Tunneler/Prosjektering og bygging/Laster

Fra Teknisk regelverk utgitt 1. februar 2017
Hopp til: navigasjon, søk


1 Hensikt og omfang

Kapitlet fastlegger krav til prosjektering av laster på vannsikringskonstruksjoner og tekniske installasjoner. Med tekniske installasjoner menes det som er listet i Tekniske installasjoner

For krav til skredoverbygg (snø og ras), portaler, og løsmassetunneler, henvises det til Bruer.

For prosjektering av stabilitetssikring av tunneler, se Stabilitetssikring.

2 Laster på vannsikringskonstruksjoner

2.1 Generelt

Som hovedprinsipp skal det velges en vannsikringsløsning som kan monteres i direktekontakt med bergsikringen. Hovedbegrunnelsen for valget er at løsningen enkelt gir god oversikt over tilstanden på primærkonstruksjonen og global stabilitet, og ved at oppsprekking lett vil kunne oppdages. Installert har slike løsninger få mekaniske komponenter som kan feile, og gir med det god kontroll på både sikkerhet og korrektivt vedlikehold.

For oversikt over aktuelle vannsikringsløsninger, se Vannsikring.

Kravene i dette kapitlet gjelder for alle typer vannsikringskonstruksjoner, både frittstående og bergnære løsninger.

a) Det skal utarbeides beregninger som viser at konstruksjonen oppfyller krav gitt i følgende dimensjoneringsregler og de aktuelle konstruksjonsstandardene.

b) Konstruksjonene skal tilferdsstille de statiske og dynamiske dimensjoneringsforutsetningene.

c) Beregninger skal sendes til kontroll og godkjenning, se Kontroll og godkjenning.

d) Laster og grensetilstander mv. skal defineres i samsvar med NS-EN 1990 Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner og NS-EN 1991 Laster på konstruksjoner.

e) Det skal i hvert tilfelle vurderes om det kan opptre andre laster eller om høyere karakteristiske verdier for angitte laster skal benyttes.

f) Følgende laster skal alltid vurderes:

1. Permanente laster

  • Egenlast
  • Egenlast i midlertidige faser (produksjon, transport og montasje)
  • Innhengt last (laster fra utstyr som skal henges opp i konstruksjonen)

2. Variable laster

  • Trykk- og suglaster
  • Generell variabel last
  • Temperaturendringer
  • Laster i midlertidige faser (produksjon, transport og montasje)
  • Vanntrykk i udrenerte tunneler

3. Deformasjonslaster

  • Svinn og kryp
  • Setninger

4. Ulykkeslaster

  • Fall-last
  • Brannlast
  • Vanntrykk i drenerte tunneler
  • Påkjøringslast

2.2 Dimensjonerende lastvirkninger

For de ulike grensetilstander henvises det til NS-EN 1990:2002+A1:2005+NA2016. For utmattingsgrensetilstand gjelder følgende i tillegg:

a) For enkeltsporet tunnel skal konstruksjonen dimensjoneres for det antall lastvekslinger som er gitt i Tabell 1.

b) For dobbeltsporet tunnel skal konstruksjonen dimensjoneres uavhengig av togtetthet for 1.107 lastvekslinger. Vekslingstallet er en ekvivalent togtetthet, hvor det er tatt hensyn til at togmøter har vesentlig betydning.

Tabell 1: Lastvekslinger for enkeltsporet tunnel
Togtetthet (antall tog pr. døgn) Antall lastvekslinger
inntil 50 2•106
50-150 5•106
over 150 1•107

2.3 Permanente laster

For dimensjonering av permanente laster henvises det til NS-EN 1990-2002+A1-2005+NA-2016 1.5.3.3 og 4.1.1 og NS-EN 1991-1-1:2002+NA:2008 pkt.5.

2.4 Variable laster

2.4.1 Trykk- og suglaster

a) Karakteristiske trykk-/suglaster er gitt i tabell Tabell 2.

Tabell 2: Karakteristiske trykk- og suglaster
Last fra togtrafikk Enkeltsporet tunnel (kN/m2) Dobbeltsporet tunnel (kN/m2)
V ≤ 200 km/h
±3
±4
200 < V ≤ 250 km/h
±4
±5

Forutsetninger:

  • Enkeltsporet tunnel med tverrsnitt 50-60 m2
  • Dobbeltsporet tunnel med tverrsnitt 90-100 m2
  • Ballastspor
  • Ingen trykkavlastning

b) Størrelsene av trykk- og suglaster skal vurderes spesielt ved:

  • Fastspor
  • Avvik fra forutsatt tunneltverrsnitt
  • Avvik fra forutsatt hastighet

2.4.2 Generell variabel last

a) Generell variabel last skal sikre tilstrekkelig kapasitet i konstruksjonen for å ivareta usikkerheter i variabel last som f.eks. islast.

b) Generell variabel last settes til qg = 3,0 kN/m2

c) Lasten skal regnes som en jevnt fordelt last virkende på horisontal- og/eller vertikalprojeksjonen av konstruksjonen.

d) Lasten påføres symmetrisk, og kun på den ene halvdelen av tverrsnittet.

2.4.3 Temperaturendringer

a) For termiske påvirkninger henvises det til NS-EN 1991-1-5:2003+NA:2008.

2.4.4 Laster i midlertidige faser (produksjon, transport og montasje)

a) Karakteristiske verdier av egenlast og laster i midlertidige faser som produksjon, transport og montasje skal bestemmes i henhold til NS-EN 1991-1-6:2005+NA:2008.

2.4.5 Vanntrykk

2.4.5.1 Vanntrykk i udrenerte tunneler

a) For udrenerte tunneler skal det dimensjoneres for fullt hydrostatsik vanntrykk i alle kombinasjonstilfeller.

2.4.5.2 Vanntrykk i drenerte tunneler

a) Borede tunneler:

1. For drenerte vannsikringskonstruksjoner skal vanntrykksinduserte laster anses som neglisjerbare.

2. For udrenerte vannsikringskonstruksjoner (f.eks. sprøytebetongkledning vanntettet med sprøytbar membran) skal det i utgangspunktet dimensjoneres for fullt statisk vanntrykk. For tekniske løsninger med selektive drenstiltak (f.eks. drenskanaler, drensstriper, drenshull o.l.) skal en analyse av vanntrykkssituasjonen legges til grunn for dimensjoneringen.

b) Sprengte tunneler:

1. For drenerte vannsikringskonstruksjoner anses vanntrykksinduserte laster som neglisjerbare.

2. For udrenerte vannsikringskonstruksjoner (f.eks. sprøytebetongkledning vanntettet med sprøytbar membran) skal det i utgangspunktet dimensjoneres for et sprekkevannstrykk i bergmassen nær tunnelkonturen på 200 kPa for teoretisk hydrostatisk trykk 1 MPa. For større hydrostatiske trykk skal sprekkevannstrykket nær tunnelkonturen verifiseres ved feltforsøk eller spesielle analyser.

Sprekkevannstrykket, p, nær tunnelkonturen i en sprengt tunnel vil påvirkes av den hydrauliske konduktiviteten, k, i sprengningsskadesonen (Excavation Damaged Zone, EDZ). Målinger viser at k i EDZ øker betydelig innenfor en avstand på ca. 1 m fra tunnelkonturen. Dette vil gi en reduksjon av p.

2.5 Deformasjonslaster

For krav til deformasjonslaster, se NS-EN 1990:2002+A1:2005+NA:2016, pkt. 4.1.1.

2.6 Ulykkeslaster

2.6.1 Fall-last

a) Lasten skal påføres vertikal med størrelse 60 kN. Hvis vannsikringskonstruksjonen muliggjør inspeksjon (enten bak konstruksjonen eller fra tunnelrommet), kan kravet fravikes.

2.6.2 Brannlast

a) Ved brann skal vannsikringsløsningen være brannbestandig i et tidsrom som er tilstrekkelig langt til at passasjerer og personale kan redde seg selv eller evakueres, og til at redningstjenestene kan utføre sitt arbeid. Dette tidsrommet skal være i samsvar med evakueringsscenarioene som er inntatt og beskrevet i beredskapsplanen.

For krav til løsmassetunneler som kan føre til kollaps av viktige tilstøtende strukturer, se ulykkeslaster fra brann.

2.6.3 Påkjøringslast

a) Risiko og konsekvens ved en eventuell avsporing skal vurderes spesielt for det enkelte prosjekt. For krav til laster, se NS-EN 1991-1-2-2003+NA-2010 6.7 og NS-EN 1991-1-7:2006+NA:2008, 4.5 og ulykkeslaster.

3 Tekniske installasjoner, vindlast på frittstående utstyr

3.1 Generelt

a) Alt utstyr som monteres i tunneler skal dimensjoneres for egenlast og nyttelast fra de vindlaster som oppstår ved passering av tog.

b) I hvert enkelt tilfelle skal det vurderes om det opptrer andre nyttelaster.

c) Vindlastene skal beregnes ut fra opptredende lufthastigheter. Det må tas hensyn til lufthastigheten i tunnelens lengderetning og i tverretningen.

Følgende konstruksjoner i tunneler er utsatt for vindlaster (listen er ikke uttømmende):

  • Kontaktledning og kontaktledningsoppheng
  • Signallys
  • Skilt
  • Lysarmatur
  • Andre konstruksjoner

Vindlaster er en variabel last.

d) Vindlast på konstruksjoner skal beregnes etter NS-EN 1991-1-4.

e) Kraft på konstruksjonselementet skal beregnes etter NS-EN 1991-1-4, og følgende formel skal benyttes: F = c • q • A(N)

c er en formfaktor

kontaktledning: c = 1,2
kontaktledningsoppheng: c = 0,9
skilt/signallys: c = 1,15
skiltstang: c = 1,2

q er hastighetstrykket: q = 0,5 • ρ • U2dim

  • ρ = 1,25 kg/m3

A er arealet av konstruksjonen

3.2 Lufthastighet i tunnelens lengderetning

Lufthastighet i lengderetningen Udim finnes i Figur 1. Blokkeringsgraden, β, er gitt som arealforholdet mellom tog og tunnel:

β er arealforholdet Atog/Atun

For dobbeltsporet tunnel er blokkeringsgraden gitt som:

β = (Atog1 + Atog2)/Atun

Vindhastigheten skifter retning for hver togpassering.

Figur 1 gjelder når de tekniske installasjoner ikke står nærmere enn 0,5 m fra minste tverrsnitt, jf. kapittel 5. For utstyr montert nærmere enn 0,5 m fra minste tverrsnitt øker vindhastigheten i togretningen lineært opp til toghastigheten.

Vindhastigheten mot togretningen skal ikke økes.

Antall lastvekslinger tas ut fra Tabell 3. Tabellen gjelder både for enkelt- og dobbeltsporet tunnel.

Tabell 3: Lastvekslinger for vindlast på tekniske installasjoner
Togtetthet. Antall tog pr. døgn. Antall lastvekslinger
Inntil 50 2 . 106
50 – 150 5 . 106
Over 150 1 . 107
Figur 1: Maksimal lufthastighet i enkelt- og dobbeltsporet tunnel

3.3 Lufthastighet i tunnelens tverretning

a) Lufthastigheten i tverretning skal settes lik 30 % av toghastigheten. Dette gjelder uavhengig av avstanden mellom tog og tekniske installasjoner.

b) Vindlasten skal regnes virkende over en lengde på 10 m i hver ende av toget, som trykk ut fra toget ved front og sug inn mot toget ved togets ende.

Antall lastvekslinger tas ut fra Tabell 3.