Durable Timber Bridges

De fleste konstruksjonsmaterialer har begrenset levetid; betong karboniseres, stål korroderer og trematerialer kan bli angrepet av sopp og insekter. Mange av de bygde bruene i Europa gjennom de siste 50 år er preget av forfall og må enten repareres eller fornyes. De fleste av disse bruene har ganske korte spennvidder i området 10 til 120 meter og muliggjør kryssing av elver eller planfrie veikryss. Bruene er viktige deler av vår infrastruktur og stenging av bruer i forbindelse med nybygging eller reparasjon har høye samfunnsmessige kostnader. Trebruer er meget velegnet for disse spennviddene, de muliggjør enkel og hurtig installasjon og kan i mange tilfeller benytte de eksisterende fundamentene på grunn av sin lave vekt. Tre er blant våre eldste byggematerialer for bruer, men har de siste hundre år blitt erstattet først av stålbruer og senere av betongbruer. Det ble antatt at stål og betongbruer hadde mindre vedlikeholdskostnader og lengre levetider, men dagens tilstand av våre bruer tilsier at dette ikke trenger å være tilfelle. Levetid for trebruer er mest knyttet til hvordan klimabelastningen virker på trematerialene og her er særlig fuktighetsinnhold og eksponeringstid viktig. Prosjektet har hatt fokus på levetid for trebruer, identifisering og klassifisering av konstruksjonsløsninger med hensyn på levetid samt utvikling av nye konstruksjonsløsninger med lang teknisk levetid. Det er utarbeidet en modell for estimering av teknisk levetid av ubeskyttede trebruer. Modellen sammenholder klimaeksponering med motstand mot råteutvikling, og baseres på at både eksponering og motstand kvantifiseres i form av doser. Doser er et mål for utvikling av skade og avhenger av fuktighetsinnhold, temperatur og tid. Modellen har blitt verifisert gjennom sammenligner med levetid for bygde broer. Det er blitt utviklet forbedrede detaljer med hensyn på fuktbeskyttelse av tre-dekker på broer. Dette arbeidet har blitt gjennomført både i form av forsøk og numeriske modeller. De numeriske modellene har blitt validert med sammenligninger av målt klima og fuktighetsinnhold i noen instrumenterte trebroer. Videre så er det fremskaffet materialdata for langtidsoppførsel av spenningslaminerte tre-dekker som tar hensyn til kryp og fuktighetsvariasjon. Dette gir grunnlag for forbedrede numeriske modeller av tre-dekker og et redskap for videreutvikling av denne dekketypen. Det har blitt utviklet en parameterisert modell av nettverks buebroer for lange spenn spesielt velegnet for bruk av tre både i hoved-bæresystem og dekke. Modellen er optimalisert og gir en effektiv brotype. Videre er det utviklet skjøteteknikk for store bro-tverrsnitt, siden brodeler med større lengde enn ca 35 meter vanskelig lar seg transportere fra fabrikk til bro-sted i ett stykke. Broer er utmattingspåkjente og det har vært gjennomført eksperimentelle forsøk for å bestemme levetiden med hensyn på utmatting av innfesting av hengestenger og skjøter av bue-tverrsnitt. Prosjektet har utarbeidet en fellesrapport hvor de fleste resultatene, tilgjengelig på rapporteringstidspunktet, finnes. Resultatene som er ferdigstilt i etterkant er under publisering i vitenskapelige tidsskrifter.

In the last decades it is experienced that most materials used for construction of bridges have limited lifetime. Concrete gets carbonized, steel corrodes and timber may be attacked by insects or fungi. A large number of concrete and steel bridges built a fter the Second World War was assumed to have little need for maintenance. However, the current state of many of these bridges does not support this assumption; we now face a vast gap between the needs for maintenance and repair of these bridges and the w ork actually performed. In many cases the bridges are beyond repair and new bridges are needed. Consequently, the number of bridges in European infrastructure that needs replacement is large. Most of these bridges have quite small spans, in the range 10 t o 120 m, crossing roads and rivers. Since the bridges are vital components of the transport infrastructure, the closing time in case of renovation or rebuild is an important issue. Timber bridges are well suited for this span range, they offer quick insta llation on site, and they can utilize existing foundation due to low weight. It is a common perception that the expected lifetime of a timber structure is only a fraction of that of a concrete or steel structure. In spite of this some of our timber struct ures like the Norwegian stave churches and the covered bridges in Switzerland are among our most durable structures. On the other hand we do have timber structures that show serious decay after only a few years in service due to elevated levels of moistur e and consequently growth of fungi and rot. This is also the case for many timber bridges in Europe. The proposed research aims to significantly improve the applicability of wood as a structural material in bridges and contribute to increased use of envir onmentally friendly timber bridges. The bridge design concepts to be developed shall be among the best alternatives with respect to environmental friendliness, initial costs and life-cycle costs and analyses.