skredsikring

Bruker aluminium til ny skredsikring

Med de samme prinsippene som bilindustrien bruker til kollisjonssikring har et gründerselskap på Stord utviklet ny sikring mot steinsprang.

Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Bildeserien viser hvordan det gikk med BMW'en når en stein på ett tonn ble sluppet fra 30 meters høyde.
Varebilen blir utsatt for 2.8 tonn stein, og blir fullstendig knust.
Varebilen blir utsatt for 2.8 tonn stein, og blir fullstendig knust.
Varebilen blir utsatt for 2.8 tonn stein, og blir fullstendig knust.
Varebilen blir utsatt for 2.8 tonn stein, og blir fullstendig knust.
Varebilen blir utsatt for 2.8 tonn stein, og blir fullstendig knust.
Varebilen blir utsatt for 2.8 tonn stein, og blir fullstendig knust.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Her kommmer 2.8 tonn stein, og rammer konstruksjonen med 1000 kJ. Det meste av kreftene tas av det øvre laget, lag nummer to fordeler kreftene tl kræsjboksene, som hviler på den stive stålkonstruksjonen.
Joachim Seehusen
Joachim Seehusen

Kranen løftet den 2,8 tonn tunge steinen 30 meter opp i luften, og droppet den på en varebil, den ble fullstendig knust. Så et nytt løft, denne gangen traff steinen en skredsikring laget av aluminiumprofiler, det ble knapt skader, og tre veteranbiler parkert på undersiden var helt uskadde.

Så trygg er gründer Kjell Fylkesnes på løsningen, at han rygget inn en verdifull veteranbil som opprinnelig tilhørte kong Olav, før steinen ble sluppet.

– Dette ser veldig lovende ut.

Det var kommentaren til Espen Skjærbekk etter at demonstrasjonen var over. Skjærbekk er byggeleder i Statens vegvesen, Rogaland og er vel kjent med farene og utfordringene bilister er utsatt for.

BaneNor melder at steinsras har rammet jernbanenettet 721 ganger i perioden 2014-23. Toppåret var 2018 da jernbanen ble ustatt for 100 steinras. Statens vegvesen har fått samme spørsmål fra tu.no, men har så langt ikke svart. Gitt at det er veldig mye mer vei enn jernbanelinjer indikerer det at antallet steinskred er betydelig høyere for veinettet.

Svein Terje Standlie foran testriggen av den nye skredsikringen. Foto: Joachim Seehusen
Svein Terje Standlie foran testriggen av den nye skredsikringen.

Inspirert av bilindustrien

Selskapet Bypass fra Leirvik på Stord har utviklet og søkt om patent på en ny løsning for sikring mot steinsprang og steinskred. Etter at selskapet har gjennomført 25 fullskala forsøk der det er sluppet stein opp til fem tonn fra 50 meter, inviterte selskapet til demonstrasjon for Statens vegvesen, Bane Nor, andre selskaper og TU.

Bypass har hentet løsningen fra kollisjonssikring i biler, og videreutviklet prinsippene til å sikre vei og bane. Ved første øyekast ser det ut som et ordinært skredoverbygg, et skrått tak går ut fra fjellveggen og over veien, støttet opp av pilarer. Men synet bedrar. Taket består av aluminiumprofiler med rør, hvor mange lag som brukes avhenger av hvor tunge steiner det skal tåle.

Dette laget tar om lag 50 prosent av energien når en stein treffer. Under ligger et stivt bæredekke. Funksjonen er å spre kreftene til krasjboksene som bæredekket hviler på. Krasjboksene presses sammen, og tar opp 30 prosent av energien. Det hele hviler på en bærende stålkonstruksjon.

– Krasjboksene tar opp 30 prosent av energien, så tar friksjon 10 prosent, og det er igjen cirka 10 prosent kinetisk energi, sier Svein Terje Strandlie, forskning- og utviklingsleder i Bypass.

En stein på 2,8 tonn har en fart på 24,3 m/s, eller 87,5 km/t, etter et fall på 30 meter. Når steinen treffer sikringen til Bypass rammes taket av 1000 kJ. Fem tonn stein, fra 50 meter treffer taket med 38 m/s, eller 137 km/t.

Båttur med TV-team

Systemet er modulært bygget opp, og skal være både raskere og rimeligere enn å bygge et overbygg av betong, eller en tunnel. Bypass anslår at 30 meter skredoverbygg vil komme på 23 millioner kroner, mens 50 meter vil ende på fem millioner. Alle elementene kan skiftes ut, krasjboksene skiftes fra undersiden, uten at taket må løftes bort. Avhengig av hvor omfattende skred og tunge steiner som kan rase kan taket bestå av flere lag rørprofiler og større krasjbokser.

Kjell Fylkesnes, gründer og daglig leder, forteller at ideen kom opp under Covid-pandemien. Han hadde leid ut et krigsfartøy fra 2. verdenskrig, restaurert og bygget om til å ta passasjer, til TV-teamet og deltakerne til realityserien 71° Nord.

– Vi seilte ut og inn av små og store fjorder og jeg så mange rasutsatte veistrekninger. Ideen om en sikring kom opp. Først så jeg for meg en stålkonstruksjon, og jeg kontaktet Jarle Myklebust, mangeårig produksjonssjef på Leirvik Sveis, forteller Fylkesnes.

Kjell Fylkesnes presenterer skredsikringen for Statens vegvesen, som vurderer løsningen for en tunnelportal på E39. Foto: Joachim Seehusen
Kjell Fylkesnes presenterer skredsikringen for Statens vegvesen, som vurderer løsningen for en tunnelportal på E39.

Forskningsbasert innovasjon

Stål ble raskt forkastet, Fylkesnes fikk samlet et par mer eller mindre pensjonerte ingeniører som blant annet hadde vært å bygge verdens første boligkvarter i aluminium, til Snorre-plattformen. De fikk med seg Svein Terje Strandlie, tidligere prosjektleder i Raufoss aluminium med ansvar for store offshorekonstruksjoner, og med gode kontakter inn mot NTNU og institutt for konstruksjonsteknikk.

– Da jeg ble kontaktet tenkte jeg med en gang på en kobling mot NTNU. Alle de store bilprodusentene har basert seg på forskning gjort ved SFI Casa for å designe aluminium til å ta opp energi.

Lag på lag med slike ekstruderte rørprofiler er kjernen i den nye skredsikringen. Når stein treffer absorberer disse opp til 50 prosent av kreftene. Foto: Joachim Seehusen
Lag på lag med slike ekstruderte rørprofiler er kjernen i den nye skredsikringen. Når stein treffer absorberer disse opp til 50 prosent av kreftene.
Her er det brukt en legering som er mindre sprø og mer elastisk. Den tar absorberer kreftene på en bedre måte enn med sprøtt aluminium. Foto: Joachim Seehusen
Her er det brukt en legering som er mindre sprø og mer elastisk. Den tar absorberer kreftene på en bedre måte enn med sprøtt aluminium.
Her er det brukt et for sprøtt aluminium, som gir brudd. Evnen til å absorbere kreftene er redusert. Foto: Joachim Seehusen
Her er det brukt et for sprøtt aluminium, som gir brudd. Evnen til å absorbere kreftene er redusert.

SFI står for Senter for forskningsdrevet innovasjon, slike sentre mottar betydelig støtte fra Norges forskningsråd som sikrer langsiktig forskning i samarbeid mellom universiteter, forskningsinstitutter og bedrifter som selv har forskningsaktivitet. CASA står for Centre for Advanced Structural Analysis. SFI CASA fikk midler i perioden 2015–23. Både Audi og Honda har deltatt, det samme har Hydro og Bentler Raufoss.

Når stein treffer skal rørene presses sammen. Det krever en legering som er sterk, men ikke så sterk at den blir sprø. Bypass har valgt en standard legering, men bruker varmebehandling til å oppnå optimal kombinasjon av styrke og elastisitet.

Bypass har samarbeidet med Enodo om modelleringen og simuleringer av forskjellige varianter av steinskred. Enodo er et direkte spin-off fra SIM-lab, Structural Impact Laboratory, på NTNU. «Ingen vet mer om hvordan materialer og konstruksjoner oppfører seg i sammenstøt enn SIMLab», heter det på NTNUs nettside.

Denne steinen veier 60 kg, og bilen ble fullstendig knust. Foto: Joachim Seehusen
Denne steinen veier 60 kg, og bilen ble fullstendig knust.

Klar til å levere

Til nå er det gjort mer enn 25 fullskala tester, med til sammen 100 tonn stein. Aluminiumet som absorberer energien hviler på fagverk av stål, det er fortsatt uskadd. Siden kreftene tas opp av aluminiumprofilene blir det små belastninger på stålet, og det skal heller ikke være behov for omfattende fundamentering. Testriggen hviler rett på bakken, og hopper litt når en stor stein treffer taket. Hele konstruksjonen kan demonteres, og settes opp på nytt.

Fylkesnes forteller at Vegdirektoratet har fått omfattende dokumentasjon, og at Multiconsult gjør tredjeparts kontroll. Målet er å fylle kravene i Eurocode og i vegnormal N400 Bruprosjektering, som stiller krav til prosjektering av bruer, ferjekaier og andre bærende konstruksjoner. Så langt er det kommet to forespørsler, Statkraft ønsker å sikre en anleggsvei til en større oppgradering av en dam, og venter på klarsignal fra NVE.

Vegvesenet vurdere å sette opp 60 meter sikring på den ene siden av en tunnel på E39, ved Tronvik i Lund kommune i Rogaland. Bypass er bedt om å lage et forprosjekt.

– Hvis vi får en bestilling i løpet av sommeren kan vi levere før årsskiftet, sier Fylkesnes.

Rekken med bilvrak som viser hvor dramatisk det blir når stein treffer. Biler flest er i liten grad sikret mot kollisjoner ovenfra. Foto: Joachim Seehusen
Rekken med bilvrak som viser hvor dramatisk det blir når stein treffer. Biler flest er i liten grad sikret mot kollisjoner ovenfra.

Produksjonen av aluminiumkomponentene krever kunnskap, og Bypass har funnet tre bedrifter som kan produsere, på Raufoss, i Haugesund og på Stord. Fagverket i stål kan produserer lokalt, og entreprenører kan montere.

Mangler skredkunnskap

Bypass er allerede i gang med ytterligere skredsikring. Strandlie peker på at fysikken knyttet til steinsprang er enkel. For hybride skred, jord-, snø- og sørpeskred er det derimot ikke like enkelt.

– Kunnskapen er for lav, vi vet ikke nok om hvor store krefter som oppstår når slike skred treffer en barriere. Vi forbereder nå en søknad til Forskningsrådet i samarbeid med NTNU, Norges geotekniske institutt og Meteorologisk institutt.

Taket har nå en helling på 15°, for andre skred kan opp til 30-45° være aktuelt, eventuelt med en form for vegger som styrer skredet og hindrer at noe ender i vegbanen på hver side.

aluminium simulering vei forskning skredsikring

Les flere artikler









Powered by Labrador CMS