Peter Harryson. Vägverket, sektion Byggnadsverk, Göteborg disputerade 2008 på Chalmers, Betongbyggnad. Structural Engineering - Concrete Structures

Transkript

1 Vägverket, sektion Byggnadsverk, Göteborg disputerade 2008 på Chalmers, Betongbyggnad

2

3 industriellt brobyggande, ny teknik som kan effektivisera brobyggandet

4 Industrial Bridge Engineering sammanfattning industriellt brobyggande New Customer Sales management ICT- integration Productivity development T Process development Product develpmt/design F V After-sales activities Satisfied Customer fog brokoncept

5 Industriellt byggande, i-byggande Är väl inte nödvändigt för broar!?!

6 Broar byggs ju redan industriellt?!?

7 Structural Engineering - Concrete Structures Nya Svinesundsbron.

8 Brobyggande för 40 år sedan

9 Brobyggande av idag

10 Hur kommer vi vidare.??

11 Industriellt brobyggande

12 Hörnstenar i industriellt brobyggande Organisational / Managerial Domain Technical Domain Process Development I C T Product Development Productivity Development

13 Dvs. ständig utveckling!

14 Målet för en industriell process Framställa produkter till en lägre kostnad Framställa produkter av högre kvalitet till samma kostnad Optimalt: båda kriterierna realiseras samtidigt

15 Dvs. ökad nytta för kunden!

16 Förväntade fördelar Ökat värde för kunden genom - avsevärd reduktion av spill och icke värdeskapande aktiviteter - mer effektivt och rationellt brobyggande - kortare byggtider - bättre arbetsmiljö - bättre utnyttjande av resurser i ett samhällsperspektiv

17 Som bonus Bättre möjligheter att - förutse och minimera miljöeffekter - förenkla förvaltningen och minimera underhållsbehovet - beakta beständighetsaspekter

18 Vilka är problemen?

19 Nuvarande brobyggnadsprocess B A S I C N E E D In di re ct C U S T O M E R E N D Lobby Activities S O C I E T Y P U B L I C C L I E N T S DESIGN P R O C U R E M E N T C O N S T R U C T I O N SUPPLIERS SUB-CONTR. OPERATE &.. (end users) E V. R E P A I R MAINTAIN (end users) F I N A L D I S P O S A L U S E R S Min. Industrial Process Service Lifetime Max Industrial Process Upstream Stages Production Stages Downstream Stages

20 Nackdelar Ökad komplexitet Stora investeringar Immateriella rättigheter

21 Vem tar initiativet i förändringsarbetet Technology-push Market-pull

22 Vad krävs för ett Industriellt Brobyggande?

23 ICT Design and Analysis Materials Development Industrial Bridge Engineering Technical Solutions Production Templates Process Enhancement Some of the interacting components connected to Industrial Bridge Engineering.

24 Hörnstenar i industriellt brobyggande Organisational / Managerial Domain Technical Domain Process Development I C T Product Development Productivity Development

25 Nödvändig teknisk utveckling Informations- och kommunikationsteknologier (ICT) Materialvetenskap Konstruktionsteknik Produktionsteknik/metoder

26 Informations- och kommunikationsteknologier (ICT) En av de allra viktigaste faktorerna till varför dagens industriella koncept har betydligt mycket bättre förutsättningar att bli framgångsrika - information, kommunikation - planera och styra processen, BIM - återanvända data - integrerad produktion/konstruktion - CIC => bygga i datorn först - ledningsverktyg, leverantörssamverkan - kvalitetssäkring, riskhantering - elektronisk handel, smarta system

27 Materialvetenskap Structural Engineering - Concrete Structures Möjligheter att beställa materialparametrar, engineered materials Betong: - högpresterande btg - självkompakterande btg - fiberarmerad btg - lättballast btg - kombinationer av dessa Fiberkompositer Höghållfast stål Nya fogmöjligheter, tex lim

28 Konstruktionsteknik Structural Engineering - Concrete Structures Brottsäkerhet, brukarkrav Beständighet, livscykelaspekter Specificera önskade materialparametrar Optimal konstruktiv form för nya material Mer avancerade analyser, FEM, optimering Integrering beräkningar/ritningar Detaljutformning

29 Produktionsteknik/metoder Skyddad produktionsmiljö Hög mekanisering Automatisering Nya montagesätt

30 Ny teknik och nya material ger nya möjligheter

31 Konstruktionsteknisk utveckling utvecklingsnivåer Conceptual/ System level Component level Detailed level Wide perspective Narrow perspective

32 CRC - fogen Fog av ultrahögpresterande fiberbetong mellan prefabricerade brobaneplattor

33 Prefabricerade farbaneelement på stålbalkar två tecknade principfigurer

34 CRC - fogen Lay-out

35 CRC - fogen Fogbetongen, CRC CRC, Compact Reinforced Composite Materialegenskaper - extremt hög tryckhållfasthet - hög draghållfasthet - stålfibrer, typiskt innehåll 6% volymsprocent - mycket goda förankringsegenskaper - goda vidhäftningsegenskaper Arbetbarhet - lätt att blanda på platsen - enkelt att gjuta

36 CRC - fogen Försök FE-analyser 700 mm Load Q 300 mm Symmetry

37 Konstruktionsteknisk utveckling utvecklingsnivåer Conceptual/ System level Component level Detailed level Wide perspective Narrow perspective

38 i-bron Förstudie och möjlighetsanalys av ett industriellt brokoncept

39 i-bron, förutsättningar För broar nya material och ny teknik Konstruktion som syftar mot framtiden En annorlunda brotyp Se mer till möjligheter än till eventuella initiella ekonomiska begränsningar Helt koncept, alla delar genomtänkta

40 En vision av byggandet av i-bron år ?

41 Pga ihållande regn och översvärmningar till följd av klimatförändringar har en vägbro över ett vattendrag rasat!! En ny bro måste byggas snabbt!! Efter vägverkets upphandling via internet går uppdraget till.. Vision i-bron

42 .. i-construction company - har hela europa som marknad, flera produktionsenheter i europa och asien - nichat mot byggande av små och medelstora vägbroar, med ett brett broprogram och flera patenterade brokoncept - högteknologisk produktion, hög automatiseringsgrad - utvecklingsarbetet för vägbroar utförs i Sverige - högintressant val för byggintresserade ungdomar Vision i-bron

43 i-bro konceptet: Material: - CRC - GFRP - CFRP samverkande Vision i-bron

44 i-bro konceptet: Produktion: - alla komponenter förtillverkas i fabrik - konstruktion/produktion är integrerade - tillverkning från färdiga 3D-databaser - alla broar byggs i datorn först - industrirobotar utför alla tyngre moment - FRP profiler pultruderas - brodäckselement med samma längd som brobredden Vision i-bron

45 i-bro konceptet: Grundläggning och underbyggnad Vision i-bron

46 i-bro konceptet: Montage: - lätta element minimerar transporter - enkelt montage med normal mobilkran - om gynnsamt direkt från lastbil med kran - stegvis montage i en följd - ingjutna datachip styr montaget via GPS Vision i-bron

47 i-bro konceptet: Prestanda: - bron är underhållsfri för vald livslängd - ingen isolering behövs på farbanan - trafikstörningar max 4 tim (nattetid) - ett brett estetiskt program finns - bron kan levereras färdig att tas i trafik efter 2 veckor Vision i-bron

48 i-bron, tre delar Conceptual design och industriellt byggande Laboratorieförsök av utvalda problemställningar Balkprotoyp, FE-analys och provning

49 i-bron, mått och material CRC GFRP CFRP samverkande m

50 i-bron, conceptual design Brott- och bruksgräns, utmattning Slutligt brott Olyckor och sabotage FRP Beständighet

51 Structural Engineering - Concrete Structures i-bron, FE-analyser

52 i-bron, utvalda laboratorieförsök särskilt utvalda problemställningar materialparametrar för att kalibrera FEM utvärdera lämpligaste fogutformning, etc. verifiera verkningssätt

53 i-bron, laboratorieförsök

54 i-bron, laboratorieförsök => Skjuvprovning Dragprovning Materialprov CRC Provbalk

55 i-bron, skjuv- och dragförsök

56 i-bron, skjuvförsök Load cell Test interface LVDT gauges 60 mm

57 i-bron, dragförsök Test Specimen φ 50 mm LVDT gauges Load cell

58 Resultat i-bron, skjuv- och dragförsök

59 i-bron, materialprovning CRC hundben cylindrar Test Specimen 50x30 mm 2 Strain transducers on both sides LVDT gauges Load cell

60 i-bron, provbalk huvudnummret, verifiera konceptet fullt tvärsnitt, fullskala spännvidd 5m fyrpunktsböjning endast en balk => stickprov Q 1 1 Q Load cell

61 Försöksuppställning i-bron, provbalk

62 i-bron, provbalk CRC concrete 10 GFRP sheet 15 GFRP flange GFRP web (x 100) CFRP 15 GFRP flange

63 i-bron, provbalk FE-analyser

64 Resultat i-bron, provbalk

65 i-bron, ekonomi Hög kostnad i dagsläget Ungefär samma pris som konventionell bro vid - stora serier - besparingar i grundläggning och underbyggnad - prispress på FRP Låg livscykelkostnad Kort byggtid Förbättrade arbetsmiljöförhållanden

66 Hur kommer vi vidare.??

67 Lek med tanken att.. Structural Engineering - Concrete Structures vi utnyttjar engineered materials och designar det material vi vill ha Vi tar det bästa av betong, fiberkompositer, stål, trä etc. och kombinerar dessa (=> rätt material på rätt plats) vi använder den senaste tekniken och konstruerar effektiva och kostnadsoptimala lösningar vi utvecklar och använder den mest effektiva produktionstekniken och montagemetoden

68 Lek med tanken att.. Structural Engineering - Concrete Structures vi utnyttjar de industriella fördelarna när vi utvecklar den industriella processen utvecklar nya produkter ständigt förbättrar produktiviteten och allt vi gör kittas samman av ett kraftfullt datastöd baserat på det senaste inom ICT

69 Då kanske visionen faller in... och vi kan få ett i- brobyggande