Artikel fra Svejsning 3 2020: Stålkonstruktioner er bare skønnere

b_400_200_16777215_00___images_artikelbilleder_Ironbridge1_full.jpg

Stålkonstruktioner er bare skønnere

Som inkarneret stål- og svejsemand har det været stimulerende for mig at starte et nyt arbejdsmæssigt kapitel i et stort rådgivende ingeniørfirma som COWI. Her har man mulighed for at være vidne på første hånd til en gammel konkurrence mellem stål og beton i forbindelse med ikke mindst broer.

Her kan det for en stål- og svejse­discipel være svært at modstå fristelsen til at pege på Storebæltsbroen og spørge, om det er Vestbroen i beton eller Østbroen i stål, der fremstår mest elegant og ikonisk. Ikke alle synes, det er et fair spørgsmål, men det er et faktum, at stål giver særlige muligheder for store spænd og slanke strukturer, hvilket både ingeniører og arkitekter har udnyttet lige siden verdens første jernbro, Iron Bridge i Shropshire, England (1779), og Gustave Eiffels 324 meter høje, ikoniske vartegn for Paris.

Verdens største hængebro bliver for tiden bygget over Dardanellerstrædet i det nordvestlige Tyrkiet ved Çanakkale. Det frie spænd mellem pylonerne bliver 2023 meter, hvilket kan sammenlignes med Storebæltsbroens 1624 meter. Ikke alene brodækket, men også de pyloner, der rejser sig 318 meter over havet, er fremstillet af stål. Pylonerne fremstilles i stål frem for beton dels på grund af en hurtigere byggetid, og dels for at kunne modstå de kraftige jordskælv, der kan forventes i området.

De nationale og globale erkendelser af behovet for reduktion af CO2-emission er med til at påvirke forskning og udvikling inden for fremstilling af stål og stålstrukturer. Det giver god mening i lyset af, at byggeindustrien ifølge DTU står for 39% af verdens samlede CO2-udledning. 

SSAB, LKAB og Vattenfall er gået sammen i projekt HYBRIT, som sigter efter en "CO2-neutral" fremstilling af stål, uden brug af fossile brændsler. Det er SSAB's mål at have reduceret deres CO2-udledning med 25% i 2025, og at have elimineret det meste af deres resterende CO2-udledning i perioden 2030-2040.

Højstyrkestål: Selv om der normalt bliver peget på, at der ikke er det store at hente i vægtbesparelser ved anvendelse af højstyrkestål til udmattelsespåvirkede konstruktioner som eksempelvis havvindmøllefundamenter og -tårne, har det ikke afskrækket ihærdige udviklingsfolks bestræbelser på at rokke ved grænserne, så man kan omsætte højere styrke til vægtbesparelser inden for flere områder.

Man kan også reducere CO2-aftryk ved at optimere sit design, så man bruger mindre stål. Svejsninger er typisk de svage led, når man regner på udmattelsesstyrke, på grund af geometriske og metallurgiske inhomogeniteter. Ved hjælp af målrettet genererede udmattelseskurver og brudmekaniske beregninger kan man gå "tættere til kanten" designmæssigt, og dermed spare på stålvægt og svejsning.

Flere projekter adresserer nye måder at designe og producere brostrukturer. På DTU-MEK indikerer nye projektresultater, at der er et potentiale for at barbere 28% af vægten på en brodrager ved blandt andet at benytte kurvede i stedet for rette indvendige tværskot. Det indebærer nye udfordringer for folk i svejseproduktionen, men der vil være løsninger, eksempelvis ved anvendelse af nyere robotteknologi.

Et sådant, lettere design af et brodæk kan ifølge teknisk direktør Henrik Polk fra Bridges International i COWI potentielt omsættes til en besparelse på 20% af CO2-udledningen i forbindelse med fremstillingen. Professor Ole Sigmund fra DTU-MEK er overbevist om, at der også er store potentialer for tilsvarende designoptimeringer inden for andre store stålstrukturer såsom højhuse, motorvejsbroer og stadions. 

Andre projekter, som eksempelvis indbefatter brug af honeycomb-strukturer og lasersvejsning, indikerer, at der fortsat foregår en spændende udvikling inden for design og fremstilling af stålstrukturer. 

I dette nummer af Svejsning bringes blandt andet en artikel om NærHeden broen - en lille, men markant ny skråstagsbro i Høje Tåstrup kommune. Dette blads forsidefoto af den enlige, skråtstillede pylon taler efter min mening sit eget sprog om de arkitektoniske muligheder inden for stålkonstruktioner.

Velkommen til en fremtid med flere arkitektonisk smukke, lette og miljøvenlige stålkonstruktioner.

Af Steen Ussing

Formand Dansk Svejse- og NDT-forening

Webside produceret af Hjortlund Medier