared to steel. The global analysis demonstrates that there is sufficient capacity with the given load combinations. The analysis only considers static influences due to limitations in knowledge base and scope of the thesis. The advantage of aluminum is in its strength-to-weight ratio and the absence of corrosion protection requirements. Aluminum produced using Norwegian hydropower has a significantly smaller carbon footprint compared to steel. By producing the bridge box girder in Norway, the transportation costs and assembly time are reduced. The results indicate that aluminum is beneficial for cost savings and reducing CO2 emissions.