– Vår forskning handlar om att förlänga broars livslängd, säger professor Gabriel Sas.
Fyra lastbilar har kört i karavan över den gamla E4-bron i Kalix. Samtidigt håller forskare och doktorander koll på sensorer och mätverktyg som samlar in data.
– Vi håller på att optimera metoder för att undersöka broars status. En av de mest innovativa ,där vi är bland de första i världen, är att vi med hjälp av ultraljud och fotogrammetri mäter sprickbildning och kan se hur djupa sprickorna är, säger Gabriel till U&D.
Gabriel Sas, professor i byggkonstruktion. Foto: Luleå tekniska universitet
Hur mäts sprickbildning?
– Vi tar bilder av betongens yta vid olika tidpunkter, det vill säga innan den tunga konvojen passerar och när den tunga konvojen är på bryggan. Sedan analyserar vi skillnaden mellan foton med en speciell programvara för att identifiera sprickutvecklingen, säger professorn till U&D.
Under vecka 2 har de inhyrda lastbilarna kört över bron med tre olika laster, varierande från strax under 23 till mellan 60 och 70 ton per ekipage. E4-bron togs ur drift i december 2021 på grund av säkerhetsproblem. En ny bro byggdes några meter nedströms.
– Med alla fyra lastbilarna har vi har som mest haft en total belastning på 280 ton på bron. Samtidigt har vi genomfört olika tester och mätningar, bland annat för att se hur mycket bron tål. Vi har en unik möjlighet att genomföra tester nu när bron är stängd för vanlig trafik och vi kan köra med konvojer med känd vikt, säger Gabriel till U&D.
Vad har ni gjort för fler tester?
– Vi körde med olika konvojer i olika hastigheter. Lastbilarna var lastade med olika kända laster. Vi stoppade lastbilarna i olika positioner för att registrera specifik data för vidare analys, berättar Gabriel för U&D.
Forskningens främsta mål är att utveckla metoder för att undersöka broars tillstånd och förväntade livslängd.
– Vi kan bidra till ökad hållbarhet genom att visa att broarna kan klara högre laster och hålla längre tid. Genom det kan vi spara material, minska koldioxidutsläpp och inte bygga nya broar i stället för gamla om det inte behövs. Utöver att spara skattepengar är det självklart också en fråga om säkerhet. Genom att undersöka möjliga brister och mäta den gamla Kalixbrons kapacitet ökar vi förståelsen för vilka risker gamla broar kan utgöra, säger han till U&D.
Han förklarar för U&D:
– Det finns två utmaningar, hur mycket belastning kan vi lägga på dem och hur länge kommer de att stå emot. Den största risken är alltså relaterad till säkerheten, säger han.
Det finns även betydliga fördelar med att snabba på processen att undersöka en bros skick. Inom en snar framtid hoppas forskarna på att kunna skanna broar med ultraljud, radar och röntgen och inspektera svåråtkomliga delar med drönare på bara några timmar.
– Nästa steg i vår forskning är att implementera metoden på andra broar. Olika typer av broar beter sig på olika sätt, säger han till oss.
Vi frågar hur broar kan bete sig olika.
– Olika broar har styrkor och svagheter av olika slag. Dessa kommer från den typ av material det används, till exempel stål, betong eller en kombination av båda. De kommer från den aspekten där de har, båge och ram etcetera. Vilken typ av trafik vi har på dem, väg eller järnväg. Hur långa eller korta de är. Till exempelvis en lång och smal bro kan ha stora vibrationer och därmed är det inte bekvämt att ta sig över den. Som det var med den här bron. Förare av tunga lastbilar rapporterade om stora svajningar i mitten. Våra tidigare beräkningar och de data vi registrerade visade oss att detta inte var av säkerhetsskäl, det var bara en egenskap hos den här typen av bro.
Tillsammans med teknikbolaget TimeZYX har forskarna skapat en detaljerad digital modell av den gamla Kalixbrona. Gabriel menar att digitala kopior i framtiden kan vara ett verktyg som gör det möjligt att inspektera broar på distans.
– Vi kan inspektera broarna i detalj från ditt skrivbord, vilket minskar inspektionstiderna. Det kommer att hjälpa oss att undvika subjektiva observationer beroende på inspektörernas erfarenhet. Med nya skanningar kommer vi att kunna uppdatera tillståndet och sedan följa upp utvecklingen av åldrandet, förklarar Gabriel för U&D.
När Kalixbron monteras ned senare i år kommer delar av den föras till universitetets MCE-laboratorium, Mining and Civil Engineering lab. Där kommer det göras ytterligare tester.
– I laboratoriet kan vi undersöka delarna mer i detalj och se hur mycket bron brutits ner under de 66 år som den har funnits. Till exempel om det finns rostangrepp på armeringen och om betongen börjat vittra sönder. Vi ska också bestämma kvarvarande hållfasthet och hur stålet och betongen samverkar med varandra, säger Lennart Elfgren, professor i byggkonstruktion.
Lennart Elfgren, senior professor i byggkonstruktion. Foto: Luleås tekniska universitet
Vi avslutar intervjun med att fråga varför det är så viktigt att förlänga broars livslängd.
– Att spara resurser och därmed bidra till hållbarhet. För varje ny byggnad produceras en stor mängd växthusgaser. En strukturs livscykel består av följande steg. Produktion, det vill säga råvaror och bearbetade material, byggnad, användning till slut på livet. Och på senare tid börjar vi titta på bortom livets slut. I allmänhet, för produktion och byggnad, produceras 55 procent av de totala växthusgaserna när en ny struktur invigs, säger Gabriel till U&D.
BREAKING