FLYTEBRU FOR HALSAFJORDEN

KONSEPTBESKRIVELSE FLYTEBRU FOR HALSAFJORDEN SAMBANDET Halsaneset - Orneset Utarbeidet av LMG Marin Bergen www.lmgmarin.no Dok. nr. 311003-401-R02 Revisjon: 02b Bergen, Oktober 2012

Konseptbeskrivelse REV : 02B Halsafjordsambandet AS SIDE : i av iii Kunde Kontaktperson Dokument Tittel Kategori : HALSAFJORDSAMBANDET AS : KRISTIN MARIE Sørheim : FLYTEBRU FOR HALSAFJORDEN : KONSEPTBESKRIVELSE Prosjekt nr : 311003 Internt dokument nr Ekstern distribusjon Gradering : 311003-401-R02 : HALSAFJORDSAMBANDET AS : FORTROLIG / Etter avtale DETTE DOKUMENTET OG TILHØRENDE TEKNISKE BESKRIVELSER ER LMG MARIN SIN EIENDOM. INNHOLDET KAN DISTRIBUERES INNEN KUNDENS ORGANISASJON OG BLANT KUNDENS KONTAKTER. EKSTERN DISTRIBUSJON UTOVER DETTE, I SIN HELHET ELLER I DELER, KAN GJØRES ETTER AVTALE MED LMG MARIN. 02B 24.10.12 TB BER GLK Korreksjon av header i rapport 02 24.10.12 TB BER GLK Oversendt Halsafjordsambandet AS 01 18.10.12 TB BER GLK Første utgave, intern gjennomgang Revisjon Dato Ved Sjekket Godkjent Kommentarer Lund, Mohr & Giæver-Enger Marin AS P.O. Box 2424 Solheimsviken Tel: +47 55 59 40 00 E-mail: office@lmgmarin.no 5824 Bergen, Norway Fax: +47 55 59 40 01 Web site: www.lmgmarin.no

Konseptbeskrivelse REV : 02B Halsafjordsambandet AS SIDE : ii av iii INNHOLD 1. OPPSUMMERING -------------------------------------------------------------------------------- 1 2. INNLEDNING ------------------------------------------------------------------------------------ 5 3. KONSEPT BESKRIVELSE --------------------------------------------------------------------- 8 3.1 GENERELT - BAKGRUNN... 8 3.1.1 HOVED DATA 10 3.1.2 BRUBJELKE 10 3.1.3 FLYTERE 11 3.2 SKIPSPASSASJE MED HØGBRU...11 3.2.1 ALTERNATIV MED HØGBRU 12 3.2.2 ALTERNATIV MED FLYTETUNNEL SOM SKIPSPASSASJE 16 3.2.3 VEDLIKEHOLD OG LEVETID FOR FLYTEBRU I STÅL 16 3.3 FORANKRING...17 3.4 LANDFESTER...19 3.5 UTRUSTNING...19 3.5.1 LYS OG BELYSNING 19 3.5.2 VENTILASJON 20 3.5.3 BALLASTERING 20 3.5.4 LENSING OG DRENERING 20 3.5.5 REKKVERK 20 3.5.6 NØDUTGANGER 20 3.5.7 STRØMTILFØRSEL OG ELEKTRISKE FORBRUKERE 20 3.5.8 SKILTING 21 3.5.9 LUFTING 21 3.5.10 TØRKING 21 3.5.11 ANODER ELLER PÅTRYKT SPENNING 21 3.5.12 BRANNISOLASJON 21 3.6 VEIBANE...21 3.7 MONTASJE OG SAMMENSTILLING AV FLYTEBRU...22 4. MILJØ -----------------------------------------------------------------------------------------------23 4.1 BØLGER...23 4.2 VIND...24 4.3 STRØM...24 4.4 TIDEVANN...24 4.5 IS OG SNØ...24 4.6 MARIN GROE...24 5. BÆREEVNE ---------------------------------------------------------------------------------------24 6. GENERELLE KONSEPTEGENSKAPER -------------------------------------------------25 6.1 HYDRODYNAMIKK...25 6.1.1 VERTIKALBEVEGELSE 25 6.1.2 HORISONTALBELASTNING 25

Konseptbeskrivelse REV : 02B Halsafjordsambandet AS SIDE : iii av iii 6.1.3 HORISONTAL AVDRIFT 26 6.1.4 STRØMINDUSERT VIRVELAVLØSNING 26 6.2 VINDKREFTER...26 6.3 GLOBAL BELASTNING OG STIVHET...27 6.3.1 AKSIALKREFTER 27 6.3.2 VRIDNING 27 6.3.3 VERTIKALKREFTER 28 6.3.4 REAKSJONSKREFTER I LANDFESTE 28 6.4 FLYTEEVNE OG BALLASTERING...28 6.4.1 OPPDRIFTSLEGEMER 28 6.4.2 SKIPSPASSASJE 28 6.5 STABILITET...29 6.5.1 OPPDRIFTSLEGEMER 29 6.5.2 SKIPSPASSASJE 29 6.5.3 GLOBAL STABILITET 30 6.6 LEVETID OG LEVETIDSBETRAKTNINGER...30 6.7 ULYKKESLASTER OG REDUNDANS...31 7. KONSTRUKSJON OG SAMMENSTILLING ---------------------------------------------32 8. KOSTNADSESTIMAT / PROSJEKTTID --------------------------------------------------33 9. KONKLUSJON / VIDERE ARBEID --------------------------------------------------------34 10. APPENDIX -----------------------------------------------------------------------------------------35

Halsafjordsambandet AS SIDE : 1 av 35 1. OPPSUMMERING LMG Marin er anmodet av Halsafjordsambandet AS om å gjennomføre en mulighetsstudie for kryssing av Halsafjorden med bruk av flytebru i kombinasjon med høgbru som skipspassasje. LMG Marin med samarbeidspartnere har tidligere gjennomført tilsvarende studier for flytebruer for sambandene Os Tysnes, Hareid Sula, Sognefjorden, Anda Lote og Folkestad - Volda. Denne studien er i hovedtrekk basert på disse tidligere arbeidene og tilpasset forholdene i Halsafjorden. En flytebro for kryssing av Halsafjorden vil ha en lengde i samme størrelsesorden som flytebruen over Voldsfjorden. Designmiljøet i form av ekstreme bølger, vind og strøm er antatt å være lik i alle disse sambandene. Funksjonskravene for Halsafjorden er satt identisk med Voldsfjorden med en seilingshøyde forbi broen på 40 meter, sammenlignet med Anda - Lote og Hareid Sula, som begge vil ha seilingshøyde på 70 meter. LMG Marin (Lund, Mohr & Giæver-Enger Marin AS) er et uavhengig, maritimt ingeniørselskap med kontorer i Bergen, som i de senere år har arbeidet med utvikling av ny teknologi for flytebruer for nye, lange samband, - der flytebruer ansees å være økonomisk og miljømessig attraktiv. Dette dokumentet presenterer resultatet fra evalueringsarbeidet med en flytebru for Halsafjorden der skipsleden er plassert midtfjords. Det foreslåtte konseptet er illustrert nedenfor: Sammenlignet med kjente flytebruer, så vil en flytebru for Halsafjorden møte noen nye utfordringer: Langt samband, med total lengde på minimum ca 2 km lengde på flytebruen Tillate passasje av de store passasjerskip. For Halsafjorden er behovet for seilingshøyde satt til 40 meter. Dimensjonene av seilingsleden vil for øvrig følge anbefalingene fra Kystverket. Dimensjonene er: Seilingsledens bredde: 400 meter Seilingshøyde: 40 meter Seilingsdybde: 20 meter

Halsafjordsambandet AS SIDE : 2 av 35 For å gi skipene en gunstig seiling er det foreslått å legge seilingsleden midtfjords. Flytebruen antas ikke å bli utsatt for langperiodiske havdønninger. Denne rapporten fokuserer på de konseptkritiske utfordringene som må løses for at en skal kunne lykkes med å bygge en flytebru for Halsafjorden. Ett av de foreslåtte traséene er angitt på kartet til venstre. Denne rapporten er i vesentlig grad basert på de tidligere studier for flytebro mellom Anda Lote og over Voldsfjorden. Forslaget til flytebru er delvis basert på teknologier utviklet av LMG Marin som er samtidig kombinert med kjente teknologier utviklet av andre. Vi ser for oss at arbeidet må videreføres i mer detaljerte studier i senere faser. For studiearbeidet har LMG Marin samarbeidet med Marintek og ingeniørfirmaene Smidt og Ingebrigtsen AS (SMIAS) og Teknisk Data AS (TDA). Marintek har vært engasjert til å utføre simuleringer med programvare Riflex/Simo som ivaretar hydrodynamikk, strukturelastisitet og forankring i samme programpakke. I parallell med dette arbeidet har LMG Marin og samarbeidspartner SMIAS utført delprosjektering av konseptene, LMG Marin har utført stabilitetsanalyser og TDA har gjort strukturelle vurderinger av betongkonstruksjoner. Vind og strøm er de dominerende miljøkreftene med hensyn på den statiske styrken av brubjelken. Arbeidet hittil har vist at lokale, vind-genererte bølger med korte bølgelengde i kombinasjon med havstrømmer ansees ikke å være kritisk for utformingen av flytebruen. Arbeidet har vist at en flytebru med spenn på over 1.500-2.000 meter ikke er realiserbar uten at en baserer seg på en eller annen form for forankring. Uten forankring blir krav til motstandsmoment i brubjelken urimelig høyt. Flytebruen er i den foreslåtte utformingen er derfor arrangert i en bue med et antall forankringsliner ut av buen. Forspenning ut av buen gjøres med stramme liner av for eksempel ståltau som er festet til bunn med forankring. Forspenning av ankerliner vil kunne sette opp en permanent strekkspenning i brubjelken som øker dens kapasitet mot knekking i kompresjon. Konstruksjonen viser seg mest sårbar for asymmetrisk last virkende på buen. Flyterne for den foreslåtte høybruen, som utgjør skipspassasjen, er utformet med søyler for å redusere vannlinjearealet, og dermed bedre bevegelsene til flyterne og dermed flytebruen.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 3 av 35 Skipspassasjen er presentert som høybru i kombinasjon med flytebruen. Flytebrudelen utenfor skipspassasjen består av en bruelementer i stål, som understøttes av flytere, i form av oppdriftslegemer i betong. For en skipspassasjeløsning med høgbru arrangeres en selvbærende viadukt og buebru konstruksjon oppå brubjelken. Konstruksjonen er lettbygd, har lavt vindprofil og evner å absorbere globale deformasjoner i brua uten å påføre tvangskrefter. Bruens globale kontinuitet fra landfeste til landfeste går i brubjelken like over vannlinjen og under vann i skipspassasjen. Undervannskonstruksjon er foreslått å bygges som en fagverkskonstruksjon i stål, fordi denne løsningen har fordeler både byggeteknisk og driftsmessig. Alternativer som betong er vurdert, men er funnet for usikre i denne fasen. Skipspassasjen vil være en kombinert passasje- og styrkebærende konstruksjon. Da konstruksjonen nødvendigvis må følge påkrevd stigning på veibanen blir viadukten relativt lang. Viadukten opp til høybruen har 6% stigning og det er i utgangspunktet lagt opp til to kjørefelt, samt gang og sykkelsti. En utvidelse til 4 kjørefelt vil være relativt rimelig, sett i forhold til de totale kostnader med bruen, og behovet for styrke i brubjelken. FORELØPIG KOSTNADSESTIMAT. Et foreløpig estimat tilsier at en flytebru med høgbru skipspassasje for Halsafjorden kan realiseres med en flytebru som er 2.180 meter lang når den plasseres mellom Halsaneset og Orneset. Den har en estimert kostnad på NOK 2,210 mrd, beregnet utfra et prisnivå fra 2. kvartal 2012. Dette tilsvarer ca NOK 1,015 million per løpemeter kjørebane. Dette estimatet kan om ønskelig bli videre detaljert ut i fremtidig utviklings- og prosjekteringsarbeid. Den foreslåtte lokalisering av landfestene for flytebruen er basert på foreløpige vurderinger av lengde på flytebruen, bebyggelse og mulige tilførselsveier. Landfestene kan tilpasses andre traseer enn det som er vist.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 4 av 35 OPPSUMMERING / KONKLUSJON Fokus på arbeidet med en flytebru for Halsafjorden- sambandet har hittil vært rettet mot sentrale konseptuelle utfordringer, som utforming av skipspassasje for høgbru og byggeteknikk. Arbeidet som er gjort i denne studien er i hovedsak basert på tidligere arbeider for sambandene mellom Anda Lote og over Voldsfjorden mellom Folkestad og Volda, på grunn av den store likheten mellom disse sambandene. Uløselige problemer er ikke identifisert og det er funnet at tradisjonelle, kjente teknikker kan anvendes for bygging av hele flytebruen. Det er påvist at en seilingsled i form av en høgbru med seilingsbredde på 400 meter, seilingshøyde 40 meter og seilingsdybde 20 meter kan integreres i flytebruen. Seilingsleden plasseres midtfjords og vil tillate passasje av store passasjerskip. De tekniske løsninger vil ha kunne ha en levetid på over 100 år. Det er i denne rapporten gitt forslag til videre arbeid. Figur: Seilingsled for flytebro over Halsafjorden (prinsippskisse)

Halsafjordsambandet AS SIDE : 5 av 35 2. INNLEDNING Dette dokumentet gir en presentasjon av resultatene av en mulighetsstudie utført av LMG Marin for en flytebruløsning for kryssing av Halsafjorden i Møre og Romsdal fylke, der krav til skipspassasje er blitt angitt. Oppdraget ble gitt til LMG Marin av Halsafjordsambandet AS i begynnelsen av oktober 2012. Arbeid og resultater er i det vesentligste basert på resultater og erfaring fra gjennomføring av tilsvarende studier for andre samband, spesielt Anda Lote og Folkestad Volda, som er nesten identiske mhp lengde og miljøforhold. Dette dokumentet presenterer forslag til løsning for en flytebru, med høgbru skipspassasjeløsning midtfjords, for sambandet Halsaneset - Orneset. Dette sambandet vil gi en flytebru med total lengde på ca. 2180 meter. Miljømessig er sambandet utsatt for vind og strøm og lokale, vind-genererte bølger. Havdønninger med lange perioder vil ikke opptre på sambandet. Kravene til en høybru skipspassasje har i denne studien tilsvart kravene som er satt av Kystverket for denne type løsninger, bortsett fra at Halsafjorden ikke har behov for 70 meter seilingshøyde. For en flytebro over Halsafjorden er følgende seilingskrav brukt: Seilingsledens bredde: 400 meter Seilingshøyde: 40 meter Seilingsdybde: 20 meter De presenterte forslagene i denne rapporten er i størst mulig grad basert på videreføring av kjente teknologielementer, men anvendt på nye områder. Flyterløsningene er i stor grad basert på erfaringer fra offshore-industrien, mens en ved bru-løsningene tar i bruk moderne teknologier for lette og sterke konstruksjoner. I tillegg er det utviklet nye løsninger for en del områder, hvor noen av løsningene er patentsøkt. LMG Marin vil gjøre avtale med interesserte parter om å stille bruksrettigheter for teknologien tilgjengelig for en realisering av sambandet med bruk av flytebru. LMG Marin anvender i dette prosjektet erfaring, kompetanse, verktøy, prosjekteringsmetodikk og regelkrav fra offshoreindustrien. I tillegg har det vært anvendt naturlige elementer fra tradisjonell bruprosjektering. For å sikre nødvendig kompetanse på alle relevante fagområder har LMG Marin knytt til seg følgende underleverandører: - Marintek - Smidt & Ingebrigtsen AS - Teknisk Data AS I tillegg til beskrivelse som gitt av dette dokumentet er flytebrualternativene vist i følgende tegninger, som er vedlagt i Appendix til denne rapporten: - Tegning nr. 311003-T-200-A-019-03 Halsafjorden Flytebro med viadukt og buebro Nedenfor er det foreslåtte traséen for en flytebru for Halsafjorden illustrert, som tilsvarer traseen valgt for hengebro foreslått av Statens Vegvesen.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 6 av 35 Figur 1 Basis - trasé for flytebru over Halsafjorden, - mellom Halsaneset og Orneset Lengde av flytebro ca. 2180meter Det har vært utført en rekke analyser for flytebruer for andre samband i Norge. Resultatene og erfaringene fra disse studiene er direkte anvendbare for Halsafjorden. Den analytiske delen av arbeidet har i stor grad vært basert på en kombinert konseptuell analyse og programvareutvikling som ivaretar koplede effekter fra hydrodynamikk, strukturell stivhet og forankring når belastet med vind, strøm og bølger. Analysene er hittil kjørt av Marintek og anvender koblinger mellom Riflex og Simo. Programpakken blir tilpasset anvendelsen gjennom dette analysearbeidet. I tillegg har en mastergrad student ved NTNUI engasjert i arbeidet gjennom sin hovedoppgave. Figuren nedenfor viser simuleringsmodell som kjørt:

Halsafjordsambandet AS SIDE : 7 av 35 Figur 2- Riflex/Simo simuleringsmodell Individuelle element og del-konstruksjoners flyteevne og stabilitet verifiseres ved bruk av programvaren NAPA. Dette er et stabilitetsprogram ment for flytende konstruksjoner og analyserer stabilitet i intakt og skadet tilstand. Programvaren tar dog ikke hensyn til konstruksjonens stivhet slik som nevnte Riflex/Simo gjør. NAPA beregner også vertikale stillevanns skjærkraft og bøyemoments fordeling over lengden. NAPA modell av undervannsdel med pongtonger for høybru alternativ er vist i figuren nedenfor: Figur 3 - NAPA simuleringsmodell Wadam er et kilde/sluk basert hydrodynamisk program egnet til analyse av flytende konstruksjoner. Programmet blir i denne sammenheng benyttet til å hente ut data som tilleggsmasser fra med-svingende vann, bevegelseskarakteristikk, belastninger, bølgedrift koeffisienter etc. Dette som input til Riflex/Simo, Mimosa eller Sesam analyser. Mimosa er en programvare for analyse av fortøyde flytende konstruksjoner i frekvensplanet. Mimosa kan eventuelt benyttes til detaljanalyser av fortøyninger. Mimosa benytter transferfunksjoner for konstruksjonens bevegelseskarakteristikk (såkalte RAO er) fra Wadam. Sesam er et elementmetodeprogram som kan benyttes til analyse av stålkonstruksjoner bygget opp av plater eller fagverk. Sesam kan kobles mot Wadam for å få hydrostatiske og hydrodynamiske laster direkte definert på konstruksjonen. Bentley er et struktur analyseprogram ment spesielt for brukonstruksjoner i stål eller betong som TDA anvender, og som vil bli benyttet i den videre verifikasjon av høgbru alternativet.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 8 av 35 3. KONSEPT BESKRIVELSE 3.1 GENERELT - BAKGRUNN Flytebruen som i denne rapporten er foreslått for Halsafjorden henter viktige erfaringer fra den vellykkede driften av Nordhordlandsbruen nord for Bergen. Denne har en flytelengde på ca 1 km og har vært i kontinuerlig drift siden åpningen i 1994. Denne har en horisontal brubjelke utformet som en lukket struktur-boks. Bergsøysundet flytebru i Møre og Romsdal er utformet som et alternativ med en brubjelke i stål fagverk. I tillegg har en trukket inn erfaringer fra bygging og drift at buebruer. Buebruer er relativt lette brukonstruksjoner og ansees som velegnet på flytebruer, forutsatt at de installeres på en slik måte at det ikke opptrer tvangsspenninger i bruen. En av de eldste buebruene i Norge krysser Bolstadstraumen og har allerede en alder på 50 år. Figur 4 - Buebru over Bolstadstraumen (alder 50 år) I 2010 ble buebruen over Brandangersundet i Sogn og Fjordane åpnet. Den har et fritt spenn på 220 meter. Brandangersundet bru er prosjektert av Aas-Jacobsen AS og hoved entreprenør på bruen var Skanska Norge AS. Figur 5 - Buebru over Brandangersundet, åpnet i 2010

Halsafjordsambandet AS SIDE : 9 av 35 Det har i langt tid vært et ønske om å kunne øke lengden på flytebruer og samtidig tilby skipspassasje gjennom flytebruen. For denne mulighetsstudien er LMG Marin s skipspassasje løsning, som vist nedenfor, utredet med tanke på anvendelse for Halsafjorden-sambandet. Skipspassasjen er basert på en høgbru-løsning som vil ligge midtfjords. Et alternativ med flytebru i kombinasjon av flytetunnel er mulig, og kan eventuelt utredes senere. Figur 6 - Høgbru skipspassasje for Halsafjorden (prinsipp-skisse) Flytebruen er innfestet i land i begge ender av sambandet i en kontinuerlig brubjelke som understøttes over vannflaten av et antall flytere. For høgbruen føres denne brubjelken under vann i tilstrekkelig dybde for skip å passere over. Høgbru med viadukter bygges opp som et eget selvbærende konstruksjonselement isolert fra flytebruens globale belastninger. Det generelle prinsipp som flytebru baseres på er at det konstrueres en kontinuerlig styrkeboks i form av brubjelke som ivaretar global styrke, og som holdes flytende av jevnt fordelte flytelegemer (eller flytere). Basisløsning for brobjelken er å utforme den som en lukket styrkeboks bygget av stålplater med lukket som understøttes av flytelegemer i armert betong. Videre er det funnet gunstig at flytebrua arrangeres i en stabiliserende bue hvor buen orienteres slik at de største miljølastene virker inn i buen. For å sikre global stabilitet på buekonstruksjonen når miljølastene virker i motsatt retning er det foreslått å anvende forspente fortøyningsliner som er orientert ut fra buen. Hver av flytebruens flytere for Halsafjorden vil bli bygget i betong. Flyterne er foreslått utformet som lekterformede flytere, av samme type som er anvendt på Nordhordlandsbruen, men noe oppdimensjonert for å ivareta de økede kravene til stabilitet knyttet til høgbrua. Flyterne for høgbruen vil ha de største dimensjonene, og er utformet som søylestabiliserte strukturer.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 10 av 35 3.1.1 HOVED DATA Hoved data for basis-brualternativet for Halsafjorden, mellom Halsaneset og Orneset, er oppsummert nedenfor: OMRÅDE DIMENSJONER Radius av bue 4000 meter Lengde (langs bue) 2180 meter Antall kjørefelt, generelt 2 Antall kjørefelt, skipspassasje 2 (3 dersom krabbefelt) Gang & sykkelveg Ja Stigning, skipspassasje 6% Dimensjon, brubjelke 5 x 16 meter Brubjelke, vekt strukturstål per 21,0 tonn/meter lengde (buebru gj.snitt) Brubjelke, vekt struktur, brubane, 29,0 tonn/meter trafikk, utrustning, mv Material, brubjelke Stål lukket bjelke Material, flytere Armert betong Høyde vannlinje til brubjelke 8 meter Material, undervanns skipspassasje Stål fagverk) Material, høgbru Stål lukket bjelke og kabler Material viadukter Stål lukket bjelke og stålstag Fortøyningsliner, antall 4 doble (utover fra bue) Fortøyningsliner, type Forspent, kjetting & stål/fibertau Fortøyningsliner, ankre Sugeanker evt fjellfeste Skipspassasje bredde 400 meter Skipspassasje høyde 40 meter Skipspassasje dybde 20 meter Design levetid Min 100 år 3.1.2 BRUBJELKE Den kontinuerlige brubjelken som er konstruert for å ivareta bruas globale stivhet og for absorbsjon av globale belastninger er vist prinsipielt vist i figuren nedenfor: Figur 7 - Brubjelke snitt (prinsippskisse)

Halsafjordsambandet AS SIDE : 11 av 35 3.1.3 FLYTERE Brubjelken er konstruert som et lukket snitt av stålplater med kontinuerlig langsgående avstivning på innsiden, og med tverrammer hver 4 meter. Brubjelken kan bygges opp med høyfast stål i langsgående konstruksjonselementer og normalt stål for tverrammer. Brubjelken holdes opp i spennet mellom flyterne ved hjelp av en tradisjonell buekonstruksjon og er innfestet i flyterne etter kjente brukonstruksjonsteknikker. Brubjelken tar opp globale horisontalkrefter hvor de vertikale sidene vil absorbere trykk/strekk fra bøyemoment, og hvor horisontale sider vil absorbere skjærkrefter. Endelig avstand mellom tverrammer bestemmes ut i fra global kompresjonslast og krav for å motstå lokal knekking. Brubjelken absorberer også vertikale bøyemomenter og skjærkrefter over spennet mellom pongtonger fra egenvekt og nyttelast. Flytelegemer eller flytere (benevnes ofte også som «pongtonger») er konstruert som lukkede volum i betong med innvendige celler som vist i figuren nedenfor: Figur 8 - Typisk flyter, for mindre bølgelengder, tilpasset Halsafjorden - sambandet Konstruksjonen er bygget i armert betong med typisk 30 til 50 cm veggtykkelse. Cellene innvendig kan benyttes til ballastering med vann eller steinmasser. Skott i langsgående retning kan med fordel tillages med åpninger slik at konstruksjonen ikke vil få krengning ved lekkasje/penetrering. 3.2 SKIPSPASSASJE MED HØGBRU Det viktigste med seilingsleden vil være å få skip til å kunne seile sikkert gjennom flytebruen. Det vil si at seilingsleden får en sikker bredde, en sikker dybde, og gode alarm-, signal- og varslingssystemer. Det andre, likeså viktige, er å få trafikken over flytebruen på en trygg måte for både mennesker og materielle verdier. Det vil si store nok tverrsnitt, oversiktlige kjørefelt, god belysning og fargevalg, samt effektiv nød- og sikkerhetsutrustning. Det legges opp til skipspassasjeløsning plassert midtfjords etter to alternative metoder som beskrevet i påfølgende underkapitler.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 12 av 35 3.2.1 ALTERNATIV MED HØGBRU En illustrasjon av høgbru skipspassasjeløsning er vist nedenfor: Figur 9 - Høgbru skipspassasjeløsning (prinsippskisse) Den foreslåtte skipspassasjeløsningen har en seilingshøyde på 40 meter, en seilingsdybde på 20 meter og en fri bredde på 400 meter. Det arrangeres bredde for 2 kjørefelt samt gang og sykkelsti. Det er lagt inn 6% stigning som er gjeldende krav om 80 km/t fartssone skal ivaretas. Det kan tillages krabbefelt dersom dette er ønskelig. Løsningen er utformet slik at kraftgangen i de globale belastningene følger konstruksjonen som går horisontalt frem til skipspassasje og deretter under vann. Brubjelken som i brua generelt også benyttes som underlag for veibanen fortsetter like over vannlinjenivå i segmentet hvor viadukt går opp mot høgbrua. Deretter skrås brubjelken ned og sikrer kontinuitet ved å passere i tilstrekkelig dybde for at skipstrafikken kan passere over. Neddykket del av brubjelke konstrueres i utgangspunktet som fagverkskonstruksjon, men kan alternativt bygges som lukket platekonstruksjon i stål eller betong. I horisontalplanet er flytebrua arrangert i en bue, mens selve skipspassasjen som vist over, er laget rett. En rett konstruksjon er fordelaktig rent byggeteknisk i tillegg til at en unngår usymmetriske krengemoment relatert til oppdriftskrefter. En kritisk global belastning for brua generelt er kompresjon med påfølgende mulighet for global knekking som følge av miljøkrefter mot buen utenfra. En rett konstruksjon kombinert med økt fritt spenn mellom flytelegemer medfører redusert evne til å ta opp kompresjonsbelastning. Dette kan kompenseres for i en kombinasjon av økt kapasitet og forspenning i strekk ved hjelp av fortøyning. For å sikre tilstrekkelig oppdrift og stabilitet mot krengning på tvers økes flytelegemenes volum og bredde i vannlinje fra viadukt begynner å reise seg og frem til skipspassasje. Flytelegeme på hver side av skipspassasjen kan i tillegg benyttes som feste for ankerliner samt kompensasjon for oppdrift i undervannsdelen av brubjelken. Høgbruen konstrueres som en egen selvbærende modul, foreslått som en buebru, med nødvendig styrke og stivhet for å holde seg selv oppe, men uten å bli påført globale belastninger. Høgbrua skal ha betydelig lavere stivhet enn brubjelken og kan dermed konstrueres slik at globale deformasjoner ikke påfører store deformasjonsstyrte belastninger.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 13 av 35 Det er lagt opp til en seilingsbredde på 400 meter som er i tråd med Kystverkets anbefalinger. Høgbru og viadukter blir nødvendigvis høgreiste for å oppnå en fri gjennomseilingshøyde på 40 meter i skipspassasjen. Konstruksjonen får dermed en vesentlig eksentrisitet i forhold til brubjelken som ligger like over vannflaten. Av den grunn ønsker en ikke å la globale belastninger gå opp gjennom høgbrukonstruksjonen. Om en gjorde det ville konstruksjonen bli svært sårbar for torsjonsvridninger og påfølgende global kollaps. Av samme grunn ønsker en å konstruere høgbrua lettest mulig og med lavest mulig tversgående vindprofil. En oppnår med dette et lavest mulig kantringsmoment som de lokale oppdriftslegemene må motvirke. Det naturlige er da å konstruere høgbru med viadukter som en selvbærende konstruksjon som er mest mulig isolert fra globale belastninger og deformasjoner. Høgbru konseptet må dermed ha god evne til å oppta relative bevegelser mellom endepunktene samtidig som den må ha en global stivhet som er betydelig lavere enn brubjelkens. Buebru Det er valgt å krysse over seilingsløpet med en tradisjonell buebru med et spenn som gir en 400 meter seilingsbredde, som vist i figuren nedenfor. Figur 10 Buebru over seilingsløpet (prisippskisse) En buebru med strekkbånd er fordelaktig da den gir en god estetisk løsning, er godt egnet for den aktuelle spennvidden og har gode egenskaper med oppleggs-betingelser som flytebruen gir. Løsningen er vel utprøvd da det er bygget en rekke buebruer på verdensbasis med tilsvarende og større spennvidder. Buebruen som vist har trykk i buene og strekk i kjørebanen. Det er således intern likevekt mellom buer og kjørebane, og det oppstår minimalt med tvangskrefter i forbindelsen mellom buebru og innfesting mot flytebrudelen. Krefter som overføres mot flytebruen er vertikale gravitasjonslaster samt horisontallaster fra vind og trafikk. Forbindelse mellom buer og kjørebane blir utført med skråstilte hengestag som er optimale mht. konstruksjonens stivhet og vekt. Buene utføres som et tradisjonelt hultverrsnitt av oppsveiste stålplater. Ved staginnfestinger og overgang mot brubane blir det innvendige tverrskott. Brubanen fungerer både som en bjelke med hensyn til å fordele vertikale laster fra egenvekt og trafikk gjennom hengestagene til buene og som et strekkbånd mellom buenes oppleggspunkter. Brubanen er foreslått utført i stål som et tradisjonelt oppsveist kassetverrsnitt. Innvendig monteres langsgående stiverplater og tverrskott. I kjørebanen blir det membran og slitelag. Løsningen er godt utprøvd i en rekke bruprosjekter, innenlands hovedsakelig for hengebruer. Skråstilte hengestag utføres mest hensiktsmessig som kabelelementer.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 14 av 35 En buebru av denne typen utført i tynnplater av stål er optimal med hensyn til å minimalisere konstruksjonens vekt. De viste konstruksjonselementene er gunstige med hensyn til bestandighet og vedlikehold. Utvendig er alle stålkonstruksjonene glatte og påføres et egnet malingssystem. Innvendig beskyttelse av hulprofilene oppnås enten med trykktette konstruksjoner eller med avfuktingsanlegg. Hengestagene kan overflatebehandles med sink eller monteres i fettfylte foringsrør. Løsningene godt utprøvd, og alle overflater er tilgjengelige for inspeksjon og nødvendig vedlikehold. Buebruen kan prefabrikkeres i sin helhet, fløtes til brustedet på lekter og monteres direkte på flytebruen, eksempelvis ved hjelp av større kranskip. Denne montasjemetoden har vært benyttet for en rekke tilsvarende bruer. Alternativt kan mindre seksjoner prefabrikkeres og monteres sammen på brustedet. Ved en slik montasjemetode bør hengestagene endres til vertikale stag. En buebru med spennvidde cirka 400 meter vil være økonomisk konkurransedyktig med andre brutyper. Viadukter Viaduktene fra flytebrudelen til buebruen er i utgangspunktet foreslått utført som en tradisjonell bjelkebru som vist i figuren nedenfor, på tilsvarende måte som er gjort på Nordhordlandsbruen: Figur 11 - Viadukter (prinsippskisse) Viaduktene gis oppleggs-betingelser slik at overføring av tvangskrefter mellom flytebru og viadukt minimaliseres. Dette representerer et kjent prinsipp og er for eksempel benyttet for Nordhordlandsbruen. Nødvendige oppleggs-betingelser oppnås med bruk av bevegelsesfuger i kjørebanen. Oppleggs-betingelser mot søylene kan ivaretas enten med tradisjonelle brulager eller pendelsøyler. Bjelkebruen er foreslått utført i tilsvarende ståltverrsnitt som for kjørebanen i buebruen. Tverrsnittet gir minimalt med vekt samtidig som tilstrekkelig spennvidde og stivhet oppnås. Søylene som understøtter bjelken ned mot flytebruens pongtonger kan utføres i stål som vil kunne overføre både vertikale og horisontale krefter. For bestandighet og vedlikehold er forutsetninger som omtalt for buebruen gyldige. Viadukten kan bygges i større seksjoner som transporteres til brustedet på lekter og deretter monteres på flytebrudelen. Seksjonenes størrelse kan tilpasses løfteutstyr og sveiseomfang på brustedet. Undervannssegment for skipspassasjen. Undervannssegmentet av skipspassasjen skal overføre globale belastninger i en konstruksjon som har eksentrisitet i forhold til brubjelken generelt. I motsetning til den øvrige del av flytebruen som foreslåes å legges i en bue i bue, vil skipspassasjen og viaduktene ligge på en

Halsafjordsambandet AS SIDE : 15 av 35 rett linje. Denne endringen i form i horisontalplanet vil kompenseres ved bruk av fortøyninger. Konstruksjonens eksentrisitet relativt til brubjelken over vannlinje vil kunne kompenseres for med å plassere innfestningspunkt for ankerliner i hver ende av skipspassasjen i dybde nærmere undervannssegmentets nøytralakse. Undervannsegmentet i skipspassasjen vil bli utformet for å kunne ta globale belastninger i både strekk og kompresjon. I tillegg vil den være relativt nøytral i vann slik at verken egenvekt eller oppdrift gir store belastninger i konstruksjonen. Flere utforming av undervannssegmentet for skipspassasjen er mulig, herunder. a) en betongkonstruksjon og hvor stålarmering er kontinuerlig og arrangert med kraftoverføring til brubjelke, eller b) en lukket stålkonstruksjon etter tilsvarende prinsipp som brubjelke over vann, i svak bue langsgående om horisontalplanet. Den valgte konstruksjonsmetoder for undervannssegmentet er imidlertid med bruk av en fagverkskonstruksjon i stål. I tillegg kan den bygges etter kjente prinsipper fra offshore industrien og pådrar seg lite bølgekrefter. Fagverkskonstruksjonen i stål legges ned i krybber tilpasset i betong oppdriftslegemer, og med skrå og kontinuerlige overganger til brubjelken over vannlinje i hver ende. Denne er vist nedenfor. Figur 12 - Skipspassasje basert på høgbru med undervannsstruktur som fagverk i stål (prinsippskisse) En fagverkskonstruksjon i stål er benyttet er foreslått for undervannsstrukturen fordi dette er en velkjent konstruksjon som har stor kapasitet i trykk og strekk, begrenset med netto oppdrift som må kompenseres med ballast, samtidig som den kan den bygges i 3-4 strukturmoduler som settes sammen lokalt på montasjestedet. Eventuell ballastering gjøres ved hjelp av oppdriftslegemene i hver ende av skipspassasjen.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 16 av 35 En fagverkskonstruksjon av denne typen vil samtidig kunne tilstand-kontrolleres i driftsfasen etter de samme prinsipper som anvendes for stålunderstell offshore industrien. Relativt store areal er eksponert mot sjø, noe som vil kreve bruk av moderne korrosjonsbeskyttelse. Tilstandskontroll på alle strukturelementer kan gjennomføres i hele driftsfasen ved bruk av fjernstyrte undervannsfarkoster og reparasjoner kan gjennomføres etter kjente teknikker. 3.2.2 ALTERNATIV MED FLYTETUNNEL SOM SKIPSPASSASJE Seilingsleden kan som alternativ bygges som en flytetunnel i kombinasjon med flytebru, men dette alternativet er ikke utredet i denne omgang for Halsafjorden, men vil kunne inkluderes i fremtidig arbeid. 3.2.3 VEDLIKEHOLD OG LEVETID FOR FLYTEBRU I STÅL En generell oppsummering av vedlikehold og levetid for en flytebru i stål er som følger: A: REPARASJON / VEDLIKEHOLD Under vann foretas jevnlige, f.eks. 5-års inspeksjonsintervaller, ultralyd med ROV (fjernstyrt undervannsfarkost) Over vann foretas vedlikehold som for tradisjonelle bruer Det forventes liite groe på -20 meters dyp, denne kan fjernes med ROV Innvendig inspeksjon av hulrom kan gjennomføres med kamera. Bruk av habitat for eventuelle reparasjoner B: UTMATTING Levetid på 100+ år mulig fra offshore erfaring. Ved planlagt vedlikehold og oppgraderinger kan denne levetid økes senere. 50 års levetid for offshore ståljackets oppnådd allerede Levetid offshore stålstrukturer begrenses i hovedsak av utmatting som skyldes kontinuerlige bølgebelastninger, noe som ikke er til stede hverken på Halsafjorden sambandet eller i de fleste norske fjorder. Skvalpesonen mest eksponert for utmatting. For flytebruen er dette i hovedsak representert ved betongkonstruksjoner som er lite Fagverk, både bruer og undervannstruktur designes mot egenvibrasjoner (vortex shedding) Seilingsled flytebru vil bli lite utsatt for utmatting C: KORROSJON Veggtykkelse økes med korrosjonstillegg Malingssystem utvendig: «glass flake» eller silikonbasert. Innvendig: sinkbasert Hermetisering eller lufttørking innvendig Offeranoder og/eller påtrykt spenning. Miljøforholdene i en fjord gir generelt sett en kontrollert korrosjonseksponering

Halsafjordsambandet AS SIDE : 17 av 35 3.3 FORANKRING Det legges opp til en støtteforankring for flytebruen ved bruk av ankerliner som prinsipielt vist i figuren nedenfor, der formålet med forankringen er å holde flytebruen i forspenning ut av buen. Figur 13 Støtteforankring for Halsafjorden, foreløpig konfigurasjon Hoved hensikt med forankringen er opptak av globale laster samt å sikre at global fasong ivaretas. Ved forspenning av ankerliner vil en også sette brubjelken i permanent strekk. Brua er avhengig av støtteforankring for å kunne motstå dimensjonerende belastning. Spennet er for langt til at brubjelken alene kan absorbere bøyemomenter og holde seg globalt stabil. Støtteforankring designes med nødvendig antall liner slik at konseptet alltid håndterer minst ett linebrudd. Foreløpige vurderinger viser et behov for 2-3 doble ankerliner for å sikre strekk i buen. Hver av ankerlinene er dimensjonert for å gi nødvendig strekk. Dobling av antall liner gir sikkerhet ved linebrudd og ved utskifting av forankringsliner. Ankerliner orienteres fortrinnsvis inn mot land på hver side slik at en unngår å forankre på de største dyp. Forankrede liner på dybder i størrelsesorden 50-100 meter vil sikre lett tilgjengelig teknologi for montering, inspeksjon og vedlikehold. Øvrige liner sikres mot havbunnen ved hjelp av kjente teknikker. Ankerlinene skal ha en mest mulig gunstig orientering i horisontalplanet, samtidig som en må unngå tap i stivhet på grunn av vertikal vinkel ned mot de større dyp. For å oppnå ønsket stivhet må linens lengde begrenses. Forankringsliner vil være av passiv forspent type med bruk av fibertrosser eller ståltau. Dette er løsninger som er velutprøvd for dypvannsprosjekter i offshoreindustrien, eksempelvis flytende produksjonsinnretninger offshore Brasil. Forspenning sikrer en lineær stivhet og dermed forutsigbar bevegelseskarakteristikk. Videre unngår en med stramme liner at deler ligger på bunn. Lengden på linene vil i forslått løsning bli i størrelsesorden 2900 meter.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 18 av 35 Ankerliner festes til de største oppdriftslegemene til brua i hver ende av skipspassasjen som vist i figuren nedenfor og eventuelt andre posisjoner. Figur 14 - Innfesting av ankerline til flyter for høgbru Festepunkt kan være 20 25 meter under vannlinjen, som i tillegg til å sikre nødvendig dybde for skipspassasje over også er tilstrekkelig dypt til å hindre marin groe (sollys rekker ikke ned). Valg av ankerløsning vil avhenge av de lokale geotekniske forhold. Forskjellig typer forankring kan anvendes og teknologiene er velkjente fra offshore-industrien. For stabile løsmasser på havbunnen kan en eksempelvis anvende sugeanker eller peleanker. For fast fjell, så kan en som bunnfeste anvende ankerliner med «øyenbolt» som er gyset fast i fjellet som vist i figuren nedenfor: Figur 15 - Bunnfeste for ankerliner Prinsippet er at det bores et vertikalt hull i egnet fjell ved bruk av borerigg (f.eks. landrigg på lekter). Videre senkes en tilpasset «øyenbolt» ned i hullet og gyses fast. Øyenbolten er typisk et rør i hovedsegmentet og solid stål opp mot øye for å ivareta lokal styrke i overgang til ankerline. Løsningen er gjennom tidligere prosjekter godkjent av DNV.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 19 av 35 Prinsipp for forankring er et passivt system som forspennes ved montering og som ikke skal kreve annet enn visuell inspeksjon i løpet av sin levetid. Det arrangeres en midlertidig løsning for å spenne opp brua og montere ankerliner. Dette kan være i form av festepunkt på bru og land samt mobilt jekkeutstyr ala det som blir brukt i offshoreindustrien. Slik utstyr kan også anvendes om ankerliner skal byttes ut i løpet av bruas levetid. For å sikre riktig forspenning i line legges det opp til et mindre segment med kjetting slik at en ved installasjon kan bestemme hvilken løkke en fester seg til for å oppnå ønsket strekk. 3.4 LANDFESTER Prinsipp for landfeste kan gjøres tilsvarende som for Nordhordlandsbrua. En slik løsning er vist i figuren nedenfor: Figur 16 - Typisk landfeste løsning Landfestet må være i stand til å kompensere for flo og fjære. Dette gjøres med spesielle stålovergangsstykker mellom brubjelke og betong landfeste som er i stand til å ta bøyning/rotasjon om horisontal akse innenfor akseptable spenningsnivå. Overgangsstykke forankres inn i betong med spennkabler. Dette i tillegg til at brubjelke er opplagret vertikalt for opptak av tyngde og skjærkraft. For det aktuelle området vil maksimalt høyvann og minimalt lavvann variere rundt ±1,6 meter relativt til middelvannstand. Landfeste må dermed være i stand til å absorbere en vinkel i størrelsesorden ±1 grad. Horisontalt (dvs. rotasjon om vertikal akse) ser vi det som en fordel om brua er mest mulig fast innspent. Analyser utført så langt tyder på at en fast innspenning gir betydelig bidrag til å opprettholde global stabilitet under ekstreme belastninger. Opptak av bøyemomenter og skjærkrefter i horisontal retning kan gjøres med brulagre i enden av brubjelke, eventuelt i kombinasjon med ytterligere lagre et stykke inn på brubjelken. Brua planlegges arrangert med permanent forspenning gitt av ankerliner som beskrevet i kapittel 3.3. Det vil da være en permanent strekkraft som må absorberes av landfestet. Dette anses som en fordel for stålovergangsstykkene som er godt egnet til opptak av strekkrefter og mindre for kompresjon. Selve betongkonstruksjonen forankres til fjell ved hjelp av fjellanker, som er kjent teknologi. Det arrangeres fuger i kjørebane til kompensasjon av relativbevegelser fra varierende tidevann. 3.5 UTRUSTNING 3.5.1 LYS OG BELYSNING Elektrisk kraft tas fra land, og kabling kan føres fra begge sider dersom dette gir økt redundans. Flytebru ellers vil arrangeres med tradisjonell gatebelysning etter de krav og pålegg som gjelder.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 20 av 35 For skipspassasjeløsninger arrangeres lanterner og eventuelt fyrtårn etter Kystverkets anvisninger. Bru kan også arrangeres med trafikklys for eventuell kontroll med trafikk ved ulykker og/eller under ekstreme værforhold. 3.5.2 VENTILASJON For flytebru med høgbru skipspassasje ansees det ikke å være nødvendig med annen ventilasjon enn det som kreves for inspeksjon i lukkede hulrom, herunder innvendig i brubjelken, der det er antatt at denne også utstyres med avfukting for disse rommene for å hindre korrosjon. 3.5.3 BALLASTERING Muligheter for ballastering av betongflyterne kan være nødvendig. Ballastering kan gjøres med vann, fyllbetong (med iblanding av tyngre masse) eller steinmasser. Det vil i utgangspunktet kun være behov for permanent ballast, mens det for håndtering av vannballast kan være tilstrekkelig med bruk av portable ballastpumper. For neddykket del av skipspassasjeløsning vil det være naturlig at konstruksjonen har noe netto oppdrift som kompenseres for med ekstra ballastering av de to nærliggende oppdriftselementene. Ballastvann vil kunne være vanlig sjøvann, eller tilført ferskvann. 3.5.4 LENSING OG DRENERING Det legges ikke oppe til permanente lense-system om bord på flytebroens betongflytere. Alle flyterne vil bli konstruert slik at flytebruen skal overleve en vilkårlig skade som gir vannfylling. Generelt utformes kjørebane med tversgående helning, typisk mot sidene og eventuelt ned mot skille mellom kjøretøy og gangfelt hvor det også arrangeres dreneringshull gjennom brubjelke. 3.5.5 REKKVERK Rekkverk langs sider og separering mellom kjøretøy og gang/sykkelsti gjøres etter standard prinsipper for alle deler av bru i friluft. 3.5.6 NØDUTGANGER Nødutganger er aktuelt for bruk i et mulig tunnelalternativ, dersom dette utredes i fremtiden. 3.5.7 STRØMTILFØRSEL OG ELEKTRISKE FORBRUKERE Strømtilførsel besørges med kabling fra land. Dette kan gjøres som dobbel forsyning for kritiske forbrukere med tilførsel fra begge sider.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 21 av 35 3.5.8 SKILTING 3.5.9 LUFTING 3.5.10 TØRKING Aktuelle elektriske forbrukere er: - Belysning - Eventuell ventilasjon - Eventuelle lensepumper - Eventuelt nødutstyr (telefoner, alarmer, sensorer ) Skilting og merking gjøres etter gjeldende krav og regler. I hvilken grad tanker og lukkede volum skal lukkes eller luftes beror på funksjon og plassering. Lufting sikrer at det ikke bygger seg opp trykk eller undertrykk i tanker på grunn av termiske forhold. Tradisjonelt luftes tanker på maritime installasjoner med svanehals rør eller lufteklokke over høyeste nivå, men dette er ikke forenlig med hermetisering som kan være ønskelig av korrosjonsbeskyttende årsaker. Dette gjelder for lukkede volum med luft eller deoksidert vann. Tørking av innvendige volum er et alternativ til hermetisering for korrosjonsbeskyttelse av stålkonstruksjoner. 3.5.11 ANODER ELLER PÅTRYKT SPENNING For offshore installasjoner benyttes tradisjonelt offeranoder og korrosjonsbeskyttende systemer med påtrykt spenning i kombinasjon med egnede malings-systemer. Dette kan være aktuelt også her for eventuelle konstruksjoner i stål under vann, og/eller vannballastsystemer. 3.5.12 BRANNISOLASJON For deler av de bærende strukturer for broen vil det være aktuelt å beskytte struktur mot termiske belastninger fra branner. 3.6 VEIBANE Veibanen bygges rett på brubjelke i hovedsegmentene av flytebrua. For viadukter og høgbru tillages en egen boks-konstruksjon for veibanen. Veibanen tillages med nødvendig skrå for avrenning og eventuelle dreneringsrør gjennom konstruksjonen om vann ikke regnvann renner helt over sidene. Spesielt for viadukter og høgbru tillages lettvekts løsning med membran og veidekke der oppå. Fuger for opptak av deformasjoner arrangeres etter behov som vil bli klarlagt på et senere tidspunkt.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 22 av 35 3.7 MONTASJE OG SAMMENSTILLING AV FLYTEBRU Det er gjort en foreløpig vurdering av forskjellige montasje og sammenstilling metoder både for de forskjellige delene av en flytebruen, inkludert høgbru-segmentet, viaduktsegmentene opp til høgbruen og for betongflyterne. Det er i arbeidet ikke fremkommet teknologibegrensninger som tilsier at byggemetodene ikke er gjennomførbare. Det må imidlertid gjennomføres mer detaljerte studier av byggemetoder senere, som en del av et forprosjekt og et påfølgende design- og ingeniørfase. Felles for alle løsningene er en høy grad av prefabrikasjon av stålmoduler i utlandet, f.eks. Kina, Polen, Romania, etc. Disse stålmodulene fraktes til montasjestedet på vanlige cargo-skip eller tungløftefartøhy., som monteres sammen lokalt, nærmest mulig flytebruens installasjonssted. Det er i størst mulig grad lagt opp til at en bruker kjente teknikker fra skipsbyggingsindustrien, slik at en får benytte den lokale industri-klyngen i denne regionen, ikke minst skipsverft som har internasjonal anseelse. I tillegg til å utnytte verftsområdene maksimalt, så kan flere geografiske steder være aktuelle som for montasje av store flytende stålmoduler, forut for sleping og sammensetting på det endelige installasjonsstedet for Halsafjorden. Dette gjelder eksempelvis beskyttede områder i nærheten av Halsafjorden. 1. Betongflyterne for flytebruen vil bli bygget i en egnede tørrdokker, før de slepes ut av tørrdokken for ferdigstillelse. Betongflyterene vil deretter bli påmontert brubjelkelementer i skjermet farvann etter samme prinsipper som for Nordhordlandsbrua, som deretter taues til sine valgte posisjoner og låses ved hjelp av midlertidige forankringer. 2. Buebrue vil bli anvendt for høgbrua. Denne vil kunne pre-fabrikkeres og ferdigstilles på tradisjonelle offshore-lektere og derpå taues til installasjonsstedet. Figur 17 To flytekraner holder buebruen for Brandangersundet ( Spenn =220 m) Tilsvarende prinsipper som ble anvendt for bygging av buebruen for Brandangersundet kan også benyttes. Buebruen for Brandangersundet ble fraktet over relativt lange avstander ved hjelp av to kranfartøy, før den ble heist på plass ved hjelp av de samme kranfartøyene.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 23 av 35 4. MILJØ Det er i tillegg utviklet bygge- og sammenstillingsmetoder av hele flytebruen som ikke vil være avhengig av løftefartøyer. 3. Høgbruen vil bli bygget og sammensatt av flere deler. De to betongflyterne for høgbruen bygges i tørrdokk. Undervannsstrukturen bygges ved offshoreverft og transporteres på tradisjonelle lektere til monteringsstedet, der undervannsstrukturen monteres sammen med de to betongflyterne. Søylene til høybruen monteres deretter, om ønskelig sammen med midlertidige hjelpestrukturer. Buebruen for høgbruen vil bli montert oppe på høgbruen i skjermet farvann nær Halsafjorden. Flere metoder kan anvendes for installasjon av buebruen oppe på høgbruen, slik som kranfartøy, midlertidig landkraner, jekking eller bruk av vinsjer. Etter ferdigstillelse av hele høgbrusegmentet, kan dette taues til installasjonstedet og forankres, både med permanent forankring, men også med midlertidig hjelpeforankring for å sikre posisjon. 4. Viaduktene og de horisontale brubjelkene på resten flytebruen kan i utganspunktet settes i stor grad sammen som for Nordhordlandsbrua og kobles deretter til høgbrua og resten av flytebrua. Det er imidlertid utviklet alternative sammenstillingmetoder for viaduktene. 5. Sammen-montasje av alle flytebru-elementene vil i stor grad være i form av marine operasjoner, der lektere og flytekraner kan assistere under disse operasjonene. Kort oppsummert er følgende miljølaster foreløpig identifisert og brukt i designarbeid for den aktuelle lokalitet, tilsvarer de parametre som er brukt av Vegvesenet for Sognefjorden: Maks bølgehøyde Halsafjorden : 4,70 meter (Hs = 2,6 m) 8,0 sek 4.1 BØLGER Overflatestrøm : 1,3 m/sek Vind : 40 m/sek Tidevann (fra middelvann) : ± 2,0 meter Vind og strøm er de miljølastene som er dominerende med hensyn på global statisk belastning for flytebruen. Tidevannsvariasjon er dimensjonerende for landfesters egenskaper i vertikalplan. Traseen for flytebroen over Halsafjorden ansees å være dominert av vinddrevne, lokale bølger. Disse er av en størrelse som gjør at de vil gi moderate bevegelser på flytende konstruksjoner med de dimensjoner som er relevant for flytebrua. Traseen ansees ikke å være utsatt for havdønninger. Dersom det blir krav til å motstå tsunamier, så må dette inkluderes i designkriteriene. Bølger fra passerende skip ansees ikke å være av være av betydning for designkriteriene.

Halsafjordsambandet AS SIDE : 24 av 35 4.2 VIND 4.3 STRØM Vind er en sammen med strøm den dominerende miljølasten for flytebrua. Spesielt er dette tilfellet for alternativ med høgbru og viadukter. Her blir projisert areal betydelig som i tillegg til å påføre globale belastninger også påtvinger et krengemoment. I tillegg vil et minst mulig projisert vindareal blir det viktig å legge brubjelken så nært ned til vannlinjen som praktisk mulig. Dette fordi vind normalt ikke når sin fulle styrke før 10 meter over havnivå. Strøm og da spesielt i overflaten er en dominerende miljølast. Strøm belaster oppdriftslegemene og overfører globale belastninger inn i brubjelken. Det er viktig med utforming, antall og orientering av flytelegemer som gir de laveste påførte laster. Strømkreftene har også en eksentrisitet i forhold til brubjelken som må tas hensyn til med hensyn på mulig ustabilitet på grunn av brubjelke vridning. 4.4 TIDEVANN Tidevann gir i tillegg til bidrag for strøm som beskrevet ovenfor varierende vannstand. Mest ekstreme variasjoner i dette området har vært antatt å være rundt ±2,0 meter i forhold til middelvann. Dette er først og fremst et design kriterium for landfestene og deres fleksibilitet om horisontal akse. 4.5 IS OG SNØ Is og snø i form av økt vekt som må tas hensyn til ved definisjon av oppdriftsvolum. I tillegg er det aktuelt å regne med is-tillegg på konstruksjon i forbindelse med beregning av stabilitet mot krengning av høgbru. Det må også vurderes hvordan eventuell fastfrysing for deler av brua vil påvirke dens egenskaper. 4.6 MARIN GROE Marin groe må tas hensyn til som økt vekt og volum. Det finnes etablerte metoder for å hensynta dette innenfor marinteknikk. Marin groe er mest omfattende i overflaten og avtar nedover etter hvert som lysets intensitet reduseres. 5. BÆREEVNE Bruas bæreevne eller nyttelast blir i form av maksimalt antall kjøretøy som kan anses relevant på brua samtidig kombinert med eventuell marin groe, is-tillegg etc. Med hensyn på oppdriftskapasitet er nødvendig bæreevne moderat i forhold til egenvekt. Det mest ekstreme en ser for seg er hele brua fylt med maksimalt lastede vogntog, som har en belastning på 2,5 tonn/meter mot en egenvekt kun av brubjelken på 13 tonn/meter. Belastningen har spesiell betydning for høgbruen og øvre del av viadukten hvor vektarm over vannlinje også har betydning.