Nyt regneprogram skal gøre dansk beton grønnere og billigere
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Nyt regneprogram skal gøre dansk beton grønnere og billigere

Selv om beton er det foretrukne byggemateriale i Danmark, så er det solide materiale under angreb. Energiforbruget til at producere cement, tilslagsmaterialer og stål til armering er højt, og bygherrer, arkitekter, ingeniører og myndigheder leder derfor efter alternativer, der kan reducere klimapåvirkningen fra nye byggerier.

Angrebene har imidlertid ikke fået de hærdede betonfolk til at stivne helt. Flere virksomheder og forskere arbejder på at gøre produktionen af beton grønnere, men der er også store gevinster at hente i projekteringen.

Spild af armering

I dag bliver armeringen i betonkonstruktioner nemlig ofte overdimensioneret, fordi de mest udbredte beregningsprogrammer ikke kan regne ud, præcist hvordan belastninger og spændinger fordeler sig i et byggeri, fortæller direktør Jørgen Krabbenhøft fra virksomheden OptumCE.

I de hårdest armerede betonelementer er armeringen skyld i op mod 25 procent af CO2-belastningen. Kan det forbrug halveres, vil det både give en miljømæssig og en økonomisk fordel. Især fordi man kan spare en masse tid, hvis der ikke skal placeres nær så meget armering i elementerne. I Danmark produceres der ifølge Betonelement-Foreningen årligt omkring 1,6 mio ton. betonelementer. Illustration: Betonelementforeningen

»Både økonomiske og miljømæssige hensyn betyder, at der er behov for at kunne regne skarpt på nye konstruktioner. Men de nuværende beregningsprogrammer regner typisk elastisk, og det betyder, at resultaterne ligger på den endda meget sikre side med overforbrug af materialer som endeligt resultat,« siger han.

Skal ikke kun være for specialister

Alternativet til de elastiske beregninger er at regne plastisk på, hvordan spændingerne fordeles i konstruktionen i brudgrænsetilstanden.

»Hvis du kunne lægge din 3D-model ind i et plastisk beregningsprogram, ville det kunne optimere modellen, så du får det optimale spændingsforløb gennem hele bygningen. Men de programmer, der kan gøre det i dag, er så avancerede, at de kun kan betjenes af specialister, og dem er der ikke udsigt til, at vi får mange flere af. Desuden tager det alt for lang tid, både i beregningstiden og med indstilling af et hav af parametre, før du kan lave din første beregning,« siger Jørgen Krabbenhøft.

Læs også: Ny metode sparer tid og armering i betonbygninger

Det problem er der flere, der har øje for. Således har rådgivningsvirksomheden Rambøll udviklet sit eget beregningsprogram kaldet Nucleus, der kan regne plastisk på hele vægskiver. Ifølge Rambøll kan de på den måde vise, at bygninger og vægge med ned til halvt så meget armering, som vi bruger i dag, vil være sikre. Resultaterne har fået resten af branchen til at spærre øjnene op, men Rambøll har ingen planer om at licensere programmet. I stedet går et konsortium bestående af OptumCE, DTU og Betonelementforeningen med støtte fra Innovationsfonden nu i gang med at udvikle et program, der ligesom Rambølls kan regne plastisk og minimere armeringsforbruget. Programmet bliver tilgængeligt på kommercielle vilkår. Derfor er det også et krav, at det skal være uhyre let - og ligeså vigtigt sikkert at bruge, fortæller Jørgen Krabbenhøft.

»Programmet bliver baseret på nogle avancerede algoritmer, men man skal ikke være numerisk specialist for at kunne lave de numeriske beregninger. Det skal være tilgængeligt for almindelige ingeniører.«

Må ikke blive en sort boks

OptumCE producerer i dag et værktøj til geotekniske beregninger, der er baseret på plastiske beregningsmetoder, og det er den erfaring, som skal overføres til konstruktionsberegninger.

»Vi vil strukturere programmet på en sådan måde, at ingeniøren hele tiden vil kunne sammenligne resultaterne med noget kendt - så han føler sig tryg. Det må aldrig nogensinde blive en black box, hvor man taster nogle værdier ind og får nogle andre ud, men ikke forstår hvorfor. Det er der, fejlene sker. Men vi har forskellige metoder til at sikre, at ingeniøren får et sikkert interval, han skal forholde sig til.«

Fuger er afgørende

En af de afgørende udfordringer er at regne på styrken og armeringsbehovet i fugerne.

»Man har en masse elementer, skiver og plader, man stabler sammen. Det, der får det hele til at hænge sammen i sidste ende, er fugerne, og derfor er det helt essentielt at kunne behandle disse effektivt. Med vores program vil man kunne finde den optimale spændingsfordeling i fugerne og dermed designe optimale detaljer, der både vil resultere i besparelser på materialeforbrug og udførelsestid.«

En del af den afgørende viden om fuger leveres af rådgivningsfirmaet Alectia, hvor ingeniør Morten Andersen Herfeldt har lavet en industriel ph.d. om emnet. En del af hans arbejde er lavet i samarbejde med professor Linh Cao Hoang fra DTU Byg, som er en landets førende eksperter inden for beton og som desuden er med til at revidere de europæiske byggenormer - eurocodes.

Produktion skal kun være et klik væk

I et videre forløb vil OptumCE desuden indarbejde de samme metoder i de programmer, som betonelementproducenterne bruger til at lave arbejdstegninger.

»Vores endelige mål er, at ingeniøren skal kunne sidde og bygge sit betonelementbyggeri i 3D med elementer fra sit eget elemenetbibliotek. Beregningsmodellen vil være koblet til produktionen, så han med et tryk på en knap kan sætte produktionen i gang, når beregningerne er endelig valideret og dokumenteret. Men lige nu koncentrere vi os om projekteringsdelen. Produktionen må komme senere,« siger Jørgen Krabbenhøft.

Et andet vigtigt mål i projektet er at gøre plastiske beregningsmetoder så lette at bruge, at man også kan vække interesse uden for landets grænser.

»Hele teorigrundlaget er meget udbredt i Danmark, men slet ikke på globalt plan. Derfor er det vigtigt at få skabt et program, der kan bredes ud, så betonelementbyggeri kommer til at kunne konkurrere med in-situ-støbt beton og stålhuse,« siger Jørgen Krabbenhøft.

Det nye program vil ifølge konsortiet således kunne spare op til 120 kroner og 18 kg CO2 pr. kvadratmeter betonbyggeri.

Projektpartnerne forventer at have et kommercielt tilgængeligt program klart i 2020.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Nu skal der også bygges mindre robust. Er det for at lette skrotning efter 30 år? Vi bygger ikke noget der kan holde mindst 100 år? Som elektronik og hårde hvidevarer, der kun holder i garantiperioden.

  • 1
  • 0

Sikkerheden i elementerne bliver ikke nedsat ved plastisk beregning. det er bare tosset at anvende voldsomme mængder armering i elementer hvor belastningen er koncentreret i mindre områder.

f.eks. vil en betonplade blive dimensioneret efter momentet der er på midten af spændet, selvom momentet ved understøtningen kan være 0.

Forsikringer bestemmer deres priser ud fra analyser og statistikker, så prisen vil højst sandsynligt kun stige hvis der forekommer flere uheld/skader på elementerne.

  • 3
  • 0

tag til Tyskland her bygges broer med 45 procent genrugs beton
der har samme godkendelser som almindelig beton
der arbejdes på at få godkendt 80-100,procent genbrugs beton
der sprænges hver måned 400,000,m,2 væk af alperne det vil man gerne begrænse ved genbrug.

  • 0
  • 1

Beton væg elementer laves idag så der er den samme armering i hele vægpladen. Hvis man kan reducere denne armering uden at reducere sikkerheden er det jo fint! Det samme kan gælde for armering over åbninger, især hvor der er højde bjælker. Dette er meget interessant - men jeg er ked af at se at det er et projekt der kun lige er startet, så tidshorisonten er 2020. Jeg gad ellers godt få fingrene i det program idag. Har regnet på beton elementer de sidste 16 år - det trænger helt sikkert til noget fornyelse. :-)

  • 1
  • 0

Nu er mindre armeringsmængder jo ikke et udtryk for skrabet kvalitet, ej heller mindre robuste bygninger. I et elementhus ligger robustheden mest i samlingerne. Dette vurderes eller beregnes hver gang afhængigt af bygningens konsekvensklasse.

Metoden giver mulighed for at reducere armeringsmængderne betydeligt. Det er klart at metoden kan begrænse fremtidige ombygninger, f.eks. ekstra huller i vægge. Her er det rådgiverens opgave at identificere dette behov og orientere bygherre om afledt økonomi.

I Rambøll har vi allerede software der kan håndtere den plastiske omfordeling af skivekræfter på baggrund af FE-modeller og armeringens placering.

  • 2
  • 0

Det er klart at metoden kan begrænse fremtidige ombygninger, f.eks. ekstra huller i vægge. Her er det rådgiverens opgave at identificere dette behov og orientere bygherre om afledt økonomi.

Nemlig det at bygherren sikkert ikke er ejer efter 20-30 år, gør at det netop begrænser mulighederne for fremtidige ejere. Men der kan sikkert stilles krav om forberedelse på fremtidige behov, udvidelse, vinduer, døre, dæk mm. Måske skulle rådgiveren orientere om mulighederne ved fremtidssikring af byggeriet? Besparelser på materialerne kommer ofte til at koste meget mere når det så i fremtiden skal ændres.(Et argument når huset engang skal sælges: Forberedt til udvidelse, ekstra etage, ekstra yderdør, opdeling af køkken, ekstra bad/toilet mm.

Det er vel som med køb af bil: ønskes den skrabede model eller den korrosionssikre model med udstyr. Brugtprisen er også derefter.

  • 0
  • 0

Sådan kan det godt virke, at Danmark er langt bagefter.

Nu er der bare den helt afgørende forskel, at man visse steder i Tyskland (nær Alperne) producerer beton med "granit" fra bjergene, samt sand fra bjergene eller floderne. I Danmark har vi til hovedparten af vores gamle betonkonstruktioner brugt bakkematerialer samt evt. søsand.

Det gør, at vores nedknuste beton er mere vanskeligt at bruge som råvare for ny beton. Den store fare er AKR, der har livet af mange konstruktioner fra 60'erne og 70'erne.

Dette kan man som udgangspunkt først komme udenom, når genbrugsbeton bliver sorteret (allerede ved nedbrydning, inden knusning!) i kvaliteter - en ting, der ikke sker i dag.

  • 0
  • 0