Konstruksjonsalternativer for bru rekonstruksjon i krise- og konfliktsituasjoner

Abstract

Denne bacheloroppgaven tar for seg problemstillingen: hurtig rekonstruksjon av bruinfrastruktur i krise- og konfliktsituasjoner, inspirert av den pågående konflikten i Ukraina. Oppgaven undersøker tre alternative metoder for rask gjenoppbygging av bruer for å imøtekomme både militære og sivile behov i krisesituasjoner. Disse metodene inkluderer bruk av Forsvarets brulegger, Mabey Universal Beredskapsbru brukt av Statens vegvesen, og konvensjonell brubygging tilpasset hurtig utførelse.

Oppgaven tar utgangspunkt i en bru i Ukraina for å simulere samme type skade på en bru i Trondheim. Den simulerte skaden resulterer i at to av tre spenn på brua er ødelagt, mens den gjenværende delen anses som uskadd og kan benyttes til gjenoppbygging av brua. Hvert brualternativ er blitt dimensjonert, og nødvendige tilpasninger er gjort for at alternativene skal være tidsbesparende ved det aktuelle spennet og situasjonen i Trondheim.

Under dimensjoneringsprosessen har det vært viktig å prioritere hurtige løsninger, med tanke på at brua raskt skal kunne belastes. I tillegg har vi utforsket tiden det tar å montere de nødvendige elementene for å gi et totalt tidsestimat for hvert enkelt brualternativ.

De tre alternativene ble vurdert med hensyn til fordeler og ulemper ved gjenoppbygging av bruene, vurderingskriteriene er blant metodens hurtighet, trafikkapasitet, varighet, tilgjengelighet og fleksibilitet. Med tilgjengelighet menes både tilgjengelighet for trafikanter, men også systemets tilgjengelighet i Norge. Mabey Universal Beredskapsbru fremstår som den mest fleksible løsningen. Det totale tidsestimatet for montering av brua er én uke, og på grunn av den modulære oppbyggingen kan brua tilpasses varierte forhold svært godt. Denne brutypen er et godt alternativ i situasjoner hvor tid er en kritisk faktor, og behovet for høy bæreevne og trafikkapasitet er viktig.

Forsvarets brulegger tilbyr den hurtigste implementeringen og er ideell for umiddelbare behov i akutte situasjoner. Brua gir imidlertid flere begrensninger i form av den totale trafikkmengden og hvilke kjøretøy som klarer å kjøre over brua. Spennvidden på bruelementet er 25 m, som er en betydelig begrensning på systemet for å spenne over hinder. Dette har nødvendiggjort dimensjoneringen av en midlertidig søyle for å oppnå tilstrekkelig spennvidde. Med et totalt tidsestimat på fire dager for tilpasning og utlegging av brua, er dette brualternativet det beste valget når tid er den kritiske faktoren. Det sikrer at militære kjøretøy og annen nødforsyning kommer effektivt frem.

Konvensjonell brubygging tilpasset rask utførelse er den mest langsiktige løsningen. Ulempen med alternativet er at det totale tidsestimatet er 12.5 uker, som er betydelig lengre enn de andre alternativene. Løsningen tilbyr en permanent bru som har høy trafikkapasitet, i tillegg opptar den ikke materiell fra beredskapslagre. Brua er dermed det beste alternativet i situasjoner hvor trafikkapasitet er den viktigste faktoren og tid er mindre kritisk.

Studien konkluderer med at en kombinert tilnærming kan være optimal for denne situasjonen. Gitt det lange tidsestimatet for bygging av en betongbru, vil det være fordelaktig å implementere et av de midlertidige alternativene inntil betongbrua er klar for konstruksjon. Denne løsningen vil minimere nedetiden og dermed benytte beredskapselementene over en kortere periode.

Resultatene fra denne bacheloroppgaven bidrar til innsikt og forståelse i hvordan Norge kan forbedre evnen til å respondere på infrastrukturutfordringer i krise- og konfliktsituasjoner.

This bachelor thesis addresses the issue of rapid reconstruction of bridge infrastructure in crisis and conflict situations, inspired by the ongoing conflict in Ukraine. The study explores three alternative methods for the quick rebuilding of bridges to accommodate both military and civilian needs in crisis situations. The three methods include the use of the Norwegian army's armoured vehicle-launched bridge, the Mabey Universal Bridge, and conventional bridge construction.

This thesis has examined a damaged bridge in Ukraine to simulate the same type of damage on a bridge in Trondheim. The simulated damage results in two of three spans of the bridge being destroyed, while the remaining span is considered undamaged and can be used for the reconstruction of the bridge. Each bridge option has been designed, and necessary adaptations have been made for the alternatives to be effective for the specific span and situation in Trondheim. The design has been done with focus on quick solutions, emphasizing that the bridge can quickly support dead load and imposed loads. Additionally, we explored the time it takes to assemble the necessary elements to provide a total time estimate for each bridge alternative.

The three alternatives were evaluated based on the advantages and disadvantages of reconstructing the bridges. The evaluation criteria include the method's swiftness, traffic capacity, durability, availability, and flexibility. Here, availability refers to both the accessibility for traffic participants and the system's availability in Norway. The Mabey Universal Bridge emerges as the most flexible solution. The total construction time estimate for this bridge is one week, and due to its modular structure, it can be well adapted to different conditions. This type of bridge is a good alternative in situations where time is a critical factor and the need for a greater amount of traffic capacity is important.

The military bridging system offers the fastest implementation and is ideal for immediate needs in acute situations. However, the bridge has several limitations in terms of total traffic volume and the types of vehicles that can cross it. This is due to its shape, single lane construction and speed limitation. With a total time estimate of four days for adaptation and deployment of the bridge, this alternative is the best choice when time is the most critical factor. It ensures that military vehicles and other emergency supplies can arrive efficiently.

Conventional bridge construction is the most long-term solution. The disadvantage of this alternative is that the total time estimate is 12.5 weeks, which is significantly longer than the other alternatives. The solution offers a permanent bridge with high traffic capacity, and it does not use materials from emergency stocks. Thus, this bridge is the best alternative in situations where traffic capacity is the vital factor and time is not critical.

The study concludes that a combined approach may be the best solution for this situation. Given the long time estimate for building a concrete bridge, it would be advantageous to implement one of the temporary alternatives until the concrete bridge is ready for construction and use. This solution would minimize downtime and thus occupy emergency elements over a shorter period.

The results of this bachelor's thesis enhance our understanding and provide insights into how Norway can augment its capabilities to address infrastructure challenges in times of crisis and conflict.