Denne Seattle-broen skal ved hjelp av minnemetall og bøyelig betong være brukbar også etter et kraftig jordskjelv. (Bilde: Washington State Department of Transportation)

Minnemetall og bøyelig betong gjør at broen skal fungere også etter et jordskjelv

Unik kombinasjon.

I 15 år har forskerne ved jordskjelvslaboratoriet ved University of Nevada i Reno i USA forsket på en måte å lage broer som er brukbare også etter et jordskjelv.

Resultatet er en unik kombinasjon av byggematerialer som nå for første gang skal testes utenfor laboratoriet.

En avkjøringsrampe fra USAs hovedveinett i Seattle, U.S. Route 99 i nordgående retning, skal nemlig bygges med minnemetall (shape memory alloy, SMA) og bøyelig betong (engineered cementitious composite, ECC).

Ved hjelp av dette materialet skal broen kunne gynge med jordskjelvet, før det går tilbake sin opprinnelige posisjon når jordskjelvet er over. Broen skal da være i god nok forfatning til å kunne brukes.

Minnemetallet er her med riller, mens den vanlige stålarmeringen er blank.
Minnemetallet er her med riller, mens den vanlige stålarmeringen er blank. Foto: Washington State Department of Transportation

Minnemetall

Minnemetallet støpes til stolper og erstatter mer tradisjonelle stålarmeringsjern enkelte steder i broen.

Vanlig armeringsjern kan kun bøyes til et visst punkt før det ikke klarer å gjenopprette sin form.

Minnemetallet skal imidlertid kunne bøyes mye lengre enn armeringsjern, og likevel klare å bevege seg tilbake til sin opprinnelige form. I laboratorietestene var minnemetallet i stand til å gjenopprette sin opprinnelige form etter påkjenninger tilsvarende et jordskjelv på 7,5 på Richters skala.  

Minnemetallet er laget av en kombinasjon av nikkel og titan, men kan også være kobberbasert. Metallet brukes i blant annet biler, roboter og romfart.

Den bøyelige betongen er testet på University of Michigan.
Den bøyelige betongen er testet på University of Michigan. Foto: Washington State Department of Transportation/ University of Michigan

Bøyelig betong

Betongen som brukes er lik vanlig betong, med ett unntak. Her er nemlig materialet bundet av mange små fibre av polymer. Disse skal hindre at betongen sprekker under et jordskjelv. Disse egenskapene gjør at materialet populært kalles bøyelig betong.

– Sammen tillater disse materialene store bevegelser i søylene uten permanent ødeleggelser. Dette kan bety uskadde søyler etter en seismisk hendelse – noe ganske annet enn dagens standard som handler om å ikke kollapse, forteller Tom Baker, bro- og strukturingeniør i Washington State Department of Transportation (WSDOT), til Teknisk Ukeblad.

Han sier de vil studere hvordan broen oppfører seg både under vanlig drift og etter jordskjelv. Han håper de ved hjelp av disse materialene vil være i stand til å holde broer åpne for trafikk også etter store skjelv.

– Det vil ta tid å bevise konseptet. Det er derfor vi starter nå, fortsetter Baker. 

90 ganger dyrere

Broen er under oppføring nå, og skal etter planen stå ferdig våren 2017.

Byggematerialene koster opptil 90 ganger mer enn vanlig stål og betong. Statlige myndigheter har bidratt med finansieringen av prosjektet.

– Så å si alle nye teknologier er dyrere i starten, på grunn av usikkerheten og risikoen. Vi forventer at kostnadene reduseres over tid, sier Baker.

– Vi bygger denne broen for å vise at det kan gjøres. Laboratorietestingen er veldig lovende, nå får vi en feltinstallasjon for å måle ytelsen, forteller Baker.

Broen, som er en avkjøringsrampe i nordgående retning til South Dearborn Street, oppføres nå. Den skal etter planen være ferdig våren 2017.
Broen, som er en avkjøringsrampe i nordgående retning til South Dearborn Street, oppføres nå. Den skal etter planen være ferdig våren 2017. Foto: Washington State Department of Transportation

– Samme prinsipp som i dag

Bjørn Ivar Isaksen, seksjonssjef for broprosjektering i Statens vegvesen, forteller at broen i Seattle ser ut å være bygget over samme prinsipp som i dag.

– Prinsippet går ut på å sørge for at konstruksjonen tar opp energien som tilføres under selve jordskjelvet. Forskjellen ligger i at armeringen tvinger konstruksjonen tilbake til utgangsposisjonen før jordskjelvet, sier han.

– De argumenterer med at konstruksjonen ikke har fått så store skader at den må stenges for trafikk. Dette tolker jeg slik at konstruksjonen nok har fått skader, ved trykkbrudd i betongen, men at dette kan repareres senere, sier han.

Kommentarer (1)

Kommentarer (1)