Lettbetong blir som oftest brukt i de tilfellene man har behov for å senke egenvekten til en konstruksjon. En ulempe med lettbetong er at den får større deformasjoner ved belastning på grunn av lavere elastisitet enn for normalbetong. Den lave densiteten medfører svak konstruktiv oppførsel.
Ph.d-prosjektet "Experimental and Numerical Study of Hybrid Concrete Structures" er gjennomført for å øke kunnskapen om optimaliserte konstruksjonselement der ulike betongkvaliteter kombineres i samme tverrsnitt. (I forsøk gjennom doktorgraden kombineres lettbetong med normalbetong i samme bjelke for å senke egenvekten uten å svekke den konstruktive oppførselen.
Normalbetong brukes i trykksonen (5 cm tykkelse) og lettbetong brukes som "fyllmateriale" for størstedelen av tverrsnittet. Konvensjonell lengdearmering tar strekk-kreftene. På denne måten kan momentkapasitet forenklet beregnes ut fra materialegenskapene til normalbetong og stangarmering. Skjærkapasitet baseres på materialegenskapene til lettbetong og skjærarmering.
Armert med stålfiber
I studien er det brukt lettbetong fra Weber med densitet ca 1250kg/m, noe som normalt medfører svak konstruktiv oppførsel. For å bøte på dette er lettbetongen armert med stålfiber. Småskala strekktester og fibertelling viste at strekkfastheten var direkte avhengig av antall fibre på bruddflatene. Det vil si at jo flere fibre ved kritisk snitt, dess høyere strekkfasthet. Dette ble reflektert i bjelker utsatt for skjærbrudd under storbjelketesting. Storbjelketesting med momentbrudd viste også at bjelkene med 1% fiberarmering var mindre opprisset enn bjelker med halve fibermengden.
Det ble ikke observert problemer med støpeskjøten mellom normalbetong og lettbetong i noen av forsøkene.
Effektiv byggeprosess
Storbjelkene som ble testet i denne studien kan tenkes å representere enveis dekkeelement. Videre vil de kunne være oppbygd av et prefabrikkert konstruksjonselement av lettbetong og eventuelt et nedre lag av normalbetong. Et topplag av normalbetong støpes på plassen.
– Dette kan bidra til effektiv byggeprosess og lavere egenvekt uten å gå på bekostning av hverken konstruktiv oppførsel eller bestandighet, da ytre lag er av høyere betongkvalitet, sier Ph.d-kandidat Linn Grepstad Nes, som har utført studien.
Flere fordeler
Et element av denne typen vil antakelig være dyrere enn et tradisjonelt dekke av stedstøpt betong, men bruk av lettbetong gjør det mulig å øke spennvidden for vanlig slakkarmerte konstruksjonselement. I forhold til et plattendekke vil man i byggefasen kunne utnytte trykksonekapasiteten til lettbetongen, noe som kan redusere antall understøttinger. Lettbetong i seg selv har dessuten bedre isolerende egenskaper enn normalbetong.
Forskningsarbeidet som presenteres i avhandlingen er utført ved NTNU, og inngår som en del av aktiviteten i Concrete Innovation Centre (COIN).
