Från konstruktion till återanvändning: Hur BIM-verktyg möjliggör hållbar byggnadsprojektering

Byggnadsingenjörer spelar en viktig roll för att minska det inbäddade koldioxidavtrycket från byggbranschen. Trimble Business Development Manager Sakari Lahti förklarar hur små beslut på skrivbordet kan ha en enorm inverkan på vår planet

Ett av mina intressen som konstruktör är att hjälpa andra ingenjörer att utforma byggnader som är mer hållbara. Mitt arbete är särskilt inriktat på betong, eftersom det är här vår bransch har utmärkta möjligheter att göra koldioxidminskningar inom utformning, materialteknik och under byggfasen.

Jag började på Tekla 2013 som applikationsansvarig med fokus på att utöka vår globala prefab-verksamhet. När hållbarhet blev en mer angelägen fråga såg jag snart att optimering av en byggnad för att minimera dess inbäddade koldioxid görs med liknande mekanismer som de som används för att beräkna materialkostnader. Jag fick därför idén att göra inbäddad koldioxid till en utformningsparameter i vår programvara, så vi validerade behovet och fortsatte med utvecklingen.

Under det senaste decenniet har jag sett att det inte är alla i vår bransch som känner till fördelarna med BIM, byggnadsinformationsmodellering. BIM handlar i grunden om att förbättra hela byggprocessen, med data som värdeskapande faktor. 

I de tidiga dagarna för BIM var detta inte helt förståerligt. Att till exempel säga "en tjockare vägg har högre volymer och du kan exportera all denna information till ett kalkylblad" hjälper inte riktigt projektören att förstå effekten av att göra väggen tjockare. Fördelen med BIM blir mycket tydligare när du dynamiskt kan se både kostnaden och den inbäddade koldioxidpåverkan av ett föreslaget utformningsbeslut.

Varför är detta viktigt?

Som konstruktörer har vi kraften att göra en enorm positiv inverkan på att minimera CO2. Våra professionella beslut har en mycket större inverkan än något vi gör i våra privatliv.

Om jag till exempel väljer att inte ta ett flyg från mitt hem i Finland till en stad i Italien, sparar jag cirka 300 kg CO2. Om jag går på en växtbaserad kost kan jag spara 500 kg CO2 varje år. Att köra en hybridbil kan spara 600 kg under ett år, medan att gå helt bilfri kan fördubbla det. 

Varje bit hjälper, men poängen är att dessa siffror är minimala jämfört med den inverkan en byggnadsingenjör kan göra genom att optimera materialen som används för att konstruera en byggnad - särskilt när det gäller betong. 
 
Mer än 950 ton betong gjuts globalt varje sekund, medan cirka 350 ton förstörs i samma takt. När vi tänker på alla utsläpp som genereras från denna betong måste vi förstå att mycket små procentuella förändringar i vissa parametrar kan göra en enorm skillnad för inbäddad koldioxid. Det är därför vårt yrke kan ha en så djupgående inverkan.
 
Ur entreprenörens och tillverkarens synvinkel kan standardisering och upprepning av en byggnads betongutformning vara meningsfullt när det gäller att få jobbet gjort snabbt. Även om belastningen på olika golv och väggar varierar kraftigt, kan konstruktören bli ombedd att använda samma kolumner och plattor för bottenvåningen, översta våningen och alla golv däremellan.

Men i takt med att slutkundernas medvetenhet om inbäddad koldioxid ökar och materialkostnaderna stiger, blir entreprenörer och tillverkare mer intresserade av att optimera utnyttjandegraden. 

En standardutnyttjandegrad är cirka 80%. Men med bara några optimeringar kan du enkelt få upp till 90%. Optimering av en utformning minskar inte bara materialen som används i tillverkningsstadiet, det minskar också CO2 som genereras från transport.

Ibland kan optimering helt enkelt innebära att man använder mindre betong än vad som behövs i väggar och plattor, eller omvandlar vissa element till en effektivare geometri. Att bara ändra en lagerriktning kan till exempel ofta leda till en högre utnyttjandegrad. Parametrar som vägg- eller plattors tjocklek, använda material och typ av armering kan alla ha en inverkan på inbäddat koldioxid. Ju tidigare i utformningsprocessen du börjar optimera, desto större blir effekten.

Att bestämma den optimala kombinationen av dessa parametrar är utmanande utan ett verktyg som den inbyggda koldioxidkalkylatorn som vi har byggt in i Tekla. Genom att göra det möjligt för ingenjörer att enkelt jämföra miljöpåverkan av olika utformningsupprepningar uppmuntrar vi branschen att göra hållbarhet till en nyckelfaktor i beslutsprocessen.

Optimering för demontering och återanvändning

Det finns också en framtidssäker dimension i att använda verktyg i Tekla för att beräkna inbäddad koldioxid. 
 
Tekla är en mycket anpassningsbar programvara som är utformad för anpassning till de snabbt föränderliga reglerna och kraven i den cirkulära ekonomin. Det läggs nu allt större vikt vid att utforma byggnader som är lätta att ta isär i slutet av sin livslängd, så att de ingående materialen kan återanvändas i nya konstruktioner.
 
Denna avvikelse från tidigare rivningspraxis kräver omprövning av vissa detaljer inom en struktur. Bland annat förutser jag förändringar i anslutningar och ökningar av prefabricerat byggande.

Vi måste vara säkra på att BIM-programvaran kan hålla jämna steg med denna utveckling, eftersom detaljerad BIM-data är av stort värde för fastighetsägaren när man överväger materialen i en byggnad i slutet av dess livslängd.

Detta är ett område som nu får mycket uppmärksamhet, med Trimble involverad i en del viktig forskning som syftar till att hitta vägen framåt.

Jag räknar med att kunna dela med mig av några nyheter om detta arbete under första halvåret 2023.