Beräkning av stålbroars utmattning
Stålkonstruktioner håller inte för evigt. Utmattning i materialet är en betydande orsak till skador, och därför finns det behov av att göra så korrekt uppskattning som möjligt av spänningar och därmed risker för utmattningsbrott. Om dessa problem, särskilt för broar, handlar en ny doktorsavhandling vid Chalmers. Bland annat studeras äldre nitade broar.
Utmattning kan envar ibland stöta på, till exempel när man vill kapa en mjuk järntråd utan att ta hjälp från en avbitartång. Om man bockar tråden för hand fram och tillbaks flera gånger bildas så småningom en spricka, och fortsätter man ytterligare brister tråden till slut – det har då skett ett så kallat utmattningsbrott. Detta fenomen är orsaken till många skador och haverier i broar, anläggningar, maskiner och fordon. Roberto Crocettis avhandling behandlar vissa speciella utmattningsproblem i samband med stålbroar. Ett svårt problem vid utmattningsdimensionering av broar är att göra en någorlunda korrekt uppskattning av de spänningar som påverkar en viss konstruktionsdel. Detta beror mest på osäkerheter vad gäller fordonslaster och deras placering över brofarbanan, dynamiska effekter samt olika lastupptagningsvägar.
Följande problem har behandlats i avhandlingen:
Utmattningsdimensionering av övergångskonstruktioner för broar: Dessa konstruktioner används ofta i änden av broar. Genom utvärderingar av laboratorieförsök och fältmätningar samt studier med hjälp av analytiska modeller har Roberto presenterat en lämplig beräkningsgång.
Uppskattning av utmattningsgränsen för nitade broar: Det finns ett stort antal nitade broar, byggda främst under perioden 1890-1930 som fortfarande är i drift. Det är därför viktigt att kunna bedöma deras återstående livslängd med hänsyn till utmattning. På basis av utvärderingar av egna och andra forskares laboratorieförsöksresultat samt med hjälp av en speciell provningsmetod föreslås en rimlig nivå för utmattningsgränsen.
Livandning i tunnväggiga balkar: Fenomenet avser ett särskilt bucklingsmönster hos balkar som ofta används i broar och kranar: I avhandlingen har inverkan av olika parametrar studerats med hänsyn till laboratorieförsök och numeriska analyser. Dessutom har, på basis av egna samt andra forskares laboratorieresultat, en beräkningsgång för att undvika utmattningssprickor orsakade av livandning tagits fram.
Disputationen på avhandlingen ”On some Fatigue Problems Related to Steel Bridges” hölls den 5 juni 2001.
För mer information kontakta:
Roberto Crocetti, Institutionen för konstruktionsteknik, Chalmers, tel 031-7722015. roberto.crocetti@ste.chalmers.se
