Sandkasse/stoy/2018KL/Konstruksjoner

Fundamenter, master og åk

1 Hensikt og omfang

Kapittelet omfatter krav til prosjektering og mekanisk dimensjonering av konstruksjoner for kontaktledning og tilhørende anlegg, det vil si:

• master,
• åk,
• fundamenter og
• forankringer i andre konstruksjoner og i fjell

2 Dimensjoneringskriterier

For å sikre at 🔗 vindutblåsning ikke overskrider maksimalverdier må kontaktledningsmastene begrenses med hensyn på mekanisk utbøying grunnet statiske laster og miljølaster mastene blir utsatt for. I dette henseende må master og fundamenter betraktes som en sammenhengende enhet når en skal betrakte statiske laster og miljølaster. Det er da utarbeidet genser for hvor store disse totale forskyvningene kan være og beregnes for aktuelle dimensjonerende vindhastigheter sammen med alle ledere som er/skal monteres i den aktuelle masta. Disse beregningene kan utføres og dokumenteres ved hjelp av programmene «KL-mast» og «Fundamast».

a) Dimensjonering: Konstruksjoner skal dimensjoneres i henhold til Eurokodekravene angitt i EN 50119.

b) Dimensjonering for mekanisk svikt: Konstruksjoner skal dimensjoneres for påkjenninger som medfører svikt i konstruksjonen med en returtid på mist 50 år.

Svikt vil si varig deformasjon, sprekk eller brudd i konstruksjonen.

c) Totalforskyvning grunnet statiske laster: Den totale forskyvning av kontakttråd forårsaket av forskyving og utbøying av mast (inkl. utligger ) og fundament grunnet statiske laster skal ikke overstige 37 mm horisontalt i forhold til sporplanet i kontakttrådhøyde.

1. Utførelse: Forskyvning grunnet utbøying av mast (inkl. utligger) grunnet statiske laster kan begrenses til 12 mm horisontalt i forhold til sporplanet i kontakttrådhøyde.
2. Utførelse: Forskyvning grunnet utbøying av fundament grunnet statiske laster kan begrenses til 25 mm horisontalt i forhold til sporplanet i kontakttrådhøyde.
3. Unntak: Forskyvning grunnet utbøying av mast og fundament kan vurderes individuelt, men skal ikke overskride maksimalverdien på 37 mm horisontalt i forhold til sporplanet i kontakttrådhøyde.

Statiske laster er kraft og vekt fra utstyr som monteres i mast. Disse forskyvnigene kompensers ved å montere mastene skjevt med samme beregnede utbøyingsverdi i kontakttrådhøyde, slik at når masta belastes med ledninger og utstyr vil den i praksis ha null utslag.

d) Totalforskyvning grunnet miljølaster: Den totale forskyvning av kontakttråd forårsaket av forskyving og utbøying av mast (inkl. utligger ) og fundament grunnet miljølaster skal ikke overstige 63 mm horisontalt i forhold til sporplanet i kontakttrådhøyde.

1. Utførelse: For beregning av miljølaster skal det legges til grunn en returtid på 10 år, da dette er tilstrekkelig for midlertidige driftsavbrudd.
2. Utførelse: Forskyvning grunnet utbøying av mast (inkl. utligger) grunnet miljølaster kan begrenses til 18 mm horisontalt i forhold til sporplanet i kontakttrådhøyde.
3. Utførelse: Forskyvning grunnet utbøying av fundament grunnet miljølaster kan begrenses til 45 mm horisontalt i forhold til sporplanet i kontakttrådhøyde.
4. Unntak: Forskyvning grunnet utbøying av mast og fundament ved miljølaster kan vurderes individuelt, men skal ikke overskride maksimalverdien på 63 mm horisontalt i forhold til sporplanet i kontakttrådhøyde.

Miljølaster er vindlast, islast, temperaturlast og lignende.

Driftsavbrudd oppstår ved stor sidevind slik at kontakttråden forskyves horisontalt så mye at strømavtakeren sporer av. Tillatt maksimal horisontal forskyvning av kontakttråden er gitt av vindutblåsningskurver for strømavtakere som skal trafikkere strekningen. Denne forskyvningen oppstår som følge av:

• utblåsning av kontaktledningen i spennet,
• utbøyning av mast som følge av vindkrefter på alle ledere som er hengt opp i masta, og
• forskyvning av fundament som følge av krefter fra masta på fundamentet.

• verdier for norske forhold finnes i NS EN 1991-1-4 + NA

e) Reservekapasitet: Det skal gjøres en teknisk-økonomisk vurdering av hvorvidt nye konstruksjoner skal dimensjoneres med reservekapasitet.

1. Utførelse: Vurderingen skal ta hensyn til kostnader for å etablere økt kapasitet, forventning om framtidig behov for økt kapasitet, og hvorvidt det vil være mulig å etablere eventuelle framtidige ledere på andre måter enn ved å henge dem opp i mastene.
2. Dokumentasjon: Det skal redegjøres for hvor stor reservekapasitet som legges til grunn.

3 Master

3.1 Generelt

Ved utplassering av master er det viktig at man tar hensyn til sporets geometri og togenes minste tverrsnitt. Ved skiftearealer er det behov for større plass mellom mastene og togenes minste tverrsnitt. Dette er en viktig forutsetning ved planlegging av slike skiftearealer, da dette har betydning for skiftepersonalets sikkerhet. Minste tverrsnitt er beskrevet i 🔗 Underbygning, Prosjektering og bygging, Profiler og minste tverrsnitt, Minste tverrsnitt. Dersom det planlegges å benytte tremaster til provisoriske kontaktledningsanlegg, se da eget vedlegg for beskrivelse av 🔗 Instruks for oppretting av tremaster.

3.2 Mastetype og dimensjonering

a) Mastetyper: Ved nybygging, oppgradering og fornyelse av kontaktledningsanlegg skal det brukes stålmaster i henhold til Tabell 1.

1. Utførelse: På en sammenhengende friluftstrekning bør det brukes enten gittermaster (B eller H) eller bjelkemaster (HEB eller HEM).
2. Vurdeing: Valg av mastetype skal tas på bakgrunn av belastning på masta og kostnader.

Tabell 1: Mastetyper

Mastetype	Når kan masta brukes	Krav til mast
Gittermast B	frittstående enkeltmast pendelmast for åk	EH-800092-000 (B2 - B6) EH-703335-000 (Spir for B1 - B6) EH-705159-000 (Klatrevern) EH-705126-000 (Strever)
Gittermast H	frittstående enkeltmast forankringsmast for åk mast for ytterste seksjonsutliggere i parallellfelt mast for seksjonsutliggere over sporveksler	EH-800093-000 (H3 og H5) EH-703331-000 (Spir for H1 - H5) EH-705159-000 (Klatrevern) EH-705125-000 (Strever)
Gittermast H6	avspenningsmast uten bruk av bardun eller strever forankringsmast for åk forankringsmast for utliggeråk	EH-800094-000 (H6)
Bjelkemast HEB	frittstående enkeltmast pendelmast for åk mast for ytterste seksjonsutliggere i parallellfelt mast for seksjonsutliggere over sporveklser	EH-800089-000 (HEB 200-HEB 280) EH-800099-000 (Spir for HEB-mast) EH-800242-000 (Strever for HEB-mast)
Bjelkemast HEM	avspenningsmast uten bruk av bardun eller strever forankringsmast for åk	EH-800086-000
Hengemast for tunnel/bru		EH-707311-000 (Ø100) EH-707355-000 (Ø100 m/strever) EH-800381-000 (Ø120) EH-800187-000 (HUP 200 X 100)
Hengemast for utligger i åk og utliggeråk		EH-705193-000 (Åk tp. 11, 12, 13 og 14) EH-800078-000 (Åk tp. 40)
Beskyttelsesskjerm	Kan benyttes på alle overnevnte mastetyper. Formålet er å forhindre berøring av spenningsførende deler. Se 🔗 Beskyttelse mot høyspenning.	EH-705338-000

b) Montasje av stålmaster: Stålmaster skal monteres til fundament med underliggende mutter og underlagsskive.

1. Utførelse: Denne montasjeformen skal benyttes enten man bruker plasstøpte fundamenter eller borede søylefundamenter.
2. Utførelse: Mastenes senterlinje skal være i lodd med toppen innenfor en toleranse på ± 50 mm.
3. Utførelse: Mastens avstand til spor og helning pr. meter skal måles etter at den er rettet opp og fastskrudd.
   1. Verifikasjon: Ved innmåling av master skal toleranse for mastehelning være ± 2 mm/m.
4. Utførelse: Det er denne verdien for toleranse som skal danne grunnlaget for utliggerberegninger og montasjeanvisninger.
5. Utførelse: Master skal ikke utsettes for skader under transport og heising som gjør at deres mekaniske styrke eller levetid forringes.
6. Utførelse: Ved montasje av skilter, utjevninger til returkrets etc. skal ikke galvanisering av master ødelegges.
7. Utførelse: Master skal barduneres eller påsettes strevere etter behov.

c) Stålmaster: Stålmaster er utviklet for å kunne nyttes som kombinasjonsmaster for kontaktledningsanlegg og mate-, forsterknings-, fjern- eller forbigangsledning.

d) Heising med kran: Heising med kraner i nærhet av høyspent anlegg er farlig og skal ikke foretas uten at masten er styrt med hjelpetau eller lignende.

e) Bardunering av stålmaster: Selv om stålmaster ikke krever barduner kan det være riktig å sette inn dette dersom fundamenteringen eller massen disse står i krever det. (Se 🔗 Avstiving)

f) Felles master: Det skal ikke benyttes felles eller midstilte master for flere spor i hovedspor og togspor.

1. Unntak: Master for åk vil betjene flere spor.
2. Unntak: På eksisterende anlegg kan felles mast for flere spor byttes en-til-en etter en teknisk-økonomisk vurdering.

g) Laster: Master skal dimensjoneres for laster fra alle komponenter som monteres i mastene.

h) Klatrevern: Master som det ikke er vanskelig å klatre i skal utrustes med klatrevern, se veiledning til FEF §8-5.

1. Vurdering: Kravet omfatter primært gittermaster, men for alle master skal det vurderes om det er særlige forhold som tilsier tiltak for å gjøre klatring vanskelig.
2. Utførelse: Nedre kant på klatrevernet skal monteres mellom 1,0 og 2,0 meter over mastefot og det skal benyttes klatrevern med total lengde på minst 1,80 meter.
3. Utførelse: I master som utstyres med klatrevern skal advarselskilt mot høyspenning monteres på klatrevernet.
4. Utførelse: Innenfor klatrevernets område skal det ikke finnes gjenstander som reduserer klatrevernets funksjonalitet.

i) Tremaster: Tremaster kan benyttes til provisorier og i nødstilfelle.

1. Utførelse: For utførelse av provisorier med tremast, se 🔗 vedlegget, Instruks_for_oppretting_av_tremaster

j) Avstand til spor: Master i hovedspor og togspor skal settes i en avstand fra spor som muliggjør fremføring av kabelkanal mellom mastefundament og spor.

k) Siktlinje til signaler: Master skal plasseres slik at krav til fri sikt på 250 m til signaler opprettholdes, se 🔗 Signal, Prosjektering, Lyssignal, Hovedsignal, forsignal og dvergsignal.

• OBS: Nedre isolator på utligger vil lett dekke lyssignalet dersom masta plasseres for nær sporet.

l) Større stasjonsområder: På større stasjonsområder skal det arrangeres mastegater for å begrense åkenes lengde. Åkenes lengde skal ses i sammenheng med stasjonens arbeidsområder slik at arbeidsområdene kan adskilles både elektrisk og mekanisk.

Mekanisk adskillelse vil si å skille master i mastegater fysisk ved avstand for å minimere omfanget av mekanisk svikt. Dvs. ikke benytte felles master for flere åk.

m) Dobbeltsporede tunneler: I dobbeltsporede tunneler skal mastene være forskjøvet i tunnelens lengderetning med tilstrekkelig stor avstand slik at det kan jobbes på mast for ett spor med spenningsførende kontaktledning på det andre sporet.

3.3 Avstiving

Master avstives ved avspenninger med barduner eller strevere.

a) Bardunering: Bardunering skal benyttes ved avspenninger.

1. Utførelse: Utførelse kan være som vist i EH-707162-000.
2. Utførelse: I eksisterende anlegg kan barduner være som vist i EH-702147-000.
3. Utførelse: Vinkelen α mellom bardun og mast som vist i Figur 2 skal være mellom 40° og 50°.
4. Utførelse: Barduner skal forspennes slik at de utbalanserer den lederen de avspenner, se Tabell 2.
   1. Utførelse: Når barduner monteres før montasje av avspent leder skal bardunen strammes opp med en kraft på ≈2 kN.
   2. Utførelse: Når montasje av avspent leder foretas skal bardunen etterstrammes med forspenningskraft angitt i Tabell 2.
5. Utførelse: Bardunen skal utformes med mulighet for å etterstrammes på bakken.
6. Unntak: Strever 🔗EH-800242-000 kan brukes der det ikke er mulig å bruke bardun.
7. Verifisering: Verifiseringen av master med bardun skal utføres med verdier som forutsetter at barduner er forspent med riktig kraft slik at disse utbalansere lederen den avspenner.

Tabell 2: Kraft for forspenning av avspenningsbarduner benyttet i kontaketledningsanlegg

Bardunvinkel	Innspenningskraft 10 kN pr. bardun	Innspenningskraft 15 kN pr. bardun
40°	15,6 kN	23,3 kN
45°	14,1 kN	21,2 kN
50°	13,1 kN	19,6 kN

Figur 1 viser prinsipielt bardunens retning i forlengelsen av belastningen den skal betjene. Figur 2 viser vinkelen α mellom mast og bardun. Vinkelen α er valgt slik at horisontal kraft blir tilstrekkelig stor uten at det totale strekket i bardunwiren blir for stort.

Figur 1: Prinsipp ved bardunering

Figur 2: Vinkel α mellom mast og bardun.

b) Avspenning i åkmast: Avspenning av ledere i åkmaster som bærer mer enn fire kontaktledninger bør unngås.

1. Unntak: Avspenninger i åkmaster kan tillates dersom dette ikke er til å unngå eller fordyrer anlegget vesentilg.

3.4 Identifikasjon og dokumentasjon

a) Nummerering av master: Hver kontaktledningsmast skal ha et mastenummer som er unikt for den enkelte banestrekningen.

1. Utførelse: Ved master skal nummereres på formen XXX-YY, der XXX er aktuell hel strekningskilometer og YY er et løpenummer for den aktuelle strekningskilometeren.
   1. Unntak (til 1): Ved oppgradering og fornyelse på eksisterende strekninger kan master som alternativ nummereres etter nummeringsmetoden og nummerserien som finnes på strekningen for øvrig.
2. Utførelse: For enkeltsporet bane skal løpenumre nummereres i stigende kilometer.
3. Utførelse: For dobbeltsporet bane skal det benyttes oddetallsnummer for høyre spor og partallsnummer for venstre spor (sett i stigende kilometer).
4. Utførelse: Ved flere enn to parallelle spor skal mastene nummereres løpende. Ved flere master på samme strekningskilometer skal disse nummereres fra venstre mot høyre.
5. Utførelse: Hengemaster i åk skal nummereres med mastenummeret til åkmasten på åkets venstre side, og i tillegg legges det til et løpenummer fra venstre mot høyre.
6. Utførelse: Hengemaster i tunnel skal nummereres som andre master.

Eksempel på nummerering av hengemast i åk: 354-11-2.
Formen XXX-YY betyr ikke at dette låses til tre pluss to sifre. Antall Xer og Yer tilpasses etter behov.

b) Maste- og utliggertabeller: Maste- og utliggertabeller skal dokumenteres ved hjelp av programvaren Candrop.

1. Dokumentasjon: Krav til hva som skal overføres til banedata finnes i 🔗 Vedlegg: Data som overføres til Banedata

4 Åk

Bane NOR har utviklet og styrkeberegnet tre åktyper som er basert på samme produksjons- og beregningsmetode. Disse typene har fått betegnelsene Åk type 12, 14 og 40 samt utliggeråk eller det som ofte betegnes som “åkunge”. Åk er en fagverkskonstruksjon som er basert på opplagring i begge ender. Hensikten er å dekke flere spor enn en mast alene kan klare. Videre øker det muligheten for mer fleksible løsninger i terrenget forøvrig.

Åk baserer seg på at både 🔗 bæreline og kontakttråd henger under åket i egne utliggere på hengemaster, noe som gjør strekking og vedlikehold enkelt. For ytterligere informasjon vises det til tegninger og beregninger av åk. Fundamenter må koordinatfestes slik at åkbestilling kan foretas i tide.

Komponenter som ikke vedkommer ledningsanlegget bør ikke monteres på eller i åk.

a) Bruk: Åk brukes for å bære kontaktledningen og eventuelle 🔗 andre elektriske ledere for flere spor.

1. Utførelse: Der det er dårlige grunnforhold bør det nyttes åk for kurveradier under 800 m for dobbeltspor.
2. Utførelse: Ved behandling av åkene skal disse ikke deformeres.
3. Utførelse: Det skal benyttes doble fester mot hengemastene.
4. Utførelse: Ved montasje av skilter, utjevning(er) til returkrets etc. skal ikke galvanisering av åk ødelegges.
5. Utførelse: Ved montering av lamper, skilt og andre komponenter som ikke er del av kontaktledningsanlegget skal det gjennomføres styrkeberegning for å verifisere at åket har tilstrekkelig kapasitet.

b) Identifikasjon: Åk skal identifiseres med åknummer.

1. Utførelse: Strekningen skal deles inn i naturlige områder som stasjon, del av fri linje, eller skiftetomt, og åk skal nummereres løpende fra 1 i stigende kilometer for hvert område.

c) Transport: Transportskader på åk skal ikke forekomme.

1. Utførelse: Åkene skal etterses og mekaniske skader utbedres, eller deler av åkene må vrakes.
2. Utførelse: Ved innkjøp av åk er det spesielt viktig med god og detaljert mottakskontroll.

I disse åktypene er det skjærkrefter boltene skal oppta og det er derfor ikke tillatt å nytte andre type bolter for å få til friksjonsskjøter eller lignende. Det lar seg ikke gjøre å få til friksjonsskjøter med varmgalvaniserte konstruksjoner fordi sinken flyter og friksjonen blir borte av den grunn. Boltene ender dermed opp som opptakere av skjærkrefter uansett.

Tabell 3: Åktyper

Åktype	Bruksområde	Krav til åk
Åk type 40	Lengde 10-16 m. Maks 2 kontaktledninger, brukes hovedsakelig på dobbeltsporstrekninger.	🔗EH-800076-000
Åk type 12	Lengde 11-33 m. Maks 5 kontaktledninger, brukes hovedsakelig på stasjonsområder og der type 40 ikke er tilstrekkelig.	🔗EH-707445-000
Åk type 14	Lengde 28-43 m. Maks 7 kontaktledninger, brukes hovedsakelig på stasjonsområder med flere spor eller mange sporveksler.	🔗EH-707449-000
Utliggeråk	Lengde 6 m. Åk som festes i en enkelt mast, med inntil 2 hengemaster i enden av åket.	🔗EH-707507-000

5 Fundamenter

For å gi kontaktledningsanleggets master, barduner og strevere et stabilt forankringspunkt benyttes det fundamenter av betong med innstøpte bolter i et definert mønster. Fundamenter utføres enten som prefabrikkerte eller plasstøpte. Følgende varianter er valgt benyttet, nedborede søylefundamenter (sylindriske) eller plasstøpt fundament (avtappende med såle). Det er viktig å ta hensyn til de stedlige grunnforhold ved etablering og valg av type fundamentering, ettersom horisontalforskyvning og utbøyning av fundamentet øker proporsjonalt med økende belastning og ved bløtere grunnforhold.

a) Fundamenttyper: Fundamenttyper angitt i Tabell 4 skal legges til grunn ved dimensjonering og valg av løsning.

1. Utførelse: Fundamenter skal dimensjoneres for moment (M), skjærkraft (V) og normalkraft (N) som overføres fra mast,bardun eller strever til fundament i toppen av fundamentet.
2. Utførelse: Disse fundamenttypene er tilgjengelig i Bane NOR sitt dimensjoneringsverktøy «Fundamast».
3. Verifikasjon: Dimensjonering av fundamenter kan verifiseres ved hjelp av Bane NORs programvare «Fundamast».
4. Vurdering: Det bør vurderes å overdimensjonere fundamentene slik at de har mekanisk styrke i reserve for eventuelle senere tilleggsbelastninger.
5. Utførelse: Andre fundamenttyper kan benyttes ved behov. Det skal da dokumenteres tilstrekkelig dimensjonering.

b) Fundamenter: Der det er behov for andre fundamenttyper skal disse utformes og dimensjoneres i samsvar med EN 50119:2009 paragraf 6.5.

1. Utførelse: Fundamenter skal dimensjoneres for moment (M), skjærkraft (V) og normalkraft (N) som overføres fra mast,bardun eller strever til fundament i toppen av fundamentet.
2. Utførelse: Fundamentene skal ha et boltemønster lik de fundamenttypene angitt i Tabell 4. (191 x 374 mm)
3. Verifikasjon: Det skal da dokumenteres tilstrekkelig dimensjonering.
4. Vurdering: Det bør vurderes å overdimensjonere fundamentene slik at de har mekanisk styrke i reserve for eventuelle senere tilleggsbelastninger.

c) Grunnprøver: Dersom grunnforholdene er ukjent skal det foretas en vurdering over standfasthet og om nødvendige grunnboringer.

1. Utførelse: Det er særlig bløt grunn som bringer problemer. Stabiliseringstiltak skal vurderes.
2. Utførelse: Om nødvendig skal det pæles til fast grunn og fundamentet omstøpes pælen til telefritt dyp.
3. Vurdering: De forskjellige metoder for stabilisering og utnyttelse av grunn skal forelegges byggherren til vurdering.

d) Fundamenttegninger: Tegninger av fundamenter skal inneholde nødvendige byggetoleranser.

e) Toleranser ved etablering: Vinkel mellom fundament for enkeltmast og det spor det betjener skal være 90° ± 5°.

1. Utførelse: Fundamenter for åk skal etableres parvis, vinkelrett på hverandre, i åkets lengderetning med en toleranse på ± 2°.
2. Unntak: Åk kan skråstilles over spor dersom andre konstruksjoner krever dette.
3. Utførelse: Avstand fra spor til senter fundament kan variere med ± 50 mm.
4. Utførelse: Lengderetningen kan variere med ± 100 mm.
5. Utførelse: Fundamentet skal settes i lodd i alle retninger med en toleranse på ± 10 mm/m.

f) Korrosjon: Fundamentbolter skal ikke reagere kjemisk med betongen.

g) Oppraging: Oppraging av fundament skal ikke overstige 700 mm.

1. Utførelse: Topp fundament skal være i SOK ± 10 mm hvor terreng gjør dette mulig.

h) Plassering: Fundament skal ikke etableres i 🔗linjegrøft, se også 🔗Underbygning/Prosjektering og bygging/Profiler og minste tverrsnitt og 🔗Underbygning/Prosjektering og bygging/Drenering.

i) Elektriske krav: Armering og ledende deler i fundamentet skal være sammenkoplet slik at fundamentet fungerer som en jordelektrode.

1. Utførelse: All armering skal ha betongoverdekning.

Tabell 4: Fundamenter

Fundamenttype	Bruksområde	Tegning
Sålefundament	Master, barduner og strevere på eksisterende og nye baner Kan prefabrikkeres eller plasstøpes. Etableres ved graving.	🔗EH-800151-000
Søylefundament	Master, barduner og strevere på eksisterende og nye baner Prefabrikkeres. Kan etableres ved boring eller graving.	🔗EH-800091-000
Plasstøpt fundament for fjell u/såle Plasstøpt fundament for fjell m/såle	Master, barduner og strevere på eksisterende og nye baner	🔗EH-800233-000 🔗EH-800234-000
Sålefundament for mast med avspenningsåk	Master som skal benyttes til avspenningsåk, eksisterende og nye baner.	🔗EH-800257-000
Sålefundament for strever til avspenningsåk	Strever som skal benyttes i forbindelse med avspenningsåk, eksisterende og nye baner.	🔗EH-800258-000

6 Vedlegg

1. 🔗 Beregning av master og fundamenter
2. 🔗 Instruks for oppretting av tremaster
3. 🔗 Data som overføres til Banedata