Effekt fra økt herdetid på CO2-utslipp ved dimensjonering av etteroppspente hulldekkeelementer

Abstract

Denne rapporten har sett på økning av herdetid for etteroppspente hulldekkeelementer, t0, for å undersøke muligheter for tverrsnittsreduksjon og potensielle miljøfordeler forbundet med dette, etter rapportens sentrale problemstilling:

Denne rapporten skal se på effekten av økninger på betongelementenes herdetid, t0 , på optimaliseringer mhp. tverrsnittvalg, og følgende resulterende miljøpåvirkninger av en slik optimalisering.

Rapporten så på alle ti vanligste hulldekkeelementer, definert i Betongelementboka, for å besvare dette grundig. Videre ble alle tapskilder og langtidseffekter, samt brannkrav og egenresonansfrekvenskrav inkludert, for å sikre de mest realistiske resultater.

Hovedverktøyet gjennom hele prosessen var programmering i Python av alle relevante beregningsmodeller gitt i aktuelle standarder, hovedsakelig Eurokode 2, og Betongelementbøkene. Dette for å kunne enkelt se effekten av, og endre verdier og variabler for alle tverrsnitt parallelt.

Etter gjennomgang og analyser av alle relevante effekter, mhp. tverrsnittsoptimalisering, ble rapportens sentrale problemstilling håndtert. Verdier for CO2-mengder pr. løpemeter ble satt opp, etter tverrsnitt og dekkespenn, både for industristandarden t0 =3 dager, og for alle t0 fra 3 – 28 dager.

Resultatet ble en snitt reduksjon av CO2-ekv. pr. løpemeter på 4.14%, over hele det definerte lengdespennet, 0 – 20.3m, mellom optimalt tverrsnitt for t0 = 3 og for optimalt tverrsnitt for t0 fra 3 – 28 dager.

Optimalt tverrsnitt ved t0 = 3 dager ble påvist å være et større tverrsnitt enn hva beregninger kun mhp. nedbøyning krevde. Dette ble funnet å være pga. større forspenningskraft krevd for å holde mindre tverrsnitt innenfor nedbøyningskravene 0mm ≤ δtot ≤ L/250. Dette medførte krav til større armeringsmengde. Denne økningen av armeringsmengden resulterte i økte CO2-ekv.-utslipp pr. løpemeter, på tross av besparelsen fra mindre sementbruk i mindre tverrsnitt.

Rapportens konklusjon er at økning av t0 av miljøhensyn ikke nødvendigvis er en gunstig optimalisering grunnet vesentlige praktiske utfordringer. Økning av tverrsnittshøyden, for å redusere nødvendig armeringsmengde, blir heller ansett som det bedre alternativet.

This report has evaluated the effects of increased curing time in the design of post-tensioned hollowcore elements, to investigate potential associated environmental benefits, in accordance with its central problem formulation:

This report will evaluate the effects of inceased curing time, t0, with respect to optimalization of hollowcore sections, and the following environmental effects of this optimalization.

The report has considered all ten most common hollowcore elements, as defined in the Concrete Element Handbooks. Further, all sources of losses and long-term effects, as well as fire regulations and self-resonance frequency requirements have been inlcuded, to ensure realistic results.

The main tool throughout the process was programming in Python, of all relevant calculation models, mainly Eurocode 2 and the Concrete Element Handbooks. This was done to allow for ease of analyses and variabel changes across all cross-sections in parallel.

After reviewing and analyzing all relevant effects regarding cross-sectional optimalization, the central problem of the report was addressed. Values for CO2-eqv. -amounts, based on cross-section and span, were set up for both the industrial standard t0 = 3 days, and for every t0, 3 – 28 days.

The result was an average reduction of CO2 equivalent emissions of 4.14% over the entire defined span, 0 – 20.3m, between the optimal cross-section for t0 = 3, and for the optimal cross-section for every t0.

The optimal cross-section for t0 = 3 days was found to be larger than what was calculated for just the required deflection, due to the larger prestressing force required to support smaller cross-sections, which in turn required a greater amount of reinforcement. This reinforcement, and its subsequent environmental impact, increased CO2-equivalent emissions more than the reduction from using less cement.

This report concludes that increasing curing time for environmental reasons is not necessarily a favorable optimalization due to significant practical challenges. Meanwhile, increasing cross-sectional height to reduce the required amount of reinforcement is considered to be a good alternative.