LIVSCYKELKOSTNAD (LCC)
– En jämförelse mellan en tvärspänd plattbro i limträ och en samverkansbro
LIFE CYCLE COST (LCC)
– A comparison between a prestressed glulam deck bridge and a composite bridge
Författare: Inaya El Ladki Leylafer Gümüs Uppdragsgivare: WSP Sverige
Handledare: Annika Eklund, WSP Sverige Peter Eklund, KTH ABE
Examinator: Per-Magnus R Roald, KTH ABE
Examensarbete: 15 högskolepoäng inom byggteknik och design Godkännandedatum: 2018-06-28
Serienr: TRITA-ABE-MBT-1851
i
Sammanfattning
Denna rapport är ett examensarbete vid högskoleingenjörsprogrammet byggteknik och design vid Kungliga Tekniska Högskolan (KTH) och gjordes på uppdrag av WSP Sverige på bro- och vattenavdelning.
Examensarbetet har som syfte att genomföra en utredning av livscykelkostnader (LCC) för en tvärspänd plattbro och en samverkansbro i ett tidigt projekteringsskede. Rapporten redovisar vilka faktorer som är mest avgörande i en LCC-kalkyl för de valda vägbroarna. Arbetet ger också en översiktlig bild beträffande den vägbro som är mest fördelaktig ur ett kostnadsperspektiv.
LCC har beräknats med en livslängd på 80 år för den tvärspända plattbron och 120 år för samverkansbron och omfattar investeringskostnaden, drift- och underhållskostnaden samt rivningskostnaden.
Byggnadsverken som analyserats i detta arbete är verkliga projekt i ett tidigt projekteringsskede.
I resultatet av arbetet visar LCC-analysen en tydlig skillnad i livscykelkostnaderna mellan en tvärspänd plattbro och en samverkansbro och att investeringskostnaden är den mest avgörande kostnaden under broarnas livstid. LCC-kalkylerna visar att den totala livscykelkostnaden för en tvärspänd plattbro är högre än samverkansbrons totala livscykelkostnad.
Nyckelord: vägbro, tvärspänd plattbro, samverkansbro, livscykelkostnad (LCC), investeringskostnad, drift- och underhållskostnad, rivningskostnad, LCC-kalkyl.
ii
iii
Abstract
This essay is a bachelor thesis written for the Degree Program in Constructional Engineering and Design at The Royal Institute of Technology (KTH). This thesis was an assignment given by WSP Sweden and their bridge and water department. The purpose of this report is to conduct an examination on the Life Cycle Cost (LCC) on a prestressed glulam deck bridge and a composite bridge in the early stages of the design phase. This report illuminates the factors that are most crucial in a LCC-calculation for the selected overpasses, and provides an overview regarding which overpass is most efficient from an economic standpoint.
The LCC has been calculated based on an 80-year lifespan for the prestressed glulam deck bridge and a 120- year lifespan for the composite bridge. The cost of investment, operating, maintaining and finally the demolition cost was all considered as well. The bridge works that were examined are real life projects in an early stage of the design phase with plans to be built.
In the results, the LCC-analysis shows a clear difference in life cycle costs between the prestressed glulam deck bridge and the composite bridge and show that the cost of investment is the most decisive cost during the bridges’ lifespans. The LCC-calculations show that the total life cycle cost for a prestressed glulam deck bridge is higher than the composite bridges’ total life cycle cost.
Key Words: Overpass, Stress Laminated Timber Bridge Deck, Composite Bridge, Life Cycle Cost (LCC), Cost of Investment, Cost of Maintenance, Cost of Operating, Cost of Demolition, LCC Calculation
iv
v
Förord
Denna rapport är resultatet på det slutgiltiga momentet inom högskoleingenjörsprogrammet Byggteknik och Design (KTH) på 180 högskolepoäng. Examensarbetet på 15 högskolepoäng utfördes som ett uppdrag för WSP Sverige bro- och vattenbyggnad under vårterminen 2018.
Vi vill börja med att tacka vår handledare Annika Eklund och hennes medarbetare Cecilia Olofsson på WSP Sverige bro- och vattenbyggnad som tagit emot oss och hjälpt oss med material samt kontakter för att lösa uppgiften. Ett speciellt tack till Marco Andersson på samma avdelning som ställt upp på intervjuer och funnits som stöd under hela arbetets gång. Vi tackar även våra kontaktpersoner, Lars Erik Lundenberg, Bo Löfgren och Stefan Uppenberg på WSP Sverige som ställt upp på intervjuer och bidragit med djupare förståelse inom de olika momenten i rapporten, samt Jens Karlsson på Martinsons som bidragit med material och besvarat på frågor.
Slutligen vill vi tacka vår akademiska handledare Peter Eklund på Kungliga Tekniska Högskolan som funnits tillgänglig och följt oss under processen.
vi
vii
Ordlista
I detta avsnitt sammanställs och förklaras svårbegripliga ord som förekommer i arbetet för att underlätta för läsaren.
Begrepp Förklaring
Livslängd En teoretisk ålder som en bro beräknas uppnå innan den rivs ut.
Livscykelkostnad Den totala kostnaden som uppstår under hela brons livslängd. Den omfattar investerings-, förvaltnings-, och rivningskostnaden.
Investeringskostnad Den kostnaden som uppstår vid investering av en bro. Det vill säga, kostnaden på projektering och produktion av bron.
Förvaltningskostnad Kostnaden på förvaltningsåtgärderna som uppkommer under brons livslängd.
Rivningskostnad Kostnaden på rivning av en bro.
Diskontering Innebär att kostnaderna i framtiden omräknas till dagens värde till en given räntesats.
À-prislista Ett à-pris är ett bestämt pris för en färdig enhet av ett arbete, inklusive kostnader för centraladministration och räntor. À-priserna sammanställs i en à-prislista där det står ett fast pris, per enhet, för varje standard broåtgärd.
viii
ix
Innehållsförteckning
Sammanfattning ... i
Abstract ... iii
Förord ... v
Ordlista ... vii
1. Inledning ... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.2 Mål ... 1
1.3 Syfte och frågeställningar ... 2
1.4 Avgränsningar ... 2
2. Metod ... 3
2.1 Utbildning ... 3
2.2 Litteraturstudier ... 3
2.3 Intervjuer ... 3
2.4 Bilagor och databaser ... 3
3. Nulägesbeskrivning... 5
3.1 WSP ... 5
4. Teoretisk referensram ... 7
4.1 Referensbroar ... 7
4.2 Livscykelkostnadsanalys LCC ... 8
4.2.1 Vad är LCC? ... 8
4.2.2 Livscykelperspektiv på anläggning ... 8
4.2.3 Ekonomiska parametrar i en LCC-kalkyl ... 9
4.2.4 Fördelar med LCC ... 10
4.2.5 Risker med LCC ... 10
4.2.6 Hur tillämpas LCC-metoden... 11
4.3 Material och brotyper ... 12
4.3.1 Material ... 12
4.3.2 Tvärspänd plattbro i limträ ... 13
4.3.3 Samverkansbro med stålbalkar och farbana i prefabricerade betongelement ... 15
4.4 Investering ... 16
4.4.1 Beskrivning ... 16
4.4.2 Successivprincipen ... 16
4.5 Förvaltning ... 17
4.5.1 Bridge and Tunnel Management ... 17
4.5.2 Förvaltning av tvärspänd plattbro i limträ ... 17
x
4.5.3 Förvaltning av samverkansbro ... 20
4.6 Rivning ... 22
4.6.1 Återvinning ... 22
5. Genomförande ... 23
5.1 Arbetsgång ... 23
6. Resultat och analys ... 25
6.1 Investeringskostnader ... 25
6.2 Förväntade åtgärder och kostnader under livslängden ... 27
6.3 Rivningskostnader ... 30
6.4 LCC-analys ... 30
7. Diskussion ... 33
7.1 Investering ... 33
7.2 Förvaltning ... 33
7.3 Rivning ... 34
7.4 LCC-analys ... 34
8. Slutsats ... 35
9. Rekommendationer ... 37
9.1 Rekommendationer för vidare studier ... 37
9.2 Rekommendationer till företaget ... 37
10. Referenslista ... 39
11. Bilagor ... 41
1
1. Inledning
I första kapitlet redovisas kortfattat motivet till varför detta arbete har utförts. Här beskrivs bakgrunden till studien, målet med den och vilka avgränsningar som kommer att styra uppdraget samt hur vi kommer att gå till väga under uppdragets gång.
1.1 Bakgrund
Strävan efter en hållbar samhällsutveckling ökar hela tiden. Denna utveckling innebär att bevara och använda givna resurser på ett klokt sätt. Med andra ord, en utveckling där ekologiska, sociala och ekonomiska värden samspelar och bidrar till varandras utveckling och för att uppnå det krävs det ett långsiktigt tänkande. Att utvärdera och jämföra olika konstruktioner under en livslängd kan göras antingen med fokus på miljö, livscykelanalys (LCA), eller med fokus på livscykelkostnad (LCC) (Johansson, 2012).
I januari 2013 började en ny planeringsprocess för planering av väg- och järnvägsprojekt att gälla. I planeringsprocessen ingår åtgärdsvalsstudie, väg- eller järnvägsplan med skedena samrådsunderlag och samrådshandling, granskningshandling och fastställelsehandling och bygghandling. Trafikverket har krav på att framtagna alternativ även studeras ur ett hållbarhetsperspektiv. För broutredningar innebär det en LCC- och klimatanalys där nivån på studierna sker med den noggrannhet som underlaget och projektet befinner sig i. Vid tidiga projekteringsskeden är nivån således övergripande (Trafikverket, 2015a).
De befintliga LCC-verktygen är bra men inte alltid applicerbara i tidiga studier där den övergripande
skillnaden i alternativen behöver beskrivas med attribut, inte bara med siffror. För att varje uppdrag lättare ska kunna sammanfatta övergripande skillnader mellan alternativ behöver kunskapen om skillnader mellan investering, förvaltning och rivning samlas med bedömd kostnad. På så sätt tas inte bara hänsyn till
investeringskostnaden utan även till den framtida kostnaden för drift- och underhåll.
Önskvärt vore att med hjälp av en LCC-analys redan vid tidigt projekteringsskede möjliggöra en kostnadsbedömning på valda broutformningar under dess livstid. Det finns många oklarheter i kostnadsparametrar i LCC-kalkyl som behöver undersökas och förtydligas.
1.2 Mål
Målet med projektet är att kunna rekommendera ett arbetssätt för övergripande utredningar, där
skillnader mellan olika vägbrotyper studeras med fokus på att få en vidare förståelse för dessa skillnader ur ett livscykelkostnadsperspektiv. Målet är även att undersöka vikten av att ta hänsyn till den ekonomiska hållbarhetsaspekten i tidiga skeden när det kortsiktigt gynnsamma eventuellt inte speglar vad som är bäst på lång sikt. Detta genom att även ta hänsyn till underhålls-, och rivningskostnaden.
2
1.3 Syfte och frågeställningar
Syftet med denna rapport är att med hjälp av en livscykelkostnadskalkyl övergripligt redogöra skillnaderna mellan två olika typer av vägbroar. Dessa är en tvärspänd plattbro i limträ och en samverkansbro med stålbalkar och farbana i prefabricerade betongelement. En fördjupning av broarnas livscykel görs för att avgöra om det finns en skillnad som har betydelse och bör uppmärksammas till framtida projekt.
Innehållet och ramen för detta examensarbete baseras på dessa frågeställningar som tagits fram och kommer att utredas:
● Hur stor är investeringskostnaden för respektive brotyp?
o Vad ingår i denna kostnad?
● Vad är de vanligaste underhållsåtgärderna under respektive brotyps livslängd?
o Hur ser den förväntade förvaltningskostnaden ut för respektive brotyp?
• Vad kostar rivningsprocessen för respektive bro?
o Vilka delar av respektive brotyp är möjliga att återanvända?
● Vad kostar respektive bro under sin livslängd?
o Vilken brotyp är mest ekonomisk och lönsam?
1.4 Avgränsningar
Endast två brotyper kommer att studeras i ett tidigt projekteringsskede för att hinna med att få en fullständig förståelse för resultatet. Broarna ska ha samma förutsättningar, det vill säga samma spännvidd och samma läge för att möjliggöra jämförelser. Jämförelsen kommer att ske mellan två olika
broutformningar, dessa alternativ är tvärspänd plattbro i limträ och samverkansbro med stålbalkar och farbana i prefabricerade betongelement.
3
2. Metod
I detta kapitel presenteras de arbetsmetoder som har varit lämpliga för att få fram relevant information, samt för att kunna svara på frågeställningarna.
2.1 Utbildning
Trafikverket har ett flertal utbildningar bland sina tjänster. Detta nyttjades av för att få en inblick i planläggningsprocessen. I utbildningen ingick beskrivning på hur ett projekt drivs med hänsyn till samråd, tidsplan och resursbehov (Trafikverket, 2015a).
2.2 Litteraturstudier
I syfte att förbereda inför rapportskrivning, intervjuer samt rapportens struktur användes litteratur.
Använd litteratur är enligt följande:
● Akademiskt skrivande, skriven av Gunnar Augustson.
● Intervjuteknik, skriven av Björn Häger.
● Uppsatser och rapporter, skriven av Jarl Backman.
Därefter inleddes inventeringsfasen där relevant litteratur, artiklar och tidigare utförda examensarbeten söktes angående olika brotyper samt LCC för fördjupning i ämnet.
2.3 Intervjuer
WSP har kompetens inom många områden och har ett flertal experter i sitt kontaktnät. I samband med inventering i ämnet intervjuades experterna från WSP inom områdena konstruktion, förvaltning, kalkyl och LCC för att få bättre förståelse samt för att stödja inventeringsfasen.
Intervjuade personer är enligt följande:
Kontaktperson Ämne
Lars Erik Lundenberg Konstruktion Marco Andersson Förvaltning
Bo Löfgren Kalkyl
Stefan Uppenberg LCC
2.4 Bilagor och databaser
Relevanta bilagor i form av skisser, ritningar, PM samt kostnadsbedömningar som tillhör projektet för referensbroarna tillhandahölls av WSP bro- och vattenbyggnad.
Trafikverket har databaser, där information, krav och råd gällande ämnet anskaffades. BaTMan är en databas för broar, nyttjades för att förse arbetet med viktig information.
4
5
3. Nulägesbeskrivning
Här ges en beskrivning av det företag där arbetet genomförts, i detta fall om WSP.
3.1 WSP
WSP är en global koncern som växt med hjälp av förvärvningar runt om i världen. Idag är WSP etablerat i 40 länder med 550 kontor och ca 42 000 medarbetare, vilket gör dem till ett av de största
teknikkonsultföretagen i världen, Sverige är ett av dessa länder.
WSP Sverige sträcker sig tillbaka till Jacobsson och Widmak som bildades redan 1938 i Stockholm och har idag ett 50-tal kontor runt om i landet med 4000 medarbetare varav två lokaler är belägna i Stockholm.
Företaget har kompetens inom ett flertal verksamhetsområden. Bostäder, broar, industri, järnväg och kollektivtrafik, vägar och motorvägar är några av alla sektorer som finns (WSP, 2018a).
Bro- och vattenbyggnad är en av de sektorer som finns på WSP:s Globen kontor. Där erbjuds tjänster som tillgodoser alla ekonomiska och estetiska behov. WSP har ett flertal kunder som till exempel Trafikverket och Stockholms lokaltrafik (SL) och står till tjänst med att designa, bygga, inspektera samt underhålla byggnadsverk (WSP, 2018b).
6
7
4. Teoretisk referensram
I detta avsnitt presenteras relevant teori och kunskaper som använts under arbetet. Denna del behövs för att kunna hantera livscykelkostnader för valda broar. Konstruktion och broutformning har stor inverkan på livscykelkostnaden och för att ge en inblick i hur LCC-analys ska hanteras, presenteras teori om valda broutformningar ur ett konstruktion- och underhållsperspektiv.
4.1 Referensbroar
För att möjliggöra en livscykelkostnadsanalys på bästa sätt ska två referensbroar användas i jämförelsen i detta projekt. WSP har haft ett uppdrag där en ny bro ska projekteras och läget för bron har visat sig vara lämpligt för både en samverkansbro och en träbro. Därav har konstruktörer på WSP bro- och
vattenbyggnad projekterat två alternativ, en tvärspänd plattbro i limträ och en samverkansbro med stålbalkar och farbana i prefabricerade betongelement (se figur 4.1 och bilaga 1). En jämförelse mellan dessa broar är möjlig på grund av dess många likheter; läge, längd, bredd med flera (se tabell 4.1). Den stora skillnaden hos referensbroarna är överbyggnaden och dess ingående material. Samtliga likheter respektive olikheter är sammanställda i tabell 4.1. Projekterade brotypernas likheter och olikheter
möjliggör användningen av dessa två broar i form av referensbroar till detta projekt. Broritningarna är i ett tidigt projekteringsskede och inkluderar inte detaljutformningar av typbroarna. Broarna förutsägs vara belägna i Sverige och är behandlade med svenska normer.
Referensbroarna är 56 m enligt ritningarna från WSP och utförs med tre spann och fyra stöd. Landfästena grundläggs med pålar och mellanstöden utformas med pålar som sträcker sig upp till tvärbalkarna direkt under brons överbyggnad. Referensbroarna har samma utformning på underbyggnaden (se bilaga 1) (personlig kommunikation, 2018-04-20).
Figur 4.1 Tvärsnitten för referensbro 1 respektive 2
8 Tabell 4.1 Sammanställning av samtliga likheter och olikheter av
referensbroarna
Likheter Olikheter
Längd= 56m Överbyggnadens konstruktion Bredd= 7m Material av överbyggnaden Fri höjd= 3,5m Livslängd
Antal stöd/Landfästen= 2 Underbyggnad
Antal mellanstöd= 2 Antal pålar= 6 / mellanstöd Läge
Förarbete/förberedelse
4.2 Livscykelkostnadsanalys LCC
4.2.1 Vad är LCC?
Hållbarhet kan delas in i tre delar, dessa är sociala-, ekonomiska- och miljöaspekter. Den ekonomiska delen syftar på LCC. LCC (Life Cycle Cost) innefattar investeringskostnader, drift- och underhållskostnader och rivningskostnader (se figur 4.2), det vill säga kostnader som uppstår under hela produktens livslängd. LCC- analysen är ett verktyg som används för att jämföra och välja mellan olika investeringsalternativ
(Upphandlingsmyndigheten, 2017a).
Figur 4.2 Livscykelkostnad (LCC) för en bro
4.2.2 Livscykelperspektiv på anläggning
En LCC-analys visar en stor möjlighet inom anläggning. Det finns flera motiv att använda LCC och tänka långsiktigt. Vid byggande och val av broar är det viktigt att ta hänsyn till LCC och inte endast titta på vilken brotyp som är billigast att bygga utan även ta hänsyn till vilken bro som är billigast att underhålla.
En LCC-analys för en bro skapas för att tydliggöra alla kostnader som uppkommer under brolivscykeln, dessa kan liknas vid ett isberg (se figur 4.3) där drifts-och underhållskostnaderna utgörs av den osynliga delen medan grundinvesteringskostnaden utgör den synliga delen (Baban & Dang, 2008).
9 Figur 4.3 En illustration av livscykelkostnaden (Baban & Dang, 2008)
Enligt Upphandlingsmyndigheten kan en LCC-analys i detta sammanhang användas i syfte att:
● Bestämma den totala livstidskostnaden och inte bara anskaffningskostnaden
● Vara en bas för anbudsutvärdering och beslutsunderlag för investeringar
● Jämföra olika konstruktionsalternativ över livstiden
● Ge bättre förutsägbarhet gällande budgetering och planering av framtida drift- och underhållskostnader
4.2.3 Ekonomiska parametrar i en LCC-kalkyl
I en LCC-kalkyl ingår ekonomiska parametrarna livslängd och diskonteringsränta som bör tas fram i ett tidigt skede. Kostnadsbilden skiljer sig beroende på valet av dessa två parametrar.
Livslängden är en av pelarna i en LCC-beräkning och talar om hur länge en produkt ska användas. Antal år som kalkylen är baserad på grundar sig på den teoretiska livslängden och inte den faktiska livslängden, exempelvis dimensioneras en samverkansbro för 120 år men detta speglar inte verkligheten om bron rivs ut efter 100 år. En kortare livslängd ger större betydelse åt investeringskostnader medan en längre livslängd ger drift- och underhållskostnader större betydelse. Livslängden påverkas av konstruktionens storlek och ingående material, som sin tur påverkar investeringskostnaden och kommande drift- och
underhållskostnader.
Diskonteringsränta är också en viktig parameter eftersom värdet på en krona idag inte har samma värde som en krona imorgon. Således omräknas framtida kostnader till dagens värde. Dessutom innebär en hög ränta att pengarnas värde sjunker under den nyttjandetiden medan de behåller sitt värde vid lägre ränta (Upphandlingsmyndigheten, 2017b).
Vid beräkning av livscykelkostnader används nuvärdesmetoden, eftersom kostnader uppstår under olika tidpunkter behöver kommande utgifter under konstruktionens livslängd diskonteras till utgångsåret.
Nuvärdesmetoden innefattar en diskonteringsränta (se diskonteringsekvationen). Diskonterade kostnader beräknas genom att ta kostnader som uppstår under de kommande åren och minska dem med den faktor som härrör från diskonteringsräntan (Trafikverket, 1999).
10 Diskonteringsekvationen där: LCC är nuvärdet av livscykelkostnaden
n är det avsedda året
Cn är summan av alla kostnader och intäkter år n p är kalkylränta
L är livslängden
4.2.4 Fördelar med LCC
Livscykelkostnadsanalysen är ett verktyg som upplyser om hur en dyrare investering kan löna sig om den under livstiden ger lägre drift-och underhållskostnader. Det är bedömning av konstruktioner och tar hänsyn till kostnader som döljer sig under ytan som drift-och underhållskostnader och inte bara
investeringskostnader. Analysen kan användas som ett beslutsunderlag där det visar vilket förslag som är det mest ekonomiskt hållbara under en viss livstid, på det sättet underlättas valet av en konstruktion.
LCC har positiva effekter för både köparen och tillverkaren. Tillverkaren, det vill säga entreprenören kan tillfredsställa beställaren med en trovärdig LCC-kalkyl och stabilisera sin plats på marknaden med nöjda och lojala kunder som återvänder. LCC är ett bra försäljningsargument för entreprenören då kunderna är bekymrade över framtida och dolda kostnader. Det finns fördelar med ett LCC-tänk i ett tidigt skede som i konstruktionsfasen eftersom det har stor betydelse för produktens framtida kostnader. Det är produktens konstruktion och egenskaper som definierar dess livslängd och drift- och underhållsplan. Tillverkaren får på så sätt en inblick över de kostnadskrävande delarna. LCC-analysen ger information till tillverkaren som kan utnyttjas till förbättring av en produkt (Baban & Dang, 2008).
4.2.5 Risker med LCC
Trots att grundkonceptet för LCC-analyser är enkelt, krävs förenklingar av verkligheten vid beräkning.
Konstruktionstyp och lösningar definieras baserat på ingenjörers tidigare erfarenheter av effektiva
lösningar. Valet i projekteringsskedet har avsevärd inverkan på slutresultatet. När investeringskalkylen görs i ett tidigt skede finns det osäkerheter eftersom ingående parametrar, som till exempel mängder och à- priser som är uppskattade värden och kan variera med tiden. Även avgränsningar på beställarens begäran eller kalkylatorns initiativ har en inverkan på den kalkylerade investeringskostnaden (Trafikverket, 1999).
En LCC-analys är baserad på en framtidsbedömning vilket är en stor osäkerhet. I analysen ingår osäkra parametrar, exempelvis diskonteringsräntan är svår att förutse och kan bli högre eller lägre med tiden.
Valet av en diskonteringsränta på 3,5 % eller 5 % spelar roll i nuvärdesberäkningarna, därför har vald diskonteringsränta en avgörande roll i resultatet. LCC-analysen är därför en bedömning där de beräknade kostnaderna inte behöver stämma överens med de faktiska kostnaderna i framtiden. Risken med en LCC- analys är störst i tidiga projekteringsskeden eftersom det finns brist på information om konstruktionens detaljutformning och leverantörerna är okända. Dessa faktorer påverkar förvaltningskalkylen samt slutresultatet av livscykelkostnaden.
11 4.2.6 Hur tillämpas LCC-metoden
En LCC-analys kan tillämpas i det skede som önskas. Detta påverkar givetvis noggrannheten i resultatet och syftet med utredningen. Olika frågor har olika betydelse vid de olika faserna eftersom det har gått olika lång tid och tillgänglig information även skiljer sig åt (Näsholm & Liljedahl, 2000).
Sveriges Mekanförbund (1984) har tagit fram en mall på åtta steg som kan följas för att underlätta arbetsgången och få en bra struktur för arbetet. Stegen är följande:
1. Problembeskrivning: Analysen bör börja med att identifiera problemet genom att beskriva det utförligt. Det vill säga vad som skall studeras och vid vilken tidpunkt.
2. Mål och avgränsningar: LCC-kalkylen bör avgränsas på så det sätt att informationen fördelas jämnt mellan de olika delarna. Med andra ord undviks att ett område med mycket indata fördjupas mer än de andra.
3. Planering av analysen: Vid planering av en LCC ligger är det av stort intresse börja bakifrån. Det vill säga att slutdatum bestäms först så att resten av planeringen och arbetsfördelningen anpassas till deadline. Med hjälp av en detaljerad tidsplanering identifieras perioder med hög arbetsbelastning vilket underlättar fördelningen jämnt över tiden.
4. Krav och förutsättningar: Dessa har stor betydelse i en LCC-analys. Det tydliggör vad som ska ingå i LCC-modellen, det vill säga grundinvesteringar samt drift- och underhållsegenskaper. Det tar hänsyn till viktiga parametrar som är avgörande för kalkylen. Till exempel livslängd och diskonteringsränta.
5. Utformning av LCC-modellen: Kostnadsslagen delas in i och sammanställs i en vald LCC-modell som representerar en produkts, en tjänsts eller ett systems totala livskostnad.
6. Datainsamling: För att kunna göra en LCC bedömning behövs det datainsamling och fördjupning inom många områden. Relevanta fakta och kalkyler kring material, transport, underhåll, störningar, rivning, och mycket annat. Detta sker genom kontakt med professionella och erfarna personer inom respektive områden. Utifrån dessa faktorer beräknas en totalkostnad med hjälp av en kostnadskalkyl.
7. Beräkning och analys: Med hjälp av tillgängliga indata beräknas totalkostnaden.
8. Värdering av resultat: Sammanställning av samtliga värden och ordentlig strukturering av resultatet.
12
4.3 Material och brotyper
4.3.1 Material Limträ
Limträ består av trälameller, vanligtvis av gran, som limmas mot varandra (Svenskt trä, 2018a). När limträ studeras som ett konstruktionsmaterial är hållfasthet, styvhet och beständighet de egenskaper som bör utforskas. Konstruktionselement av limträ är ofta starkare och styvare än annat byggvirke av samma dimensioner i förhållande till sin vikt, detta på grund av att hållfastheten hos en enskild platta bestäms av det svagaste snittet. Risken för att sprickor i flera lameller hamnar i samma snitt hos limträbalkar är liten.
Limträ bedöms vara tåligt i aggressiva miljöer samt ha hög bärighet i förhållande till sin egen vikt och ska inte förlora något av sin beständighet vid rätt användning (Gross, 2016).
Utöver hållfasthetsegenskaper finns det andra fördelar med limträ jämfört med annat trävirke och andra konstruktionsmaterial. I samband med uppfinnandet av limträ eliminerades många begränsningar som fanns för träbyggnadstekniken. Eftersom materialet är uppbyggt av enskilda lameller bidrar det till ett effektivt materialutnyttjande. På grund av att materialets förhållande till sin egentyngd är starkt leder det till att limträbalkar kan spännas fritt över stora avstånd (Träguiden, 2017a). Tillgången till trä är relativt stort i de flesta områden och det är lätt att transportera. Med rätt underhåll kan limträ åldras utan att förlora sina egenskaper. Limträ kan vid behov bytas ut eller bearbetas på olika sätt, till exempel genom rengöring eller avslipning av ytan (Gross, 2016).
Det negativa med trä är dess låga elasticitetsmodul och om rätt skötsel inte utförs och materialet inte skyddas finns det risk för att det drabbas av röta som bryter ner träets huvudsakliga beståndsdelar - cellulosa, hemicellulosa och lignin. Detta leder till att träet förlorar sina hållfasthetsegenskaper och försämrar dess beständighet (Svenskt Trä, 2018a).
Stål
Användning av stål i byggbranschen är stor. Stål är ett legeringsmaterial som består av järn och kol.
Tillsättningen av kol bidrar till större hållfasthet än vad järn har i dess rena form. Materialet är ett bra alternativ för industriell produktion. Idag används det främst till pelare och balkar i byggkonstruktioner men även som förstärkande armeringsjärn i betong. Det tillverkas i exakta och standardiserade mått. Jämfört med alternativen trä och armerad betong har stål mycket bättre hållfasthetsegenskaper, detta innebär en möjlighet till stora spännvidder och slankare dimensioner. Hållfasthetsegenskaperna hos stålet leder även till en lättare egentyngd, som i sin tur underlättar grundläggningsarbetet för en stålkonstruktion eftersom det innebär betydligt mindre marktryck i jämförelse med en betongkonstruktion (Byggstålshandboken, 2018).
Det finns även ekonomiska fördelar med att använda stål som byggmaterial. Materialet är inte det billigaste på marknaden, men eftersom konstruktionselement av stål levereras färdiga till byggena sparas tid och därmed pengar. Ytterligare en fördel med stål är att det har längre livslängd än de andra materialen då det varken påverkas av röta som trä, eller av vittring eller frostsprängning som kan uppstå hos
betongkonstruktioner.
Den största risken med stål, som skulle påverka dess hållfasthet och beständighet, är korrosion. Detta går att övervinna med hjälp av de moderna ytbehandlingsmetoder som finns idag. Ur ett miljöperspektiv är det under tillverkningsskedet som stålet har störst påverkan på miljön på grund av de utsläpp av växthusgaser som sker (BE Group, Byggstålshandboken, 2018).
13 Betong
Betong består av vatten, cement, sand, sten, och tillsatser. Det är ett mångsidigt material, med regleringar i betongreceptet kan det anpassas till alla enskilda projekt efter behov och omständigheter. Detta gör betong till det mest använda byggmaterialet i dag. Det är ett anpassningsbart material som kan gjutas på plats eller prefabriceras.
Det som också gör betong till det mest använda materialet är dess mångsidighet vad gäller användningsområden. Vanligtvis finns armering i betongen, det innebär att betong är en
samverkanskonstruktion, där samverkan mellan järnen och betongen erhålls via kontakttryck och vidhäftning (Svensk Betong, 2018a).
Betong har goda egenskaper vad gäller tryckhållfasthet men dåliga egenskaper när det kommer till draghållfasthet, där draghållfastheten endast är en tiondel av tryckhållfastheten. Utöver det är betong ett dominerande byggnadsmaterial på grund av sin beständighet och sina goda egenskaper mot brand och fukt samt ur energisynpunkt. Det kan återvinnas till 100 %, eftersom det är ett naturligt material baserat på berg och sten. Betongen har också dåliga egenskaper, till exempel är dess egentyngd hög vilket gör att byggtiden blir längre jämfört med andra material. Betong kan även förändras med tiden genom krympning och krypning (Svensk Betong, 2018b).
4.3.2 Tvärspänd plattbro i limträ
Träbroar i limträ byggs för att passa i de flesta miljöer, de har låg vikt och ger mindre miljöpåverkan än andra broar. De ger effektivt materialutnyttjande och har hög hållfasthet och styvhet i förhållande till sin vikt. Utveckling av byggmetoder med trämaterialet resulterar i att träbroar i dag är konkurrenskraftiga eftersom de uppfyller alla krav för moderna brokonstruktioner (Svenskt trä, 2018b).
Det finns många sätt att utforma en träbro. En tvärspänd plattbro är en modern träbro för både gång- och cykeltrafik men också för tyngre trafik. Genom att skapa en förspänd platta finns det möjlighet att
konstruera längre och större spännvidder för träbroar. Denna typ av broar utvecklades först i Kanada, efter utvecklingen av limträ, och används i dag bland annat i Europa, Australien och Japan. Numera byggs tvärspända plattbroar runt om hela världen (Svenskt trä, 2018b).
Enligt ritningarna från WSP och konstruktören Lars Erik Lundenberg (personlig kommunikation, 2018-04-20) utgörs farbanan för referensbron av limträbalkar, balkarna spänns ihop med stålstänger tvärs över plattan där stålstängerna sitter symmetriskt i höjdled. Tvärspänningen mellan stålstagen och balkarna måste vara tillräckligt för att samverkan ska uppnås genom friktion. För att skydda träet uppifrån förses farbanan med ett tätskikt och asfaltbeläggning tillsammans med en intäckning av kanterna som fungerar som väderskydd, i detta fall panel. Plattan förses med stålräcke (se figur 4.4).
14 Figur 4.4 Plattbro med tvärspänd platta av limträ:
1)Stålräcke, 2) Limträbalkar, 3) Förspänt stålstag, 4) Beläggning
Plattan består av en stadig, bärande träplatta som fungerar som huvudbärverk och brobana.
Konstruktionen sitter på landfästen och mellanstöd som i sin tur bär konstruktionen. Brobaneplattorna är ihoplimmade limträbalkar som spänns och spikas ihop. Detta gör att bron får en liten fri yta mellan träet i förhållande med volymen (se figur 4.5).
Figur 4.5: En tvärspänd plattbro i limträ med stålräcke (Martinsons, 2018)
Tvärspända plattbroar är lämpliga att byggas till den längd som behövs. Referensbrons totala längd är 56 m.
Broplattans tjocklek är 890 mm (se bilaga 1). Konstruktionen har ett högt säkerhetsbrott och dimensioneras upp till 80 års livslängd.
15 4.3.3 Samverkansbro med stålbalkar och farbana i prefabricerade betongelement
Den andra referensbron är en samverkansbro med stålbalkar och farbana i prefabricerade betongelement (se figur 4.6). Detta innebär att stålbalkarna förbinds med betongelement, med syftet att båda elementens individuella egenskaper och fördelar samverkar. Konstruktionsdelarna sammanbinds och arbetar som en enhet. Samspelet mellan betongelement och stålelement sker via skruvförbindning genom horisontella skjuvkrafter. Stål och betong har olika materialegenskaper, syftet med att använda dessa två material samtidigt i en brokonstruktion är att kombinera styrkorna som stål och betong har, där betongens styrkor motverkar stålets svagheter och tvärtom. Betongen har till exempel dåliga egenskaper mot dragspänningar, men inte stålet, då kan stålets styrkor mot dragspänningar utnyttjas i samverkanskonstruktioner (Eriksson, 2017).
Referensbrons längd är 56 m och tjockleken på betongelementen är ca 210 mm (se bilaga 1). De längsgående stålbalkarna och kantbalkarna sträcker ut sig hela vägen på bron, farbanan förses med stålräcke. Samverkansbrons livslängd dimensioneras upp till 120år.
Figur4.6 Samverkansbro med stålbalkar och farbana i prefabricerade betongelement 1)Stålräcke, 2) Beläggning, 3) Längsgående stålbalkar, 4) Kantbalk
16
4.4 Investering
4.4.1 Beskrivning
Investeringskostnad, eller anläggningskostnad är ett känt begrepp inom byggnadsbranschen.
Investeringskostnaden definieras som den kostnaden som uppstår från och med start av
planläggningsarbetet till och med slutfört arbete av ett anläggningsprojekt. Det innefattar kostnader för material (konstruktionskostnader), arbetskraft samt konsultarvode. Även kompensationskostnader för markägare ingår i den totala investeringskostnaden (Trafikverket, 2015b).
WSP har utfört en kostnadsbedömning för respektive referensbro. Kalkylen s.k. grov kostnadsindikation (GKI) är baserad på successivprincipen och redovisas i form av sannolikhet 15-, 50- och 85 % (se bilaga 2).
4.4.2 Successivprincipen
I en traditionell investeringskalkyl börjas det på detaljnivå direkt. Alla ingående anläggningskostnader ingår i kalkylen. Modellen detaljformas och utförs av en person (kalkylator) men problematiken med denna modell är att resultatet ofta inte stämmer överens med vad som beräknades. Detta på grund av olika faktorer, exempelvis att ändringar på mängder och priser i modellen uppstår under tiden (Löfgren, B.
Personlig kommunikation, 2018-05-02).
Successivprincipen är ett sätt att hantera osäkerheter och risker. Syftet med denna modell är att ta fram en realistisk kostnadsbild för framtida verk. Principen bygger på en blick uppifrån, ett helhetsperspektiv. De stora delarna ses i tidiga projekteringsskeden, medan detaljerna ses i de kommande skedena (Löfgren, B.
Personlig kommunikation, 2018-05-02).
I jämförelse med den traditionella kostnadsbedömningen läggs fokus med denna princip på identifiering, analys och bedömning av osäkerheter. Successivmetoden bygger på fyra principer och upprättades av Banverket och Vägverket 2008 som sedan 2010 idag gemensamt går under namnet Trafikverket, dessa principer är följande:
1. Acceptera osäkerheter: Framtiden är osäker, det finns inte tillräckligt med information. Därför måste osäkerheterna accepteras och identifieras och minimeras genom att precisera
förutsättningarna bättre.
2. Statistisk beräkningsteknik: Kalkylen upprättas med statistiska räknemetoder. För att skapa ett osäkerhetsintervall används min-, max-, och troligt värde i alla poster. Viktat medelvärde och standardavvikelse blir resultaten av denna metod vilket skapar en normalfördelningskurva som visar förhållandet mellan kostnaden och sannolikheten.
3. Fallskärmsperspektiv: Studeras uppifrån, delar med störst risk eller minst information identifieras och förs vidare. Dessa bryts ner och bearbetas mer detaljerat. Sammanfattningsvis bedöms helheten, osäkerheterna tas fram och förminskas.
4. Generella osäkerheter: Det finns generella osäkerheter, som inte är specifika för objektet och som kan påverka flera kostnadsdelar i kalkylen, dessa osäkerheter är till exempel politiska beslut, konjunktur m.m. (Eriksson & Trollius, 2008).
17
4.5 Förvaltning
Broar byggs för att leda trafik över något sorts hinder. Det finns flera olika typer av broar, med olika
konstruktions utformningar och material. Gemensamt för alla brokonstruktioner är att de påverkas av yttre omständigheter och utsätts för slitage. Slitage leder till att bron sakta förändras. Nedbrytningen av bron motverkas genom löpande inspektioner, där bedömning av underhåll i både förebyggande och avhjälpande syfte tas fram för att bibehålla trafiksäkerheten och framkomligheten. Underhållsarbeten bidrar till
förlängd livslängd av bron samt en trafiksäker miljö för resenärer. Bra drift och underhåll bidrar till, förutom det som redan tagits upp, till bättre samhällsekonomisk nytta. Inspektion och underhåll av broarna utförs med avseende på konstruktionsmodell och ingående material på grund av dessas olika utformning egenskaper (Trafikverket, 2015c).
4.5.1 Bridge and Tunnel Management
Bridge and Tunnel Management (BaTMan) är ett hjälpmedel för effektiv förvaltning av broar, tunnlar med mer. Förvaltningssystemet omfattar ca 30 000 broar i drift. Systemet innehåller information angående konstruktionens tillstånd, utformning, ritningar och bilder för varje enskild konstruktion registrerad i systemet. BaTMan innehåller också information i form av rapporter och handböcker som är relevanta för broförvaltning (Trafikverket, 2016).
BaTman innehåller à-prislista där priser på standard underhållsåtgärder redovisas, priserna inkluderar trafikantkostnader och trafikanordningskostnader. I LCC-kalkylen är priser hämtade ur BaTMans à-prislista 2017 med hänsyn till brons farbanearea, dessa redovisas i kapitlet resultat.
4.5.2 Förvaltning av tvärspänd plattbro i limträ
Träbron i detta uppdrag har 80 års livslängd. Förvaltningsprocessen för den består främst av inspektioner.
Det finns två typer av inspektioner: Fortlöpande inspektion och underhåll som sker årligen, samt
huvudinspektion som sker vart sjätte år. En bra konstruktion och utformning kombinerat med bra skötsel och drift av bron är grundförutsättningarna för en lång livslängd hos träbroar. En bra utformad och
konstruerad bro kräver mindre underhållsarbeten. Det är däremot svårt att förutse vilka underhållsarbeten som kommer att behövas då det är beroende av yttre faktorer som geografiskt läge, väder, trafikering med mer (Trafikverket, 2014).
Fortlöpande inspektion
Syftet med denna inspektion är att upptäcka brister som på kort sikt kan påverka brons funktion.
Inspektionerna sker fortlöpande minst en gång om året under vårperioden. Kontrollen utförs av
underhållsentreprenörer. Undersökningen sker vanligtvis okulärt utan några mätinstrument. Alla upptäckta brister dokumenteras i ett protokoll och rapporteras som åtgärdad eller ej åtgärdad till den ansvarige. Vid en fortlöpande inspektion skall nästan allt som går att se kontrolleras. Smutsanhopningar, det vill säga grus, löv, gräs och annat ska tas bort. Rengöringen kan ske med hjälp av tryckluft eller spolning. Brister i form av mekaniska skador från trafiken, svampangrepp och sprickor ska inspekteras och rapporteras vid upptäckt.
Utöver det ska kontroll av spikar, muttrar och skruvar utföras, och ytbehandlingens skick ska bedömas. En del funktionskrav ska också genomgås. Dessa krav är inklädnadens funktion, deformationer och sättningar samt fuktansamlingar (Trafikverket, 2014).
Huvudinspektion
Syftet med huvudinspektionerna är att upptäcka brister som kan orsaka problem hos brons funktion, livslängd och trafiksäkerhet inom ett tidsspann på tio år. Huvudinspektionerna bör ske med max sex års intervall. Denna undersökning är i jämförelse med den årliga inspektionen mer avancerad och ingående, därför kräver den inspektionspersonal med kunskap inom diverse områden. Inspektionsgruppen bör vara utbildad vad gäller brokonstruktioner och dessas funktion samt beständighet, ha kunskap om trä och dess egenskaper, kunskap och erfarenhet av att prognostisera skadeutveckling och att finna lämpliga tekniska åtgärdslösningar och även ha insikt om normer för broar och trä (Trafikverket, 2014).
18 För att utföra en avancerad kontroll behöver specialutrustning användas för diverse moment. Den
utrustning som behövs är följande:
● Resistiv fuktkvotsmätare- hammarelektrod
● Verktyg för mätning av galvtjocklek
● Avvägningsinstrument
● Spännutrustning med erforderliga adaptrar
I en träbro det ingår sex konstruktionsdelar som bör inspekteras för att säkerställa brons funktion, trafiksäkerhet och livslängd, dessa brodelar är följande:
● Ändstöd och mellanstöd
● Bärande delar (broplatta, balkar, pelare, strävor, stag, förband m.m.)
● Övergångskonstruktion
● Beläggning
● Räcke
● Dräneringssystem (ytavlopp, grundavlopp, rännor, stuprör m.m.) (Trafikverket, 2014).
Inspektionen för de olika delarna sker enligt följande:
Kontroll av fuktkvot i ved
I samband med träbroar talas det alltid om fukt. Fukt är den största orsaken till de vanligaste problemen som förekommer hos träbroar och bör därför kontrolleras.
Hammarelektrod används för detta förfarande där två, eventuellt tre, hål på olika djup görs på 10 respektive 40 millimeter om dimensionerna inte begränsar detta.
Om mätningar påvisar att fuktkvoten är högre än 20–25%, bör orsaken spåras och fastställas. Detta kan innebära att fler mätningar erfordras.
I en träbrokonstruktion är somliga delar mer utsatta än andra. Fokusen bör ligga på konstruktionsdelar som är utsatta för fukt, vind och väder. Utsatta konstruktionsdelar kan sammanfattas enligt följande:
● Intill upplag, knap, knutpunkter mellan trä och smiden
● Infästningar som kan leda in fukt
● Eventuella skador på intäckningar (Trafikverket, 2014)
Kontroll av broplatta och ramper
Okulär kontroll sker av broplattans undersida med avseende på dess ytbehandling samt för att säkerställa att det inte förekommer höga fukthalter. Höga fukthalter utmärker sig visuellt i form av mörka, flammiga ytor, eller genom att det droppar något från en punkt.
Efter en okulär bedömning ska fuktkvotsmätningar utföras på broplattans bredd intill ändstöden samt på brons mitt från undersidan på respektive del. Mätningarna görs på fem punkter placerade med jämna avstånd för vardera område. Sist utförs fuktkvotsmätningar på respektive kantsida intill stöden.
Mätpunkterna placeras på över- respektive underkant samt intill spännstagsbrickorna (se figur 4.7).
19 Figur 4.7 Placering av mätpunkterna på undersidan av plattan samt på stagen vid ändstödet
Ytterligare kontroller som sker är av ytbehandlingens skick på undersida och kantsidor samt kontroll av spännkraften i ca 10 % av stagen varav två av dem bör vara placerade närmast stöd. Även visuell inspektion för rost på spännstagen utförs.
Intäckningen av broplattan har till funktion att skydda konstruktionen från nederbörd (fukt). Vid
inspektionen kontrolleras att intäckningen uppfyller dess funktionskrav, att inga skador uppstått samt att svamp- eller rötangrepp inte förekommer på den (Trafikverket, 2014).
Kontroll av dräneringssystem och beläggning
Dräneringssystemet på bron består av kantplåtar. Här kontrolleras och avlägsnas algpåväxt och smutsanhopningar. Skador och smutsansamlingar på farbanan (körbanan?) som kan hindra vattenavrinningen åtgärdas.
Beläggningen inspekteras med avseende på sprickor, blåsor och mekaniska skador. Vid brister som misstänkts ha nått tätskiktet kontrolleras fuktkvoten från undersidan och jämförs med övriga mätningar.
Kontroll av övergångskonstruktion och ändstöd
Övergångskonstruktionens funktion utreds, det vill säga man kontrollerar att den är hel och tät. Räckena av stål kontrolleras ur rost- och stabilitetssynpunkt. Korrosion vid smiden samt glapp vid infästningarna granskas.
Ändstöden har flera ingående delar som bör kontrolleras. Smutsansamlingar vid både lagerpallarna och mellan broände och grusskift inspekteras. Lagrens skick och funktion kontrolleras. Stål och betongdelar kontrolleras med i enlighet med på Trafikverkets krav. Slutligen kontrolleras att inga rörelser och sättningar uppstått i grunden.
Övrig kontroll
Räcken består av stål och kontrolleras med avseende på korrosion samt att infästningarna är åtdragna och inte glappar. Höjder kontrolleras på överbyggnaden med hjälp av avvägningspunkter (Trafikverket, 2014).
20 Underhåll
Liksom alla broar kräver tvärspända plattbroar underhållsarbeten för att bibehålla sin livslängd och säkerhet. De flesta underhållsarbeten går inte att precisera på förhand. Däremot är det känt att de gemensamma konstruktionsdelarna för de flesta vägbroar kräver regelbundet underhåll eftersom de slits hårt på grund av yttre omständigheter.
Dessa konstruktionsdelar är beläggningen och slitlagret. Slitlagret slits av trafiken och behöver bytas ut regelbundet. Även övrig beläggning behöver ett fullständigt utbyte under brons livslängd.
Övergångskonstruktioner når sin livslängd ett par gånger under brons livstid och är en konstruktionsdel som byts ut. Stålpålar och tvärbalkar är konstruktionsdelar som inte byts ut men bör underhållas genom förbättrings- och ommålningar. Räcken är konstruktionsdelar som både behöver underhållas med ommålning och, när de nått sin livslängds slut, även ersättas med nytt räckessystem. Landfästen är stora och tåliga konstruktionsdelar, men även dessa kräver under brons livslängd förbättringar i form av betongreparationer.
Speciellt för den tvärspända plattbron är dess förspända stag som med åren förlorar sin spännkraft och behöver efterspännas med intervall om cirka 20 år. Plattan behöver skötas med årlig rengöring i syfte att förebygga eventuella problem, och ommålningar upprepas med jämna mellanrum för att skydda brons trädelar från främst fukt (Trafikverket, 2014).
4.5.3 Förvaltning av samverkansbro
Livslängden för samverkansbron som undersöks i denna rapport är 120 år. De olika materialen som används kommer att behöva underhållas och bytas ut med olika intervall under livstiden. De delar som kommer att behöva störst åtgärder och slits mest är beläggningen och kantbalkarna. Räckena är detta fall av stål och byts ut samtidigt som kantbalkarna (Andersson, M. personlig kommunikation, 2018-04-24).
Nedan beskrivs dessa delar:
Beläggning
Bron behöver asfalteras om fem gånger under dess livstid. Trafikmängden tillsammans med väderpåverkan och nedbrytning från UV-strålning i solljuset ger asfalten en livslängd på cirka 20 år innan slitlagret blivit för grovt. Utbytet av tätskikt bör ske vid vartannat slitlagerbyte, det vill säga med 40 års intervall. Detta för att säkerställa att lagret håller sig tätt mot underliggande betongelement. Med andra ord bör tätskiktsbyte ske två gånger under samverkansbrons livslängd.
Kantbalkar
Tidpunkter för utbyte av kantbalkar varierar beroende på graden av skador. För att förenkla antogs att inga andra åtgärder än impregnering, reparation och utbyte av balkarna sker. Kantbalksutbyten har ett intervall på cirka 40 år och kommer därför att ske två gånger under brons livslängd.
Huvudinspektion
Alla broar huvudinspekteras minst vart sjätte år. Det finns inget krav på årlig inspektion av samverkansbroar, valet ligger hos ägaren. Inspektionerna utgör grundplanering för hur bron ska underhållas på såväl kort som längre sikt.
En samverkansbro bör precis som alla andra typbroar bör underhållas under sin livstid för att uppfylla krav på till exempel hållfasthet och bärighet med mera. Ändrat klimat, tyngre transporter och andra
omständigheter påverkar på olika sätt de funktionella och tekniska kraven på bron. Därför bör underhåll av respektive bro planeras ordentligt under dess livscykel. Samverkansbron består av stålbalkar samt en farbana i prefabricerade betongelement. Detta innebär att huvudinspektionerna huvudsakligen utförs för att bedöma det aktuella tillståndet hos bron och dokumentera de skador som är aktuella. De
21 skademekanismer som är vanligt förekommande för denna brotyp är till exempel korrosion, vittring samt sprickor i betong- och stålkonstruktionen. Inspektionen ska ske både okulärt på handnära avstånd och med hjälp av relevanta mätinstrument. Inspektionen utförs av en eller två kunniga inspektörer som genomgått en broinspektionskurs anordnat av BaTMan i samarbete med Trafikverksskolan (Andersson, M. Personlig kommunikation, 2018-04-24).
Huvuddelarna för samverkansbroar som inspekteras är följande:
● Ändstöd och mellanstöd
● Bärande delar (broplatta, längsgående balkar, tvärbalkar, pelare, med mera)
● Kantbalk
● Övergångskonstruktion
● Beläggning
● Räcke
● Dräneringssystem (ytavlopp, grundavlopp, rännor, stuprör med mera)
Farbanan i betong
Betongmaterialet är känsligt mot vatten, koldioxid och frost. Korrosion kan uppstå både på stålpelare och armeringsjärnet i betongen. Korrosion på armeringen orsakas av inträngande vatten. Inträngande vatten medför att skadliga ämnen tränger in i materialet, bindningsmedlet löses upp och materialets pH-värde sänks vilket leder till rost på armeringen samt långsam vittring av betongen (Komsol, 2018).
Koldioxidutsläpp från trafiken reagerar med kalk och vatten och leder till korrosionsangrepp på armeringen som sväller upp och spräcker betongen. Armeringens tillstånd granskas okulärt om betongmassor lossnat och armeringen är synlig. Man använder också klormätningsinstrument för att kontrollera halten av klor som bidrar till korrosionen.
Frost i betongen leder till att materialet expanderar vilket i sin tur leder till sprickbildning. Detta kontrolleras, och vid upptäckt mäts sprickornas bredd och förs in i protokollet. Beroende på sprickans tillstånd och placering vidtas åtgärder omgående efter inspektion, alternativt lämnas för uppföljning till framtida inspektioner för ny bedömning av situationen. Även skador på beläggningen granskas och dräneringssystemet kontrolleras med avseende på dess funktion. Det innebär att man försäkrar sig om att inget förhindrar systemet från att avleda vatten. Övergångskonstruktioner granskas med avseende på dessas funktion och att de är hela. Räcket kontrolleras för korrosion, skador och stabilitet i fästena (Komsol, 2018).
Stöden
Brons pelare för bron som består av stålrörspålar står i vatten och behöver rostskyddsmålas för att skyddas mot korrosion. Vid huvudinspektionen utförs mätningar av rostskyddets tjocklek för att säkerställa att den bibehåller sin funktion. På grund av brons läge kan den också vara utsatt för vegetation i form av alg- och mossbildning som behöver rensas bort. Dessa skador ska registreras på samma sätt som de som gäller för övriga bärverksdelar. På grund av att stöden står i vatten tillkommer dykarinsats för inspektion av de vattentäckta delarna. Detta gäller också den tvärspända plattbron eftersom båda broarna har samma grundutformning (Andersson, M. Personlig kommunikation, 2018-04-24).
22 Underhåll
Utöver de moment som tidigare nämnts för den tvärspända plattbron finns det underhållsmoment endast kopplade till samverkansbroar. Farbanan bestående av betongelement har kantbalkar med räcken.
Kantbalkarna utsätts för både koldioxid och vatten. Därför bör kantbalkarna skyddas med hjälp av impregnering för att förlänga deras livslängd, tills de slutligen byts ut. Samverkansbroar består av två längsgående balkar som behandlas på samma sätt som de tvärgående balkarna. Även betongplattan behöver underhållas för att behålla trafiksäkerheten och beständigheten av bron. Eftersom plattan består av betong krävs impregnering och reparation bron vid behov (Andersson, M. Personlig kommunikation, 2018-04-24).
4.6 Rivning
Av broar krävs att de uppnår de funktionskrav som ställs på dem. Med funktionskrav avses bärigheten som bron är dimensionerad för, det vill säga trafiklast i form av gång- och cykeltrafik samt av tåg och bilar. Detta innebär att rivning av en bro blir aktuellt när den längre inte når upp till kraven, när reparation av
omfattande skador inte bedöms vara lönsamt eller när bron nått sin tekniska livslängd.
Rivningsplanen upprättas av entreprenören och ska godkännas av byggherren eller beställaren.
Rivningsprojekt kräver en noggrann planering, det är omständigheterna för bron som avgör den lämpligaste rivningsmetoden (Andersson, M. Personlig kommunikation, 2018-05-04). Det vill säga att det är viktigt att veta hur läget för den bron som ska rivas ser ut: plats, längd, bredd, höjd, ingående material, med fler.
4.6.1 Återvinning
Tvärspända plattbron är uppbyggt av limträ. Limträ är ett material som kan återvinnas, limträ kan återanvändas eller användas för energiproduktion (Träguiden, 2017b).
Samverkansbroar bestående av stålbalkar och prefabricerade betongelement har fördelar när det kommer till återvinning och eftersom betong består av naturligt material kan rivningsbetong återvinnas till 100 %.
Betongen kan återanvändas i form av fyllnadsmaterial eller som ballast för ny betong med hjälp av
krossning. Det finns olika sätt att krossa betongen på. Materialet kan krossas med olika metoder till de olika fraktioner som önskas, detta bidrar till besparingar av resurser och är miljövänligt och hållbart på längre sikt (Svensk Betong, 2018b).
Stål är det mest återvunna materialet i branschen. Stålkomponenter kan återvinnas genom återanvändning eller vid tillverkning av nytt stål. Materialet ingår i ett evigt återvinningskretslopp eftersom järnatomerna inte förlorar sina egenskaper. Skrotet kan nyttjas genom att det smälts och gjuts på nytt (Jernkontoret, 2015).
23
5. Genomförande
I detta kapitel redogörs för hur uppgiften metodmässigt har lösts och genomförts.
5.1 Arbetsgång
Arbetet inleddes med en utbildning i planläggningsprocessen bland Trafikverkets tjänster, detta för att få en överblick över hur den ser ut. Därefter tillhandahölls litteratur angående akademiskt skrivande samt intervjuteknik. Målet med detta var att underlätta arbetsgången för resterande moment i arbetet.
För att göra en LCC-analys flöjdes LCC-mallen med de åtta stegen där problembeskrivning, mål och avgränsningar, planering av analysen utfördes innan arbetets start. Därefter gjordes en datainsamling parallellt med stegen ”krav och förutsättningar” och ”utformning av LCC-modellen”, det vill säga inventering.
Under inventeringsfasen söktes relevant fakta i form av litteratur, artiklar, undersökningar samt tidigare examensarbeten. Den större delen av informationen anskaffades från digitala källor. Litteratur angående broar erhölls både från WSP och KTH:s tidigare kurser. Viktiga bilagor om referensbroarna tillhandahölls från WSP och sammanställdes.
I samband med inventeringen utformades intervjufrågor för kommande intervjuer. Intervjuerna utfördes med personlig- och/eller elektronisk kommunikation. Intervjuerna inriktades på områden där fakta saknades samt/alternativt behövde utredas. Dessa områden var konstruktion, förvaltning, rivning, kalkyl, och LCC och var riktades/ställdes till experter inom vartdera område. Stöd i enkla frågor under arbetsgång erhölls genom personlig- och mailkontakt med interna experter hos WSP samt med en träbro leverantör.
Träbro leverantören kontaktades för tillgång till bilagor i form av underhållsplaner för träbroar som en del av inventeringsfasen.
Intervjuerna bidrog till både fakta och förståelse och listas enligt följande:
● Djupare förståelse av de studerade broarnas, tvärspänd plattbro och samverkansbro, uppbyggnad, likheter samt skillnader
● Utredning av vardera brons förvaltningsprocess, ingående inspektions samt underhållsmoment
● Introduktion till databasen BaTMan
● Förståelse för när rivning blir aktuellt samt för återvinning av respektive bro
● Förståelse för kostnadsbedömningar samt dessas upplägg
● Förståelse för LCC
Tillhandahållet material sammanställdes från inventeringsfasen och intervjuerna med kontakterna i form av teoretiska fakta samt beräkningsunderlag. LCC-modeller utfördes manuellt för båda typbroarna för att sedan användas till att besvara frågeställningarna (se bilaga 2). LCC-kalkylerna sammanställdes och analyserades slutligen i resultat (se kapitel resultat och analys).
24
