Fv 276 Garnes - Indre Arna, Hovedsykkelrute

Transkript

1 Statens Vegvesen Region Vest Fv 276 Garnes - Indre Arna, Hovedsykkelrute Forprosjekt Storaneset Vurderinger konstruksjon og geoteknikk

2 Oppdragsgiver: Statens Vegvesen Region Vest Oppdragsgivers kontaktperson: Kjersti Myre Rådgiver: Norconsult AS, Oppdragsleder: Erik Sterner Fagansvarlig: Johan H. Martens (RIB), Geir J. Westerlund (RIG) Andre nøkkelpersoner: C Konseptvurdering. Geoteknikk og konstruksjonsteknikk. Johan H. Martens og Geir J. Westerlund Eirik Wie Furunes / Erling Romstad Erik Sterner Versjon Dato Beskrivelse Utarbeidet Fagkontrollert Godkjent Dette dokumentet er utarbeidet av Norconsult AS som del av det oppdraget som dokumentet omhandler. Opphavsretten tilhører Norconsult. Dokumentet må bare benyttes til det formål som oppdragsavtalen beskriver, og må ikke kopieres eller gjøres tilgjengelig på annen måte eller i større utstrekning enn formålet tilsier Side 2 av 13

3 Sammendrag I forbindelse med utbedring av vegstrekning Garnes Indre Arna planlegges en rampe/bru over eksisterende jernbane og ned til industriområdet på Storaneset. Denne rapporten beskriver og vurderer gjennomførbarhet av et konsept basert på en utkragende betongplate plassert på to høye tørrmurer. Detaljnivå er reguleringsplan. Notatet bør leses sammen med oversiktstegning, K1-001, og 3D-pdf, 3D-ktem_rampe_ pdf. Utarbeidet 3D-pdf må betraktes som en illustrasjon av konseptet, tørrmurenes tykkelse og dybde under terreng er for eksempel ikke modellert med nøyaktige mål Side 3 av 13

4 Innhold Konsept 5 Laster og statikk 6 Fundamentering 8 Geoteknisk beregning av tørrmur 8 Anleggsteknikk. Krav til muring på utsprengt bergoverflate 9 Utkast til kravspesifikasjoner under en geoteknisk prosjektering. 9 Kvalitetskrav til murstein, tilbakefylling og fiberduk 10 Mengdeoverslag 12 Vedlegg Side 4 av 13

5 Konsept Konstruksjonen består av en ca. 100 m lang betongplate med to høye tørrmurer som opplegg. Vegen har 2 kjørefelt og en 5 m bred GS-veg. For å beholde veg mellom konstruksjonen og nærliggende bebyggelse på Storaneset, til høyre på bildet under, krager GS-siden av platen ut opp til 3 m rundt profil 45. Ved akse 1 legges platen på, eller støpes monolittisk til, en togtunnel for Gamle Vossebanen. Her etableres også en overgangsplate. Tunnelen fungerer i så måte som et landkar. Kantdrageren til betongplaten videreføres som krone på tørrmur på begge sider før akse 1 og på vestlig side etter akse 2. Sørvest for togtunnelen forgrener muren seg i en lavere arm til jernbanefyllingen. Denne må tilpasses eksisterende betongmur vist på bildet under: Side 5 av 13

6 Laster og statikk Det forutsettes at all last føres ned i tørrmurene og i tunnelen ved akse 1. Det vil si at fyllmasser mellom tørrmurer har funksjon som arbeidsplattform og en konservativ reservekapasitet. Følgende lastoverslag betrakter en tungt belastet løpemeter av topp tørrmur, og er oversendt til RIG som grunnlag for vurdering av tørrmurene: Side 6 av 13

7 Det er ikke utført dimensjonering av betongplatens tykkelse på dette plannivå. En forenklet vurdering vil ha liten verdi da området med utkraging i høyeste grad er et to-veis problem. Erfaringsmessig anslås nødvendig konstruktiv tykkelse til ca. 400 mm, i tillegg kommer tilpasninger av overkant betong etter vegens tverrfall. Typisk snitt av betongplate på tegning K1-001 angir en horisontal underkant av betongplate. I områder med ensidig tverrfall av kjørebane vil det være hensiktsmessig med fall på hele platen. For å ta opp forskyvninger grunnet temperatur, svinn og eventuelt setninger ved fundamentering på fylling er det planlagt en fuge i profil 80. Global stabilitet i forhold til betongplatens utkraging må sikres under detaljprosjektering, dvs. at den ikke kan velte om vestlig tørrmur. Det må ikke i noen lastkombinasjon oppstå strekkrefter i sjiktet mellom topp østlig tørrmur og betongplate. Til tross for at utkraget område er under GS-veg bør dette området belastes som et kjørefelt ved prosjektering, spesielt da det ikke er planlagt midtrekkverk. Ekstra betong under platen som ballast kan også vurderes. Grunnet moderat utkraging og platens toveis virkning vurderes ikke global stabilitet som et hinder for gjennomførbarhet, men det må vurderes med følgende dimensjoneringsprinsipp lagt til grunn: Med utkragende område belastet som et kjørefelt skal betongplatens egenvekt og evt. monolittiske forbindelse med togtunnel alene medføre trykkrefter mellom betongplate og tørrmur i alle snitt Side 7 av 13

8 Fundamentering Både direktefundamentering av hele konstruksjonen og delvis fundamentering på sprengsteinsfylling anses som gjennomførbare løsninger. Bruk av fylling kan redusere kostnader da tørrmurene har størst bredde der fylling vurderes, samt at togtunnelen blir lavere. Det vil imidlertid stille strenge krav til utførelse av fyllingen og styrke av tilstøtende masser. Endelig valg av fundamenteringsløsning må tas på grunnlag av konstruksjonens kostnad, ytterlige grunnboringer i området ved togtunnel og vurdering av stedlige masser. Se for øvrig bergnivå interpolert fra utførte boringer (vist under terreng i 3D-pdf), forklaringer på tegning K1-00. Geoteknisk beregning av tørrmur Tørrmuren er forutsatt fundamentert på utsprengt bergoverflate med total murhøyde lik 12,0 m. Høyere mur for tilpassing til de reelle grunnforhold og evt. behov for å plassere mur på komprimert sprengsteinsfylling forutsetter en justert geoteknisk dimensjonering med forventede endrede krav til murbredde. I innledende gjennomførbarhetsvurdering neglisjeres langsgående laster (bremsekrefter og egenvekt komponent) med forventning om at dette ikke blir en vesentlig utfordring. Dimensjonerende effekter i en kurvet konstruksjon må senere vurderes nærmere. Det er innledningsvis en klar forutsetning om at vertikale laster skal søkes gjort mest mulig stabiliserende. Dvs at tilfylt materiale som av egenvekt genererer et horisontalt jordtrykk ikke skal bære konstruksjons- eller trafikklaster. Disse skal konseptuelt overføres 100% til topp av de 2 murene. Boggiekvivalentlasten går derved ikke ned i fylling innenfor muren men overføres via betongkonstruksjonen til topp mur. For dimensjonering av murer velges det derfor ut et lastbilde som er ugunstig for muren. Minst mulig vertikal last og størst mulig horisontal last. For å gjøre lastbildet realistisk (horisontal last som følge av vertikal trafikklast) velges horisontal last med lastfaktorer mens stabiliserende vertikal last tas inn uten lastfaktorer. Se vedlegg 3 fra RIB med RIG sin påtegnet dimensjonerende last for muren. Tørrmurene forutsettes bygget i samsvar med Statens vegvesen sine beste regler for muring med kvalitetsmateriale med jamne blokker murt i forband med de strengeste krav til forband og fuger langs og tvers av murens retning. Tilfyllingsmaterialet dimensjoneres som en lett komprimert grov morene eller sprengstein. Helning murfront 5:1. Midlere densitet for mur 22 kn/m 3. Maksimal høyde 12 m. Underlag / muresåle røff og plan bergoverflate (sprengt fjell) med friksjonskoeffisient 1,0. Materialfaktor for jordtrykk settes lik 1,4 for bruddgrensetilstanden (konsekvensklasse Meget Alvorlig / CC3 for materialmodell Dilatant) Ingen vannstrykksproblematikk, dvs drenert bakfyll Side 8 av 13

9 Såle for mur skal ha fall innover med helning nærmest mulig 1:5. Det anses som en konservativ reserve og inngår ikke i beregningsmodellen. Det samme gjelder den ofte praktiserte senkning av såle til dybde 0,5 m under terreng (berg) foran mur. For kontrollberegninger viser dette: Nødvendig bunnbredde Bb=6,30 m gir beregnet friksjonsutnyttelse lik 28% med optimalisert løsning mot velting med eksentrisitet e< Bb / 6. Topp mur Bt=1,5 m Kontroll av stabilitet for skift 1 og 2 fra topp er tilfredsstillende Hvis tilbakefylling med lettklinker kan bredde murfot reduseres til ca. 5,6 m, dvs en teoretisk volumreduksjon av tørrmur på ca.10 % med tilnærmet samme lave utnyttelse av friksjonskapasitet i sålen. Det er på dette vurderingsnivå ikke vurdert optimalisering av murtopp til vesentlig avvik fra bredde 1,5m. Anleggsteknikk. Krav til muring på utsprengt bergoverflate Utkast til kravspesifikasjoner under en geoteknisk prosjektering. Under gjengis i generell form ofte praktiserte krav og forutsetninger i prosjekt med tørrmurer hos Statens vegvesen tilpasset den forventede problemstilling ved Storaneset, her med tilbakefylling med sprengstein som eksempel. Kravspesifikasjonen henviser til tabeller og tegninger som utarbeides under detaljprosjektering. 1. Murene skal bygges opp av stein med god kvalitet. Steinene må tåle håndtering under opplasting, transport og muring. 2. Det kreves fagmessig god utførelse av murarbeidet i hht Håndbok V270 "Tørrmuring med maskin". 3. Stedlige løsmasser bak muren renskes til berg eller til utgraving med helning 1:1. 4. Bak bakkant av nederste stein skal det være minimum 0,5 m til start løsmasseskråning med helning 1:1. Det er en forutsetning at evt. løsmasse bak denne graveskråning består av humusfrie mineralske masser av god kvalitet. 5. Muren skal bygges opp med de murbredder som er oppgitt. Bunn- og toppstein bør fortrinnsvis være slik at full bredde blir dekket av stein. 6. Fiberduk kl 4 (ca 280 g/m2) legges mellom evt. stedlige løsmasser og tilførte sprengsteinsmasser. 7. Ø110 mm drensrør av betong eller tilsvarende legges inn i tilførte komprimerte steinmasser som vist på prinsipptegning. Vannet føres bort fra muren. Mulighet for spyling av drensledninger vurderes. 8. Steinene i murfot skal legges med helning vinkelrett på fronthelningen Side 9 av 13

10 9. Muren skal mures i forband i lengderetningen. Hvis tilgjengelige murblokker ikke er store nok til å dekke murens bredde skal muren også bygges med forband i tverretningen. Muren må bygges slik at murblokkene ligger støtt i muren uten buler og ujevnheter. 10. Steinene skal legges i forband der langsgående fuger skal følge linjepålegget på vegen. Det skal ikke være gjennomgående sprekker hverken vertikalt eller innover i muren. Minimumsoverlapp i forband skal være minimum 1/3 av steinhøyden. Fugene skal ha minst mulig hulrom og skal ikke fylles med mindre stein som ikke har en teknisk funksjon i muren. 11. Steinene skal hvile på sin største flate. Bredde / høydeforholdet av steinene bør være mellom 1,2 og 1,7. Steinene i visflaten skal ha en lengde som er minimum 1 x høyden og maks 4 x høyden. Hver steinrekke i muren skal være horisontal og bestå av steiner med så lik høyde som mulig. Hver andre stein i høyden må ha godt forband bakover slik at fremste del av muren blir knyttet sammen med den bakre del av muren. 12. Det tilbakefylles bak muren med sprengstein/stedlig drenerende masser ( mm) med lagtykkelse maks 1 m etterhvert som muren bygges opp og komprimering utførers i hht. pkt 13. Tilbakefylte sprengsteinsmasser/stedlige drenerende masser skal ikke gi punktbelastning mot muren. 13. Komprimering inntil muren. Hvis utgraving i løsmasser bak muren innenfor en avstand lik høyden av tørrmur skal bakfyllmassene legges ut lagvis og komprimeres i samsvar med NS3458 "Normal komprimering". Vibrerende komprimering med tungt utstyr (>1,5 tonn) bak tørrmuren skal ikke utføres nærmere enn en avstand lik murhøyden. Nærmere muren velges utstyrsvekt som ikke forstyrrer stein lagt i mur. Hvis utsprengt bergskråning nær bakkant mur med mindre avstander mellom bakkant mur og bergvegg velges mindre lagtykkelser og lettere vibroutstyr. 14. Underlag for første steinskift skal ha en helning bakover på 1:5. Terrasse skal avrettes og komprimeres grundig. Om nødvendig etableres en kile av sprengstein, maskinkult eller betong for å sikre et solid underlag for første steinskift. 15. Murender og murtopp skal ha jevne overganger mot terrenget. 16. Muren bygges som dimensjonert og skal kontrolleres på anlegget under utførelse med systematisk fotografering av utført muring for hvert skift med god posisjonsmarkering. 17. Avvik fra planlagt murfront sett normalt på denne skal ikke overstige 100 mm. Enkelte ujevne steiner utover dette tillates. Kvalitetskrav til murstein, tilbakefylling og fiberduk 1. Steinene skal være av god steinkvalitet og være minimum 0,5 m tykke. 2. Det skal benyttes stein med lav skifrighet med naturlig steinoverflate og rektangulær form. Visflaten og steinens overflate skal være jevn for å oppnå god kontaktflate Side 10 av 13

11 mellom steinene. Steinkvaliteten skal være lik eller tilsvarende en bergart med trykkfasthet minimum ca. 150 MPa og brutto densitet > 2700 kg/m For tilbakefylling benyttes sprengstein/stedlige drenerende masser, T1, mm. Det benyttes fiberduk kl. 4 (ca 280 g/m2) Side 11 av 13

12 Mengdeoverslag Følgende tabell angir et overslag av mengder som grunnlag for kostnadsvurdering. Areal av tørrmurer er inkludert ca. 1 m under eksisterende terreng og gjelder vertikal projeksjon av én mur. Direktefundamentering av hele konstruksjonen vil medføre en økning av areal tørrmur og en reduksjon av kubikk fyllmasse. Konstruksjonsdel Mengde Enhet Forklaring Togtunnel 190 m 2 Bredde regnet tom. vegger, altså 6 m Betongplate 1350 m 2 Ink. kantdragere Kantdrager på tørrmur 120 m Gjelder 2,1 m bred betongplate og kantdrager på tørrmur Tørrmur under kantdrager 800 m 2 Gjelder tørrmur under 2,1 m bred betongplate / kantdrager og tørrmurarm sørvest for togtunnel Tørrmur med snitthøyde 6 m 450 m 2 Gjelder tørrmur under kjørebane / betongplate Tørrmur med snitthøyde 9 m 700 m 2 Gjelder tørrmur under kjørebane / betongplate Tørrmur med snitthøyde 12 m 350 m 2 Gjelder tørrmur under kjørebane / betongplate Fyllmasse 7000 m 3 Gjelder fyllmasser mellom og under tørrmurer og under togtunnel Side 12 av 13

13 Vedlegg 1. Utskrift beregning av stabilitet for total ytre mur fundamentert direkte på berg 2. Utskrift kontroll av stabilitet i fuge nr 2 i dybde 1,0 m under topp mur, forutsatt berg mot berg i murfugen. 3. Konstruksjonslaster (RIB) fra kjørebane og trafikk i bruddgrensetilstanden, med justering for ugunstigste lastkombinasjon (RIG) for mur ved å velge lastfaktorer av eller på. 4. 3D-ktem_rampe_ pdf, 3D-pdf av tunnel mur. 5. K1-001 Oversiktstegning tunnel mur Side 13 av 13

14

15

16

17

18

19

20 Lastantagelser forprosjekt pr 40 CL VEG VEST 200 EVT. GLIDESJIKT EVT. GLIDESJIKT 200 ØST KD VEST TEORETISK OPPLEGG CL PLATE CL VEG CL SPENN TEORETISK OPPLEGG KD ØST 2,5 kn/m^2 150 kn 150 kn 100 kn 100 kn 5,4 kn/m^2 BETRAKTET LØPEMETER 150 kn 150 kn 100 kn 100 kn /40 SPENN Vertikallast Trafikk/GS: Egenvekt: Totalt: 1,35*( /4+100/10+2,5*3,8+5,4*4,5+2,5*1,3) = 317 kn/m 1,2*0,5m*10m*25kN/m^3 = 150 kn/m 467 kn/m Horisontallast lengderetning: Brems: 1,35*[0,6*( /4)+0,1*0.6*5,4*4,5] = 154 kn/m Totalt: 154 kn/m Temperaturkont: 50m*10^-5*27 = 13,5 mm Svinn: 50m*0,35 = 17,5mm Totalt: 31 mm/50m Horisontallast tverretning Brems: 0,25*154 = 39 kn/m Sentrifugal: 1.35*0.2*2*( )/(2*4) = 68 kn/m Vind: 0,5*1,25*26^2*2,5*2,5 = 3 kn/m Kollisjon rekkverk:2stolper*41500mm^3*355mpa/(0.6m*4m*1000) = 13 kn/m Totalt (- ulykke): 110 kn/m

21 Pr. 20 Pr. 10 Pr. 0 Pr. 60 Pr. 110 Linje Profil nr. Profilhøyde Vertikalkurvatur Horisontalkurvatur Tverrfall kjørebane % R = % R = 600 R = 25 A = R = A = Ensidig mot høyre 3.0 % Var Takfall 3.0 % Var Ensidig mot venstre 3.0 % R = -280 GS-Rekkverk 2.0% Utkraging, maks Typisk GS-Veg Kjørebane Kjørebane Kantstein 3.0% % 100 mm membran og asfalt 50 mm betongavretting Kjøresterkt brurekkverk 200 mm betongavretting oppdrag - X:\nor\oppdrag\Bergen\515\30\ \BIM\Konstruksjon\Arkfil\K1-001.S01 - johma :38:04 -Mod: Ark - Ref: T_ktem_rampe_ dgn;3D-ktem_rampe_ dgn; _T_GEOM.dwg; _T-Kart.dwg;LP Bru Bjelde.dwg; _CL.dwg moh. Lengdesnitt 1:300 Kantdrager Ytterkant UK tørrmur Plan 1:300 CL Profilhøyde CL Antatt berg, interpolert fra utførte grunnboringer mellom pr. 20 og pr. 110 Pr Indre Arna Pr Pr Togtunnel Pr. 40 Evt. komprimert sprengsteinsfylling, se forklaring 1 Ytterkant UK tørrmur Ytterkant OK tørrmur Pr. 20 Pr. 50 Pr. 30 Pr. 10 Pr. 0 Pr. 40 Overgangsplate CL Pr Pr m Fylling mellom tørrmurer, sprengstein eller lettklinker Kantstein Eksisterende jernbanebru CL Pr. 70 Fuge Fuge Pr. 80 Pr. 90 Kantdrager Pr Pr. 100 Eksisterende terreng Kantdrager Pr Ytterkant UK tørrmur Ytterkant UK tørrmur Pr Pr. 130 Pr. 140 Betongplate Jernbanespor Pr Pr. 150 Garnes Tørrmur OK Asfalt Storaneset Tilstøtende masser, se forklaring 2 Pr : : :1 Sprengningsprofil, utforming av terrasse må vurderes ift. bergkvalitet Evt. komprimert sprengsteinsfylling, se forklaring 1 R2 500 Kjøreboks tog Evt. komprimert sprengsteinsfylling, se forklaring 1 50 mm betongavretting 5:1 Ytterkant UK tørrmur Sprengstein eller lettklinker 5:1 OK Asfalt Tørrmur OK Fylling jernbane Antatt eksisterende berg Tilstøtende masser, se forklaring 2 Forklaringer: Henvisninger: Revisjon Revisjonen gjelder Utarb Kontr Godkjent Rev. dato Tørrmur tilpasses eksisterende betongmur Fundamentering: Tørrmur og tunnel fundamenteres enten i sin helhet direkte på berg eller delvis på sprengsteinsfylling. Ved bruk av sprengsteinsfylling må tykkelsen av denne variere gradvis, som vist på lengdesnitt, for å sikre jevn stivhetsendring fra direktefundamentering. Tilstøtende masser: Ved fundamentering på sprengsteinsfylling må tilstøtende masser ha tilstrekkelig styrke og utstrekning. Dette oppnås ved masseutskiftning eller geoteknisk vurdering av stedlige masser. Var. (Maks ) 1:100 Var. Min Var. (Maks ) Typisk snitt, betongplate på tørrmur Fv. 276 Garnes - Indre Arna Storaneset Rampe Oppriss, plan og snitt Oversikt Reguleringsplan Utarbeidet av Kontrollert av Godkjent av Konsulentarkiv JoHMa Typisk snitt, togtunnel 1:100 1:100 EwFur ErSte Var. (Maks ) Membran Typisk snitt, kantdrager på tørrmur 300 Tegningsdato Bestiller Produsert for Produsert av Prosjektnummer Prosjektfasenummer Arkivreferanse Målestokk A1-format Koordinatsystem Tegningsnummer / revisjonsbokstav Kjersti Myre Region Vest Norconsult Var. Som vist Var. (Maks ) EUREF89NTM/NN2000 K