Målsettingen med utviklingsprosjektet som nå er gjennomført, var å finne potensial for kostnadsreduksjonar i prosjektet. Større hengebruer bygges tradisjonelt med tårn av betong. Nå viser det seg at det kan oppnås store besparelser ved å produsere brotårn av stål og brofundament i betong – parallelt.
Parallell produksjon har mange fordeler
Utviklingsprosjektet i regi av Statens vegvesen er et samarbeid med Aker Solutions Stord, tidligere Kværner Stord, som har utarbeidet designforslag og analyser. Designforslagene i tidligfasen har blitt gjenstand for gjennomgang av DNV GL, som har hatt rollen som verifikatør.
Tradisjonelt må fundamentet støpes før tårnet kan støpes. Samtidig produksjon av brotårn i stål og tårnfundament i betong vil kunne redusere både byggetid og kostnader. Vi kan bygge brotårnene samtidig som grunnarbeidet med brofundamenteringen støpes og tilførselsveiene til broen bygges.
Ståltårnene kan bygges under kontrollerte forhold i produksjonshaller slik at kvaliteten blir mindre avhengig av gode værforhold, slik som for støping av betongtårn. Dette er spesielt gunstig med tanke på HMS og kvalitet på leveransen.
Gode muligheter for norsk næringsliv
Denne endringen i bygging kan kan påvirke markedet og gi økt konkurranse fordi brotårnene kan produseres flere steder i verden. Dette kan redusere kostnader. I tillegg vil produksjon lokalt gi gode muligheter for norsk næringsliv. Vi har verft her til lands med svært høy kompetanse på bygging av stål. Men gode produsenter finnes også i utlandet.
Høy vekt en utfordring ved installasjon
For å få en effektiv produksjons- og installasjonsprosess, med minst mulig sveisearbeid og rask installasjon på arbeidsstedet i Langenuen, er målet å installere tårnene på fundamentene med ett løft for hvert tårn. Mulige løftefartøy som kan utføre denne tunge løfteoperasjonen er dermed begrenset med tanke på løftekapasitet og dypgang.
I studien ble løftefartøyet Saipem 7000 brukt i analysene, men det er ikke utelukket at det finnes andre løftefartøy som også kan håndtere oppgaven. Saipem 7000 har en løftekapasitet på 2480 tonn per kran ved 75 meter løfteradius. I studien begrenset vi oss til at hvert brotårn ikke skulle overskride 4600 tonn for å være konservative i analysen.
Designet til ståltårnet er basert på et A-formet betongtårn fra tidligere faser av prosjektet. Det bygges på velkjent offshore-teknologi og er bygd opp av hudplater og stivere.
Første iterasjon av tårnet hadde en totalvekt på over 6000 tonn, noe som var langt over vektgrensen på 4600 tonn. I denne iterasjonen hadde tårnbena og midtrigelen en hudplatetykkelse på 50 millimeter, mens delen over midtrigelen hadde en hudplatetykkelse på 40 millimeter. Helt øverst i toppen av tårnet var det hudplatetykkelse på 30 millimeter.
Vi så fort at det var et stort potensial for vektreduksjon ved å gå ned på tykkelsene på hudplater og stivere. Derimot fikk vi en del utfordringer med å få tårnvekten under 4800 tonn. Etter en del optimalisering klarte vi å slanke ned tårnet til ønsket vekt. Da ble bredden på brokassen og høyden på tårnet redusert, samt tynnere hudplater og stivere brukt.
Brokassen gikk da fra 34.3 meter til 31.3 meter i bredden, og tårnet fra 211 meter til 207 meter i høyden. Tykkelse på hudplater i midtrigelen gikk ned fra 50 millimeter til 40 millimeter, og toppen av tårnet fikk hudplater på 12 millimeter. Tårnvekten kom da på rett under 4600 tonn.
Produksjon og transport
Forskjellen på produksjons- og transportmetode vil være litt ulik etter hvor brotårnene blir bygget.
Bygging lokalt gir mulighet for rask leveranse og mindre klimautslipp grunnet kort transportavstand. Det gir mulighet for å sammenstille brotårnene i tørrdokk, for deretter flyte brotårna ut av dokken og transportere dem flytende i sjø frem til leveringsstedet der løftefartøyet ligger klar til å løfte dem opp av sjøen og installere på fundamentene.
Ved regional eller europeisk produksjon av brotårnene, vil selve produksjonsmetoden være den samme. Men på grunn av lenger transportavstand vil det være nødvendig å bruke transportlekter. Transport på lekter kan ta noen dager før denne kommer frem til stedet der løftefartøyet ligger klar til å ta i mot leveransen. Før løftefartøyet kan løfte tårnene i monteringsposisjon, må de overføres fra lekter til sjø.
Dersom brotårnene produseres i Asia er det aktuelt å bruke transportskip for en tryggest og raskest mulig frakt. Tårnene blir da lastet ombord i et transportskip som vil ha kapasitetet til å transportere begge brotårnene samtidig.
Transporttiden fra Asia vil være på noen uker. Men fordi produksjonen av brotårnene pågår parallelt med grunnarbeidet, vil det ikke medføre lenger samlet byggetid for totalprosjektet. Ved ankomst vil det nedsenkbare transportskipet selv sjøsette begge brotårna.
Hvor lang tid det tar å bygge tårnene er avhengig mange faktorer, men det antas foreløpig at det vil ta mellom 10 til 18 måneder fra kontraktsignering til de skal løftes inn.
Installasjon av tårn fra sjø
Når løftefartøyet har tatt i mot leveransen vil den videre installasjonsmetoden være lik uansett hvor brotårna er blitt produsert. Ett brotårn om gangen, løfter kranfartøyet disse opp av sjøen og gjør de klare for den siste transportetappen og installasjon på byggeplassen i Langenuen hvor brofundamentene står ferdigstilte.
Installasjon i Langenuen fra sjø
På grunn av høy skipstrafikk er det foreslått å gjennomføre oppløftet sørvest for Fluholmane. Transportetappen er på omtrent 15 kilometer og forutsetter fine værforhold med lite vind.
I Langenuen er det gode forhold med god dybde til å bruke kranskip for innløft av de høye brotårnene. Det vil muligens være behov for å fjerne litt masse slik at kranskipet kan komme skikkelig til fundamentet på både Stord-siden og Tysnes-siden, men dette anses som et overkommelig hinder.
Utviklingsprosjektet konkluderte med at det var mulig for løftefartøyet å installere hele tårnet fra sjø dersom fundamentene står nære nok sjøen og at vekten på tårna ikke overskrider løftekapasiteten til løftefartøyet.
Ståltårn med videre inn i forprosjekt
Resultatene fra utviklingsprosjektet virker lovende og prosjektet ønsker å ha med ståltårnalternativet videre inn i forprosjektfasen for Langenuen som startet opp i høsten av 2020. Det gjenstår en del arbeid for å se om dette kan være aktuelt. Men selv om alternativet faller bort kan det fortsatt være aktuelt å bruke dette i andre prosjekter.
Planlegger hengebro på 1720 meter
FAKTA:
Kryssing av Langenuen mellom Jektevik og Hodnanes er en del av E39 Stord-Os-prosjektet som samlet sett vil redusere reisetiden mellom Os og Stord fra 90 minutter til 30 minutter. Dagens riksvegferje mellom Sandvikvåg og Halhjem, samt fylkesferjene Jektevik–Hodnanes og Våge–Halhjem, vil bli erstattet av broer over Langenuen og Bjørnafjorden. Hengebroen over Langenuen vil være 1720 meter lang. Store næringslivsregioner og bo-, arbeids- og servicemarkeder vil bli knyttet sammen og vil gi et bedre grunnlag for å utvikle Norges største eksportregion.
Broa over Langenuen mellom Stord og Tysnes er kostnadsreknet til omtrent NOK 5 mrd. inkludert meirverdiavgift, usikkerhet og byggherrekostnader. Det er planlagt fire-felts motorvei og 110 km/t på strekningen.
Les mer: www.vegvesen.no/Europaveg/e39stordos
Forfatter
Daniel Tran, Risikoingeniør for bro over Langenuen på E39 Stord-Os prosektet, Statensvegevesen. (Foto: Andreas Pippidis Lorentzen)