Huvudresultatet redovisas och diskuteras djupare i detta avsnitt, för att ingående avhandla dess betydelse för studien i sig, samt hur det kan återkopplas till de konkreta frågeställningarna. Delavsnitten kategoriseras och utgörs av de utförda beräkningarna, de huvudsakliga fråge- ställningarna i sig, samt osäkerheter med studien.
6.1
Fackverkskonstruktion i höghållfast stål
Fackverkskonstruktionen enligt Figur 83 i Bilaga 3 valdes eftersom komplexiteten ger utrymme att analysera var höghållfast stål är lämpligt att användas, och var det bör undvikas. I ett fackverk uppträder fält- och stödmoment, tvär- och normalkrafter som utgör drag-, tryck- eller skjuvspänning på respektive komponent. I Tabell 2 illustreras att stång 1 som utsattes för fält- och stödmoment samt tvärkrafter, och till största del tryckande normalkraft, hade ett tvärsnitt som minskade med 30,7 procent. Tvärsnittet för pelare 13 minskades med 15,4 procent, innan instabilitet började orsaka för hög utnyttjandegrad. Detta visar att tryckta strävor har mindre möjlighet att utnyttja den höga sträckgränsen, eftersom böjknäckning blir ett uppstående problem då reduktions-faktorn sänker en stor del av tvärsnittets normalkraftsbärförmåga på grund av slankheten. Slankheten beror till stor del av längden, upplag, storleken på tröghetsmomentet, och tvärsnittsarea. Således ökar alltså instabilitet med ökande hållfasthet. Resultatet tyder även på att tryckta strävor förlorar cirka 40 procent av tröghetsmomentet, medan tvärsnittsarean endast minskades med cirka 16 procent till skillnad från dragna strävor, som fick en minskad tvärsnittsarea på cirka 39 procent, och tröghetsmoment på cirka 56,5 procent. Alltså är skillnader mellan den procentuella minskningen i drag cirka 17,5 procentenheter och för drag 24 procentenheter. Desto större skillnaden är, innebär det att instabiliteten är en större avgörande faktor.
6.2
Tolkning av huvudsakligt resultat
Vad framgår enligt Kap. 5.1 är svetsning av höghållfasta stålkonstruktioner något som har god potential, och som med ytterligare forskning och utbildning kan medföra en högre grad av svetsade konstruktioner. Moderna svetsmetoder utvecklas för tillfället, som har kapacitet att erbjuda detta, där bland annat elektronstrålesvetsning har visat sig ge goda möjligheter att svetsa i höghållfast stål, då den värmepåverkade zonen för grundmaterialet är lägre i förhållande till i dag brukliga metoder. Elektronstrålesvetsning har även visat sig vara tidseffektivt, vilket är intresseväckande då detta kan korta ned byggtider avsevärt, i förhållande till i dagsläget mer
56
brukliga svetsmetoder. Detta i samband med HiFIT utgör beaktansvärda möjligheter för det höghållfasta stålets egenskaper vid svetsning. Utöver vidare forskning på svetsmetoder i sig, är det dock relativt klarlagt för att utbildning av yrkesverksamma svetsare och konstruktörer bör prioriteras för att det skall bli mer vedertaget med projekterade hållfasthetsklasser över S355 och S420, på grund av att de skillnader som finns inte alltid är fullkomligt uppenbara.
Gällande instabilitetsproblematik konstateras tydligt i Kap. 5.2, Bilaga 1, samt för den beräknade fackverkskonstruktionen, att konstruktörer i dagsläget har fullkomlig kapacitet att nyttja högre hållfast stål vid dragna konstruktionselement, där benägenhet att buckla och/eller böjknäckas ej föreligger. Något som bör beaktas vid nyttjande av höghållfast stål är påfallande dess slanka tvärsnitt, som förutom instabilitetsproblem även utgör en större brandfara. Detta kan däremot åtgärdas via ett större fokus på projektering för brandkonsulter i samband med uppförandet av en byggnad. Diverse resultat från forskare innebär att tillverkare måste engagera sig i tester och dela med sig om vad stålet innehåller, och mängden av de ingående beståndsdelarna, likt en produktdeklaration. Detta innebär att exempelvis en hållfasthet på S700 kan ha skilda brandegenskaper beroende på tillverkare.
För utmattade konstruktioner, likt broar, finns det möjligheter att motverka höga spänningar och anvisningar för dessa. Det problematiska med detta är att initiera användning av nya metoder, likt för svets, för att det skall bli fördelaktigt ur ett ekonomiskt perspektiv att verkställa storskaligt. Finns det inga direkta incitament för att nyttja ett högre hållfast stål, finns det heller ingen konstruktör eller entreprenör villig att i dagsläget prioritera användning av detta.
Enligt A. Elofsson i Bilaga 1 är ett av de större hinder gällande höghållfast stål tillgången på material. Stålproducenterna i sig kan tillverka höghållfast stål, men då efterfrågan i dagsläget är för låg prioriteras inte detta. Det beror främst på att leverantörer sällan vill valsa endast små mängder höghållfast stål, likt för ett enda fackverk, vilket leder till att projektören då får stå för hela produktionen i sig. Vartefter kommer konstruktörer däremot lära sig nyttja höghållfast stål vid fler användningsområden, som i slutändan kommer leda till en större efterfrågan, och därmed ett större utbud.
I samband en större produktion av höghållfast stål vore det fördelaktigt om stålproducenterna offentliggör stålets egenskaper, då det är kan vara svårt att avgöra hur stål beter sig, eftersom mycket beror på tillverkarens tillvägagångssätt för produktion, samt materialets beståndsdelar. Tillverkare borde utföra tester på sina egna produkter, och tillsammans med myndigheter och forskare för byggnadskonstruktion ta fram exempelvis reduktionsfaktorer som är lämpliga för specifika produkter som respektive tillverkare producerar.
Svetsmetoderna i dag, kan med ytterligare utveckling och anpassning för byggbranschen, göra det lättare för konstruktörer och svetsare att använda sig av höghållfast stål utan att påverka utmattningshållfastheten till en kritisk nivå.
57
6.3
Osäkerheter med studien
Gällande beräkningarna har tvärsnitten för de flesta stänger i båda hållfasthetsklasserna olika hög utnyttjandegrad. Exempelvis stång 19 i S355 har 94 procent utnyttjandegrad enligt Frame Analysis 6.4, Bilaga 3, och den nya profilen i S700 har 87 procent. Därmed ger det en viss osäkerhet i den procentuella minskningen som ges i Tabell 2 och 3, då utnyttjandegraden hade kunnat optimerats något för att överensstämma hållfasthetsklasserna emellan.
Utnyttjandegrader från handberäkningar skiljer sig mot beräkningsverktyget Frame Analysis resultat till följd av avrundningar. Beräkningar på det höghållfasta stålet har större marginal i skillnaderna mellan Frame Analysis och handberäkningar, eftersom data för handberäkningar hämtats från SSAB High Strength Structural Hollow Sections, och Frame Analysis följer traditionella eurokoder. Detta medför däremot inga faktiska osäkerheter med just dimensioneringen av det höghållfasta stålet, då handboken utgiven av SSAB är anpassad och korrigerad utifrån Eurokod, för att överensstämma mer med praktisk utformning av högre håll- fastheter.
Angående studiens tillförlitlighet är det ansenligt att påpeka hur det enbart framförts resultat med teoretiska tillvägagångssätt, utan komplettering av fysiska experiment på exempelvis en provkropp. Detta kan tolkas ge utrymme för felkällor, då det inte finns något som bekräftar resultaten för exempelvis fackverkskonstruktionen.
58