Spektakulärt HLRC-projekt. Bro belastades till brott

Tags

Det var en strålande höstdag i September, när ett femtiotal forskare, intressenter och representanter för press och media samlades vid Åbyälven I södra Norrbotten för att medverka när en järnvägsbro belastades till till sin maximala bärförmåga. En viss dramatik uppstod när det började lukta bränt, knakade i betongfundamenten och small i stålkonstruktionen, men allt gick enligt planerna. De som förväntat sig en explosion blev kanske lite besvikna men alla kom i alla fall hem helskinnade.

Vid en renovering av banvallen 2012 beslutades att även ersätta den gamla järnvägsbron med en modernare bro som kräver mindre underhåll. Den uttjänta bron placerades vid sidan av banvallen och blev ett utmärkt forskningsobjekt. Bron, som var dimensionerad att klara en vikt på 25 ton per axel (eller 8 ton per meter), skulle enligt LTUs beräkningar och modeller plasticeras vid en belastning av ca 800 ton. Plasticeringen innebär att stålet börjar flyta, dvs att det deformeras utan lastökning ungefär som ett tuggummi. Nu kunde man lasta på betydligt mer och först vid 1329 ton uppnåddes maximal last. Bron hade då deformerats kraftigt, de övre balkarna vek sig inåt och flänsarna på de undre längsgående balkarna under domkrafterna vek sig också. En exakt kopia av denna bro finns längs malmbanan.

Thomas Blanksvärd, LTU

- Belastningsförsöket är början på ett forskningsprojekt, som delfinansieras av Stiftelsen Hjalmar Lundbohms Research Center (HLRC) och som leds av forskaren Thomas Blanksvärd, doktor i konstruktionsteknik, LTU.

Kan livslängden på broarna förlängas med 10 år är besparingen i storleksordningen 200 miljoner kronor årligen bara för svenska järnvägsbroar. Resultaten och den kunskap som kommer fram kommer även att vara möjlig att tillämpa på vägbroar varför den potentiella besparingen är ännu större. Kan vi förlänga livslängden på en bro med 20 år innebär det att brobytet blir gratis jämfört med att byta i förtid.

Trafikverket äger och förvaltar drygt 4000 järnvägsbroar varav de flesta är byggda enligt gamla regelverk. Gemensamt för alla broar är att de åldras och bryts ner. Förutom att broarna åldras ökar även belastningen. Axellaster om 25 ton är vanliga och på vissa banor är axellasterna över 30 ton.

– För Trafikverket handlar det om att kunna tillåta högre laster, förlänga livslängden samt minska underhållskostnaderna, säger broexperten och doktorn i konstruktionsteknik Anders Carolin på Trafikverket.

  • Konstruktionen böjde bl.a sig inåt i överkant.
  • Här syns demoleringen vid en av de två domkrafterna
  • Trafikverkets Anders Carolin och LTUs Thomas Blanksvärd informerade och svarade på frågor
  • Den nyare bron vid Åby älv
  • 2 kraftiga domkrafter, vajer av specialstål
  • Trafikverket bjöd på kebab vid brotestet
  • Broknäckargänget - Trafikverket och Luleå tekniska universitet

Mätningen och datainsamlingen från provningen genomförs av Complab, ett av Luleå tekniska universitets största laboratorium där man främst arbetar med mekanisk provning av stål, trä och betong, bergmekanisk och geoteknisk provning, mätning i fält samt analyser och utredningar. Provresultaten kommer att analyseras av forskargruppen inom Konstruktionsteknik vid Luleå tekniska universitet.

Hur många broar av den här typen måste man testa innan man kan dra en slutsats om hur mycket mer last t.ex malmbanan kan klara?

- När man byggde broar på 50-talet gjorde man ofta en ritning som man sedan använde för att bygga flera identiska broar. Just denna bro har fyra kopior i Sverige, varav en på Malmbanan nordväst om Kiruna. Det är en mycket vanlig brotyp runt om i världen. Det är också intressant att se var broarna brister för att kunna förebygga och förstärka mot brott vid de svaga punkterna. Men även när det gäller andra typer av brokonstruktioner från samma tid ger ett fullskaleförsök som detta bra data om livslängd och tålighet, säger Lennart Elfgren, Professor på Avdelningen för Byggkonstruktion och byggproduktion vid Luleå tekniska universitet.

Hur får man fram den last som behövs för att bryta sönder en järnvägsbro?

- Vi har 36 vajrar av specialstål som är förankrade i berggrunden på 24 meters djup samt två kraftiga domkrafter som fördelar trycket. Vi har dessutom 140 sensorer och mätpunkter där vi samlar data för senare analys, säger Lars Åström och Ulf Stenman från Complab.

Trafikverket, Hjalmar Lundbohm Research Foundation, SBUF, LKAB och EU finansierar detta projekt som utförs i samverkan med forskargruppen inom Konstruktionsteknik vid Luleå tekniska universitet. Efter avslutade tester på plats kommer en del brodelar att fraktas till LTU för fortsatta studier av deras utmattningshållfasthet. Huvuddelen av bron kommer dock att skäras ned till skrot och innan den 1 november kommer platsen att vara återställd och städad.

Europeiskt forskningsprojekt som delfinansieras av HLRC

 

Brofakta

Fackverksbro med tvärbalkar och sekundära långbalkar
Byggår: 1957
Dimensionerad för: 25 tons axellast
Spännvidd: 33 meter
Stålvikt: 92 ton
Svetsad och nitad konstruktion.
Tagen ur drift: 2012