24-‐04-‐14
1
VN CONSTRUCTEURS 23 APRIL 2014 !!!ir. Jan-Pieter den Hollander!
!• Constructeur"• Duurzaamheid Bouwen met Staal""www.dutchhall.nl"www.duurzaaminstaal.nl""
Inhoud presenta3e • Context • Duurzaam ontwerpen in staal
• Hogesterktestaal • Toekomst …
• Vragen ?
24-‐04-‐14
2
Technische Commissie duurzaamheid (TC1)
3
Technische Commissie duurzaamheid (TC1)
4
!!Doelstelling TC1:!Handvatten voor constructeurs voor duurzaamheid"
!Projecten TC1:!
Koppeling BIM-BREEAM!
Hogesterktestaal 2.0!
Ducotool 2.1!
24-‐04-‐14
3
TC1 organiseert avondsessie !
5
ArcelorMiLal (Born)!"Thema: Duurzaamheid en hogesterktestaal
IJzerertsreserves
6
100%!
60%!
70%!
EUROPA = 6%!
24-‐04-‐14
4
7
1920! 2010! 2050!
EAF!
BF!
Schrootvoorraad voor volledig C2C!
Volledig duurzaam recyclen
Staalproduc3e 1950 200 miljoen ton
Staalproduc3e 2011 1500 miljoen ton
1950-‐2011: totale produc3e
24-‐04-‐14
5
Staalprijs +54%
Staalprijs in Nederland (materiaal)
Na3onale milieudatabase: construc3estaal
473 kg CO2 / ton"* www.duurzaaminstaal.nl
24-‐04-‐14
6
Inhoud presenta3e • Context • Duurzaam ontwerpen in staal
• Hogesterktestaal • Toekomst …
• Vragen ?
Principe
CO2 footprint = kg * CO2/kg levensduur
24-‐04-‐14
7
Het “domein” van de constructeur kg = levensduur =
CO2/kg =
Tussenkolom ?
5m 10m
20m
24-‐04-‐14
8
Vergelijking
IPE500: 20 x 90,7kg/m1 = 1814 kg HEA140: 2x 5 x 24,7kg/m1 = 247 kg +
2061 kg
IPE270: 20 x 36,1kg/m1 = 722 kg HEA140: 2x 5 x 24,7kg/m1 = 247 kg HEA100: 1x 5 x 16,7kg/m1 = 84 kg +
1053 kg
10m
20m
Vergelijking type kolommen, lengte 3m
HEM = 100%, HEB = 83%, HEA = 78%
24-‐04-‐14
9
Buis of HEA kolom ? Lengte 3m, Fd = 600 kN
HEA160 = 30,4 kg/m1
¢139,7x6,3 = 20,7 kg/m1
Het begrip “kN/kg”
HEA160 = 30,4 kg/m1
¢139,7x6,3 = 20,7 kg/m1
Milieuwinst ¢: 46%
600 kN 30,4 kg/m1
600 kN 20,7 kg/m1
= 20 kN/kg
= 29 kN/kg
24-‐04-‐14
10
IPE met 2 of 3 kipsteunen ? Overspanning 20m, qd = 7 kN/m2
IPE500
IPE550
2 of 3 kipsteunen, gewichtsvergelijking
2 = dakligger 3 = kipsteun
5m 20m
IPE550: = 2120 kg ☐60x6,3: = 103 kg +
2223 kg IPE500: = 1814 kg ☐60x6,3: = 155 kg +
1969 kg
24-‐04-‐14
11
Staal-‐beton liggers
* Boek Staal-‐beton: J.W.B. Stark & R.J. Stark
Verschillende vloervelden
* Kostenmodel: www.bouwenmetstaal.nl
7,2 x 13
3,6 x 8
24-‐04-‐14
12
Vloer: 3,6m , ligger 8m – 13m
S235 (IPE) + C25/30
* Boek Staal-‐beton: §2.2.1
S235 (IPE+HEA) + C25/30
* Boek Staal-‐beton: §2.2.1
Vloer: 7,2m , ligger 8m – 13m
24-‐04-‐14
13
Asymmetrische liggers
Milieuwinst: ~ 30%
Meer arbeid ….. * Boek Staal-‐beton: fig. 2.19
“Old school”
24-‐04-‐14
14
Invloed verbinding op materiaalgebruik
Bron: OpEhalisaEe
Scharnier boven
Scharnier onder
Alles momentvast
Gewicht: 3419 kg 100%
Gewicht: 2525 kg 74%
Gewicht: 2171 kg 63%
Meer arbeid -‐> minder materiaal
Bron: OpEhalisaEe
arbeid: € 280 (9%)
arbeid: € 308 (18%)
materiaal: €2735 (91%)
materiaal: €1736 (82%)
24-‐04-‐14
15
Verbinding -‐> CO2
IPE600 IPE450
1385kg CO2 881kg CO2
Greenteam 2.0: CO2 staalbouwers
B1 Use; installed product
B2 Maintenance
B3 Repair
B4 Replacement
B5 Refurbishment
B6 Operational Energy Use
B6.1 Operational Energy Use - heating
B6.2 Operational Energy Use - cooling
B6.3 Operational Energy Use - ventilation
B6.4 Operational Energy Use - hot water
B6.5 Operational Energy Use - lighting
B6.6 Operational Energy Use - building automation and control
B7 Operational Water UseA2
T
rans
port
C1
D
econ
stru
ctio
n
C2
T
rans
port
BEFORE USE USE AFTER USE
C3
R
ecyc
ling
/ re-
use
C4
D
ispo
sal
A1
R
aw m
ater
ial s
uppl
y
End of Life stageProduct stage Use stageConstruction Process stage
A5
O
n si
te p
roce
sses
A4
T
rans
port
A3
M
anuf
actu
ring
24-‐04-‐14
16
Inhoud presenta3e • Context • Duurzaam ontwerpen in staal
• Hogesterktestaal • Toekomst …
• Vragen ?
Hogesterktestaal: kennistransfer M2i
Aronsohn
24-‐04-‐14
17
Wat vind de constructeur ?
Materiaalbesparen
Materiaalwinst: 460/235 = 96%
CO2/kg S235 = CO2/kg S460
S235: fy = 235 N/mm2 S460: fy = 460 N/mm2
Milieuwinst S460: 96%
24-‐04-‐14
18
EN1993-‐1-‐1: §6.3.1.1 (knik) Nb,Rd = (6.47)
Stabiliteitseffecten …
Χ*A*fy γM1
Milieuwinst S460: ≤ 96%
Draagkracht kolom
reducEefactor
Oplopende belas3ng, S235 en S460
gedrongen slank
24-‐04-‐14
19
Winst hogesterktestaal kokers
* Blad Stahlbau 81 (2012), heQ 4
Winst hogesterktestaal liggers
* Blad Stahlbau 81 (2012), heQ 4
24-‐04-‐14
20
39
Case Study
40
-‐ S460 = besparing 28% CO2 -‐ S690 = besparing 36% CO2
Resultaten Case Study: kolommen
24-‐04-‐14
21
Strip: eerst bouten
eerst de verbinding …….
Strip: bepaal strip
dan de strip ………
24-‐04-‐14
22
2000kN -‐> S235, standaard strip
Bruto doorsnede (nooit) maatgevend
NeLo doorsnede (veelal) maatgevend
2000kN -‐> S690, custom strip
24-‐04-‐14
23
400x30
Minder materiaal, meer arbeid
350x15 200x15
44 [kg CO2/m1]
20 [kg CO2/m1]
~13 [kg CO2/m1]
S235 S690
Voorbeeld: pen-‐gatverbinding
24-‐04-‐14
24
2000kN -‐> S690, pen-‐gatverbinding
NeLo doorsnede (veelal) maatgevend
500x40 250x25 120x25
74,3 [kg CO2/m1]
23,2 [kg CO2/m1]
~12 [kg CO2/m1]
S235 S690 Minder materiaal, meer arbeid
24-‐04-‐14
25
Inhoud presenta3e • Context • Duurzaam ontwerpen in staal
• Hogesterktestaal • Toekomst …
• Vragen ?
EYE: staalverbruik
> 110 kg staal/m2 = > 52 kg CO2 / m2 Normaal < 50 kg staal/m2 = 24 kg CO2 / m2
24-‐04-‐14
26
EYE: levensduur
52 kg CO2 / m2
Levensduur EYE = 100 jaar (?)
Levensduur kantoor = 20 jaar (?)
CO2 footprint =
24 kg CO2 / m2
100
CO2 footprint = 20 = 1,2 kg CO2 /m2jaar
= 0,52 kg CO2 /m2jaar
Hoe bepaal je levensduur, Es3mated Service Life ?
52 kg CO2 / m2
Afstudeeronderzoek 2011, Frank Tool
100
www.duurzaaminstaal.nl
24-‐04-‐14
27
S960 in de bouw ?
Experimental Study on ……. end restraints, Shi Gang, Prof. F. Bijlaard
“Old school”
24-‐04-‐14
28
Customised profielen ? Wpl,ben =
hcp://en.wikipedia.org/wiki/SecEon_modulus
Med*γM0
fy
Wpl = btf(d – tf) + 0,25tw(d – 2tf)2 A = 2btf + tw(d – 2tf)
RVW (minimaal doorsnedeklasse 2) lijf: c/tw ≤ 83ε flens: c/tf ≤ 10ε
400x5
700x20
100x10 200x30
Customised profielen, buiging ?
Besparing ~ 25%
custom
24-‐04-‐14
29
Resumé
• Europa hee} geen grondstoffen meer
• Meer arbeid en minder materiaal
• Hogesterktestaal toepassen is duurzaam
• Kopieer S960 norm uit China (?)
Bedankt !
58
J.P. den Hollander!