Seminarium 2: Tillväxt

Transkript

1 Lise Langseth Monica Jingmond Seminarium 2: Tillväxt Hur ser betongindustrin på innovationer för tillväxt? Det industriella byggandets förutsättningar Johan Silfwerbrand Lägre spridning i för högre materialutnyttjande - fokus på tvärkraft Payman Tehrani Utveckling av smarta etiketter tt för övervakning av betongens mognadsprocess Peter Simonsson Industriellt betongbyggande b genom innovativa metoder Gunilla Teofilusson Betongkurser för ökad kvalitet och tillväxt

2 Betonginnovationer för tillväxt Finns de? Behövs de? Hur fångar vi dem? Hur stödjer vi dem? September 2009

3 Betonginnovationer för tillväxt Lise Langseth VD för Betongvaruindustrin Svenska Fabriksbetongföreningen September 2009

4 Hur kan vi.. Minska miljöpåverkan? Få mer för pengarna? Kreativitet och innovationer måste få löna sig! September 2009

5 Teknikupphandlingar Använd betong- företagens kunskap och kompetens i tidiga skeden September 2009

6 Huset som systemstem Smarta lösningar ger lägre energibehov för uppvärmning kylning belysning September 2009

7 Köpenhamns konserthus s Tar till vara värmen från åskådarna Kyler byggnaden med havsvatten Vattenrör ingjutna i betongen betongstommen t som energilagrare September 2009

8 En idé Grundförstärkande betongpålar kompletteras med vattenrör Förstärker och tar upp jordvärme Energin lagras i betongen minskar behovet av drift och underhåll September 2009

9 Nya sätt att kommunicera Målgruppsanpassa Skönt inomhusklimat Tryggt Tyst Underhållsfritt September 2009

10 Morgondagens g miljöhjältar! Med betong bygger vi för livet! September 2009

11 Det industriella byggandets förutsättningar Monika Jingmond Institutionen för byggvetenskaper

12 Upplägg Forskningsprojektets syfte Nyttan med bättre toleranstänkande Delresultat och vidare forskning

13 Forskningsprojekt på LTH Syfte Identifiera de största orsakerna till varför det sker avvikelser då byggnadselementen ska monteras på byggarbetsplatsen. Finna nya strategier, metoder eller system som gynnar en ökad precision. Detta genom att studera hela byggprocessens hantering av byggnadselementens dimensioner.

14 Finansiärer till projektet Strängbetong Byggmaterialindustrin A-betong KC-betong SBUF Cramo Byggrådet Lunds tekniska Högskola Stenindustrins forskningsinstitut

15 Toleranshantering i processen är en god förutsättning för det industriella byggandet! Hus AMA ISO standarder, ISO 3443 Materialspecifika system Mättekniker och rutiner Företagens egna toleranskrav

16 Bristande toleranshantering Kedjan av händelser försvåras av anpassning och modifieringsarbete vid montage. Leder till ökad resursåtgång och brister i tidhållning. Arkitektens ambitioner blir inte förverkligade och Arkitektens ambitioner blir inte förverkligade och utseendekraven uppfylls inte.

17 Justerade komponenter ändrar bärigheten i konstruktionen på ett oplanerat eller oönskat sätt. Konstruktionens prestanda försämras, t ex genom p, g ökade värmebryggor eller akustikproblem.

18 Tillverkning Utsättning Montering Alla mått stämmer men det passar inte ändå!

19

20 Toleranshanteringen i olika kulturer Det kan vara vägen mot effektivitet och innovationer samtidigt som det finns en rädsla för tråkiga massproducerade betonglådor. Tekniköverföringen mellan verkstadsindustri och g byggprocess hade kunnat vara mer effektiv.

21 Delresultat lt t Intervjuer med olika aktörer i branschen. Alla samtycker till att problemet finns. Det är ovisst hur mycket den bristande toleranshanteringen kostar. Många företag har egna avvikelsehanteringssystem men anser att det finns en utvecklingspotential.

22 Lösningar på problemet? Effektivare kommunikationssystem! Få mer utbildning och kunskap! Öka motivationen i branschen! Reda ut vad bristerna egentligen kostar.

23 Minskat korrigeringsarbete! Minskade driftstopp! Minska oplanerade kostnader!

24 Övergripande process Det är den övergripande processen som är viktig. Svårt att komma åt information. Så Svårt att fåk konkreta k exempel på vad ett toleransproblem kan kosta.

25 Branschnytta Det borde ligga i alla aktörers intresse att vara med och utveckla ett bättre system för toleranshanteringen!

26 Observationer Fortsatt forskning - Fabrik Se - Avvikelserapporter Utvecklingspotentialen i avvikelsehanteringssystemen Intervjuer - Aktörer i branschen

27 Tack för mig

28 Lägre spridning för högre materialutnyttjande fokus på tvärkraft Johan Silfwerbrand CBI Betonginstitutet CBI Betonginstitutets infodag 18 mars

29 Betongs viktigaste för- & nackdelar Hög tryckhållfasthet Stor styvhet Obrännbar Värmelagring Beständighet Ljudisolering Lågt pris Återvinning Formbarhet Låg draghållfasthet Spridning Sprödhet Krympning Låg värmeisolering Koldioxidutsläpp Härdningstid Grå färg?

30 Bakgrund Färsk & hårdnad betong uppvisar stora egenskapsvariationer. a Dimensioneringsformler g innehåller bara hållfasthet; variationen kompenseras med höga (inbyggda) säkerhets- faktorer

31 Tvärkraftens spridning Up ppmätt f v > 20 % Tryckhållf Hallgren (1994)

32 Tvärkraftskapacitet enligt BBK V c = b w d ξ( ρ) 0,30 f ct b w = tvärsnittsbredd d = effektiv höjd ξ = skalfaktor (beroende på höjd) ρ = armeringsprocent ct f = betongens draghållfasthet

33 Elevbalkar, KTH, vt 1997 Farhang (1997)

34 Jämförelse med BBK 94 2,5 Brottlast/d dim last 2 1,5 1 0,5 Böj Skjuv 0 Prov 1 Prov 2 Prov

35 Iakttagelser Om kvoten mellan brottlast & dimensionerande last bör vara 1,5, är kvoten > 30 % för stor vid skjuvbrott. Eftersom f tvärkraften är proportionell mot tvärsnittsmåtten, finns en potentiell materialbesparing på minst 30 %. (Skalfaktorn ξ = ξ(d) & mindre egenvikt ger ännu större potential.)

36 Internationell ti jämförelse b w d ξ ρ f ct f cc BBK X X X X X EK 2 X X X X X ACI X X X BS X X X DIN X X X X X JSCE X X X X X

37 Faktorer som inte beaktas Styvhet (E-modul) Arbetskurva Brottmekaniska egenskaper Mikrosprickor & defekter Betongrecept Cementtyp Ballaststorlek, -kurva & -typ Böjarmeringens geometri & egenskaper Täckande betongskikt

38 Syfte med projektförslag Att utröna varför hårdnad betong är så känslig för variationer. Vidareutveckla betongen så att variationerna minskas, produktionsresultatet blir jämnare & säkerhets- marginalerna kan reduceras

39 Förslag på FoU-projekt Rubrik: Utveckling av ny tvärkraftskapacitetsmodell som beaktar betongen & dess delmaterial. Mål: Lägre spridning i i resultat. t Effekt: Reducerade säkerhetsfaktorer utan reducerad säkerhet. Miljöeffekt: 20 % materialbesparing då tvärkraft är dimensionerande

40 Pilotförsök på CBI Betonginstitutet Två olika betongkvalitéer (25 & 75 MPa). Natur- & krossmaterial som ballast. Totalt 2 2 = 4 recept. Tvärkraftsbrott & direkt skjuvning. Mikroskopistudier av hur sprickan slår upp (genom eller runt ballast?). as

41 Tvärkraft F Eventuellt ändplatta med muttrar

42 Ren skjuvning F

43 Preliminära i resultat t Ingen signifikant skillnad mellan betong med natur- eller krossballast. I höghållfast betong går sprickan till större del genom ballasten (drygt 20 % för vct = 0,38 mot < 10 % för vct = 0,9). Vid tvärkraftsbrott går en större del av sprickan genom ballasten än vid ren skjuvning. J E Lindqvist (2009)

44 Hur går vi vidare? Satsa på nytt FoU-projekt. Genomför omfattande litteraturstudie. t t Identifiera parametrar som styr spridningen. Sök begränsa spridningen genom att styra dessa parametrar. Genomför försök & analyser. Ta fram förslag till ny dimensioneringsmodell

45 Utveckling av smarta etiketter för övervakning av betongens mognadsprocess Payman Tehrani CBI dagen 18 mars 2010

46 Hur började det hela? Målet med projektet är att ta fram en prototyp: Användarvänlighet Mätnoggrannhet Acreo AB

47 Norrköpings tidningar ( ) Ny Teknik (2009 Nr. 25) Byggindustrin (2010 Nr. 1) Bygg&Teknik (2009 Nr. 7) Vinnova Nytt (2009 Nr. 5) Process Nordic (2009 Nr. 10)

48 Betonghärdning Enkel och tydlig temperaturövervakning

49 Etiketter med tryckt elektronik Tid och temperatur Visualisering Enkel Tydlig

50 Etiketter med tryckt elektronik Tid och temperatur Visualisering Enkel Tydlig

51 Vägen framåt Batteri Startmekanism Indikatorer Specialanpassad TTI (tid temperatur integrator) Prototyp klar till sommaren

52 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y INDUSTRIELLT BROBYGGANDE MED PLATSGJUTEN BETONG Peter Simonsson Tekn. Lic Luleå Tekniska Universitet Projektet finansieras av Formas samt:

53 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Innovativt byggande för ökad tillväxt Anläggningsbranschen 1. Byggbarhet 2. Innovationer 3. Standardisering 4. Slöseri 5. Arbetsmiljö 6. Hur får vi ut innovationer i produktion?

54 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y 1. Byggbarhet Vad innebär byggbarhet? Definition: the extent to which the design of a project facilitates ease of construction Källa: CIRIA -96 Syfte med mitt doktorsarbete: t Genom byggbarhetstudier skapa förutsättningar för bygga optimalt utnyttja resurser på bästa sätt skapa en beständig konstruktion

55 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Ökad Byggbarhet för en bro innebär Enkla lösningar Standardisering för upprepning Minskat slöseri Förbättrad arbetsmiljö

56 Structural Engineering Enkla lösningar L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Geometri Armeringslösningar Formlösningar Betong Mm

57 Structural Engineering 2.1 Materialnivå i L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y 2. Innovationer för Industrialisering Hög presterande betong (HPC) Ny armering exempel glasfiber i kantbalkar 2.2 Metodnivå Exempel; Självkompakterande kt betong (SKB), Eliminera vibreringsmomentet 2.3 Komponentnivå Prefabricerad armering/rullarmering Kvarsittande formar 2.4 Produktnivå Modulariserad/Standardiserad bro

58 Structural Engineering 2.1 Materialnivå L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Anpassad betong till: Fundament Stöd/Pelare Kantbalk Farbana Hitta rätt konsistens på SKB till varje brodel, HPC där det behövs

59 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y 2.22 Metodnivå: Gjutning Traditionell betong, planerad gjutning, prototypskede SKB utfört arbete, inlärning SKB optimerad, prognos Gjutkostnad Kostnad Euro Trad gjutning Utfört arbete Alternativ SKB Optimerad

60 2.3 Komponentnivå Armering Normal armeringsfördelning i en farbana: ~80 % rakarmering ~20 % byglar, tvärkraftsarmering Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Traditionell armering Normal arbetsåtgång ca tim/ton

61 Structural Engineering Komponentnivå forts L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Rullarmering Normal arbetsåtgång: min/ton Vad behövs för att nå 80%? Projektering Samarbete Motivation!

62 Structural Engineering Komponentnivå forts L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Traditionell väggarmering g Nytänkande: Rullarmering till väggar!

63 Structural Engineering Komponentnivå forts L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y

64 Structural Engineering Komponentnivå forts L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Nytänkande: kvarsittande formar

65 Structural Engineering 2.4 Produktnivå L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Produktutveckling imorgon Ta fram Standardbron Spännvidd på ca 10-40m Standardisera, Modularisera lösningar, Simulera genom IT Konstrueras för byggbarhet

66 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y 3. Standardisering Fokus på Standardisering skapar: Ökad kvalitet Upprepningseffekt Kontroll på slöseri Bättre arbetsmiljö

67 Structural Engineering Standardisering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Standardiserade arbetssätt = permanenta inlärningen Standardisera komponenter/moduler = bygg in byggbarheten i produkten Ständiga förbättringar = utifrån erfarenheter från tidigare projekt kan arbetssätt och produkt förbättras. Ökad kvalitet

68 Varför skapa upprepning och standardisering? Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Inlärningskurva vid upprepningseffekter Det sägs att redan efter 3 ggr görs det 30% snabbare! Tre skeden av arbete: Prototyp Inlärning Optimerat (ständiga förbättringar!)

69 Ölandsbron upprepning (armering) 25 h/ton Armering överbyggnad, lågbrodelen Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Prototyp 20 Inlärning Optimerat Upprepningseffekten kan jämföras med att bygga 23 likadana enspannsbroar. Etapp

70 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y 4. Slöseri Vad skapar värde på arbetsplatsen? Icke värdeskapande arbete p.g.a Felaktig projektledning Projekteringsfel Annat, t.ex. socialt umgänge, väntan, ändringar i efterhand, flyttning av material 100% Värdeskapande arbete Arbetstid 0% Koskela 2000 (Byfors 2004)

71 Det finns 7+1 former av slöseri: Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y

72 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y 5. Arbetsmiljö Traditionell betong SKB 69% av arbetsrelaterade skador i Sverige 2005, belastningsskador Tunga lyft Arbete - påfrestande ställningar Momentana ensidiga arbeten Stress/mentala påfrestningar

73 Structural Engineering Arbetsmiljö forts L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Traditionell armering 26% arbetarens vardag gjuta (10%), armera (16%) (Nielsen, DTU, 2006) Prefab armering Kostnad samhälle/byggindustri (map dödsfall, skador och invaliditet), EU ~75 miljarder Euro/år (~8.5% tot byggkostn)

74 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Exempel på resultat arbetsmiljö, betong Hög Traditionell W ork cycle mean value = 18,2 27 Cube Valu ue Time (s) Låg Medel Traditionellt vibrerad betong; 18,2 SKB 0 < X < 6 Acceptabel Grön 6 X < 9 Acceptabelt korta stunder Gul 9 X 27 Oacceptabelt Röd SKB; 5,7

75 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y 6. Hur får vi ut innovationerna i produktion? Tidig projektering viktig! Då låses många viktiga parametrar! Vilka aktörer ska vara med? Beställare, Konstruktör, Entreprenör och Material leverantör Innovation Projektering Produktion Förstudie Vägutredning Arbetsplan Upphandling Byggnation DoU 0 X X X X 1

76 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Tänk: Byggbarhet Standardisering Upprepningseffekt Detta skapar: Produktivitetshöjning Arbetsmiljöförbättring Slöseriminskning Fler broar för pengarna

77 Structural Engineering L U L E Å U N I V E R S I T Y O F T E C H N O L O G Y Kom med synpunkter! Peter.Simonsson@LTU.se

78 CBI Betonginstitutets infodag 18 mars 2010 Betongkurser för ökad kvalitet och hållbar tillväxt Gunilla Teofilusson CBIs kursverksamhet

79 Hur uppnås kvalitet i byggande? En mycket viktig pusselbit är kunskap

80 Vad kan CBIs kursverksamhet bidra med för att öka kvaliteten i betongkonstruktionerna? Behörighetskurser med Tydlig kursplan Förkunskapskrav Praktisk erfarenhet Kunniga föreläsare Riktlinjer i Svenska Betongföreningens Vidareutbildningsråd

81 Behörighetskurser KlassIPBF P,B,F Klass II P,B,F Ca 250 kursdeltagare per år Behörighetskurser sedan 1940-talet

82 Behörighetskurser Undervattensgjutning Selektiv vattenbilning Kraven på behörighet finns i AMA Anläggning Enligt Vägverkets utbildningsplaner

83 Behörighetskurser Betongreparationer - praktiskt inriktad kurs Enligt utbildningsplan som Rebet, Nätverket för betongreparationer, har utformat

84 Behörighetskurser Bergförstärkning samt reparation med sprutbetong Rebet Ny kurs!

85 Varför behörighetskurser? Myndighetskrav För att undvika att felaktigheter upprepas! Konkurrensen ökar så man vill kunna visa upp att man har kompetens Praktikkravet gör att behörigheten även talar om att det finns erfarenhet Dessutom medför generationsväxlingen g en större efterfrågan på kunskap Numera är det ofta branschen som lägger fram krav på behörighet

86 Nästa steg Hur kan kvaliteten höjas ytterligare? Ett par exempel

87 Internationell e-kurs om vattenbilning Samarbete CBI och Conjet AB Internetbaserad Engelska Kursen vänder sig till operatörer av vattenbilningsrobotar i hela världen Ska kunna genomföras på vanliga datorer Pilotkurs hösten 2010

88 Kurs för sprutbetongoperatörer Robotsprutning ett kvalificerat arbete Mycket dyrt att utbilda robotförare Blir mycket spill och stor risk för fel Kostsamt att ta bort misslyckade sprutningar

89 Simulering av betongsprutning Framtagande av simuleringsprogram Chalmers Referensgrupp bestående av Chalmers, BESAB, CBI, LKAB, Banverket, Vägverket, med dflera Kurs planerad till hösten 2011 som ett komplement till Rebets behörighetskurs

90 Simulering av betongsprutning Slutresultat: En enkel version som kan användas på PC En stationär modell med visualisering i 3D med ljud- och vibrationseffekter med autentiska manöverreglage En liten demo

91 Avslutningsvis För bästa kvalitet behövs kunskap För hållbar tillväxt behövs kvalitet Tack för uppmärksamheten!!!