ULYKKESLAST PÅ NYE BROER

Transkript

1 OKTOBER 2014 VEJDIREKTORATET, BANEDANMARK ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER

2

3 OKTOBER 2014 VEJDIREKTORATET, BANEDANMARK ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER PROJEKTNR. A / DOKUMENTNR. A / R-01-G VERSION G UDGIVELSESDATO UDARBEJDET SAT/JK/IBK KONTROLLERET IBK/JK/SAT GODKENDT SAT/IBK

4

5 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 5 INDHOLD 1 Indledning 6 2 Tekst til nationalt anneks 7 3 Anvendelsesområder 9 4 Baggrund for forslag til nationalt anneks Generelt Baggrund for minimumskrav ved metode II Sammenligning med international praksis 16 5 Risikoanalyse - skibskollisioner 18 6 Referencer 20

6 6 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 1 Indledning I forbindelse med vurdering af nye broers sikkerhed mod skibsstød har Vejdirektoratet og Banedanmark ønsket, at de i Eurocodes, ref. [1] og [2], angivne generelle retningslinier for krav til strukturel sikkerhed blev beskrevet mere operationelt, således at det for design af nye danske broer blev tydeliggjort, hvorledes ulykkeslaster herunder skibsstød skal behandles. Det fremgår ikke klart af Eurocodes, om de generelle krav til strukturel sikkerhed som er gældende for sædvanlige laster også skal anvendes for ulykkeslaster, eller om man grundet den sjældne forekomst af ulykkeslaster kan opstille yderligere eller andre krav. Vejdirektoratet og Banedanmark har derfor nedsat en arbejdsgruppe med det formål at få udformet nogle retningslinjer for, hvorledes fornøden sikkerhed mod ulykkeslaster skal indbygges i design af nye broer. Arbejdsgruppen har haft følgende sammensætning: Søren Randrup-Thomsen, Civilingeniør, Ph.D., Rambøll Inger Birgitte Kroon, Civilingeniør, Ph.D., COWI Jørgen Kampmann, Civilingeniør, COWI Der er i nærværende notat givet et forslag til tekst til et dansk anneks til eurocode. Teksten omfatter en tabel med krav til årlige svigtsandsynligheder for ulykkeslaster samt note for anvendelse. I de efterfølgende afsnit er baggrundsdokumentationen for etablering af skemaet beskrevet.

7 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 7 2 Tekst til nationalt anneks I 'EN ', ref. [2] angives i afsnit 3.2, at niveauer af acceptabel risiko kan anføres i det nationale anneks. Følgende tekst foreslås anvendt som grundlag for en endelig normtekst implementeret i et sådant nationalt anneks. (1) Den strukturelle sikkerhed mod ulykkeslaster (undtaget brand) for broer i konsekvensklasse CC3 skal eftervises ved anvendelse af enten Metode I eller Metode II. (2) Metode I indebærer, at det for de svigtmæssigt mest kritiske snit skal eftervises, at et svigt med fare for tab af menneskeliv *) og/eller meget store økonomiske **), sociale eller miljømæssige konsekvenser vil forekomme med en årlig svigtsandsynlighed p f på mindre end 10-7 pr. år. For eksisterende broer kan anvendes p f = 10-6 pr. år. Ved eftervisning af kravet til p f må der ikke tages hensyn til effekten af samtidighed af personer på broen ved ulykkeslastens forekomst. (3) Metode II indebærer, at den strukturelle sikkerhed mod ulykkeslaster fastlægges ud fra ALARPprincippet, hvor foranstaltninger til reduktion af risikoen for svigt med fare for tab af menneskeliv *) samt økonomiske **), sociale eller miljømæssige tab identificeres og vurderes. (4) Ved anvendelse af Metode II skal det for de svigtmæssigt mest kritiske snit under alle omstændigheder eftervises, at et svigt med fare for tab af menneskeliv *) ikke overstiger følgende sandsynligheder: Vejbroer: 10-5 pr. år for hændelser, hvor et eller flere køretøjer styrter ned fra broen. Sporbærende broer: 10-6 pr. år for hændelser, hvor et tog styrter ned fra broen eller vælter på broen. Ved eftervisning af dette kriterium må der ikke regnes med mindre end 10 passagertog pr. gennemsnitsdøgn. (5) Ved anvendelse af Metode II tillades det at medtage effekten af samtidighed af køretøjer og tog på broen ved ulykkeslastens forekomst eller umiddelbart derefter samt sikkerhedsforanstaltninger til reduktion af konsekvenserne af ulykkeslastens optræden. * ) Svigt med fare for tab af menneskeliv defineres som strukturelt svigt, der medfører umiddelbar fare for tab af menneskeliv, eksempelvis nedstyrtning af brofag. For sporbærende broer henregnes til strukturelt svigt også permanente deformationer og et elastisk dynamisk respons, som kan foranledige, at et tog afsporer og styrter ned fra broen eller vælter. Grænseværdier for permanente deformationer og elastisk dynamisk respons skal fastlægges i samarbejde med Infrastrukturforvalteren for det specifikke projekt.

8 8 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER ** ) Regularitet indgår i de økonomiske konsekvenser i form af trafikantgeneomkostninger. Eventuelle krav til regularitet vurderes og fastlægges i samarbejde med Infrastrukturforvalteren for det specifikke projekt. NOTE 1 Følgende procedure anvendes til eftervisning af den strukturelle sikkerhed ved anvendelse af Metode II: 1. Mulige risikoreducerende tiltag identificeres. For hvert tiltag estimeres; 1.1 Hvilken reduktion tiltaget vil have på svigtsandsynligheden p f. 1.2 Hvilken reduktion tiltaget vil have på: a) de personsikkerhedsmæssige konsekvenser for brugere af broen. b) de økonomiske konsekvenser af en afbrydelse af broforbindelsen. 1.3 Omkostninger til etablering (og drift) af tiltaget. 2. Ud fra en ALARP betragtning vurderes for hvert enkelt tiltag, om det skal implementeres. 3. Der beregnes endelige sandsynligheder for forskellige typer af svigt efter implementering af tiltag, herunder svigt med tab af menneskeliv for sammenligning med de anførte maksimumsværdier 10-5 pr. år og 10-6 pr. år for henholdsvis vejbroer og jernbanebroer. NOTE 2 ALARP (As Low As Reasonable Practicable) er en metodik, der har som formål at afgøre, om et risikoreducerende tiltag bør indføres. Dette vil indebære gennemførelsen af en cost-benefit analyse, hvor følgende udføres: 1. Fastlæggelse af de økonomiske omkostninger til etablering og drift af tiltaget. 2. Beregning af reduktionen af den prissatte risiko efter at tiltaget er etableret omfattende såvel personrisiko som risiko for samfundsmæssige tab på grund af afbrydelse af broforbindelsen og sociale og miljømæssige tab. 3. Fastlæggelse af omkostninger til oprydning og forureningsbekæmpelse samt til reparation / genopførelse. Tiltag skal indføres medmindre cost-benefit analysen viser, at værdien af risikoreduktionen er mindre end omkostningerne.

9 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 9 3 Anvendelsesområder Proceduren givet i normteksten kan udelukkende tages i anvendelse i forbindelse med design relateret til ulykkeslaster for broer i konsekvensklasse CC3. I forbindelse med design af sædvanlige lasttilfælde (ULS) henvises til normgrundlaget som specificeret i EN 1990 og EN 1991, ref. [1] og [2]. Ulykkeslaster omfatter i denne sammenhæng skibskollisioner, påkørsel og andre typer uheld med indflydelse på broens strukturelle sikkerhed, herunder eksplosioner. Brand samt jordskælv er ikke omfattet, eftersom der er separate regler for disse. Det påhviler brugeren af proceduren ved design af nye broer at overveje, om der for den pågældende bro er særlige forhold, som kunne betyde, at en skærpelse i forhold til kravene i proceduren er nødvendig. En tilsvarende procedure til eftervisning af fornøden sikkerhed for skibsstød mod eksisterende vejbroer er beskrevet i 'Skibsstød mod eksisterende vejbroer, Risikoacceptkriterier', ref. [3].

10 10 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 4 Baggrund for forslag til nationalt anneks 4.1 Generelt Baggrunden for forslaget om at revidere det danske nationale anneks til eurocode DK NA er et behov for fastsættelse af risikoacceptkriterier for ulykkeslaster, undtaget er dog brand og jordskælv, for hvilke ikke er gældende, se ref. [2]. Risikoacceptkriterierne er opstillet som et alternativt valg mellem to forskellige metoder til risikoevaluering. Den ene metode Metode I er opstillet som et almindeligt absolut krav til sikkerhed for svigtmekanismer under ulykkeslast. Kravet til svigtsandsynligheden svarer til det krav som i EN 1990 stilles til RC3 konstruktioner, se ref. [1]. Dermed skulle risikoen fra ulykkeslaster være sikret på samme niveau som for øvrige laster uanset, at man grundet ulykkeslasternes særlige karakteristika (i.e. at sandsynlighedseftervisningen er domineret af sandsynligheden for at lasten ikke opstår) kunne mene, at man generelt kan acceptere større risiko fra disse lasttilfælde. Den anden metode Metode II er opstillet som en samfundsmæssig cost-benefit betragtning, hvor det acceptable risikoniveau styres af balancen mellem den samfundsmæssige gevinst ved risikoreduktion og omkostningerne til risikoreduktion. Den samfundsmæssige gevinst måles her som reduktionen i sandsynligheden for svigt kombineret med konsekvenser af svigt. Dette princip for risikoevaluering er også kendt som en variant af ALARP princippet (As Low As Reasonably Practicable), hvor risikoen reduceres til det laveste rimelige niveau set i forhold til de omkostninger der er ved risikoreduktion. For at sikre, at det resulterende sikkerhedsniveau for ulykkeslaster står i rimelig forhold til de krav, vi i øvrigt stiller til sikkerheden for tab af menneskeliv, og man på den måde ikke groft overskrider krav til individuel risiko, nationale referenceværdier for jernbanesikkerhed (CSM safety targets) etc., så er det valgt at formulere en sidebetingelse, som alene stiller krav til sandsynligheden for tab af menneskeliv, se også afsnit 4.2. Da det grundlæggende princip for Metode II er ALARP, er minimumskravene til sikkerhed dog formuleret sådan, at der stadig er rum for at finde det samfundsmæssigt optimale sikkerhedsniveau for det enkelte design.

11 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 11 Generelt vurderes det, at eftervisning ved Metode I formentlig leder til et dyrere design end ved Metode II, hvilket er rimeligt, idet man ved Metode II går ind i en mere detaljeret analyse af samfundets risiko ved tab af broen og en detaljeret gennemgang af mulige risikoreducerende foranstaltninger. Er ulykkeslasten ikke kritisk for konstruktionen, vil en eftervisning ved Metode I være tilstrækkelig, uden dette vil lede til væsentlige meromkostninger. Ved metode II er der indført en note (**) om regularitetskriterier. Dette er gjort, fordi Infrastrukturforvalteren kan vælge at have absolutte regularitetskriterier, f.eks. i form af maksimalt tilladte sandsynligheder per år for afbrydelser af trafikken over broen af forskellige varigheder. I ALARP-princippet vil hensynet til regulariteten under alle omstændigheder indgå på rationel vis, idet de samfundsøkonomiske tab ved afbrydelse af forbindelsen vil indgå i beregningen af den økonomiske gevinst ved et risikoreducerende tiltag. 4.2 Baggrund for minimumskrav ved Metode II Generelt Der er ved Metode II indført et minimumskrav i form af en maksimal tilladelig sandsynlighed per år for svigt med tab af menneskeliv, som skal overholdes uanset resultatet af cost-benefit analysen. Formålet med disse minimumskrav er at sikre, at risikoen for den enkelte vejtrafikant eller person i tog ikke bliver ude af proportioner med den risiko, som i gennemsnit opleves ved at rejse på vej eller med bane. Kriteriet er formuleret som en maksimal sandsynlighed for svigt med omkomne til følge. Denne formulering er primært anvendt af hensyn til jernbanebroer, hvor sandsynligheden for, at et tog vil blive impliceret i et svigt i konstruktionen sædvanligvis er lille. Fordelen ved denne formulering i forhold til et krav om en maksimal svigtsandsynlighed per år for jernbanebroer er, at indførelse af foranstaltninger, der reducerer sandsynligheden for, at et tog bliver impliceret i et svigt, vil kunne medføre besparelser i konstruktionen, idet en højere sandsynlighed per år for svigt ville kunne accepteres givet disse foranstaltninger implementeres. Fordelen er endvidere, at den samme værdi, 10-6 per år, kan anvendes for følgende to situationer for jernbanebroer: Skibskollision, som medfører kollaps af en del af broen. I dette tilfælde vil et tog styrte ned fra broen, hvis det befinder sig på den kollapsede del af broen eller indenfor en afstand lig standsningslængden (kørsel i reaktionstiden + bremselængde). Skibskollision, som medfører så store rystelser af broen, at det kan føre til afsporing af et tog, hvilket vil kunne lede til, at toget styrter ned fra broen. I dette tilfælde vil et tog kun være i fare, hvis det er inden for en kort afstand fra den ramte del af broen, og selvom toget skulle afspore kan det meget vi forblive på broen.

12 12 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER Skibskollision der medfører deformationer så store, at de vil føre til væltning eller afsporing af toget, hvilket vil kunne lede til, at toget styrter ned fra broen. Hvis broen er konstrueret, så den netop opfylder minimumskravene for de tre situationer, så bliver bidraget til passagerenes risiko fra de tre situationer det samme, selvom sandsynligheden for, at et tog styrter ned fra broen givet svigt af broen er meget større i den første situation end i den anden og også større end i den tredje. I afsnit og nedenfor er det for henholdsvis vejbroer og jernbanebroer vist, at man med de foreslåede værdier for minimumskravene opnår det ønskede formål, at risikoen for den enkelte vejtrafikant eller person i tog ikke bliver ude af proportioner med den risiko, som i gennemsnit opleves ved at rejse på vej eller med bane. Som det fremgår af afsnit 4.2.3, kan der være problemer med at opfylde formålet, hvis der er en meget ringe trafik på en jernbanebro. Det er baggrunden for, at der er stillet et krav om, at man ikke må regne med mindre end 10 passagertog per gennemsnitsdøgn. Dette krav sikrer også et vist minimumsniveau af konstruktionssikkerhed og dermed robusthed overfor fremtidige ændringer af forudsætningerne Vejbroer For vejbroer er der i forbindelse med udarbejdelse af retningslinjer for eksisterende vejbroer udført beregninger til dokumentation af risikoniveauet for skibskollisioner for forskellige typer af vejbroer motorvejsbroer, klapbroer etc. Dette er teoretiske beregninger med den lidt fortænkte forudsætning, at de eksisterende broer var bygget, så minimumskravet i (4) i afsnit 2 netop var opfyldt. Beregningerne refererer altså ikke til de eksisterende broers faktiske sikkerhed. Resultatet af disse beregninger er som følger: For Lillebæltsbroen bliver risikoen for trafikanterne fra skibskollisioner ca. 3 % af den risiko de normalt oplever i dag på en motorvej af samme længde som Lillebæltsbroen. Forudsætningen er, at begge de to pyloner har en sandsynlighed på 10-5 per år for kollaps. For Aggersundbroen, som er en klapbro, hvor bilerne ved skibspassage holder bag bomme ude på broen på broelementer, som vil kunne kollapse i tilfælde af skibskollision, bliver risikoen for trafikanterne ca. 25 % af den risiko som trafikanterne normalt oplever i dag på en landevej af samme længde som Aggersundbroen. Forudsætninger er, at to piller og to brodragere har en sandsynlighed på 10-5 per år for kollaps. For Svendborgsundbroen og for Sallingsundbroen er det vist, at et minimumskrav på 10-4 per år ville være tilstrækkeligt. Det synes således rimeligt at konkludere, at minimumskravet på 10-5 per år sikrer, at risikoen for den enkelte vejtrafikant ikke bliver ude af proportioner med den risiko, som i gennemsnit opleves ved at rejse på vej. Dette vil også gælde, hvis risi-

13 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 13 koen på vejen falder i fremtiden, jf. at der er sket et fald i risikoen på veje i de senere år, og at der arbejdes målrettet på en yderligere reduktion. Der henvises til ref. [3] for detaljer. Det bemærkes, at der i ref. [3] er set på svigtsandsynligheder per år, uden betragtninger om, hvorvidt køretøjer på broen bliver impliceret. Dette spiller dog i de betragtede eksempler ikke nogen rolle af betydning, idet der meget ofte vil være mindst et køretøj impliceret Jernbanebroer Risikoen på jernbaner i Danmark EU har udsendt et dokument, ref. [8], med angivelse af nationale referenceværdier (NRV) for jernbanesikkerhed. Alle NRV arbejder med enheden antal dræbte og vægtede alvorlige personskader beregnet som: Antal dræbte plus 0,1 gange antal alvorlige personskader. For dette begreb anvendes ofte den engelske forkortelse FWSI (= Fatalities and weighted serious injuries). Der er NRV for 6 typer af risiko (risiko for passagerer, risiko for personale, risiko for brugere af jernbaneoverskæringer, risiko for "andre", risiko for personer, der uretmæssigt befinder sig på jernbanearealer, og risiko for samfundet). Det relevante for en jernbanebro vil være førstnævnte risiko (risiko for passagerer), hvor der for Danmark er anført følgende: NRV 1 for passagerrisiko: NRV 1.1: FWSI hos passagerer per passagertogkm: 9, NRV 1.2: FWSI hos passagerer per passagerkm: 0, Andre kriterier vil være mindre strenge, f.eks. NRV 2: FWSI hos personale per togkm: 9, NRV 6: Total FWSI per togkm: Eftervisning af, at 10-6 per år er en rimelig værdi For tre jernbanebroer er beregnet FWSI hos passagerer per passagertogkm og FWSI per passagerkm forudsat, at broen var dimensioneret, så minimumkravet på 10-6 per år kun lige er opfyldt. De tre broer er den eksisterende Øresundsbro, den eksisterende Vestbro i Storebæltsforbindelsen og projektet for den kommende Storstrømsbro. Dette er teoretiske beregninger med den lidt tænkte forudsætning, at de eksisterende broer var bygget, så minimumskravet i (4) i afsnit 2 netop var opfyldt. Beregningerne refererer altså ikke til de eksisterende broers faktiske sikkerhed. Resultatet af beregningerne er vist i Tabel 4-1. Beregningerne bygger på følgende forudsætninger:

14 14 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER Passagertogtrafik i overensstemmelse med de seneste risikoanalyser for Øresundsbroen og Vestbroen (for Øresundsbroen er risikoanalysen fra 1998, for Vestbroen fra 2004) og i overensstemmelse med design basis for Storstrømsbroen. Uanset broens længde er risikoen fordelt over en 10 km lang strækning. Dette er i overensstemmelse med, hvad der tidligere er gjort for Banedanmark, ref. [9]. Man kunne argumentere for at anvende en større længde, idet passagererne, som rejser over de pågældende broer, i det fleste tilfælde vil rejse væsentligt længere end 10 km. Der er gjort antagelser om antallet af kritiske elementer ud fra udformningen af de pågældende broer, se Tabel 4-1. Disse antagelser er væsentlige, idet risikoen for passagererne er proportional med antallet af kritiske elementer. For hvert af de tre broprojekter svarer antallet af kritiske elementer til, hvad der formodes at være et realistisk antal, hvis broen var bygget, så minimumskravet netop var opfyldt for de elementer, hvor ulykkeslasten er kritisk. Antallet er mindre end det totale antal elementer for broerne, idet der typisk vil være mange elementer, som på grund af andre laster end ulykkeslasten får væsentligt større kapacitet end svarende til minimumskravet. Der er regnet med, at alle passagerer i toget omkommer ved hændelsen. Dette er forventeligt, hvis toget styrter i havet, hvilket vil være tilfældet, hvis det styrter ned fra broen i de valgte eksempler, men på den sikre side, hvis toget vælter på broen. Det vil også være på den sikre side, hvis toget styrter ned fra en bro over land. For Vestbroen forløber beregningen af FWSI per passagerkm som følger: FWSI per år = 40 kritiske elementer gange 10-6 per år gange 174 passagerer = per år Passagerkm per år = 10 km gange tog/år gange 174 passagerer = passagerkm per år FWSI per passagerkm = per år / passagerkm per år = 0, FWSI per passagerkm

15 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 15 Øresundsbroen Vestbroen Storstrømsbroen Passagertog per døgn Passagerer per tog Antal kritiske elementer FWSI per passagertogkm FWSI per passagerkm 0, , , Tabel 4-1 Passagerrisiko for tre broer, hvis de var bygget, så de netop opfyldte minimumskravet i (4) i afsnit 2. Tallene er resultat af teoretiske beregninger, som ikke refererer til broernes faktiske sikkerhed Det ses af Tabel 4-1, at FWSI per passagertogkm for de tre broer er omtrent det samme som NRV 1.1 = 9, , medens FWSI per passagerkm for de tre broer er mellem knap halvdelen og ca. ¾ af NRV 1.2 = 0, For disse tre eksempler gælder det således som ønsket, at risikoen som følge af ulykkespåvirkningen ikke er ude af proportioner med den risiko, som fremgår af de nationale referenceværdier. Risikoen er ikke ubetydelig, men det er acceptabelt, idet der vil være udført analyser, der dokumenterer, at der ikke findes risikoreducerende foranstaltninger, der på en omkostningseffektiv måde kan reducere risikoen yderligere. Det bemærkes, at fra passagerernes synspunkt er FWSI per passagerkm mere relevant end FWSI per passagertogkm. Krav om, at antallet af passagertog skal være mindst 10 per døgn For en bro, som er bygget, så den netop opfylder minimumskravet i (4) i afsnit 2, bliver de beregnede FWSI per passagertogkm og FWSI per passagerkm omvendt proportional med antallet af passagertog per døgn. Dette kan illustreres med beregningen for Vestbroen ovenfor. Antallet af FWSI per år bliver ikke påvirket af at antallet af tog reduceres med en faktor 10, idet minimumsandsynligheden på 10-6 per år gælder givet, at der er et tog. Derimod vil antallet af passagerkm per år blive reduceret med en faktor 10, hvis antallet af tog per år bliver reduceret med en faktor 10. Dvs. hvis antallet af passagertog var en 1/10 af de i tabellen anførte, ville de beregnede risikotal blive 10 gange højere end anført i tabellen. Dvs. FWSI per passagerkm ville blive mellem knap 5 og ca. 7 gange større end den risiko, som fremgår af de nationale referenceværdier. Dette kunne måske stadig accepteres, idet man som anført ovenfor kunne vælge at sammenligne med en længere strækning end 10 km. Det bemærkes også, at man næppe vil bygge broer, der er så lange, at der vil være så mange kritiske elementer som antaget i Tabel 4-1, hvis der på broen kun skal køre så få tog, som 1/10 af de i tabellen anførte. For at undgå, at der efter Metode II projekteres jernbanebroer med meget beskeden togtrafik og deraf følgende stor risiko per passagerkm, er det foreskrevet, at man ved eftervisning af, at minimumskravet på 10-6 per år er overholdt, ikke må forud-

16 16 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER sættes en passagetogstrafik på mindre end 10 tog per gennemsnitsdøgn. Hvis denne togtrafik anvendes i beregningen for Storstrømsbroen i Tabel 4-1 fås FWSI per passagerkm på 0, , hvilket er godt det dobbelte af den risiko, som fremgår af de nationale referenceværdier. Dette er ikke ude af proportioner med denne risiko. 4.3 Sammenligning med international praksis Amerikanske AASHTO, ref. [4], har for kritiske vejbroer, som er broer, der er vigtige i nødsituationer, et krav om, at kollapssandsynligheden totalt for broen højst må være 10-4 per år. For broer, som ikke er kritiske, er kravet 10-3 per år. Da kravene referer til anvendelsen af broerne i nødssituationer, er det muligt, at man med kravene referer til sandsynligheden for afbrydelse af forbindelsen, selvom ordet kollaps anvendes. Kravene i AASHTO synes at være i rimelig overensstemmelse med Metode II kriterierne for vejbroer i afsnit 2, idet AASHTOs krav vedrører broen som helhed, medens kravene i afsnit 2 er per svigtmekanisme. Den nordiske komité for bygningsbestemmelser har i Appendix A3 til ref. [6] også anført 10-4 per år som grænse: "I praxis kan det vara nödvändigt att se bort från de mest osannolika påverkningarna. Sannolikheten för olyckspåverkningar, som kan negligeras i analysen, bör dock inte, efter bästa uppskattning, överstiga 10-4 per år för en given konstruktion." Den norske håndbog for broprojektering, HB 185, ref. [7], angiver en svigtsandsynlighed på 10-4 per år som grænse for, hvornår der skal tages højde for ulykkeslaster: "Karakteristiske ulykkeslaster er i hovedsak nominelle verdier fastsatt ut fra et skjønn og kan vanligvis ikke knyttes til et definert sannsynlighetsnivå. I den utstrekning ulykkkeslasten kan bestemmes ved hjelp av sannsynlighetsberegninger bør sannsynligheten for hendelser som en ser bort fra i analysen, ikke overstige 10-4 per år." Det bemærkes, at de ovenfor anførte sandsynligheder på 10-4 per år er for hele konstruktionen, medens de 10-6 per år og 10-7 per år er per svigtmekanisme. I Sverige er der gjort et national valg vedrørende niveaet af acceptabel risiko fra ulykkeslaster (Punkt 3.2, NOTE 3 i EN , ref. [2]). Valget er beskrevet på side 63 i ref. [10] og lyder: "Risknivån får inte vara högre än vad som svarar mot säkerhetsindex β = 3,1 för olyckslaster och β = 2,3 för fortskridande ras för referenstiden 1 år". Β = 3,1 svarer til en sandsynlighed på 10-3 og Β = 2,3 svarer til en sandsynlighed på Da der er nævnt referencetiden 1 år, kunne dette forstås som, at en svigtsandsynlighed på 10-3 per år for ulykkeslaster er acceptabel. Fra en person, som har arbejdet med implementering af Eurocodes i Sverige har vi imidlertid fået oplyst, at disse sandsynligheder skal forstås som betingede sandsyn-

17 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 17 ligheder, dvs. svigtsandsynligheder givet, at henholdsvis en ulykkeslast forekommer og at et lokalt brud indtræffer. Måske kan de 10-3 forklares ved, at hvis ulykkeslasten forekommer med en sandsynlighed på 10-4 per år, jævnfør omtalen af Appendix A3 til ref. [6] ovenfor, så bliver svigtsandsynligheden 10-4 per år gange 10-3 = 10-7 per år. Det bemærkes, at der i de svenske tekniske krav til broer, TRVK Bro 11, ref. [11], som dækker både jernbanebroer og vejbroer, findes bestemmelser om skibskollisionslaster, men der er ikke noget om et acceptabelt risikoniveau.

18 18 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 5 Risikoanalyse - skibskollisioner Som eksempel på, hvordan risikoanalyse skal udføres i Metode II gives her en beskrivelse af risikoanalyse for skibskollisioner. I forbindelse med fastlæggelse af årlige svigtsandsynligheder, skal der udføres beregninger af skibskollisionssandsynligheder for broens strukturelle elementer samt beregninger af konsekvenserne af en skibskollision. Beregningerne er grundlaget i risikoanalyserne og bør som minimum indeholde: Dataindsamling mm Skibstrafik opgørelse over antal årlige passager fordelt på skibstyper og størrelser og på ruter, opstilling af prognose for fremtidig trafik, hvis der forventes væsentlige ændringer Ruter geometrisk fastlæggelse af ruter, inklusive knækpunkter, afmærkning etc. eksempelvis udarbejdet på basis af AIS (Automatic Identification System) registreringer af skibe i området. Brodesign bropiller og brodragere Bathymetri vanddybder langs ruter, begrænsninger, obstacles etc. Frekvensmodellering Geometrisk modellering af skibes placering på de enkelte ruter Fejlscenarier menneskelige fejl, tekniske fejl Beregning af frekvens for relevante uheldstyper HOB, sideways pr. element, både kritisk svigt og hændelser, der kun medfører afbrydelse af forbindelsen Konsekvensmodellering

19 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 19 Beregning af kritiske svigt hvor stor andel af aktuelle kollisioner medfører kritisk svigt Antal personer på bro ved kollision Vurdering af kollisionens effekt på personerne Vurdering af varighed af afbrydelse og omkostningerne herved for samfundet samt omkostninger til oprydning, forureningsbekæmpelse og reparation / genopførelse Risikoanalyse Beregning af risiko frekvens x konsekvens for de inkluderede fejlscenarier Identifikation af risikoreducerende tiltag ALARP overvejelser overvejelser over mulige tiltag til at reducere risikoen yderligere. Dette skal omfatte analyser som beskrevet tidligere.

20 20 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 6 Referencer [1] DS/EN 1990; Eurocode 0: Projekteringsgrundlag for bærende konstruktioner [2] DS/EN ; Eurocode 1: Last på bærende konstruktioner Del 1-7: Generelle laster Ulykkeslast [3] Skibsstød mod eksisterende vejbroer, Risikoacceptkriterier, COWI/Rambøll for Vejdirektoratet, Maj 2014 [4] AASHTO Guide Specifications and Commentary for Vessel Collision Design of Highway Bridges, Rev. 2nd Edition, Interim Revision. [5] Banedanmark og Vejdirektoratet: DS/EN 1990 DK NA:2009, Nationalt anneks til Eurocode 0: Projekteringsgrundlag for bærende konstruktioner, Annex A2 Application for bridges, 31. jan [6] Den nordiske komité for bygningsbestemmelser: Retninglinier for Last- og sikkerhedsbestemmelser for Bærende konstruktioner. NKB-skrift nr. 55. Juni [7] Håndbok 185, Bruprosjektering, Eurokodeutgave, Statens Vegvesen, 2011 [8] Europakommissionen: Kommissionens gennemførelsesafgørelse af om ændring af Kommissionens afgørelse 2012/226/EU om det andet sæt af fælles sikkerhedsmål for jernbanesystemet. [9] Banestyrelsen, Acceptkriterier for personsikkerhed ved Jernbanetransport, August 2002 [10] Boverkets författningssamling: BFS 2013:10 EKS 9. Boverkets föreskrifter om ändring i verket föreskrifter om allmänna råd (2011:10) om tillämpning av europeiska konstruktionsstandarder (eurokoder), 18 juni 2013.

21 ULYKKESLAST PÅ NYE BROER RISIKOACCEPTKRITERIER 21 [11] Trafikverket: TRVK Bro 11. Trafikverkets tekniska krav Bro. TRV publ nr 2011: dec. 2011