Nu er det slut med dyrt materialespild i betonkonstruktioner

At kunne beregne en konstruktion, så den overholder gældende lovgivning i forhold til styrke og bæreevne, er der ikke noget nyt i. Der har dog ikke har været et alternativ til de traditionelle beregningsmetoder, som ofte er stærkt simplificerede og dermed fører til overdimensionering. Selv med computerteknologi, der har udviklet sig meget indenfor byggebranchen og har gjort BIM samt 3D-projektering til standardværktøjer, har beregning af betonkonstruktioner ikke rykket sig konceptuelt de seneste mange årtier. Det har betydet, at ingeniørernes beregninger i de fleste tilfælde har resulteret i opførelse af konstruktioner, der langtfra udnytter materialets potentiale fuldt ud.   

Som så mange andre brancher gennemgår også byggebranchen imidlertid nu en digitaliseringsproces, der betyder adgang til nye værktøjer, som letter de daglige arbejdsopgaver. Således også inden for området beregning og optimering af betonkonstruktioner. I samarbejde med Betonelement-Foreningen, DTU og den rådgivende ingeniørvirksomhed Niras har virksomheden Optum Computational Engineering således lanceret et nyt program til dette. Et projekt, der også blev støttet af Innovationsfonden.

Corona har været et benspænd

”Programmet hedder OPTUM CS (Optum Concrete Solution), og mens vi har stået for selve udviklingen, har vi haft et tæt samarbejde med de øvrige partnere i projektet, især Betonelement-Foreningen med hvem vi har indgået en strategisk samarbejdsaftale for så vidt angår salg og distribution til foreningens medlemsvirksomheder”. Det fortæller Jørgen Krabbenhøft, der er direktør i og medstifter af virksomheden OPTUM CE.

OPTUM CS blev lanceret tilbage i 2019, og den første version blev distribueret gratis til Betonelement-Foreningens medlemmer. Siden er produktet blevet kommercialiseret, men selv om interessen er stor, har der været tale om et par benspænd, som har betydet, at det faktisk først er nu, programmet for alvor er slået igennem. Et af de helt store benspænd har naturligvis været Corona-epidemien.

Mange fordele i OPTUM CS

”Selv om byggeriet havde kronede dage, og hverdagen ude på byggepladserne stort set var normal på trods af, at landet var lukket ned, har det været svært for os at trænge igennem med budskabet. Blandt andet fordi, de, der skulle træffe en beslutning om investering i ny software, sad spredt for alle vinde på deres hjemmearbejdspladser”, forklarer Jørgen Krabbenhøft.

Nu har tiderne heldigvis normaliseret sig, og ved et arrangement lige før sommerferien i Betonelement-Foreningen kunne medlemmerne i detaljer høre om fordelene i OPTUM CS. Fordele, der knytter sig til såvel bæreevne som bæredygtighed. Det eksisterende byggeri er nemlig karakteriseret ved, at der typisk anvendes alt for meget materiale i konstruktionerne, mener Jørgen Krabbenhøft. Han fortsætter:

Unødvendig overdimensionering

”Når vi f.eks. ser OPTUM CS brugt på renoveringsopgaver, hvor der f.eks. skal udføres dør- og vinduesåbninger i vægge, oplever vi tit, at den eksisterende konstruktion i en bygning er dimensioneret til at kunne bære mange gange den faktiske belastning. Det skyldes primært, at det har været for kompliceret, tidskrævende og dermed dyrt i ingeniørhonorar at udføre mere optimerede beregninger. Derfor har man dimensioneret ud fra et sikkerhedsprincip, som slet ikke er nødvendigt”.

Også, når det gælder tidens krav til at bygge så bæredygtigt som muligt, er den forenklede beregningstilgang et problem. Når en konstruktion overdimensioneres, anvendes der alt for meget materiale, som dels belaster miljøet, dels gør konstruktionen dyrere end nødvendigt. Et af problemerne er den pris, en ingeniør får pr. kvadratmeter for at udføre en beregning, som ifølge Jørgen Krabbenhøft er så lav, at opgaven ofte skal løses på kortest mulig tid for, at økonomien kan hænge sammen for ingeniøren.

Fristes til de nemme løsninger

”Sådan fungerer branchen i dag. Det handler ganske enkelt om at løse beregningsopgaverne så hurtigt og simpelt som muligt, og gerne med skuffeløsninger, hvilket ikke blot betyder materialespild, men også virker stærkt begrænsende på ingeniørerne og arkitekternes mulighed for at skabe optimerede og spændende byggerier. I OPTUM CS behøver ingeniøren ikke længere vælge skuffeløsningen, da vores modeller både hurtigt og enkelt giver en mere korrekt gengivelse af det faktiske kraftforløb i en hvilken som helst konstruktion”, føjer Jørgen Krabbenhøft til.

Faktum er nemlig at, hvis man som eksempel tager et betonelementhus, der består af vægge og dæk, er det typisk ingeniøren, der bestemmer, hvorledes kræfterne i konstruktionen løber igennem og fordeles i konstruktionen. Det er bare langt fra sikkert at ingeniørens valg er det bedste med hensyn til materialeoptimering, men i stedet er optimeret med henblik på minimering af projekteringstid. For eksempel vil ingeniøren ofte antage, at givne vægge ikke skal tage last, simpelthen fordi væggene er for komplekse at regne på, og derfor flytter lasten over til andre vægge, det er nemmere at regne på.

Mere fremtidssikret byggeri

”Der kan være endog stor forskel på den måde, hvorpå naturen rent faktisk fører lasten rundt i konstruktionen, og den måder ingeniøren vælger at føre den rundt. Men i OPTUM CS er det enkelt. Her finder programmet nemlig selv den bedste vej for kræfterne, hvilket fuldskala forsøg udført på DTU viser ligger meget tæt op af naturen. Det må være det optimale”, siger Jørgen Krabbenhøft videre. Der er altså tale om et program, som kan beregne hvilken som helst vægopstalt af betonelementer med hvilken som helst kombination af lodret og vandret last.

Dermed slipper ingeniøren for at undlade at se bort fra styrkebidrag af visse vægge på grund af kompleksiteten, men kan tage alle vægge i beregningen. Jørgen Krabbenhøft understreger desuden, at optimering ligeledes giver mulighed for at skabe byggerier, der er fremtidssikret. Eksempelvis er det åbenlyst, at jo færre vægge der kræves i den bærende konstruktion, jo mere åbne og fleksible rum vil der blive mulighed for at arbejde med. Fleksible rum, der på sigt giver gode muligheder for at et byggeri kan anvendes til andre formål end det oprindelig tænkte.

Tilfredshed i Betonelement-Foreningen

Ifølge Lars Reimer fra CRH Concrete, der er formand for Betonelement-Foreningens tekniske udvalg, har man været meget glad for samarbejdet omkring OPTUM CS, og selv om Innovationsfonden har været inde over projektet, er hovedparten af medfinansieringen kommet fra netop Betonelement-Foreningen. Blandt andet i forbindelse med de fuldskala forsøg, som er foretaget i forbindelse med udviklingen af programmet.

”Vi er godt tilfredse med resultatet, blandt andet fordi, der både er tale om et meget brugervenligt program og et program, der markant letter det daglige arbejde for vores medlemmer. Desuden er der tale om et program, som automatisk kan generere statisk dokumentation i henhold til SBI-Anvisning 271”, siger Lars Reimer. Betonelement-Foreningen har altså i vid udstrækning været en af de drivende kræfter i projektet.