En konsults arbete för ett hållbart byggande - Costin Pacoste och Johan Hofstedt, ELU. Presenterat på Betongdagen den 21 november 2019 på Sheraton Hotel i Stockholm.

1. EN KONSULTS ARBETE
FÖR ETT HÅLLBART
BYGGANDE
J o h a n H o f s t e d t & C o s t i n P a c o s t e

2. BÖR VI GÖRA NÅGOT?
✚Byggandet i Sverige står för ca 8 miljoner ton
CO2ekv vilket är ca 14% av Sveriges CO2-
påverkan
✚På topp-4-listan över Sveriges största CO2-
producenter finns 2 stålverk och en cementfabrik
✚Det är konstruktören som tar fram och föreskriver
hur mycket av dessa ”smutsiga” ämnen som ska
användas
✚Konstruktören har åter potential att bli en hjälte,
denna gång miljöhjälte!

3. EN KONSTRUKTÖRS ARBETE
Man kan titta på flera viktiga delar:
 Minimera volymen betong och dimensionera strikt
 Välj exponeringsklass och därefter vct. strikt
 ”Alternativa bindemedel”
OBS: Ett forskningsperspektiv samt praktiska tillämpningar

4. DIMENSIONERING
Optimering – enligt två kriterier
 Investeringskostnad (IK.)
 Miljöpåverkan (MP.)
Var för sig
eller
samtidigt
(multi-objective)

5. VAD ÄR OPTIMERING
Optimeringen är en process som går ut på att hitta en uppsättning
variabler som uppfyller visa restriktioner och bivillkor så att motsvarande
värde på en given funktion blir så litet (eller stort) som möjligt.
Teori i matematisk form
Input Variabler: x = [x1, x2, ..., xn]  Rn
(spännvidd, stödplacering, höjd, tvärsnitts form och mått, armeringsmängd,
etc)
Bivilkor: Kan skrivas som:
gi(x)  0, i = 1, 2, ..., m
hj(x) = 0, j = 1, 2, ..., r
(avser samtliga krav i brott, bruk & utmattning, byggbarhetsaspekter, etc.)
Målfunktion: Minimera f(x)
(investeringskostnad, miljöpåverkan, mängder, etc.)
Problem: Stort glapp mellan teori och implementering i praktiskt konstruktörsarbete
En serie projekt – ELU & KTH med finansiering från Trafikverket och ELU

6. FÖRSTA PROJEKTET – PLATTRAMBROAR
 Använd realistiska 3D modeller.
 Utför en komplett och detaljerad dimensionering (brott, bruk & utmattning)
 Betrakta MP och IK var för sig (”single objective”)
 Studera sambandet mellan en optimerad lösning med avseende på MP
och en med avseende på IK.
Wing wall
Edge beam Bridge deck
Haunch
Frame leg
Foundation

7. OPTIMERING LOOP
1. Modellering, Geometri
2. Laster
3. Analys, tvärsnitskrafter
4. Dimensionering5. Beräkna mängder
Betong, form, armering, pålar
6. Utvärdera MP eller IK
målfunktionen
7. Kontrollera toleranskrav
Optimerad
lösning
DESIGN ROBOT
OPTIMERING
Input
variabler
Bivillkor
(ULS, SLS, etc)
OK!

8. PROJEKT 2: BALKBROAR
Design robot enligt samma procedur som för plattrambroar – automatisk design!
Indata:

9. OPTIMERING I TVÅ ETAPPER
Etapp 2 – optimera:
 tvärsnittsmått
 armeringsmängd
Etapp 1 – optimera:
 Pelarnas placering (spännvidder)
 Lager typ och placering

10. CASE STUDY – NORRTÄLJE BRON
h1
h2
b3b2b1
h3
Edge beam
Cantilever
• b3 = 2690 mm
• h3 = 200 mm
• h2 + h3 = 350 mm
• b2 / h1 = 0.38
• htot = 1150 mm & 1650 mm

11. CASE STUDY – NORRTÄLJE-BRON
Optimering med avseende på miljöpåverkan
Etapp 1 Etapp 2
Optimering med avseende på MP leder
inte till en högre IK!
IK
MP
DESIGN ROBOT – 15 000 lösningar; < 48 hours

12. NÅGRA SLUTSATSER
 Både MP och IK leder till liknande lösningar – det som är bra för miljön är
oftast också billigare.
 MP är känsligare än IK med avseende på betongmängden men för både
MP och IK är det armeringsmängden som driver optimeringsprocessen
 Att minska stålets miljöpåverkan ger en bättre totaleffekt än en
motsvarande minskning av betongens mp. Slutsatsen är dock baserad på
bara en “case study”
Vad kan en konsult göra:
o Trimma lösningen – optimera
o Noggrant val av betong/cement typ och armering
OBS: Samverkansbroar på gång ”as we speak”

13. ELUS ERFARENHET
✚ Praktiska exempel

14. EXEMPEL ELDU I FÖRBIFARTEN
✚ 10 ELDU á 272 m3 = 2 720 m3 betong
✚ 1 088 ton CO2e enligt TRVs klimatkalkyl
”Anläggningsbetong”
Kan reduceras till 176 ton CO2e (-85%)
med dagens standarder!

16. ✚ Minskade mängder
✚ Miljövänliga produkter
✚ Ny exponeringsklass, enligt standard för exponeringsklass
men utmanar TRV-AMA
HUR DÅ?

17. EXEMPEL SOLNA UNITED

19. HAR DET EFFEKT?
✚I exemplen ELDU respektive Solna United kunde
konstruktören spara 910+710 = 1 620 ton CO2
✚Detta motsvarar 410 svenskars årspåverkan
... eller 7 700 flygreser ARN – GOT
... eller 19 600 bilresor Stockholm-Göteborg
... eller 320 000 bortvalda hamburgare
✚Konstruktörer måste tänka CO2 om vi ska kunna
ställa om samhället!

20. HINDER ATT UNDANRÖJA
✚ Anläggning - Temperaturspricksparametrar
✚ Sedan 2013 har det varit tillåtet med CEM II A/V
✚ Går ej att nyttja i anläggning – 6 förlorade år
✚ Bygg - RF i byggnader mht golvbeläggning
✚ Statiskt krav är X0 i alla uppvärmda utrymmen vilket
skulle innebära en påverkanstal på 80 i stället 370
km kg CO2/m3 (-80%)

21. SAMMANFATTNING
✚ Jorden behöver vår hjälp
✚ Vi som konstruktörer kan
göra skillnad
✚ Vad kan du göra?
✚ Det finns ett ljus i tunneln
Tack för uppmärksamheten!