Design-for-disassembly solutions for longitudinal joint connections in hollow core floors

Abstract

De økte kravene til en mer miljøvennlig byggebransje har resultert i økt fokus på ombruk av byggeelementer. For å legge til rette for ombruk, er det nødvendig å etablere innovative løsninger for knutepunktene mellom disse elementene. En av hovedutfordringene er knyttet til heften mellom hulldekkene og de langsgående betongfugene som kobler dekket sammen. I dagens riveprosesser er fjerningen av betongfugen utfordrende, og tidkrevende tiltak som drilling og saging er nødvendig. Påføring av separerende tiltak som forskalingsolje på sidekant av hulldekke før fugestøp kan redusere heften betydelig, og dermed forenkle demonteringsprosessen.

To laboratorieeksperimenter ble utført for å finne fordelaktige separerende tiltak, samt deres respektive skjærkapasiteter. I det første eksperimentet ble separerende tiltak påført utskjærte prøvestykker av hulldekke i forkant av fugestøp. For å fastslå heftbidraget ble vekter sluppet ned på fugen for å simulere dagens demonteringsprosess. Deretter ble de separerende tiltakene som reduserte heften mest påført på nye betongstykker for å teste deres skjærkapasitet. En varierende kraft ble påført hulldekket og opplageret ble plassert under fugebetongen med minimal eksentrisitet for å redusere momentbidraget til testen. Testene ble gjennomført med en konstant trykkraft normalt på fugen. Resultatet fra testen var et skjær-forskyvnings-forhold for hvert separerende tiltak.

Den reviderte versjonen av EC2 fjerner begrensningen for maksimal gjennomsnittlig skjærkapasitet i langsgående fuger, samt heftbidraget. Som et resultat er beregninger av skjærkapasitet kun avhengig av bidrag fra friksjonseffekter. Resultatene viser at de separerende tiltakene med høyest fluiditet i størst grad beholder friksjonsegenskapene i form av "aggregate interlock" best. Derfor hadde W100, en tyntflytende væske, den høyeste skjærkapasiteten samtidig som heften ble minimert. Løsningen hadde tilstrekkelig styrke i henhold til kravene i EC2. Til forskjell dekker de tykkere oljene delvis over ujevnhetene i betongoverflaten, og reduserer dermed friksjonsbidraget.

Heften som ble observert i enkelte tester i det første eksperimentet var bemerkelsesverdig sterk. Den betydelige variasjonen i heft, samt økt kvalitet på fugebetongen fører til økt demonteringstid. Dette fremhever risikoen demonteringsentreprenører har, samt viktigheten av nye løsninger knyttet til projektering med tanke på demontering (DfD).

The increasing demand for a more environmentally friendly construction industry has resulted in a focus towards the reuse of building elements. To facilitate better opportunities for reuse, it is necessary to establish innovative solutions for the connecting joints between these elements. A specific challenge arises with the adhesion between hollow core slabs and the longitudinal concrete joints that connect them together. Currently, removing joints with strong adhesion requires time-consuming procedures like drilling and sawing. However, applying separating actions on the surface of hollow core slabs prior to joint casting reduces adhesion, resulting in a significantly simplified disassembly process.

Two laboratory experiments were conducted to determine appropriate separating actions and their respective shear capacity. Firstly, separating actions were applied on cut-off hollow core slabs prior to casting. To evaluate adhesion, weights were dropped onto the joints, simulating the current practical disassembly process. Secondly, the separating actions exhibiting the least adhesion were applied to new concrete specimens tested to evaluate their shear capacity. A variable force was applied to the HCS, while a support was positioned under the grouted joint with minimal eccentricity to minimize contributions from bending moments. The tests were conducted with a constant compression force transverse to the joint. The output was a shear-slip relationship for each separating action.

The revised version of EC2 removes the limit for the maximum average shear stress in longitudinal joints, as well as the contribution from adhesion. Consequently, the calculation of shear capacity relies on frictional transfer. According to the results, the separating actions with the highest fluidity retain the frictional effects caused by aggregate interlock to the greatest extent. Hence, Mapeform W100, an easy-flowing liquid, demonstrated the highest shear capacity while minimizing adhesion. As a result, the shear capacity reached adequate values within the requirements of EC2. In contrast, the thicker oils partly cover the irregularities of the concrete surface, reducing the shear capacity from friction.

The adhesion exhibited in certain specimens during the first experiment was remarkably strong. The significant variation in adhesion, in combination with an improved concrete joint quality, results in increased disassembly time. This emphasizes the risk undertaken by demolition contractors and highlights the need for solutions regarding design-for-disassembly (DfD).