Tunneler/Prosjektering og bygging/Laster
Innhold
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 avsnitt Tekniske installasjoner i dette kapitlet.
For krav til skredoverbygg (snø og ras), portaler, og løsmassetunneler, henvises det til regelverk for Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging.
For prosjektering av stabilitetssikring av tunneler, se Tunneler/Prosjektering og bygging/Tunneldriving og stabilitetssikring#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 TRV:00148.
TRV:00069
Beregninger av laster på vannsikringskonstruksjoner: Det skal utarbeides beregninger som viser at konstruksjonen oppfyller krav gitt i følgende dimensjoneringsregler og de aktuelle konstruksjonsstandardene.
Dersom vannsikringskonstruksjonen inngår som et bærende element i tunnelkonstruksjonen, skal den godkjennes iht. Bruer og konstruksjoner/Prosjekteringskontroll og teknisk godkjenning.
TRV:00070
Dimensjoneringsforutsetninger: Konstruksjonene skal tilfredsstille de statiske og dynamiske dimensjoneringsforutsetningene.
TRV:00072
Laster: Laster og grensetilstander mv. skal defineres i samsvar med NS-EN 1990 Grunnlag for prosjektering av konstruksjoner og NS-EN 1991 Laster på konstruksjoner.
TRV:00073
Lastvurderinger: Det skal i hvert tilfelle vurderes om det kan opptre andre laster, eller om høyere karakteristiske verdier for angitte laster skal benyttes. 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
- Brannlast
- Vanntrykk i drenerte tunneler
- Påkjøringslast
5. Seismisk påvirkning
For vurdering av seismisk påvirkning, se Statens vegvesen N-V521 Geologi og bergsikring i tunnel (februar 2023), avsnitt 2.6 Seismisk påvirkning.
2.2 Dimensjonerende lastvirkninger
For de ulike grensetilstander henvises det til NS-EN 1990:2002+A1:2005+NA2016.
For utmattingsgrensetilstand gjelder følgende i tillegg:
TRV:00074
Lastvekslinger for enkeltsporede tunneler: For enkeltsporet tunnel skal konstruksjonen dimensjoneres for det antall lastvekslinger som er gitt i Tabell: Lastvekslinger for enkeltsporet tunnel.
| Togtetthet (antall tog pr. døgn) | Antall lastvekslinger |
|---|---|
| inntil 50 | 2•106 |
| 50-150 | 5•106 |
| over 150 | 1•107 |
TRV:00096
Lastvekslinger for dobbeltsporede tunneler: For dobbeltsporet tunnel skal konstruksjonen dimensjoneres uavhengig av togtetthet for 1.106 lastvekslinger. Vekslingstallet er en ekvivalent togtetthet, hvor det er tatt hensyn til at togmøter har vesentlig betydning.
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
TRV:00075
Trykk- og suglaster: Karakteristiske trykk- og suglaster er gitt i Tabell: Karakteristiske trykk- og suglaster.
| Last fra togtrafikk | Enkeltsporet tunnel (kN/m2) | Dobbeltsporet tunnel (kN/m2) |
|---|---|---|
| V ≤ 200 km/h | ||
| 200 < V ≤ 250 km/h |
Forutsetninger:
- Enkeltsporet tunnel med tverrsnitt 50-60 m2
- Dobbeltsporet tunnel med tverrsnitt 90-100 m2
- Ballastspor
- Ingen trykkavlastning
TRV:00076
Spesielle vurderinger: Størrelsene av trykk- og suglaster skal vurderes spesielt ved:
- Fastspor
- Avvik fra forutsatt tunneltverrsnitt
- Avvik fra forutsatt hastighet
2.4.2 Generell variabel last
Generell variabel last skal sikre tilstrekkelig kapasitet i konstruksjonen for å ivareta usikkerheter i variabel last som f.eks. islast.
TRV:00077
Generell variabel last: Generell variabel last skal settes til qg = 3,0 kN/m2
TRV:00078
Fordeling av last: Lasten skal regnes som en jevnt fordelt last virkende på horisontal- og/eller vertikalprojeksjonen av konstruksjonen.
TRV:00079
Lastpåføring: Lasten påføres symmetrisk, eller kun på den ene halvdelen av tverrsnittet.
2.4.3 Temperaturendringer
TRV:00080
Termisk påvirkning: For termiske påvirkninger gjelder NS-EN 1991-1-5:2003+NA:2008.
2.4.4 Laster i midlertidige faser (produksjon, transport og montasje)
TRV:00081
Laster i midlertidige faser: 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
TRV:00082
Vanntrykk i udrenert tunnel: For udrenerte tunneler skal det dimensjoneres for fullt hydrostatisk vanntrykk i alle kombinasjonstilfeller.
TRV:00083
Vanntrykk i drenert tunnel og drenert vannsikringskonstruksjon i borede tunneler: For drenerte vannsikringskonstruksjoner skal vanntrykksinduserte laster anses som neglisjerbare.
TRV:00084
Vanntrykk i drenert tunnel og udrenert vannsikringskonstruksjon i borede tunneler: 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.
TRV:00085
Vanntrykk i drenert tunnel og drenert vannsikringskonstruksjon i sprengte tunneler: For drenerte vannsikringskonstruksjoner anses vanntrykksinduserte laster som neglisjerbare.
TRV:00086
Vanntrykk i drenert tunnel og udrenert vannsikringskonstruksjon i sprengte tunneler: 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.
2.5 Deformasjonslaster
For krav til deformasjonslaster, se NS-EN 1990:2002+A1:2005+NA:2016, pkt. 4.1.1.
2.6 Ulykkeslaster
TRV:00087
Brannlast: Ved brann skal vannsikringskonstruksjonen 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, ref. TSI SRT 4.2.1.2 a) angitt i TRV:00619.
For vurdering av opprettholdelse av løsmassetunneler, kulverter, snø- og rasoverbygg og tunnelportaler ved brann, se Bruer/Prosjektering og bygging/Laster#Ulykkeslaster fra brann. For vurdering av tidsrom og temperatur-/tidkurve, se Bane NORs veileder for tunnelsikkerhet, Tidsrom for opprettholdelse av tunnelstrukturen ved brann ved fare for tap av konstruksjon.
TRV:00088
Påkjøringslast: 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 Bruer og konstruksjoner/Prosjektering og bygging/Laster#Ulykkeslaster.
3 Tekniske installasjoner, vindlast på frittstående utstyr
3.1 Generelt
TRV:00089
Dimensjonering: Alt utstyr som monteres i tunneler skal dimensjoneres for egenlast og nyttelast fra de vindlaster som oppstår ved passering av tog.
TRV:00090
Vurderinger: I hvert enkelt tilfelle skal det vurderes om det opptrer andre nyttelaster.
TRV:00091
Beregninger: 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, som ikke-bærende paneler og annet utstyr, ref. TSI SRT 4.2.1.3 b) og c)
Vindlaster er en variabel last.
TRV:00092
Beregninger: Vindlast på konstruksjoner skal beregnes etter NS-EN 1991-1-4.
TRV:00093
Krefter: 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 Krefter: 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: Maksimal lufthastighet i enkelt- og dobbeltsporet tunnel. 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: Maksimal lufthastighet i enkelt- og dobbeltsporet tunnel 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: Lastvekslinger for vindlast på tekniske installasjoner. Tabellen gjelder både for enkelt- og dobbeltsporet tunnel.
| Togtetthet. Antall tog pr. døgn. | Antall lastvekslinger |
|---|---|
| Inntil 50 | 2 . 106 |
| 50 – 150 | 5 . 106 |
| Over 150 | 1 . 107 |
3.3 Lufthastighet i tunnelens tverretning
TRV:00094
Lufthastighet: Lufthastigheten i tverretning skal settes lik 30 % av toghastigheten. Dette gjelder uavhengig av avstanden mellom tog og tekniske installasjoner.
TRV:00095
Vindlast: 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: Lastvekslinger for vindlast på tekniske installasjoner.
