Climate Related Thermal Actions for Reliable Design of Concrete Structures

Författare

Oskar Larsson

Summary, in Swedish

Popular Abstract in Swedish

De flesta av Sveriges cirka 15000 större broar är byggda i betong. Ett problem som kan uppkomma i betongbroar är sprickor, vilka kan bidra till att minska broarnas beständighet och säkerhet. I en del broar har fler sprickor uppkommit på sydsidan än på nordsidan vilket antyder att solen har stor påverkan på dessa broar, eftersom det är den enda faktor som skiljer sig väsentligt mellan sidorna. På grund av denna sprickrisk är det viktigt att kunna hantera temperaturförändringar i byggda anläggningar som utsätts för väder och vind. Säsongsmässiga variationer i temperatur gör att t.ex. broar förlängs under sommaren och förkortas under vintern. Broar måste därför byggas på ett sådant sätt att rörelser kan äga rum utan att säkerheten äventyras. Temperaturen varierar också mellan brons olika delar. Vid kraftig solstrålning kommer bron dels att bli varmare på ovansidan än på undersidan, vilket gör att bron vill kröka sig uppåt, och dels bli varmare på utsidan än insidan i en lådbro med ett inre hålrum, vilket medför att väggarna vill kröka sig. I många fall kan sådana rörelser inte äga rum fritt. Då genereras stora krafter, som kan medföra att konstruktionen spricker och i vissa fall kan bärförmågan påverkas väsentligt.

För att kunna hantera dessa belastningar på grund av temperaturvariationer har statistiska värden beräknats som är baserade på flera års indata från SMHI. Resultaten visar att de nuvarande rekommendationerna inte stämmer med svenska förhållanden. Vi får högre temperaturskillnader för plattbroar i Sverige jämfört med värdena i den europeiska byggnormen. De resulterande spänningar som kan orsaka sprickor i en lådbro är relativt höga jämfört med betongens hållfasthet. Om det rekommenderade temperaturvärdet från byggnormen används kommer spänningen att överskattas, vilket kan medföra att onödig armering läggs in. Det är bättre att direkt använda klimatdata från en kort period för att beräkna spänningarna eftersom det ger en mer realistisk nivå än de givna normvärdena.

I projektet har temperaturfördelningar simulerats i konstruktioner med datormetoder på basis av klimatdata från SMHI, med syfte att definiera extrema scenarier som kan användas för säker projektering av nya broar och utvärdering av existerande broar. Fältförsök har utförts där resultaten använts för att bekräfta att datorsimuleringarna ger korrekt resultat, vilket visade sig vara fallet. Ett av fältförsöken utfördes på den nya Svinesundsbron mellan Sverige och Norge, där temperaturen inne i betongen har uppmätts. Kompletterande mätningar av lufttemperatur, vindhastighet, solstrålning och värmestrålning har också gjorts vid bron. Dessa data ligger till grund för beräkningarna av temperaturer. Från klimatdata har sedan spänningar på grund av rörelser från temperaturskillnader beräknats.

Avdelning/ar