Badania i analizy kosztów budowy i utrzymania nawierzchni betonowych i asfaltowych. Prof. Antoni Szydło

Transkrypt

1 Badania i analizy kosztów budowy i utrzymania nawierzchni betonowych i asfaltowych Prof. Antoni Szydło

2 Plan wystąpienia 1.Wprowadzenie 2.Przyjęte założenia techniczne do analizy kosztów 3.Rodzaje konstrukcji przyjęte do analiz 4.Koszty budowy - założenia 5.Strategie utrzymania nawierzchni w ciągu 30 lat 6.Koszty utrzymania 7.Koszty całkowite po 30 latach 8.Koszty w okresie Podsumowanie

3 Wprowadzenie Pierwsze nawierzchnie jeden typ

4 Wprowadzenie Typy nawierzchni: podatne, półsztywne, sztywne podatne półsztywne sztywne?

5 Wprowadzenie Pierwsza nawierzchnia betonowa w Europie 1888 r. plac Bluechera (Breslau - Wrocław) dzisiejszy Plac Solny Pierwsza nawierzchnia asfaltowa w Europie 1837 r. Place de la Concorde Paris - Paryż

6 Wprowadzenie

7 Wprowadzenie Nawierzchnie w Polsce istniejące naw. asfaltowe projektowane naw. asfaltowe istniejące naw. betonowe projektowane naw. betonowe inne planowane drogi ekspresowe

8 Wprowadzenie W administracjach drogowych na świecie prowadzi się analizy: - LCA Life Cycle Assessment Ocena Cyklu Życia proces oceny wpływu produktu lub usługi na środowisko w całym okresie życia produktu, - LCC Life Cycle Costing Koszt Cyklu Życia suma wszystkich kosztów ponoszonych podczas cyklu życia wyrobu budowa-użytkowanie-likwidacja, - LCI Life Cycle Inventory Analiza zbioru w cyklu życia etap gromadzenia danych potrzebnych do realizacji LCA

9 Wprowadzenie W administracji drogowej amerykańskiej w 33 stanach od 2008 roku stosuje się analizy LCC. Z analiz Texas Department of Transportation wynika, że w ciągu 50 lat koszt budowy nawierzchni betonowych obniżył się o około 20%, natomiast ceny asfaltu wzrosły o 95%. W 2013 roku w USA koszty budowy nawierzchni betonowych były 10 do 20% niższe od nawierzchni podatnych. Prezentacja dotyczy kosztów budowy i utrzymania nawierzchni sztywnych i podatnych w Polsce

10 Przyjęte założenia techniczne do analizy kosztów Katalogi nawierzchni

11 Przyjęte założenia techniczne do analizy kosztów nawierzchnia podatna nawierzchnia sztywna w. ścieralna w. wiążąca płyta betonowa podbudowa podbudowa zasadnicza 120 MPa zasadnicza 120 MPa dolne warstwy konstrukcji (ulepszone podłoże + grunt rodzimy) typ G1

12 Przyjęte założenia techniczne do analizy kosztów Przyjęto typowe rozwiązania dolnych warstw konstrukcji i warstwy ulepszonego podłoża są takie same. Przyjęto, że wtórny moduł na górnej powierzchni podbudowy pomocniczej wynosi 120 MPa. Przyjęto rodzaj podłoża jako TYP 1-G1. Dlatego nie obliczano kosztów budowy dla tego typu wzmocnienia podłoża. Przyjęto dla obu rodzajów konstrukcji nawierzchni okres eksploatacji równy 30 lat. W analizach obciążenia ruchem przyjęto dwie opcje: KR6, KR7 - podatne, KR6 i KR7 - sztywne.

13 Opcja 1 Przyjęte założenia techniczne do analizy kosztów Przyjęto, że przez obie konstrukcje przejdzie osi standardowych o nacisku 100 kn. nawierzchnia podatna nawierzchnia sztywna 90 mln 220 mln

14 Opcja 2 Przyjęte założenia techniczne do analizy kosztów Przyjęto, że przez konstrukcje nawierzchni przejdzie określona liczba sylwetek pojazdów. o o o samochody ciężarowe bez przyczep na dobę na pas, samochody ciężarowe z przyczepami-3300 na dobę na pas, autobusy-200 na dobę na pas. nawierzchnia podatna nawierzchnia sztywna 90 mln 220 mln Po 30 latach \ mln po przeliczeniu na osie 100 kn mln

15 Przyjęte założenia techniczne do analizy kosztów Parametry materiałowe dla konstrukcji podatnych: - Warstwy nawierzchniowe: MMA - SMA oraz beton asfaltowy typu - AC (wg WT ) - Podbudowy: kruszywo łamane stabilizowane mechanicznie (wg WT ) mieszanki związane C5/6 (wg WT )

16 Przyjęte założenia techniczne do analizy kosztów Parametry materiałowe dla konstrukcji sztywnych - Warstwa nawierzchniowa: beton cementowy C35/45, wytrzymałość na zginanie 5,5 MPa. Klasa ekspozycji XF4, beton jest dwuwarstwowy, górna warstwa z tzw. odkrytym kruszywem. - Podbudowy: kruszywo łamane stabilizowane mechanicznie (wg WT ) beton asfaltowy (WT ) mieszanki związane C8/10 (wg WT ) Dla nawierzchni betonowych przyjęto, że obowiązują OST, zatwierdzone przez GDDKiA.

17 Rodzaje konstrukcji Konstrukcje podatne dla ruchu KR7 A1-KR7 h [cm] 4 Warstwa ścieralna SMA wg WT2 8 Warstwa wiążąca AC16W wg WT MPa Warstwa podbudowy AC22P wg WT MPa Warstwa podbudowy kruszywo łamane stab. mech. C 90/3 wg WT2 50 B-KR7 4 Warstwa ścieralna SMA wg WT2 8 Warstwa wiążąca AC16W wg WT MPa Warstwa podbudowy AC22P wg WT2 C-KR Warstwa ścieralna SMA wg WT2 8 Warstwa wiążąca AC16W wg WT2 12 Warstwa podbudowy AC22P wg WT MPa Warstwa podbudowy mieszanka związana spoiwem hydraul. C 5/6 48

18 Rodzaje konstrukcji Konstrukcje sztywne dla ruchu KR6 h [cm] I-KR MPa Płyta betonowa C35/45, dyblowana i kotwiona MPa Warstwa podbudowy kruszywo łamane stab. mech. C 90/3 60 II-KR MPa Płyta betonowa C35/45, dyblowana i kotwiona Warstwa podbudowy AC22 wg WT2 37 [ ] III-KR MPa Płyta betonowa C35/45, dyblowana i kotwiona Warstwa poślizgowa powierzchniowe utrwalenie Warstwa podbudowy mieszanka związana spoiwem hydraul. C 8/10 45

19 Rodzaje konstrukcji Konstrukcje sztywne dla ruchu KR7 h [cm] I-KR MPa Płyta betonowa C35/45, dyblowana i kotwiona MPa Warstwa podbudowy kruszywo łamane stab. mech. C 90/3 62 II-KR MPa Płyta betonowa C35/45, dyblowana i kotwiona Warstwa podbudowy AC22 wg WT2 39 III-KR MPa Płyta betonowa C35/45, dyblowana i kotwiona Warstwa poślizgowa powierzchniowe utrwalenie Warstwa podbudowy mieszanka związana spoiwem hydraul. C 8/10 49

20 Przyjęte założenia (2015 r.) Koszty budowy Obliczenia kosztów budowy dla odcinka drogi klasy S-droga ekspresowa o długości 1 km i szerokości 10 m tj m 2. Pominięto dla wszystkich analizowanych konstrukcji wszystkie koszty związane z transportem zarówno materiałów wsadowych dla wytwórni jak i gotowych materiałów do miejsca wbudowania. Całkowicie pominięto kwestie związane z oznakowaniem poziomym. Ceny R, M i S oraz koszty zakupu, pośrednie i wskaźniki zysku przyjęto na podstawie aktualnych stawek wg Sekocenbud (IV kwartał 2015) w związku z czym pominięto koszty transportu opierając się na kosztach zakupu wg Sekocenbud. (IV kwartał 2015).

21 Przyjęte założenia (2015 r.) Koszty budowy Przyjęto ceny średnie dla robót inżynieryjnych. Z powodu braku danych w Sekocenbud na podstawie wywiadu z wykonawcami przyjęto że koszt zespołu maszyn dla nawierzchni betonowej z obsługą to 5000,00 zł /h. Wydajność to około 50 mb/h - koszt wbudowania 1 m2 kształtuje się na poziomie 10 zł. Dla robót inżynieryjnych przyjęto: Koszty pośrednie 62,8 % (od R i S); Koszty zakupu 7,5% (od M); Zysk 10,3 % (od R+Kp i S+Kp)

22 Koszty budowy Wyniki obliczeń kosztów budowy lp Typ konstrukcji Rodzaj konstrukcji 1 A1 KR7 2 B KR7 3 C KR7 1 I KR6 2 II KR6 3 III KR6 1 I KR7 2 II KR7 3 III KR7 Nawierzchnie podatne SMA+AC+AC+KŁ =50 cm SMA+AC+AC =36 cm SMA+AC+AC+C5/ =48 cm Nawierzchnie sztywne KR6 Beton C35/45+KŁ 30+30=60 cm Beton C35/45+AC 27+10=37 cm Beton C35/45+C8/ =45 cm Nawierzchnie sztywne KR7 Beton C35/45+KŁ 32+30=62 cm Beton C35/45+AC 29+10=39 cm Beton C35/45+C8/ =49 cm Koszt budowy, PLN , , , , , , ,90

23 Koszty budowy Wyniki obliczeń kosztów budowy podbud. z kruszywa podbud. z bet. asf. podbud. z m. związanej spoiwem hydraul koszt [PLN] naw. podatna naw. sztywna KR6 naw. sztywna KR7 0 A1 KR7 A1 KR7 I KR6 I KR7 B KR7 II KR6 B KR7 II KR7 C KR7 C KR7 III KR6 III KR7 Typ konstrukcji

24 Utrzymanie nawierzchni Zabiegi technologiczne (strategię utrzymania) wzięto na podstawie doświadczeń krajowych i innych administracji drogowych której nawierzchnie pracują w podobnych warunkach klimatycznych jak Polska (Francja, Niemcy, USA). Nawierzchnie podatne wymiana warstw! Po 9 latach wymiana warstwy ścieralnej Po 18 latach 40% wymiana warstwy ścieralnej i wiążącej Po 18 latach wymiana 60% warstwy ścieralnej Po 27 latach wymiana 60% warstwy wiążącej i ścieralnej Po 27 latach wymiana 40% warstwy ścieralnej Po 30 latach pozostała trwałość zmęczeniowa konstrukcji nawierzchni wg 1 opcji 23 mln osi 100 kn wg opcji 2-10 mln osi 100 kn

25 Utrzymanie nawierzchni Nawierzchnie sztywne wymiana materiałów szczelin, wymiana pękniętych płyt (5% spękanych płyt)! Po 9 latach wymiana uszczelnień szczelin podłużnych i poprzecznych Po 18 latach wymiana 5% płyt Po 18 latach wymiana uszczelnień szczelin podłużnych i poprzecznych Po 24 latach wymiana 3% płyt Po 27 latach wymiana uszczelnień szczelin podłużnych i poprzecznych Po 27 latach wymiana 5% płyt Po 30 latach trwałość zmęczeniowa konstrukcji nawierzchni wg opcji 1 obciążenia ok. 12 mln osi 100 kn a wg opcji 2-70 mln osi 100 kn.

26 lp Utrzymanie nawierzchni Wyniki obliczeń kosztów utrzymania Typ konstrukcji 1 A1 KR7 Rodzaj konstrukcji SMA+AC+AC+KŁ =50 cm Koszty remontów po latach Nawierzchnie podatne Łączny koszt remontów B KR7 3 C KR7 1 I KR6 2 II KR6 3 III KR6 1 I KR7 2 II KR7 3 III KR7 SMA+AC+AC =36 cm SMA+AC+AC+C5/ =48 cm Beton C35/45+KŁ 30+30=60 cm Beton C35/45+AC 27+10=37 cm Beton C35/45+C8/ =45 cm Beton C35/45+KŁ 32+30=62 cm Beton C35/45+AC 29+10=39 cm Beton C35/45+C8/ =49 cm Nawierzchnie sztywne KR Nawierzchnie sztywne KR

27 Utrzymanie nawierzchni Wyniki obliczeń kosztów utrzymania podbud. z kruszywa podbud. z bet. asf. podbud. z m. związanej spoiwem hydraul koszt [PLN] A1 KR7 A1 KR7 I KR6 I KR7 B KR7 II KR6 B KR7 II KR7 C KR7 C KR7 III KR6 III KR7 naw. podatna naw. sztywna KR6 naw. sztywna KR7 Typ konstrukcji

28 Koszty całkowite po 30 latach lp Typ konstrukcji 1 A1 KR7 2 B KR7 3 C KR7 1 I KR6 2 II KR6 3 III KR6 1 I KR7 2 II KR7 3 III KR7 Rodzaj konstrukcji SMA+AC+AC+KŁ =50 cm SMA+AC+AC =36 cm SMA+AC+AC+C5/ =48 cm Beton C35/45+KŁ 30+30=60 cm Beton C35/45+AC 27+10=37 cm Beton C35/45+C8/ =45 cm Beton C35/45+KŁ 32+30=62 cm Beton C35/45+AC 29+10=39 cm Beton C35/45+C8/ =49 cm Koszt budowy, PLN Nawierzchnie podatne Łączny koszt remontów Łączny koszt nawierzchni po 30 latach , Nawierzchnie sztywne KR , , , Nawierzchnie sztywne KR , ,

29 Koszty całkowite po 30 latach podbud. z kruszywa podbud. z bet. asf. podbud. z m. związanej spoiwem hydraul koszt [PLN] A1 KR7 A1 KR7 I KR6 I KR7 B KR7 II KR6 B KR7 II KR7 C KR7 C KR7 III KR6 III KR7 naw. podatna naw. sztywna KR6 naw. sztywna KR7 Typ konstrukcji

30 Koszty całkowite po 30 latach Koszty skumulowane podbudowa z kruszywa koszt [PLN] naw. podatna naw. sztywna KR6 naw. sztywna KR lata eksploatacji

31 Koszty całkowite po 30 latach Koszty skumulowane podbudowa z BA koszt [PLN] naw. podatna naw. sztywna KR6 naw. sztywna KR lata eksploatacji

32 Koszty całkowite po 30 latach Koszty skumulowane podbudowa z mieszanki związanej cementem koszt [PLN] naw. podatna naw. sztywna KR6 naw. sztywna KR lata eksploatacji

33 Zestawienie kosztów nawierzchni w okresie Koszty całkowite po 30 latach eksploatacji podbudowa z kruszywa % (koszty budowy), 9.2% (koszty remontu), 6.6% (koszty całkowite) koszt [PLN] % (koszty budowy), 2.3% (koszty remontu), 1.3% (koszty całkowite) A1 KR7 I KR6 I KR lata

34 Zestawienie kosztów nawierzchni w okresie Koszty całkowite po 30 latach eksploatacji podbudowa z BA % (koszty budowy), 9.2% (koszty remontu), 6.5% (koszty całkowite) koszt [PLN] % (koszty budowy), 2.3% (koszty remontu), 1.5% (koszty całkowite) B KR7 II KR6 II KR lata

35 Zestawienie kosztów nawierzchni w okresie Koszty całkowite po 30 latach eksploatacji podbudowa z mieszanki związanej cementem % (koszty budowy), 9.2% (koszty remontu), 6.1% (koszty całkowite) koszt [PLN] % (koszty budowy), 2.3% (koszty remontu), 1.9% (koszty całkowite) C KR7 III KR6 III KR lata

36 Podsumowanie - koszty budowy nawierzchni podatnych i sztywnych są porównywalne z nieznacznie niższymi wartościami dla nawierzchni sztywnych znaczące koszty uzależnione są od utrzymania. Nawierzchnie sztywne są tańsze od 5.0 do 5.5 razy - nawierzchnie sztywne dla KR6 są w stanie przenieść ruch większy o 12% niż nawierzchnie podatne dla KR7 (101 mln vs 90 mln) i są tańsze w budowie i utrzymaniu - analiza zmiany cen w okresie wskazuje, że występuje znaczna stabilność cenowa dla nawierzchni betonowych zarówno dla budowy jak i utrzymania z nieznaczną tendencją spadkową, natomiast dla nawierzchni asfaltowych występują duże wahania z tendencją wzrostu cen.

37 Podsumowanie Jeżeli weźmiemy pod uwagę koszty typów nawierzchni aktualnie budowanych tj. Podatna A1- KR7 SMA+ AC + AC + KŁ Betonowa KR6 BC + C8/10 oraz KR7 BC+ C8/10 Podatna koszty budowy PLN A1 KR7 Betonowa koszty budowy ,90 PLN - III KR6 Betonowa koszty budowy ,90 PLN III KR7 - Podatna koszty całkowite , 00 PLN - A1 KR7 Betonowa koszty całkowite ,05 PLN III KR6 Betonowa koszty całkowite ,08 PLN III KR7

38 Koszty całkowite po 30 latach Porównanie wybranych, typowych konstrukcji podatna A1 KR7 h [cm] A1-KR sztywna III KR6 sztywna III KR7 57% 4 Warstwa ścieralna SMA wg WT2 8 Warstwa wiążąca AC16W wg WT MPa Warstwa podbudowy AC22P wg WT MPa Warstwa podbudowy kruszywo łamane stab. mech. C 90/ % 82% [ ] 27 III-KR6 Płyta betonowa C35/45, dyblowana i kotwiona koszt [PLN] 0 k. budowy k. utrzymania k. całkowity MPa 120 MPa Warstwa poślizgowa powierzchniowe utrwalenie Warstwa podbudowy mieszanka związana spoiwem hydraul. C 8/10 III-KR7 Płyta betonowa C35/45, dyblowana i kotwiona Warstwa poślizgowa powierzchniowe utrwalenie Warstwa podbudowy mieszanka związana spoiwem hydraul. C 8/10

39 Dziękuję za uwagę!