Ny metodik för att beräkna konsekvenserna av väder och resursanvändning vid byggande av betongstommar
Att vädret kan ha stor betydelse för produktiviteten vid byggande av betongstommar är i sig inget nytt, men nu finns en metod som visar hur stor denna påverkan kan vara.
Hur stor inverkan vädret har varierar beroende på geografiskt läge, årstid, men också genom att människor, utrustning, och betong berörs av vädret, fast på olika sätt.
För att kunna studera denna komplexitet, har en ny metodik baserad på Diskret-Händelstyrd Simulering (DHS) utvecklats och testats i ett forskningsprojekt vid Lunds Tekniska Högskola.
Det är Robert Larsson, projektledare utveckling på Cementas Forsknings- och utvecklingsavdelning, som nyligen disputerade vid Lunds tekniska högskola som med sin avhandling visar hur DHS-metodiken kan användas för att beskriva och studera hur vädret påverkar tid och kostnad beroende på var och när betongstommen byggs, men också beroende på val av betongtyp och härdningsmetod.
Metodiken användes också för att utvärdera olika sätt att använda tillgänglig arbetskraft och kranresurser för att effektivisera byggskedet utifrån tid och kostnad.
Avhandlingen visar i korthet:
- Vikten av att beskriva produktionsprocessen i detalj för att hitta flaskhalsar orsakade av resursallokeringskonflikter. För att lättare hitta dessa flaskhalsar föreslås att de traditionella prestationsmåtten tid och kostnad kompletteras med ytterligare två indikatorer, nämligen väntetid och utnyttjandegrad.
- Den DHS-metodik som använts gör det möjligt att beskriva och analysera vädrets komplexa inverkan på betongbyggandet på ett mera heltäckande sätt än vad som normalt görs i traditionell planering genom att ta hänsyn till hur både människor, maskiner och material (betong) påverkas.
- Simuleringar av hur stomskedet påverkas av vädret då stommen byggs på olika platser i Sverige och under olika årstider. Dessutom har användning av klimatförbättrad betong i kombination med olika härdningsåtgärder inkluderats i simuleringarna för att undersöka vilka konsekvenser detta får på tid, kostnad, och CO2-utsläpp för stommen.
Genom att beskriva stombyggnadsprocessen med dess ingående resurser, samt hur temperatur, vind, regn och snö påverkar enskilda arbetsmoment inklusive krantillgänglighet, samt härdning av betong i en DHS-modell, simulerades effekterna av olika väderförhållanden genom att använda väderstatistik från SMHI.
– Jag använde 20 års väderstatistik för att konstruera ett ”normalår” som jag använde i mina simuleringar. Sedan har jag jämfört normala vinterförhållanden med kallare vintrar och följt hur utfallet blivit. Jag har till och med gått ner och analyserat väderförhållanden timme för timme, förklarar Robert. En slutsats blir att vädret, som beror på årstid och geografiskt läge, kan ha stor påverkan på produktiviteten, men även kombinationen av klimatförbättrad betong och härdningsmetod.
Temperaturen påverkar mest
Simulering av väderpåverkan i avhandlingen visar sedan att temperaturen är det som inverkar mest om man ser till hela stomskedet, speciellt under vinterhalvåret. Vind, regn och snö förändras snabbt och kan få stora konsekvenser på kort sikt för enskilda arbetsmoment, men konsekvenserna sett till hela stomskedet som spänner över flera månader blir inte lika stora som effekten av temperatur. Modellen fångar upp alla dessa aspekter. Ett separat beräkningsverktyg utvecklades också för att komplettera den simulerade byggtiden för ramverket med kostnad och klimatpåverkan.
– Tanken är att det ska leda till ett konkret verktyg som kanske kan integreras i BIM (Building Information Modeling) på sikt. BIM fokuserar ju på byggdelarna. Med min modell skulle man kunna få med både resursallokeringen och vädret. Vi är inte där än, men möjligheten och data finns. Den är bara utspridd och svår att samla in.
Robert Larsson har samlat data som behövs för simuleringarna från sju projekt.Det arbetet, plus 20 års väderstatistik från SMHI, har gett stora mängder data att gå igenom.
– Nästa steg vore att hitta metoder för att fånga in data på bättre sätt, till exempel genom olika sensorer utplacerade på byggprojekten eller RFID-chip för att följa materialflöden, eller varför inte utnyttja smartphones där man med hjälp av specialutvecklade appar knappar in data om när arbeten påbörjas, avslutas, eller avbryts på grund av väder eller andra störningar. Detta skulle vara en stor hjälp för att skapa modeller men också för att öka användbarheten. Tänk om DHS-modellen kunde uppdateras i realtid baserat på nya förutsättningar (tex ändring i väder) och automatiskt analysera inverkan på kommande arbeten i takt med att stommen byggs, menar Robert.
Han betonar också att hans avhandling enbart presenterar en modell. Varje entreprenör måste bygga upp sina egna modeller utifrån sina processer, men man måste jobba med processtänk, annars faller det.
De flesta har välutvecklade processer idag, men det som saknas är en DHS-expert som samlar in och bearbetar data för att få in den i framtida modeller. När vi är där kan vi börja optimera avvägningen mellan tid, kostnad och CO2-utsläpp och på så sätt göra bättre och mer medvetna väl än idag.
Kortfattat resultat av simuleringarna:
- Över 4 000 olika kombinationer av hur resurser allokeras till olika arbetsmoment under stomcykeln simulerades med DHS-metodiken för att identifiera den kombination som resulterade i kortare byggtid och lägsta kostnad.
- Resultaten från simuleringarna visar att vädret har en betydande inverkan på byggtiden för betongstommen. Till exempel ökar byggtiden i intervallet 8–42 procent jämfört med ett referensscenario som är opåverkat av väder.
- Den förlängda varaktigheten beror på årstid och var projektet är beläget, men beror också på i vilken utsträckning klimatförbättrad betong används. Resultaten visar vidare att klimatförbättrad betong har en betydande potential att minska koldioxidutsläppen från en betongkonstruktion under byggskedet. Men för att förverkliga potentialen hos klimatförbättrad betong, även i perioder med kallare väder, blir valet av lämpliga härdningsmetoder av stor betydelse.
