Evaluation of Externally Reinforced Bridge Exposed to Alkali-Silica Reactions

Det er i denne oppgaven utført en tilstandsvurdering av Elgeseter Bru med et fokus på lastvirkninger av alkali-silika reaksjoner og utvendig fiberforsterkning av bruen. Elgeseter Bru er en 200 m bjelkebru i Trondheim som består av ni spenn. Kjerneprøver av betongen har vist at bruen er utsatt for ASR ekspansjon. Omfattende sprekker er observert i kritiske snitt. Disse er forsterket med utvendig fiberforsterkning (CFRP). ASR er en kjemisk reaksjon i betongen som oppstår av at alkali-reaktivt aggregat reagerer med alkali i sementen. Denne prosessen danner en ekspanderende gel som leder til en ekspansjon i betongen. Det er estimert at Elgeseter Bru har forlenget seg med 200 mm siden den ble bygget. Denne oppgaven inneholder en gjennomgang av de ytterlige kreftene som oppstår i bruen på grunn av ekspansjonen. De originale lastvirkningene er inkludert i kapasitetsberegningen. Disse er funnet i Stemland og Nordhaug (2018) sin masteroppgave. To lineær-elastiske FE modeller ble etablert for å evaluere tilleggskreftene fra ASR ekspansjonen. Modell 1 består av bjelkeelementer, mens modell 2 er bygd opp av volumelementer. For å evaluere kapasiteten i bruddgrensetilstanden i de forsterkede delene på Elgeseter Bru, er det brukt dimensjoneringsregler fra Fib Bulletin 90 (2019). Materialet som er brukt er karbonfiberforsterkning som er et sterkt og lett komposittmateriale. Hensikten er å øke både moment- og skjærkapasitet. Det mest på kjente snittet opptrer i et av de originale momentnullpunktene i den uforsterkede delen av innerbjelken. Utnyttelsesgraden her er 2.91 i modell 1 og 3.02 i modell 2. CFRP forsterkningen bidrar til å redusere utnyttelsen av kritiske momentnullpunkt med nesten 70%. En vurdering av heftbrudd mellom CFRP og betongen viser derimot at alle forsterkede snitt i bruen er kritiske. Ved å inkludere de opptredende aksialkreftene sammen med bøyemomentet er det kun snittene over støttene som har en akseptabel utnyttelsesgrad.