Skip to main content

Reusable precast steel-concrete composite floors

Article Category

Article available in the folowing languages:

Technologia budowlana pozwala na ponowne wykorzystanie elementów oraz zmniejszenie ilości CO2 i odpadów

Zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju ponowne użycie materiałów jest lepszym rozwiązaniem niż ich recykling. W ramach projektu REUSE rozwijana jest technologia umożliwiająca ponowne wykorzystanie materiałów budowlanych, co przełoży się na korzyści dla środowiska – mniejszą ilość dwutlenku węgla i odpadów.

Technologie przemysłowe

Blisko 15 % „ogólnej emisji dwutlenku węgla ze spalania w systemie energetycznym i z procesów przemysłowych” wynika ze stosowania dwóch najpowszechniej występujących materiałów budowlanych, czyli stali i betonu, jak podano w opublikowanym niedawno sprawozdaniu OECD. Ograniczenie użycia tych materiałów może znacznie przyczynić się do zmniejszenia emisji CO2. Ponadto odpady z rozbiórek często trafiają na wysypiska, przyczyniając się do zanieczyszczenia środowiska. W ramach projektu wspieranego z działania „Maria Skłodowska-Curie” projektu REUSE opracowano dwa nowatorskie projekty kotew do betonu, które będą stosowane w łatwych do rozbiórki budynkach z kompozytów stalowo-betonowych. „Elementy budynku łatwo zdemontować i ponownie wykorzystać, co znacznie ułatwia rozbiórkę. To lepsze niż recykling, który wiąże się z wytwarzaniem CO2”, mówi George Vasdravellis, kierownik badań.

Dwa projekty kotew

Stosowane praktyki budowlane zazwyczaj uniemożliwiają demontaż i ponowne użycie elementów konstrukcyjnych. Budynki są zwykle projektowane na 40–50 lat, ale konieczność modernizacji lub doposażenia budynku może wystąpić znacznie wcześniej. Pozostaje także kwestia budynków tymczasowych, np. obiektów wznoszonych na jednorazowe wydarzenia, takie jak igrzyska olimpijskie. Po wydarzeniu budynki takie nie są już potrzebne, dlatego często są wyburzane, w wyniku czego powstają odpady. Budynki kompozytowe są budowane z kształtowników stalowych i prefabrykowanych płyt betonowych, które są łączone kotwami wytrzymującymi działanie sił ścinających, co sprawia, że belki kompozytowe są znacznie mocniejsze. Tradycyjne kotwy są przyspawane do stali i osadzone w betonie, dlatego późniejsze rozdzielenie elementów i ich ponowne użycie nie jest możliwe. Kotwy stworzone w ramach projektu REUSE pozwalają na łatwe oddzielenie płyt od kształtowników stalowych i ich ponowne wykorzystanie w nowych projektach. Budowa elementów konstrukcyjnych sprawia, że ich produkcja jest prosta, a montaż na budowie szybki. W ramach projektu badacze opracowali projekty dwóch rodzajów możliwych do zdemontowania kotew – śrubowej oraz hybrydowej kotwy śrubowo-spawanej. W badaniach laboratoryjnych oceniono zachowanie kotew pod kątem ich właściwości konstrukcyjnych i reakcji na naprężenia. Następnie modele komputerowe zostały skalibrowane na podstawie wyników testów przed symulacją wielu prawdopodobnych scenariuszy, w których badano kotwy pod kątem wytrzymałości. Na koniec naukowcy przeprowadzili testy mechanicznego wypychania włókien. W ramach tych testów sprawdzana jest wytrzymałość i odporność materiałów kompozytowych, w celu zapewnienia zgodności z normami europejskimi, w szczególności z Eurokodem 4. „Badania wykazały, że zaprojektowane przez nas możliwe do zdemontowania kotwy poprawią wytrzymałość stalowo-betonowych mostów oraz budynków kompozytowych”, dodaje Vasdravellis.

Z korzyścią dla środowiska i zdrowia ludzi

Wykorzystanie możliwych do zdemontowania i nadających się do ponownego użycia struktur w budownictwie pozwoli na zmniejszenie emisji CO2 i ilości odpadów oraz ilości rozbiórek, przynosząc korzyści zarówno środowisku, jak i zdrowiu ludzi. W szerszym ujęciu przyjęcie koncepcji „projektowania do ponownego użycia” w budownictwie przyczyni się do realizacji ambitnych celów środowiskowych wyznaczonych przez UE. „Projektowane przez nas elementy są nowatorskie, a ponadto praktyczne, wytrzymałe oraz zrównoważone”, mówi Vasdravellis. Uczeni mają w planach przetestowanie kotew na dźwigarach i pełnowymiarowych belkach oraz komercjalizację opracowanej technologii. Umożliwi to bardziej zaawansowaną ocenę takich czynników, jak wydajność zmęczeniowa przy powtarzającym się obciążeniu (ważna przy projektowaniu mostów) oraz wydajność przy obciążeniach okresowo zmiennych (istotna w regionach, w których występują trzęsienia ziemi). Konieczne będzie także przeprowadzenie szczegółowej analizy cyklu życia konstrukcji, w których wykorzystano tę technologię, aby przyspieszyć opracowanie niezbędnych polityk i procedur dotyczących konstrukcji nadających się do ponownego użycia lub demontażu.

Słowa kluczowe

REUSE, budowa, beton, stal, kompozyt, wielokrotnego użytku, zrównoważony, odpady, rozbiórka

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania