Árbók VFÍ/TFÍ - 01.06.2006, Page 246
With the growing traffic in the urban areas, there is now increased fatigue load on traffic structures.This means that cur-
rent and future traffic structures, such as the Sundabraut bridge, will be expected to carry heavier traffic. It is hence advis-
able that the fatigue load be considered when designing such projects. Hence the design work and traffic data analysis,
presented in this project, give good insight into the present situation and can serve as guide for further work in the area.
Inngangur
A undanförnum árum hefur álag þungaumferðar aukist mikið á vegum landsins. Að
miklu leyti má rekja þessa aukningu til mikils uppgangs í samfélaginu en fleira kemur þó
til. Þannig hefur vægi landflutninga sífelit aukist og nú er svo komið að strandflutningar
hafa nánast lagst af. Þessu tengt eru breytingar sem urðu á lagaumhverfinu árið 1995
þegar innleiddar voru samræmdar reglur um þungaflutninga á EES sem fólu í sér að
rýmkaðar voru kröfur um leyfilegan hámarksöxulþunga á þjóðvegum landsins. Þessar
lagabreytingar voru þó að vissu leyti kaup kaups, því samhliða voru hertar kröfur til
hjólabúnaðar sem minnkuðu skaðsemi þyngstu flutningabíla. [Reglugerð 425/1995]
Afleiðing af þessari þróun er sú að niðurbrot samgöngumannvirkja hefur stóraukist.
Markmið þessa verkefnis, sem unnið var sem meistaraverkefni við byggingarverk-
fræðiskor Háskóla íslands og styrkt af Vegagerðinni, var að skoða aðferðafræðina við að
meta áhrif málmþreytu vegna umferðar á brýr. Unnið var með íslensk umferðargögn og
brú á svokallaðri innri leið Sundabrautar notuð sem próftilfelli. Hér er um frumvinnu að
ræða á þessu sviði hérlendis, þar sem þær stálbrýr sem hingað til hafa verið byggðar hafa
borið það litla umferð að hönnun m.t.t. þreytu hefur þótt óþörf. Með tilkomu nýrra
mannvirkja á höfuðborgarsvæðinu er þetta þó að breytast.
Málmþreyta og þreytuálag
Málmþreyta er sérstakt niðurbrotsferli sem verður vegna sveifluálags. Alagssveiflan er
forsenda þreytuskemmda en stöðugt álag er skaðlaust. Skemmdirnar eru uppsafnaðar og
geta aldrei gengið til baka. Smám saman stækka sprungur og niðurbrotið endar með
broti. Þreytubrot getur orðið við mjög litlar spennusveiflur, sem geta verið langt undir
flotstyrk málmsins.
Sprunguvöxtur vegna þreytuniðurbrots gerist í þremur fösum, sprungumyndunarfasa,
sprunguvaxtarfasa og brotfasa (sjá mynd 1). Sprungurnar, sem myndast einkum í
ójöfnum og göllum á yfirborði efnisins, vaxa afar hægt í sprungu-
myndunarfasanum. Sprungumyndunin hefst þegar álagspúls
kemur af stað örlitlu skriki í kristalgrind málmsins. Við endurtekið
álag og oxun skrikflata byrja að myndast örsprungur á skrik-
flötum. Þessi sprunguvöxtur er drifinn af skúfkrafti og því vaxa
þessar fyrstu örsprungur undir 45° horni á álagsstefnuna. Smám
saman ná örsprungurnar að sameinast í stærri meginsprungur.
Spennusamþjöppunin í sprungunni eykst og höfuðspennur ýta
undir enn hraðari sprunguvöxt. Sprungurnar fara að vaxa hornrétt
á togspennuna og sprunguvöxturinn er kominn í sprunguvaxtar-
fasann. Mælingar hafa sýnt að í þessum vaxtarfasa er vaxtarhraði
sprungna nánast óháður efnisstyrk stálsins. Slíkt er að sjálfsögðu
mjög óheppilegt þar sem það kemur að nokkru leyti í veg fyrir að
hægt sé að leysa þreytuvandamál með að bæta efnisstyrk stálsins.
Soðin tengi eru sérstaklega viðkvæm gagnvart þreytu. En þar fer
saman hár spennustigull vegna snarpra breytinga í formi og lögun,
eiginspennur vegna hitasamdráttar og örsprungur vegna suðu-
galla. Stundum eru efnið þar það veikt að vöxtur þreytusprungn-
anna byrjar í sprunguvaxtarfasanum. Þá ákvarðast styrkur
tengisins eingöngu af formi tengisins.
2 4 41 Arbók VFl/TFl 2006