KOMMUNEDELPLAN Prosjekt: Rv. 22; kryssing av Glomma Tilstandsrapport for eksisterende bru

Transkript

1 KOMMUNEDELPLAN Prosjekt: Rv. 22; kryssing av Glomma Tilstandsrapport for eksisterende bru Parsell: Rv. 22; kryssing av Glomma Kommune: Fet Region øst Oslo kontorsted

2 Sammendrag Sweco Norge AS har på oppdrag fra Statens vegvesen gjort en gjennomgang av tilgjengelig dokumentasjon for Fetsundbrua på Rv. 22. Basert på grunnlaget er det gjort vurdering av tilstand, nødvendige rehabiliteringstiltak med tilhørende kostnader, bruas bæreevne og alternative strategier for vedlikehold og/eller utskifting. Gjennomgang av tidligere beregninger og tilstandsrapporter viser at konstruksjonen opprinnelig er høyt utnyttet og i tillegg har korrosjonsskader som kan true bruas bæreevne. Swecos egne statiske beregninger er basert på dagens regelverk. Formålet med dette er å danne grunnlag for vurdering av om brua kan inngå som del av omkjøringsveg for fremtidig Rv.22 over Glomma ved Fetsund. En følge av en slik funksjon er at dagens lastkrav gjøres gjeldende, idet omkjøringsvegen skal tåle samme last som primærvegen. Swecos beregninger viser at det, innenfor dagens regelverk, ikke er mulig å dokumentere at brua har tilstrekkelig bæreevne. Beregningsmessig er kapasitetsoverskridelsene for enkeltelementer svært store. Bakgrunnen for de store kapasitetsoverskridelsene vi finner i dag ligger ikke i skader på konstruksjonen, men i endringer både i laster og i regelverket for beregning av konstruksjoner av denne typen. Da brua ble bygget, kunne konstruktørene blant annet forutsette samvirke mellom fagverket og betongdekket selv om dette ikke er sikret ved hjelp av skjærbolter. I dagens regelverk er det ikke åpnet for en slik forutsetning. En tilsvarende problemstilling er knyttet til skjærarmeringen i bruplata, hvor dagens krav ikke oppfylles av armeringen i den eksisterende konstruksjonen. Det må anføres at siden det ikke er registrert betongskader i forbindelse med de innstøpte overgurtene, er det faktisk samvirke. Større differansetøyninger mellom stål og betong, som et resultat av manglende samvirke, ville gitt synlige skader. Dersom brua skal kunne fungere som omkjøringsveg for nye Rv 22, må overbygningen byttes. Det vil da være naturlig også å bytte underbygningen som er utsatt for alkalireaksjoner. Sweco anbefaler at eksisterende Fetsund bru ikke benyttes som omkjøringsveg for nye Rv 22. Ny bru bør bygges mens den eksisterende brua er i drift. Den gamle brua kan deretter rives. repo001.docx Sweco Drammensveien 260 Box 80 Skøyen NO 0212 Oslo, Norge Telefonnummer Sweco Norge AS Org.nr: Hovedkontor: Oslo

3 Innholdsfortegnelse 1 Innledning 1 2 Grunnlagsdata Konstruksjonsbeskrivelse Tilgjengelig dokumentasjon Lokaliseringssystem 3 3 Tilstandsbeskrivelse Innledning Statiske beregninger 4 4 Vurdering av skader og behov for tiltak Pilarer Brudekke Stålfagverk Samlet tiltaksvurderinger 10 5 Tiltaksbeskrivelse og kostnader Kostnadsestimat ny bru Riving av eksisterende bru 11 6 Anbefalinger 12 7 Vedlegg 13 repo001.docx

4 repo001.docx

5 1 Innledning Sweco Norge AS har på oppdrag fra Statens vegvesen gjort en gjennomgang av tilgjengelig dokumentasjon for Fetsundbrua på Rv. 22. Basert på grunnlaget er det gjort vurdering av tilstand, nødvendige rehabiliteringstiltak med tilhørende kostnader, bruas bæreevne og alternative strategier for vedlikehold og/eller utskifting. 1 (13) repo001.docx

6 2 Grunnlagsdata 2.1 Konstruksjonsbeskrivelse Fetsund bru ligger på Rv22 ved Fetsund i Akershus. Brua har 12 spenn og totallengde 595 m. Hoveddelen av brua er en stålfagverksbru med 5 spenn a 90 m og to sidespenn på 39 m. Aksene 5, 6 og 7 er fundamentert med friksjonspeler, øvrige akser fundamentert på peler til fjell eller direktefundamentert på fjell. Brua har underliggende fagverk og plasstøpt betongdekke. Brua ble åpnet for trafikk i Brua ble i 1992 utvidet med påhengt gangbane, slik at den i dag har et tverrsnitt med føringsbredde 7 m, fortau på en side og G/S-bane på en side. Brua er i 2013 kontrollert for klassifisering i Bk 10/60. Brua krysser over jernbanen og lokalveg på vestsiden av Glomma. Figur 1: Fetsund bru, oppriss og plan Figur 2: Tverrsnitt 2 (13) repo001.docx

7 2.2 Tilgjengelig dokumentasjon Sweco har hatt følgende grunnlag tilgjengelig: 1. Forhåndsberegning av fagverket for Fetsund bru. 2. Statiske beregninger fra Kopi av originale tegninger fra Notat fra Vegdirektoratets tunnel- og betongseksjon utarbeidet i 2010 forbindelse med deres deltakelse under COWIs spesialinspeksjon av bruas pilarer. Inspeksjonen og påfølgende analyse av betongprøver dokumenterer at det er alkalireaksjoner i pilarene. Øvre del av pilarene er til dels kraftig opprisset. 5. Rapport fra spesialinspeksjon av stålfagverk og underside brudekke utført av COWI i Rapporten konkluderer med at tilstanden til betongdekket i hovedsak er god, men at det bør monteres nye drensrør. Det anbefales sandblåsing av alle knutepunkter og ca. 50 % av øvrige flater før ny overflatebehandling. Rapporten anbefaler videre at beregninger utføres for å kontrollere at tverrsnittsreduksjoner funnet i knutepunkter i undergurtene ikke truer bæreevnen. 6. Kontrollberegning for BK 10/60 utført av vegdirektoratet i Beregningene viser til dels høye utnyttelsesgrader, men konkluderer med at brua har tilstrekkelig bæreevne for Bk 10/60 forutsatt at konstruksjonen ikke har skader som reduserer bæreevnen. Kontrollen omfatter kun stålfagverket. 2.3 Lokaliseringssystem Rapporten benytter bruas aksenummerering og i tillegg himmelretninger. 3 (13) repo001.docx

8 3 Tilstandsbeskrivelse 3.1 Innledning Sweco har ikke utført egen inspeksjon av brua. Våre videre vurderinger av tiltak og kostnader er derfor basert på rapportene vi har tilgjengelig og egne statiske beregninger. 3.2 Statiske beregninger Komplette statiske beregninger finnes i vedlagt beregningsrapport. Brua er kontrollert for laster avhengige av brukstid for konstruksjonen. Prosjekteringsgrunnlaget for kapasitetsbetraktningen dannes av Statens vegvesens Høringsutgave for Håndbok N400, utgitt i 2013, for kapitler , og a) Brukstid 5 15 år: Midlertidig forsterkning/ ombygging; kapasitet beregnet i henhold til kap for bruk i: 1. Riksvegnett/ primære Fylkesvegnett 1 i. Håndbok R412: Bk10/60 ii. Håndbok R412: Sv12/100 med restriksjon A0x 2 b) Brukstid år: Permanent forsterkning; kapasitet beregnet i henhold til for bruk i: 1. Riksvegnett i. Håndbok R412: Bk10/60 ii. Håndbok R412: Bk10/60 i kombinasjon med Sv12/100 (uten restriksjoner) 2. Primære fylkesvegnett i. Håndbok R412: Bk10/60 ii. Håndbok R412: Bk10/50 i kombinasjon med Sv12/100 (uten restriksjoner) c) Brukstid år: Permanent forsterkning; kapasitet beregnet i henhold til for bruk i: 1. Riksvegnett/ Fylkesvegnett i. SVV 2009 (Håndbok N400, utgave 2011) Hvis ikke annet er angitt regnes det med belegningsvekt i henhold til kap fra Høringsutgaven til Håndbok N400. For påvisning av kapasitet i bruoverbygningen er Vedlegg 1 i Håndbok R412 (Bruklassifisering) benyttet. 4 (13) 1 Med redusert belegningsvekt på 2,0 KN/m2 2 Sentrisk kjøring, uten møtende trafikk, lett blandet trafikk rett før og etter vogntog for 100-tonns lasten repo001.docx

9 Våre beregninger viser at bæreevnen for enkeltelementer overskrides for lastene som følger av alle de vurderte brukstidene. Figur 3: Utnyttelsesgrader for brukstid 5-15 år 5 (13) repo001.docx

10 Figur 4: Utnyttelsesgrader brukstid år 6 (13) repo001.docx

11 Figur 5: Utnyttelsesgrader brukstid år 7 (13) repo001.docx

12 4 Vurdering av skader og behov for tiltak 4.1 Pilarer I notatet fra Tunnel- og betongseksjonen /4/ er det påvist langt fremskredne alkalireaksjoner. Den store oppsprekkingen i pilartopper kan i tillegg skyldes følgeskader i form av at fritt vann har kunnet fryse i rissene fra alkalireaksjonene. Vi har fått opplyst fra Statens vegvesen Region Øst at pilarene er utbedret ved at det er støpt nye pilartopper. Vi behandler derfor ikke denne skaden videre i rapporten. 4.2 Brudekke Rapporten fra spesialinspeksjonen i 2012 /5/ konkluderer med at tilstanden til brudekket er god. Rapporten kommenterer spesielt at det er svært lite riss i plata. Det er en del områder hvor underkant bruplate og overgurten i stålfagverket fuktes av lekkasjevann fra gamle rekkverksutsparinger og drenshull. Lekkasjevannet må i deler av året forutsettes å ha høy kloridkonsentrasjon på grunn av salting av kjørebanen. Dette vil på sikt ha bestandighetsmessige konsevenser både for stålfagverket og for betongdekket. For brukstid 5-15 år, er det vår vurdering at det ikke vil oppstå korrosjonsskader som signifikant reduserer bæreevnen. Spesialinspeksjonsrapporten påpeker ikke tverrsnittsreduksjoner av betydning for overgurten. Det er ikke heller registrert armeringskorrosjon annet enn på enkelte antatt feilplasserte jern. Det ligger selvfølgelig en usikkerhet i at den generelle overdekningen ikke er kontrollert. For brukstid år og år må drenssystem/fuktisolering oppgraderes og mekaniske reparasjoner av lokale skader utføres. Våre beregningsresultater indikerer at brudekket er sterkt overbelastet. Vi antar at det er gjort en vurdering av dette i forbindelse med utvidelsen av gangbanen, dette grunnlaget er ikke tilgjengelig for Sweco. De beregningsmessige kapasitetsoverskridelsene skyldes blant annet at regelverket for dimensjonering av slike konstruksjoner er endret, både med hensyn til samvirke og med hensyn til dimensjonering av skjærarmering. Man må i dag armere for hele skjærkraften dersom skjærarmering er nødvendig. 4.3 Stålfagverk Vi har i våre beregninger fått resultater som avviker fra beregningene utført av vegdirektoratet i 2013 /6/. Bakgrunnen for disse avvikene finnes i både last- og beregningsforutsetninger. Forskjellene redegjøres for i eget notat. Rapporten fra spesialinspeksjonen i 2012 /5/ konkluderer med at alle knutepunkt og 50 % av øvrige ståloverflater må blåserenses og påføres nytt korrosjonsbeskyttende malingssystem. Resten av stålet sweepblåses og/eller vaskes før påføring av nytt 8 (13) repo001.docx

13 mellom- og toppstrøk. Rapporten kommenterer også tverrsnittsreduksjoner i knutepunkter i undergurten og anbefaler at konsekvensene av tverrsnittsreduksjonene utredes. Vi har i våre beregninger ikke hensyntatt tverrsnittsreduksjonene. Det er ikke ut fra rapporten mulig å tallfeste verken tverrsnittsreduksjonene eller lokaliseringen tilstrekkelig nøyaktig til å kunne ta hensyn til dette i beregningene. Imidlertid ligger knutepunkter i undergurt feltmidte på en utnyttelsesgrad på i overkant av 100 %. Når det i tillegg er tverrsnittsreduksjoner i disse knutepunktene, forverrer dette situasjonen. Både de opprinnelige beregningene fra 1956 /2/ og beregningene fra 2013 /6/ viser at en del fagverkselementer og knutepunkter er høyt utnyttet. Dette tilsier igjen at tverrsnittsreduksjoner ikke kan tillates. Kapasitetsoverskridelser som går på stabilitet kan utbedres ved hjelp av avstivninger. Swecos oppfatning er at det ikke er formålstjenlig å sandblåse halvparten av stålarealet. Når så stor andel av stålet må blåserenses, vil det på grunn av behovet for sliping av overganger mellom blåserenset og intakt maling være billigere å blåserense hele konstruksjonen. Det er erfaringsmessig også slik at det er svært utfordrende å sikre at slipingen blir riktig utført. Et annet moment er at det ofte er dårlig heft mellom blymønjen og toppstrøket og at blymønjen i tillegg ofte er relativt svak, noe som medfører at sweepblåsingen gir dårlig resultat. Nødvendige tiltak av rene bestandighetsmessige hensyn er listet nedenfor og kostnadsestimert i tabell 1 og 2. Brukstid 5-15 år: Sandblåsing og maling av korrosjonsskadde knutepunkter i undergurten. Utskifting av eventuelle skadde bolter og nagler i disse knutepunktene. Arbeidet kan utføres som nattarbeid fra lift. Brukstid år og år: Sandblåsing og maling av hele stålkonstruksjonen. Utskifting av eventuelle skadde bolter og nagler. Arbeidet må utføres fra stillas og stillaset må kles inn. Arbeidet vil være utfordrende med tanke på tilleggslasten fra stillas og blåsemiddel. For å kunne utføre arbeidet nogen lunde effektivt, må det tillates en tilleggslast fra stillas og blåsemiddel på anslagsvis 5 kn/m 2, noe som medfører at trafikken må begrenses til ett kjørefelt. 9 (13) repo001.docx

14 Tabell 1: Tiltak for brukstid 5-15 år, bestandighetsmessige hensyn Tiltak Sandblåsing og maling av knutepunkter i undergurt, utskifting av skadde bolter Mengde Enhetspris Kostnad 176 stk , ,- Rigg, tilkomst, skjerming og drift 40 % ,- Sum rundet opp ,- Tabell 2: Tiltak brukstid år og år, bestandighetsmessige hensyn Tiltak Mengde Enhetspris Kostnad Sandblåsing og maling av hele stålkonstruksjonen, inkludert stillas m , ,- Utskifting av skadde bolter og nagler 50 stk , ,- Mekanisk reparasjon av betong liter 500, ,- Utskifting drenssystem 40 nedløp , ,- Rigg og drift 25 % ,- Sum rundet opp ,- 4.4 Samlet tiltaksvurderinger En nødvendig forsterkning av brua for å øke bæreevnen til innenfor akseptable krav, medfører i realiteten en utskifting av overbygningen til brua. Kostnadene ved dette nærmer seg kostnadene ved å bygge ny bru. Når pilarene i tillegg har alkalireaksjoner, er det naturlig også å bytte disse. Man bør ikke etablere en konstruksjon hvor pilarene kan antas å ha kortere levetid enn overbygningen. Samlet sett medfører kapasitetsoverskridelsene dermed at hele brua byttes ut med en ny. Dersom den nye brua skal etableres i dagens trase, medfører dette i tillegg store trafikantkostnader. En ny bru parallelt med eksisterende bru, kan bygges mens denne fortsatt er i drift. Med bakgrunn i de store overskridelsene av bæreevnen til stålfagverk og betongdekke, anbefaler Sweco at ny bru bygges innen 15 år, mens eksisterende bru er i drift. Eksisterende bru rives etter at den nye brua er satt i drift. 10 (13) repo001.docx

15 Dersom funksjonen til brua endres slik at lastene reduseres, kan brua eventuelt rehabiliteres og benyttes som del av et fremtidig vegsystem. 5 Tiltaksbeskrivelse og kostnader 5.1 Kostnadsestimat ny bru Kostnadene knyttet til eventuell bygging av ny bru er selvfølgelig sterkt avhengig av brutype. Det er ikke gjort noen nærmere utredning av dette. Ei ny bru vil ikke ha samme bredde som den eksisterende brua, men for sammenlikningens skyld har vi valgt å forutsette at den nye brua blir 595 m lang og får bredde 12 m. En stålkassebru med 2 kjørefelt og gangbane kan sannsynligvis bygges på stedet for anslagsvis kr/m 2. Kostnadsestimat ca. 260 mill. Brua kan bygges ved siden av den eksisterende brua mens denne er i drift. Dersom søyleaksene på den nye brua plasseres mellom søyleaksene på den eksisterende brua, kan pelingen utføres uten hensyn til eksisterende peler. Den nye brua kan dermed bygges så nært som det av andre hensyn lar seg gjennomføre. En stålkassebru med 4 kjørefelt bør kunne bygges for en noe lavere kvadratmeterpris. Forutsatt bredde 22 m, lengde 595 m og pris kr/m 2 gir estimat ca. 450 mill. 5.2 Riving av eksisterende bru Sweco anslår at riving av brua ca, 1400 kr/m 2, totalt ca. 10 mill. 11 (13) repo001.docx

16 6 Anbefalinger Med bakgrunn i at beregninger utført etter dagens regelverk medfører store overskridelsene av bæreevnen til stålfagverk og betongdekke, anbefaler Sweco at ny bru bygges innen 15 år, mens eksisterende bru er i drift. Eksisterende bru rives etter at den nye brua er satt i drift. Eventuelt kan den eksisterende brua rehabiliteres og gis en funksjon i det nye vegsystemet som medfører lavere laster på brua. 12 (13) repo001.docx

17 7 Vedlegg A Beregningsrapport 13 (13) repo001.docx

18 Statens vegvesen Region øst Ressursavdelingen Postboks 1010 Nordre Ål 2605 LILLEHAMMER Tlf: ( ) vegvesen.no Trygt fram sammen