FORSKNINGSPROJEKT GØR OP MED TRADITIONELLE BETONELEMENTER

Betonbranchen er midt i en udvikling, som handler om at opnå ressourcebesparelser og et lavere CO2-aftryk. Nogle gange er det muligt at opnå begge dele, og hvis det desuden er muligt at opnå et mere fleksibelt byggeri, kan det næppe blive meget bedre. Det er perspektiverne for det erhvervs-ph.d.-projekt, som bygningsingeniør Sara Sofie Vestergaard fra DTU Construct og Rambøll er i gang med.

Tanken bag projektet er at skabe betonelementer, der er konstrueret i to dele, nemlig en stærk og robust rammesektion samt en fleksibel midtersektion støbt i en betonkvalitet med mindst mulig cementindhold og armering. Formålet er, at den nemt kan skæres væk med mulighed for, at byggeriet senere kan konverteres til andre formål end det, som det oprindeligt blev opført til.

FORSØG TEGNER LOVENDE

Eksperimentel verifikation er en central del af projektet og muliggøres af DTU’s faciliteter til mekanisk prøvning af konstruktioner samt materialer. Sara Sofie Vestergaard har gennemført de første belastningsforsøg med en række testelementer, og selvom hun stadig er i gang med at analysere resultaterne, tøver hun ikke med at konstatere, at teknologien ser lovende ud. Ph.d.-projektet løber året ud, så 2024 skal anvendes til analyser og test samt udvikling frem mod et koncept, som betonelementproducenterne på sigt kan tilbyde bygherrerne.

”Det er for tidligt at sige noget om, hvorledes branchen vil tage imod de nye muligheder, men jeg ser et stort potentiale,” siger Sara Sofie Vestergaard om projektet, hvis titel er Design and Analysis of Modifiable Structural Systems for Circular use of Buildings made of Precast Elements. Det er skabt i samarbejde mellem DTU, Rambøll og betonelementfabrikken Heidelberg Materials Precast Denmark.

MERE FLEKSIBELT BYGGERI

”Det var mine vejledere fra Rambøll og DTU, der initierede ideen, som grundlæggende har handlet om, hvordan man kan lave betonkonstruktioner på en ny måde. En traditionel betonvæg er ikke særlig fleksibel, og det er ressourcekrævende, hvis man skal ændre et byggeri til at kunne opfylde andre funktioner. Der skal laves nye beregninger, og den eksisterende konstruktion skal måske forstærkes, hvis der skal laves større åbninger i væggene,” forklarer Sara Sofie Vestergaard.

En af tendenserne i tiden er, at det giver mere mening på klimaregnskabet at renovere og bygge om end at rive ned, og derfor er det essentielt, at processen gøres så enkel som mulig. At konceptet med en fleksibel midtersektion i betonelementerne samtidig giver mulighed for en markant besparelse på CO2-aftrykket, er blot yderligere en fordel, og ifølge Sara Sofie Vestergaard er den tydelig.

MARKANTE CO2-BESPARELSER

”Vi går som nævnt efter at støbe den fleksible midtersektion i en beton med mindst muligt cementindhold. De foreløbige analyser indikerer en mulig CO2-besparelse på 25 pct. til 50 pct. sammenlignet med traditionelle betonelementvægge. De konkrete besparelser vil afhænge af de specifikke bygningsgeometrier, produktionen samt, hvor langt ned det viser sig, vi kan gå i betonstyrke og armering i den fleksible zone,” uddyber Sara Sofie Vestergaard.

Det primære formål er at afdække mulighederne for og konsekvenserne af det nye vægdesign herunder, hvor meget styrken af betonen kan reduceres, hvorledes den stærke og den svage beton i elementerne interagerer samt, hvordan det optimale strukturelle design ser ud. Det sker gennem et samspil mellem analyser, mekaniske test og et tæt samarbejde med betonelementfabrikken Heidelberg Materials Precast Denmark, som tester og udvikler produktionen af elementerne.

LØSER FORSKELLIGE BEHOV

”Byggerier er forskellige. Derfor skal vi ligeledes afdække mulighederne for at skabe et koncept, der kan opfylde de enkelte bygherrers behov, når det f.eks. gælder elementernes størrelse og deres konstruktion.” Det siger Tim Gudmand-Høyer, der er Senior Chefkonsulent og Dynamisk Statiker i Rambøll samt medvejleder for Sara Sofie Vestergaard.

Selvom den fleksible midtersektion er omgivet af en ramme, der er dimensioneret til at optage den fornødne last, er samspillet mellem de to betontyper i det enkelte element vigtig, ligesom det er en balancegang, hvor langt ned i cementindhold, man kan gå i midtersektionen uden at risikere uønskede brud. Tim Gudmand-Høyer ser imidlertid, ganske som Sara Sofie Vestergaard, et stort potentiale i teknologien.

NEMT OG BILLIGT AT ÆNDRE

”I forbindelse med ombygning og renovering banker vi i dag masser af huller i væggene i eksisterende betonbyggeri. Derfor synes jeg, det er en god idé, hvis vi kan udvikle en metode, der både gør det nemmere og billigere at foretage konstruktionsmæssige ændringer. F.eks. hvor rum skal åbnes op og vægge ændres til i højere grad at få en funktion som rammer,” siger Tim Gudmand-Høyer videre. Han påpeger imidlertid en produktionsmæssig udfordring, som også Sara Sofie Vestergaard er opmærksom på, nemlig hvor hurtigt betonelementerne kan tages af formbordene.

”I visse situationer skal elementerne muligvis ligge lidt længere, men det vil formentlig afhænge af design og betonblanding. Umiddelbart ser jeg dog, at elementer med en fleksibel midtersektion taler godt ind i de nuværende produktionsformer, selvom der måske bliver tale om et par ekstra arbejdsgange sammenlignet med en traditionel betonvæg uden huller. Til gengæld tror jeg, at elementbranchen gerne vil være med til at reducere CO2-aftrykket,” siger Sara Sofie Vestergaard.

BRANCHEN ER MED PÅ VOGNEN

Det er man helt enig i hos Heidelberg Materials Precast Denmark, hvor man
ifølge chef for teknik og udvikling, Henrik Jakobsen, føler en forpligtelse til at kigge ind i fremtiden med de CO2-reducerende briller på. At kunne reducere cementindholdet er ifølge Henrik Jakobsen nemlig et af de steder, hvor en indsats virkelig batter, men det er ikke det eneste, man har fokus på.

”Jeg ser frem til, at vi henover 2024 skal arbejde videre med Sara Sofie Vestergaard, men vi har samtidig sat flere andre spændende projekter i søen, hvilket betyder, at vi bredt set arbejder på at styrke indsatsen med henblik på at mindske CO2-aftrykket, ikke blot i Danmark, men også i de andre nordiske lande,” siger Henrik Jakobsen.