Införande av BK4 : Bärighetsberäkning av balkbro med lång spännvidd

Sammanfattning: Regeringen har på förslag att införa en ny bärighetsklass för det svenska vägnätet. Den föreslagna bärighetsklassen får beteckningen BK4 och innebär att maximal bruttovikt för lastbilar ökas från nuvarande 64 ton till 74 ton. Målet för arbetet var att utröna påverkan på beräkningar och resultat för broar av denna ökning, med hänsyn till befintliga broars bärförmåga – specifikt med avseende på broar vars spann är långa nog att rymma minst ett helt lastbilsekipage. I samband med höjningen av maximal bruttovikt kommer fordonsutseendet för lastbilar att förändras. En bärighetsberäkning utfördes för balkbron 15-910-2, som har spann på 25-28 m. Beräkningen utfördes i enlighet med svenskt regelverk för bärighetsberäkning, TDOK 2013:0267, och med hjälp av FE-analys i programmet Brigade/Standard. I arbetet har specifik FEM-teori använts för att bestämma var kritiska snitt uppstår i FE-modellen och i vissa fall har justering av utdata gjorts med hjälp av lastfördelningsbredder. Rapporten är tänkt att kunna användas som en mall för hur en bärighetsberäkning kan utföras. Mallen för bärighetsberäkningen kan användas som stöd för beräkningar för andra broar där framförallt tankesätt och beräkningsgång kommer att vara liknande. På grund av förändringen av fordonsutseende i samband med bruttoviktshöjningen har en FEanalys utförts för att kontrollera skillnader på lastpåverkan mellan dagens fordonsutseende för BK1 och exempel på framtida utseende för BK4. Jämförelsen visar att påverkan kan variera något mellan olika fordonskonfigurationer men konsekvent ökar avsevärt då bruttovikten höjs. Resultatet av bärighetsberäkningen gav en klassning A/B = 176/284 kN för bro 15-910-2, vilket ligger över kravet för införandet utav BK4 med gränsvärden på A/B = 120/210 kN. Skillnaden i resultat för BK1 och BK4 visar på att beräkningar och resultat för en lång balkbro i brottsgränstillstånd inte påverkas avsevärt av höjningen av maxvikten för lastbilar. Innebörden av detta bör då vara att en bro som är klassad för BK1 enligt TDOK 2013:0267 med en klassning som är högre än kravet för BK4 kan uppgraderas utan ytterligare kontroll. Dock bör ytterligare studier utföras för fler broar av samma typ för att kunna styrka detta samband. I samband med att bärighetsberäkningen utförs tas ett så kallat k-värde fram, som sedan används för att proportionera upp, eller ned, A/B-värdena från de gränsvärden som gäller för given bärighetsklass. Då bärighetsberäkning utfördes för BK1 och BK4 gav resulterande bärförmåga för bron endast en två-procentig skillnad, men k-värdet blir betydligt mindre för BK4 jämfört med BK1. Ett lägre k-värde innebär en högre utnyttjandegrad och därmed snabbare utmattning och högre slitage på bron. Effekten av dessa skillnader bör undersökas i ett senare arbete.