Tidsavhengig momentomlagring i kontinuerlige betongelementbruer

Våren 2019 gav Statens vegvesen ut ny håndbok for standardisering av betongelementbruer med ett spenn på opptil 40 meters lengde. Håndboken gir ingen standardisering av flerfeltsbruer utover muligheten for å utvide den fritt opplagte brukonstruksjonen over flere spenn. Ved å utføre brukonstruksjonen kontinuerlig over støtter, vil det over tid skje en omlagring av moment fra felt til støtte. Denne omlagringen i kombinasjon med fordeling av nyttelast over et helt kontinuerlig system kan gi en gunstigere lastfordeling og bedre utnyttelse av tverrsnittskapasiteten. I denne studien undersøkes et tenkt scenario hvor Bergelva bru i Troms utvides til en trefeltsbru som utføres kontinuerlig over støttene. Ved hjelp av formler presentert i Publikasjon 10 utføres håndberegninger for det tenkte tilfellet. Formlene utledes fra en statisk modell med uendelig mange spenn med fast innspenning, og har fem ledd som tar for seg ulike effekter som påvirker omlagringen. Videre baseres krypberegninger på Effektiv E-modul metoden. Ved 1 og 100 år er omlagring av egenlaster (sum av ledd 1 og 2) beregnet til 30,7 % og 39,1 % av feltmomentet forårsaket av alle egenlaster påsatt et fritt opplagt system. For bedre sammenligningsgrunnlag er det valgt å modellere Bergelva bru i bruberegningsprogrammet RM Bridge. Det modelleres to versjoner, hvor den ene er satt opp med tre spenn på 24 meters lengde, mens for den andre versjonen justeres sidespennene ned til 20 meter. Resultatene hentes ut leddvis ved å skru av og på ulike laster og langtidseffekter, for direkte sammenligning med håndberegningene. Det observeres god overensstemmelse i konstruksjonens respons sammenlignet med håndberegningene. Et avvik er imidlertid forventet da RM Bridge benytter krypberegningsmetoden LSM, som kjent gir mer nøyaktige resultater. Modellen kjøres videre med alle lastvirkninger og langtidseffekter for å finne totalt omlagringsmoment. Den totale betraktningen gir en mer realistisk spenningstilstand, og det er derfor grunn til å anta at resultatene ligger nærmere eksakte verdier. Generelt gir RM Bridge ved sammenligning større omlagringsmoment enn håndberegningene. Dette gjelder spesielt ved betraktning etter 1 år. Dette er forventet ettersom Effektiv E-modul metoden som kjent underestimerer effekten av kryp etter kort tid. For tilfellet med like spenn og uthenting av totalt omlagringsmoment er avviket etter 100 år 15,7 %, mens for tilfellet med kortere sidespenn er avviket 1,2 %. Bedre overensstemmelse for håndberegning og modell med kortere sidespenn er også forventet ettersom kortere sidespenn betyr økt stivhet til systemet. Dette medfører at denne modellen vil ligge nærmere tilfellet med uendelig mange spenn med fast innspenning. Forspenningens bidrag til omlagringsmomentet blir i dette tilfellet så stort at den totale omlagringen gir strekk i underkant ved støttene. Dette gir et dårligere utgangspunkt enn en fritt opplagt brukonstruksjon. For utnyttelse av omlagringseffekter er det derfor nødvendig å balansere forholdet forspenning og betongvekt slik at man får strekk i overkant som videre kan tas opp av slakkarmering i påstøpen