Beregning av fritt frambyggbru med alkalireaksjoner : tilstandsvurdering og kapasitetskontroll av Tromsøbrua

Abstract

Det registreres stadig flere brukonstruksjoner fra 1950- og 1960-tallet som har tegn til alkalireaksjoner. Dette er en langsom prosess som fører til en volumøkning av betongen, og som i tillegg kan lede til opprissing og følgeskader. Tromsøbrua ble i 1960 Norges første fritt frambyggbru, med et hovedspenn på 80 meter. Det tas i oppgaven utgangspunkt i Statens vegvesens håndbøker, i tillegg til tidligere standard NS 3473. Oppgaven begrenses til den spennarmerte hovedseksjonen, og er modellert i NovaFrame. Resultatene er verifisert, kapasiteten kontrollert i bruddgrensetilstanden, og spenningene er beregnet i bruksgrensetilstanden. Tilstandsbeskrivelsen baserer seg på egen befaring, og inspeksjonsrapporter med kloridinnhold, rissvidder og ekspansjonmålinger. Strukturanalysene viser tegn til alkali-silika reaksjoner i overbygningen, men mest for søylene. Alkaligelen farger krakeleringsrissene, og søylene ser mer opprisset ut enn de faktisk er. For viaduktene er det registrert flere vertikale riss og krakelering av brubjelken. Til sammenligning er det stort sett horisontale riss i hovedseksjonen. Dette har sammenheng med trykkspenningene, og kan bekrefte at ekspansjonen da vil gå på tvers av spenningene i stedet. Målinger viser at ekspansjonen for overbygningen kan antas å være under 0,5 ‰.

I bruddgrense er kapasiteten tilstrekkelig etter Bk10/50. Utnyttelsesgraden for momentet i hovedfelt og over støtte, er henholdsvis 97 % og 94 %. Dette tilsier at det kan være en utfordring dersom bruksklasse skal økes til Bk10/60, eller ved legging av membran. I tverretning er kapasiteten gjennomgående god, men for skjærstrekk overskrides den med 23 %. Det er likevel kjent at dette ofte forekommer ved valgt beregningsmetode. M-N diagram for søylene viser at kontrollerte lastkombinasjoner er innenfor kapasiteten. Det bør likevel gjøres en grundigere knekkingsanalyse av de slanke søylene, og vindlastenes betydning. Alkalireaksjonene er beregnet og modellert med en antatt 0,5 ‰ ekspansjon. Dette gir tvangsmomenter som kontrolleres. For fritt frambygg vil utnyttelsen reduseres med 5,5 % i felt, men kun økes med 0,3 % ved støtte. For søylene vil alkalireaksjonene ha større betydning for ekspansjoner opp mot, og over 1,0 ‰.