Vägverket, sektion Byggnadsverk, Göteborg disputerade 2008 på Chalmers, Betongbyggnad
industriellt brobyggande, ny teknik som kan effektivisera brobyggandet
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
Industriellt byggande, i-byggande Är väl inte nödvändigt för broar!?!
Broar byggs ju redan industriellt?!?
Structural Engineering - Concrete Structures Nya Svinesundsbron.
Brobyggande för 40 år sedan
Brobyggande av idag
Hur kommer vi vidare.??
Industriellt brobyggande
Hörnstenar i industriellt brobyggande Organisational / Managerial Domain Technical Domain Process Development I C T Product Development Productivity Development
Dvs. ständig utveckling!
Målet för en industriell process Framställa produkter till en lägre kostnad Framställa produkter av högre kvalitet till samma kostnad Optimalt: båda kriterierna realiseras samtidigt
Dvs. ökad nytta för kunden!
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
Som bonus Bättre möjligheter att - förutse och minimera miljöeffekter - förenkla förvaltningen och minimera underhållsbehovet - beakta beständighetsaspekter
Vilka är problemen?
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
Nackdelar Ökad komplexitet Stora investeringar Immateriella rättigheter
Vem tar initiativet i förändringsarbetet Technology-push Market-pull
Vad krävs för ett Industriellt Brobyggande?
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.
Hörnstenar i industriellt brobyggande Organisational / Managerial Domain Technical Domain Process Development I C T Product Development Productivity Development
Nödvändig teknisk utveckling Informations- och kommunikationsteknologier (ICT) Materialvetenskap Konstruktionsteknik Produktionsteknik/metoder
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
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
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
Produktionsteknik/metoder Skyddad produktionsmiljö Hög mekanisering Automatisering Nya montagesätt
Ny teknik och nya material ger nya möjligheter
Konstruktionsteknisk utveckling utvecklingsnivåer Conceptual/ System level Component level Detailed level Wide perspective Narrow perspective
CRC - fogen Fog av ultrahögpresterande fiberbetong mellan prefabricerade brobaneplattor
Prefabricerade farbaneelement på stålbalkar två tecknade principfigurer
CRC - fogen Lay-out
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
CRC - fogen Försök FE-analyser 700 mm Load Q 300 mm Symmetry
Konstruktionsteknisk utveckling utvecklingsnivåer Conceptual/ System level Component level Detailed level Wide perspective Narrow perspective
i-bron Förstudie och möjlighetsanalys av ett industriellt brokoncept
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
En vision av byggandet av i-bron år... 2020?
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
.. 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
i-bro konceptet: Material: - CRC - GFRP - CFRP samverkande Vision i-bron
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
i-bro konceptet: Grundläggning och underbyggnad Vision i-bron
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
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
i-bron, tre delar Conceptual design och industriellt byggande Laboratorieförsök av utvalda problemställningar Balkprotoyp, FE-analys och provning
i-bron, mått och material CRC GFRP CFRP samverkande 80 1500 250 250 500 250 250 500 250 250 25 m
i-bron, conceptual design Brott- och bruksgräns, utmattning Slutligt brott Olyckor och sabotage FRP Beständighet
Structural Engineering - Concrete Structures i-bron, FE-analyser
i-bron, utvalda laboratorieförsök särskilt utvalda problemställningar materialparametrar för att kalibrera FEM utvärdera lämpligaste fogutformning, etc. verifiera verkningssätt
i-bron, laboratorieförsök 80 1500 250 250 500 250 250 500 250 250
i-bron, laboratorieförsök => Skjuvprovning Dragprovning Materialprov CRC Provbalk
i-bron, skjuv- och dragförsök
i-bron, skjuvförsök Load cell Test interface LVDT gauges 60 mm
i-bron, dragförsök Test Specimen φ 50 mm LVDT gauges Load cell
Resultat i-bron, skjuv- och dragförsök
i-bron, materialprovning CRC hundben cylindrar Test Specimen 50x30 mm 2 Strain transducers on both sides LVDT gauges Load cell
i-bron, provbalk huvudnummret, verifiera konceptet fullt tvärsnitt, fullskala spännvidd 5m fyrpunktsböjning endast en balk => stickprov 200 1000 1000 500 500 1000 1000 200 1 Q 1 1 Q Load cell 1 1 2 2 2 2 2 1 1 200 5000 200 1
Försöksuppställning i-bron, provbalk
i-bron, provbalk 530 305 60 20 CRC concrete 10 GFRP sheet 15 GFRP flange 800 15 GFRP web 140 30 (x 100) CFRP 15 GFRP flange
i-bron, provbalk FE-analyser
Resultat i-bron, provbalk
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
Hur kommer vi vidare.??
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
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
Då kanske visionen faller in... och vi kan få ett i- brobyggande