Dimensjonering av brutårn: En løsning for hengebru over Sulafjorden

Sulafjorden byr på en av de mest teknisk krevende fjordkryssingene i ferjefri E39-prosjektet. I denne oppgaven modelleres og analyseres en mulig løsning for hengebru med et hovedspenn på 2800 meter. Hovedfokuset er på dimensjonering i bruddgrensetilstand av brutårnene som bygges i en miljøvennlig B90 betong, og 2. ordens effekter er en sentral del av oppgaven. Målet med oppgaven er å dimensjonere brutårnene til Sulafjordbrua for styrke og stivhet, og undersøke effekten av å endre ulike parametere i tårnet. For å ha et utgangspunkt for bruas dimensjoner og geometri, ble Hardangerbrua oppskalert med skaleringsteori som estimerer tårnhøyden til å være over 400 meter. Sulafjordbrua har blitt modellert i FEM-programmet Abaqus, med én modell for frittstående tårn i byggetilstand, og én modell for ferdigbygget bru. I utgangpunktet har brutårnene blitt dimensjonert for en E-modul på 13000 MPa, og nødvendig lengdearmering for tverrsnittene er beregnet med et Excel-program. Den oppskalerte bruas dimensjoner er kun et estimat, så det har derfor blitt undersøkt hvordan tverrsnittene kan optimaliseres for lavest mulig materialforbruk. Tverrsnittsbredden ble redusert med 25% fra oppskalerte dimensjoner. Betongvolumet er dermed redusert, og resultater viser at behovet for lengdearmering også reduseres. En analyse av ett spesifikt tverrsnitt midt i tårnet viser at en kombinasjon av slakk- og spennarmering kan redusere det totale stålarealet med 48%, samtidig som at tverrsnittet opprettholder sin kapasitet og stivhet. For det samme tverrsnittet viser beregninger med ulike stivheter at en E-modul på 21000 MPa gir minste armeringsmengde, og dette regnes som den optimale stivheten. Med denne optimale stivheten kan veggtykkelsen reduseres med 25% uten at tårnet får stabilitetsproblemer. Likevel er det vanskelig å konkludere med en best mulig løsning, ettersom alle kombinasjoner av parameterne påvirker brutårnenes kapasitet og stivhet ulikt. En tilnærmet optimal løsning vil være en kombinasjon av parameterne