Eurokode 9, utgitt som EN 1999, er den europeiske standarden for prosjektering av aluminiumskonstruksjoner. Den gir svar på om en konstruksjon er sterk og stiv nok, noe som er et annet spørsmål enn hvordan den fremstilles. En spesifikasjon som nevner det ene, men ikke det andre, etterlater halvparten av oppgaven udefinert, og dette skjer ofte nok til at det er verdt å presisere dette tydelig.
Denne artikkelen er rettet mot de som bestiller aluminiumskonstruksjoner, snarere enn de som beregner dem: hva standarden omfatter, hvor den skiller seg fra tilsvarende standard for stål, og hva man bør kreve i en anbudsinfordring for å få inn sammenlignbare tilbud.
Hvor den plasserer seg i forhold til de andre standardene
Inndelingen er klar når den først er fastsatt. Eurokode 9 regulerer prosjekteringen: tverrsnittsdimensjoner, skjøtekapasitet, nedbøyning, stabilitet og utmattingslevetid. EN 1090-3 regulerer utførelsen: hvordan den prosjekterte konstruksjonen faktisk fremstilles, sveises, behandles og dokumenteres. Den ene standarden bestemmer hvordan konstruksjonen skal være, den andre bestemmer om det som ankommer byggeplassen stemmer overens med dette.
Begge deler er nødvendige, og ved å nevne kun gjennomføringsstandarden I en spesifikasjon fører dette til god utførelse av en udefinert konstruksjon. Det motsatte – å bare nevne Eurokode 9 – gir en korrekt beregning uten kontroll over hva som sveises.
Delene, og den som mangler
Eurokode 9 er delt inn i fem deler. Del 1-1 inneholder de generelle konstruksjonsreglene, del 1-2 omhandler brannsikkerhetsdesign av konstruksjoner, del 1-3 omhandler konstruksjoner utsatt for utmattning, del 1-4 omhandler kaldformede konstruksjonsplater og del 1-5 omhandler skallkonstruksjoner.
Det som ikke er med, er verdt å merke seg. Eurokode 3, tilsvarende standard for stål, har egne deler for broer, tårn og kranbærende konstruksjoner. Eurokode 9 har ingen av disse: del 1-1 dekker alle konstruksjonsanvendelser, og materialvalg, konstruksjonsdeler og skjøter behandles i samme dokument. En gangbro i aluminium prosjekteres etter samme generelle del som et tak i aluminium.
Den praktiske konsekvensen for en spesifikasjon er at det ikke finnes noen bro-spesifikk del å henvise til. Det som gjør et prosjekt til et broprosjekt, er kombinasjonen av Eurokode 9 og de belastnings- og utmattingskravene som gjelder for en bro, ikke et eget kapittel i aluminiumsstandarden.
Tre ting som gjør aluminium annerledes
Aluminium er ikke lettstål. Tre egenskaper påvirker konstruksjonen på måter som direkte gjenspeiles i kostnadene ved en konstruksjon og hvordan den oppfører seg i bruk.
Stivhet. Elastisitetsmodulen til konstruksjonsaluminium anslås til ca. 70 000 N/mm², omtrent en tredjedel av verdien som brukes for stål. Styrke kan kompenseres ved å velge en legering eller legge til materiale; stivhet kan ikke det, fordi det er en egenskap ved metallet. Konsekvensen er at nedbøyning ved brukbarhetsgrensen ofte er avgjørende for utformingen av en aluminiumskonstruksjon, snarere enn styrken. For en gangbro er dette mekanismen bak problemet med «hoppende broer»: en spennvidde som er helt sikker, kan likevel føles feil under føttene.
Sveiser myker opp metallet rundt seg. Varme fra sveising reduserer styrken i grunnmaterialet i en sone på hver side av sveisen, og Eurokode 9 tar eksplisitt hensyn til dette ved å anvende mykningsfaktorer i den varmepåvirkede sonen. Omfanget av reduksjonen avhenger av legeringsserien og sveiseprosessen; i 6xxx-legeringene som ofte brukes i konstruksjonsarbeid, kan den lokale styrken falle til omtrent halvparten av grunnmaterialets styrke. Faktorene i tabellen forutsetter også bestemte prosesser og tykkelser, og utenfor disse forutsetningene gjelder større reduksjoner.
Dette er grunnen til at plasseringen av sveiser i aluminium er et konstruksjonsmessig valg snarere enn et spørsmål om utførelsesdetaljer, og hvorfor en konstruksjon som monteres med boltforbindelser på byggeplassen beholder sveisingene der de ble prosjektert: på fabrikken, under kontrollerte forhold, på de stedene som ble lagt til grunn i beregningene.
Tretthet. Gjentatt belastning har større betydning for aluminium enn for stål, og Eurokode 9 har et eget kapittel viet til dette. For en gangbro som benyttes av noen hundre personer om dagen, er utmattingsberegninger ikke bare en teoretisk vurdering; de er avgjørende for utformingen av skjøtene, og det er grunnen til at en gangbro ikke kan prosjekteres som om den var et statisk tak med samme spennvidde.
Legering og herding inngår i spesifikasjonen
Aluminium er ikke bare ett materiale. En konstruksjonsdel defineres av både legeringen og herdegraden, noe som angis i en form som for eksempel EN AW-6082 T6, og disse to faktorene avgjør styrke, sveisbarhet, korrosjonsoppførsel og hvor mye metall som går tapt i nærheten av en sveise.
For en kunde er dette viktig i anbudsfasen. To tilbud på samme spenn kan omfatte ulike legeringer, og det billigste tilbudet kan være billigere fordi det dreier seg om en herding med lavere styrke som vil gi større gjennombøyning. Å kreve at legeringen og herdingstypen angis i tilbudet sikrer en ærlig sammenligning, og det koster ingenting å spørre.
Hva som skal kreves i spesifikasjonen
Tre punkter dekker det meste. Krev at konstruksjonsberegningene utføres i henhold til Eurokode 9 med det nasjonale vedlegget for det landet hvor broen skal installeres. Krev at legering og hardhetsgrad for hovedelementene angis. Krev at kriterier for nedbøyning og vibrasjon angis, i stedet for å overlate dette til leverandørens skjønn, fordi det er nettopp der forskjellen mellom en behagelig bro og en ubehagelig bro ligger.
Det er også verdt å kreve at selve beregningene leveres, ikke bare konklusjonen. En konstruksjonsrapport som kundens egen ingeniør kan kontrollere, er noe annet enn en erklæring om at konstruksjonen oppfyller kravene, og denne forskjellen blir tydelig ved overlevering, ikke ved anbudsfasen.
I tillegg kommer selve gjennomføringen: oppgi navnet på den utførelsesklassen du forventer og at ytelseserklæringen inngår blant leveransene. Utforming og gjennomføring er spesifisert sammen, eller ingen av delene er spesifisert på riktig måte.
Slik ser det ut i et faktisk tilbud
Et seriøst tilbud på en aluminiumskonstruksjon skal angi legering og herdegrad, henvise til Eurokode 9 og det nasjonale vedlegget som brukes, oppgi kriteriene for nedbøyning og frekvens som konstruksjonen oppfyller, samt angi utførelsesklassen som produksjonen skal følge. Et tilbud som utelater alle disse fire elementene, er ikke nødvendigvis mangelfullt, men det kan ikke sammenlignes med et tilbud som inkluderer dem.
Våre statiske beregninger utarbeides i henhold til Eurokode 9 og leveres som en del av prosjektdokumentasjonen, noe som innebærer at de kan kontrolleres av kundens ingeniør i stedet for å måtte godtas på tro og tillit. Det samme gjelder for gang- og sykkelbroer Vi leverer standard spennvidder: Prosjekteringsgrunnlaget følger med konstruksjonen.
Før beregningen settes i gang
Eurokode 9 er ikke en eksotisk standard, men den fungerer annerledes enn Eurokoden for stål på måter som kan overraske team som er vant til å spesifisere stål. Det finnes ingen brodel å henvise til. Nedbøyning er ofte mer avgjørende enn styrke. Sveiser reduserer den lokale bæreevnen, og hvor de plasseres er et designvalg. Utmattingsberegning har sin egen del, og den gjelder for alle broer i daglig bruk.
En spesifikasjon som nevner Eurokode 9, angir legering og hardhetsgrad og fastsetter kriterier for brukbarhet, gir sammenlignbare tilbud. En spesifikasjon som bare angir at konstruksjonen skal være av aluminium, gir fire ulike konstruksjoner til fire ulike priser. Våre ingeniører vil gjennomgå et utkast til spesifikasjon opp mot Eurokode 9 og EN 1090-3 før det sendes ut, og sertifiserings- og prosjekteringsdokumentasjon som forvaltes av DR VERSLAS blir publisert slik at begge delene kan kontrolleres.