Hållbarhetsdriven design av utmattningsbelastade stålkonstruktioner

Forskningsprojekt, 2015 – 2018

Stål började användas som byggmaterial i stor omfattning redan vid slutet av 1800-talet. Sedan dess har materialet dominerat många konstruktionstyper där en kombination av lättvikt och hög styvhet och hållfasthet efterfrågades. Idag produceras ca 1,5 billioner ton stål runt om i världen och efterfrågan på materialet förväntas öka med 3-5%. Femtio procent av denna stora produktion används inom byggkonstruktioner, så som broar, vindkraftverk, skepp och offshorekonstruktioner. Produktion av stål är en mycket energikrävande process. Stålindustrin har dock lyckats genom ihärdig satsning på forskning och utveckling att göra stålproduktion mycket mer miljövänlig. Sedan 1970-talet har energiutgången per producerat ton stål reducerats till ungefär hälften och mer av 85% av dagens produktion kommer ifrån återvunnet material. Nya höghållfasta ståltyper produceras idag vilket möjliggör lättare och mer optimerade konstruktioner med mindre material åtgång och bibehållen prestanda och säkerhet. Tillvekningsindustrin med stål som huvudmaterial har dock kommit olika långt i detta avseende. Medan biltillverkarna har genom satsning på höghållfast stål och förbättrad svetsning- och produktionsteknik lyckats med att reducera vikten på en bil med 17-25%, ligger större industrier efter i denna utveckling. Byggnadsindustrin som ensam står för 50% av all storkonsumtion i världen, använder idag i stort sett samma ståltyper och produktionsmetoder som för 30 år sedan. Detta lämnar givetvis tydliga "fingeravtryck" på hållbar utveckling inom byggindustrin, på så väl ekonomiskt som miljömässigt. Det finns, därför, idag stora behov för utveckling och implementering av nya tekniska lösningar och innovationer som möjliggör mer rationell design och produktion av stålkonstruktioner, speciellt inom stora konstriktioner som broar, vindkraftverk och offshoreindustri. Syftet med detta projekt är att introducera och utveckla svetsefterbehandling inom stålbyggnadsindustrin som en metod för att optimera dimensioneringen av utmattningsbelastade stålkonstruktioner. Svetsefterbehandling förväntas resultera i stora besparingar i material, och därmed också i lättare och mer kostnadseffektiva konstruktioner. Lättvikt innebär stora fördelar i såväl produktion som vid uppbyggnad av byggkonstruktioner och stora vinster medföljer i form av enklare och mer miljövänliga transporter, mindre Co2-utsläpp och annan inverkan på den omgivande miljön samt ökad säkerhet på byggarbetsplatsen. Projektet utförs som ett samarbete mellan CTH och KTH där kunskapar och erfarenheter från olika industritillämpningar vävs samman. Stort fokus läggs på medverkan från intressanter och slutanvändare inom relevant industri, dels för att beakta industrins behov och krav, men också för ett effektivare nyttiggörande av forskningsresultaten.