SBR Svenska Byggingenjörers Riksförbund BYGG B EL B VVS B ANLÄGGNING. Nedanstående är en annons från ThyssenKrupp

Transkript

1 SBR Svenska Byggingenjörers Riksförbund BYGG B EL B VVS B ANLÄGGNING 209 Nedanstående är en annons från ThyssenKrupp

2

3

4 2 husbyggaren nr 2 B 2009

5 nr Årgång 51 SBR SVENSKA BYGGINGENJÖRERS RIKSFÖRBUND B BYGG B EL B VVS B ANLÄGGNING ISSN Organ för SBR Svenska Byggingenjörers Riksförbund ANSVARIG UTGIVARE Lars Hedåker REDAKTÖR Margot Granvik, Granvik Produktion Gaffelgränd 1 a, Stockholm Tfn Fax e-brev: granvik@algonet.se ANNONSAVDELNING Björn Mårtenson Lena Rösund Tfn Fax e-brev: husbyggaren@mediarum.se Djursholmsvägen Täby PRENUMERATIONSÄRENDEN Tfn: e-brev: pren@fc.bygging.se PRENUMERATIONSPRISER 1 4 prenumerationer 250: 5 9 prenumerationer 200: 10 eller fler prenumerationer 160: Lösnummer 70: Samtliga priser exkl moms. Plusgiro: Bankgiro: UTGIVNINGSPLAN 2009 Nr 1 v 5 Nr 5 v 37 Nr 2 v 11 Nr 6 v 42 Nr 3 v 17 Nr 7 v 49 Nr 4 v 23 TRYCKERI Prinfo Ystads Centraltryckeri Box 82, Ystad Tfn Fax e-brev: cty@cty.se Husbyggaren är medlem i Sveriges Tidskrifter Upplagan är ex. Kontrollerad av Husbyggaren uttrycker SBRs officiella uppfattning endast då det särskilt anges. Sidan 4 Det här numret av Husbyggaren har två för tidningen helt nya teman: Stålbyggnad samt Drift och underhåll. Granne med stadshuset håller Stockholm på att få ett nytt landmärke, ett kongresscentrum buret på stålfackverk (fotot). Rostfritt duplex-stål har kanske en oupptäckt potential som byggmaterial. När det gäller drift och underhåll står fastighets ägare inför en utmaning: Hur lägger man upp ett överskådligt och effektivt system? Foto: Källa: White Arkitekter AB/Jarl Asset Management AB INNEHÅLL 4 Långa stålfackverk bär upp centralt kongresscenter 8 Rostfritt och hållfast stål kräver mindre underhåll 12 Utmattningshållfasthet svår att beräkna för stålbro 12 Brand fördröjde byggen i isolerad stålkassett 18 Bro utan lager vinnare när miljöanalys görs 22 Standardlösning lönar sig för individuell mätning 22 Fastighetsägare prioriterar underhållsbehovet olika 24 Fastighetsförvaltning går mot en renässans 28 Ge beröm inför många men kritik inför få 34 Juridik: Samordnare befriar inte byggherre från ansvar 36 IT: CAD-leverantörer borde verka för standardisering 38 Form & Teknik: Dagens utstickande byggen blir framtidens ruiner 42 Debatt: Viktigt använda rätt term i avtal om underhåll 43 Noterat 45 Marknadsnytt 54 Nytt från SBR Redaktionen ansvarar inte för material som inte beställts. Bilaga medföljer I nästa nummer: Prefab Brand Betong Tidningen utkommer i vecka 17 nr 2 B 2009 husbyggaren 3

6 STÅLBYGGNAD Stål från Ruukki ska bära upp Stockholms nyaste kongresscenter, en del av projektet Stockholm Waterfront som just nu byggs i centrala Stockholm. Kongress - centret kräver ton stål det mesta på höjden. Räta vinklar saknas. Långa stålfackverk bär upp centralt kongresscenter Av marie wallin, frilansbyrån Rakt på sak Bygget av ett stort kongresscenter i Stockholm har diskuterats ända sedan 1990-talet. Problemet har varit att hitta en tillräckligt stor centralt belägen yta. Nu är kongresscentret på väg att ta form mellan Stockholms Central och Klara sjö, på tomten där Postens sorteringscentral tidigare höll till. Byggprojektet är indelat i tre delar: en kongressanläggning med plats för deltagare i biosittning och en festvåning med plats för personer, ett kontorshus på kvm och ett fyrstjärnigt hotell med 418 rum och en svindlande panoramautsikt över Riddarfjärden och Stockholms stadshus. Mot Stockholms Central kommer Stockholm Waterfronts glasfasad att vetta. Komplicerad stomme Ruukki levererar och monterar stålstommen och de bärande takkonstruktionerna till kongressanläggningen. Takkonstruktionerna kommer att täcka en yta på totalt kvadratmeter. Det här är inget vanligt bygge. Stål - stommen är mycket komplicerad. Det är inget ordinärt hus, ingen fyrkantig låda, utan ett sexkantigt komplex som dess - utom är ganska högt, konstaterar Ruukkis projektledare Hannu Lahti. För Ruukki orsakas inte utmaningarna med kongresscentret av några ovanligt stora mängder stål, utan mer av konstruktion och design. Det är som sagt inga 90 graders vinklar i den här konstruktionen och det gör naturligtvis inmätningarna lite svårare än vanligt. Det är ganska många delar som måste passas ihop. Två stora pelare tillverkas av höghållfasthetsstålet S 690. Det är ett ovanligt stål för ett bygge som det här, ett väldigt kraftigt material, berättar Hannu Lahti. De största fackverken är hela 15 meter höga och 50 meter långa och väger cirka 200 ton. Den största pelaren som i sin tur bär ett väggfackverk väger 45 ton. Monteras på plats Fackverken är så stora att de inte kan transporteras, om de monteras i fabriken. De måste därför svetsas ihop när de rests på byggplatsen. Man förstår att det inte är något vanligt system när fackverken är så stora att man inte kan göra dem klara i fabriken. Det fordrar ett väldigt starkt system av provisoriska stödtorn att luta stålbalkarna mot under arbetet. Det krävs så myc - ket som elva stödtorn, säger Hannu Lahti. När de elva provisoriska stagen är på plats reses själva fackverkskonstruktionen. Då börjar man med att sätta dit underramen, för att sedan lyfta vertikalerna och diagonalerna på plats. Stålfack - verken svetsas ihop uppe i luften, där man arbetar från skyliftkorgar. Det blir väldigt mycket svetsning på plats. Det kräver lite andra metoder än vi normalt använder, säger Hannu Lahti. I Ruukkis entreprenad ingår också brandskydd av kongresscentret. Takfackverket målas med brand - skyddsfärg på fabriken, så det är klart vid leveransen. Brandskyddsisolering kommer, när vi kommit så långt, antagligen att ske med mineralull eller något liknande, säger Hannu Lahti. Bara ton stål Hotellet kräver en stålstomme på 900 ton och kontorsdelen en på ton. Till kongresscentret krävs allt som allt ton stål. För Ruukki är det inte särskilt mycket. Företaget har hanterat mångdubbelt med stål. Till bygget av londonflygplatsen Heathrows femte terminal levererade man ton stål. Fortsättning s. 6 P Modell som visar de stora fackverken. Modell: ELU Konsult. Publicerad med tillstånd av Hannu Lahti, Ruukki Sverige AB 4 husbyggaren nr 2 B 2009

7 Stockholm Waterfronts kongressanläggning vilar på ton stål. Det är den gula delen på bilden. Brevid ses kontorsbyggnaden Waterfront Building. Allt sett från Stockholms stadshus. Källa: White Arkitekter AB/Jarl Asset Management AB Konresscentret bärs upp av en sexkantig stålkonstruktion. Byggnaden rymmer max personer i biosittning för konferenser och konserter och dylikt, men kan också delas av till mindre lokaler. Källa: White Arkitekter AB/Jarl Asset Management AB Stockholm Waterfront ligger mellan Klara sjö och Stockholms Centralstation. Källa: White Arkitekter AB/Jarl Asset Management AB Stockholm Waterfront sett från Riddarfjärden och Södermalmssidan. Källa: White Arkitekter AB/Jarl Asset Management AB Kongresscentret ska rymma personer i biosittning. Källa: White Arkitekter AB/Jarl Asset Management AB De som besöker kongresscentrets festvåning får en vy över Stockholm mot Stads huset. Källa: White Arkitekter AB/Jarl Asset Management AB nr 2 B 2009 husbyggaren 5

8 P Den stålvikt som krävs för Stockholm Waterfront Congress Centre är mer likt Sollentuna köpcentrum, som vi också är med och bygger just nu. Köpcentret kräver drygt ton stål. Även det har sina egna utmaningar att bygga, men det har en mycket enklare konstruktion än kongresscentret, konstaterar Hannu Lahti. Hotellet började byggas i januari och väntas vara färdigt i juni. Leveranser och montage av kongressdelen startade i september 2008 och även det ska vara klart nu under våren. Stockholm Waterfronts kontorsdel ska vara färdigt år Hela fastigheten ska stå färdig år Internationell uppmärksamhet Stockholm Waterfront har redan uppmärksammats en hel del utanför Sverige, mycket på grund av satsningen på miljö och energi. Fastigheten kommer att ha en energilösning som ger låga CO2-utsläpp. Glasfasaderna ska fungera som stora solfångare och kyla produceras med hjälp av Faktaruta Stockholm Waterfront består av tre delar: Hotellet Park Inn, kongressanläggningen Stockholm Waterfront Congress Centre, samt kontors - komplexet Waterfront Building. Invigning: år 2010 Byggherre: Jarl Asset Management Arkitektfirma: White Arkitekter Ansvarig arkitekt: Bengt Svensson Entreprenör: Peab Konstruktör: ELU Konsult Stålentreprenör kongress - centret: Ruukki Stålentreprenör kontor och hotell: Contiga Placering: På Norrmalm mellan Klarastrandsleden/ Klara sjö och Stockholms centralstation Green Building Är ett EU-projekt som uppmanar till energieffektivise - ring i lokalfastigheter. Deltagandet är frivilligt och omfattar byggnader, nybyggnationer eller byggnader renoverade efter den 1 januari Kraven för att nya byggnader ska få bli Green Building är bland annat att de är 25 procent mer energieffektiva än byggnormen. vatten från Klara sjö. Energiöverskott flyttas kontinuerligt mellan fastighetens olika delar och tas tillvara där det behövs. Ambitionen är enligt beställaren att fastigheten ska bli mer än dubbelt så bra som krävs för att få kalla sig Green Building. En annan sak som uppmärksammats är att alla rivningsmassor efter den gamla postterminalen har sorterats och återvunnits. Bottenplatta, källarväggar samt flera våningsplan av den gamla byggnaden har återanvänts. Fokus har också riktats på valet av uthålliga material, som glas och sten, och på designen som möjliggör stor flexibilitet i användandet, vilket är tydligt i kongressbyggnaden. D 6 husbyggaren nr 2 B 2009

9

10 STÅLBYGGNAD Toppspiran på Chryslerhuset i New York har rengjorts två gånger sedan uppförandet för 80 år sen. Den är gjord i rostfritt stål ett material som börjar användas allt mer i byggen. Särskilt duplex-stål, ett rostfritt stål med hög hållfasthet, vinner mark. Rostfritt och hållfast stål kräver mindre underhåll Av elisabeth hansson, kommunikationschef, Outokumpu Rostfritt stål finns i allt från diskbänkar till flygplan och medicinteknik. Mer okänt är kan - ske att rostfritt stål i stor utsträckning används i byggnationer. Användningsområden är bland annat fasader, interiörer och strukturella komponenter som bär upp last. Några exempel är skyskraporna Twin Towers i Kuala Lumpur i Malaysia, som är klädda i rostfritt stål, liksom toppspiran på The Chrysler Building i New York den byggdes år 1929 och står där än idag utan mer underhåll än att den har rengjorts två gånger. Exklusivt hållbart material Anders Olsson har varit chef för Stålbyggnadsinstitutet och arbetar nu på marknadssidan på Outokumpu. Han menar att det finns två huvudanledningar att använda rostfritt i byggnationer. Dels har vi estetiken och det budskap som rostfritt stål sänder; detta är en byggnad som ska stå här länge och som innehåller något som är värt att bevara. Det är ett exklusivt materialval. Dels ökar intresset i byggbranschen för att prioritera långsiktigt hållbara lösningar, både vad gäller miljöpåverkan och kostnader. Man ser till helheten och inte bara till investeringskostnaden. Här finns den kanske främsta anledningen att använda rostfritt stål. Det är ett hållbart material med lång livslängd; beständigt och hållfast speciellt om man använder de moderna duplexa rostfria stålen. Det innebär mindre underhållsinsatser och lägre kostnader för underhåll, vilket håller nere livscykelkostnaden. Rostfritt stål är dessutom helt återvinningsbart och tillverkas av skrot och legeringar. Gammalt stål används till nya konstruktioner. Salt inget problem En av de viktigaste egenskaper hos rostfritt stål är just dess korrosionsbeständighet. Detta är särskilt viktigt i byggnationer i utsatta förhållanden, som exempelvis marina och kustnära miljöer eller kring vägar som saltas. Salt och stål är en kombination som ger upphov till rostangrepp och här kommer de rostfria stålens korrosionsmotstånd till sin rätt. Ett område där Outokumpus duplexa stål (stål med lågt nickelinnehåll) ofta används är i broar. När salt tränger in i broar och väg - banor rostar de. Rost har större volym än stål och när armeringsjärnen rostar sprängs betongen sönder och man får ett omfattande reparationsbehov. Det hände till exempel med Ölandsbron som behövde renoveras i förtid. Med armering i rostfritt stål slipper man de problemen, säger Peter Samuelsson som är chef på Avesta Research Center. Även i rena stålkonstruktioner är rostfria ståls korrosionsmotstånd en klar fördel eftersom man inte behöver måla om med jämna mellanrum för att skydda konstruktionen. Detta innebär att man kan hålla ner underhållskostnaderna och också minimera de störningar i användningen som alltid uppkommer vid mer omfattande underhåll. Duplexa stål är mycket starka, vilket kan ge stora viktbesparingar. I snitt kan man spara in procent i vikt. Därmed kan byggnationen också bli billigare, trots att duplext stål är dyrare, säger Peter Samuelsson. Cala Galdana bridge på Menorca, i Duplex stål EN (2205). Rostfritt duplex. Foto: Outokumpu Deltar från början Outokumpu är världsledande på broar i rostfritt. Stonecutters Bridge i Hong Kong och bron över Sickla kanal i Hammarby Sjöstad i Stockholm är två broar dit Outokumpu har levererat stål. En anledning till att vi har varit framgångsrika är att vi har tagit ett helhetsgrepp. Vi är med redan i utformningen av 8 husbyggaren nr 2 B 2009

11 projektet och arbetar tillsammans med kunden för att minimera kostnaderna i varje led, säger Anders Finnås som arbetar med teknisk marknadsföring inom Outokumpus försäljningsorganisation. Investeringskostnaderna är vår störs - ta utmaning och därför arbetar vi ständigt med att hitta sätt att hålla dem nere genom smart design och tillverkning. Vi utbildar också kunderna i att köpa på ett kostnadseffektivt sätt. Köper man direkt från oss via våra servicecenters kan vi leverera färdiga paketlösningar i form av materialsatser, vilket tillför ett mervärde för kunden. Så gjorde vi till exempel vid tillverkningen av världens första rostfria vägbro, Cala Galdana på Menorca, säger Anders Finnås. Prioriterar forskning Inom Outokumpu finns två forskningscentrum, varav ett i Avesta där ett sjuttiotal personer arbetar med produktoch applikationsutveckling. Vi har ett kontinuerligt och nära Rastplats vid Skultorp vid väg 26, rostfria fasader och tak i stålsort EN (1.4301/1.4404). Foto: Outokumpu samarbete med våra kunder, säger cent - rets chef Peter Samuelsson. För att öka kunskapen om användningsområden för rostfritt stål, finansierar företaget också akademisk forskning inom rostfritt stål i Sverige, Storbritan - nien och Finland. Stiftelserna samarbetar med universitet och institut. Ett antal doktorander arbetar inom områden som svetsning, hållfasthet och brandresistens, berättar Staffan Hertzman som är professor vid KTH och föreståndare för Outokumpus svenska och engelska forskningsstiftelser. Genom den här forskningen vill vi Fortsättning s. 10 P Stonecutters Bridge i Hong Kong. Outokumpu har deltagit i projektet från initial teknisk support till leverans av stålet. Övre delen på de 290 meter höga pylonerna är en kompositkonstruktion av betong och duplex rostfritt stål EN (2205). Foto: Outokumpu nr 2 B 2009 husbyggaren 9

12 P etablera rostfritt stål som material i bygg - industrin. Arbetet resulterar bland annat i materialutveckling, effektivare produktion och användning. Optimala regler för dimensionering tas fram och därmed underlättas användningen av rostfritt inom byggnad och konstruktion. Eftersom resultaten är allmänt tillgängliga kommer de inte bara Outokumpu till godo, säger Staffan Hertzman. Står emot brand Förutom goda korrosions- och hållbarhetsegenskaper har rostfritt stål även god motståndskraft vid brand. Det behåller större del av sin styrka längre än kolstål. Det gör rostfritt användbart i till exempel entréer och tunnlar. Rostfritt stål har också egenskaper som gör att det tar upp rörelser från jordbävningar bättre än vanligt kolstål. En utmaning är att rostfritt stål är relativt okänt som byggnadsmaterial och inte finns i folks medvetande, säger Peter Samuelsson. Faktaruta Vad är rostfritt stål? Rostfritt stål är, som alla andra stål, järn som legerats med andra ämnen. Till skillnad från andra stål kan rostfritt stål exponeras för atmosfär och vätskor utan att rosta, trots att ytan inte är målad eller på annat sätt belagd. Det finns många olika stålsorter med relativt stor variation i kemisk sammansättning. Gemensamt för alla rostfria stålsorter är en kromhalt på minst 11 procent. De stålsorter som används mest, till exempel i diskbänkar, varmvatten - beredare, och husfasader, Att rostfritt stål har en framtid inom byggindustrin är Peter Samuelsson övertygad om. Vi befinner oss bara i början på den innehåller mellan 17 och 22 procent krom. Kromet gör att stålet bildar en oxidfilm på ytan som skyddar det underliggande stålet mot korrosionsangrepp. De flesta rostfria stålsorter innehåller också något eller flera av legerings - ämnena nickel, molybden och kväve. Den kemiska sammansättningen bestämmer många egenskaper, till exempel korrosionsbeständighet, mekanisk hållfasthet och magnetism. Begreppet 18-8 står för 18 procent krom och 8 procent Ni. Rostfria stål med den sammansättningen är de vanligaste och finns i exempelvis diskbänkar och kokkärl. En rostfri ståltyp som vuxit kraftigt i användning under senare år är så kallade duplexstål eller ferrit-austenitiska stål. De är, enkelt uttryckt, rostfria stål med högre hållfasthet än de mer välkända sorterna. Duplexstålen används som konstruktionsmaterial och kombinerar underhålls - frihet med hög hållfasthet. Hög hållfasthet möjliggör lätta konstruktioner. Se mer på här utvecklingen, vi är långt ifrån att använda rostfritt stål till dess fulla poten tial, säger han. D 10 husbyggaren nr 2 B 2009

13

14 STÅLBYGGNAD Broar är en viktig del av infrastrukturen i ett industrisamhälle. Sju av tio järnvägsbroar av stål i Europa är äldre än 50 år. I teorin har de passerat sin livslängd. Mekanismerna bakom broskador är komplexa och bättre beräkningsmodeller behövs. Utmattningshållfasthet svår att beräkna för stålbro Av mohammad al-emrani, docent, Chalmers och robert kliger, professor, Chalmers ISverige, liksom i många andra delar av världen, medförde den industriella utvecklingen som ägde rum under slutet av 1800-talet och första halvan av 1900-talet en lika stor expansion i infrastrukturen med en omfattande utbyggnad av väg- och järnvägsbroar. Många av de broar som byggdes under denna period står kvar idag, trots hårt utnyttjande och kontinuerligt ökade krav på högre trafiklaster och större trafikvolym. En sammanställning av järnvägsbrobeståndet i Europa som gjordes nyligen inom forskningsprojektet Sustainable bridges visar att drygt 70 procent av alla järnvägbroar av stål i Europa är äldre än 50 år. Av alla stålbroar är cirka 30 procent mer än 100 år gamla! Den teoretiska livs - längden för många av dessa broar beräknas vara uttömd och som regel är utmattning bestämmande för dessa broars resterande livslängd. Beräkningar kontra verklighet Ett problem som ofta möter broförvaltare och broingenjörer när det gäller tillståndsbedömning av befintliga stål- och samverkansbroar är att konventionella beräkningar av resterande utmattningslivslängd hos dessa broar ger resultat som är mycket konservativa. Medan dessa beräkningar visar en sedan länge uttömd livslängd (en beräknad delskada uppemot 5,0 är inte alls ovanligt, medan delskadan får högst uppgå till 1,0 om konstruktionen ska kunna betraktas som säker!) visar broinspektioner vanligtvis inte några tecken på utmattningsskador i de kritiska detaljer för vilka utmattningsberäkningar är utförda. Å andra sidan upptäcks allt oftare oförutsedda utmattningsskador i så kallade sekundära detaljer och/eller på grund av lasteffekter som inte var beaktade vid dimensionering. Avdelningen för konstruktionsteknik vid Chalmers utförde år 2006 på uppdrag av Banverket en studie av utmattningskritiska detaljer i stål- och samverkansbroar. Studien omfattade cirka 100 fall av utmattningsskador i befintliga broar rapporterade såväl i Sverige som i övriga världen. Resultaten visar att mer än 90 procent av alla rapporterade skadefall är orsakade av sekundära effekter, så kallade deformationsinducerade utmattningsskador. Dessa skador uppträder huvudsakligen i anslutningar mellan olika lastbärande element i bron och uppstår till följd av någon typ av tvång som upprepas cykliskt. Resterande 10 procent hittas huvudsakligen i brodetaljer med komplext spänningstillstånd och där utmattnings - sprickor uppstår till följd av oförutsedda eller obeaktade lasteffekter. I både kategorierna spelar detaljutformningen en avgörande roll. Gemensamt för alla rapporterade skador är att mekanismerna bakom skadeinitiering är relativt komplexa. Det behövs i regel mer detaljerade beräkningsmodeller såväl på strukturnivå som på detalj nivå för att identifiera och beräkna last effekterna bakom dessa utmattningsskador. Figur 1. En åldrande bropopulation. Källa: FÖRFATTAREN Mohammad Al-Emrani är docent vid avdelningen för konstruktionsteknik på Chalmers. Hans forskningsområde inkluderar utmattning av stålkonstruktioner samt förstärkning och reparation med komposita material. FÖRFATTAREN Robert Kliger är professor i stål- och träbyggnad vid avdelningen för konstruktionsteknik på Chalmers. Han har över 25 års erfarenhet inom konstruktionsteknik och materialegenskaper. Deformationsinducerad skada Merparten av de utmattningsskador som har rapporterats för stål- och samverkansbroar både i Sverige och utomlands är av den typen som orsakas av tvång (deformationsinducerade utmattningssprickor). Oftast uppträder skadorna i anslutningar mellan ortogonala element där geometriska spänningskoncentrationer och plötsliga ändringar i styvheter förekommer. De lokala spänningar som byggs upp i förbanden, och som driver på sprickutvecklingsprocessen, är som regel mycket svåra att uppskatta med konventionella beräkningsmetoder. Skadorna har i regel 12 husbyggaren nr 2 B 2009

15 Figur 3. Exempel på deformationsinducerade utmattningsskador vid infästningar mellan tvärbalk och huvudbalk och mellan långbalk och tvärbalk. Figur 2. Fördelning mellan rapporterade skadefall uppdelad mellan primära och sekundära effekter. Antal rapporterade utmattningsskador fördelade efter detaljtyp. en sådan karaktär att de endast kan undvikas genom bra detaljutformning. Konventionella metoder för utmattningsberäkning, till exempel nominellspänningsmetoden kan alltså inte tillämpas här. Typiska exempel på deformationsinducerade utmattningsskador hittas i infästningar mellan tvärbalk och huvudbalk och mellan långbalkar och tvärbalkar. Mekanismerna i båda detaljer är lik - artade och utmattningsskador har rapporterats för såväl äldre nitade broar som för relativt modernare svetsade broar. I en förenklad modell bärs lasten preliminärt från långbalkar till tvärbalkar eller från tvärbalkar till huvudbärverket via skjuvning, och infästningar mellan dessa element dimensioners vanligtvis endast med avseende på tvärkraften. I gamla nitade balk- och fackverksbroar utfördes infästningarna vanligtvis med dubbla vinkeljärn som är nitade till tvärbalkens och huvudbärverkets livplåtar. I andra fall var infästningarna gjorda av enkla stålplåtar som svetsats till huvudbärverket och anslutits med svets eller skruvar till tvärbalkens livplåt. Mekanismer bakom I nästan alla rapporterade fall har skadorna uppstått på grund av sekundära effekter till följd av tvång, läs: deformationsstyrda skador. I vissa fall har dålig detaljutformning och/eller lokala spänningskoncentrationer i anslutning till svetsar eller urtagningar bidragit till en ganska tidig skadeutveckling i dessa förband. Det finns huvudsakligen två mekanismer som separat eller tillsammans kan ligga bakom utmattningsskadorna i infästningar mellan tvärbalk och huvudbärverk: 1. Tvångsspänningar till följd av att tvärbalkens ändrotation delvis förhindras av infästningen till huvudbärverket. 2. Deformationskompatibiliteten i brons längdriktning mellan spåröverbyggnaden (långbalkar och tvärbalkar) och huvudbärverket. I den första mekanismen medför tvärbalkens böjdeformationer under trafiklaster en viss vinkeländring (rotation) av balkens ändar vid infästningen till huvudbärverk. Denna ändrotation är förhindrad, delvis av förbandets och huvudbärverkets styvheter. Rådande praxis på och 60-talen var att undvika svets mellan avstyvningar och infästningsplåt till balkflänsar då det ansågs vara dåligt utförande med avseende på utmattning. Detta resulterar i ett litet oavstyvat gap i livplåten mellan infästningsplåtens topp och huvudbalkens fläns (visas överdrivet i figur 5). På grund av den stora skillnaden i styvhet mellan den avstyvade delen av huvudbalkens livplåt på ena sidan och balkens fläns på andra sidan, koncentreras de pålagda deformationerna (av tvärbalkens ändrotation) till den relativt flexibla delen i huvudbalkens livplåt. Stora böjspänningar byggs upp omkring detta område med sprickutveckling till följd. Figur 4. Exempel på utformning av detaljer vid infästningar mellan tvärbalk och huvudbalk. Figur 5. Exempel på utmattningsskador vid infästningen mellan tvärbalk och huvudbalk i vägbro. Figur 6. Utmattningssprickor i tvärbalkslivplåt orsakade av sekundär (tvär) böjning av tvärbalken. Får sekundär sidoböjning Den andra mekanismen som kan bidra till utmattningsskador vid infästningar mellan tvärbalk och huvudbärverk är deformationskompatibiliteten i brons längd - riktning mellan spåröverbyggnaden (långbalkar och tvärbalkar) och huvudbärverket. Figur 6 exemplifierar detta på en fackverksbro. När bron belastas av passerande tåg, innebär tryck- och dragtöjningarna i huvudfackverkets övre och nedre stänger en viss förflyttning av fackverkets knutar i Fortsättning s. 14 P nr 2 B 2009 husbyggaren 13

16 Figur 7. Exempel på utmattningsskador till följd av komplexa spänningar. P brons längdriktning. Tvärbalkarna som är kopplade till fackverken (via de undre ramstängerna i exemplet i figur 6) tvingas följa med, men är delvis förhindrade av sin koppling till långbalkarna. Figur 8. FE-modell av Forsmobron, landspannet. En noggrannare modell behövs för en bättre uppskattning av lokala böjspänningar i tvärbalkens underfläns. Komplext spänningstillstånd Resultatet blir en sekundär sidoböjning av tvärbalkarna (störst för ändtvärbalkarna) och sekundära axiella krafter i långbalkarna (störst i bromitt). Storleken på dessa sekundära krafter beror huvudsakligen på styvheten hos huvudbärverket (fackverken i exemplet här) och styvhetsförhållanden för de olika ingående elementen i bron; tvärbalkarnas böjstyvhet, långbalkarnas axialstyvhet och styvheten hos förbanden mellan långbalk och tvärbalk och mellan tvärbalk och huvudbärverket. Utmattningsbrott styrs som regel av de lokala spänningarna i sprickinitieringspunkten. Att spänningarna måste beräknas enligt elasticitetsteorin, medför i många fall att beräkningsmodellerna blir mycket komplexa. De förenklingar som man ofta använder sig av i brottgränstillstånd till exempel plastiska spänningsomlagringar är inte relevanta vid utmattningsberäkningar. I många detaljer kräver en korrekt uppskattning av last effekten mer noggranna modeller än vad enkel balkteori kan erbjuda. Exemplet i figur 7 är från en langer - balksbro i Japan. De vertikala hängarna är gjorda med svetsat I-tvärsnitt med gradvis ökad tvärsnittshöjd vid infästningen till förstyvningsbalkarna. Utmattningssprickor upptäcktes i vertikalerna. Sprickorna initierades i livplåten och växte till längs halssvetsen, parallellt med dragspänningsriktningen (av axialkraft). Axialkrafterna i flänsarna, som vill räta ut sig, medför ett komplext spännings - tillstånd lokalt vid tvärsnittsändringarna. Förutom spänningarna i livplåtens plan, som orsakade sprickbildningen, fås en skålningseffekt i flänsarna, som i detta 14 husbyggaren nr 2 B 2009

17 fall inte orsakade tillräckligt stora spänningar för att utmattningssprickor skulle uppstå i flänsarna. Dessa oförutsedda lasteffekter var med största sannolikhet inte beaktade vid dimensionering och en noggrann uppskattning av de lokala spänningar som orsakar sådana utmattningssprickor kräver i regel mera detaljerade modeller. Vad kan vi bli bättre på? Effektivare erfarenhetsåterföring: Kunskaper och erfarenheterna från hur olika brodetaljer har fungerat i befintliga broar är mycket värdefulla, dels som feedback för brokonstruktören så att detaljutformningar med kända utmattningsproblem kan undvikas, dels för broförvaltare för att utveckla och effektivisera rationella inspektions- och underhållsrutiner. Noggrannare bedömning av lasteffekter på detaljer i stål- och samverkansbroar: Frågeställningen är mest relevant vid bedömning av resterande livslängd hos befintliga broar, där kostnaderna som en mer avancerad beräkningsmodell medför vanligen övervägs av de besparingar som kan fås av bättre beslutsunderlag. Det är ofta förband och infästningar mellan olika element i bron (till exempel infästningar mellan långbalk och tvärbalk) som är mest kritiska med avseende på utmattning. Beteendet hos dessa detaljer är oftast komplext och enkla konventionella beräkningsmodeller lämpar sig inte för uppskattning av lasteffekterna i dessa detaljer. Detta gäller såväl på strukturnivå som på detaljnivå. Alternativa beräkningsmetoder: Utmattningsberäkningar för broar och and - ra utmattningsbelastade byggnadskonstruktioner har hittills baserats på konventionell nominellspänningsmetod. Me - toden är tämligen enkel och kan med fördel användas vid nydimensionering. För en noggrannare bedömning av utmattningslivslängden på befintliga konstruktioner erbjuder utmattningsberäkningar baserade på, till exempel geometriska spänningar (hot-spot) eller på brottmekaniska modeller, stora fördelar i dessa fall. Den förstnämnda har använts i offshore och bilindustrin i mer än 20 år och är i och med införandet av de nya eurokoderna ett möjligt alternativ att använda. D Fotnot: Forskargruppen stål- och träbyggnad vid avdelningen för konstruktionsteknik på Chalmers deltar i ett nystartat EU-projekt, BriFaG: Bridge Fatigue Guidance Meet - ing Sustainable Design and Assessment, där bland annat alternativa beräknings - metoder utvecklas och en guide för en bättre uppskattning av broars livslängd utformas. Chalmers del i projektet leds av Mohammad Al-Emrani. Från Sverige deltar dessutom Ramböll Sverige AB. nr 2 B 2009 husbyggaren 15

18 STÅLBYGGNAD Välisolerade stålkassetter ska ge hus som kräver lite energi. Husbyggaren skrev om metoden, som är patenterad av Stanly Plåt, inför byggandet av två hus i Malmö. När vi tar kontakt för att höra hur resultaten blev får vi veta att en brand har försenat bygget. Brand fördröjde byggen med isolerad stålkassett Av margot granvik, redaktör, Husbyggaren, granvik@algonet.se Om några månader ska de energisnåla fyravåningshusen i Västra hamnen i Malmö vara inflyttningsklara. Foto: Stanly Plåt Metoden att bygga hus med stålkassetter och fylla luftspalten med tjock isolering av stenull är patenterad av Stanly Plåt i Malmö, som är ett moderbolag till Stanlybostäder AB. Ett lågt värmebehov på 18 kilowattimmar per kvadratmeter i snitt har utlovats. Husbyggaren skrev för två år sedan om metoden och att byggandet av två hus hade inletts i kvarteret Flaggskepparen i Malmö. När vi får kontakt med Tomas Jonsson, vd för Stanly Plåt, för att höra mer om resultatet berättar han att en brand fördröjt bygget i ett år. Det ena huset är i princip inflyttningsklart i maj och det andra blir färdigt i juni i år. Vi har inte fördelat lägenheterna ännu men vi har många som är intresserade av att flytta in. Själva byggandet har fungerat bra och vi skulle ha varit klara för ett år sedan, men det som hände var att vi fick en brand i vår produktionsfabrik. Bjälklagen till bygget låg färdigisolerade i vårt lager, men hela lagret brann ner. Plasten som skyddade stålkassetterna brann kraftigt. Vi hade experter här från SSAB för att undersöka skadorna. Det var ingen större fara för själva kassetterna, trots att de hade blivit väldigt utsatta för höga temperaturer. De hade inte vridit sig mycket och det mesta kunde vi använda, även om vi böt ut delar. Isoleringen fick vi förstås byta ut, berättar Tomas Jonsson. Smidigt att bygga Efter branden skulle fabriken och lagerlokalen renoveras, och först efter det kunde uppförandet av bostadshusen i stålkassetter fortsätta. Bygget har tekniskt sett gått som vi hade tänkt och inte bjudit på några direkta överraskningar. Elektrikerna har tyckt att det har fungerat bra och rörmokaren har varit positiv hela tiden. Det är klart att det i början kan finnas lite skepsis, eftersom detta är en ny oprövad metod, men när folk kommit in i det så har de tyckt att det varit bra. Långt innan bygget startade så undersökte företaget tillsammans med Lunds tekniska högskola hur stålkassetter som stommar kan förväntas klara ljudisole - ringen. Redan efter proverna berättade forskarna att de aldrig tidigare hade uppmätt så bra resultat. Man märker också på bygget att när man arbetar på en våning hör man inget från dem som arbetar på andra våningar, berättar Tomas Jonsson. Byggelementen stansas ut ur plåt hos Stanly Plåt i Malmö. Stålkassetterna isoleras med stenull Foto: Stanly Plåt Tomas Jonsson, vd för Stanly Plåt, tror att energibehovet i stålkassetthusen kommer att ligga på 18 kilowatttimmar per kvadratmeter. Tror på affären Tomas Jonsson tror mycket på att bygga med stenullsisolerade stålkassetter. Vi har inget bestämt framöver, men det som står närmast på tur när vi är färdiga, om det går igenom, är att vi ska bygga en förskola. Sedan ska företaget också flytta in i nya lokaler. Vi har köpt in en ny 16 husbyggaren nr 2 B 2009

19 Faktaruta: svetsrobot och en rullformningsmaskin så att vi kan effektivisera produktionen av profilerna. D Fotnot: Den tidigare artikeln Välisolerad stålkassett ger hus som håller värme om Stanly Plåt finns i Husbyggaren, nr Se välj Husbyggaren. Två fyravåningshus med totalt 28 hyresrätter uppförs i Västra hamnen, Malmö. Fasaderna kläs i mönsterpräglad rostfri plåt. Ytterväggar uppförs som kassetter av plåt. Bjälklags - elementen byggs i tunn - plåtsprofiler. Elementen byggs färdigt i fabriken med alla ingående rör- och elanslutningar, samt isolering. Även parkettgolv läggs på i fabriken. Byggherre: Stanlybostäder AB Konstruktör: Stanly Plåt AB Arkitekt: Gunilla Svensson Arkitektkontor AB Totalentreprenör: Stanly Plåt AB Bygg: Stanly Plåt AB Ventilation: EPRO Projekterat: 2005 Färdigt: 2009 nr 2 B 2009 husbyggaren 17

20 STÅLBYGGNAD & DRIFT OCH UNDERHÅLL En bro utan lager och övergångskonstruktioner är billigare att bygga och kräver mindre underhåll. Det visar en livscykelanalys av två brotyper. Målet är att hitta bra sätt att bedöma brokonstruktioner ur kostnads- och miljöaspekter. Bro utan lager vinnare när miljöanalys görs Av jörgen eriksen, doktorand, Luleå tekniska universitet Dagens brokonstruktörer ställs allt oftare inför olika ekonomiska krav vid dimensionering av nya broar. Dessa krav är inte enbart relaterade till byggkostnaden utan ofta även till underhållskostnaden. För de vanligaste brotyperna är lager och övergångskonstruktioner några av de mest kostsamma komponenterna att underhålla, vilket innebär att broar med integrerade landfästen har en fördel då de byggs utan dessa delar. En bro utan lager och övergångskonstruktioner ger en besparing i både byggkostnad och underhållskostnad. Ett minskat underhållsbehov medför mindre trafikstörningar och därmed också en mindre negativ inverkan på både miljön och de trafikanter som använder sig av bron. En allt vanligare metod att bedöma en konstruktions långsiktiga hållbarhet ur både ett ekonomiskt och miljömässigt perspektiv är att göra en livscykelanalys (LCA) av konstruktionen. Kräver mycket material För att kunna utföra en livscykelanalys av en bro så krävs det information om samtliga olika skeden i byggprocessen, från produktionen av råmaterial till de olika komponenterna, genom hela brons livs - längd ända till slutskedet med utrivning och återvinning av material. Det är en komplicerad procedur, men med hjälp av anpassade datorprogram så kan de material, komponenter och processer som har störst inverkan identifieras och detalj - granskas. Broar är oftast massiva strukturer som kräver stora materialmängder, vilket innebär att materialproduktionen och byggprocessen står för en väldigt stor andel av totalkostnad och miljöpåverkan. I det europeiska forskningsnätverket European Cooperation in the field of Scientific and Technical Research (COST) ingår Action C25 där forskare från 27 europeiska länder samarbetar och utbyter erfarenheter inom ämnesområden kring långsiktigt hållbara byggnader, eko-effektivitet och livscykelanalyser. Som en del i detta projekt tas riktlinjer fram för utförandet av livscykelanalyser av byggnader och broar 1. Dessutom görs ett flertal fallstudier med livslängdsanalyser av olika konstruktioner. Två brotyper jämförs Denna fallstudie är resultatet av ett samarbete mellan universiteten i Luleå och Coimbra, Portugal. Fallstudien har utförts på en bro med integrerade landfästen, byggd år 2006 över Leduån i Västerbotten som en samverkansbro i ett spann på 40 meter, med stålbalkar och samverkande brobaneplatta av betong, se figur 1. I livscykelanalysen jämförs denna bro med den först föreslagna lösningen, vilket var en konventionell betongbro i två spann på 18 meter, med ändskärmar vid båda ändstöden samt ett mellanstöd i älvfåran. För båda fallen är den fria brobredden fem meter, och båda broarna är dimensionerade för en teknisk livslängd på 120 år. Bron byggdes som ett pilotobjekt inom projektet Intab, vilket är ett internationellt projekt med fem partners, inriktat på hur broar med integrerade landfästen uppträder. Partners i projektet var Rambøll Sverige, Arcelor Profil Luxemburg samt universiteten i Luleå (LTU), Aachen (RWTH) och Liége (ULg). Bron konstruerades av Rambøll och byggdes av entreprenören Rekab för Vägverket region norr. Vid byggandet av bron placerades mätutrustningar på denna av LTU för att kunna mäta deformationer av trafiklast och temperaturvariationer 2. FÖRFATTAREN Jörgen Eriksen, doktorand inom stålbyggnad vid Luleå tekniska universitet avdelningen för byggkonstruktion. Kostnadsanalysen för en bro under dess livscykel kan delas in i två delar: kostnader för ägaren (förvaltaren) under den studerade tidsperioden samt kostnader för de direkta användarna av bron. I denna analys har tidsperioden valts till 120 år och startåret för analysen är år Kostnader delades upp Förvaltarens kostnader för bron kan delas upp i bygg-, drift-, underhålls- och rivningskostnader 3. Byggkostnaden för respektive lösning beräknas på materiallistan och enhetskostnaden som tagits fram för vartdera alternativet. Enligt entreprenören var byggkostnaden för bron med integrerade landfästen cirka fyra miljoner kronor och byggkostnaden för det ursprungliga betongalternativet hade varit cirka sex miljoner kronor. Driftkostnaden samt kostnaden för underhåll och reparationer har baserats på behovet och frekvensen för de under - hålls åtgärder som antagits för respektive bro. Ett underhållscenario har angivits för båda alternativ, med utgångspunkt från erfarenheter erhållna från Vägverkets broinspektörer i området, se tabeller 1 och husbyggaren nr 2 B 2009