De Bästa Metoderna För Bättre Brokonstruktioner

Många broar i Europa tillhör en föråldrad infrastruktur och är byggda i mitten av 1900-talet. Det kräver underhåll, men även nya broar behövs som bättre motsvarar de ökande trafikbehoven. Historia, regionala preferenser och brotyper, är alla nyckelfaktorer som har haft inverkan på vilka sammanfogningsmetoder som har använts inom brokonstruktion och underhåll.

Nedanstående text behandlar detta ämne i detalj. Den är ett utdrag ur white paper Bridge Design, Construction & Maintenance: Insights and Best Practices for a Rapidly Changing Sector som är producerat av Nord-Lock Group.

De Bästa Metoderna För Bättre Brokonstruktioner

Jämförelse mellan sammanfogningsmetoder: svetsa och skruva

Det finns många faktorer att ta hänsyn till inför ett beslut om att svetsa eller använda traditionella fästelement när brons komponenter ska sammanfogas. I vissa fall kan befintliga preferenser avgöra ett sådant beslut, men det är viktigt att behandla varje projekt separat för att komma fram till det bästa alternativet.

Ett svårt val

Historiskt har broar och andra stålstrukturer nitats, som till exempel Golden Gate-bron. Processen omfattar värmebehandling och smidning av niten, varefter den kyls i en process som kallas härdning. Varje nit för sig är inte speciellt stark, vilket innebär att det går åt många för att en strukturs säkerhet ska garanteras. Det är också en omständlig process som inte längre används för brobyggnad.

Så även om nitade broar inte längre byggs, måste befintliga nitade broar fortfarande underhållas. Skruvar används ofta som ersättning för slitna nitar, och i synnerhet höghållfasta skruvar konstrueras specifikt för att likna nitar. Svetsning är inte ett gångbart alternativ för att underhålla fogarna i gamla broar på grund av bromaterialets försämring, vilket skulle göra det osäkert.

Skruv förband och svetsning är för närvarande de två mest använda metoderna för att sammanfoga komponenter. I valet av metod kan beslutet vara lika kontroversiellt och landsspecifikt som ett val mellan betong och stål. Det ska också observeras att kravnivån på svetskvalifikation är mycket hög i vissa länder, och det är ett exempel på hur nationella sammanhang spelar en roll för vilka konstruktionsmetoder som föredras.

Brotyp 

Förutom påverkan av nationella preferenser finns det några viktiga faktorer som kan avgöra om delar ska svetsas eller skruvas. En av dessa är typen av bro som byggs – se faktabilderna.

För större broar används ofta ihåliga lådsektioner, eftersom de tar upp torsionsspänningar mycket bra och endast behöver korrosionsskyddas på utsidan. Nackdelen med ihåliga lådsektioner är att de endast kan nås från ena sidan, vilket gör det svårt att använda skruvförband. Därför är svetsning den mest logiska metoden att använda. Tolerans och kompensation av förskjutningar är också relevanta för större strukturer. För skruvförband finns det ingen felmarginal, eftersom skruven måste passa exakt i de befintliga hålen. Svetsning är mycket mer flexibelt, då förskjutningar kan kompenseras vid behov.

Fackverksbroar å andra sidan kan mycket väl skruvas, tack vare deras ömsesidigt låsande triangulära sektioner. Men storleken måste också tas med i beräkningen, och små fackverksbroar skulle kunna svetsas i fabrikshallen och transporteras i ett stycke till byggarbetsplatsen. Men även om svetsning är den föredragna sammanfogningsmetoden kommer skruvförband fortfarande att användas i stor utsträckning. Det beror på att sekundära strukturer som räcken och bullerskärmar vanligen skruvas. Dessa primära strukturer (som kabelklämmor, lager och övergångsfogar) är också dynamiskt belastade för att kompensera för brons rörelser.

Tillfälliga broar är nästan uteslutande skruvade på grund av att de demonteras efter några år och byggs upp någon annanstans. Eftersom skruvarna skapar ett tillfälligt förband kan de lätt tas isär, och skruvar och brickor kan återanvändas. I och med att svetsning skapar ett permanent förband är det både komplicerat, dyrt och tidsödande att använda det för en tillfällig bro. Det skulle krävas mycket arbete för att först skapa svetsfogarna och sedan bryta upp dem. Därför är det mycket effektivare och fördelaktigare att skruva.

Effektivitet och enkel användning

Effektivitet och enkel användning är också viktiga faktorer att ta hänsyn till i valet mellan att svetsa och skruva. I valet ingår också att besluta om sammanfogningen ska ske i fabriken eller på byggplatsen. Svetsning kräver ofta en certifierad svetsare, avancerade verktyg och kan anses som riskabelt med tanke på de höga temperaturerna. Det är därmed snabbare och enklare att göra det i en fabrik där allting redan finns på plats. Det är också billigare att svetsa i fabriken på grund av de höga kostnaderna för att bygga upp en svets- och provningsanläggning i fält, vilket även bidrar till längre tid för att resa bron.

Så om sammanfogningen ska ske ute på byggplatsen är det ofta enklast och effektivast att skruva. Det beror på att skruvförband är en mycket mer kontrollerad operation som inte skapar någon onödig risk i byggmiljön. Komponenterna är också enklare att transportera och montera eftersom de inte kräver någon speciell utrustning. I de flesta fall räcker det med en enkel handhållen momentnyckel. Skruvförband har också den extra fördelen av att inte vara permanenta – till skillnad mot svetsning, vilket innebär att oväntade problem kan åtgärdas snabbare.