Utmattning vid svetsad anslutning mellan tväravstyvning och fläns i samverkansbro

Sammanfattning: Vid samverkansbroar fästes tvärförband mellan huvudbalkar med funktion att leda laster ut mot huvudbalkarna. Dessa kan fästas via s.k. livavstyvningsplåtar mot huvudbalkens liv samt flänsar. Denna infästning kan ske med svetsförband. Vid ett antal fall har utmattningssprickor uppkommit i svetsanslutningen mellan livavstyvningsplåten samt överfläns på huvudbalk. Tydliga riktlinjer finns ej i dagsläget för vilken typ av svetsförband som bör nyttjas vid uppförande av benämnd konstruktionsanslutning. Här genomförs en jämförande studie av kälsvetsförband mot stumsvetsförband, med samt utan svetsutbredning. Då risk för sprickinitiering till följd av utmattning i kälsvetsförbandet studerades beaktades risk för brott i såväl svetstå som svetsrot. Den aktuella studien ämnade ge svar på huruvida en korrelation mellan geometriska parametrar såsom avstånd mellan huvudbalkar samt konsollängd på farbana kunde kopplas till rekommendation gällande vilket svetsutförande som borde nyttjas vid olika dimensioner av dessa båda geometrier. Vidare ämnade studien utröna om eventuella gränsvärden för val av svetsanslutningar kunde fastställas. För framtagande av data nyttjades BRIGADE PLUS, ett beräkningsprogram som nyttjar FEM-modellering. Här användes ett uppfört projekt, Viadukt Söder, beläget i Östersund, som grundmodell för parameterstudien i BRIGADE PLUS. Detta var projekterat av ELU Konsult, på uppdrag av Trafikverket. Beräkningsmodellen bestod av en begränsad del av den aktuella bron, där utmattningslastfordon 3 i SS EN 1993-2 användes för att via influenslinjer återspegla trafiklast på bron och därmed finna värsta lastpositioner. Dessa positioner nyttjades sedermera för beräkning av påverkan från Utmattningslastfordon 3 på den studerade detaljen i form av spänningsamplitud. Analys av dessa spänningsamplituder omräknades sedermera till ett antal lastcykler till brott som sedan ställdes mot de riktlinjer som återfinns i SS EN 1993-1-9:2005. Här nyttjades de förbandsklasser som enligt nationella normer ses som gällande. Resultatet påvisade en exponentiell minskning av antal lastcykler till brott, med avseende på utmattning, då brogeometrin utökades. Utmärkande här var att risk för brott i livavstyvningsplåten klart översteg risk för brott i överflänsen, som i sin tur näst intill kunde bortses ifrån. Den geometriska parameter som blev styrande var konsollängd på farbana. Tydlig differens i livslängd mätt i antal cykler gick att utläsa för de olika svetsförbanden, där styrande faktor blev de respektive förbandsklasserna vid analys av sprickinitiering. Gränsvärden för då antal cykler till brott understeg gränsvärden enligt SS EN 1993-1-9:2005 kopplat till de geometriska parametrarna, gick att fastställa för respektive svetsförband. Kälsvetsens kapacitet med avseende på utmattning understeg vida stumsvetsens kapacitet.