Fakta om instrumenteringen på Svinesundsbrua
Svinesundsbrua bygges av Statens vegvesen og det svenske Vägverket i fellesskap. Den er tegnet av arkitektfirmaet Lund & Slaatto og forprosjektert av ingeniørfirmaet Aas-Jakobsen AS. Hovedentreprenør er det tyske konsernet Bilfinger Berger.
Instrumenteringen i brukonstruksjonen omfatter følgende utstyr:
·24 spenningssensorer på ulike steder i betongbuen. Sensorene måler belastningene på armeringen inne i betongen.
·10 akselerometere. Disse måler veidekkets bevegelser sidelengs, horisontalt og eventuelle rotasjoner, og dessuten betongbuens bevegelser
·28 temperaturmålere inne i betongen. Disse gir blant annet data om herdingsprosessen
·2 optiske forskyvningsmålere som skal overvåke ørsmå variasjoner i avstanden mellom bæresøylene og veidekket
·1 sensor som måler lufttemperaturen ved broen
·1 vindmåler som måler vindhastighet og retning
·4 lastmålere som registrerer vektbelastninger i veibanens hengestag
Dataene fra alle sensorene logges av en datamaskin inne i betongbuen, som overfører data automatisk via bredbånd til KTH og NGI. Overførte data analyseres fortløpende for kontroll av selve brua, men vil også tolkes videre av forskere med tanke på bedre teoretisk grunnlag for nye unike konstruksjoner.
Teknologien for bygging av bruer har gjort store fremskritt både i Norge og internasjonalt de siste 10-15 årene, og Svinesundsbrua føyer seg pent inn i rekken av spektakulære nykonstruksjoner. I desember 2004 ble verdens høyeste bru åpnet på motorveien A75 i Sør-Frankrike, nemlig Millau-viadukten med en veibane som ligger opptil 244 meter over dalbunnen. Den nye brua som knytter lufthavna i Hongkong til fastlandet er også en ingeniørmessig bragd, for ikke å nevne Øresundsbrua som ble åpnet i juli 2000 mellom Sjælland i Danmark og Skåne i Sverige. Her hjemme fikk Skarnsundbrua stor internasjonal oppmerksomhet og prisbelønning ved åpningen i 1991, for sin smekre konstruksjon. Den var verdens lengste skråstagbru i betong med et hovedspenn på 530 meter.
Den nye brua over Iddefjorden mellom Norge og Sverige er verdens lengste bru med kun én sentral bue som bærer hele kjørebanen, og hevder seg derfor godt i det internasjonale selskapet. Brua er en unik konstruksjon i betong og stål, som innebærer et langt skritt fremover i utviklingen av nye brukonstruksjoner. I tillegg er brua instrumentert på en nyskapende måte, med et stort antall sensorer som skal måle responsen av alle slags belastninger under både utbyggings- og driftsfasen. Instrumenteringen er prosjektert av Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) i Stockholm i samarbeid med Norges Geotekniske Institutt (NGI). NGI har levert og installert måleutstyr og et avansert datasystem.
Fire gode grunner for instrumentering
– Det er flere årsaker til at det er fornuftig å installere sensorer og måleutstyr i moderne brukonstruksjoner. Den primære grunnen er at det er behov for å kontrollere at de spenningene og bevegelsene som oppstår i byggefasen, holder seg innenfor de grensene som er definert og beregnet på forhånd. Den andre grunnen er at det er fornuftig å kontrollere at alle spenninger og bevegelser holder seg innenfor fastsatte grenseverdier også i driftsfasen. Det er faktisk vinden som kan utsette en slik bro for de største belastningene, mens trafikkbelastningen til sammenlikning er mindre viktig, forteller NGIs prosjektleder Frank Myrvoll.
- Den tredje grunnen er at vi alltid ønsker å lære mer om hvordan store, unike og kompliserte konstruksjoner oppfører seg både under bygging og i driftsfasen. Denne kunnskapen kan brukes til å bygge enda mer avanserte bruer i fremtiden. Den fjerde og siste grunnen er at ulike former for instrumentering kan gi oss verdifull kunnskap om hvordan ulike målesystemer fungerer, både med hensyn til nøyaktighet og driftssikkerhet over lang tid, tilføyer Myrvoll.
Sensorene i Svinesundsbrua skal kontinuerlig samle inn data om både temperaturforhold, vindstyrker og ulike belastninger inne i selve brukonstruksjonen. – Sensorene blir logget opptil 50 ganger i sekundet, så det blir fort snakk om ganske store datamengder. Under byggefasen har systemet generert typisk ca. 1 Mb hvert minutt, forteller instrumenteringsingeniøren Ole Petter Rotherud ved NGI. De innsamlede dataene overføres automatisk til KTH og NGI for analyser og kontroll.
Erfaringer fra offshore- og damkonstruksjoner
– Det er mange år siden man gjorde de første forsøkene internasjonalt med instrumentering av brukonstruksjoner hvor man stod overfor helt spesielle utfordringer. I 1990-årene begynte man å ta i bruk helt nye brukonstruksjoner også i Norge, i forbindelse med at Vegvesenet etablerte et forskningsprosjekt med instrumentering. De første broene med utstrakt bruk av sensorer og instrumentering i Norge var Skarnsundbrua og Helgelandsbrua, som begge ble åpnet i 1991.
Skarnsundbrua var ved åpningen verdens lengste skråstagbro i betong, forteller Myrvoll.
-- Vegvesenets forskningsprosjekt markerte starten på en større innsats som har ført til at norske miljøer nå ligger langt fremme internasjonalt når det gjelder brukonstruksjoner og instrumentering. Den sterke norske posisjonen skyldes delvis at vi på NGI hadde gode erfaringer å bygge på fra instrumentering av damkonstruksjoner og oljeplattformer. Også her ble instrumenteringen brukt til å vinne erfaringer og utvikle et bedre teoretisk grunnlag som kunne brukes neste gang man skulle lage en unik konstruksjon, tilføyer han.
Et satsingsområde
NGI og norske samarbeidspartnere har tidligere bidratt med instrumentering av en rekke bruer i inn- og utland de siste årene. I den nye Uddevallabrua, som ble åpnet i 2002, installerte NGI sensorer og belastningstester før åpningen, og instituttet har senere fortsatt med langtidstest for å kartlegge belastningen i skråstagene og selve brubanen. NGI har også bidratt med instrumenter og overvåking av Källösundbrua sør for Uddevalla og en viktig bro i Göteborg sentrum. Begge bruene hadde utviklet alvorlige sprekker som gjorde det nødvendig å overvåke belastningene.
-- Erfaringene fra både Norge og utlandet tilsier at det vil være en fordel å utstyre mange eldre bruer med sensorer og overvåkingsutstyr. Det vil gi oss muligheten til å oppdage eventuelle problemer så tidlig at det fortsatt går an å sette inn tiltak for å forlenge bruenes levetid. I tillegg regner vi med at stadig flere nye bruer vil bli instrumentert etter liknende prinsipper som Svinesundsbrua. Dette er et viktig verktøy som kan bidra til at norske ingeniørmiljøer opprettholder sin internasjonale konkurranseevne, mener Frank Myrvoll.
