Portfölj Bygga Välkomna!

(1)

(2)

Välkomna!

Portfölj Bygga

Forskning och innovationsdag 7 maj 2020

4

(3)

 Trafikverket FoI är tematisk indelad och omfattar sju portföljer, som är anpassade för att möta de utmaningar vi står inför.

 Strukturen tar sin utgångspunkt i att det transportsystem vi har i dag behöver förbättras, men även att hitta lösningar som kan leda till förnyelse på

systemnivå.

Forskning- och innovations portföljer

(4)

Utformning av vägar och järnvägar

med fokus på tid, kostnad och innehåll - Bygga

Övergripande målområden (medelsfördelning 2018)

‒ Ökad produktivitet

‒ Ökad säkerhet och trafiksäker utformning

‒ Ökad hänsyn till klimat och miljö

‒ Ökat fokus på livscykelkostnader

Portföljledare: Fredrik Friberg Portföljordförande: Maria Nilsson

6

(5)

Agenda

7

(6)

Mötesformalia

• Ha mikrofon och kamera avstängd

• Frågor skrivs i kommentarsfältet och läses upp av moderator efter varje presentation

• Frågor som inte hinner besvaras i mötet kommer att läggas ut i en fråga/svars lista på samma ställe som anmälningslänken

• Problem med anslutning- pröva att koppla ur och ringa upp igen.

• Ser du inga bilder på skärmen - samtliga presentationer ligger som en pdf på anmälningssidan

8

(7)

9

(8)

10

(9)

11

(10)

Byggande av Västsveriges framtida infrastruktur

12

Kl10:05-10:25

Foto: Kenneth Hellman

(11)

13

8

^Kilometerdubbelspår

Byggtid

2018- 2026

6

^Kilometer^tunnel

³

Nya stationer

100%

Kapacitetsökning vid Göteborg C

Västlänken i korthet

20

Miljarder kronor (2019)

(12)

14

E02 E01

E03 & E04

E05

(13)

15

(14)

16

Räddningsschakt

(15)

17

(16)

18

Betongpelare Haga och Korsvägen

(17)

19

(18)

20

Web:www.trafikverket.se/vastlanken

Twitter:

#Västlanken Instagram:

#Västlanken

Youtube

www.yotube.com/trafikverket

Följ Västlänken…

(19)

Nyttan av pågående

forskning för dagens och framtidens infrastruktur

Projekt Göteborg – Borås, Hässleholm - Lund Nya Stambanor

Tomas Reimer Teknik- och Miljöchef

projekt Göteborg – Borås och Hässleholm - Lund

2020-04-07

(20)

Nya stambanor mellan

Stockholm och Göteborg/Malmö

(21)

Lite statistik?

• Totalt ca 20 stycken forskningsprojekt kopplat till Höghastighetsjärnväg

• 11 stycken inom grundläggning-geoteknik

• 2 stycken inom tunnel

• 3 stycken inom trafikering-transportekonomi

• 1 stycken inom klimat

• 2 stycken inom buller, stomljud och vibrationer

(22)

Varför nya stambanor?

Starka arbets- marknadsregioner Ökad

kapacitet

Kortare restider

Hållbara

resor

(23)

2020-05-08 25

(24)

+25 000

Vi bygger för framtiden och för ett närmare Sverige

Varje år ökar befolkningen i Västsverige med 25 000 invånare.

(25)

Västsverige växer

9,5 miljoner

pendlingsresor görs årligen mellan Göteborg–Borås

Buss

är vanligaste transportmedlet Göteborg–Borås – jämte bil.

Järnvägen har svårt att konkurrera

(26)

Utmaningar Teknik- Geoteknik

Bro Skärning

Bank

(27)

Utmaningar Teknik-

Tunnlar

(28)

Utmaningar Miljö

omvärldspåverkan

Buller och stomljud

(29)

Reflektioner kring lite statistik- summering?

• Vilka områden behöver vi utveckla

• Klimat – LCC – Att driva megaprojekt -

• Vilket klimat krävs för en god forskning?

• Hur får vi till tillämpningen av forskningen?

(30)

Bygga byggnadsverk

32

Kl10:25-10:45

Foto: Kenneth Hellman

(31)

TMALL 0794 Presentation bilder sommar v 1.0TMALL 0794 Presentation bilder sommar

BBT –

Branschprogram för forskning och

innovation avseende Byggnadsverk för Transportsektorn

Peter Simonsson

(32)

34

Bakgrund och historik

BBT startades 2011, första utlysning 2013.

Mål:

• Forskningsprojekt på en hög vetenskaplig nivå

• Skapa långsiktighet och kontinuitet i forskningen

• Främja samarbete, akademi – näringsliv samt mellan forskningsutförare

Partners:

• Trafikverket

• SBU: LTU, KTH, Chalmers och LTH

• RISE (fd CBI/SP)

(33)

35

Organisation och styrning:

BBT leds av en styrelse med övergripande ansvar för programmets genomförande

Kansliet arbetar bl.a. med utformningen av programmet, utvärderar ansökningar, följer upp projekt, mm

Organisation

(34)

36

Behov

Målbild

FoI

Implementering

Hur vi arbetar med projekt och resultat inom BBT

(35)

37

Utlysningar och ansökan

Behov = Utlysning

Inriktningsdokument uppdateras regelbundet m.a.p.:

– Prioriterade forskningsområden – Nätverk Byggnadsverk

– Trafikverkets inriktning – Specifika prioriteringar – Workshops

2 utlysningar per år

– 1/6 – 15/9 och 1/12 – 15/3

Bedömning av ansökningar bl.a. enligt:

– Relevans

– Vetenskaplig kvalitet, metod, genomförande – TRL-skalan

– Ekonomi, mm

(36)

38

Finansiering

Ram / omsättning:

 ~20 Mkr/år Trafikverket

 ~15 Mkr/år samfinansiärer och utförare

Samfinansiering enligt:

 Trafikverkets andel, maximalt 60 %

 Medverkande partnerns, minst 15 %

 Begränsning offentlig finansiering enligt EU:s statsstödsregler.

 Stort antal övriga medfinansiärer:

 Vinnova, Formas

 Branschorganisationer SBUF

 Forskningsstiftelser som ÅF, Tyréns

 Enskilda företag

(37)

39

Lite siffror

Nystarter utlysning september 2019 8 (5 Bygga 3 Vidmakthålla)

Pågående projekt Ca 40 st

Avslutade projekt Ca 40 st

Ansökningar sedan 1:a utlysning 183 + 19 st

Projektstarter sedan 1:a utlysning 78 + ? st

Trafikverkets omsättning sedan start 98 Mkr

(38)

40

Resultatredovisning

• Presentation av resultat sker på:

– Workshops – Konferenser

– Vetenskapliga artiklar – Avhandlingar, Lic, Dr – Interna nätverksdagar

– Vår seminarieserie via webben – CIR-dagen i Göteborg i januari

• Projekten har öppen resultatredovisning –

Open access.

• Projektrapporter publiceras på BBT:s webbplats, på

universiteten, etc.

(39)

41

• Utlysningar, 15 september och 15 mars

• Öka FoI kring digitalisering

– Utlysningstexter – Anordna workshops

• Viktigt med demonstrationsprojekt, Implementering!

Dessutom tankar kring:

• Utöka BBT med ett Nordiskt samarbete?

– 5-stegs principen

– Större omsättning mer resultat för pengarna

Framtiden för BBT

(40)

42

(41)

REKOMMENDATIONER FÖR UTVÄRDERING AV ARMERADE BETONGPLATTOR

Förbättrade strukturanalyser med finit elementmetod

MARIO PLOS

(42)

2020-05-08 Chalmers tekniska högskola 44

AGENDA

• Bakgrund

• Rekommendationer

− Grundprinciper

− Olinjära finit elementanalyser

− Analysnivåer (I – V)

− Exempel

• Slutsatser - nytta för Trafikverket

(43)

BAKGRUND

• Vår Byggda miljö

− ~50% av samhällets tillgångar

− ~50% av kostnaderna

• Utnyttja hela livslängden

• Utnyttja inneboende kapacitet

− Bygg nytt bara när det

är nödvändigt

(44)

Med förfinad utvärdering kan högre bärförmåga påvisas

• Bättre information

− Inspektion

− Provtagning

− Övervakning

• Bättre beräkningsmodeller

− Olinjära FE-analyser

− Modeller för bärförmåga

• Bättre hänsyn till osäkerheter

Improved information

Improved analysis

Improved safety verification

(45)

Forskning inom området

Bättre beräkningsmodeller

− Olinjära FE-analyser

(a)

(b)

u u

Load 1 Load 2 N

2

3

4

5 1

6

(46)

Forskning inom området

Inverkan av nedbrytning

− Korrosion, frost & utmattning

(47)

Forskning inom området

Bättre utvärdering genom inspektion och mätningar

− Digitala tvillingar

− Bildbaserade metoder

− Övervakning med sensorer

− Datahantering

− Visualisering

(48)

Forskning inom området

Nya tekniska lösningar

(49)

Forskning inom området

Konstruktions- och produktionsprocessen Industrialiserad brobyggnad

SET-BASED DESIGN

(50)

Rekommendationer för utvärdering av armerade betongplattor

Syfte:

• Kunna påvisa högre bärförmåga

• Förståelse för verkningssätt

• Praktiskt användbara metoder

− För praktiskt ingenjörsarbete

• Följer standarder & handböcker

− Eurokod och Model Code 2010

(51)

Principer

• Successivt förfinad

utvärdering

RQMTS FULFILLED?

INITIAL ASSESSMENT

CONTINUED ASSESSMENT?

No ENHANCED ASSESSMENT

Improved information:

Inspect., Testing, Monit.

Improved analysis Structural analysis Resistance models

Improved safety verification

CONTINUED USE OF BRIDGE No

Yes

REDIFINED USE MONITORING

DEMOLITION

STRENGTH. / REPAIR

Yes

(52)

54

IMAGE SAMPLE

Multi-level structural assessment strategy

(53)

Säkerhetsformat för olinjära analyser

1,0 1,2

0,8 0,6 0,4 0,2

Load coefficient, 

Analysis time, t Prestress and

self weight 1,4

2,0 3,0

1,0

0,0 4,0 5,0

Concrete filling in end spans Insertion of end supports Insertion of main span hinges

Pavement and ped.

walkvay Wind load acting on traffic Traffic load

(point loads)

Traffic load (distributed loads)

Brake load

Load from expansion joints Crowd load on walkway

Step 1 Step 2 Step 3 Step 4

• Olinjär analys - belastningsförsök i datorn

− Partialkoefficeint-metoden inte lämplig

• Global säkerhetsfaktor

• Bedömning av modellosäkerheten

• Modellering av belastningshistorien

(54)

Hänsyn till nedbrytning och skador

• Sprickbildning

• Spjälkning

• Armeringskorrosion

• Frost

(55)

Olinjära finit element (FE) analyser

• Rekommendationer

− Typ av analyser

− Element

− Belastning och randvillkor

• Armerad betong

− Materialmodeller

− Samverkan

− Materialparametrar

A_s,1

A_s,tot A_s,2

l_b

A_s,2 A_s,1

l_b

Effective reinforcement

area, A_s,ef

Node Element mesh

Modelled slab

Modelled reinforcement area, A_s,mod Concrete slab with curtailed reinforcement

Embedded reinforcement

A_s,ef

(56)

Analyser på olika detaljnivåer

• Nivå I: Förenklade (traditionella) analyser

− Balk- och ramberäkningar

− Strimle- och brottlinjemetod

− Tabeller

• Nivå II: Linjära FE-analyser (skalelement)

− Dagens praxis

− Omfördelning

• Enligt Eurokod

(57)

Analyser på olika detaljeringsnivåer

• Nivå III: Icke-linjära analyser (skalelement)

− Inbäddad armering

− Böjbrott återspeglas

− Andra brott kollas separat

• Model Code 2010

− Modeller för t.ex. tvärkraft och genomstansning

− Global säkerhetsfaktor

• Tydlig och praktisk metod

− Kan påvisa högre bärförmåga med begränsad insats

(58)

Analyser på olika detaljeringsnivåer

• Nivå IV & V: Icke-linjära analyser (solidelement)

− Samverkan armering-betong

− Alla brott i FE-analysen

• Avancerade analyser

− Noggranna och krävande

− Svårt att bedöma modellosäkerheten

− Ger god förståelse för verkningssätt

(59)

Exempel / fallstudier

• Bättre förståelse

• Återspeglar verklig respons bättre

• Högre bärförmåga påvisas

(60)

Slutsatser

• Högre bärförmåga med nya analysmetoder

• Broar kan utnyttjas längre och för större laster

• Rekommendationer snart tillgängliga

• Tydliga och praktiska metoder

− Högre bärförmåga med

begränsad insats

(61)

(62)

Bygga under mark

64

kl 10:45-11:30

Foto Hans Ekestang

(63)

Forskarsamhället

Forskningsdirektör Per Tengborg

(64)

Stiftelsen Bergteknisk Forskning, BeFo

• BeFo bildades enligt stiftelseurkunden i december 1970 av företrädare för

– samhällsbyggnadssektorn, – gruvsektorn,

– energisektorn och – akademin,

samtliga med behov eller intresse av ökad kunskap inom bergteknik och bergmekanik

• BeFo har idag ca 30 huvudmän som genom branschsamverkan bedriver gemensam forskning och utveckling

• Projekten ger inte bara forskningsresultat utan innebär kompetens-försörjning, kunskapsuppbyggnad och kunskapsutveckling inom området bergbyggnadsteknik

• BeFo ger sina huvudmän och branschen utväxling på satsade forskningsmedel genom främst samfinansiering

(65)

FORSKNINGSPROJEKT, EXEMPEL 1 Problem: Läckande hål för bergbult alt. läckage från installerad bergbult

Bergbultning är tillsammans med sprutbetong den vanligaste förstärkningsmetod i tak och vägg i berganläggningar, t ex i en vägtunnel.

Alltför vanligt att det rinner/droppar vatten ur ett betydande

antal bulthål efter borrning alt efter installation av bult. Dessa

bulthål/läckande bultar måste hanteras på ett effektivt sätt för

att säkerställa den stabilitet och beständighet som förväntas

upprätthållas.

(66)

Läckande bergbulthål, utredning av orsak och framtagande av åtgärder för att minimera dess förekomst (pågående)

Idag:

• Stort antal läckande bulthål orsakat av otäta tunnlar.

• Stora kostnader för tätning och behandling

• Låg produktivitet

Mål:

• Tätare tunnlar, färre läckande bultar

• Minskat behov av efter-injekteringar och behandling av läckande bulthål.

• Mindre påverkan på miljö och arbetsmiljö.

Ökat produktivitet och kostnadsbesparingar

(67)

Genomförande av projektet

Uppföljning, granskning och analys av bl.a.

geologi, vidtagna åtgärder och resultat Förslag från forskningsprojektet att genomföra genomgång och justerad projektering med

hänsyn till:

Geologi

Bultlängder

Stoppkriterier (injektering)

Materialegenskaper (injektering) Utförande (injektering)

Uppföljning/kvalitetssäkring

(68)

Resultat Läckande bergbulthål/bult

• Tillåtet inläckage i mest känsliga område: 2,5 liter/min,100m

• Inläckage i området, injekterat med BeFo förslag, väggar och tak : 0,063 liter/min,100m

Resultat med avseende på förekomsten av läckande bulthål:

• Prognos för hela Förbifart Stockholm: 5%

• Tidigare injekterade område i specifik tunnel: 4%

(Sektion: 242-275, =33m)

• Åtgärder enl BeFo fo-proj: 0,8%

(Sektion: 275-342, =67m)

Andel läckande bulthål i område injekterat enligt BeFo förslag är 80% lägre än anslutande området i samma tunnel.

(69)

Slutsatser forskningsprojekt

• Lågt inläckage av vatten, ”tät tunnel”: Inget eller mycket begränsat behov av efter-injekteringar

• Minskat antal läckande bulthål med 80%: Få läckande bulthål som behöver åtgärdas

• Det leder till:

– Minskad påverkan på miljö och arbetsmiljö – Utökat produktivitet

– Stora besparingar för projektet

– Redan delvis implementerad metodik i Trafikverkets Förbifart Stockholm

(70)

FORSKNINGSPROJEKT, EXEMPEL 2

Problem: Beständighet och funktionalitet för material i underjordsanläggningar

• Samspelet mellan materialet och grundvatten?

• Beständigheten hos materialet?

• Funktionaliteten för materialet?

(71)

Konstruktionsförutsättningar för berganläggningar med fokus på den vattenkemiska miljön, korrosion och

betongdegradering (BeFo-rapport 187)

Mål

• underlag för att utveckla innehållet i standarder för att

uppfylla funktionella krav på underjordiska anläggningar med avseende på den kemiska miljön i form av grundvatten-

sammansättning.

• förslag till hur miljökonsekvensbedömningar i samband med

undermarksprojekt skulle kunna förbättras med avseende på

vissa korrosions- och degraderingsprocesser.

(72)

Vatten och dess kemi påverkar konstruktioner

(73)

Genomförande

Datasammanställning, Modellering, Lab. försök och Fältstudier

(74)

Resultat och rapportering

BeFo-rapport 187 baseras på projektets publicering:

• 14 FoU-rapporter

• 3 Vetenskapliga artiklar

• 2 Konferensartiklar

• 1 Doktorsavhandling

• 1 Mastersuppsats 1. Rekommendationer avseende

materials korrosion och degradering

2. Metodik för bedömning av grundvattenkemi

Bl a föreslås en utredningsmetodik i förprojekteringsskedet

3. Rekommendationer avseende

MKB och hållbarhet

(75)

Hur informerar vi om forskninsgsresultat?

• BeFo-rapporter – tryckta eller som pdf nedladdningsbara från hemsidan utan kostnad. Även kortversioner på 8-10 ppt-bilder

• Forskningsprojekten genererar mycket information.

Något som finns i verksamhetsberättelsen

• Våra ambassadörer – de som deltar i referensgrupper, forskningsråd och styrelse

• Webbinarier – Exempel ”Enhetlig modell för projektering av berginjektering”. Se inspelningen på YouTube (Svenska Bergteknikföreningens hemsida)

• Bergmekanikdagen – Föredrag och BeFo-medley

(76)

Aktuellt BeFo

• För närvarande är ett 40-tal forsknings- och utvecklingsprojekt igång.

• Två licentiander och en doktorand som finansierats via BeFo har examinerats under 2019. Nya välutbildade personer till näringslivet eller fortsatt forskning och utbildning.

• Styrelsen har beviljat 11 forskningsansökningar under 2019 efter Forskningsrådets rekommendationer.

• Under 2020 tas nytt Forskningsprogram fram för

perioden 2021-2024 och vi välkomnar nya ansökningar.

(77)

(78)

Villkorsutformning för

grundvattenbortledning vid undermarksbyggande

Johanna Merisalu, Doktorand | Forskargruppen Teknisk Geologi | 2020.05.07

(79)

2020-05-07 Johanna Merisalu, Forskargruppen Teknisk geologi

Grundvattenbortledning och risken för skada

81

Från Sundell, 2018

(80)

Grundvattenbortledning och tillståndsplikten

82

Eftersom grundvattenbortledning riskerar att orsaka skada är

utgångspunkten att undermarksprojekt alltid är tillståndspliktiga enligt kapitel 11 i miljöbalken (1998:808).

(81)

Villkor

83

För att säkerställa att verksamheten uppfyller miljöbalkens mål och krav fastställs vanligen villkor i tillståndsdomen (16 kap. 2§).

(82)

Åtgärder

84

För att villkoren inte skall överträdas och för att skada inte ska uppstå måste verksamhetsutövaren ofta vidta skyddsåtgärder.

Tätning Infiltration Förstärkning

(83)

Risker vid villkorsutformning

85

1. Att inte genomföra en åtgärd som borde genomföras 2. Att genomföra en åtgärd som inte borde genomföras

(84)

Risker vid villkorsutformning

86

1. Att inte genomföra en åtgärd som borde genomföras 2. Att genomföra en åtgärd som inte borde genomföras

Risk 1 Risk 2

(85)

Syfte och mål

Det övergripande syftet med detta projekt har varit att beskriva sambandet mellan ställda villkor för grundvattenbortledning vid undermarksbyggande och dess konsekvenser i form av skador, störningar och kostnadsökningar.

87

(86)

Vanliga villkorskonstruktioner

Villkorskonstruktioner från 11 tillståndsdomar sammanställdes.

Likartade projekt har fått olikt konstruerade och olikt strikta villkor

88

9/11 9/11 1/11 1/11 8/11

(87)

För- och nackdelar med dessa villkorskonstruktioner

Arbetsseminarie med experter inom grundvattenbortledning vid undermarksbyggnation.

Exempel på identifierade för- och nackdelar

+ Villkor är ett viktigt verktyg i kommunikation med entreprenörer.

+ Villkor ger incitament att genomföra åtgärder

- Slentrianmässigt ställda villkor kan bli mycket kostnadsdrivande och orsaka förseningar.

- Den ekonomiska kostnaden för att efterleva villkoren motsvarar inte alltid nyttan i form av minskad risk för skada.

89

(88)

Rekommendationer för villkorsutformning

Ta hänsyn till de stora osäkerheter som alltid finns vid undermarksbyggnation genom att:

• Använda riktvärde istället för begränsningsvärde

• Anpassa villkoren efter den faktiska skaderisken. Exempelvis striktare villkor i miljöer med känsliga eller skyddsvärda objekt och lättare villkor i andra miljöer.

Tillämpa miljöbalkens rimlighetsavvägningen enligt 7§ 2 kap genom att:

• Verksamhetsutövaren tillhandahåller en konsekvensanalys av villkors kostnader och nyttor utifrån vilken domstolen kan fatta ett välgrundat beslut.

90

(89)

Avslut

Tack för er tid,

ställ gärna frågor eller ge kommentarer!

91

(90)

(91)

UNIVERSITY OF GOTHENBURG

Johanna Elam Doktorand GU

ÄGGNING OCH KULTURLAGER I SAMBAND OCH BYGGANDE FÖR HÅLLBART RESANDE

Handläggare Bengt Åhlén, TRV

Handledare Prof. Charlotte Björdal, GU

(92)

• Historiskt perspektiv grundpålar

• Nedbrytning av trä

• Hur infrastrukturprojekt påverkar

• Projektets frågeställningar

• Våra försök i fält och på labb

• Resultat och publikationer

Översikt

(93)

Historiska grunder

• Gammal tradition

– Minst 7000 år

• Används fortfarande

– Idag andra material

• Flera ställen i världen samt här i Sverige

– Göteborg – Stockholm

(94)

• Starkt organiskt material

• Naturligt nedbrytbart

• Lång livstid vattendränkt och syrefattigt

• Långsam nedbrytning – bakterier

• Nedbrytning syns tydligt i mikroskop

Trä, grundvatten och nedbrytning

(95)

• Stabil miljö avgörande för nedbrytning

• Infrastrukturprojekt: grävschakt och tunnlar, avsänkning av vatten lokalt

• Störning av miljön innebär en påfrestning

• Ökad syretillgång, ökad nedbrytning

• Förlorad styrka i pålar och sättningsskador

• Var går gränser för skadlig påverkan?

Påverkar byggprojekt?

(96)

• Vad styr tränedbrytning i urbana miljöer utsatta för byggnation?

• Hur påverkas trä av

grundvattensänkning och hur fort?

• Påverkar syrehalten i infiltrationsvatten

nedbrytningshastighet?

Projektets frågeställningar

(97)

• 8 platser längs Västlänken

• Trä utsätts för nedbrytning i naturlig miljö

• Jämför platser

– Är vissa miljöer naturligt mer aggressiva?

– Samband med hydrologi eller grundvattenkemi?

Fältplatser i Göteborg

(98)

• Göteborg-lera från urban miljö

• Nytt trä

• Olika grundvattenförhållanden

• Följa uttorkning/nedbrytning över ett år

• Analyser:

– Tränedbrytning

– Syrehalt i simulerat grundvatten – Redoxpotential i lera

Laboratorieförsök

(99)

Infiltration och syresättning

• Studier med Göteborg-lera

• Infiltration med kranvatten

• Effekter av syresättning på trä

• Syrehalter i kranvatten och

syrehalter efter infiltration i lera

• Enkla metoder för kontroll av syre innan infiltration

(100)

• Litteraturstudie: tvärvetenskaplig översikt

– https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2020.104913

• Vetenskapliga artiklar

• Sammanställning av guideline för skydd av trägrundpålar vid urbant infrastrukturarbete

Spridning av resultat

(101)

TACK FÖR ER UPPMÄRKSAMHET!

KONTAKTA OSS GÄRNA VID FRÅGOR

JOHANNA.ELAM@MARINE.GU.SE

CHARLOTTE.BJORDAL@MARINE.GU.SE

(102)

Lunch

104

Återsamling kl 12:15