Details

Industrial bridge construction with cast in place concrete :new production methods and lean construction philosophies

by Simonsson, Peter

Abstract (Summary)
Byggbranschen förknippas ofta med höga kostnader, låg produktivitet, brist på kvalitet och dålig lönsamhet. Allt för ofta blir den verkliga kostnaden för ett projekt högre än förväntat. En industrialisering av branschen nämns ofta som räddningen och dess definition debatteras ofta, men vad innebär en industrialisering? Hur ska en industrialisering av byggbranschen genomföras? Vem bär ansvaret för förändring inom branschen? Vilka fördelar kan förväntas vid en industrialisering? Det är några av de frågor som ställts under projektets gång. Projektet syftar till att undersöka möjligheterna för en industrialiserad byggprocess vid framförallt brobyggnation. Projektet har finansierats av det nationella forskningskonsortiet Väg, Bro, Tunnel (VINNOVA) samt Vägverket Produktion, Cementa och Betongindustri. Vägverket har bidragit med resurser från sitt FUD-program (Forskning, Utveckling, Demonstration). Projektet har hittills omfattat olika former av fullskalestudier, laboratoriestudier och teoretiskt arbete. I inledningen av projektet utfördes intervjuer med platschefer och arbetsledare för att skapa en grund att stå på när det gäller hur tid- och kostnadsfördelningen på vanliga broprojekt ser ut, samt för att få information om vanligt förekommande flaskhalsar och hur stor del självkompakterande betong (SKB) som används och dess för- och nackdelar. Intervjun gav även en allmän inblick i hur platsledningen ser på möjligheterna att förändra dagens byggande. För att ytterliggare ta reda på hur tid- och kostnadsfördelningen såg ut i några fall gjordes en uppföljning av kalkyler för tio broar. Där kunde ses att kostnadsfördelningen var ca 1/3 vardera för form, armering och betong. Resultaten från uppföljningsstudien utvärderades sedan med avseende på "nya" produktions metoder. Enhetstider för SKB jämfördes med traditionell betong, enhetstider för rullarmering från leverantör (från husbyggnad) jämfördes med traditionell armeringsteknik samt effekter av kvarsittande formar utvärderades. Här stod det klart att det teoretiskt finns stora möjligheter att förändra dagens brobyggnation. För att försöka verifiera de teoretiska resultaten har huvudsakligen två fullskalestudier genomförts. Den första var utbyte av en befintlig bro på väg E4 utanför Kalix. Där följdes och leddes projektet av forskare i ett tätt samarbete mellan beställare, entreprenör, konstruktör och materialleverantör. Studien var omfattande och startade i  projekteringsfasen där bron omkonstruerades för nya tekniska lösningar för produktion. Här användes förtillverkade armeringskorgar till brons fundament, SKB till hela bron och rullarmering till 80 % av total armeringsmängd i farbanan. Projektet syftade till att undersöka om det var tekniskt genomförbart och om det finns ekonomi i att använda rullarmering i farbanan givet de regler vilka man måste förhålla sig till. Syftet var även att se om det finns ekonomi i att förtillverka armeringsenheter och sedan transportera dem till arbetsplatsen för montage jämfört med traditionellt styckes montage av armering. En ytterliggare målsättning för projektet var att undersöka de effekter på arbetsmiljön förändringen av arbetsmetoder skulle innebära. Det andra fullskaleförsöket var till största delen inriktat på användning av SKB, men även rullarmering provades i viss mån. Här följdes inte projekteringsfasen av bron och ingen omkonstruering genomfördes för att maximera möjligheten för användning av rullarmering. Syftet med projektet var framförallt att undersöka de ekonomiska förutsättningarna för SKB och att undersöka arbetsmiljön i samband med gjutning SKB i jämförelse med traditionell vibrerad betong. De genomförda fullskalestudierna var lyckade. Speciellt vid brobyggnation vid Kalix kunde en utförlig planering ske där bla Lean Construction filosofier tillämpades vilket visade sig vara en viktig framgångsfaktor. Stora förtjänster i inbesparade arbetsinsatser på bygget erhölls (ca 80 % av monteringstid för armering kunde intjänas och ca 67 % av arbetstid för gjutning). Slutresultatet blev minskad total projekttid med ca 20 % och en minskad totalkostnad för brobygget. För projektet i Nynäshamn erhölls inte samma effekter eftersom idéerna med nya arbetsmetoder och upprättande av planeringssystem kom in för sent. Dock kunde vissa positiva erfarenheter dras beträffande självkompakterande betong och rullarmering. Den viktiga arbetsmiljön följdes upp i projektet med en speciell analysmetod, ErgoSAM. Stora skillnader i arbetsbelastning uppmättes med jämförelser av traditionell armeringsmontering med handhavandet av prefabricerad armering respektive gjutning av normal vibrerad betong med självkompakterande betong. Beträffande den självkompakterande betongen är det mycket viktigt att tydliga egenskapskriterier definieras för de olika konstruktionsdelarna. Kriterier bör upprättas för formfyllnad (rörlighet), pumpmöjligheter (undvika blockering) och för resistens mot separation. Dessa skall mötas med en robust SKB dvs. en betong som motstår normala variationer i ingående beståndsdelar samt effekter av transport och gjutning. Vid de aktuella fullskalegjutningarna studerades robustheten och befanns vara god när större gjutningar genomfördes av tex. farbaneplattorna. Uppföljningar i laboratoriet skedde även där speciellt inverkan av fuktvariationer i fingruset studerades. Stor kraft har lagts i projektet på teoretiskt arbete där det har studerats hur Lean Construction filosofier (från Lean Production inom bla. Bilindustrin) kan tillämpas på brobyggnation. Därvid skulle några av de initiellt ställda forskningsfrågorna kunna besvaras: Vad innebär en industrialisering och hur ska den genomföras i ett broprojekt? Finns det några direkta hinder och vad är de viktigaste förtjänsterna? Hur kan nya produktionsmetoder implementeras och hur kan speciellt självkompakterande betong bidra till en ökad effektivitet? Vem bär ansvaret för en förändring inom branschen? Till alla frågor har inte ett utförligt och slutgiltigt svar kunnat erhållas, men ett steg i rätt riktning har tagits vid samtliga frågeställningar. Ett tydligt svar som utkristalliserat sig är, att för att åstadkomma en förändring i branschen kan inte enbart produktionsprocessen studeras. Det går inte heller att förlita sig på att en aktör i ett projekt ska förändra utfallet av projektet utan för att skapa en förändring måste samarbetet mellan inblandade aktörer förbättras och bli mer långsiktigt. Det är ett måste för att kunna öka produktiviteten, lönsamheten och korta byggtiderna. En ökad långsiktig lönsamhet är inte heller under dessa omständigheter förknippad med enbart entreprenören utan även här ska alla inblandade aktörer kunna känna av effekterna av ett bättre samarbete dvs. kunden, konstruktören, underentreprenören, materialleverantören m.fl. Hur ska det gå till att öka lönsamheten på kort och på lång sikt, så att inblandade aktörer kan se att det lönar sig att öka samarbetet och samtidigt arbeta smartare? För bro- och anläggningsbyggande som den här studien ägnar sig åt har det framkommit att det är i de tidiga skedena de stora avgörande besluten tas och där ribban läggs för hur projektet kommer att ta form och så småningom avslutas. Detta för oss in på ansvarsbiten. När det gäller brobyggnation i Sverige är det beställaren dvs. Vägverket Regions olika delområden som ansvarar för projekteringen av olika sträckningar och val av dessa. Redan i detta stadium sker viktiga beslut för det rationella byggandets möjligheter eller begränsningar. Det gäller att t.ex. undvika sträckningsalternativ som ger komplexa brokonstruktioner med ineffektivt byggande som följd. Sådana och liknande projekteringsalternativ gynnar inte ett industriellt arbetssätt. För att komma rätt med alla tidiga beslut är det därför viktigt att skapa en arbetsgrupp där alla parter i ett projekt samarbetar så tidigt som möjligt. I projekteringsgruppen som i den här studien döpts till the Lean Design Team är tanken att samarbetet mellan alla inblandade parter i ett tidigt skede ska säkerställa en byggbarhet med rationella metoder. LDT ska genom projektering säkerställa genomförbarheten med nya och förbättrade arbetsmetoder och se till att alla inblandade parter är införstådda med deras arbetsansvar och att var och en lever upp till sitt ansvar. LDT tillämpar Lean Construction-filosofier dvs. det är genom denna grupp som dessa teorier för ett industriellt byggande kan förverkligas. Här passar som slutord mycket väl det inledande citatet till hela licentiatavhandlingen av W Edwards Deming där han menar: "Det gäller inte bara att göra sitt bästa utan man måste veta vad man ska göra och sedan göra sitt bästa".
Bibliographical Information:

Advisor:

School:Luleå tekniska universitet

School Location:Sweden

Source Type:Master's Thesis

Keywords:

ISBN:

Date of Publication:01/01/2008

© 2009 OpenThesis.org. All Rights Reserved.