För att kunna jämföra de olika brokoncepten mot varandra används en riskanalys och jämförelsematris. I riskanalysen belyses eventuella skillnader för koncepten beträffande kritiska händelser och i matrisen utvärderas varje koncept gentemot de ställda utvärderingskriterierna.
4.5.1 Riskanalys
Vid konstruktion och förvaltning av bron uppkommer flertalet risker vid diverse stadier, där risk i detta sammanhang avser sannolikheten för ett event multiplicerat med dess konsekvens. Många utav broarna särskiljer sig i utformning, produktionsmetod och underhåll vilket kan leda till att de skiljer sig vad gäller risk under dessa stadier.
De händelser som anses kritiska är olyckor vid produktion och underhåll, påkörning av bärande konstruktionsdel, felprojektering i form av ej beaktade förutsättningar, oförutsedda klimatförändringar och icke förutsedda belastningar. I Tabell 4.2 jämförs händelserna i relation till varandra och koncepten vägs mot dem för att skapa en samlad risk till respektive koncept. Jämförelsen och viktningen är av subjektiv karaktär och bör tolkas därefter. Tilläggsvis är resultatet endast relevant i jämförelse mellan koncepten.
I Tabell 4.2 tilldelas respektive händelse med en konsekvens med värdet 1-5, där värdet 5 utgör det mest kritiska. Ytterligare uppskattas sannolikheten av händelserna
CHALMERS Bygg- och miljöteknik
25 för varje koncept med värden mellan 1-5, där siffran 5 betecknar störst sannolikhet. Konsekvenserna multipliceras sedan med sannolikheterna för att skapa risken för respektive händelse och koncept. Slutligen summeras riskerna för koncepten som sedan används för att jämföra konceptens samlade risk.
Tabell 4.2 Händelsers konsekvens, sannolikhet och risk för respektive koncept.
Koncept 1 – betongbalkbro, koncept 2 – betongbalkbro med lådtvärsnitt, koncept 3 – stålbalkbro med lådtvärnitt, koncept 4 – stålbalkbro med I-balkar, koncept 5 – bågbro i betong, koncept 6 – bågbro i stål.
Av ovan nämnda händelser anses påkörning och arbetsrelaterade olyckor vara de som utgör störst risk. Dessa händelser anses vara av låg sannolikhet, vidare kan dessvärre konsekvenserna vara förödande ifall olyckorna resulterar i dödsfall eller att bron rasar. Därav utgör dessa två händelser störst risk. Alla brokoncept anses utsättas för dessa risker men de med mittstöd eller ovanliggande bågar betraktas utgöra större risk eftersom dessa har fler påkörningsbara hinder. För att eliminera eller reducera dessa risker bör ytterligare säkerhet vidtas i arbetsplan samt förstärka eller tillföra skyddsanordningar vid kritiska konstruktionsdetaljer.
Felprojektering är ett brett uttryck som kan innefatta allt som bör beaktas under projekteringen. I denna analys förutsätts dock felprojekteringen omfatta ej beaktade förutsättningar som inte bidrar till större problematik. Denna händelse förväntas ske frekvent fast med mindre konsekvenser varpå händelsen utgör mindre risk. Båg- och lådbalksbroarna anses vara mer komplexa i utförandet och tilldelas därför större sannolikhet för felprojektering än resterande balkbroar. För att minska detta problem och de konsekvenser som medföljer borde projektering utvärderas mer noggrant.
Resterande händelser bedöms vara generella för broarna och av den karaktär att de sker under ett längre förlopp och därmed ger konsekvenser som inte är plötsliga. Konsekvenserna är likväl problematiska men inte i jämförelse med tidigare händelser. Exempelvis kan klimatförändringar ge upphov till påskyndad korrosion samt att oförutsedda laster likt ökat ÅDT kan bidra till ytterligare sprickbildning. Dessa konsekvenser tillsammans med långt händelseförlopp bidrar till anledningen att händelserna anses utgöra låg risk.
Resultatet av Tabell 4.2 visar att samtliga broar har medföljande risker. Dessa varierar för vissa broar men är snarlika till stor del. Det som skiljer sig mest är påkörningsrisken för de broar som saknar mittstöd och överliggande bågar. De
CHALMERS, Bygg- och miljöteknik
26
broarna anses minst riskfyllda till följd av detta och betraktas som bäst ur ett riskanalysperspektiv. Avslutningsvis är den samlade risken för koncepten väldigt lika. På grund av detta kommer inte riskanalysen bidra till valet av brokoncept och inkluderas därför inte vidare i utvärderingen.
4.5.2 Metod jämförelsematris
I Tabell 4.3 poängbedöms varje brokoncept i respektive kriterium med en poäng från 1 till 6, där 1 poäng innebär dåligt uppfyllande av kriterium och 6 poäng innebär utmärkt uppfyllande av kriterium. Den angivna poängen multipliceras sedan med viktningsfaktorn från Tabell 4.1 varpå dessa tal summeras och ett slutgiltigt betyg fås för respektive koncept.
Tabell 4.3 Matris för jämförelse av broar mot kriterierna. Koncept 1 – betongbalkbro, koncept 2 – betongbalkbro med lådtvärsnitt, koncept 3 – stålbalkbro med lådtvärnitt, koncept 4 – stålbalkbro med I-balkar, koncept 5 – bågbro i betong, koncept 6 – bågbro i stål.
4.5.3 Resultat av jämförelsematris
Efter viktning och jämförelse av koncepten mot respektive kriterium resulterar jämförelsematrisen i att det koncept som anses mest lämpat är betongbalkbron. Bron bedöms vara den mest passande utifrån byggbarhet, miljöpåverkan, underhållsvänlighet och underhållskostnad.
En av anledningarna till de höga betygen är att betongbalkbron är en geometriskt enkel konstruktion med få detaljer i relation till övriga koncept. Enkelheten underlättar byggbarheten samt underhållsvänligheten. Det tillsammans med materialval medför lägre underhållskostnader. Betongen ger på grund av sin relativa miljövänlighet och låga kostnad högt betyg inom miljöpåverkan respektive materialkostnad. Vidare tilldelas bron lägre betyg inom återvinning, estetik, och grundläggningskostnad. Anledningarna till detta är betongens låga utnyttjandegrad vid återvinning, grundläggning av mittstöd samt brons mindre tilltalande utseende.
I Tabell 4.3 kan avläsas att betongbalkbron och betongbron med lådtvärsnitt har snarlika poäng men på grund av underhållstillgänglighet anses det förstnämnda alternativet bättre i längden. Detta medför att betongbalkbron blir det slutgiltiga konceptet som går vidare till dimensionering.
CHALMERS Bygg- och miljöteknik
27
5
Preliminär dimensionering av resulterande
brokoncept
I detta kapitel behandlas lastframtagning och preliminär dimensionering av det resulterande konceptet. Alla beräkningar görs enligt krav i Bilaga A och riktlinjer enligt Eurocode.