| dc.description.abstract | Betong er verdens mest brukte byggemateriale. I dagens samfunn hvor klima- og miljøproblematikken står i fokus, er mengden av klimagassen CO2 som slippes ut i atmosfæren en mye brukt målestokk på dette. I den sammenheng nevnes ofte byggebransjen, og da spesielt betong, som blant de verste. Produksjon av sement skaper enorme utslipp på verdensbasis. Utviklingen av en mer miljøvennlig betong har pågått lenge, og blir stadig forbedret. Som et motsvar til betongbruken nevnes ofte massivtre som et mer miljøvennlig alternativ. Det finnes utallige rapporter som sammenligner betong og massivtre, og løsningene er langt fra entydige, da de er svært situasjonsbaserte.
Rapporten ”Klimagassregnskap av tre- og betongkonstruksjoner; Kontorbygning - 4, 8 og 16 etasjer” av Østfoldforskning (Rønning et al., 2019) forsøker å fremstille problemstil- lingen rundt betong og massivtre objektivt og ikke situasjonsbasert. Rønning et al. (2019) konkluderer med at betong er det mest miljøvennlige alternativet i de høyeste byggene. I denne masteroppgaven ble det undersøkt om løsningene for betong kan optimaliseres ytterligere ved å bruke mer tid i prosjekteringsfasen. Formålet var å vise potensialet som ligger i betong, og gi et nyansert bilde av dagens muligheter innen benyttelse av betongelementer.
For å beregne utslippene fra bjelke- og hulldekkeelementene ble det utarbeidet en klimagasskalkulator der kapasitet- og deformasjonskrav ble opprettholdt. Klimagasskalk- ulatoren ble brukt til å optimalisere bygget på 4 etasjer i Rønning et al. (2019) etter totalt klimagassutslipp. Forskjellige typer lavkarbonbetong ble benyttet til å beregne det potensielle, totale klimagassutslippet. Dette ble videre sammenlignet med verdiene fra rapporten nevnt ovenfor.
Hovedsakelig ble det gjort observasjoner på 3 områder; bruken av strenge karbonklasser, optimalisering av nødvendig armering og endring av trykksonehøydefaktoren, α. Disse virket positivt inn på totalt klimagassutslipp, og den største reduksjonen ble funnet til å være på 54,4% sammenlignet med referansebygget.
Undersøkelsene viste at en optimalisering av hulldekkene hadde størst innvirkning på totalutslippet. Hulldekkene utgjør 67% av total betongmengde. I en optimaliseringssammenheng kan bjelkene og de mindre konstruksjonsdelene ofte bli tilsidesatt. Ved å bruke mer tid på disse i prosjekteringen, kan det oppnås en betydelig utslippsreduksjon.
Generelt benyttes ikke de strengeste karbonklassene i dagens betongelementproduksjon. Potensialet er enormt, og bransjen bør tilpasse seg ved å se på løsninger som imple- menterer strengere karbonklasser på en praktisk måte. Økonomi er naturligvis den største hindringen her, og det er ikke spesielt hensyntatt i denne masteroppgaven, da hovedmålet var å vise mulige løsninger. I et miljøperspektiv bør det generelt brukes mer spennarme- ring enn det som er vanlig i dag, samt mer armering, og tilsvarende mindre betong, for å øke trykkapasiteten. Dagens praksis med normalarmering etter α = 0,412 er vurdert til å være for konservativt i et bærekraftperspektiv. Velges en høyere α-verdi, og den effektive tverrsnittshøyden lik den nødvendige, resulterer det i mindre betong og mer armering, og klimagassutslippene reduseres. | |
| dc.description.abstract | Concrete is the worlds most used construction material. In today’s society, with an increased focus on climate- and environmental changes, a common parameter used is the emission of the greenhouse gas CO2. In this context, the construction industry is often mentioned as one of the worst contributors. The production of cement creates enormous emissions worldwide. The development of a more environmentally friendly concrete has been under research for a long time and is steadily improving. As a counterpart to the use of concrete, cross laminated timber, CLT, is often mentioned as an environmentally friendly alternative. There exist countless reports comparing these two materials, and the conclusions are far from unambiguous, given that they are highly situation-based.
One of these reports aims to portray this issue objectively, and this Norwegian report is called ”Greenhouse gas calculation of timber- and concrete constructions; Office building- 4, 8 and 16 floors” by Østfoldforskning (Rønning et al., 2019). This report concludes that concrete is the most environmentally friendly alternative for the higher buildings. This thesis explores whether the solution used for concrete may be optimized further, with regards to emissions, by using additional time in the design phase. The aim is to show the potential in using concrete, and to give a nuanced image of the opportunities in the use of concrete elements.
This was done by creating a greenhouse gas calculator for beam- and hollow core elements. Demands for capacity and deflections were maintained, so that the elements for the 4-storey building were optimized after total emission. Different values for low-carbon concrete were used to calculate the potential reduction of total emission for the entire building, and compared to the report mentioned above.
Several discoveries were made in this comparison. These were made, mainly, in 3 different areas; the usage of strict carbon classes, the optimization of the necessary rein- forcement, and the change in the compression zone factor, α. These contributed positively to the total emission, and the largest reduction was found to be 54,4% compared to the reference building in the report.
The optimization process highlighted the importance of the hollow core elements. These make up 67% of the total concrete mass, and any improvement of these have a big impact. Due to this, beams and other smaller structural parts, can often be given less focus. By spending more time in the design phase, the optimization of these elements may be done more thoroughly and provide a reduction in emission.
In today’s concrete element production, the carbon classes are generally not strict enough. The potential here is huge, and the industry should find solutions to adapt to a higher use of environmentally friendly concrete. Economy is usually the biggest hindrance. However, this is not considered in this thesis, given that the focus was mainly on the potential savings of emission. When it comes to reinforcement, a discovery was made that there should be used more prestressed reinforcement than what is normal today, and generally increase the compression capacity of the concrete by the use of reinforcement. This will pay off, environmentally. Todays practice of using normal reinforcement in the design phase, with an α = 0,412, is considered to be too conservative in a sustainability perspective. A higher value of α will give less concrete, and more reinforcement, resulting in lower emission. Another suggestion would be to not choose the effective height in the concrete cross section to be higher than necessary. | |
