Stålbyggnadsteknik

Vår forskning

Forskningen inom stålbyggnadsteknik vid institutionen för byggteknik är under uppbyggnad. Några områden har identifierats som är speciellt intressanta och dessa beskrivs mer detaljerat längre ned i texten. Den övergripande forskningsmetodiken är att kombinera simuleringsmodeller med experimentella resultat och jobba med modeller i olika storleksskalor. Samarbetet med industrin är viktig och vi har tillgång till ett välutrustat laboratorium som vi håller uppdaterat med den senaste utrustningen.

Materialet stål

Processerna för att utvinna järn, tillverka stål och bearbeta komponenter förfinas kontinuerligt för att bli mer energieffektiva och ge en mindre påverkan på miljön. En tydlig trend är också att utnyttja varje kilo stål bättre genom att gå mot mer höghållfasta stållegeringar i tillämpningar där det är möjligt.

Stål har fördelen att det kan återvinnas och smältas ned för tillverkning av nya stålämnen till en bråkdel av den ursprungliga energiåtgången. Logistiken runt återvinningen är idag utbyggd och välfungerande i många länder.

Stål som byggsystem

Förutom miljönytta är ekonomi en stark drivkraft till att utnyttja varje kilo stål på ett optimalt sätt. Det finns idag metoder för att kunna optimera strukturer med vikt eller ekonomi som kostnadsfunktion, under förutsättning att man har god kännedom om laster och andra yttre förutsättningar. Höghållfasta stål ger generellt bättre materialutnyttjande, men driver konstruktionerna mot slankare tvärsnitt och därmed större risk för instabilitetsfenomen (både globala och lokala) och ökad känslighet för avvikelser i tillverkning och montering. Stabilitet är ett av de områden som forskningen inom stålbyggnadsteknik fokuseras mot.

Förband

Sammanfogning av stålkonstruktioner sker idag uteslutande med skruv- eller svetsförband. Förbanden är ofta kritiska för bärförmågan och därför ställs krav på utförandet. Svetsning görs med fördel i verkstadsmiljö och skall om möjligt undvikas på byggarbetsplatsen (eller utföras i god miljö) för att säkerhetsställa svetsens kvalitet. Däremot är svetsning en rationell metod för att tillverka delkomponenter som sedan sammanfogas med skruvförband.

Svetsen är ofta en svag länk för utmattningsbelastade konstruktioner eftersom geometriska anvisningar och inneslutningar är oundvikliga vid svetsning. Problematiken blir mer framträdande för höghållfasta material och för att öka livslängden kan blästring, eller kulhamring, användas för att reducera anvisningarna och bygga in tryckspänningar i ytan. Dock kan endast den synliga delen av svetsen behandlas. Utmattningsprovning och verifieringsmetoder för svetsar är därför ett annat område som forskningen inriktas mot.

Stål i andra material

Även i andra byggsystem används stålmaterial flitigt. Utan armering för att ta hand om dragkrafterna i en betongkonstruktion skulle betong vara ett uddlöst material för bärande strukturer. Detsamma gäller träkonstruktioner där stål används i förband mellan byggnadsdelar, i knutpunkter eller som dragband för att ta upp stora dragkrafter. Förbandsteknik inom modernt träbyggande är följaktligen ett forskningsområde som tangerar stålbyggnadsteknik.

En optimal konstruktion kan alltså med fördel bestå av flera material, där materialens egenskaper tas tillvara på bästa sätt och där kostnaden för konstruktionen under hela dess livslängd sätts i fokus.