Basaltfiber som alternativ till stålarmering: En jämförelseanalys med hänsyn till klimatpåverkan, böjkapacitet och sprickbildning
2025 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Basalt fibre as an alternative to steel reinforcement : A comparative analysis considering climate impact, bending capacity and crack formation (English)
Abstract [sv]
Denna studie undersöker basaltfiberförstärkt polymerarmering (BFRP) i form av MiniBars och BasBars, som ett alternativ till traditionell stålarmering och stålfiberarmering i betongplattor för parkeringsgarage. Syftet är att analysera både konstruktiva egenskaper och miljöpåverkan för att utvärdera möjligheten att minska materialanvändning och koldioxidutsläpp samtidigt som prestanda i form av momentkapacitet och sprickkontroll bibehålls.Genom en kombination av litteraturstudie, FEM-modellering, dimensioneringsberäkningar, och livscykelanalys, jämfördes BFRP med stålfiber och traditionell stålarmering. Resultaten visar på att basaltfiberarmeringen erbjuder jämförbar prestanda med lägre materialåtgång, främst på grund av dess korrosionsbeständighet och hållfasthetsegenskaper. Detta möjliggör en tunnare betongplatta och därmed reducerad betongvolym.En betongplatta dimensionerades enligt Eurokod 2 och svensk standard för fiberbetong, med hänsyn till moment- och sprickviddskrav. Handberäkningar kompletterades med FEM-modellering för att optimera betongplattans tjocklek. Optimeringen av de två armeringsalternativen visade på en reduktion i betongåtgång samt en reduktion i erforderlig armeringsmängd för BFRP alternativet.Resultaten från den utförda LCA-analysen indikerar på att användningen av BFRP armering jämtemot stålarmering bidrar till en miljövänligare konstruktion, som främst drivs av en reduktion i betongåtgång och minskad armeringsmängd.Sammanfattningsvis erbjuder basaltfiberförstärkt polymerarmering ett attraktivt och miljömässigt hållbart alternativ till stålarmering i betongkonstruktioner, särskilt för parkeringshus och liknande miljöer där hög korrosionsrisk föreligger.
Abstract [en]
This study investigates basalt fiber reinforced polymer (BFRP) reinforcement in the form of MiniBars and BasBars as an alternative to traditional steel reinforcement and steel fiber reinforcement in concrete slabs for parking garages. The aim is to analyze both structural properties and environmental impact to evaluate the potential for reducing material usage and carbon dioxide emissions, while maintaining performance in terms of moment capacity and crack control.Through a combination of literature review, FEM modeling, structural calculations, and life cycle assessment (LCA), BFRP was compared with steel fibers and conventional steel reinforcement. The results show that basaltfibre reinforcement offers comparable performance with lower material consumption, due to its corrosion resistance and strength characteristics. This allows for thinner concrete slabs and thereby reduced concrete volume.A concrete slab was designed according to Eurocode 2 and the Swedish standard for fiber-reinforced concrete, taking into account bending moment and crack width requirements. Manual calculations were complemented by FEM modeling to optimize slab thickness. The optimization of the two reinforcement alternatives demonstrated a reduction in concrete usage as well as a decrease in the required amount of reinforcement for the BFRP option.Results from the LCA-analysis indicate that the use of BFRP reinforcement, compared to traditional steel reinforcement, contributes to a more environmentally friendly structure, primarily driven by a reduction in concrete usage and reinforcement quantity.In conclusion, basalt fiber reinforced polymer reinforcement offers an attractive and environmentally sustainable alternative to steel reinforcement in concrete structures, particularly in parking garages and similar environments with high corrosion risk.
Place, publisher, year, edition, pages
2025.
Series
TRITA-ABE-MBT ; 25512
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-366129OAI: oai:DiVA.org:kth-366129DiVA, id: diva2:1981376
Supervisors
Examiners
2025-07-042025-07-04