Randers Kommune DEN BLÅ BRO NIRAS A/S Sortemosevej 2 DK-3450 Allerød Telefon 4810 4200 Fax 4810 4300 E-mail niras@niras.dk CVR-nr. 37295728 Tilsluttet F.R.I Anlægsoverslag for totalrenovering af den Blå Bro samt overslag for etablering af en ny stibro. Notat nr. 001 1. Indledning NIRAS er af Randers Kommune blevet bedt om at fremkomme med anlægsoverslag for dels en totalrenovering af Den Blå Bro over Gudenåen i Randers, dels anlæg af en helt ny stibro. Notatet omhandler: Dato 2010-10-01 Version 00 Rev. Dato Udført CvS Kontrol TBP Godkendt CvS Overslag for reparations omkostninger af den eksisterende bro, inkl. nødvendig udskiftning af stålprofiler, -bjælker, bolte mv., fuldstændig afrensning og genmaling af broen, afdækning og arbejdsplads, projektering og tilsyn. Overslaget baseres på en visuel inspektion af broen samt eksisterende tegninger. På tilsvarende vis overslag for forskellige løsninger af anlæg af en ny bro i f.eks. stål eller andet. En række løsninger er gennemgået. Som grundløsning regnes der med en stibredde på 4,0 m mellem rækværk, men merprisen for en løsning med 5 m er vurderet. 2. Den Blå Bro Den Blå Bro er lokaliseret i Randers, se kortet nedenfor, på et sted hvor Gudenåen er omkring 80 m. Vanddybden skønnes maksimalt at være omkring 3 m ved normal vandstand. Broen er en klassisk nittet stålgitterbro oprindeligt anvendt til jernbane, i dag anvendt som stibro. Broen består af to fag, hver på omkring 58 m. Brofagene hviler af på store dybt funderede (kote 12 til -16) granitbeklædte piller. Broen er bygget i 1897 og senest totalrenoveret omkring 1994/95. Bredden på stien udenfor broen er omkring 3 m og på broen omkring 4 m.
Den Blå Bro Figur 1, Den Blå Bro over Gudenåen i Randers. Figur 2, Den Blå Bro set fra øst Østlig facade.
Figur 2, Den Blå Bro set fra syd Sydlig ende. 3. Totalrenovering af den eksisterende bro 3.1 Historik Broen er opført i 1897. Første generaleftersyn er udført i 1992, hvor bygværket fik en generel karakter på 4, med bemærkninger på stort se alle konstruktionsdele. Efterfølgende har broen gennemgået renovering i 1994 hvor der blev udført overfladebehandling, maling, lokale reparationer, samt nye rækværker og belysning. I 1995 blev der udført mindre malingsreparationer, samt reparation af lejehylder, endevægge, fløje og mellempiller. Seneste generaleftersyn er udført i 2008, hvor broen har fået en generel karakter på 1, hvor der dog er blevet bemærket rustudfældninger på bolte og profiler på overbygningen samt afskalninger, manglende fuger og udfældninger på endeunderstøtningerne. Historikken er som følgende: 1897 Broen er opført 1992 Generaleftersyn 1992 Særeftersyn 1994 Reparation (Overfladebehandling, maling, nyt rækværk og belysning) 1995 Generaleftersyn 1995 Reparation (Gennemgribende renovering, malingsgarantireparationer)
1995 Reparation (Reparation af lejehylder, endevægge, fløje, mellempille) 1996 Generaleftersyn 1999 Generaleftersyn 2008 Generaleftersyn 3.2 Beskrivelse af indhold og omfang af en totalrenovering Broen er i september 2010 besigtiget fra terræn. Billeder fra besigtigelsen kan ses i bilag 2. Undersiden af overbygning (under træbelægningen): Der er generelt registreret korrosion med begyndende tværsnitsreduktion på stålprofilerne omkring samlinger. Der er i forbindelse med samlingerne også registreret korrosion af bolte i lille omfang på de tværgående bjælker (skønnet ca. 1 %), og i lidt større omfang på de langsgående bjælker (skønnet ca. 8 %). Omkring vederlagene er omfanget af korroderede bolte dog væsentligt højere (skønnet ca. 25 %). Enderne af broen og over mellemunderstøtningen er kraftigere angrebet af korrosion end den resterende del af broen. Disse steder er boltene kraftigt korroderet, og stålprofilerne er nogle steder kraftigt reduceret i deres profiltykkelse. Der er i enkelte af de tværgående træbjælker observeret blødt og smuldrende træ, som tyder på begyndende ælde af bjælkerne. Overside af overbygning (over træbelægningen): Der er generelt registreret korrosion i samlinger mellem elementer. Dette gælder både samlinger mellem hoveddrager og mindre samlinger i gitterdragerne. Graden af korrosion er dog varierende fra samling til samling. Graden af korrosion er værst på undersiden af broen, hvor der enkelte steder også er observeret tværsnitsreduktion. Der er observeret enkelte elementer der grundet korrosion bør overvejes udskiftet. Enkelte steder bør det overvejes om en lokal forstærkning er nødvendig. F.eks. som laskeplader eller vinkelprofiler der monteres udvalgte steder på profilerne. Ved enkelte samlinger er der bolte eller nitter der er korroderet i en grad så udskiftning bør overvejes. Specielt ved samlinger over endevederlag og vederlag på mellemunderstøtning er der mange korroderede bolte. Mellem de lodrette gitterelementer er der monteret en fuge. Denne fuge er mange steder ældet og har sluppet elementerne. Omkring denne fuge er dragerne flere steder korroderet. Der er observeret algevækst flere steder på broen. Algevæksten er specielt udpræget på nedadvendte flader vendt mod nord og ved samlinger mod de nederste vandrette dragere.
4. Anlæg af ny bro 4.1 Forudsætninger og afgrænsninger Der er i det følgende udelukkende set på løsninger hvor de eksisterende vederlagspiller forudsættes genanvendt, idet de umiddelbart skønnes at være i en god/acceptabel tilstand. Det forudsættes dog at overfladerne renoveres og tilpasses en ny bro. Muligheden for at etablere to piller mere således at broens to spænd på 58 m reduceres til 29 m (4 stk) er ikke nærmere undersøgt da den udfra et miljømæssigt synspunkt kunne være problematisk pga reduceret gennemstrømning. Løsning kunne måske være økonomisk fordelagtigt med en overbygning med præfab betonelementer eller som en komposit løsning med stålbjælker og insitu-støbt betondæk. Det er således alene løsninger hvor den eksisterende overbygning i form af stålgitterkonstruktionerne som udskiftes med en ny overbygning som behandles i det efterfølgende. Da der er tale om en stibro med relativ store spænd bør konstruktioner med en relativ lille egenvægt opsøges. Dette af hensyn til teknik, økonomi og af æstetiske årsager idet det vurderes problematisk med store betonkonstruktioner på det aktuelle sted. Dette betyder at stålbroer er de mest oplagte og velegnede til formålet. Det vurderes også at konstruktioner som fordrer at funderingen optager store vandrette kræfter ikke er velegnede på dette sted. Det kunne f.eks. dreje sig traditionelle hængebroers ankerblokke og traditionelle buebroer hvor buens fodpunkt afleverer sine vandrette kræfter til en fundering. På broerne anvendes kunststofbelægning med skridsikkert tilslag samt rækværk med belysning. Eurocodes med nationale annekser forudsættes gældende. Der er i overslaget regnet med en trafiklast på 5 kn/m2 samt et 12 tons servicekøretøj. (Et 4 tons service køretøj reducerer mængden af stål i de sekundære systemer med 30 %). 4.2 Løsningsmuligheder Følgende løsningsmuligheder af stål er vurderet. 1. Bjælkebro af opsvejste stålprofiler 2. Gitterbro af stålprofiler 3. Buebro (selvforankrende) 4. Hængebro (selvforankrende) Ved selvforankrende menes at vandrette kræfter i konstruktionen holdes i ligevægt internt i konstruktionen, således at funderingen ikke påvirkes af vandrette kræfter. De forskellige løsninger gennemgås efterfølgende og illustreret i bilag 1.
4.2.1 Bjælkebro Konstruktionen opbygges på traditionel vis med en to hovedbærende opsvejste kassedragere hvorimellem et trapetzpladedæk spænder. Konstruktionshøjden forventes at blive 1,5 m. Færdige brofag à ca. 58 m bygges på land og flådes på pramme til stedet hvor de med hydraulik løftes på plads. De to fag sammensvejses eventuelt over midterpillen. Alternativt kan en kompositløsning med ståldragere og insitustøbt betondæk være relevant. 4.2.2 Gitterbro Konstruktionen opbygges i stil med den eksisterende med to hovedbærende gitterbjælker enten placeret som de eksisterende dvs over dækniveau eller på undersiden. Sidst nævnte kræver at stiens længdeprofil hæves op på den sidste del op mod broen på begge sider med omkring 1,5 m, idet det antages at fritrummet under broen ikke må reduceres. Sektioner af brofagene fabrikeres på værksted og samles (sammensvejses) på land. De to brodele på ca. 58 m samles på hver side af Gudenåen i forlængelse af den linie der udgør broens tracelinie. Hver brodel lanceres (skubbes/trækkes) på langs udover Gudenåen til midterpillen, understøttet under vejs på pramme. 4.2.3 Buebro Konstruktionen foreslås bygget med en selvforankrende buekonstruktion, dvs at buens vandrette reaktioner udlignes som træk gennem brodækket. Af æstetiske årsager foreslås anvendt en enkel centralt placeret buekonstruktion. En dobbelt buekonstruktion der hælder svagt ind mod hinanden kunne være et alternativ. Buens centrale placering med hængestag i buens plan betyder at broen kun kan serviceres med et servicekøretøj som er 2 m bredt. Brodækket udformes med et centralt hovedbærende kasseprofil med udkragede stålprofiler som bærer ståldækket. Stålbuerne og dækelementer fabrikeres på værksted i sektioner og samles (sammensvejses) på land. De to brodele på ca. 58 m samles på hver side af Gudenåen i forlængelse af den linie der udgør broens tracelinie. Hver brodel lanceres (skubbes/trækkes) på langs udover Gudenåen til midterpillen, understøttet under vejs på pramme. 4.2.4 Hængebro Konstruktionen foreslås bygget som en selvforankrende hængebro, dvs. at konstruktionens vandrette reaktioner udlignes som tryk gennem brodækket. Pylonen etableres på den eksisterende midterpille som vurderes (har tidligere båret en jernbanebro) at kunne optage den lodrette last fra broen.
To bærekabler for hver brodel understøtter brodageren. Bærekablerne er forankret til brodækket ved landfæsterne, hvor den vandrette komposant optages som tryk i brodrageren og den lodrette komposant optages af modholdet fra egenvægten i de eksisterende landfæster. Dette vurderes muligt udfra den skønnede egenvægt jævnfør de eksisterende tegninger. Pylonen regnes simpelt understøttet på midterpillen. Den udformes som en A-pylon, således at den er stabil overfor belastninger på tværs af broen. På langs stabiliseres den af kabler som kun har fat i pylontoppen og ved landfæstet. Herved fastholdes pylonens top og den vandrette komposant for asymmetrisk lodret trafiklast kun på den ene brohalvdel (58 m) optages af disse kabler. Brodækket opbygges med langsgående, valsede, I-profiler hvorimellem et træplankedæk spænder. Dækket afstives med kryds aht. global udknækning på tværs. Brodelen fabrikeres i sektioner på værksted og samles (svejses) i Randers Havn hvorfra brodrageren på pramme flådes til brostedet. Forinden er pylonen på midterpillen etableret og hovedkabler med hængekabler monteret. De to brofag løftes (hydraulik) i position fra prammene, de lodrette hængere kobles på brodrageren hvorefter hydraulikken sænkes og broens statiske system aktiveres. Eventuelle komfortforhold ifm svingninger fremkaldt af gående/løbende personer kan løses med TMD er (tunned masse dæmpere) placeret under plankedækket. Eventuelle svingningsproblemer fremkaldt af vinden kan løses med påsætning af ledeplader (ændre de aerodynamiske strømningsforhold) og/eller TMD er. Alternativt kan en skråstagsbro være relevant, idet denne også er selvforankrende. Denne kræver dog formentlig en noget højere pylon. Anlægsprisen vurderes at være sammenlignelig med hængebroens.
5. Anlægsoverslag Anlægsoverslag for de forskellige løsninger for en ny bro er vurderet udfra ens grundlag (skitseberegninger udført med FEM) Hovedresultatet er vist nedenfor. Hovedposter er vist i bilag 3. Løsning Anlægsoverslag i mio. kr ekskl. moms Renovering 8.5 Bjælkebro (stål) 10.6 Bjælkebro (komposit) 7.4 Gitterbro, høj 6.9 Gitterbro, lav 8.6 Buebro 9.5 Hængebro 7.3 Hvis bro ønskes udført med 5 m mellem rækværk i stedet for 4 m skal der tillægges et beløb på mellem 15-20 % Hvis det tilladte servicekøretøj kan sænkes fra 12 tons til 4 tons kan fratrækkes et beløb på omkring 0,2-0,4 mio kr.
Bilag 1 Illustrationer af løsningsmuligheder for etablering af en ny stibro
Bjælkebro NIRAS A/S Sortemosevej 2 DK-3450 Allerød Telefon 4810 4200 Fax 4810 4300 E-mail niras@niras.dk CVR-nr. 37295728 Tilsluttet F.R.I
Gitterbro
Buebro
Hængebro