Karin Lundgren, professor i betongbyggnad. Foto: Ragnhild Larsson

Modell för broars bärkraft sparar miljoner

Karin Lundgren har utvecklat en förenklad modell som visar hur bärförmågan påverkas i konstruktioner med rostande armering. När modellen användes på två broar i Stockholm, visade det sig att de inte behövde förstärkas, trots det till synes dåliga skicket. Trafikverket kunde spara drygt 30 miljoner kronor.
​Varje år spenderar staten stora summor på att renovera och förstärka broar och andra betongkonstruktioner. I takt med att klimatförändringarna bidrar till stigande temperaturer blir rostande konstruktioner dessutom ett allt större problem.
– Om vi kan visa att det går att renovera broarna istället för att döma ut dem helt, så sparar samhället mycket pengar. Miljön gynnas också när man slipper bränna ny betong. Dessutom finns det många vackra gamla broar som har ett stort kulturvärde.
 
Grundläggande förståelse fascinerar
Runt 2000 började Karin Lundgren, professor i betongbyggnad på Chalmers, göra detaljerade 3D-modeller för att ta reda på hur det påverkar förankringen när rosten breder ut sig för att så småningom spräcka betongen. Hon beskriver sig som lite av en nörd i sin förtjusning över 3D-modellerna.

– Tänk att man kan gå in så i detalj och faktiskt förstå hur saker och ting fungerar. Det är häftigt. Att det dessutom finns både ekonomiska och miljömässiga fördelar gör det inte sämre.

En del i hennes omgivning kunde inte riktigt se poängen med hennes projekt eftersom de inte trodde att 3D-modellering var något som skulle börja användas i praktiken, medan andra uppmuntrade henne att fortsätta. Den forskning som dittills fanns på området var motstridig och Karin fortsatte att räkna på hur man kunde förklara på vilket sätt förankringen påverkas av rost. Med hjälp av de detaljerade 3D-modellerna kunde Karin till sist få en bild av hur de olika delarna hängde ihop.


Räknade på bärförmåga med modellen
Till en början var Karin nästan ensam att forska, men så småningom lyckades hon få finansiering för ett doktorandprojekt, och nu är det flera doktorander och forskare som samarbetar. Efter fem, sex år gjorde Hendrik Schlune sitt examensarbete, och han hade förmågan att förenkla.

– Medan vi andra satt och tittade på alla våra grafer och inte kunde se skogen för alla träd, kunde han se mönstret. Det var fantastiskt. Utifrån den kunskap vi hade byggt kunde vi sedan ta fram förenklade modeller där man kan räkna på bärförmågan i betongbroar med rostande armering.
 
Broarna höll trots den risiga ytan
Via Trafikverket, som har finansierat en stor del av Karins forskning, kunde hon testa sin modell på Blommenbergs- och Gröndalsviadukterna i Stockholm.

– Tillsammans med konstruktören Ulf Nilsson gjorde vi beräkningar och kunde visa att broarna höll, trots att de såg ganska risiga ut, vilket man inte hade kunnat visa tidigare.
 
De konventionella beräkningsmetoderna visade att broarnas bärförmåga inte var tillräcklig och därför behövde förstärkas till en kostnad av 45 till 50 miljoner. Nu räckte det med att reparera broarna för drygt 11 miljoner så att de inte fortsatte att rosta.

Totalt finns det 20 000 broar i Trafikverkets regi, även om inte alla behöver renoveras.
– Bara på de två broarna sparade vi drygt 30 miljoner kronor, vilket är mer än hela forskningsprojektet kostade. Det är ett klockrent exempel på när forskningen kan tillämpas praktiskt och ger resultat, säger Adriano Maglica, som jobbar med tillståndsbedömning av broar på Trafikverket.
 
Modellen finns i svenska föreskrifter
Idag finns Karins modell i de svenska föreskrifterna för hur man ska räkna på befintliga broar och hon hoppas att den så småningom kan ingå i en europeisk standard.
Karin och hennes kollega Kamyab Zandi, ingår i en internationell arbetsgrupp som ska ta fram nya normer, för hur man räknar på befintliga konstruktioner, men det gäller att ha tålamod. Det tog drygt 15 år innan modellen kom med i de svenska föreskrifterna och Karin räknar med att det tar bortåt tio år till innan den kan bli EU-standard.
 
– Det finns de som tycker att Trafikverket är väldigt konservativa, men det är ju de som får betala om det vi gör inte fungerar. Det är lätt att komma med häftiga idéer om hur man ska bygga, men det är Trafikverket som ska förvalta allting sedan. Därför känns det ganska skönt för mig att de nu tror på vår modell så mycket att de tar in den i sina föreskrifter.

Modellen kan få stor spridning eftersom problemet med rostande armering inte bara finns i broar. Göteborgs Hamn har visat intresse och lösningen är också värdefull för alla som äger parkeringsgarage med rostande armering liksom fastighetsägare som har hus med balkonger.
 
Grundläggande förståelse viktig
Att Karin och hennes kollegor till sist ändå lyckades gå hela vägen från idé till konkret nytta, tror hon både beror på ett stort tålamod både hos forskargruppen och hos Trafikverket.
En annan bidragande orsak till framgången är att forskargruppen har lyckats få finansiering inom samma område så länge. 
Dessutom, menar Karin att det är avgörande att de först skaffade sig en grundläggande förståelse för fysiken bakom, istället för att göra något enbart utifrån de försök som redan fanns.

– Från första början så tyckte jag mest att det var så häftigt att kunna modellera det här i detalj. Då hade jag inte ens någon bild av att vi skulle kunna lyckas, säger Karin.
 
Ytan bedrar
Men vad är det egentligen som är så spännande att forska på korrosion och hållbarhet?
– Det är nog att det är så påtagligt. Att jag kan peka på något och säga: Kolla vad risigt det ser ut. Hur bra tror du att det håller? Det är ju något minsta barn kan förstå, även om svaret inte alltid är så enkelt.


Läs mer om forskningen bakom modellen

Karin Lundgrens publikationer i research.chalmers.se

 
 

Publicerad: fr 02 feb 2018.