Forskerne har sparkemaskin: De krasjer i rekkverk for å teste hvor mye gamle broer tåler

Denne artikkelen er produsert og finansiert av NTNU - les mer.

Mer enn 4.000 eldre broer i Norge må sikres med nye rekkverk. Nå krasjtester NTNU-forskere nye rekkverk for å se om det er trygt å montere dem rett på de gamle broene.

Sparkemaskinen på NTNU brukes til å teste hva materialer som aluminium, stål og betong tåler av ekstreme belastninger – som kollisjoner i høye hastigheter. For tiden undersøker de hva som egentlig skjer når et tungt kjøretøy i høy fart krasjer inn i rekkverket på en bro. (Foto: Sølvi W. Normannsen)

Hvis testene viser at det er trygt, kan de de nye rekkverkene festes direkte i betongdragerne som ligger langs brokantene.

Det gjør jobben enklere og rimeligere. Det ligger også en miljøgevinst her, fordi det ikke trengs så mye ny betong.

– Vi må ta vare på det vi har, utbedre der vi kan, og bygge nytt der vi må.

Det sier prosjektleder Vegard Aune, som er forsker ved Institutt for konstruksjonsteknikk.

En kartlegging fra 2018 viser at over 4.000 bruer på det norske vegnettet er prosjektert etter de gamle, trolig for strenge, last-forskriftene. En stor andel av disse møter derfor ikke dagens krav.

Mer enn 4.000 bruer på det norske vegnettet er prosjektert etter de gamle, trolig for strenge, last-forskriftene. (Foto: Shutterstock)

Dagens regler trolig for strenge

Forskerne tester hva kantdragere som er bygget etter standardtegninger fra lastforskriftene fra 1947 og 1958 tåler. 

Bakgrunnen for det, er at dagens regelverk, Vegnormal N101, trolig er for strengt og konservativt. Tåleevnen til kantdragerne er nemlig beregnet ut fra en langsom, langvarig, statisk påkjenning. 

Belastningen fra en virkelig kollisjonslast derimot, er kort og intens og vil vare bare i 0,1-0,3 sekunder.

Det betyr at moderne rekkverk ofte ikke kan monteres på broer som er bygget etter 70-80 år gamle forskrifter. I alle fall ikke uten at det gjøres omfattende utbedringer. 

Dersom antakelsene om at forskriftene er for strenge bekreftes, kan prosjektet gi grunnlag for å endre regelverket. 

Ukjent prislapp – foreløpig

Tusenvis av broer trenger altså nytt rekkverk. Hvor mye det vil koste per bro, vil variere. Vegvesenet har ikke nøyaktige anslag på hva samlet prislapp blir.

– Det er klart det vil koste mye. I dag må vi meisle vekk kantdragerne som ligger der, støpe nye, og feste inn de nye rekkverkene. Går testene på NTNU bra, kan vi bare feste nye bolter i kantdragerne på brua, sier Fredrik Nyberg. 

Han er overingeniør i Statens Vegvesen, og har ansvar for kontroll og godkjenning av vegsikringsutstyr i Norge. Ansvaret gjelder alt som installeres på alle broer, ikke bare vegvesenet sine. 

Tungt kjøretøy mot rekkverk

Den røde riggen som kalles sparkemaskinen, ruver i hallen som er ett av NTNUs største laboratorier. Den brukes til å teste hva materialer som aluminium, stål og betong tåler av ekstreme belastninger – som kollisjoner i høye hastigheter.

Torsdag 22. januar er alt rigget for testing, med deltakere i prosjektet som tilskuere. Når varsellampen blinker rødt, og lydsignalet går, smeller riggarmen lasten inn i rekkverket. 

Det forskerne undersøker nå, er egentlig et ikke-belyst område i regelverket. Nå skal de regne på hva som egentlig skjer når et tungt kjøretøy i høy fart krasjer i bro-rekkverk.

Sparkemaskinen har gjort sitt, og overingeniør Fredrik Nyberg i Statens Vegvesen sjekker hvordan det gikk med rekkverk-stolpen og innfestingen. (Foto: Sølvi W. Normannsen)

Viktig for trafikksikkerheten

Statisk test av en rekkverkstolpe festet i betong (nærmest). (Foto: Sølvi W. Normannsen)

Nyberg følger spent med på testene.

– Dette er veldig nyttig for oss. Prosjektet kan også hjelpe oss å innfri to av de fem toppmålene for transportpolitikken i Norge, sier han.

Målene han snakker om er «Mer for pengene» og «Bidra til oppfyllelse av Norges klima- og miljømål». I tillegg er prosjektet viktig for nullvisjonen, ifølge Nyberg.

– I dag lar bruforvaltere være å bytte ut rekkverkene fordi det blir for dyrt. Nå vil flere rekkverk kunne byttes ut, som er bra for trafikksikkerheten, sier overingeniøren.

30.000 bilder i sekundet gir svar

I tillegg til de dynamiske testene med kraft og fart i sparkemaskinen, gjennomgår rekkverkene også langsom og kontrollert belastning – helt til de går i stykker (se bilde). 

Alt filmes med høyhastighetskamera som tar 30.000 bilder i sekundet.

– Det hjelper oss å se sprekker som utvikler seg i betongen, utrivning og tøyning som påkjenningen gir akkurat der stolpene er festet i kantdragerne, forklarer prosjektleder Vegard Aune.

Må testes i full skala

Sommeren 2022 ble det gjort tester på Mønster bru, som er fra 1955. Brua er trolig prosjektert etter lastforskriften fra 1947. 

Disse testene viste ingen tegn til skade. Det styrker antakelsen om at gamle kantdragerne kan holde på nye, moderne rekkverk.

Sånn ser en krasjtest ut når det filmes med 30.000 bilder per sekund: 

Prosjektet ved NTNU bygger videre på masteroppgaver der studenter har brukt simuleringsverktøy til å undersøke tåleevnen til kantdragere fra gamle bruer. 

Resultatene tydet på at de gamle kantdragerne holdt, men konklusjonen var at fullskala tester måtte bekrefte at simuleringene traff riktig.

Resultatene skal oppsummeres i en rapport, som eventuelt vil foreslå endringer i regelverket overfor oppdragsgiver Vegdirektoratet. 

Det er Statens vegvesen, Vestland fylkeskommune og Multiconsult som finansierer prosjektet.