Eurocode 9, der er udgivet som EN 1999, er den europæiske standard for dimensionering af aluminiumskonstruktioner. Den besvarer spørgsmålet om, hvorvidt en konstruktion er stærk og stiv nok, hvilket er et andet spørgsmål end, hvordan den fremstilles. En specifikation, der nævner det ene og ikke det andet, efterlader halvdelen af opgaven udefineret, og det sker ofte nok til, at det er værd at gøre klart.
Denne artikel henvender sig til personer, der bestiller aluminiumskonstruktioner frem for at beregne dem: hvad standarden omfatter, hvor den adskiller sig fra den tilsvarende standard for stål, og hvad man bør kræve i et udbud, så de indkomne tilbud kan sammenlignes.
Hvor den indgår blandt de øvrige standarder
Opdelingen er klar, når den først er fastlagt. Eurocode 9 regulerer dimensioneringen: tværsnitstørrelser, samlingskapacitet, nedbøjning, stabilitet og udmattelseslevetid. EN 1090-3 regulerer udførelsen: hvordan den dimensionerede konstruktion rent faktisk fremstilles, svejses, behandles og dokumenteres. Den ene standard fastlægger, hvordan konstruktionen skal være, den anden sikrer, at det, der ankommer til byggepladsen, lever op til kravene.
Begge dele er nødvendige, og hvor der udelukkende henvises til udførelsesstandarden I en specifikation sikrer dette en korrekt fremstilling af en udefineret konstruktion. Det modsatte — hvis man alene henviser til Eurocode 9 — giver en korrekt beregning, men uden kontrol over, hvad der svejses.
Delene, og den, der mangler
Eurokode 9 er opdelt i fem dele. Del 1-1 indeholder de generelle konstruktionsregler, del 1-2 omhandler branddimensionering af konstruktioner, del 1-3 omhandler konstruktioner, der er udsat for udmattelse, del 1-4 omhandler koldformede konstruktionsplader, og del 1-5 omhandler skalkonstruktioner.
Det, der ikke er med, er værd at bemærke. Eurokode 3, der gælder for stål, har separate dele for broer, tårne og kranunderstøtninger. Eurokode 9 har ingen af disse: del 1-1 dækker alle konstruktionsanvendelser, hvor materialevalg, elementer og samlinger behandles i samme dokument. En gangbro i aluminium dimensioneres efter den samme generelle del som en baldakin i aluminium.
Den praktiske konsekvens for en specifikation er, at der ikke er nogen bro-specifik del, der skal henvises til. Det, der gør et projekt til et broprojekt, er kombinationen af Eurokode 9 med de belastnings- og udmattelseskrav, der gælder for en bro, og ikke et særskilt kapitel i aluminiumsstandarden.
Tre ting, der gør aluminium til noget særligt
Aluminium er ikke let stål. Tre egenskaber ændrer konstruktionen på måder, der direkte afspejles i, hvad en konstruktion koster, og hvordan den opfører sig under brug.
Stivhed. Elasticitetsmodulet for konstruktionsaluminium anslås til ca. 70 000 N/mm², hvilket svarer til omtrent en tredjedel af det tal, der anvendes for stål. Styrken kan kompenseres ved at vælge en anden legering eller tilføje materiale; stivheden kan derimod ikke kompenseres, da den er en egenskab ved selve metallet. Konsekvensen er, at afbøjningen ved brugbarhedsgrænsetilstanden ofte er afgørende for udformningen af en aluminiumskonstruktion i stedet for styrken. For en gangbro er dette mekanismen bag problemet med »hoppebroer«: et spænd, der er fuldstændig sikkert, kan stadig føles forkert under fødderne.
Svejsninger blødgør metallet omkring dem. Varmen fra svejsningen mindsker grundmaterialets styrke i et område på begge sider af svejsningen, og Eurocode 9 tager udtrykkeligt højde for dette ved at anvende blødgørelsesfaktorer i den varmepåvirkede zone. Størrelsen af styrkenedsættelsen afhænger af legeringsserien og svejseprocessen; i 6xxx-legeringerne, der almindeligvis anvendes i konstruktionsarbejde, kan den lokale styrke falde til omkring halvdelen af grundmaterialets styrke. De tabelangivne faktorer forudsætter desuden bestemte processer og tykkelser, og uden for disse forudsætninger gælder der større styrkenedsættelser.
Derfor er placeringen af svejsninger i aluminium en konstruktionsmæssig beslutning snarere end et spørgsmål om udformning, og derfor bevarer en konstruktion, der samles med bolteforbindelser på byggepladsen, sine svejsninger dér, hvor de var tiltænkt: på fabrikken, under kontrollerede forhold og på de steder, som beregningen gik ud fra.
Træthed. Gentagen belastning spiller en større rolle for aluminium end for stål, og Eurocode 9 har derfor afsat et særskilt afsnit til dette. For en gangbro, der benyttes af et par hundrede personer om dagen, er udmattning ikke blot en teoretisk overvejelse; den er afgørende for udformningen af samlingerne, og den er årsagen til, at en gangbro ikke kan konstrueres, som om den var et statisk overdækning med samme spændvidde.
Legering og hårdhed indgår i specifikationen
Aluminium er ikke ét enkelt materiale. Et konstruktionselement defineres ud fra både dets legering og dets hærdningsgrad, hvilket angives i en form som f.eks. EN AW-6082 T6, og disse to faktorer bestemmer styrken, svejsbarheden, korrosionsadfærden samt hvor meget metallet tabes i nærheden af en svejsning.
For en kunde er dette vigtigt i udbudsfasen. To tilbud på samme spændvidde kan indeholde forskellige legeringer, og det billigste tilbud kan være billigere, fordi det drejer sig om en legering med lavere styrke, der vil give mere efter. Ved at kræve, at legeringen og hårdhedsgraden angives i tilbuddet, sikres en ærlig sammenligning, og det koster ingenting at spørge om det.
Hvad der skal fremgå af specifikationen
Tre punkter dækker det meste. Kræv, at den konstruktionsmæssige dimensionering udføres i henhold til Eurocode 9 med det nationale bilag for det land, hvor installationen skal finde sted. Kræv, at legeringen og hårdheden af de bærende elementer angives. Kræv, at kriterier for nedbøjning og vibrationer angives i stedet for at overlade det til leverandørens skøn, for det er netop her, forskellen mellem en behagelig bro og en ubehagelig bro ligger.
Det er også en god idé at kræve, at selve beregningerne indgår som en del af leverancen, ikke blot konklusionen. En konstruktionsrapport, som kundens egen ingeniør kan gennemgå, er noget andet end en erklæring om, at konstruktionen opfylder kravene, og denne forskel kommer først til syne ved overdragelsen og ikke allerede i udbudsfasen.
Derudover er der selve gennemførelsen: angivelse af den eksekveringsklasse, du forventer og hvor der kræves en ydeevneerklæring som en del af leverancerne. Design og udførelse er enten specificeret i fællesskab, eller også er ingen af delene specificeret korrekt.
Sådan ser det ud i et konkret tilbud
Et seriøst tilbud på en aluminiumskonstruktion skal angive legering og hårdhed, henvise til Eurocode 9 og det anvendte nationale tillæg, angive de kriterier for nedbøjning og frekvens, som konstruktionen opfylder, samt angive den udførelsesklasse, som fremstillingen skal følge. Et tilbud, hvor alle fire oplysninger mangler, er ikke nødvendigvis mangelfuldt, men det kan ikke sammenlignes med et tilbud, der indeholder disse oplysninger.
Vores konstruktionsberegninger udarbejdes i henhold til Eurocode 9 og udleveres som en del af projektdokumentationen, hvilket betyder, at de kan kontrolleres af kundens ingeniør i stedet for blot at blive accepteret på tro og love. Det samme gælder for fodgænger- og cykelbroer Vi leverer standardspændvidder: Beregningsgrundlaget følger med konstruktionen.
Inden beregningen igangsættes
Eurokode 9 er ikke en ukendt standard, men den fungerer anderledes end Eurokoden for stål på måder, der kan vildlede projekteringsteams, der er vant til at dimensionere stål. Der er ingen brokomponent, der kan bruges som eksempel. Nedbøjning er oftere den afgørende faktor end styrke. Svejsninger reducerer den lokale bæreevne, og placeringen af disse er en konstruktionsmæssig beslutning. Træthed har sin egen del, og den gælder for alle broer i daglig brug.
En specifikation, der henviser til Eurocode 9, angiver legering og hårdhed og fastlægger kriterierne for brugbarhed, giver anledning til sammenlignelige tilbud. En specifikation, der blot angiver, at konstruktionen skal være af aluminium, resulterer i fire forskellige konstruktioner til fire forskellige priser. Vores ingeniører gennemgår et udkast til specifikation i forhold til Eurocode 9 og EN 1090-3, inden det sendes ud, og den certificerings- og konstruktionsdokumentation, som er i DR VERSLAS’ besiddelse offentliggøres, så begge dele kan kontrolleres.