De siste 60 årene har vi ikke sett noen grunnleggende endringer i utformingen av brudekkene i hengebruer. Norges nest lengste hengebru, Hålogalandsbrua i Narvik, er et eksempel på denne brutypen. Det danske landemerket Storebælt, er et annet.
For å dekke etterspørselen etter enda lengre bruer, har Danmarks tekniske universitet (DTU) og COWI studert hvordan man kan redusere vekten på brudekker ved å optimalisere strukturene, for dermed å kunne øke spennet.
Resultatene av forskningsprosjektet, som nylig ble publisert i det anerkjente vitenskapelige tidsskriftet Nature Communications, indikerer at potensialet er enormt – også for å redusere bruers klimafotavtrykk.
– Vi brukte ulike metoder for å undersøke hvordan man best kan utnytte materialene. Først prøvde vi å optimalisere bruken i tradisjonelle strukturer ved å bruke tverrskott i brudekket til å oppnå en teoretisk vektreduksjon på opptil 14 prosent, sier Mads Jacob Baandrup.
Baandrup gjennomførte analysene i forbindelse med doktorgradsprosjektet sitt, og jobber nå som ingeniør i bruavdelingen til COWI International.
Ny struktur gi mindre materialbruk
I håp om å oppnå flere besparelser undersøkte forskerne muligheten for å endre den strukturelle utformingen på brudekket gjennom databeregninger.
Det innebar blant annet at noen av tverrskottene som nå var rette, ble bøyd. Slik kunne de fjerne 28 prosent av materialet som tidligere ville blitt brukt i brudekkene. Dermed oppnås en tilsvarende reduksjon av CO2-utslipp generert under produksjon og transport av betong og stål.
En superdatamaskin er brukt til å kjøre en svært omfattende beregning, som ville tatt 155 år å utføre på en ordinær datamaskin. Det er blant de største strukturelle optimaliseringene som noen gang er blitt gjennomført.
CO2-besparing for morgendagens hengebruer
Flere analyser må til før den nye utformingen kan brukes på reelle bruprosjekter. COWI føler seg likevel trygge på at forskningen gir verdifull kunnskap om morgendagens hengebruer.
– Den nye utformingen av brubjelker kan gi en vekt- og CO₂-reduksjon på opptil 20 prosent for hele brua, noe som selvfølgelig er fordelaktig for klimaet, sier teknisk direktør i COWI, Henrik Polk, som deltok i forskningsprosjektet.
DTU er også svært fornøyd med resultatene. Professor Ole Sigmund ved DTUs Institutt for mekanikk tror topologioptimaliseringen kan brukes for å sikre en bærekraftig utforming av andre store bygningsstrukturer, som skyskrapere.
– Vi ønsker å gå dypere inn i det feltet, og siden bygningsindustrien står for 39 prosent av de globale CO2-utslippene, kan nesten enhver reduksjon være interessant, sier Sigmund.
.png){kind=logo}
Stort potensiale for bærekraftige bruer
– Dette viser hvor stort potensialet er for å bygge mer bærekraftige broer, sier Jesper Asferg, divisjonsdirektør for Transport og byutvikling i COWI.
Han tror de nordiske landene har et godt utgangspunkt for å sette standarden for fremtidens bærekraftige brubygging.
– Norden ligger langt fremme på utviklingsskalaen, miljøfokuset er høyt og konsensusen er sterk. Dette er særlig tydelig i Norge: Bærekraft står høyt på agendaen hos norske oppdragsgivere og entreprenører og vi ser at flere også vektlegger CO2-utslipp høyt i noen av tildelingene sine. Det er en mulighet for oss å ha dette i hjemmemarkedet vårt, sier Asferg.
