Undersökning om effektivisering av platsgjutna stödmurar ur ett ekonomiskt och miljömässigt perspektiv

Abstract (Swedish)

Betongindustrin står för en stor andel utsläpp av växthusgaser. Detta är svårt att ändra på, eftersom de kemiska reaktionerna som skapar cementen släpper ut koldioxid. Stödmurar är en typ av betongstruktur som används vid vägbyggnad, brobyggnad och t.ex. där marken lutar och där jord måste hållas på plats.
Syftet med detta arbete var att undersöka hur både kostnader och koldioxidavtrycket av platsgjutna stödmurar kan minimeras. Studien försökte optimera elementtjocklek för att minimera kostnaden och koldioxidavtryck och undersökte effekten av materialval. En typisk stödmursgeometri valdes och undersöktes i en parameterstudie där stödmursstorlek, elementtjocklekar och material varierades. Som material undersöktes både vanliga byggmaterial och klimatförbättrade material.
Ett semiautomatiskt dimensionerings- och datainsamlande program i Microsoft Excel utvecklades och användes för att samla in och plotta hur kostnad och koldioxidavtryck varierade med olika geometrier och materialval. Geometrin varierades utifrån tumreglerna som används i branschen, och både slankare och tjockare geometrier undersöktes.
Resultaten visar att i vissa geometri-scenarier existerar ”sweetspots” men de är inte alltid relevanta för användning i praktiken för att de befinner sig i väldigt tunna teoretiska element, och det krävs ganska stora marginaler för platsgjutna konstruktioner. Generellt kunde det visas att stödmurarna genom optimering kunde utformas slankare än dagens praxis, dvs att tjocklekar minskas, och därmed används det mindre betong och armering, vilket i vissa fall minskar både kostnad och koldioxidavtryck. Det finns en stor potential att minska materialmängder, men på bekostnad av något mer komplicerat utförande på byggarbetsplatsen.

Popular Abstract (Swedish)

Kan vi minska Sveriges koldioxidavtryck och dessutom göra det mer kostnadseffektivt att bygga?
Det är en intressant fråga, för det lättaste sättet att få människor att bli mer miljövänliga är att göra den klimatsmarta lösningen billigare än den som är sämre för klimatet.
Stödmurar är L- eller T-formade betongmurar som används för att stabilisera jord. De används i alla sorters byggprojekt, temporära och permanenta. Gemensamt för alla stödmurar är att de använder gravitationen: Jordens och betongens vikt ger upphov till krafterna som håller jorden på plats.

Betongen i dessa stödmurar behöver cement. Cementen framställs grovt förenklat genom att bränna kalksten i stora ugnar, en mycket energikrävande process som släpper ut mycket koldioxid. Betongen behöver också armeras med armeringsjärn, som framställs av stål. Även detta leder till stora utsläpp av koldioxid.
Varierar man stödmurens geometrier förändras andelen betong och armering. Då armering och betong har olika materialkostnader och släpper ut olika mycket koldioxid vid produktionen borde det finnas en utformning som både är bra för miljön och plånboken.
För att undersöka detta skapades ett beräkningsprogram i Microsoft Excel som räknade ut hur mycket betong och stål som fanns i stödmurar av olika geometrier. Det testade också att variera mellan normala och klimatförbättrade material. Resultatet visade att det finns optimala utformningar där både miljökonsekvenserna och priset är som lägst . Det visade också hur pris och koldioxidavtryck förändrades när man varierade material, klimatförbättrad betong, grönt stål eller båda.
De tumregler som används idag ger väldigt stora dimensioner, och därmed också mycket material som i sin tur ger ett stort koldioxidavtryck. Arbetet visade att så stora dimensioner inte egentligen behövs, man kan bygga mycket smalare, med mindre material och mindre koldioxidavtryck.
Man bygger inte direkt enligt tumreglen idag, men även om man försöker optimera sina stödmurar visar arbetet att det finns att tjäna på att gå ännu längre. Arbetet visar att tumreglerna för stödmurar är väldigt konservativa även för en första iteration och kan sättas lägre. Det största hindret är byggbarhet, förmågan att bygga stödmuren på arbetsplatsen. Ju smalare det byggs, desto svårare är det att hålla sig inom marginalerna. Hur detta kan lösas lämnas till en annan undersökning.
Det visade sig finnas stor potential i undersökningen, och då modellen var väldigt förenklad kan det finnas mycket att hämta inom ämnet i framtida undersökningar.

• author: Müller, Erik
• supervisor: Eva Frühwald Hansson; Karsten Lyby
• organization: Division of Structural Engineering
• alternative title: Examination of in situ molded supporting walls from an economic and environmental perspective
• course: VBKM01 20231
• year: 2023
• type: H3 - Professional qualifications (4 Years - )
• subject: Technology and Engineering
• publication/series: 0349-4969
• report number: 5298
• other publication id: LUTVDG/TVBK/2023/5298
• language: Swedish
• additional info: Examiner: Jonas Niklewski
• id: 9148074
• date added to LUP: 2024-02-07 13:07:59
• date last changed: 2024-02-07 14:01:51