KOLLAPS AV FORMKONSTRUKTIONER - DANSKA ERFARENHETER HANS HENRIK CHRISTENSEN SEMINARIUM FÖR BROKONSTRUKTÖRER 9 NOVEMBER 2017

Transkript

1 KOLLAPS AV FORMKONSTRUKTIONER - DANSKA ERFARENHETER HANS HENRIK CHRISTENSEN 1

2 PERSONLIG BAGGRUND Projektleder for detailprojekteringen af de permanente konstruktioner for begge broer, som kollapsede under støbning i 2006 henholdsvis i Har siden 2006 deltaget aktivt i udarbejdelsen af vejregler til forebyggelse af stilladskollaps Underviser på C-kursus og DKBI-kursus Projektering af stilladskonstruktioner 40 års erfaring som konsulent, primært broer Deltaget i norm- og regelarbejde i sidste 25 år, både for vej- og sporbærende broer og konstruktioner, herunder deltagelse i Eurocode-arbejdet 2

3 INDHOLD AF PRÆSENTATION Stilladskollaps i Danmark, historisk set Præsentation af tiltag til forebyggelse af stilladskollaps Tilsynshåndbog for støbestilladser, 4. udgave 2015 (tidligere udgaver 2007, 2009 og 2013 ) Bilag: Vejledning for stilladstilsyn (1. udgave 2017) Bilag: Vejledning for stilladsevaluator (under udarbejdelse) Bilag: Beredskabsplan i forbindelse med støbestilladser (1. udgave 2017) Projekteringsgrundlag for støbestilladser (høringsudgave 2017) Eksempelsamling (høringsudgave 2017) Opsummering: Årsager til kollaps Hvad kan gøres for at reducere risikoen for kollaps Erfaringer med nye vejregler 3

4 TERMINOLOGI Støbestillads = stillads = bärende formställning Form = formsättning (inklusiv spær og støer) Støbning = gjutning Kipning = vippning 4

5 STILLADSKOLLAPS I DANMARK, HISTORISK SET A. 8. januar 1971 styrtede et stillads for bro over Lyngbyvejen ved Kildegårdsplads ned under støbning B. 22. december 1971 styrtede en del af stilladset for Vestmotorvejens overførelse over Vestbanen ved Ringsted ned under støbning C. 21. januar 1997 svigtede et stillads til en buebro over Åkær Å under støbning, D. 25. april 2006 kollapser et stillads i Aalborg over motorvej i drift 1 person blev dræbt E. 27. september 2014 kollapser formen på bro over Helsingørmotorvejen (Egebækvej) F. Tæt-på-kollaps, herunder eksempel på påkørsel 5

6 VEJDIREKTORATETS TILTAG EFTER UHELD I 1970 ERNE 1974: Nedsættelse af arbejdsgruppe på baggrund af de to danske uheld fra 1971 og et stort antal udenlandske uheld (UK, Tyskland m.fl.) 1976: Arbejdsgruppen afleverer rapport, udgivet af Dansk Betonforening Gruppen fik inspiration fra Braggs report fra 1975/76 (UK) Braggs report introducerer Temporary Works Coordinator (TWC), men TWC blev ikke indarbejdet i danske regler Almindelig Arbejdsbeskrivelse (AAB) Betonbroer fik i 1979 indarbejdet fx Krav om vandret last (ude-af-lod) Krav om styring af excentriciteter Krav til typestilladser Kravene har overordnet set været uændret siden 1979, men blev senere flyttet til DS 482:1999 Udførelse af betonkonstruktioner 6

7 ÅKÆR Å (1997) KOLLAPS VED STØBNING AF BUEBRO 7

8 ÅKÆR Å (1997): STILLADSOPBYGNING Diskontinuitet 8

9 ÅKÆR Å (1997): STØBEFRONTER Støbning mod eksisterende konstruktion Diskontinuitet Træpæl flækkede ifm. kollaps 9

10 ÅKÆR Å (1997): PÆLEBUK, 1. PÆLERÆKKE 10

11 VEJDIREKTORATETS TILTAG EFTER UHELD ÅKÆR Å (1997): SKÆRPELSE I ALMINDELIG ARBEJDSBESKRIVELSE (AAB) Åkær Å uheldet gav anledning til skærpelser i Almindelig Arbejdsbeskrivelse (AAB): Forebyggelse af progressivt kollaps v. hældende flader (senere er eftervisning af robusthed blevet et generelt krav) Maks. karakteristisk friktionskoefficient μ = 0,10 (senere er dette krav blevet lempet) Ny støbning blev udført med sammenhæng mellem de langsgående bjælker! 11

12 AALBORG 2006: TOTALKOLLAPS 1 PERSON DRÆBT 12

13 AALBORG 2006: TOTALKOLLAPS - STILLADSOPBYGNING 13

14 AALBORG 2006: TOTALKOLLAPS - STILLADSOPBYGNING Kritisk opstabling 14

15 AALBORG 2006: TOTALKOLLAPS - STILLADSOPBYGNING Tværbjælker/ forskallingsdragere Kontinuert længdedrager Ikke-veldefineret kraftfordeling fra sænkekiler til fordelingsbjælke Tværbjælker/forskallingsdragere og længdedrager Opklodsning Tårn og fundament 15

16 AALBORG 2006: TOTALKOLLAPS - OPBYGNING Vinkeldrejninger af tværbjælker ændrer angrebspunkt Følsom overfor excentriciteter Kipningsrisiko for langsgående hoveddrager 16

17 AALBORG 2006: TOTALKOLLAPS MULIG ÅRSAG Formodet årsag til kollaps En mere robust løsning 17

18 AALBORG 2006: ÅRSAGER TIL SVIGT Teknik Manglende stabilitet og robusthed af central opstabling (nøgleelement) Manglende hensyntagen til excentriciteter og tolerancer - meget tolerancefølsom opstabling Ikke-veldefineret statisk system på grund af kontinuerte dragere og flerpunktsunderstøtninger Kompliceret strukturel opbygning kræver ekstra opmærksomhed: Skæve skæringer Hældende flader Proces Normer og regler (DS 482) ikke fulgt, fx vedr. optagelse af vandrette laster mm. Grænsefladen overbygning underbygning af stilladskonstruktion blev mangelfuldt håndteret Godkendelsesprocessen mangelfuld 18

19 VEJDIREKTORATETS TILTAG EFTER AALBORG KOLLAPSET Udarbejdelse af Tilsynshåndbog for Broentrepriser, Forebyggelse af stilladskollaps - har senere ændret navn til Tilsynshåndbog for støbestilladser Udarbejdelse af kurser i Vej EU regi: Kursus B: 1 dages kursus Kursus C: 2 dages kursus i anvendelsen af Tilsynshåndbogen Kursus i projektering af stilladskonstruktioner i DKBI (Dansk Konstruktions- og Betoninstitut): 1 dages kursus ikke obligatorisk 19

20 TILSYNSHÅNDBOG Processtyringsværktøj Processen skal dokumenteres ved hjælp af udfyldte skemaer Udfyldes af stilladskoordinator (og stilladsberegner) Kommenteres og godkendes af stilladstilsyn (og stilladsevaluator) Til hvert skema er der en vejledning Opdelt i 3 faser: 1. Planlægning 2. Projekt (stillads og fundering) 3. Udførelse og kontrol Principperne i tilsynshåndbogen kan også anvendes for løft og nedsænkning og for andre midlertidige konstruktioner, fx for montering og samling af stålbro sektioner 20

21 TILSYNSHÅNDBOG, ORGANISATION Organisation: Andre underleverandører: Stilladsleverandør (typestillads) Spærproducent 21

22 TILSYNSHÅNDBOG, KOMPETENCEKRAV (TILFØJET 2015) Kompetencekrav: Bilag 1 Kompetenceskema for stilladskoordinator (stilladsberegner) Navn Uddannelse og anciennitet Stilling Ansvar på projektet Relaterede opgaver inden for de seneste 3 (5) år Projekttitel og kort Ansvar på projektet Kort beskrivelse af stillads- og projektbeskrivelse nedsænkningskonstruktioner, som opgaven omfattede (type, størrelse mm.) 22

23 TILSYNSHÅNDBOG TILKNYTTEDE KURSER Kursus A (generelt): Giver de timelønnede tilladelse til at arbejde med stilladser. Skal sikre at alle timelønnede har en grundlæggende forståelse af vigtigheden af en korrekt opbygning af støbestilladser Kurset varer 1-1½ time Kursus B (generelt): Giver arbejdslederne (formænd og sjakbajser) tilladelse til at arbejde med stilladser. Kurset udbydes af Vej EU og varer 1 dag. Kursus C (generelt): Giver teknikere (ingeniører og bygningskonstruktører) tilladelse til at arbejde med stilladser. Kurset udbydes af Vej EU og varer 2 dag og afsluttes med eksamen, som skal bestås. Tilladelse kræves for stilladskoordinator, - beregner, -tilsyn, -evaluator, evt. stilladsleverandører Kursus D (specifikt): Skal sikre at alle timelønnede har viden om det konkrete støbestillads 23

24 TILSYNSHÅNDBOG, BILAG 1 PLANLÆGNING, SKEMAER 24

25 TILSYNSHÅNDBOG, EKSEMPEL SKEMA B3 PROJEKTERINGSGRUNDLAG 25

26 TILSYNSHÅNDBOG, BILAG 2 PROJEKT (STILLADS OG FUNDERING), SKEMAER 26

27 TILSYNSHÅNDBOG, BILAG 2, SKEMA E STILLADSPROJEKT 3 evalueringsniveauer: Godkendelse Godkendelse med granskning Godkendelse med granskning og kontrol 27

28 TILSYNSHÅNDBOG, BILAG 2, SKEMA E STILLADSPROJEKT 28

29 EKSEMPEL PÅ KOMMENTERINGSSKEMA, SKEMA E OG F 29

32 TILSYNSHÅNDBOG, BILAG 3 UDFØRELSE OG KONTROL, SKEMAER 32

33 TILSYNSHÅNDBOG, BILAG 3, SKEMA K FOR KLARMELDING 33

34 EGEBÆKVEJ (OVER HELSINGØRMOTORVEJEN) 2014: DELVIST KOLLAPS 34

35 EGEBÆKVEJ 2014: DELVIST KOLLAPS Bro, set fra nord: Nedfald af frisk beton tæt på støbefronten 35

36 EGEBÆKVEJ 2014: DELVIST KOLLAPS - STILLADSOPBYGNING Længde- og tværsnit 36

37 EGEBÆKVEJ 2014: DELVIST KOLLAPS - FORMOPBYGNING Gitterspæropbygning under kroppen 37

38 EGEBÆKVEJ 2014: DELVIST KOLLAPS - FORMOPBYGNING Sparsomme langsgående afstivninger 38

39 EGEBÆKVEJ 2014: ÅRSAG TIL SVIGT Teknik Langsgående stabilitet af form: Kritisk pga. det relativt store længdefald (ca. 4%) og de høje spær Spær ikke sikret mod progressivt kollaps på langs med blokeringer/skotter Proces Grænseflade stillads form ikke trådt i bund (spærleverandør udarbejder ikke projekt til sikring af langsgående stabilitet) Problemfyldt godkendelsesproces med personskift undervejs mm. 39

40 VEJDIREKTORATETS TILTAG EFTER DELVIST KOLLAPS EGEBÆKVEJ 2014 Delvist stilladskollaps Egebækvej, Helsingørmotorvejen 27. september 2014 Tilsynshåndbog for støbestilladser opdateret Skærpede kompetencekrav til stilladskoordinator, stilladstilsyn m.fl. Skærpede krav til bygherrens rolle Bilag Vejledning for stilladstilsyn og stilladsevaluator Bilag Paradigma for Beredskabsplan for støbestilladser Udarbejdelse af Projekteringsgrundlag for støbestilladser Udarbejdelse af Eksempelsamling 40

41 PROJEKTERINGSGRUNDLAG FOR STØBESTILLADSER Formål Danne grundlag for projektering af støbestilladser og andre midlertidige konstruktioner fx nedsænkningskonstruktioner Begrænse diskussioner i forbindelse med godkendelsesprocessen Forøge kendskab til gældende regler og deres fortolkning Løfte det tekniske niveau Regler er uddybet i tilhørende Eksempelsamling. 41

42 PROJEKTERINGSGRUNDLAG FOR STØBESTILLADSER Indhold Projekteringsgrundlag Krav til dokumentation Opbygning af sunde statiske systemer: nedføring af lodrette og vandrette kræfter Beregningsregler, fx: Eftervisning af stabiliteten af opstablinger, søjler, tårne og kipningsfølsomme bjælker/profiler. Kropseftervisninger Beregning af særlige funderingsmetoder Dimensionering af sidestyr for nedsænkning 42

43 PROJEKTERINGSGRUNDLAG FOR STØBESTILLADSER NEDSÆNKNINGSKONSTRUKTIONER Dimensionering af sidestyr Donkraft: Opstilles lodret Anlægsflade vandret 43

44 EKSEMPELSAMLING, INDHOLD Form Eksempel 1.1 Eksempel 1.2 Kæntringssikring Dimensionering af spær Stillads Eksempel 2.1 Eksempel 2.3 Eksempel 2.4 Eksempel 2.5 Eksempel 2.6 Kipning, simpelt understøttet bjælke Kropseftervisninger for bjælke Eftervisning af søjler i tårnsystem Fastholdelseskræfter i tårnsystem Typestillads efter BS5975 Fundering Eksempel 3.1 Fundering på stålplader Andet Eksempel 4.1 Vindlast på typestillads 44

45 EKSEMPELSAMLING, FORM BEREGNING AF SKOT Figur 1.1.3: Samlede laster og reaktioner på skottet (mål i mm). 45

46 EKSEMPELSAMLING, STILLADS - KROPSEFTERVISNINGER Figur 2.3.3: Nedføring af vandret kraft for hoveddrager (mål i mm) Entreprenører ønsker at undgå kropsafstivninger Figur 2.3.9: Nedføring af vandret og lodret kraft for tværdrager (mål i mm) 46

47 TÆT-PÅ-KOLLAPS: EKSEMPEL SØNDERBORG 2010, PÅKØRSEL AF STILLADS Tæt-på-uheld: Chauffør overså retningsændring af kørebane Retningsændring af kørebane placeret alt for tæt på stillads! 47

48 OPSUMMERING: RISIKOEN STØRST I UDFØRELSESFASEN 2/3 af alle brokollaps sker i tilknytning til udførelsesfasen Baggrunden herfor er, at der er tale om en midlertidig situation: Hurtig montering og demontering af de midlertidige konstruktioner er en væsentlig konkurrenceparameter Anvendelse af delkomponenter, som skal samles, opstilles, justeres og kunne pilles ned igen Anvendelse af stableprincip med tilpasningsmulighed Indbygning af excentriciteter og ude-af-lod opstillinger Som følge heraf er de konstruktive/statiske systemer som oftest mere udfordrede og følsomme Større risiko for stabilitetssvigt Større risiko for, at et lokalt svigt kan føre til totalt kollaps (mindre robusthed) Dertil kommer, at den fulde last skal bæres Desuden optræder flere faser under udførelsen med forskellige statiske systemer: Støbning, opspænding og nedsænkning mm., som alle skal tænkes igennem Risici øges med optimeringspresset, der afspejler at de midlertidige konstruktioner er omkostningstunge 48

49 OPSUMMERING, ÅRSAGER TIL KOLLAPS Manglende respekt for udførelsesfasen og de forøgede risici, som er forbundet hermed Kollaps ikke begrænset til støbestilladser, men kan forekomme i mange varianter i tilknytning til interimskonstruktioner og udførelsesfasen Hyppige årsager på teknik-siden: Globalt stabilitetssvigt, hvor svigtform er overset Lokalt stabilitetssvigt, hvor svigtform er overset Lokalt svigt, som medfører globalt kollaps pga. manglende robusthed Fejldimensionering Manglende forebyggelse mod påkørsel 49

50 OPSUMMERING, ÅRSAGER TIL KOLLAPS Mange kollapser skyldes åbenlyse fejl, som burde været blevet fanget i Processen dvs. kvalitetssikringen, under godkendelsesprocessen eller af tilsynet Mangler på proces-siden: Manglende kvalitetssikring (KS) Manglende håndtering af grænseflader tingene falder mellem to stole Manglende 3. parts kontrol of projektdokumentation Mangelfuldt tilsyn 50

51 HVORDAN KAN RISIKOEN SÆNKES? 1. Generelt Omfang og kvalitet af projektdokumentation, kontrol og tilsyn skal afspejle de forøgede risici forbundet med midlertidige konstruktioner og udførelsessituation. 2. Proces Krav til og opbygning af kompetencer Systematisk godkendelsesproces for projektdokumentation og arbejdet på pladsen Fokus på planlægning, dokumentation, grænseflader, kvalitetssikring og sidst men ikke mindst samarbejde Udarbejdelse af krav- og støttedokumenter udover Almindelig Arbejdsbeskrivelse (AAB) og Særlig Arbejdsbeskrivelse (SAB): Tilsynshåndbog for støbestilladser Bilag: Vejledning for stilladstilsyn Bilag: Vejledning for stilladsevaluator Bilag: Beredskabsplan forstøbestilladser 51

52 HVORDAN KAN RISIKOEN SÆNKES? 3. Teknik Løfte det tekniske niveau med hensyn til at forstå, analysere og detailberegne stilladskonstruktioner og andre midlertidige konstruktioner i tilknytning til bygning af broer Udarbejdelse af krav- og støttedokumenter: Projekteringsgrundlag for støbestilladser Eksempelsamling 4. Valg af andre brotyper (med mindre risici) Elementbroer (kortere byggetid og mindre trafikgener) Kompositbroer stål-beton 52

53 ERFARINGER MED TILSYNSHÅNDBOGEN Samarbejdet mellem stilladsberegner og stilladsevaluator Tidlig opstart er afgørende for et konstruktivt og gnidningsfrit samarbejde Tidlig fastlæggelse af koncept for stilladsopbygning fremmer processen Konstant pres for anvendelse af nye løsninger, hvilket medfører diskussioner, presser processen Manglende kvalitetssikring af den fremsendte dokumentation presser processen Bygherrens repræsentanter skal være deres forpligtigelser/ansvar bevidst (afsnit 6 i tilsynshåndbogen) Fornøden tid til alle stilladsaktiviteter skal indarbejdes i tidsplanen Skal ved aktiv stillingtagen sikre, at tilsynshåndbogen efterleves Skal kunne træde aktivt ind i konflikter 53

54 AFSLUTNING Med dette indlæg om de danske erfaringer er det håbet at kunne invitere til: forøget samarbejde og løbende udveksling af erfaringer de nordiske lande imellem med det formål at forebygge stilladskollaps og kollaps af andre midlertidige konstruktioner i forbindelse med brobygning i fremtiden. 54

55 TAK FOR OPMÆRKSOMHEDEN! 55