Optimalisering av armeringsmengder i betongelementer

Abstract

I bygg- og anleggsnæringen prioriteres ofte tidsbruk over konstruktive løsninger for miljø- og kostnadsbesparelse. Det anvendes i stor grad modelleringsprogrammer, med lite til ingen håndregning. Ved Pynten i Harstad ble det stilt spørsmål vedrørende armeringsmengder, og det oppstod derfor en problemstilling vedrørende hva som faktisk er den optimale utformingen.

Betong i kombinasjon med digitale verktøy sørger for en svært rask prosess – helt fra prosjekteringsstart til ferdigstillelse. Den tidspressede dimensjoneringen kan dog bidra til at rask ferdigstillelse prioriteres over en mer utslipps- og kostnadseffektiv konstruksjon. I oppgaven vil vi fokusere på det økonomiske aspektet samt eventuell reduksjon av klimagassutslipp. Dette kan oppnås ved å optimalisere ulike konstruksjonsprinsipp.

Vi har anvendt Norsk Standard og Eurokode 2 som grunnlag for våre krav, samt egne statiske system, antakelser og geografisk bestemte faktorer for eksempelvis vindlast og snølast. Beregningsmetodene baserer seg på teori om materialene betong og stål, samt statikk.

Det er fokusert på hulldekker og plasstøpte vegger, og vi har som nevnt anvendt et egentolket statisk system og lastvirkningstilfeller. Optimalisering vil i oppgaven dreie seg om å best mulig utnytte materialenes egenskaper, uten at det går på bekostning av våre sikkerhetsmessige krav. I tillegg er det fokus på at det faktisk er konstruksjonsoppsett som gir gode praktiske løsninger.

Resultatet av vår optimalisering ble en markant reduksjon i materialforbruk, og vi ser at Pynten, med våre antakelser til grunne, er overdimensjonert. Reduksjonen i materialforbruket fører til utgiftskutt, som igjen ga oss muligheten til å se prisen i relevans til forsinkelseskostnader og merarbeid. Det er også gitt at det vil forekomme en miljømessig gevinst, da mindre produksjon, materialforbruk og transport alle er store bidragsytere til CO2 utslipp.

In the construction industry, time usage is often prioritized over constructive solutions with more regard to environmental - and cost savings. Modelling software is widely used, with minimal amounts of calculations by hand. At Pynten in Harstad, questions were asked about the quantity of reinforcement, thus a problem arose regarding what the optimal design.

The ease of concrete as a building material combined with digital tools make for a very diligent process from project start to completion. The time-pressed dimensioning can be a contributing factor to a lesser focus on environmental questions and cost saving, instead prioritizing efficiency. In this thesis, we will focus om the economic aspect as well as the reduction of emissions. This can be achieved by optimization of different constructional designs.

Literature-wise we have mainly used “Norks Standard” and Eurocode 2 as the basis of the constructional requirements, as well as self-determined static systems, assumptions, and geographically dependent variables such as wind load and snow load. The means of calculation are based off theories of concrete, steel, and statics.

Our main focus will be directed at hollow-core elements and the cast-in-place walls, in combination with a self-interpreted static system and load cases. Optimization in the thesis, will be centered around the best possible usage of the constructional materials, without interference or reduction/removal of our computational requirements. In addition, practically sound solutions will also be emphasized.

We experienced a vast reduction in usage of materials, and it is evident that Pynten – given our assumptions, is dimensionally oversized. The reduction of materials used leads to cost reductions, which in turn made it possible to check the reduction value in relation to delay cost and additional work. It is also given that there will be an environmental benefit, as less material usage leads to less production and transportation, which are all major contributors to CO2-emissions.