Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα

Transcript

1

2 Διπλωματική εργασία με θέμα: Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα Συντάκτης εργασίας: Αποστολακάκη Λεμονιά, Πολιτικός μηχανικός Α.Π.Θ. Εξεταστική επιτροπή: Παπαγιάννη-Παπαδοπούλου Ιωάννα, Καθηγήτρια Α.Π.Θ. Τέγος Ιωάννης, Καθηγητής Α.Π.Θ. Ιγνατάκης Χρήστος, Καθηγητής Α.Π.Θ.

3 Περίληψη Η κατασκευή ενός οδοστρώματος αποτελεί μία ιδιαίτερα υψηλή επένδυση κεφαλαίου, η οποία μπορεί να πάρει τεράστιες διαστάσεις, ανάλογα με την κλίμακα του έργου. Το κεφάλαιο αυτό προέρχεται, συνήθως, από δημόσιους πόρους. Κρίνεται, λοιπόν, απαραίτητο ο αρμόδιος για το σχεδιασμό του έργου και λήψη της τελικής απόφασης να πραγματοποιήσει μία πλήρη οικονομική ανάλυση, με σκοπό να μελετήσει διάφορα σενάρια, ώστε να επιλέξει το καταλληλότερο για τη συγκεκριμένη περίπτωση μελέτης, έχοντας πάντα κατά νου το ύψος της επένδυσης αλλά και την προέλευση του κεφαλαίου. Στην παρούσα εργασία γίνεται μία προσπάθεια για οικονομική αξιολόγηση των εναλλακτικών λύσεων, που διαφέρουν ως προς τον τύπο του οδοστρώματος. Πιο συγκεκριμένα, σκοπός της μελέτης είναι να εξετάσει και να συγκρίνει το κόστος μεταξύ εύκαμπτου και δύσκαμπτου οδοστρώματος, στην περίπτωση ενός δρόμου με αυξημένη κυκλοφορία, κυρίως βαρέων, οχημάτων. Επιπλέον, μελετώνται εναλλακτικές λύσεις στην περίπτωση του δύσκαμπτου οδοστρώματος με διαφορές ως προς τη σύνθεση του σκυροδέματος (χρήση αποκλειστικά παραδοσιακού τσιμέντου και χρήση βιομηχανικών παραπροϊόντων ως μερικό υποκατάστατο του τσιμέντου) καθώς και ως προς τη δημιουργία αντιολισθηρής επιφάνειας σε αυτά. Η μέθοδος που ακολουθείται για την ανάλυση του κόστους των οδοστρωμάτων συνυπολογίζει όχι μόνο το κόστος αρχικής κατασκευής αλλά και το κόστος της συντήρησης και ανακατασκευής, το κόστος του χρήστη αλλά και την υπολειμματική αξία των υλικών σε μία συγκεκριμένη περίοδο ανάλυσης. Η μέθοδος αυτή για τη διεξαγωγή της εν λόγω οικονομικής ανάλυσης είναι γνωστή ως Ανάλυση Κόστους του Κύκλου Ζωής (ΑΚΚΖ) και χρησιμοποιεί βασικές έννοιες και σχέσεις και της τεχνικής οικονομικής. Η ανάλυση καταλήγει σε χρήσιμα συμπεράσματα σχετικά με το κόστος των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων, τα οποία σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες και αποτελέσματα άλλων μελετών, θα οδηγήσουν τον υπεύθυνο για την τελική απόφαση στην επιλογή της κατάλληλης, για τη συγκεκριμένη περίπτωση, λύσης. Λέξεις κλειδιά: σκυρόδεμα, δύσκαμπτο οδόστρωμα, οικονομική ανάλυση, κόστος κύκλου ζωής, ανάλυση κόστους κύκλου ζωής

4 Abstract Pavement construction is a very high capital investment. This investment can reach huge dimensions depending on the project-size, and is usually derived from public funds. Therefore, it is essential that the project planner or/and decision maker has to conduct an economic analysis in order to compare different scenarios. Bearing in mind the amount of investment and the origin of capital, he chooses the most appropriate scenario for the case. This study is an effort on economic evaluation of alternatives, which differ in the type of pavement. Specifically, the purpose of this study is to examine and compare the cost between flexible and rigid pavement, which are designed for roads with high traffic, and in particular heavy vehicles. Furthermore, it examines alternatives for the composition of concrete for rigid pavement (use only traditional cement and use of industrial by-products as a partial replacement of cement), and also for antiskidding layer materials. The methodology for analyzing pavement costs takes into account, not only the initial construction cost, but also the maintenance and reconstruction cost, the user cost and the salvage value of the materials, during a standard analysis period. The method for conducting this economic analysis is known as Life Cycle Cost Analysis (LCCA) and uses basic concepts of engineering economics. The analysis comes to very useful conclusions about the cost of rigid pavements. In combination with other factors and results of other studies, they will lead the decision maker to the final choice of the appropriate solution for the particular case. Keywords: concrete, rigid pavement, economic analysis, life cycle cost, life cycle cost analysis

5 Περιεχόμενα Περίληψη... 2 Abstract... 3 Περιεχόμενα... 4 Εικόνες... 8 Πίνακες Διαγράμματα Κεφάλαιο 1 ο Εισαγωγή Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Εισαγωγή Ιστορική εξέλιξη οδοστρωμάτων Ρωμαϊκοί δρόμοι Οδοστρώματα Telford Οδοστρώματα Macadam Η άνοδος της ασφάλτου Οδοστρώματα Macadam με πίσσα Οδοστρώματα φύλλου ασφάλτου Ασφαλτικά οδοστρώματα Η ανάπτυξη του σκυροδέματος από τσιμέντο Portland Οδοστρώματα από σκυρόδεμα με τσιμέντο Portland (PCC) Γενικά χαρακτηριστικά και στοιχεία οδοστρωμάτων Σκοπός οδοστρώματος Κατηγορίες οδοστρωμάτων Διαφορές εύκαμπτων και δύσκαμπτων οδοστρωμάτων Συντήρηση και αποκατάσταση οδοστρωμάτων Σκοπός των επεμβάσεων συντήρησης και βασικές έννοιες Σχέση συντήρησης, αποκατάστασης και διάρκειας ζωής του οδοστρώματος Φθορές ευκάμπτων οδοστρωμάτων... 40

6 Φθορές δύσκαμπτων οδοστρωμάτων Συντήρηση και εκτιμώμενος χρόνος ζωής οδοστρωμάτων Δύσκαμπτα οδοστρώματα Κατηγορίες δύσκαμπτων οδοστρωμάτων Αρμοί δύσκαμπτων οδοστρωμάτων Συντήρηση και αποκατάσταση Χρήση δύσκαμπτων οδοστρωμάτων διεθνώς Χρήση βιομηχανικών παραπροϊόντων σε δύσκαμπτα οδοστρώματα Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Εισαγωγή Ανάλυση κόστους του κύκλου ζωής οδοστρωμάτων Εισαγωγή Οι ρίζες της ανάλυσης κόστους του κύκλου ζωής των οδοστρωμάτων Το πλαίσιο της ανάλυσης κόστους του κύκλου ζωής των οδοστρωμάτων Βασικές οικονομικές έννοιες και μέθοδοι της Τεχνικής Οικονομικής Βασικές έννοιες και σχέσεις απαραίτητες στην Τεχνική Οικονομική Τόκος και επιτόκιο Απλό επιτόκιο και ανατοκισμός Τοκοχρεολύσιο Ονομαστικό και πραγματικό επιτόκιο Παρούσα αξία Προεξόφληση Πληθωρισμός και επιτόκια Βασικές μέθοδοι τεχνικοοικονομικής μελέτης εναλλακτικών λύσεων Μέθοδος παρούσας αξίας Μέθοδος ισοδύναμης ετήσιας αξίας Μέθοδος λόγου οφέλους κόστους Μέθοδος εσωτερικού βαθμού απόδοσης Τεχνικές οικονομικής ανάλυσης εναλλακτικών λύσεων οδοστρωμάτων Συνιστώσες ανάλυσης του κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων Χαρακτηριστικά του υπό μελέτη έργου... 86

7 5.2. Συντελεστής και επιτόκιο προεξόφλησης (επικαιροποίησης) Περίοδος ανάλυσης Κόστη διαχειριστή έργου Αρχικό κόστος κατασκευής Κόστος ανακατασκευής Κόστος συντήρησης Υπολειμματική αξία Κόστη χρήστη Διάρκεια ταξιδιού και χρονική καθυστέρηση Λειτουργία οχημάτων και πρόσθετο κόστος οχημάτων Ατυχήματα ή πιθανά πρόσθετα ατυχήματα Ικανοποίηση ή δυσφορία μετακινούμενων Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλου Ζωής Εφαρμογή Εισαγωγή Επιλογές σχεδιασμού Παραδοχές Εναλλακτικά σενάρια Μέθοδος οικονομικής ανάλυσης Γενικά Κόστη αρχικής κατασκευής, συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής Κόστος χρήστη Υπολειμματική αξία υλικών Κόστος κύκλου ζωής εναλλακτικών σεναρίων αποτελέσματα οικονομικής ανάλυσης Σενάριο Σενάριο 2-α Σενάριο 2-β Σενάριο 2-α Σενάριο 2-β Σχολιασμός αποτελεσμάτων οικονομικής ανάλυσης

8 7.1. Κόστος αρχικής κατασκευής Κόστος κύκλου ζωής Εναλλακτικά σενάρια Κεφάλαιο 5 ο Συμπεράσματα Παρατηρήσεις Παράρτημα Α Κόστος αρχικής κατασκευής Παράρτημα Β Κόστος συντήρησης Παράρτημα Γ Κόστος αποκατάστασης Παράρτημα Δ Κόστος ανακατασκευής Παράρτημα Ε Κόστος χρήστη Παράρτημα Στ Υπολειμματική αξία Βιβλιογραφία

9 Εικόνες Εικόνα 1: Η Αππία Οδός στη Ρώμη Εικόνα 2: Δομή ρωμαϊκού οδοστρώματος που εντοπίστηκε κοντά στο Radstock, Αγγλία Εικόνα 3: Τυπικό οδόστρωμα Telford Εικόνα 4: Πυρήνας οδοστρώματος Macadam Εικόνα 5: Τυπικό οδόστρωμα Macadam Εικόνα 6: Τυπική κατασκευαστική διατομή εύκαμπτου οδοστρώματος Εικόνα 7: Τυπική κατασκευαστική διατομή δύσκαμπτου οδοστρώματος Εικόνα 8: Μικτό δύσκαμπτο με συνεχή οπλισμό οδόστρωμα (C.R.C.R.P.) Εικόνα 9: Κατανομή φόρτισης σε εύκαμπτο οδόστρωμα Εικόνα 10: Κατανομή φόρτισης σε δύσκαμπτο Εικόνα 11: Διαφοροποίηση ορατότητας κατά τις νυχτερινές ώρες ανάμεσα στο σκυρόδεμα και την άσφαλτο Εικόνα 12: Επίδραση συντήρησης και αποκατάστασης οδοστρώματος στο επίπεδο εξυπηρέτησης και στη διάρκεια ζωής αυτού Εικόνα 13: Ρηγμάτωση τύπου αλιγάτορα Εικόνα 14: Ρωγμές στα άκρα του οδοστρώματος Εικόνα 15: Ρωγμές από ανάκλαση Εικόνα 16: Ρωγμές από ολίσθηση ταπήτων Εικόνα 17: Τυπική τροχοαυλάκωση Εικόνα 18: Τυπική τροχοαυλάκωση με πλευρική ανύψωση Εικόνα 19: Κυματώσεις Εικόνα 20: Απώθηση Εικόνα 21: Τοπική καθίζηση Εικόνα 22: Τοπική διόγκωση Εικόνα 23: Τοπική καθίζηση σε τομή οδοστρώματος Εικόνα 24: Αποκόλληση αδρανών Εικόνα 25: Λακκούβα Εικόνα 26: Λείανση αδρανών επιφάνειας οδοστρώματος Εικόνα 27: Ανάδυση ασφάλτου Εικόνα 28: Ανάδυση ασφάλτου Εικόνα 29: Φθορά στον αρμό δύσκαμπτου οδοστρώματος Εικόνα 30: Γωνιώδεις ρωγμές Εικόνα 31: Διαμήκεις ρωγμές Εικόνα 32: Εγκάρσιες ρωγμές Εικόνα 33: Φαινόμενο άντλησης Εικόνα 34: Λεπίδωση επιφάνειας δύσκαμπτου οδοστρώματος Εικόνα 35: Θρυμματισμός στην ακμή της πλάκας... 52

10 Εικόνα 36: Θρυμματισμός στη γωνία της πλάκας Εικόνα 37: Λείανση αδρανών Εικόνα 38: Χαρακτηριστικοί τύποι δύσκαμπτων οδοστρωμάτων: (α) Άοπλο Οδόστρωμα (U.R.C.P.), (β) Οπλισμένο με μη-συνεχή οπλισμό οδόστρωμα (J.R.C.P.) και (γ) Οπλισμένο με συνεχή οπλισμό οδόστρωμα (C.R.C.P.) Εικόνα 39: Τυπικό άοπλο οδόστρωμα σκυροδέματος (URCP) Εικόνα 40: Τυπικό οπλισμένο με μη-συνεχή οπλισμό οδόστρωμα σκυροδέματος (JRCP) Εικόνα 41: Τυπικό οπλισμένο με συνεχή οπλισμό οδόστρωμα σκυροδέματος (CRCP) Εικόνα 42: Αρμός συστολής Εικόνα 43: Αρμός διαστολής Εικόνα 44: Αρμός κύρτωσης Εικόνα 45: «Λευκή και γκρι ζώνη» στην περιοχή του Quebec Εικόνα 46: Τρίπτυχο βιωσιμότητας Εικόνα 47: Η λογική που ακολουθείται στις πιο κοινές μεθόδους οικονομικής ανάλυσης οδοστρωμάτων Εικόνα 48: Διατομή εύκαμπτου οδοστρώματος μελέτης Εικόνα 49: Διατομή δύσκαμπτου οδοστρώματος μελέτης Σεναρίου 2-α Εικόνα 50: Διάταξη αρμού συστολής Εικόνα 51: Διάταξη αρμού διαστολής Εικόνα 52: Διάταξη αρμού κύρτωσης κατά την εγκάρσια διεύθυνση Εικόνα 53: Διάταξη αρμών στο άοπλο οδόστρωμα της μελέτης Εικόνα 54: Διατομή δύσκαμπτου οδοστρώματος μελέτης Σεναρίου 2-β

11 Πίνακες Πίνακας 1: Γενικές οδηγίες για επεμβάσεις συντήρησης εύκαμπτων οδοστρωμάτων και εκτιμήσεις διάρκειας ζωής Πίνακας 2: Γενικές οδηγίες για επεμβάσεις συντήρησης δύσκαμπτων οδοστρωμάτων και εκτιμήσεις διάρκειας ζωής Πίνακας 3: Δύσκαμπτα οδοστρώματα στο οδικό δίκτυο των ΗΠΑ το έτος Πίνακας 4: Χρήση των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων διεθνώς Πίνακας 5: Βασικές σχέσεις μετασχηματισμού χρηματορροών Πίνακας 6: Επιτόκια προεξόφλησης διαφόρων ευρωπαϊκών κρατών και προτεινόμενος Ευρωπαϊκής Ένωσης Πίνακας 7: Μέσος ετήσιος όρος τιμής αμόλυβδης βενζίνης στην Ελλάδα χωρίς φόρους και τέλη (τιμή πώλησης των ελληνικών διυλιστηρίων σε τιμές έκαστου έτους) Πίνακας 8: Μέση κατανάλωση καυσίμων για ελαφριά οχήματα σύμφωνα με τη «Μελέτη Υπολογισμού Λειτουργικού Κόστους Οχημάτων» του ΥΠΕΚΑ Πίνακας 9: Τιμές επί μέρους παραμέτρων βασικού λογιστικού και οικονομικού κόστους κίνησης ΙΧ επιβατικού οχήματος χωρίς το κόστος καυσίμου με χρήση στοιχείων από τη «Μελέτη Υπολογισμού Λειτουργικού Κόστους Οχημάτων» του ΥΠΕΚΑ Πίνακας 10: Μέσος ετήσιος όρος τιμής πετρελαίου κίνησης στην Ελλάδα χωρίς φόρους και τέλη (τιμή πώλησης των ελληνικών διυλιστηρίων σε τιμές έκαστου έτους) Πίνακας 11: Μέση κατανάλωση καυσίμων για βαριά οχήματα σύμφωνα με τη «Μελέτη Υπολογισμού Λειτουργικού Κόστους Οχημάτων» του ΥΠΕΚΑ Πίνακας 12: Τιμές επί μέρους παραμέτρων βασικού λογιστικού και οικονομικού κόστους κίνησης βαρέος οχήματος χωρίς το κόστος καυσίμου με χρήση στοιχείων από τη «Μελέτη Υπολογισμού Λειτουργικού Κόστους Οχημάτων» του ΥΠΕΚΑ Πίνακας 13: Μέσος ετήσιος όρος τιμής αμόλυβδης βενζίνης στην Ελλάδα χωρίς φόρους και τέλη (τιμή πώλησης των ελληνικών διυλιστηρίων σε τιμές έκαστου έτους) Πίνακας 14: Ποσοστιαία κατανομή κυκλοφοριακού φόρτου βαρέων οχημάτων της μελέτης σε κατηγορίες εμπορικών οχημάτων Πίνακας 15: Πρόγραμμα επεμβάσεων εύκαμπτου οδοστρώματος σεναρίου Πίνακας 16: Πρόγραμμα συντηρήσεων δύσκαμπτου οδοστρώματος σεναρίου 2-α Πίνακας 17: Πρόγραμμα συντηρήσεων δύσκαμπτου οδοστρώματος σεναρίου 2-β Πίνακας 18: Πινάκας τιμών εργασιών υλικών που λαμβάνονται υπόψη στην οικονομική ανάλυση

12 Πίνακας 19: Ημερήσια παραγωγικότητα εργασιών που λαμβάνονται υπόψη στην οικονομική ανάλυση Πίνακας 20: Διάρκεια εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής Πίνακας 21: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 1 για επιτόκιο προεξόφλησης 5% (σε /m 2 ) Πίνακας 22: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 1 για ένα φάσμα επιτοκίων (σε /m 2 ) Πίνακας 23: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-α για επιτόκιο προεξόφλησης 5% (σε /m 2 ) Πίνακας 24: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-α για ένα φάσμα επιτοκίων (σε /m 2 ) Πίνακας 25: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-β για επιτόκιο προεξόφλησης 5% (σε /m 2 ) Πίνακας 26: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-β για ένα φάσμα επιτοκίων (σε /m 2 ) Πίνακας 27: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-α-2 για επιτόκιο προεξόφλησης 5% (σε /m 2 ) Πίνακας 28: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-α-2 για ένα φάσμα επιτοκίων (σε /m 2 ) Πίνακας 29: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-β-2 για επιτόκιο προεξόφλησης 5% (σε /m 2 ) Πίνακας 30: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-β-2 για ένα φάσμα επιτοκίων (σε /m 2 ) Πίνακας 31: Ποσοστιαία συμμετοχή επιμέρους συνιστωσών στο ΚΚΖ του σεναρίου 1 (εξαιρείται η υπολειμματική αξία) Πίνακας 32: Ποσοστιαία συμμετοχή επιμέρους συνιστωσών στο ΚΚΖ του σεναρίου 2-α (εξαιρείται η υπολειμματική αξία) Πίνακας 33: Ποσοστιαία συμμετοχή επιμέρους συνιστωσών στο ΚΚΖ του σεναρίου 2-β (εξαιρείται η υπολειμματική αξία) Πίνακας 34: Ποσοστιαία συμμετοχή επιμέρους συνιστωσών στο ΚΚΖ του σεναρίου 2-α-2 (εξαιρείται η υπολειμματική αξία) Πίνακας 35: Ποσοστιαία συμμετοχή επιμέρους συνιστωσών στο ΚΚΖ του σεναρίου 2-β-2 (εξαιρείται η υπολειμματική αξία) Πίνακας 36: Ποσότητες εργασιών υλικών αρχικής κατασκευής σεναρίου Πίνακας 37: Ποσότητες εργασιών υλικών αρχικής κατασκευής σεναρίου 2-α Πίνακας 38: Ποσότητες εργασιών υλικών αρχικής κατασκευής σεναρίου 2-β Πίνακας 39: Ποσότητες εργασιών υλικών αρχικής κατασκευής σεναρίου 2-α Πίνακας 40: Ποσότητες εργασιών υλικών αρχικής κατασκευής σεναρίου 2-β Πίνακας 41: Κόστος εργασιών υλικών αρχικής κατασκευής σεναρίου Πίνακας 42: Κόστος εργασιών υλικών αρχικής κατασκευής σεναρίου 2-α

13 Πίνακας 43: Κόστος εργασιών υλικών αρχικής κατασκευής σεναρίου 2-β Πίνακας 44: Ποσοστό συμμετοχής τσιμέντου στο κόστος του σκυροδέματος Πίνακας 45: Κόστος σκυροδέματος με αντικατάσταση τσιμέντου από ιπτάμενη τέφρα κατά 50% Πίνακας 46: Κόστος εργασιών υλικών αρχικής κατασκευής σεναρίου 2-α Πίνακας 47: Κόστος εργασιών υλικών αρχικής κατασκευής σεναρίου 2-β Πίνακας 48: Κόστος αρχικής κατασκευής σεναρίων υπό μελέτη Πίνακας 49: Ποσότητες εργασιών υλικών περιοδικής συντήρησης σεναρίου Πίνακας 50: Ποσότητες εργασιών υλικών συντήρησης αρμών σεναρίου 2-α Πίνακας 51: Ποσότητες εργασιών υλικών συντήρησης αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας (14 ο έτος) σεναρίου 2-α Πίνακας 52: Ποσότητες εργασιών υλικών συντήρησης αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας (21 ο έτος) σεναρίου 2-α Πίνακας 53: Ποσότητες εργασιών υλικών περιοδικής συντήρησης σεναρίου 2-α Πίνακας 54: Ποσότητες εργασιών υλικών συντήρησης αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας σεναρίου 2-β Πίνακας 55: Ποσότητες εργασιών υλικών περιοδικής συντήρησης σεναρίου 2-β Πίνακας 56: Κόστος εργασιών υλικών περιοδικής συντήρησης σεναρίου Πίνακας 57: Κόστος εργασιών υλικών συντήρησης αρμών σεναρίου 2-α Πίνακας 58: Κόστος εργασιών υλικών συντήρησης αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας (14 ο έτος) σεναρίου 2-α Πίνακας 59: Κόστος εργασιών υλικών συντήρησης αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας (21 ο έτος) σεναρίου 2-α Πίνακας 60: Κόστος εργασιών υλικών περιοδικής συντήρησης σεναρίου 2-α Πίνακας 61: Κόστος εργασιών υλικών συντήρησης αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας σεναρίου 2-β Πίνακας 62: Κόστος εργασιών υλικών περιοδικής συντήρησης σεναρίου 2-β Πίνακας 63: Κόστος συντήρησης σεναρίων υπό μελέτη Πίνακας 64: Ποσότητες εργασιών υλικών αποκατάστασης σεναρίων 2-α, 2-β, 2-α-2 και 2-β Πίνακας 65: Κόστος εργασιών υλικών αποκατάστασης σεναρίων 2-α, 2-β, 2-α-2 και 2-β Πίνακας 66: Κόστος αποκατάστασης σεναρίων υπό μελέτη Πίνακας 67: Ποσότητες εργασιών υλικών ανακατασκευής σεναρίου Πίνακας 68: Κόστος εργασιών υλικών ανακατασκευής σεναρίου Πίνακας 69: Κόστος ανακατασκευής σεναρίων υπό μελέτη Πίνακας 70: Προβλεπόμενος κυκλοφοριακός φόρτος ανά κατεύθυνση στα έτη που προβλέπονται επεμβάσεις συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής

14 Πίνακας 71: Αξία χρόνου για τους μετακινούμενους με ΙΧ και λεωφορεία καθώς και για τους οδηγούς βαρέων οχημάτων στα έτη που προβλέπονται εργασίες συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής Πίνακας 72: Αριθμός μετακινούμενων και οδηγών εμπορικών οχημάτων στα έτη που προβλέπονται επεμβάσεις συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής Πίνακας 73: Ημερήσια καθυστέρηση μετακινούμενων για τα έτη που προβλέπονται εργασίες συντήρησης, ανακατασκευής και αποκατάστασης Πίνακας 74: Ημερήσιο κόστος χρήστη λόγω καθυστερήσεων για τα έτη που προβλέπονται εργασίες συντήρησης, ανακατασκευής και αποκατάστασης Πίνακας 75: Κόστος χρήστη λόγω χρονικής καθυστέρησης κατά τη διάρκεια εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής για κάθε σενάριο Πίνακας 76: Πρόσθετο κόστος (ή όφελος) χρήστη ανά όχημα λόγω μείωσης ταχύτητας κατά τη διάρκεια εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής για κάθε σενάριο Πίνακας 77: Κόστος χρήστη λόγω μείωσης ταχύτητας κατά τη διάρκεια εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής για κάθε σενάριο Πίνακας 78: Κόστος χρήστη κατά τη διάρκεια εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής για κάθε σενάριο Πίνακας 79: Κόστος χρήστη ανά μονάδα επιφάνειας οδοστρώματος κατά τη διάρκεια εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής για κάθε σενάριο Πίνακας 80: Εντοπισμός υλικών στρώσεων με υπολειμματική αξία Πίνακας 81: Υπολειμματική αξία υλικών στρώσεων εναλλακτικών σεναρίων Πίνακας 82: Υπολειμματική αξία ανά μονάδα επιφάνειας οδοστρώματος υλικών στρώσεων εναλλακτικών σεναρίων

15 Διαγράμματα Διάγραμμα 1: Εξέλιξη των τιμών της ασφάλτου, του πετρελαίου θέρμανσης και του τσιμέντου στο Βέλγιο για τα έτη Διάγραμμα 2: Σύγκριση τριών τύπων οδοστρωμάτων για διάρκεια ζωής 30 χρόνων, εξαιρουμένης της κυκλοφορίας του δρόμου, για διάφορους περιβαλλοντικούς δείκτες Διάγραμμα 3: Αντίκτυπος ενός άοπλου οδοστρώματος, συμπεριλαμβανομένης και της κυκλοφορίας, για διάφορους περιβαλλοντικούς δείκτες για διάρκεια 30 χρόνων Διάγραμμα 4: Σύγκριση μεταβολής δείκτη άνεσης οδήγησης (RCI) από μελέτη του TPW Διάγραμμα 5: Σύγκριση μεταβολής δείκτη προφίλ οδήγησης (PRI) από μελέτη του TPW Διάγραμμα 6: Εξέλιξη πληθωρισμού και επιτοκίων από το 1971 έως σήμερα Διάγραμμα 7 : Εξέλιξη πληθωρισμού και επιτοκίων από το 1996 έως σήμερα Διάγραμμα 8: Κόστος αρχικής κατασκευής όλων των σεναρίων της μελέτης... Διάγραμμα 9: Κόστος κύκλου ζωής όλων των σεναρίων της μελέτης για επιτόκιο προεξόφλησης 5% Διάγραμμα 10: Κόστος κύκλου ζωής όλων των σεναρίων της μελέτης για τα διάφορα επιτόκια προεξόφλησης Διάγραμμα 11: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 1 για ένα φάσμα επιτοκίων προεξόφλησης Διάγραμμα 12: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-α για ένα φάσμα επιτοκίων προεξόφλησης Διάγραμμα 13: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-β για ένα φάσμα επιτοκίων προεξόφλησης Διάγραμμα 14: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-α-2 για ένα φάσμα επιτοκίων προεξόφλησης Διάγραμμα 15: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-β-2 για ένα φάσμα επιτοκίων προεξόφλησης

16 Κεφάλαιο 1 ο Εισαγωγή Η οδοποιία και η οδοστρωσία συχνά χρησιμοποιούνται ως σημείο αναφοράς στην εξέλιξη των πολιτισμών. Στην πιο γενική του έννοια, δρόμος είναι ένα ανοικτό, γενικά, δημόσιο πέρασμα για τη διέλευση των οχημάτων, των ανθρώπων και των ζώων. Η κατασκευή οδών χρονολογείται πριν από χιλιάδες χρόνια. Η επικάλυψη των δρόμων με μια σκληρή λεία επιφάνεια (οδόστρωμα) βοήθησε να γίνουν ανθεκτικοί και ικανοί να αντέξουν την κυκλοφορία αλλά και το περιβάλλον. Ως οδόστρωμα, λοιπόν, ορίζεται το σύνολο των επαλλήλων στρώσεων που είναι τοποθετημένες πάνω από το φυσικό έδαφος για τη δημιουργία της οδού. Το οδόστρωμα είναι μια σύνθετη κατασκευή που έχει να επιτελέσει διάφορες λειτουργίες, οι οποίες είναι ανόμοιες μεταξύ τους. Το γεγονός αυτό κάνει την κατασκευή αρκετά πολύπλοκη. Η κατασκευή ενός οδοστρώματος αποτελεί μία ιδιαίτερα υψηλή επένδυση κεφαλαίου, η οποία μάλιστα παίρνει τεράστιες διαστάσεις, όταν η κλίμακα του έργου είναι μεγάλη, όπως για παράδειγμα στην περίπτωση της Εγνατίας Οδού. Το κεφάλαιο αυτό προέρχεται, συνήθως, από δημόσιους πόρους. Επομένως, κρίνεται απαραίτητο ο αρμόδιος για το σχεδιασμό του έργου και λήψη της τελικής απόφασης να πραγματοποιήσει μία πλήρη οικονομική ανάλυση, με σκοπό να μελετήσει διάφορα σενάρια, ώστε να επιλέξει το καταλληλότερο για τη συγκεκριμένη περίπτωση μελέτης και έχοντας πάντα κατά νου το ύψος της επένδυσης αλλά και την προέλευση του κεφαλαίου. Στην παρούσα εργασία γίνεται μία προσπάθεια για οικονομική αξιολόγηση των εναλλακτικών λύσεων, που διαφέρουν ως προς τον τύπο του οδοστρώματος. Πιο συγκεκριμένα, σκοπός της μελέτης είναι να εξετάσει και να συγκρίνει το κόστος μεταξύ εύκαμπτου και δύσκαμπτου οδοστρώματος, στην περίπτωση ενός δρόμου με αυξημένη κυκλοφορία, κυρίως βαρέων, οχημάτων. Επιπλέον, μελετώνται εναλλακτικές λύσεις στην περίπτωση του δύσκαμπτου οδοστρώματος με διαφορές ως προς τη σύνθεση του σκυροδέματος (χρήση αποκλειστικά παραδοσιακού τσιμέντου και χρήση βιομηχανικών παραπροϊόντων ως μερικό υποκατάστατο του τσιμέντου) καθώς και ως προς τη δημιουργία αντιολισθηρής επιφάνειας σε αυτά. Με άλλα λόγια, η συγκεκριμένη εργασία καλείται να απαντήσει στα ερωτήματα: είναι οικονομικά συμφέρουσα η χρήση δύσκαμπτων οδοστρωμάτων στην Ελλάδα, για δρόμους με αυξημένο κυκλοφοριακό φόρτο βαρέων οχημάτων; ποιο το οικονομικό όφελος (ή ζημία) μεταξύ εναλλακτικών συνθέσεων παρασκευής του σκυροδέματος και κατασκευής αντιολισθηρής επιφάνειας στα δύσκαμπτα οδοστρώματα;

17 Κεφάλαιο 1 ο Εισαγωγή Η μέθοδος που ακολουθείται για την ανάλυση του κόστους των οδοστρωμάτων συνυπολογίζει όχι μόνο το κόστος αρχικής κατασκευής αλλά και το κόστος της συντήρησης και ανακατασκευής, το κόστος του χρήστη αλλά και την υπολειμματική αξία των υλικών σε μία συγκεκριμένη περίοδο ανάλυσης. Η μέθοδος αυτή για τη διεξαγωγή της εν λόγω οικονομικής ανάλυσης είναι γνωστή ως Ανάλυση Κόστους του Κύκλου Ζωής (ΑΚΚΖ) και χρησιμοποιεί βασικές έννοιες και σχέσεις και της τεχνικής οικονομικής. Πρέπει να υπογραμμιστεί ότι η οικονομική ανάλυση δεν είναι αρκετή από μόνη της για την επιλογή της τελικής απόφασης σε ότι αφορά τα τεχνικά έργα γενικότερα, αν και είναι σημαντική η συμβολή της. Η επιλογή αυτή θα πρέπει να γίνει σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες και μελέτες. Τέτοιοι είναι διάφοροι παράγοντες διαχείρισης του έργου (χρόνος ολοκλήρωσης, τρόπος διαχείρισης, διαθεσιμότητα πρώτων υλών και εξοπλισμού), ανάλυση του κύκλου ζωής του έργου, διάφοροι κοινωνικοί παράγοντες, κ.α. Ύστερα από αυτές τις αναλύσεις μπορεί να προκύψει η καταλληλότερη λύση, η οποία θα ικανοποιεί το τρίπτυχο της τεχνικοοικονομίας, του περιβάλλοντος και της κοινωνίας. Η παρούσα εργασία διαρθρώνεται ως εξής: Κεφάλαιο 2 ο : Στο κεφάλαιο αυτό γίνεται μία εκτενής αναφορά στα οδοστρώματα. Πιο συγκεκριμένα, ξεκινά με μία σύντομη ιστορική αναδρομή, ακολουθούν ο σκοπός και οι κατηγορίες των οδοστρωμάτων, οι διαφορές των δύο βασικών τύπων οδοστρωμάτων, ορισμένες πληροφορίες σχετικά με τις φθορές και τη συντήρηση των οδοστρωμάτων και, τέλος, παρουσιάζονται ορισμένες πληροφορίες σχετικά με τα χαρακτηριστικά και τη χρήση των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων, στην Ελλάδα και διεθνώς, τα οποία αποτελούν και την κατηγορία εκείνη των οδοστρωμάτων για την οποία δίνεται ιδιαίτερη σημασία σε αυτή τη μελέτη. Κεφάλαιο 3 ο : Δίνονται οι βασικές πληροφορίες ως προς την οικονομική ανάλυση των οδοστρωμάτων. Αρχικά, αναφέρονται γενικά στοιχεία για την Ανάλυση Κόστους Κύκλου Ζωής των οδοστρωμάτων καθώς και βασικές έννοιες και μέθοδοι τη ς Τεχνικής Οικονομίας. Το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με την ανάλυση των συνιστωσών που συνθέτουν το κόστος του κύκλου ζωής των οδοστρωμάτων. Κεφάλαιο 4 ο : Στην ενότητα αυτή γίνεται αναλυτικά η οικονομική ανάλυση των εναλλακτικών σεναρίων που έχουν επιλεχθεί στην παρούσα εργασία. Κεφάλαιο 5 ο : Στο τελευταίο αυτό κεφάλαιο γίνεται μία σύνοψη συμπερασμάτων και παρατηρήσεων που προέκυψαν από την οικονομική ανάλυση. Στο σημείο αυτό ο συντάκτης νιώθει την ανάγκη να εκφράσει βαθύτατες ευχαριστίες σε όλους εκείνους που βοήθησαν στην υλοποίηση της παρούσας Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 16

18 Κεφάλαιο 1 ο Εισαγωγή εργασίας. Πιο συγκεκριμένα, θέλει να αποδώσει θερμές ευχαριστίες στην καθηγήτρια κα. Ιωάννα Παπαγιάννη, για τη συνεργασία και την επιστημονική καθοδήγησή της σε όλα τα στάδια της εργασίας. Επίσης, ευχαριστεί ιδιαίτερα τον καθηγητή κ. Ιωάννη Τέγο, για τη συνεργασία και τη διευθέτηση τυπικών ζητημάτων που σχετίζονταν με την οργάνωση της διαδικασίας ολοκλήρωσης της παρούσας εργασίας. Τέλος, ευχαριστίες αποδίδονται στον κ. Μιχαήλ Τσιτώτα και κ. Απόστολο Ζούμπο, οι οποίοι εκ μέρους της Εγνατία Οδός Α.Ε. παρείχαν απαραίτητα στοιχεία για την πραγματοποίηση της οικονομικής ανάλυσης. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 17

19 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων 1. Εισαγωγή Η οδοποιία και η οδοστρωσία, συχνά, χρησιμοποιούνται ως σημείο αναφοράς στην εξέλιξη των πολιτισμών. Στην πιο γενική του έννοια, δρόμος είναι ένα ανοικτό, γενικά, δημόσιο πέρασμα για τη διέλευση των οχημάτων, των ανθρώπων και των ζώων (1). Η κατασκευή οδών χρονολογείται πριν από χιλιάδες χρόνια. Η επικάλυψη των δρόμων με μια σκληρή λεία επιφάνεια (οδόστρωμα) βοήθησε να γίνουν ανθεκτικοί και ικανοί να αντέξουν την κυκλοφορία αλλά και το περιβάλλον. Μερικοί από τους παλαιότερους πλακόστρωτους δρόμους, που κατασκευάστηκαν από τη Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία, συνεχίζουν να υφίστανται. Για παράδειγμα, η Αππία Οδός που κατασκευάστηκε, πριν από περίπου χρόνια, στη Ρώμη χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα. (1) Ως οδόστρωμα ορίζεται το σύνολο των επαλλήλων στρώσεων που είναι τοποθετημένες πάνω από το φυσικό έδαφος για τη δημιουργία της οδού. Το οδόστρωμα είναι μια σύνθετη κατασκευή που έχει να επιτελέσει διάφορες λειτουργίες, οι οποίες είναι ανόμοιες μεταξύ τους. Το γεγονός αυτό κάνει την κατασκευή αρκετά πολύπλοκη. (2) 2. Ιστορική εξέλιξη οδοστρωμάτων 2.1. Ρωμαϊκοί δρόμοι Η πλειονότητα των Ρωμαϊκών δρόμων κατασκευάστηκε κατά τη διάρκεια της Ρεπουμπλικανικής περιόδου ( π.χ.). Συγκεκριμένα, ο παλαιότερος δρόμος, η Αππία Οδός (βλ. Εικόνα 1), χρονολογείται το 312 π.χ. Το ρωμαϊκό δίκτυο αποτελούνταν από περισσότερα από km οδικού δικτύου, το οποίο είναι περίπου ίσο με το μήκος του διαπολιτειακού δικτύου των ΗΠΑ. Η υψηλή ποιότητα και η δομή των οδοστρωμάτων της, έχουν επιτρέψει σε πολλούς Ρωμαϊκούς δρόμους να επιβιώσουν μέχρι σήμερα. (1) Η δομή ενός τυπικού ρωμαϊκού δρόμου (βλ. Εικόνα 1: Η Αππία Οδός στη Ρώμη

20 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Εικόνα 2), όπως βρέθηκε στο Ηνωμένο Βασίλειο, αποτελούνταν από τέσσερα βασικά επίπεδα (3): Επιφανειακή στρώση (Summa Crusta). Ομαλά, πολυγωνικά μπλοκ ενσωματωμένα στο υποκείμενο στρώμα. Βάση (Nucleus). Ένα είδος στρώσης βάσης που αποτελείται από χαλίκια και άμμο με ασβέστη και τσιμέντο. Υπόβαση (Rudus). Το τρίτο στρώμα αποτελείται από αργολιθοδομή και μικρότερες πέτρες, επίσης τοποθετημένες σε ασβεστοκονίαμα. Υπέδαφος (Statumen). Δύο ή τρεις στρώσεις από επίπεδες πέτρες τοποθετημένες σε ασβεστοκονίαμα. Εικόνα 2: Δομή ρωμαϊκού οδοστρώματος που εντοπίστηκε κοντά στο Radstock, Αγγλία (3) Όπως φαίνεται, τα ρωμαϊκά οδοστρώματα ήταν σχετικά παχιά, της τάξεως των 0,9m και η κατασκευή τους δεν ήταν οικονομική (1). Ενημερωμένες εκτιμήσεις κόστους της Αππίας Οδού είναι περίπου ίσες με 2 εκ. $ ανά km δρόμου. (1), (4), (5) 2.2. Οδοστρώματα Telford Μια πρώτη εικόνα στη σύγχρονη οδοστρωσία, μπορεί να δει κανείς στα οδοστρώματα του Thomas Telford (γεννημένος το 1757). Ο Telford προσπάθησε, στο μέτρο του δυνατού, να κατασκευάσει δρόμους σε σχετικά επίπεδες επιφάνειες (όχι περισσότερο από 1:30 κλίση), προκειμένου να μειωθεί ο αριθμός των αλόγων που απαιτούνταν για να μεταφέρουν το φορτίο. Το οδόστρωμα Telford ήταν πάχους περίπου 350 έως 450 mm και γενικά προσδιορίζονταν τρεις στρώσεις. Το κάτω στρώμα αποτελούνταν από μεγάλες πέτρες πλάτους 100 mm και ύψους 75 έως 180 mm (3). Είναι αυτή η ειδική στρώση που κάνει το σχεδιασμό Telford μοναδικό (6). Πάνω από αυτή τη στρώση τοποθετούνταν δύο στρώσεις λίθων μέγιστου μεγέθους 65 mm (συνολικό πάχος περίπου 150 έως 250 mm), Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 19

21 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων ακολουθούμενη από μια επιφανειακή (φθειρόμενη) στρώση χαλικιού πάχους περίπου 40 mm (βλ. Εικόνα 3). Εκτιμάται ότι το σύστημα αυτό μπορούσε να υποστηρίξει φορτίο που αντιστοιχεί σε περίπου 88 N/mm. (1) Εικόνα 3: Τυπικό οδόστρωμα Telford (3) 2.3. Οδοστρώματα Macadam Τα οδοστρώματα Macadam εισήγαγαν τη χρήση των γωνιακών αδρανών (βλ. Εικόνα 4). Στις αρχές του 1800 ο John MacAdam (γεννημένος το 1756) παρατήρησε ότι οι περισσότεροι πλακόστρωτοι δρόμοι του Ηνωμένου Βασιλείου αποτελούνταν από στρογγυλεμένα χαλίκια (7). Ήξερε ότι τα γωνιακά αδρανή πάνω από ένα ιδιαίτερα συμπαγές υπέδαφος θα έχουν σημαντικά υψηλότερες επιδόσεις. Χρησιμοποίησε μια επικλινή επιφάνεια υπεδάφους για τη βελτίωση της αποστράγγισης (σε αντίθεση με τον Telford που χρησιμοποίησε μια επίπεδη επιφάνεια υπεδάφους), στην οποία τοποθέτησε γωνιακά Εικόνα 4: Πυρήνας οδοστρώματος Macadam αδρανή (σπασμένα με το χέρι με μέγιστο μέγεθος μέχρι και 75 mm) σε δύο στρώσεις με συνολικό πάχος περίπου 200 mm (8). Στην κορυφή αυτής της στρώσης, τοποθετήθηκε η επιφανειακή στρώση, πάχους περίπου 50 mm (με μέγιστο μέγεθος αδρανών περίπου 25 mm) (3). Ο λόγος, για τον οποίο ο MacAdam χρησιμοποίησε αδρανή μέγιστου μεγέθους 25mm, ήταν να παρέχει μια "ομαλή" πορεία στους τροχούς των βαγονιών. Έτσι, το συνολικό πάχος ενός τυπικού οδοστρώματος MacAdam ήταν περίπου 250 mm (βλ. Εικόνα 5). Το μέγιστο επιτρεπόμενο φορτίο για αυτό το είδος του σχεδιασμού έχει εκτιμηθεί ότι είναι 158 N/mm (1). Ο Macadam συνειδητοποίησε ότι τα στρώματα των σπασμένων αδρανών θα "δεσμεύονταν" τελικά μαζί με τα λεπτά αδρανή (σκόνη) που δημιουργούνται από Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 20

22 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων την κυκλοφορία. Με την εισαγωγή του θραυστήρα αδρανών, παράχθηκαν μεγάλες ποσότητες σκόνης αδρανών (8). Η αυξημένη χρήση αυτών των λεπτών αδρανών, είχε ως αποτέλεσμα τη χρήση των πιο παραδοσιακών, καλύτερα διαβαθμισμένων αδρανών ως βάση. (1) Εικόνα 5: Τυπικό οδόστρωμα Macadam (3) 2.4. Η άνοδος της ασφάλτου Έως την περίοδο που σχεδιάστηκαν και χρησιμοποιήθηκαν τα οδοστρώματα Macadam, δεν είχαν χρησιμοποιηθεί ευρέως συνδετικές κονίες με άσφαλτο. Παρά το γεγονός ότι στους Ρωμαϊκούς δρόμους χρησιμοποιούνταν ασβεστοτσιμεντοκονιάματα για να συγκρατηθούν οι μεγάλες πέτρες, στους δρόμους που κατασκευάζονταν στα τέλη του 1700 και στις αρχές του 1800 δεν χρησιμοποιούνταν κάποιο συνδετικό υλικό και συνήθως στηρίζονταν σε αδρανή για την παροχή συνοχής. Ασφαλτικά συνδετικά υλικά και επιφανειακά στρώματα άρχισαν να εμφανίζονται στα πεζοδρόμια στις αρχές του (1) Οδοστρώματα Macadam με πίσσα Ένας δρόμος με οδόστρωμα Macadam με πίσσα αποτελείται από το βασικό οδόστρωμα Macadam με επιφάνεια πίσσας. Φαίνεται ότι το πρώτο οδόστρωμα αυτού του τύπου τοποθετήθηκε έξω από το Nottingham (Οδός Lincoln) το 1848 (9), (3). Εκείνη την εποχή, τα οδοστρώματα αυτά κρίθηκαν κατάλληλα μόνο για δρόμους με χαμηλό κυκλοφοριακό φόρτο. Η λιθανθρακόπισσα, ως συνδετικό, ήταν διαθέσιμη στο Ηνωμένο Βασίλειο από το 1800 περίπου ως υπόλειμμα από την καύση άνθρακα και φυσικού αερίου. Ενδεχομένως, αυτή ήταν μια από τις πρώτες προσπάθειες για ανακύκλωση υλικών αποβλήτων σε ένα οδόστρωμα! (1) Λίγο μετά το έργο στο Nottingham, οδοστρώματα Macadam με πίσσα κατασκευάστηκαν στο Παρίσι (1854) και το Knoxville του Tenneessee (1866) (9). Το 1871 στην Ουάσιγκτον χρησιμοποιήθηκε εκτενώς σκυρόδεμα με πίσσα για έργα Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 21

23 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων οδοποιίας. Ως μέσο σκλήρυνσης χρησιμοποιήθηκε το θειικό οξύ, ενώ διάφορα υλικά όπως το πριονίδι, η τέφρα, κ.λπ. χρησιμοποιήθηκαν μέσα στο μίγμα (9). Κατά τη διάρκεια μιας επταετίας, κατασκευάστηκαν m 2. Εξαιτίας της έλλειψης προσοχής κατά τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας σε πίσσα, οι περισσότεροι από αυτούς τους δρόμους απέτυχαν μέσα σε λίγα χρόνια από την κατασκευή. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα να απαξιωθεί η πίσσα, με αποτέλεσμα την τόνωση της βιομηχανίας της ασφάλτου (9). Ωστόσο, ορισμένοι από αυτούς τους δρόμους στην Ουάσιγκτον, Περιφέρεια της Κολούμπια, επέζησαν για πολύ μεγαλύτερο διάστημα, περίπου 30 χρόνια. Γι αυτά τα μίγματα, το συνδετικό υλικό, η πίσσα, αποτελούσε περίπου το 6% κατά βάρος του συνολικού μίγματος (κενά αέρα της τάξης του 17%). Περαιτέρω, χρησιμοποιήθηκαν αδρανή, με περίπου το 20% να διέρχεται από το κόσκινο των 2,00mm (Αρ. 10). Η επιφανειακή στρώση ήταν πάχους περίπου 50mm. Προϊόντα οδοστρωσίας θερμής επεξεργασίας πίσσας δεν χρησιμοποιήθηκαν στις ΗΠΑ για πολλά χρόνια. (1) Σαν δευτερεύουσα σημείωση, ο όρος "tarmac" ήταν ένα ιδιόκτητο προϊόν στη Βρετανία στις αρχές του 1900 (9). Στην πραγματικότητα, ήταν ένα αναμεμιγμένο επί τόπου υλικό, αλλά εφαρμόσθηκε στην επιφάνεια του δρόμου κρύο. Το tarmac αποτελούνταν από θρυμματισμένη σκωρία υψικαμίνου επικαλυμμένο με πίσσα, τσιμέντο Portland και μία ρητίνη. Σήμερα ο όρος «tarmac» είναι γενικός και συνήθως αναφέρεται σε οδοστρώματα αεροδρόμιων (ωστόσο, κακώς). (1) Οδοστρώματα φύλλου ασφάλτου Τα πρώτα οδοστρώματα που κατασκευάζονται από πραγματικά θερμό ασφαλτόμιγμα (Hot Mix Asphalt HMA) ονομάστηκαν οδοστρώματα φύλλου ασφάλτου (1). Τα στρώματα ΗΜΑ, αυτού του τύπου οδοστρώματος, ήταν προαναμεμειγμένα και τοποθετούνταν ζεστά. Το σύστημα αυτό του οδοστρώματος είχε ως εξής (6): Μια επιφανειακή στρώση πάχους 40 έως 50 mm, που αποτελείται από ασφαλτικό τσιμέντο και άμμο. Μια συνδετική στρώση πάχους περίπου 40 mm, που αποτελείται από σπασμένη πέτρα και ασφαλτικό τσιμέντο. Μία στρώση βάσης υδραυλικού σκυροδέματος ή μπάζα οδοστρωμάτων (παλιά μπλοκ γρανίτη, τούβλα, κλπ.). Σε γενικές γραμμές, αυτό το στρώμα ήταν πάχους 100 mm, για χαμηλή κυκλοφορία, και 150 mm, για μεγαλύτερη κυκλοφορία. Τα οδοστρώματα φύλλου ασφάλτου έγιναν δημοφιλή στα μέσα του 1800 με το πρώτο να είναι χτισμένο πάνω από το Βασιλικό Παλάτι και την Οδό Αγίου Ονούριου στο Παρίσι το 1858 (10). Το πρώτο τέτοιο οδόστρωμα στις ΗΠΑ κατασκευάστηκε στο Newark του New Jersey το (1) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 22

24 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Ασφαλτικά οδοστρώματα Τα τελικά βήματα προς την κατεύθυνση των σύγχρονων θερμών ασφαλτομιγμάτων έγιναν από τον Frederick J. Warren. Το 1901 και 1903, ο Warren έκδωσε διπλώματα ευρεσιτεχνίας για τα πρώτα υλικά οδοστρωσίας θερμών ασφαλτομιγμάτων και την διεργασία, τα οποία αποκάλεσε «ασφαλτικά» οδοστρώματα. Ένα τυπικό ασφαλτικό μείγμα περιείχε περίπου 6% ασφαλτικό τσιμέντο και διαβαθμισμένα αδρανή, σε αναλογία για χαμηλά κενά αέρος. Η ιδέα ήταν να παράγει ένα μίγμα το οποίο θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει ένα πιο ρευστό συνδετικό υλικό, από ότι είχε χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή φύλλου ασφάλτου. (1) Το 1910 στο Topeka του Kansas, μια απόφαση του δικαστηρίου έκρινε ότι τα μίγματα ασφαλτικού σκυροδέματος που περιείχαν αδρανή μέγιστης διάστασης 12,5mm δεν παραβίαζαν το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του Warren (11). Έτσι, στη συνέχεια τα θερμά ασφαλτομίγματα προσανατολίστηκαν προς τα αδρανή με μικρότερη μέγιστη διάσταση. Ένα τυπικό μίγμα Topeka αποτελούνταν από 30% διαβαθμισμένο θραυστό πέτρωμα ή χαλίκι (όλη η ποσότητα διερχόμενη του κόσκινου των 12,5mm, περίπου 58 με 62% άμμος (υλικό που διέρχεται από το κόσκινο των 2,00mm και συγκρατείται επί του κόσκινου των 0,075mm) και 8 έως 12% filler (υλικό που διέρχεται από το κόσκινο των 0,075mm). Αυτό το μείγμα απαιτούσε 7,5 9,5% ασφαλτικό τσιμέντο. (1) Το 1910, ο Edwin C. Wallace, συνταξιούχος υπάλληλος της εταιρείας Warren Brothers, εφηύρε το Warrenite Ασφαλτικό (Warrenite-Bitulithic). (1) Αυτό αποτελούνταν από ένα στρώμα πάχους περίπου 25mm λεπτόκοκκου ορυκτού με επικάλυψη ασφάλτου κυλινδρωμένο σε ένα χαμηλότερο στρώμα μεγάλων και μικρών πετρών, σκόνης από πέτρα και άσφαλτο" (12). Αυτό ήταν βασικά μία επιφανειακή στρώση φύλλου ασφάλτου πάνω σε ζεστά, μη συμπυκνωμένα ασφαλτικά. Τα μεγάλα αδρανή των ασφαλτικών μιγμάτων δεν είχαν εκτεθεί άμεσα σε βαρέα οχήματα, γεγονός που θα μπορούσε να τα ραγίσει με την προσθήκη της λεπτής επιφανειακής στρώσης, και να οδηγήσει σε υποβάθμιση του μίγματος. Μέχρι το 1920, τα πρωτότυπα διπλώματα ευρεσιτεχνίας του Warren είχαν λήξει στις ΗΠΑ (13), αλλά η κληρονομιά του μίγματος Topeka έζησε, όπως φαίνεται από την τάση των ΗΠΑ προς λεπτότερης άλεσης μιγμάτων. (1) 2.5. Η ανάπτυξη του σκυροδέματος από τσιμέντο Portland Οδοστρώματα από σκυρόδεμα με τσιμέντο Portland (PCC) Τo σκυρόδεμα με τσιμέντο Portland (Portland Cement Concrete PCC) εφευρέθηκε ουσιαστικά το Το πρώτο οδόστρωμα από σκυρόδεμα κατασκευάστηκε στο Bellefontaine, στο Οχάιο, το 1891 από τον George W. Bartholomew. Ο Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 23

25 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Bartholomew, που είχε μάθει για την παραγωγή σκυροδέματος στη Γερμανία και στο Τέξας, βρήκε κάποιες καθαρές πηγές των απαραίτητων πρώτων υλών, του ασβεστόλιθου και του αργίλου, στο κεντρικό Οχάιο. Επειδή αυτό ήταν το πρώτο οδόστρωμα που κατασκευάστηκε από σκυρόδεμα, το δημοτικό συμβούλιο του ζήτησε να δώσει 5.000$, ως εγγύηση ότι το οδόστρωμα θα διαρκέσει για 5 χρόνια. Πάνω από 100 χρόνια αργότερα, μέρος του οδοστρώματος αυτού είναι σε χρήση. Την εποχή εκείνη, ο όρος «σκυρόδεμα» δεν χρησιμοποιούνταν ακόμη ευρέως, και έτσι το υλικό αυτό αποκαλούνταν «τεχνητός λίθος» και αναμιγνυόταν με το χέρι σε τετραγωνικά καλούπια διάστασης 1,5m. (14) Για να ταιριάζει με την επίδοση και την εμφάνιση των τυπικών λιθόστρωτων οδοστρωμάτων της εποχής, ο Bartholomew χάραξε τετράγωνα διάστασης 100mm στην επιφάνεια του οδοστρώματος από σκυρόδεμα για να δώσει καλύτερο πάτημα για τα άλογα. (1) Το American Concrete Pavement Association (ACPA) αναφέρει για το οδόστρωμα αυτό ότι «ήταν μία άμεση επιτυχία. Οι επιχειρηματίες της περιοχής έκαναν αίτηση για να έχουν ολόκληρο το οικοδομικό τετράγωνο γύρω από την πλατεία οδοστρωμένο με σκυρόδεμα. Το 1893, η Court Avenue και η Opera Street οδοστρώθηκαν. Η Columbus Street και το υπόλοιπο της Main Street ακολούθησαν το 1894». (15) Άλλα πρόωρα οδοστρώματα από σκυρόδεμα κατασκευάστηκαν στο Chicago το 1905 και διήρκεσε 60 χρόνια και στο Detroit το 1909, που ήταν το πρώτο οδόστρωμα από σκυρόδεμα μήκους ενός μιλίου. Ενδεχομένως, να υπήρχαν και άλλα οδοστρώματα από σκυρόδεμα νωρίτερα. Αναφορά κάποιων ιστορικών πηγών γίνεται στη βιβλιογραφία. (14) Ωστόσο, το σκυρόδεμα στο Bellefontaine ήταν το πρώτο επιτυχημένο, μεγάλης διάρκειας οδόστρωμα από σκυρόδεμα. (14) Η ευρύτερη διαθεσιμότητα αυτοκινήτων οδήγησε στην αύξηση της ζήτησης οδοστρωμένων δρόμων. Το 1913, 37km οδοστρώματος από σκυρόδεμα κατασκευάστηκαν κοντά στο Pine Bluff, στο Arkansas, με κόστος 1$ ανά τρέχον πόδι. Έγινε γνωστό ως «Δρόμος του Δολαρίου» (Dollarway). Το οδόστρωμα αυτό ήταν πλάτους 2,7m και πάχους 125mm. Τα απομεινάρια του δρόμου αυτού διατηρούνται ακόμη. Στη συνέχεια, ακολούθησε η κατασκευή 79km οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα σε αγροτικούς δρόμους στο Mississippi, και ως το τέλος του 1914, 3.778km οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα είχαν κατασκευαστεί στις ΗΠΑ. (16), (14) Τα επόμενα χρόνια ακολούθησε πληθώρα ελέγχων και παρατηρήσεων σχετικά με το σχεδιασμό και τη συμπεριφορά των οδοστρωμάτων αυτών καθώς και των διαφόρων υλικών που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτά. Οι παρατηρήσεις αυτές είχαν ως αποτέλεσμα την εξέλιξη αυτών των οδοστρωμάτων στις πιο σύγχρονες ανάγκες και απαιτήσεις αλλά και σε ένα σχεδιασμό που τους πρόσδιδε την ικανότητα να ανταποκριθούν καλύτερα στους διάφορους παράγοντες, και ιδιαίτερα στην επίδραση του κυκλοφοριακού φόρτου και του περιβάλλοντος. Εκτενής αναφορά σε διάφορους ελέγχους γίνεται στη βιβλιογραφία. (14) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 24

26 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Ορισμένα σημεία αναφοράς στην εξέλιξη του σχεδιασμού και της επίδοσης των οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα, από το 1945 έως το 1980, συνοψίζονται από τον Ray, G.K. (17): Με βάση τις παρατηρήσεις που έγιναν στα τέλη της δεκαετίας του 1930 σχετικά με τις παραμορφώσεις του οδοστρώματος λόγω της διόγκωσης ή συρρίκνωσης των υποκείμενων εδαφών, αναπτύχθηκαν θεραπείες για τα εδάφη αυτά με τη χρήση τσιμέντου ή ασβέστη. Εντοπίστηκαν και αναλύθηκαν οι μηχανισμοί ανύψωσης λόγω παγετού, και υιοθετήθηκαν μέθοδοι για την αντιμετώπιση του φαινομένου αυτού, μέσω της προσεκτικής κατασκευής του υπεδάφους και της χρήσης σχετικά λεπτών κοκκωδών στρώσεων ως υπόβαση. Η «άντληση» θεωρήθηκε ως πιθανός μηχανισμός αποτυχίας για τους αρμούς των οδοστρωμάτων σκυροδέματος και εντοπίστηκαν τα εδάφη και οι συνθήκες εκείνες που παρατηρείται το φαινόμενο αυτό. Η «άντληση» μπορεί να ελεγχθεί μέσω της χρήσης κοκκωδών υποβάσεων και με αρμούς και ράβδους ενίσχυσης. Ανεπαρκής αποστράγγιση ή μη ομοιόμορφη συμπύκνωση μπορεί να οδηγήσουν σε προβλήματα με λεπτές κοκκώδεις υποβάσεις. Βάσεις που έχουν υποστεί θεραπεία με τσιμέντο (Concrete-treated Bases CTBs) ή υποβάσεις παρέχουν άριστη υποστήριξη και βοηθούν στην πρόληψη της «άντλησης». Κάτω από κατάλληλες συνθήκες, οδοστρώματα από σκυρόδεμα μικρού πάχους μπορούν να παρέχουν ικανοποιητική απόδοση. Μερικά οδοστρώματα αεροδρομίων, πάχους 150 mm, διήρκεσαν 30 χρόνια ή και περισσότερο για όσο διάστημα τα φορτία σχεδιασμού των τροχών των αεροσκαφών δεν σημείωσαν υπέρβαση. Ομοίως, αγροτικοί δρόμοι στην Iowa των ΗΠΑ, πάχους μόνο 110 mm, άντεξαν την κυκλοφορία για 30 χρόνια. Ακόμη και αν η φόρτιση της πλάκας του οδοστρώματος δεν είναι υψηλή, οι υπερβολικές παραμορφώσεις, από επιβαρυντικές κυρτώσεις και στρεβλώσεις καθώς και διάβρωση, μπορούν να οδηγήσουν σε προβλήματα στην απόδοση του οδοστρώματος. Οι περισσότεροι φορείς στράφηκαν αποκλειστικά στα άοπλα οδοστρώματα από σκυρόδεμα (Unreinforced Concrete Pavements UCP ή Joint Plain Concrete Pavement JPCP) από τα οπλισμένα με μη συνεχή οπλισμό οδοστρώματα από σκυρόδεμα (Joint Reinforced Concrete Pavement JRCP), εξαιτίας του θρυμματισμού, των «εκρήξεων» και των σπασμένων ενισχύσεων (οπλισμού) σε ενδιάμεσες ρωγμές που σχηματίζουν οι πλάκες των JRCP. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 25

27 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Προβλήματα με μη ενισχυμένους αρμούς στα JPCP, οδήγησαν στην ευρύτερη υιοθέτηση των ενισχύσεων για οδοστρώματα αυτοκινητοδρόμων και αεροδρομίων. Το JPCP με μικρή απόσταση αρμών της τάξης των 4,6m, παρέχει το χαμηλότερο κόστος κύκλου ζωής για τις περισσότερες εφαρμογές. Όταν οι «ώμοι» του σκυροδέματος (άκρες στη διαμήκη διεύθυνση) είναι δεμένοι στις κύριες (κεντρικές) γραμμές των οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα μειώνονται οι παραμορφώσεις και οι εντάσεις, βελτιώνονται η ασφάλεια και η επιφανειακή αποστράγγιση και περιορίζεται η συντήρηση των ώμων. Ορθά σχεδιασμένες και κατασκευασμένες επικαλύψεις - είτε συνδεδεμένες είτε ασύνδετες - μπορεί να προσφέρουν πολλά έτη εξυπηρέτησης. Παράλληλα με τις παραπάνω παρατηρήσεις και αλλαγές, ιδιαίτερη ώθηση δόθηκε από την εξέλιξη που παρατηρήθηκε στα μηχανήματα και τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται καθώς και από τη βελτίωση των πρακτικών που εφαρμόζονται στην κατασκευή αυτών των οδοστρωμάτων. Περισσότερες σχετικές πληροφορίες δίνονται στη βιβλιογραφία. (14) 3. Γενικά χαρακτηριστικά και στοιχεία οδοστρωμάτων 3.1. Σκοπός οδοστρώματος Τα οδοστρώματα κατασκευάζονται με σκοπό να επιτελέσουν τρεις βασικές λειτουργίες. Πιο συγκεκριμένα, ισχύει ότι (2): 1. Ο αντικειμενικός σκοπός του οδοστρώματος είναι να παραλάβει τα φορτία της κυκλοφορίας και να τα κατανείμει στο υπέδαφος. Βασική επιδίωξη είναι οι μεταβιβαζόμενες στο υπέδαφος τάσεις να μειώνονται σε τέτοιο βαθμό, έτσι ώστε να μην επιφέρουν ουσιαστικές παραμορφώσεις ή μετατοπίσεις στην εδαφική στρώση του υπεδάφους. 2. Επιπροσθέτως, η δομή του οδοστρώματος θα πρέπει να είναι σχεδόν αδιαπέρατη από το νερό, έτσι ώστε να προστατεύεται το έδαφος έδρασης αλλά και οι στρώσεις από ασύνδετα αδρανή (μη σταθεροποιημένες στρώσεις). 3. Τέλος, η επιφάνεια του οδοστρώματος θα πρέπει να παρέχει μια αντιολισθηρή και ανθεκτική, στη λειαντική δράση των ελαστικών, ομαλή επιφάνεια κύλισης. Αυτό βελτιώνει την άνεση της οδήγησης και μειώνει το κόστος λειτουργίας των οχημάτων. Έτσι, κάθε στρώση ή ομάδα στρώσεων έχει να επιτελέσει ένα ξεχωριστό ρόλο. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 26

28 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων 3.2. Κατηγορίες οδοστρωμάτων Τα οδοστρώματα που χρησιμοποιούνται σε αυτοκινητοδρόμους διακρίνονται σε τρεις κατηγορίες. Αυτές είναι: 1. Εύκαμπτα (flexible) οδοστρώματα 2. Δύσκαμπτα (rigid) οδοστρώματα 3. Μικτά (composite) οδοστρώματα Η δομή του εύκαμπτου οδοστρώματος, γενικότερα, αποτελείται από δύο χαρακτηριστικές ομάδες στρώσεων με διαφορετικές μηχανικές ιδιότητες και συμπεριφορά. Την ομάδα των στρώσεων από ασύνδετα ή/και σταθεροποιημένα αδρανή, που εδράζεται πάνω στο υπέδαφος, και την ομάδα των στρώσεων από ασφαλτομίγματα, που εδράζεται πάνω στην προηγούμενη ομάδα. (2) Ο παραπάνω διαχωρισμός της δομής του ευκάμπτου οδοστρώματος βασίζεται στη διαφορετική μηχανική συμπεριφορά των στρώσεων, ομαδοποιημένων, και χρησιμοποιείται σήμερα ως βάση για την ανάπτυξη όλων των μεθοδολογιών διαστασιολόγησης των εύκαμπτων οδοστρωμάτων. (2) Κατασκευαστικά το εύκαμπτο οδόστρωμα διακρίνεται σε τρεις ομάδες στρώσεων: την επιφανειακή στρώση (ή στρώσεις), τη βάση και την υπόβαση. Ορισμένες φορές, λόγω ύπαρξης πολύ ασθενούς υπεδάφους, κατασκευάζεται και εξυγιαντική στρώση μεταξύ υποβάσεως και υπεδάφους. Τυπική κατασκευαστική διατομή εύκαμπτου οδοστρώματος δίνεται στην Εικόνα 6. (2) Δύσκαμπτα ή άκαμπτα ονομάζονται τα οδοστρώματα με μεγάλη ακαμψία που κατ αποκλειστικότητα κατασκευάζονται από σκυρόδεμα. Λόγω της μεγάλης ακαμψίας που διαθέτουν, σε αντίθεση με τα εύκαμπτα οδοστρώματα, οι τοπικές καθιζήσεις που πιθανόν να εμφανιστούν κάτω από αυτά δεν αντανακλώνται στην επιφάνεια κύλισης. (2) Οι βασικές δομικές στρώσεις ενός τυπικού δύσκαμπτου οδοστρώματος είναι δύο (2): 1) η στρώση πάνω στην οποία θα εδράσει η πλάκα του σκυροδέματος και ονομάζεται υπόβαση (ή βάση) και 2) η πλάκα από σκυρόδεμα, η επιφάνεια της οποίας είναι και η επιφάνεια κύλισης του οδοστρώματος (βλ. Εικόνα 7). Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 27

29 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Επιφανειακή στρώση Συνδετική στρώση Ασφαλτική βάση Βάση από ασύνδετα αδρανή Υπόβαση Βάση Ασφαλτόμιγμα Ασφαλτόμιγμα & ασύνδετα αδρανή Ασφαλτόμιγμα Ασφαλτόμιγμα & σταθεροποιημένα υλικά Ασύνδετα αδρανή Ασύνδετα αδρανή Σταθεροποιημένα υλικά Εξυγιαντική στρώση ή υπέδαφος Κοκκώδη εδάφη ή άλλα υλικά Σταθεροποίηση εδαφικού υλικού Εδαφικό υλικό Εικόνα 6: Τυπική κατασκευαστική διατομή εύκαμπτου οδοστρώματος (2) Η τρίτη κατηγορία οδοστρωμάτων, τα μικτά οδοστρώματα, αναφέρεται, συνήθως, σε οδοστρώματα στα οποία σκυρόδεμα με τσιμέντο τύπου Portland χρησιμοποιείται για να καλύψει κατεστραμμένο οδόστρωμα ασφάλτου ή ακριβώς το αντίθετο (18). Από αυτή την κατηγορία, περισσότερο συναντώνται τα μικτά δύσκαμπτα με συνεχή οπλισμό οδοστρώματα, τα οποία αποτελούνται από τρεις διακεκριμένες δομικές στρώσεις: την υπόβαση, την πλάκα σκυροδέματος με συνεχή οπλισμό και την ασφαλτική στρώση, συνήθως πάχους 100mm (βλ. Εικόνα 8). Τα οδοστρώματα αυτά είναι, κατά κανόνα, ακριβότερα όλων των άλλων Εικόνα 7: Τυπική κατασκευαστική διατομή δύσκαμπτου οδοστρώματος (18) τύπων και χρησιμοποιούνται αποκλειστικά και μόνο σε αυτοκινητοδρόμους ή περιοχές, όπου το κόστος συντήρησης λόγω των καθυστερήσεων και της Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 28

30 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων κυκλοφοριακής ανωμαλίας που θα επέλθει είναι μεγάλο. (2) Σε κάθε περίπτωση πρόκειται για το αποτέλεσμα αποκατάστασης φθαρμένου υφιστάμενου οδοστρώματος. (18) Εικόνα 8: Μικτό δύσκαμπτο με συνεχή οπλισμό οδόστρωμα (C.R.C.R.P.) (2) 3.3. Διαφορές εύκαμπτων και δύσκαμπτων οδοστρωμάτων Οι όροι εύκαμπτο και δύσκαμπτο οδόστρωμα σχετίζονται με τον τρόπο που ένα οδόστρωμα, από άσφαλτο και σκυρόδεμα αντίστοιχα, μεταβιβάζει το φορτίο και την παραμόρφωση στις υποκείμενες στρώσεις. Ιδανικά, ένα εύκαμπτο στρώμα μεταφέρει ομοιόμορφα το φορτίο και μη ομοιόμορφα την παραμόρφωση, ενώ το αντίθετο συμβαίνει σε ένα δύσκαμπτο στρώμα. (18) Στο εύκαμπτο οδόστρωμα, η μεταφορά των φορτίων στο έδαφος γίνεται δια μέσου των στρώσεων του. Το ολικό πάχος του οδοστρώματος αυτού πρέπει να είναι τόσο, ώστε οι δυνάμεις που μεταβιβάζονται σε μεγαλύτερη συνεχώς επιφάνεια να μειωθούν, μέχρι να γίνονται ανεκτές από το έδαφος έδρασης του οδοστρώματος (βλ. Εικόνα 9). Στο δύσκαμπτο οδόστρωμα, όπου το υλικό του είναι μεγάλης αντοχής, το κύριο μέρος των τάσεων μεταβιβάζεται στο φορέα, ενώ το έδαφος θεμελίωσης απλώς αντιδρά στην παραμόρφωση του οδοστρώματος (βλ. Εικόνα 10). Πρακτικά, η κατανομή του φορτίου και της παραμόρφωσης στους δύο τύπους οδοστρωμάτων εξαρτάται από την ακαμψία αυτών των στρωμάτων σε σχέση με την ακαμψία των υποκείμενων κοκκωδών στρώσεων. Η αναλογία αυτή είναι πολύ μικρότερη στα οδοστρώματα από άσφαλτο σε σχέση με τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα με τσιμέντο τύπου Portland, στοιχείο το οποίο δικαιολογεί το χαρακτηρισμό τους ως εύκαμπτα και δύσκαμπτα αντίστοιχα. Εικόνα 9: Κατανομή φόρτισης σε εύκαμπτο οδόστρωμα (1) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 29

31 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Εικόνα 10: Κατανομή φόρτισης σε δύσκαμπτο οδόστρωμα (1) Τα δύσκαμπτα οδοστρώματα έχουν μεγαλύτερη αντοχή από τα αντίστοιχα εύκαμπτα. Η ακαμψία τους παρέχει μια σταθερή επιφάνεια που δεν παρουσιάζει εύκολα αυλακώσεις, ολισθήσεις και ωθήσεις, με αποτέλεσμα να ελαχιστοποιεί το ενδεχόμενο εμφάνισης λακκουβών. Αυτό μεταφράζεται σε ασφαλείς αυτοκινητόδρομους που απαιτούν λιγότερη συντήρηση, με λιγότερη αναστάτωση για το επιβατικό κοινό και τα εμπορικά οχήματα. Εξαιτίας αυτής της αντοχής επιλέγονται κυρίως για δρόμους που πρόκειται να έχουν αυξημένη κυκλοφορία βαρέων οχημάτων, δρόμους με έντονες κλίσεις και υψηλές αντιολισθητικές απαιτήσεις. Η ικανότητα τους για ανάληψη μεγαλύτερου κυκλοφοριακού φόρτου από βαρέα οχήματα είναι πολύ σημαντική, φτάνοντας μάλιστα να αναλαμβάνουν ακόμη και 4 φορές μεγαλύτερα φορτία από τα εύκαμπτα οδοστρώματα (14). Η αντοχή των οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα δεν επηρεάζεται σε τόσο μεγάλο βαθμό, όπως συμβαίνει στα οδοστρώματα ασφάλτου, από τις καιρικές συνθήκες που επικρατούν και κυρίως από συνθήκες εξασθένισης του υπεδάφους κατά τις περιόδους απόψυξης (π.χ. Άνοιξη για το βόρειο ημισφαίριο). Αν και έχουν γίνει σημαντικές βελτιώσεις και στα εύκαμπτα οδοστρώματα, με αποτέλεσμα αυτό το πρόβλημα να μην παρατηρείται σε σημαντικό βαθμό, ωστόσο σε περιοχές, όπως ο Καναδάς, όπου εμφανίζεται έντονα το πρόβλημα της εξασθένισης του υπεδάφους λόγω απόψυξης, ισχύουν στις αντίστοιχες περιόδους περιορισμοί ως προς το φορτίο των βαρέων οχημάτων για τα οδοστρώματα ασφάλτου. Κάτι αντίστοιχο δε συμβαίνει στα δύσκαμπτα οδοστρώματα. (19) Ωστόσο, είναι πολύ σημαντικό η κατασκευή των οδοστρωμάτων (όλων των τύπων) να γίνει σε συγκεκριμένες συνθήκες που δε χαρακτηρίζονται από ακραίες θερμοκρασίες. Επιπλέον, τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Υπηρεσίες αυτοκινητόδρομων αναφέρουν ότι η διάρκεια ζωής αυτών των οδοστρωμάτων είναι ίση με χρόνια και, γενικότερα, 1½-2 φορές μεγαλύτερη από τη διάρκεια ζωής των οδοστρωμάτων από άσφαλτο που σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν με αντίστοιχα πρότυπα. (14) Μία ακόμη διαφορά ανάμεσα στους δύο τύπους οδοστρωμάτων εντοπίζεται στη διαδικασία της διαστασιολόγησης. Στα εύκαμπτα οδοστρώματα ως αστοχία Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 30

32 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων θεωρείται η ρηγμάτωση αλλά και η παραμένουσα παραμόρφωσή του, ενώ στα δύσκαμπτα μόνο η ρηγμάτωση. (2) Αν εξεταστεί η εξέλιξη των τιμών των υλικών που χρησιμοποιούνται στην οδοποιία, είναι σαφές ότι οι τιμές των εισαγόμενων υλικών, όπως του πετρελαίου και της ασφάλτου, εξαρτώνται αποκλειστικά από τις τιμές της διεθνούς αγοράς του αργού πετρελαίου και υπόκεινται σε ισχυρές διακυμάνσεις, ιδίως σε περιόδους ενεργειακής έλλειψης. Το τσιμέντο, από την άλλη πλευρά, είναι ένα ντόπιο υλικό κατασκευής και, κατά συνέπεια, η τιμή του είναι πιο σταθερή, αν και φυσικά επηρεάζεται από τις τιμές της ενέργειας. Για παράδειγμα, σε περιόδους κρίσης που χαρακτηρίζονται από έλλειψη πετρελαίου, παρατηρείται η τιμή της ασφάλτου να φθάνει απρόβλεπτα υψηλές τιμές, ενώ το τσιμέντο αντιδρά μετά από μια ορισμένη καθυστέρηση και εμφανίζει λιγότερες διακυμάνσεις. Στο Διάγραμμα 1 φαίνεται η εξέλιξη και η διακύμανση των τιμών της ασφάλτου, του πετρελαίου και του τσιμέντου στο Βέλγιο για τα έτη Σε ορισμένες χώρες, όπως η Τουρκία, η κατάσταση της αγοράς τσιμέντου και ασφάλτου είναι διαφορετική από ό,τι στις περισσότερες άλλες χώρες της Δυτικής Ευρώπης. Εκεί το αρχικό κόστος επένδυσης για ένα δύσκαμπτο οδόστρωμα είναι χαμηλότερο σε σχέση με το αντίστοιχο εύκαμπτο. Όταν, μάλιστα, προστεθούν και οι δαπάνες συντήρησης, οι διαφορές γίνονται ιδιαίτερα υψηλές. (20) Συνήθως, όμως, όπως αναφέρθηκε και προηγούμενα η αρχική κατασκευή των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων και οι απαιτούμενες δαπάνες για συντήρηση χαμηλότερες. Τέλος, μπορεί να αναφερθεί ότι στις χώρες, όπου γίνεται χρήση και των δύο τύπων οδοστρωμάτων, οι τιμές κάθε υλικού μπορούν να γίνουν ακόμη πιο ανταγωνιστικές. Διάγραμμα 1: Εξέλιξη των τιμών της ασφάλτου, του πετρελαίου θέρμανσης και του τσιμέντου στο Βέλγιο για τα έτη (20) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 31

33 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Τα δύσκαμπτα οδοστρώματα έχουν μειωμένο κόστος φωτισμού. Αυτό συμβαίνει, διότι τα οδοστρώματα αυτά αντανακλούν το φως διαχέοντάς το, σε αντίθεση με τα οδοστρώματα ασφάλτου που το αντανακλούν ελαφρώς φασματικά (λειτουργώντας σαν καθρέφτης). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, για μια συγκεκριμένη οδό να απαιτείται λιγότερο φώς ανά μονάδα μήκους, για να επιτευχθεί το ίδιο επίπεδο φωτισμού. Η μείωση αυτή αγγίζει το 30% (21) περίπου για το νυχτερινό φωτισμό, συμπεριλαμβάνοντας την κατασκευή, την κατανάλωση ενέργειας και τη συντήρηση. (22) Κάποια άλλα στοιχεία που αναφέρονται στη διεθνή βιβλιογραφία σχετικά με τις διαφορές των δύο τύπων οδοστρωμάτων είναι ότι: Τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα υπερέχουν από περιβαλλοντική σκοπιά: Πιο συγκεκριμένα, πρόσφατη μελέτη του Athena Sustainable Materials Institute (23) έδειξε ότι η ενσωματωμένη πρωτογενής ενέργεια, που απαιτείται για την κατασκευή, τη συντήρηση και την αποκατάσταση μιας εθνικής οδού, είναι 3 φορές υψηλότερη για το σχεδιασμό οδοστρώματος από άσφαλτο σε σχέση με το ισοδύναμό του από σκυρόδεμα. Με τον όρο ενσωματωμένη πρωτογενής ενέργεια γίνεται αναφορά σε όλη εκείνη την ενέργεια, που απαιτείται για την μετατροπή ενός υλικού σε τελικό προϊόν, συμπεριλαμβανομένης και της μεταφοράς. (22) Η παραπάνω παρατήρηση σχετικά με την πρωτογενή ενέργεια, καθώς και παρατηρήσεις για ποικίλους άλλους περιβαλλοντικούς δείκτες, επαληθεύεται και από μία ανάλυση κύκλου ζωής (Life Cycle Assessment), που πραγματοποιήθηκε για τέσσερεις διαφορετικούς τύπους δύσκαμπτου, ένα τύπο μικτού και έναν τύπο εύκαμπτου οδοστρώματος με διάρκεια ζωής 30 χρόνων, από το Centre d Energetique de l Ecole des Mines de Paris (20), για λογαριασμό του CIMbeton, που είναι το κέντρο πληροφοριών για το τσιμέντο και τις εφαρμογές του στην Γαλλία. Σύμφωνα με αυτή τη μελέτη, για τις φάσεις της απόκτησης και της παραγωγής των πρώτων υλών, την προετοιμασία και τη μεταφορά των μιγμάτων, την κατασκευή της δομής του οδοστρώματος, τη συντήρηση και την αποξήλωση στο τέλος της διάρκειας ζωής, προκύπτει ότι τα εύκαμπτα οδοστρώματα υπερτερούν ως προς τα δύσκαμπτα στα απόβλητα σπατάλες (wastes), στα αέρια του θερμοκηπίου (greenhouse gases), στον ευτροφισμό (eutrophication) και την τοξικότητα προς τους ανθρώπους (and toxicity to humans). Αντίθετα, τα δύσκαμπτα οδοστρώματα υπερτερούν ως προς τους υπόλοιπους δείκτες, δηλαδή την ενέργεια (energy), νερό (water), φυσικούς πόρους (natural resources), ραδιενεργά απόβλητα (radioactive wastes), οξύτητα (acidification), οικοτοξικότητα (ecotoxicity), νέφος (smog) και οσμή (odour). Οι σχέσεις μεταξύ των εύκαμπτων και δύσκαμπτων οδοστρωμάτων σχετικά με τους δείκτες αυτούς φαίνονται στο Διάγραμμα 2. Ωστόσο, όταν λαμβάνεται υπόψη και η φάση Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 32

34 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων της χρήσης του δρόμου, για παράδειγμα η κυκλοφορία, υπάρχει μία τελείως διαφορετική εικόνα. Αυτό φαίνεται από το Διάγραμμα 3 για το άοπλο οδόστρωμα από σκυρόδεμα. Είναι αξιοσημείωτα μικρότερα τα τμήματα των ράβδων που αντιπροσωπεύουν την κατασκευή, τη συντήρηση και την αποξήλωση του οδοστρώματος σε σχέση με τα τμήματα που αντιπροσωπεύουν τη χρήση του. Με μόνη εξαίρεση των δείκτη των στερεών αποβλήτων, ο αντίκτυπος της κυκλοφορίας είναι κατά δέκα φορές τουλάχιστον μεγαλύτερος από όλες τις άλλες φάσεις της ζωής του οδοστρώματος. (20) Διάγραμμα 2: Σύγκριση τριών τύπων οδοστρωμάτων για διάρκεια ζωής 30 χρόνων, εξαιρουμένης της κυκλοφορίας του δρόμου, για διάφορους περιβαλλοντικούς δείκτες (20) Διάγραμμα 3: Αντίκτυπος ενός άοπλου οδοστρώματος, συμπεριλαμβανομένης και της κυκλοφορίας, για διάφορους περιβαλλοντικούς δείκτες για διάρκεια 30 χρόνων (20) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 33

35 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Εξαιτίας της κοινωνικής και οικολογικής σημασίας που έχει η μείωση της κατανάλωσης ορυκτών καυσίμων, έχει πραγματοποιηθεί μια σειρά μελετών και ερευνητικών προγραμμάτων, σχετικά με την επίδραση του τύπου του οδοστρώματος στην κατανάλωση καυσίμων των επιβατικών και εμπορικών οχημάτων. Η πιο γνωστή μελέτη είναι αυτή που έγινε στον Καναδά από το National Research Council of Canada (24). Στην πραγματικότητα πρόκειται για μια σειρά τεσσάρων ερευνών, οι οποίες σταδιακά επεκτάθηκαν με πρόσθετες δοκιμές σε διάφορους τύπους δρόμων και οχημάτων, σε διαφορετικές εποχές και χρησιμοποιώντας μια ποικιλία στατιστικών μοντέλων. Ειδικότερα, η μελέτη κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η εξοικονόμηση καυσίμων στα δύσκαμπτα οδοστρώματα, σε σύγκριση με τα εύκαμπτα, τόσο για άδεια όσο και για πλήρως φορτωμένα συρόμενα οχήματα (tractor-trailer) κυμαίνεται από 0,8% έως 3,9%, για τις τέσσερεις στις πέντε περιόδους του έτους και ότι αυτό βρέθηκε στατιστικά με αξιοπιστία 95% (20).Μια μέση εξοικονόμηση καυσίμων της τάξεως του 2,35% σίγουρα δεν είναι αμελητέα και, κατά τη διάρκεια ζωής του οδοστρώματος σε ένα αυτοκινητόδρομο μεγάλης κυκλοφορίας, θα αντιπροσώπευε μια τεράστια διαφορά στη συνολική κατανάλωση καυσίμου και, επομένως, στις εκπομπές ρυπογόνων αερίων, όπως CO 2, NO x και SO 2 (20). Εκτός από τον τύπο του οδοστρώματος, η ομαλότητα και η επιφανειακή υφή είναι σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν την κατανάλωση καυσίμου. Η ποιότητα της τελικής επιφάνειας σκυροδέματος διαδραματίζει καίριο ρόλο. Μια καλή ποιότητα και ένα εξίσου καλό οδόστρωμα σκυροδέματος που διατηρεί αυτές τις ιδιότητες για δεκαετίες, σε αντίθεση με ένα οδόστρωμα από σκυρόδεμα με κυματισμούς ή ανωμαλίες, που θα απαιτήσει δύσκολη και δαπανηρή θεραπεία, προκειμένου να επιτευχθεί η επιθυμητή ποιότητα κύλισης, μειώνει την κατανάλωση καυσίμου στο ελάχιστο. (20) Το σκυρόδεμα είναι χημικά σταθερό και, επομένως, ασφαλές για το έδαφος και τα υπόγεια ύδατα. Επιπλέον, ως αδρανές υλικό μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί και είναι 100% ανακυκλώσιμο. Η πλειονότητα των οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα που καταστρέφονται οδηγούνται σε εγκαταστάσεις θραύσης και διαλογής. Στη συνέχεια, χρησιμοποιούνται σε βάσεις ή υποβάσεις οδοστρωμάτων από ασύνδετα ή μη αδρανή υλικά, ισχνά σκυροδέματα ή κυλινδρούμενα σκυροδέματα. Η χρήση ανακυκλωμένων σκυροδέματος είναι μία συνήθης πρακτική στην Αυστρία, ενώ ακολουθείται και σε άλλες χώρες, όπως Γερμανία, Πολωνία, κ.α. (20) Συγκρινόμενο με το εύκαμπτο οδόστρωμα, ένα δύσκαμπτο μειώνει σημαντικά, ακόμη και κατά 50%, τις απαιτήσεις για υλικό βάσης, εξαιτίας του τρόπου κατανομής του φορτίου. Αυτό έχει ως επακόλουθο τη μείωση Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 34

36 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων του κόστους προμήθειας και κατασκευής της στρώσης, την εξοικονόμηση πηγών, καυσίμων και τη μείωση των περιβαλλοντικών εκπομπών. (22) Στα οδοστρώματα από σκυρόδεμα γίνεται χρήση βιομηχανικών παραπροϊόντων, με μερική αντικατάσταση του τσιμέντου από βιομηχανικά υποπροϊόντα που ειδάλλως θα προορίζονταν για χώρους υγειονομικής ταφής. Τα τρία πιο συχνά χρησιμοποιούμενα μερικώς υποκατάστατα του τσιμέντου είναι: i) ιπτάμενη τέφρα (υποπροϊόν της καύσης άνθρακα), ii) σκωρία υψικαμίνων (από την παραγωγή χάλυβα) και iii) silica fume, δηλαδή πυριτική παιπάλη (από την παραγωγή πυριτίου ή κραμάτων σιδηροπυριτίου). Χρησιμοποιώντας αυτά τα υλικά σε κατάλληλες ποσότητες μπορεί να βελτιωθεί η διαπερατότητα και η αντοχή του οδοστρώματος. Η ιπτάμενη τέφρα και η σκωρία υψικαμίνων, επίσης, οδηγούν σε αύξηση της εργασιμότητας του σκυροδέματος και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον περιορισμό των πιθανών αλκαλικών αντιδράσεων των αδρανών. (22) Επιπλέον, το σκυρόδεμα περιορίζει το φαινόμενο της θερμικής νησίδας 1. Η αύξηση της θερμοκρασίας εξαιτίας αυτού του φαινομένου μπορεί να μειωθεί με τη χρήση δύσκαμπτων οδοστρωμάτων, εξαιτίας του χρώματός του και των ανακλαστικών του ιδιοτήτων. Το albedo, δηλαδή ο λόγος της ηλιακής ενέργειας που ανακλάται από μία επιφάνεια προς τη συνολική ηλιακή ενέργεια που αυτή δέχεται, που έχει το σκυρόδεμα είναι ίσο με 15-25%, σε αντίθεση με την άσφαλτο που έχει τιμές albedo από 5-10%. (20) Από την πλευρά του χρήστη του οδοστρώματος μπορεί κανείς να παρατηρήσει ότι (22): Μία πενταετής έρευνα (25), που πραγματοποίησε το Department of Transportation and Public Works (TPW) της επαρχίας Nova Scotia του Καναδά, έδειξε ότι με την πάροδο του χρόνου το οδόστρωμα από σκυρόδεμα προσφέρει πιο ομαλή και άνετη οδήγηση σε σχέση με αντίστοιχο οδόστρωμα από άσφαλτο, αν και αρχικά το τελευταίο είχε υψηλότερο δείκτη άνεσης οδήγησης (RCI). Η μεταβολή αυτή φαίνεται στο Διάγραμμα 4. Η ίδια μελέτη έδειξε ότι το οδόστρωμα από σκυρόδεμα διατήρησε πιο ομαλή της επιφάνειά του στην ίδια περίοδο ανάλυσης. Η 1 Η θερμική νησίδα (heat island) είναι το φαινόμενο της αύξησης της θερμοκρασίας του αέρα στο εσωτερικό των πόλεων, σε σχέση με τα περίχωρα, κατά τη διάρκεια μιας ζεστής καλοκαιρινής περιόδου, που οφείλεται στην αλλαγή του κλίματος, που προκαλεί η αποθήκευση ηλιακής ενέργειας στις αστικές επιφάνειες, όπως είναι τα κτίρια και οι δρόμοι στη διάρκεια της ημέρας. Στη διαμόρφωση της θερμικής νησίδας συμβάλλουν τα σκούρα και θερμά υλικά αστικών επιφανειών που έχουν χαμηλή αντανακλαστικότητα (χαμηλό albedo), που παρακρατούν τη θερμότητα την ημέρα και την αποδίδουν τη νύχτα, εμποδίζοντας τη φυσική ψύχρανση της ατμόσφαιρας. Συντελούν, επίσης, οι πρόσθετες ανθρωπογενείς πηγές ενέργειας, που προέρχονται από τις μεταφορές, τη βιομηχανία και τον κλιματισμό των κτιρίων, καθώς και το ύψος και η διάταξη των κτιρίων, γύρω από στενούς δρόμους, που εμποδίζουν τη διαφυγή της ηλιακής ενέργειας και την κυκλοφορία του αέρα. (72) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 35

37 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων μεταβολή του δείκτη φαίνεται στο Διάγραμμα 5. Ανάλογα αποτελέσματα προέκυψαν και από μελέτη που υπολογίζει την τραχύτητα των οδοστρωμάτων στις ΗΠΑ (26). Η μελέτη αυτή έδειξε ότι η τραχύτητα στα ασφαλτικά οδοστρώματα αυξάνεται ταχύτερα σε σχέση με τα δύσκαμπτα οδοστρώματα (69,9% αύξηση μέσα σε 8 χρόνια σε οδοστρώματα ασφάλτου σε αντίθεση με 3,7% αύξηση μέσα σε 9 χρόνια σε οδοστρώματα από σκυρόδεμα). Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα έφεραν 3,5 φορές μεγαλύτερο φόρτο βαρέων οχημάτων. Διάγραμμα 4: Σύγκριση μεταβολής δείκτη άνεσης οδήγησης (RCI) από μελέτη του TPW (19) Όσο μεγαλύτερος ο δείκτης, τόσο πιο άνετη είναι η οδήγηση. Διάγραμμα 5: Σύγκριση μεταβολής δείκτη προφίλ οδήγησης (PRI) από μελέτη του TPW (19) Όσο πιο χαμηλός ο δείκτης, τόσο πιο ομαλή η οδήγηση. Ο θόρυβος λόγω της κυκλοφορίας αποτελεί ένα σημαντικό πρόβλημα για τους κατοίκους των γειτονικών περιοχών και ιδιαίτερα σε αστικό περιβάλλον, όπου η πυκνότητα του πληθυσμού είναι αυξημένη κοντά στους κύριους οδικούς άξονες. Ο θόρυβος αυτός είναι πιο αυξημένος στα δύσκαμπτα οδοστρώματα. Η έρευνα που πραγματοποίησε το TPW της επαρχίας Nova Scotia του Καναδά (25), έδειξε στα οδοστρώματα από σκυρόδεμα υψηλότερο επίπεδο θορύβου της τάξεως των 2-4dB από τα οδοστρώματα ασφάλτου. Μολονότι, είναι αλήθεια ότι οι μειώσεις του θορύβου που έχουν επιτευχθεί με τις πορώδεις επιφάνειες ή τις λεπτές επιστρώσεις ασφάλτου, δεν μπορούν να επιτευχθούν με τα συμβατικά οδοστρώματα από σκυρόδεμα, η τεχνική της επίπασης λεπτόκοκκων αδρανών αποτελεί μία καλή εναλλακτική για πιο «ήσυχες» και ασφαλείς επιφάνειες δρόμων. Ωστόσο, γίνεται προσπάθεια από διάφορους φορείς, όπως τη Cement Association of Canada, την Portland Cement Association Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 36

38 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων και την American Concrete Pavement Association, ανάπτυξης ακόμη πιο «ήσυχων» οδοστρωμάτων σκυροδέματος. Τέλος, υπάρχει διαφοροποίηση ανάμεσα στους δύο τύπους οδοστρωμάτων ως προς την ασφάλεια που παρέχουν στο χρήστη (22): Στα δύσκαμπτα οδοστρώματα είναι λιγότερο πιθανό να συμβεί κάποια ολίσθηση εξαιτίας παρουσίας νερού. Αυτή η περιορισμένη πιθανότητα προέρχεται από το γεγονός ότι η ποιότητα του σκυροδέματος δεν επιτρέπει εύκολα τη δημιουργία αυλακώσεων, όπου μπορεί να συγκεντρωθεί νερό. Ακόμη, τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα, στα οποία σε σχέση με αυτά από άσφαλτο, μπορούν να δημιουργηθούν μία πιο τραχιά επιφάνεια για καλύτερη αντίσταση σε ολίσθηση και αυλακώσεις για τη σωστή απομάκρυνση του νερού από το οδόστρωμα, ώστε να υπάρχει καλύτερη πρόσφυση, παρέχουν ασφαλέστερους δρόμους. Τέλος, τα δύσκαμπτα οδοστρώματα παρέχουν καλύτερη ορατότητα τις νυχτερινές ώρες. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το χρώμα αυτών των οδοστρωμάτων, καθώς ο τρόπος ανάκλασης του φωτός, που προέρχεται από τα οχήματα αλλά και από τις εγκαταστάσεις φωτισμού της οδού, φωτίζουν καλύτερα πιθανούς κινδύνους, σε σχέση με το σκουρόχρωμο οδόστρωμα ασφάλτου, αυξάνοντας την ασφάλεια των χρηστών. Η χαρακτηριστική διαφορά ανάμεσα στα δύο υλικά είναι εμφανής στην Εικόνα 11. Εικόνα 11: Διαφοροποίηση ορατότητας κατά τις νυχτερινές ώρες ανάμεσα στο σκυρόδεμα και την άσφαλτο (19) 3.4. Συντήρηση και αποκατάσταση οδοστρωμάτων Σκοπός των επεμβάσεων συντήρησης και βασικές έννοιες Κάθε νέο οδόστρωμα, από τη στιγμή που δίνεται στην κυκλοφορία, αρχίζει να υπόκειται στην καταστροφική επίδραση διαφόρων εξωτερικών παραγόντων, όπως των οχημάτων, των καιρικών συνθηκών, της ηλιακής ακτινοβολίας, κ.λπ. Παράλληλα, αρχίζει και μια σταδιακή επιδείνωση της ποιότητας του οδοστρώματος, η οποία οφείλεται κυρίως στη γήρανση και κόπωση των υλικών που το συνθέτουν. Οι παραπάνω παράγοντες σε συνδυασμό με την Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 37

39 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων ορθότητα/αξιοπιστία της μελέτης, την καταλληλότητα των υλικών και την ποιότητα της κατασκευής είναι οι μοναδικές αιτίες για την εμφάνιση, αργά ή γρήγορα, των επιφανειακών φθορών, της κόπωσης και, τέλος, της αποσύνθεσης του οδοστρώματος. (2) Η κατασκευή ενός νέου οδοστρώματος θα πρέπει να λαμβάνεται πάντοτε σαν μια επένδυση του κοινωνικού συνόλου. Ο διαχειριστής του κεφαλαίου που επενδύθηκε για την κατασκευή του οδοστρώματος έχει την ευθύνη αλλά και την υποχρέωση όχι μόνο να το διατηρήσει αλλά και να το διαχειριστεί κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να αποδώσει κέρδος (όφελος). Το κέρδος στην προκειμένη περίπτωση διακρίνεται σε (2): άμεσο όφελος, οπότε παρατηρείται μείωση του χρόνου και του κόστους μετακίνησης, μείωση των ατυχημάτων, μείωση του κόστους συντήρησης των οχημάτων κ.λπ. και έμμεσο κοινωνικό όφελος, όπως άνετη και ασφαλής μετακίνηση του κοινωνικού συνόλου για τις κοινωνικές και εμπορικές του δραστηριότητες. Για τη διατήρηση του κεφαλαίου και την απόδοση οφέλους, το οδόστρωμα θα πρέπει να συντηρείται, έτσι ώστε να διατηρείται η κατάσταση του σε ένα ανεκτό επίπεδο εξυπηρέτησης, καθ όλη την προβλεπόμενη διάρκεια ζωής του. Το όφελος, τέλος, μπορεί να βελτιστοποιηθεί με τη διατήρηση του οδοστρώματος σε όσο το δυνατόν υψηλότερο επίπεδο εξυπηρέτησης. (2) Συνεπώς, καθίσταται σαφές ότι η συντήρηση των οδοστρωμάτων είναι επιτακτική ανάγκη. Ο όρος συντήρηση στην προκειμένη περίπτωση χρησιμοποιείται με την ευρεία του έννοια. (2) Ο όρος συντήρηση στην προκειμένη περίπτωση χρησιμοποιείται με την ευρεία του έννοια. Για την καλύτερη αποσαφήνιση αυτού του όρου, το Asphalt Institute (27) συνιστά τη χρήση των ακόλουθων (2): Συντήρηση οδοστρώματος ορίζεται το σύνολο των εργασιών για τη διατήρηση της ποιοτικής κατάστασης του οδοστρώματος, όσο το δυνατόν πλησιέστερα της αρχικής. Στο σύνολο των εργασιών περιλαμβάνονται: η αποκατάσταση επιφανειακών φθορών, η σφράγιση των ρωγμών, η αποκατάσταση αντιολισθηρής ικανότητας της επιφάνειας, η αποκατάσταση των αρμών, ο καθαρισμός της επιφάνειας, η ανανέωση των διαγραμμίσεων και η απομάκρυνση ξένων σωμάτων από το οδόστρωμα (φερτά υλικά, χιόνι κλπ). Είναι φυσικό ότι η επ' άπειρο συντήρηση του οδοστρώματος είναι αδύνατο να διατηρήσει την κατάσταση αυτού όμοια με αυτήν της αρχικής ποιότητας κατά την κατασκευή. Υπάρχουν φαινόμενα μη αναστρέψιμα, όπως η Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 38

40 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων κόπωση του οδοστρώματος, η αύξηση της κυκλοφορίας και οι περιστασιακές αντίξοες καιρικές συνθήκες, τα οποία συνδυαζόμενα μεταξύ τους μειώνουν την αρχική ποιότητα του οδοστρώματος σε τέτοιο επίπεδο, ώστε μετά από κάποια χρονική περίοδο, μια περαιτέρω συντήρηση να μην είναι οικονομικά συμφέρουσα και αποτελεσματική. Απαιτείται, επομένως, αποκατάσταση του οδοστρώματος, ειδικότερα των ασφαλτικών, κυρίως, στρώσεων. Αποκατάσταση οδοστρώματος ορίζεται το σύνολο των εργασιών που απαιτούνται για την πλήρη ποιοτική αποκατάσταση του οδοστρώματος με παράλληλη ενίσχυση αυτού έτσι, ώστε να μπορεί να παραλάβει μεγαλύτερο αριθμό αξονικών φορτίων αυξάνοντας ουσιαστικά τη διάρκεια ζωής του. Στο σύνολο των εργασιών περιλαμβάνονται η κατασκευή επίστρωσης (overlay) μεταβλητού πάχους, αναλόγως των απαιτήσεων, όλες οι εργασίες προεργασίας για την κατασκευή αυτής της στρώσης καθώς και όλες οι μετά την κατασκευή εργασίες (διαγράμμιση κ.λπ). Το πάχος αυτής της επίστρωσης, σύμφωνα με το Asphalt Institute, για να θεωρηθεί αποκατάσταση, πρέπει να είναι μεγαλύτερο των 25mm και το μήκος μεγαλύτερο αυτού που απαιτείται για τοπικές αποκαταστάσεις του οδοστρώματος. Σε αντίθετη περίπτωση, δηλαδή όταν το πάχος επίστρωσης είναι μικρότερο των 25mm, η επέμβαση θεωρείται συντήρηση. Ειδικότερα, για την αποκατάσταση μικτών ευκάμπτων ή δύσκαμπτων οδοστρωμάτων ή μικτών δύσκαμπτων οδοστρωμάτων το πάχος της επίστρωσης συνιστάται να είναι μεγαλύτερο των 40mm. Οι εργασίες συντήρησης θεωρούνται εργασίες για τη διατήρηση του κεφαλαίου που επενδύθηκε, ενώ οι εργασίες αποκατάστασης θεωρούνται ως εργασίες για την αύξηση απόδοσης του κεφαλαίου. (2) Σχέση συντήρησης, αποκατάστασης και διάρκειας ζωής του οδοστρώματος Κάθε οδόστρωμα σχεδιάζεται για ένα συγκεκριμένο αριθμό ετών, ή καλύτερα για να παραλάβει ένα συγκεκριμένο αριθμό αξονικών φορτίων μέσα σε αυτό το χρονικό διάστημα. Με την απόδοση του οδοστρώματος στην κυκλοφορία, η ποιότητα του οδοστρώματος, που εκφράζεται με το επίπεδο εξυπηρέτησης, είναι η μέγιστη. Το επίπεδο εξυπηρέτησης συνεχώς μειώνεται και για να βελτιωθεί ή να διατηρηθεί σε κάποιο επιθυμητό επίπεδο απαιτείται συντήρηση του οδοστρώματος. Η έναρξη της συντήρησης και η συχνότητα αυτής διασφαλίζουν την επίτευξη του αρχικού στόχου, δηλαδή το οδόστρωμα να παρέχει ικανοποιητικό επίπεδο εξυπηρέτησης καθ' όλη τη διάρκεια της σχεδιαστικής του ζωής. Εάν δε συντηρηθεί, είναι πολύ πιθανόν ότι το οδόστρωμα δε θα μπορέσει να εξυπηρετήσει το χρήστη επαρκώς για όλο το χρονικό διάστημα που απαιτείται. Κατά κανόνα ο Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 39

41 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων χρόνος διάρκειας της καλής έως ανεκτής λειτουργίας του οδοστρώματος δίχως καμία συντήρηση (t 1 ) είναι πάντοτε μικρότερος από αυτόν, όταν το οδόστρωμα συντηρείται συστηματικά (t 2 ). (2) (Βλ. Εικόνα 12) Σε κάποιο σημείο της ζωής του οδοστρώματος είναι αναγκαία η αποκατάσταση αυτού με σκοπό τη βελτίωση της κατάστασής του (βελτίωση του επιπέδου εξυπηρέτησης) και τη δυνατότητα παραλαβής μεγαλύτερου αριθμού αξονικών φορτίων ή/και την αύξηση της διάρκειας ζωής του. Έτσι, η καινούργια διάρκεια ζωής του οδοστρώματος είναι t 3. Εάν η αποκατάσταση γίνει νωρίτερα από τη χρονική στιγμή κατά την οποία το οδόστρωμα λαμβάνει την ελαχίστη επιτρεπτή τιμή επιπέδου εξυπηρέτησης τότε, με μικρότερο κόστος αποκατάστασης, το οδόστρωμα 0α παρέχει τις υπηρεσίες του για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα, χρόνος t 4. Συνεπώς, η συστηματική και έγκαιρη συντήρηση του οδοστρώματος είναι αναγκαία και η αποκατάσταση αυτού είναι προτιμότερο να γίνεται πριν το επίπεδο εξυπηρέτησης λάβει την ελαχίστη επιτρεπτή τιμή. (2) Εικόνα 12: Επίδραση συντήρησης και αποκατάστασης οδοστρώματος στο επίπεδο εξυπηρέτησης και στη διάρκεια ζωής αυτού (2) Φθορές ευκάμπτων οδοστρωμάτων Όλες οι φθορές, που εμφανίζονται στα εύκαμπτα οδοστρώματα, μπορούν να ταξινομηθούν σε τέσσερις κατηγορίες. Αυτές οι κατηγορίες είναι οι ακόλουθες (2): 1. ρηγματώσεις (cracking), 2. παραμορφώσεις παντός είδους (surface distortion) 3. αποσαθρώσεις (disintegration) και 4. λείανση της επιφάνειας κύλισης (surface polishing). Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 40

42 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Ρηγματώσεις Οι μορφές των επιφανειακών ρηγματώσεων του οδοστρώματος ποικίλουν και οφείλονται σε διάφορες αιτίες. Σε πολλές περιπτώσεις, η έγκαιρη απλή σφράγιση της ρωγμής ή των ρωγμών, με ειδική τροποποιημένη άσφαλτο, είναι η σωστότερη και αποτελεσματικότερη συντήρηση. Σε άλλες περιπτώσεις, όμως, είναι αναγκαία η πλήρης εξυγίανση της περιοχής που προσβλήθηκε. Οι διάφορες μορφές ρηγματώσεων είναι οι ακόλουθες (2): Ρωγμές τύπου αλιγάτορα (alligator cracks) Οι ρωγμές τύπου αλιγάτορα είναι διακλαδιζόμενες και αλληλοσυνδεόμενες ρωγμές που σχηματίζουν πολυγωνικά κομμάτια (μπλοκ), όμοια με αυτά του δέρματος του αλιγάτορα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα κομμάτια αυτά δίνουν την εντύπωση ότι είναι σχεδόν έτοιμα να αποκολληθούν. Τυπική μορφή ρωγμών τύπου αλιγάτορα δίνεται στην Εικόνα 13. Εικόνα 13: Ρηγμάτωση τύπου αλιγάτορα (2) Ρωγμές στα άκρα του οδοστρώματος (edge cracks) Οι ρωγμές αυτές είναι συνήθως επιμήκεις και εμφανίζονται περίπου 30-50cm από τα άκρα του οδοστρώματος, μετά ή άνευ εγκαρσίων ρωγμών. Τυπική μορφή ρωγμών στα άκρα του οδοστρώματος δίνεται στην Εικόνα 14Εικόνα 14. Εικόνα 14: Ρωγμές στα άκρα του οδοστρώματος (74) Ρωγμές μεταξύ λωρίδων διάστρωσης ή διαπλάτυνσης (lane and widening cracks) Οι ρωγμές αυτές εμφανίζονται μεταξύ των λωρίδων διάστρωσης ή της διαπλάτυνσης και είναι πάντοτε διαμήκεις (πλην της περίπτωσης διακοπής των εργασιών). Ρωγμές από ανάκλαση (reflection cracks) Οι ρωγμές από ανάκλαση εμφανίζονται κατά κανόνα σε πρόσθετες ασφαλτικές στρώσεις (overlays), που διαστρώθηκαν στο παρελθόν για την αποκατάσταση σοβαρών φθορών του οδοστρώματος. Η μορφή και η κατεύθυνσή τους ποικίλει από διαμήκη, εγκάρσια, διαγώνια ή και μερικώς διακλαδιζόμενη, Εικόνα 15: Ρωγμές από ανάκλαση (74) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 41

43 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων ανάλογα με τη μορφή που είχαν οι παλαιές ρωγμές της επισκευασθείσας επιφάνειας. Τυπική μορφή ρωγμών από ανάκλαση δίνεται στην Εικόνα 15. Ρωγμές από ολίσθηση ταπήτων (slippage cracks) Η μορφή των ρωγμών από ολίσθηση των ταπήτων έχει σχήμα μισοφέγγαρου. Τυπική μορφή ρωγμών από ολίσθηση ταπήτων δίνεται στην Εικόνα 16. Ρωγμές συρρίκνωσης (shrinkage cracks) Εικόνα 16: Ρωγμές από ολίσθηση ταπήτων (74) Οι ρωγμές συρρίκνωσης είναι, συνήθως, ακανόνιστης μορφής, διακλαδιζόμενες και ως ένα βαθμό συνδεδεμένες μεταξύ τους, σχηματίζοντας μεγάλα πολυγωνικά μπλοκ με οξείες γωνίες. Ρωγμές στην τροχιά των τροχών (wheel path cracks) Οι ρωγμές αυτές, που εμφανίζονται στην τροχιά των τροχών, είναι πάντα διαμήκεις. Ελικοειδής ρωγμές Είναι οι ρωγμές που εμφανίζονται με ελικοειδή μορφή (μη διακλαδιζόμενη) κατά μήκος του οδοστρώματος και όχι σε συγκεκριμένη θέση Παραμορφώσεις (στρεβλώσεις) της επιφάνειας Οι παραμορφώσεις ή οι στρεβλώσεις της επιφάνειας του οδοστρώματος είναι, σε γενικές γραμμές, οι φθορές εκείνες που χαρακτηρίζουν το οδόστρωμα ως μη επίπεδο. Η εμφάνιση επιφανειακών παραμορφώσεων αυξάνει την επικινδυνότητα της οδού δεδομένου ότι, αναλόγως της ταχύτητας του οχήματος, χάνεται ή μειώνεται η επαφή του ελαστικού με το οδόστρωμα. Επιπροσθέτως, επιφέρουν σημαντική μείωση της άνεσης κατά την οδήγηση. Οι παραμορφώσεις μπορεί να συνοδεύονται και από ρηγματώσεις, πράγμα που επιδεινώνει ακόμη περισσότερο την κατάσταση, κυρίως ως προς τη δομική λειτουργία του οδοστρώματος. (2) Γενικά, η συντήρηση των παραμορφώσεων μπορεί να είναι από απλή πλήρωση αυτών με θερμό ή ψυχρό ασφαλτόμιγμα έως την πλήρη απομάκρυνση της προσβληθείσας περιοχής και την αντικατάσταση της με νέα υλικά. Γενικά, όμως, για την αποτελεσματικότερη συντήρηση των παραμορφώσεων είναι αναγκαίο να διερευνηθούν και να εντοπιστούν επακριβώς τα αίτια. (2) Οι διάφορες μορφές παραμορφώσεων που εμφανίζονται στα εύκαμπτα οδοστρώματα είναι (2): Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 42

44 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Αυλακώσεις στις τροχιές των τροχών (channel or ruts) Οι αυλακώσεις αυτές είναι καναλοποιημένες καθιζήσεις κατά μήκος της τροχιάς των τροχών, γνωστές ως τροχοαυλακώσεις. Τυπικές μορφές τροχοαυλακώσεων δίνονται στις Εικόνες Εικόνα 18: Τυπική τροχοαυλάκωση (2) Εικόνα 17: Τυπική τροχοαυλάκωση με πλευρική ανύψωση (2) Κυματώσεις ρυτιδώσεις (corrugations) Οι κυματώσεις ή ρυτιδώσεις ή πτυχώσεις, είναι μία μορφή πλαστικής μετακίνησης που έχει ως αποτέλεσμα την τοπική εξόγκωση της επιφάνειας υπό μορφή κυματώσεων (βλ. Εικόνα 19). Στην ειδική περίπτωση που η πλαστική μετακίνηση είναι τοπική, το φαινόμενο ονομάζεται απώθηση (shoving, βλ. Εικόνα 20). Οι ρυτιδώσεις ή απωθήσεις εμφανίζονται Εικόνα 19: Κυματώσεις (74) συνήθως σε περιοχές, όπου αναπτύσσονται υψηλές διατμητικές τάσεις, όπως σε περιοχές φρεναρίσματος (στάσεις και διασταυρώσεις), ή ανωφέρειες και κατωφέρειες και δε συνοδεύονται από ρηγματώσεις, εκτός ορισμένων περιπτώσεων απωθήσεων. Οι ρυτιδώσεις αναπτύσσονται σε όλη την επιφάνεια του οδοστρώματος, είναι όμως περισσότερο έντονες στην κύρια λωρίδα της κυκλοφορίας. Εικόνα 20: Απώθηση (74) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 43

45 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Τοπικές καθιζήσεις (local depressions) Τοπικές καθιζήσεις χαρακτηρίζονται οι καθιζήσεις που είναι σε περιορισμένη έκταση και συνήθως δε συνοδεύονται από μικρορωγμές (βλ. Εικόνα 21). Οι καθιζήσεις αυτές κατακρατούν νερό, είναι πηγή επιταχυνόμενης φθοράς του οδοστρώματος και συγχρόνως κίνδυνος για τους χρήστες της οδού (ολισθηρότητα, πάγος, κ.λπ.) Τοπικές διογκώσεις (local upheavals) Οι τοπικές διογκώσεις οφείλονται σε τοπική διόγκωση του υπεδάφους ή της υπόβασης ή της βάσης και σπανίως των ασφαλτικών στρώσεων (βλ. Εικόνα 22). Η συνηθέστερη αιτία που προκαλεί τη διόγκωση είναι η διαστολή του εγκλωβισμένου ύδατος κατά τη διάρκεια του χειμώνα, λόγω παγετού. Βεβαίως, δεν πρέπει να αποκλείεται και η επίδραση της υγρασίας σε διογκούμενα εδαφικά υλικά. Οι διογκώσεις ανύψωσης χαρακτηρίζονται από διακλαδιζόμενες ρηγματώσεις. Εικόνα 21: Τοπική καθίζηση (74) Εικόνα 22: Τοπική διόγκωση (74) Τοπικές καθιζήσεις σε τομές οδοστρωμάτων (utility cut depressions) Οι τοπικές αυτές καθιζήσεις (βλ. Εικόνα 23) εμφανίζονται συνήθως από την κακή συμπύκνωση των υλικών επίχωσης των εγκάρσιων τομών που ανοίγονται κυρίως από οργανισμούς κοινής ωφέλειας ή ιδιώτες Αποσύνθεση Εικόνα 23: Τοπική καθίζηση σε τομή οδοστρώματος (74) Αποσύνθεση είναι η θρυμμάτιση του οδοστρώματος σε μικρά ασύνδετα κομμάτια. Σ αυτό περιλαμβάνεται και η αποκόλληση των αδρανών από την επιφάνεια του οδοστρώματος. Εάν η αποσύνθεση δεν συντηρηθεί έγκαιρα, είναι σίγουρο ότι θα οδηγήσει πολύ σύντομα σε κατάσταση, όπου θα απαιτείται αποκατάσταση του οδοστρώματος. Οι κυριότερες μορφές αποσύνθεσης του οδοστρώματος είναι (2): Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 44

46 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Αποκόλληση αδρανών (raveling) Η αποκόλληση των αδρανών (βλ. Εικόνα 24) είναι το γνωστό ψώριασμα ή απογύμνωση της επιφάνειας που αρχίζει συνήθως από την άκρη του οδοστρώματος προς το κέντρο. Η αποκόλληση των αδρανών γίνεται προοδευτικά. Πρώτα αποκολλώνται τα λεπτόκοκκα αδρανή και κατόπιν τα χονδρόκοκκα. Στα πρώτα στάδια, η Εικόνα 24: Αποκόλληση αδρανών (74) επιφάνεια παρουσιάζει μια σχετική τραχύτητα και κατόπιν μικρές φωλιές που αρχίζουν να πυκνώνουν και να μεγαλώνουν δημιουργώντας έτσι σε πολλές περιπτώσεις λακκούβες. Λακκούβες (patholes) Οι λακκούβες (βλ. Εικόνα 25) δημιουργούνται από αδυναμίες του ασφαλτομίγματος ή της δομής του οδοστρώματος. Λακκούβες μπορούν να δημιουργούνται, όπως αναφέρθηκε, και από επιδείνωση της αποκόλλησης των αδρανών από την επιφάνεια του οδοστρώματος. Εικόνα 25: Λακκούβα (74) Λείανση επιφάνειας οδοστρώματος Η λεία επιφάνεια είναι μια φθορά του οδοστρώματος, η οποία, σε αντίθεση, με τους άλλους τύπους φθορών, δεν επιδρά στην επιδείνωση της δομικής κατάστασης του οδοστρώματος αλλά στο επίπεδο ασφάλειας και εξυπηρέτησης αυτού και είναι άμεσα συνδεδεμένη με την ολισθηρότητα της επιφάνειας. (2) Η λεία επιφάνεια του οδοστρώματος οφείλεται κυρίως στη λείανση των επιφανειακών αδρανών. Επίσης, μπορεί να οφείλεται και στην ανάδυση ασφάλτου στην επιφάνεια του οδοστρώματος, ή στη βύθιση των χονδρόκοκκων αδρανών ή ακόμη και στη χρήση λείων και σφαιρικών αδρανών (αμμοχάλικο χειμάρρων, κ.λπ.). Σε όλες τις παραπάνω περιπτώσεις επέρχεται μείωση ή εκμηδένιση της μικρό- και μακρο-υφής της επιφάνειας του οδοστρώματος και, κατά συνέπεια, μείωση του συντελεστή τριβής μεταξύ των ελαστικών και της επιφάνειας. Η παρουσία νερού επιδεινώνει την κατάσταση και, παράλληλα, είναι αιτία ανάπτυξης του φαινομένου της υδρολίσθησης (ιδιαίτερα στα σημεία παρακράτησης ύδατος). Επιδείνωση της ολισθηρότητας μπορεί, επίσης, να επέλθει με την παρουσία λαδιών ή χώματος Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 45

47 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων (κυρίως αργιλικών υλικών) πάνω στην επιφάνεια, καθώς επίσης και με την εναπόθεση ελαστικών (στις περιοχές που παρατηρείται έντονη πέδηση των οχημάτων). (2) Η ολισθηρότητα συνδέεται άμεσα με τα τροχαία ατυχήματα. Έτσι, λοιπόν, θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή για την άμεση αποκατάσταση της αντιολισθηρής ικανότητας της επιφάνειας. (2) Λείανση των αδρανών Ολισθηρότητα (polished aggregate) Η λείανση των αδρανών (βλ. Εικόνα 26) της επιφάνειας οφείλεται αποκλειστικά και μόνο στη χρήση ακατάλληλων σκληρών αδρανών. Τέτοια υλικά είναι όλα τα ασβεστολιθικά υλικά που παράγονται και χρησιμοποιούνται, δυστυχώς μέχρι και σήμερα, σχεδόν σε όλους τους τάπητες κυκλοφορίας στην Ελλάδα! (2) Εικόνα 26: Λείανση αδρανών επιφάνειας οδοστρώματος (74) Η συντήρηση της επιφάνειας και η αποκατάσταση της αντιολισθηρής ικανότητας αυτής, δηλαδή αύξηση του συντελεστή αντίστασης σε ολίσθηση, γίνεται με μια από τις παρακάτω τεχνικές (2): a) Διάστρωση θερμών ασφαλτομιγμάτων για λεπτές στρώσεις κυκλοφορίας b) Διάστρωση ψυχρού λεπτοτάπητα τύπου slurry (Μικρο-επιφανειακή στρώση) c) Διάστρωση ασφαλτομίγματος πορώδους σύνθεσης d) Διάστρωση ασφαλτικού σκυροδέματος για αντιολισθηρή στρώση πάχους 40 cm από κατάλληλο θερμό ασφαλτόμιγμα. e) Διασπορά προεπαλειμμένων ψηφίδων f) Εφαρμογή ασφαλτικής επάλειψης g) Επαναδημιουργία υφής με μηχανικά μέσα Οι τεχνικές (a), (b) και (c) θεωρούνται οι πλέον ενδεδειγμένες για την αποκατάσταση ή την παροχή αντιολισθηρής ικανότητας της επιφάνειας του οδοστρώματος. Η τεχνική (d) θεωρείται αντιοικονομική σε σχέση με την αποτελεσματικότητα της επιφάνειας που παρέχει. Η αποτελεσματικότητα της τεχνικής (e) στην Ελλάδα δεν ήταν η αναμενόμενη και σε συνδυασμό με το συνολικό κόστος κατασκευής συνίσταται να αποφεύγεται. Τέλος, οι τεχνικές (f) και (g) ουσιαστικά δεν έχουν εφαρμοστεί στην Ελλάδα. (2) Η τεχνική της διάστρωσης θερμών ασφαλτομιγμάτων για λεπτές στρώσεις κυκλοφορίας, και ειδικότερα το θερμό ασφαλτόμιγμα για λεπτή επιφανειακή Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 46

48 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων στρώση, σε αρκετές χώρες σήμερα αποτελεί την κυριότερη μέθοδο αποκατάστασης αλλά και παροχής αντιολισθηρής επιφάνειας οδοστρώματος (τόσο για συντήρηση όσο και για νέα οδοστρώματα). Πλην της άριστης αντιολισθηρής επιφάνειας και της οικονομίας της κατασκευής, η ασφαλής επιφάνεια που επιτυγχάνεται έχει επιπλέον το πλεονέκτημα της μείωσης του θορύβου και των σταγονιδίων που εκτοξεύονται από τα οχήματα κινούμενα σε βρεγμένη επιφάνεια. Στην Ελλάδα η τεχνική αυτή χρησιμοποιήθηκε πειραματικά σε τμήματα της Εγνατίας Οδού (έτος 2001) και υιοθετήθηκε από την Εγνατία Οδό Α.Ε. ως η κύρια τεχνική παροχής αντιολισθηρής επιφάνειας. (2) Η τεχνική της διάστρωσης ψυχρής μικρο-επιφανειακής στρώσης χρησιμοποιείται με επιτυχία τα τελευταία δεκαπέντε χρόνια στην Ελλάδα και στο εξωτερικό και αποτελεί, μαζί με την προηγούμενη τεχνική, την άλλη οικονομική και αποτελεσματική εναλλακτική λύση αποκατάστασης ή παροχής αντιολισθηρής επιφάνειας. (2) Η μέθοδος της διάστρωσης ασφαλτομίγματος πορώδους σύνθεσης έχει δώσει πολύ καλά αποτελέσματα σε χώρες, όπου έχει χρησιμοποιηθεί. Σε ορισμένες μάλιστα χώρες, όπως η Αγγλία, είναι μία από τις δύο επίσημα αναγνωρισμένες μεθόδους παροχής αντιολισθηρής επιφάνειας σε νέες κατασκευές, ενώ στην Ολλανδία συνιστάται ως η πρώτη επιλογή κυρίως σε αυτοκινητοδρόμους εντός κατοικημένων περιοχών, λόγω της μείωσης του θορύβου που επέρχεται. (2) Στην Ελλάδα η τεχνική της διάστρωσης ασφαλτομίγματος πορώδους σύνθεσης, παρόλη την επιτυχή εφαρμογή της σε δοκιμαστικά τμήματα του Εθνικού δικτύου, δεν έχει εφαρμοστεί σε ευρεία κλίμακα. (2) Η τεχνική της διάστρωσης στρώσης πάχους 40 cm από "κατάλληλο" θερμό ασφαλτόμιγμα και ειδικότερα του μίγματος Τύπου I, των Τεχνικών Οδηγιών του ΥΠΕΧΩΔΕ, πλην των μειονεκτημάτων που προαναφέρθηκαν στο (d), δεν παρέχει ικανοποιητικό βάθος επιφανειακής μακροϋφής και ως εκ τούτου δεν παρέχει ικανοποιητικό συντελεστή τριβής μετά την πάροδο μικρού χρονικού διαστήματος από την απόδοση της οδού στην κυκλοφορία. Βάσει των παραπάνω το ασφαλτόμιγμα τύπου I, που προτάθηκε να χρησιμοποιείται στην Ελλάδα, δεν θα πρέπει σε καμιά περίπτωση να χρησιμοποιείται για την αποκατάσταση ή την παροχή αντιολισθηρής επιφάνειας. Σχετικά με το ασφαλτόμιγμα τύπου ΙΙ, από την μέχρι σήμερα εφαρμογή του στην Ελλάδα, συμπεραίνεται ότι παρόλο που επιτυγχάνεται τραχύτερη επιφάνεια σε σχέση με τον τύπο I, σε αρκετά έργα παρατηρήθηκε εξίδρωση της ασφάλτου ή/και ταχεία μείωση της μακροϋφής της επιφάνειας. Συνυπολογίζοντας τα παραπάνω και όσα αναφέρθηκαν στο (d), συνίσταται όπως ο τύπος II αποφεύγεται για την αποκατάσταση ή παροχή αντιολισθηρής επιφάνειας και όταν σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιείται, να Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 47

49 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων λαμβάνονται όλα τα μέτρα, ώστε να διασφαλίζεται η σταθερότητα του μίγματος και η συμβατότητα αυτού με την μελέτη σύνθεσης. (2) Οι ασφαλτικές επαλείψεις είναι μια τεχνική που δίνει και αυτή πολύ καλά αποτελέσματα και χρησιμοποιείται ευρέως στο εξωτερικό. Η χρήση της αρχικά περιοριζόταν σε όλες τις κατηγορίες δρόμων εκτός από τους αυτοκινητοδρόμους. Πλην όμως σήμερα, με τη ραγδαία ανάπτυξη των τροποποιημένων ασφάλτων, ο περιορισμός αυτός τείνει να εξαλειφθεί. Στην Ελλάδα οι ασφαλτικές επαλείψεις δεν έχουν ακόμη εφαρμοσθεί. Συνιστάται να χρησιμοποιηθούν τουλάχιστον σε όλους τους δρόμους εκτός από τους αυτοκινητοδρόμους, δεδομένου ότι παρέχουν μια αποδεδειγμένα καλή και οικονομική εναλλακτική λύση. (2) Η επαναδημιουργία υφής με μηχανικά μέσα συνιστάται να χρησιμοποιείται μόνο σε περιπτώσεις προσωρινής αποκατάστασης της αντιολισθηρότητας μέχρι να διαστρωθεί κατάλληλη αντιολισθηρή στρώση. (2) Ανάδυση ασφάλτου (asphalt bleeding or flashing) Ανάδυση ασφάλτου (βλ. Εικόνες 27-28) είναι το φαινόμενο της κάθετης μετακίνησης της ασφάλτου μέσα στο ασφαλτόμιγμα και η εμφάνιση αυτής στην επιφάνεια του οδοστρώματος δημιουργώντας έναν ασφαλτικό υμένα. Το φαινόμενο αυτό εμφανίζεται μόνο κατά την περίοδο των θερινών μηνών. Εικόνα 27: Ανάδυση ασφάλτου (74) Εικόνα 28: Ανάδυση ασφάλτου (74) Φθορές δύσκαμπτων οδοστρωμάτων Οι φθορές, που παρουσιάζουν τα δύσκαμπτα οδοστρώματα, μπορούν να ταξινομηθούν και αυτές σε τέσσερις κατηγορίες, όμοιες με αυτές των ευκάμπτων οδοστρωμάτων, δηλαδή (2): 1. ρηγματώσεις, 2. επιφανειακές παραμορφώσεις, 3. αποσύνθεση επιφάνειας και Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 48

50 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων 4. λείανση επιφάνειας. Πριν αναπτυχθούν αναλυτικά οι παραπάνω φθορές, θα πρέπει να αναφερθεί ότι η επιτυχής συντήρηση των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων με τσιμεντοκονίαμα ή γενικότερα με νέο σκυρόδεμα, μετά ή άνευ οπλισμού, είναι πολύ δύσκολη και πολλές φορές αδύνατη. (2) Στο σημείο αυτό θα πρέπει να τονισθεί το γεγονός ότι, για τον καθορισμό της καταλληλότερης συντήρησης θεραπείας των φθορών, τόσο για τα δύσκαμπτα όσο και για τα εύκαμπτα οδοστρώματα, θα πρέπει πρώτα να καθορίζεται επακριβώς η κύρια αιτία που προκάλεσε τη φθορά. (2) Ρηγματώσεις - Αρμοί Οι ρωγμές είναι οι περισσότερο κοινές φθορές των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων. Οφείλονται κατά ένα μεγάλο ποσοστό στην ογκομετρική συμπεριφορά του σκυροδέματος κάτω από θερμοκρασιακές αυξομειώσεις, αλλά και στην επαναλαμβανόμενη φόρτιση που επέρχεται από την κυκλοφορία. (2) Ρωγμές εμφανίζονται σε όλες τις διευθύνσεις, πλην όμως μπορούν να αποφευχθούν ή να περιορισθούν με την κατασκευή αρμών (διαστολής, συστολής και στρέβλωσης-διαμήκεις αρμοί). Παρόλο που οι αρμοί περιορίζουν την ανάπτυξη ρωγμών, δημιουργούν σοβαρό πρόβλημα συντήρησης τους. Θα μπορούσε να ειπωθεί ότι η συντήρηση των αρμών είναι εξίσου σημαντική, αν όχι σημαντικότερη, από τη συντήρηση των ρωγμών. Και αυτό διότι η έναρξη ενός μεγάλου ποσοστού ρηγματώσεων οφείλεται στη μη καλή και έγκαιρη συντήρηση των κατασκευασμένων αρμών. Η συντήρηση των αρμών και των ρηγματώσεων καταλαμβάνει το μεγαλύτερο ποσοστό των έργων συντήρησης δύσκαμπτων οδοστρωμάτων. Οι φθορές στους αρμούς και οι συνήθεις ρωγμές αναλύονται παρακάτω (2): Φθορές στους αρμούς Οι φθορές που παρουσιάζονται στους αρμούς είναι, συνήθως, η αποκόλληση του υλικού πλήρωσης, που τοποθετείται για τη στεγάνωση αυτών, και η ρηγμάτωση πλησίον του αρμού (βλ. Εικόνα 29). Πολλές φορές, εμφανίζεται και θραύση με αποκόλληση τμήματος των ακμών του αρμού. Εικόνα 29: Φθορά στον αρμό δύσκαμπτου οδοστρώματος (74) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 49

51 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Γωνιώδεις (γωνιακές) ρωγμές (edge cracks) Είναι οι ρωγμές που εμφανίζονται στις γωνίες των πλακών (βλ. Εικόνα 30). Αν δε συντηρηθεί έγκαιρα η ρωγμή, το ρηγματωμένο γωνιακό κομμάτι θα αποκολληθεί πλήρως από την πλάκα. Διαμήκεις ρωγμές (longitudinal cracks) Είναι οι ρωγμές που εμφανίζονται παράλληλα με τον άξονα του οδοστρώματος (βλ. Εικόνα 31). Εικόνα 30: Γωνιώδεις ρωγμές (74) Εικόνα 31: Διαμήκεις ρωγμές (74) Εγκάρσιες ρωγμές (transverse cracks) Είναι οι ρωγμές που εμφανίζονται σχεδόν κάθετα στον άξονα του οδοστρώματος και συνήθως στο κέντρο της πλάκας (βλ. Εικόνα 32). Οφείλονται στην υπερφόρτιση και ανάπτυξη μεγάλων ροπών κάμψης, ή στην ανυπαρξία κατάλληλου αριθμού εγκαρσίων αρμών, ή στην ύπαρξη ασθενούς υπεδάφους. Εικόνα 32: Εγκάρσιες ρωγμές (74) Διαγώνιες ρωγμές (diagonal cracks) Είναι οι ρωγμές που εμφανίζονται στις γωνίες των πλακών, σχηματίζοντας μεγαλύτερα τρίγωνα από αυτά που σχηματίζονται από τις γωνιώδεις ρωγμές Επιφανειακές παραμορφώσεις Οι επιφανειακές παραμορφώσεις στα δύσκαμπτα οδοστρώματα περιορίζονται αποκλειστικά και μόνο σε καθιζήσεις. Οι διαφορικές καθιζήσεις των πλακών μπορεί να οφείλονται στο ανεπαρκές σύστημα μεταφοράς του φορτίου από πλάκα σε πλάκα ή στην περαιτέρω συμπύκνωση ή συστολή του εδάφους έδρασης. Διαφορική Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 50

52 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων καθίζηση μπορεί, επίσης, να αναπτυχθεί αν, λόγω ατελούς πλήρωσης του αρμού, "αντληθούν" προς τα έξω τα λεπτόκοκκα υλικά του εδάφους έδρασης (βλ. Εικόνα 33). Στην περίπτωση αυτή, θα πρέπει να αναμένεται και ρηγμάτωση και θραύση κατά μήκος της ακμής της πλάκας. (2) Αποσύνθεση Εικόνα 33: Φαινόμενο άντλησης (74) Αποσύνθεση της επιφάνειας δύσκαμπτου οδοστρώματος είναι τόσο η αποκόλληση λεπτόκοκκων και χονδρόκοκκων αδρανών από την επιφάνεια του σκυροδέματος όσο και ο θρυμματισμός τον ακμών και των γωνιών των πλακών. Η αποκόλληση των αδρανών οφείλεται στη μη καλή ανάμιξη του μίγματος, στη χρήση ακατάλληλων αδρανών, στις μη κατάλληλες συνθήκες πήξης του σκυροδέματος και στη χημική δράση του άλατος, που πιθανόν να χρησιμοποιείται για την αποφυγή δημιουργίας πάγου στο οδόστρωμα. (2) Αποκόλληση αδρανών λεπίδωση (scaling) Η συντήρηση των περιοχών που παρουσιάζουν αποκολλήσεις (βλ. Εικόνα 34), σε βάθος όχι μεγαλύτερο των 25mm, γίνεται μόνο με τη διάστρωση ψυχρού σφραγιστικού ασφαλτομίγματος τύπου slurry, διαβάθμισης ΙΙ ή III. Σε περίπτωση που η αποκόλληση των αδρανών έχει δημιουργήσει "φωλιές" βάθους μεγαλύτερου των 25mm, η συντήρηση γίνεται συνήθως με τη διάστρωση θερμού ασφαλτομίγματος. Πριν τη διάστρωση του θερμού ασφαλτομίγματος, απαιτείται ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη. (2) Θρυμματισμός πλακών (spalling) Εικόνα 34: Λεπίδωση επιφάνειας δύσκαμπτου οδοστρώματος (74) Ο θρυμματισμός των πλακών στις ακμές (βλ. Εικόνα 35) και στις γωνίες (βλ. Εικόνα 36), ή ακόμη και στο μέσο της πλάκας, οφείλεται κυρίως στη διαστολή αυτών και, ορισμένες μόνο φορές, στις μεγάλες ανωστικές πιέσεις του υπεδάφους. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 51

53 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Παράγοντες που συντελούν στην εμφάνιση της θραύσης είναι το ασθενές σκυρόδεμα, η πιθανότητα εγκλωβισμού αδρανών μέσα στον αρμό και η κακή κατασκευή του αρμού. (2) Όταν ο θρυμματισμός ή/και η αποκόλληση τμημάτων σκυροδέματος είναι σοβαρή, η οποιαδήποτε συντήρηση δεν είναι αποτελεσματική. Στην περίπτωση αυτή, απαιτείται πλήρης αποκατάσταση του οδοστρώματος. Η αποκατάσταση μπορεί να γίνει είτε με την ανακατασκευή των πλακών, είτε με διάστρωση ενισχυτικής ασφαλτικής επίστρωσης, ή ακόμη και με διάστρωση νέας ενισχυτικής στρώσης από σκυρόδεμα. (2) Εικόνα 35: Θρυμματισμός στην ακμή της πλάκας (74) Ανακατασκευή πλακών επιλέγεται Εικόνα 36: Θρυμματισμός στη γωνία της πλάκας (74) μόνον όταν οι φθαρμένες πλάκες είναι περιορισμένες σε αριθμό, αλλιώς επιλέγεται μία από τις άλλες δύο εναλλακτικές λύσεις. Η ανακατασκευή γίνεται και πάλι από σκυρόδεμα, αφού απομακρυνθεί όλη η φθαρμένη πλάκα και αντικατασταθεί (αν χρειασθεί) η υπόβαση. Κατά την ανακατασκευή επανακατασκευάζονται και οι ανάλογοι αρμοί. (2) Η διάστρωση νέας ενισχυτικής στρώσης, συνήθως, γίνεται με ασφαλτόμιγμα και όχι από σκυρόδεμα, δεδομένου ότι το δεύτερο παρουσιάζει αρκετές κατασκευαστικές δυσκολίες. (2) Η συνηθέστερη μέθοδος αποκατάστασης δύσκαμπτων οδοστρωμάτων, που είναι η κατασκευή ασφαλτικής ενισχυτικής στρώσης, εγκυμονεί κινδύνους πρόωρης εμφάνισης ανακλαστικών ρωγμών, κυρίως στα σημεία ύπαρξης αρμών και χαλαρών τεμαχίων της πλάκας του οδοστρώματος. Για την αποφυγή εμφάνισης ρωγμών, η νέα επίστρωση θα πρέπει να έχει το ενδεδειγμένο πάχος ή/και να λαμβάνονται πρόσθετα μέτρα όπως: α) κατασκευή πρόσθετης ασφαλτικής στρώσης εκτόνωσης ρωγμών (crack relief layer), μεταξύ της υφισταμένης πλάκας και της νέας επίστρωσης, ή β) περαιτέρω διάσπαση της πλάκας και βύθιση των τεμαχίων στην υπόβαση (cracking and seating). Για την αποφυγή ανάπτυξης ανακλαστικών ρωγμών μπορούν, επίσης, να χρησιμοποιηθούν κατάλληλα γεωπλέγματα ή ασφαλτοϋφάσματα ή ακόμη μεμβράνες απορρόφησης τάσεων μετά ή άνευ ινών. (2) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 52

54 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Ολισθηρότητα επιφάνειας Η ολισθηρότητα της επιφάνειας των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων οφείλεται αποκλειστικά και μόνο στη λείανση των αδρανών (χονδρόκοκκων και λεπτόκοκκων), όπως φαίνεται στην Εικόνα 37Εικόνα 37. Η αντιμετώπιση και η αποκατάσταση της αντιολισθηρής ικανότητας της επιφάνειας γίνεται (2): Εικόνα 37: Λείανση αδρανών (74) a) με τη δημιουργία αυλακώσεων, χρησιμοποιώντας κατάλληλους αυτοκινούμενους κόφτες, b) με τη χρήση ειδικών χημικών ουσιών, οι οποίες μετά τη χημική αντίδραση με τα υλικά της επιφάνειας δημιουργούν μια ικανοποιητική επιφάνεια, c) με μία από τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται στα εύκαμπτα οδοστρώματα. Η πρώτη μέθοδος είναι αρκετά δαπανηρή και χρονοβόρα και προϋποθέτει άριστη κατάσταση επιφάνειας, ελεύθερη από κάθε είδους φθορά. Η δεύτερη είναι αρκετά ακριβή αλλά και μη φιλική προς το περιβάλλον, διότι τα χημικά που χρησιμοποιούνται μολύνουν το υπέδαφος της περιοχής. (2) Η εφαρμογή μίας από τις μεθόδους, που προαναφέρθηκαν, για την αποκατάσταση της αντιολισθηρής ικανότητας της επιφάνειας δύσκαμπτων οδοστρωμάτων, προϋποθέτει συντήρηση των αρμών (αν χρειασθεί). (2) Συντήρηση και εκτιμώμενος χρόνος ζωής οδοστρωμάτων Η συχνότητα και η έκταση των επεμβάσεων συντήρησης των οδοστρωμάτων εξαρτάται από την κατάσταση του οδοστρώματος, δηλαδή τη μορφή των παραμορφώσεων που υπάρχουν σε αυτό και τη σοβαρότητά τους, καθώς και από το βαθμό της απαραίτητης δομικής ενίσχυσης. Ιδανικά, οι καταλληλότερες επεμβάσεις συντήρησης θα πρέπει να γίνονται με βάση την Ανάλυση του Κόστους Κύκλου Ζωής. Ωστόσο, στη διεθνή βιβλιογραφία υπάρχουν γενικές οδηγίες για τις επεμβάσεις αυτές, κάτω από διάφορες συνθήκες φθοράς, τόσο για τους εύκαμπτους όσο και για τους δύσκαμπτους τύπους οδοστρωμάτων. Οι οδηγίες αυτές παρέχουν εκτιμήσεις της αναμενόμενης διάρκειας ζωής κάθε επέμβασης. Πρέπει, ωστόσο, να υπογραμμιστεί ότι η πραγματική διάρκεια ζωής μπορεί να διαφέρει σημαντικά από τις εκτιμήσεις αυτές, εξαιτίας των ιδιαίτερων τοπικών συνθηκών κυκλοφορίας, περιβάλλοντος και ποιότητας κατασκευής. Στη συνέχεια, παρατίθενται συνοπτικοί πίνακες, τόσο για τα εύκαμπτα όσο και για τα δύσκαμπτα οδοστρώματα, με στοιχεία σχετικά με την εκτιμώμενη διάρκεια ζωής Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 53

55 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων του οδοστρώματος μετά από συγκεκριμένη επέμβαση συντήρησης εξαιτίας φθοράς ορισμένης έκτασης. Για τα εύκαμπτα οδοστρώματα τα στοιχεία αυτά παρουσιάζονται στον Πίνακα 1, ενώ για τα δύσκαμπτα στον Πίνακα 2. Πίνακας 1: Γενικές οδηγίες για επεμβάσεις συντήρησης εύκαμπτων οδοστρωμάτων και εκτιμήσεις διάρκειας ζωής (18) Ρηγμάτωση λόγω κόπωσης Σοβαρότητα Έκταση (% μήκους) Πάχος ασφαλτικής στρώσης (mm) Χαμηλή 1-10 <200 Τυπικές επεμβάσεις Μπάλωμα ή τοπική πλήρωση ρωγμών Εκτιμώμενη διάρκεια ζωής (χρόνια) 5 Μέση >200 Επίστρωση 50mm 12 Μέση <200 Επίστρωση 75mm 12 Μέση >200 Επίστρωση 75mm 12 Μέση <200 Επίστρωση 150mm 12 Υψηλή >50 >200 Επίστρωση 100mm 12 Υψηλή >50 <200 Ανακατασκευή 15 Σοβαρότητα Έκταση (απόσταση σε m) Εγκάρσια ρηγμάτωση Τυπικές επεμβάσεις Εκτιμώμενη διάρκεια ζωής (χρόνια) Χαμηλή >15 Καθαρισμός και σφράγιση 8 Μέση Καθαρισμός και σφράγιση 5 Μέση Καθαρισμός και σφράγιση με ασφαλτόμιγμα τύπου Slurry 3 Υψηλή <10 Καθαρισμός/σφράγιση και επίστρωση 50mm 10 Σοβαρότητα (mm) Έκταση (% μήκους) Παραμορφώσεις - Αυλάκωση Τυπικές επεμβάσεις Εκτιμώμενη διάρκεια ζωής (χρόνια) <6 >25 Καμία επέμβαση >25 Ισοπέδωση >25 Ισοπέδωση 4 >25 >50 Φρεζάρισμα και επίστρωση 50mm 10 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 54

56 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Πίνακας 2: Γενικές οδηγίες για επεμβάσεις συντήρησης δύσκαμπτων οδοστρωμάτων και εκτιμήσεις διάρκειας ζωής (18) Σοβαρότητα προβλήματος Άοπλο ή οπλισμένο με μη-συνεχή οπλισμό οδόστρωμα σκυροδέματος Έκταση (% μήκους) Ικανότητα μεταφοράς φορτίου (%) Τυπικές επεμβάσεις Εκτιμώμενη διάρκεια ζωής (χρόνια) Χαμηλή >25 Καμία επέμβαση - Μέση >25 >70 Ισοπέδωση 5 Μέση >25 <70 Αποκατάσταση μεταφοράς φορτίου και ισοπέδωση 15 Μέση >25 >70 Ισοπέδωση 6 Μέση >25 <70 Υψηλή >50 <70 Αποκατάσταση μεταφοράς φορτίου και ισοπέδωση Διάσπαση/βύθιση ή θραύση και επίστρωση 125mm Υψηλή >50 <70 Ανακατασκευή 35 Σοβαρότητα Έκταση (% μήκους) Ρηγμάτωση στο μέσο ή στις γωνίες της πλάκας Τυπικές επεμβάσεις Εκτιμώμενη διάρκεια ζωής (χρόνια) Χαμηλή 1-10 Αντικατάσταση πλάκας 7 Μέση Επίστρωση ασφαλτικού σκυροδέματος 12 Μέση Ασύνδετη επίστρωση σκυροδέματος με τσιμέντο τύπου Portland 35 Υψηλή >25 Ανακατασκευή 35 Σοβαρότητα αποσύνθεσης Οπλισμένο με συνεχή οπλισμό οδόστρωμα σκυροδέματος Έκταση θρυμματισμένων τμημάτων (αριθμός/km) Τυπικές επεμβάσεις Εκτιμώμενη διάρκεια ζωής (χρόνια) Μέση <3 Μπάλωμα μεγάλης έκτασης 10 Μέση 3-6 Μπάλωμα μεγάλης έκτασης 5 Μέση >6 Επίστρωση ασφαλτικού σκυροδέματος 12 Υψηλή >15 Ανακατασκευή 35 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 55

57 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων 4. Δύσκαμπτα οδοστρώματα 4.1. Κατηγορίες δύσκαμπτων οδοστρωμάτων Τα δύσκαμπτα οδοστρώματα χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με την κατασκευή της πλάκας σκυροδέματος (βλ. Εικόνα 38). Οι τρεις αυτοί τύποι είναι (2), (14): α) τα άοπλα οδοστρώματα (Unreinforced Concrete Pavement U.C.P. ή Joint Plain Concrete Pavement J.P.C.P., βλ. Εικόνα 39), β) τα οπλισμένα με μη-συνεχή οπλισμό οδοστρώματα (Jointed Continuously Reinforced Concrete Pavement J.R.C.P., βλ. Εικόνα 40), και γ) τα οπλισμένα με συνεχή οπλισμό οδοστρώματα (Continuously Reinforced Concrete Pavement C.R.C.P., βλ. Εικόνα 41). Η βασική διαφορά μεταξύ των άοπλων ή οπλισμένων με μη-συνεχή οπλισμό οδοστρωμάτων και των οπλισμένων με συνεχή οπλισμό δύσκαμπτων οδοστρωμάτων είναι ότι στα πρώτα κατασκευάζονται αρμοί και στις δύο διευθύνσεις, εγκάρσια και διαμήκη, ενώ στα δεύτερα μόνο κατά τη διαμήκη διεύθυνση. Θα πρέπει να τονισθεί ότι οι αρμοί στα οπλισμένα οδοστρώματα είναι λιγότεροι των οδοστρωμάτων δίχως οπλισμό. Σήμερα υπάρχει η τάση να κατασκευάζονται άοπλα ή οπλισμένα με συνεχή οπλισμό δύσκαμπτα οδοστρώματα. (2) Εικόνα 38: Χαρακτηριστικοί τύποι δύσκαμπτων οδοστρωμάτων (2): (α) Άοπλο Οδόστρωμα (U.R.C.P.), (β) Οπλισμένο με μη-συνεχή οπλισμό οδόστρωμα (J.R.C.P.) και (γ) Οπλισμένο με συνεχή οπλισμό οδόστρωμα (C.R.C.P.) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 56

58 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Εικόνα 39: Τυπικό άοπλο οδόστρωμα σκυροδέματος (URCP) (70) Όπου: a. Πλάτος πλάκας, ανάμεσα στους διαμήκεις αρμούς b. Μήκος πλάκας, ανάμεσα στους εγκάρσιους αρμούς c. Πλατφόρμα υποστήριξης d. Όριο πλάκας e. Τελική επιφάνεια οδοστρώματος f. Ράβδοι σύνδεσης (στους διαμήκεις αρμούς) g. Ράβδοι ενίσχυσης (στους εγκάρσιους αρμούς) h. Πάχος πλάκας σκυροδέματος i. Μεμβράνη ολίσθησης Όπου: a. Εγκάρσιος οπλισμός b. Διαμήκης οπλισμός c. Πλατφόρμα υποστήριξης d. Όριο πλάκας e. Τελική επιφάνεια οδοστρώματος f. Ράβδοι σύνδεσης (στους διαμήκεις αρμούς) g. Ράβδοι ενίσχυσης (στους εγκάρσιους αρμούς) h. Πάχος πλάκας σκυροδέματος i. Μεμβράνη αποκόλλησης Εικόνα 40: Τυπικό οπλισμένο με μη-συνεχή οπλισμό οδόστρωμα σκυροδέματος (JRCP) (70) Όπου: a. Εγκάρσιος οπλισμός b. Διαμήκης οπλισμός c. Ασφαλτική μεμβράνη d. Ασφαλτική στρώση πάχους 35mm (προαιρετικά) e. Πάχος πλάκας σκυροδέματος f. Υπόβαση σκυροδέματος (φτωχής μίξης) Εικόνα 41: Τυπικό οπλισμένο με συνεχή οπλισμό οδόστρωμα σκυροδέματος (CRCP) (70) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 57

59 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Θα μπορούσε, γενικά, να ειπωθεί ότι η κατασκευή του άοπλου οδοστρώματος είναι απλούστερη και σε απόλυτες τιμές κόστους φθηνότερη. Βασικό μειονέκτημα των άοπλων οδοστρωμάτων είναι η σχετικά μεγάλη συχνότητα των εγκάρσιων αρμών, που μειώνει την άνεση κατά την οδήγηση καθώς επίσης αυξάνει τις πιθανότητες κατασκευαστικής αστοχίας και μελλοντικής πιθανής διαφορικής καθίζησης των πλακών. Το μειονέκτημα αυτό περιορίζεται με τη χρήση σιδηρού οπλισμού. Στην περίπτωση αυτή ο αριθμός των εγκάρσιων αρμών μειώνεται και ιδιαίτερα όταν ο οπλισμός είναι συνεχής οι εγκάρσιοι αρμοί δεν κατασκευάζονται. Το κόστος κατασκευής και στις δύο περιπτώσεις είναι αναλογικά μεγαλύτερο από αυτό του άοπλου δύσκαμπτου οδοστρώματος. (2) Τέλος, θα πρέπει να αναφερθεί ότι σε έναν πολύ μικρό αριθμό του συνόλου των κατασκευών χρησιμοποιείται προεντεταμένο σκυρόδεμα. Η χρήση του προεντεταμένου σκυροδέματος έχει ορισμένα πλεονεκτήματα, πλην όμως η κατασκευή είναι ακριβότερη και απαιτείται ύπαρξη κατάλληλου μηχανικού εξοπλισμού και εξειδικευμένου προσωπικού. Τα πλεονεκτήματα της χρήσης προεντεταμένου σκυροδέματος είναι: μείωση του πάχους της πλάκας (συνήθως το πάχος της προεντεταμένης πλάκας για οδοστρώματα οδοποιίας είναι 10-15cm), δυνατότητα εφαρμογής μεγαλύτερων φορτίων και μείωση του συνολικού αριθμού των αρμών σε σύγκριση με τα οπλισμένα με μη-συνεχή οπλισμό οδοστρώματα. (2) 4.2. Αρμοί δύσκαμπτων οδοστρωμάτων Οι τάσεις που αναπτύσσονται στην πλάκα σκυροδέματος ενός δύσκαμπτου οδοστρώματος προέρχονται από διάφορες αιτίες. Οι κυριότερες αιτίες είναι (2): το φορτίο του κυκλοφοριακού φόρτου (αξονικά φορτία), οι θερμοκρασιακές μεταβολές (συστολή, διαστολή, κύρτωση), οι μεταβολές της υγρασίας της πλάκας και οι τριβές που αναπτύσσονται στη διεπιφάνεια με την υποκείμενη στρώση. Για την αντιμετώπιση των τάσεων, που αναφέρθηκαν παραπάνω, στα δύσκαμπτα με αρμούς οδοστρώματα κατασκευάζονται τρεις τύποι αρμών (2): a. Αρμοί συστολής. Οι αρμοί συστολής (βλ. Εικόνα 42) κατασκευάζονται κατά την εγκάρσια διεύθυνση (ή υπό γωνία λοξοί αρμοί) για να ανακουφίσουν (μετριάσουν) τις εφελκυστικές τάσεις που αναπτύσσονται λόγω θερμοκρασιακών μεταβολών, μεταβολών υγρασίας και ανάπτυξης Εικόνα 42: Αρμός συστολής (2) τριβών και για να υποχρεώσουν την πλάκα να ρηγματωθεί στο σημείο ύπαρξης αρμού. Εάν δεν κατασκευασθούν αρμοί συστολής, η πλάκα θα ρηγματωθεί σε τυχαία σημεία και διευθύνσεις Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 58

60 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων της επιφάνειας. Οι αρμοί αυτοί τοποθετούνται ανά τέσσερα έως πέντε περίπου μέτρα στην περίπτωση άοπλης πλάκας (εξαρτάται από το πάχος της πλάκας) και ανά μεγαλύτερη απόσταση στην περίπτωση οπλισμένης πλάκας με μη-συνεχή οπλισμό. Η απόσταση αυτή καθορίζεται από την ποσότητα του σιδηρού οπλισμού που τοποθετείται και μπορεί να κυμανθεί από 20-30m. b. Αρμοί διαστολής. Οι αρμοί διαστολής (βλ. Εικόνα 43) κατασκευάζονται κατά την εγκάρσια διεύθυνση για να διασφαλιστεί (προβλεφθεί) χώρος για τη θερμοκρασιακή διαστολή της πλάκας και έτσι να αποφευχθεί η ανάπτυξη θλιπτικών τάσεων, οι οποίες θα προκαλέσουν θραύση της πλάκας. Στον αρμό διαστολής υπάρχει πλήρης ασυνέχεια της πλάκας (σύνηθες πλάτος ασυνέχειας 20-25mm). Η απόσταση μεταξύ των αρμών αυτών επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες, όπως το πάχος της πλάκας, την αναπτυσσόμενη τριβή με την υπόβαση και το συντελεστή θερμικής διαστολής του σκυροδέματος, και καθορίζεται στο στάδιο της μελέτης. Εικόνα 43: Αρμός διαστολής (2) c. Αρμοί κύρτωσης. Οι αρμοί αυτοί (βλ. Εικόνα 44) κατασκευάζονται κυρίως κατά τη διαμήκη διεύθυνση και για το λόγο αυτό είναι γνωστοί και ως διαμήκεις αρμοί. Η μόνη περίπτωση που αρμοί κύρτωσης κατασκευάζονται κατά την εγκάρσια διεύθυνση είναι όταν η πλάκα είναι άοπλη. Στα Εικόνα 44: Αρμός κύρτωσης (2) οπλισμένα οδοστρώματα η κύρτωση που εμφανίζεται κατά την εγκάρσια διεύθυνση παραλαμβάνεται από το διαμήκη σιδηρό οπλισμό. Σκοπός των αρμών αυτών είναι να παραλάβουν αποκλειστικά και μόνο την πιθανή κύρτωση των πλακών που θα επέλθει από τη θερμοκρασιακή διαφορά κατά το βάθος της. Σε καμία περίπτωση δεν προορίζονται για τη συστολή ή τη διαστολή των πλακών. Οι διαμήκεις αρμοί χρειάζονται για τον έλεγχο των ρωγμών κατά τη διαμήκη διεύθυνση αλλά και για να παρέχεται η ευχέρεια να κατασκευάζεται η πλάκα σε πρόσφορα πλάτη. Πέρα από τους παραπάνω βασικούς τύπους αρμών υπάρχουν και οι αρμοί διακοπής εργασιών ή εκτάκτου ανάγκης και οι διαμήκεις κατασκευαστικοί αρμοί. Οι αρμοί διακοπής εργασιών δεν είναι ουσιαστικά διαφορετικού τύπου αρμοί, αλλά δημιουργούνται αναγκαστικά λόγω διακοπής των εργασιών και οι Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 59

61 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων κατασκευαστικοί αρμοί μεταξύ λωρίδων διάστρωσης είναι όμοιοι με τους διαμήκεις αρμούς Συντήρηση και αποκατάσταση Ακόμα και τα καλύτερα, από πλευράς σχεδιασμού και κατασκευής, οδοστρώματα από σκυρόδεμα θα φθαρούν τελικά και θα χρειαστούν συντήρηση ή αποκατάσταση. Οι πιο σημαντικές φθορές των οδοστρωμάτων αυτών παρουσιάστηκαν σε προηγούμενη παράγραφο. Είναι σημαντικό να αναγνωριστεί ότι η έγκαιρη συντήρηση ή διατήρηση του οδοστρώματος, μπορεί να παρατείνει σημαντικά τη ζωή του και να καθυστερήσει την ανάγκη για αποκατάσταση. Όταν καταστεί αναγκαία μια σημαντική επέμβαση, μπορούν να χρησιμοποιηθούν επιστρώσεις. (14) Ένα αποτελεσματικό πρόγραμμα συντήρησης και αποκατάστασης, όμως, απαιτεί μία βαθύτερη κατανόηση της συμπεριφοράς του οδοστρώματος. Οι βασικές πτυχές του σχεδιασμού, μπορούν να αποτελέσουν μία ένδειξη για το αν μια συγκεκριμένη φθορά του οδοστρώματος μπορεί να οφείλεται σε ανεπαρκές πάχος, σε ένα ασταθές υλικό υπόβασης ή σε υπερβολική απόσταση αρμών. (14) 4.4. Χρήση δύσκαμπτων οδοστρωμάτων διεθνώς Στην παρούσα ενότητα παρατίθενται ορισμένες πληροφορίες σχετικά με τη χρήση των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων για αυτοκινητόδρομους διεθνώς. Συγκεντρωτικά στοιχεία για ορισμένες χώρες παρουσιάζονται στον Πίνακα 4. Η.Π.Α. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων 50 ετών, το σκυρόδεμα έπαιξε σημαντικό ρόλο στην κατασκευή του διαπολιτειακού συστήματος εθνικών οδών των ΗΠΑ. Το ενδιαφέρον έχει μετατοπιστεί από την κατασκευή νέων αυτοκινητοδρόμων, στη διατήρηση και την αποκατάσταση του υπάρχοντος οδικού δικτύου. Οι εξελίξεις στην τεχνολογία σκυροδέματος επιτρέπουν την αποκατάσταση των km του εθνικού συστήματος αυτοκινητοδρόμων, επεκτείνοντας την ωφέλιμη ζωή τους με την ελάχιστη δυνατή διατάραξη της κυκλοφορίας. (28) Το εθνικό σύστημα αυτοκινητόδρομων, το οποίο περιλαμβάνει σχεδόν km διαπολιτειακού συστήματος δρόμων, μεταφέρει το 40% της συνολικής κίνησης της χώρας, συμπεριλαμβανομένου του 70% της εμπορικής κίνησης και το 90% της τουριστικής κίνησης, σύμφωνα με την Federal Highway Administration (FHWA). Περίπου το 60% του διαπολιτειακού συστήματος, σύμφωνα με την Portland Cement Association (28), είναι από οδοστρώματα σκυροδέματος, ειδικά σε αστικές Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 60

62 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων περιοχές, όπου η FHWA προβλέπει βαριά φορτία κυκλοφορίας. Ωστόσο, σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία της FHWA του έτους 2005 (29), όπως φαίνεται στον Πίνακα 3, το 29,3% του διαπολιτειακού συστήματος διαθέτει οδόστρωμα σκυροδέματος. Η τόσο μεγάλη διαφοροποίηση των δύο ποσοστών ενδέχεται να προέρχεται από τους εξής πιθανούς παράγοντες: i) τα στοιχεία της PCA να συμπεριλαμβάνουν και τα «μικτά» δύσκαμπτα οδοστρώματα, που δεν συμβαίνει στα στοιχεία της FHWA, καθώς αυτή η κατηγορία είναι ξεχωριστή ή/και ii) τα στοιχεία της PCA να είναι πιο πρόσφατα και να συμπεριλαμβάνουν νέες κατασκευές ή/και ανακατασκευές παλαιών δρόμων. Επιπλέον, από τα στοιχεία της FHWA μπορεί να παρατηρηθεί ότι οι αστικοί δρόμοι έχουν μεγαλύτερο ποσοστό οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα λόγω της αυξημένης κυκλοφορίας σε σχέση με τους αγροτικούς δρόμους στο σύνολο του δικτύου της χώρας. Πίνακας 3: Δύσκαμπτα οδοστρώματα στο οδικό δίκτυο των ΗΠΑ το έτος 2005 [ (29) και επεξεργασία συντάκτη εργασίας] Διαπολιτειακό οδικό δίκτυο Αγροτικοί δρόμοι Αστικοί δρόμοι Δύσκαμπτο οδόστρωμα Σύνολο οδοστρωμάτων Ποσοστό (%) Δύσκαμπτο οδόστρωμα Σύνολο οδοστρωμάτων Ποσοστό (%) Συνολικό ποσοστό (%) , ,1 29,3 Υπόλοιπο οδικό δίκτυο Αγροτικοί δρόμοι Αστικοί δρόμοι Δύσκαμπτο οδόστρωμα Σύνολο οδοστρωμάτων Ποσοστό (%) Δύσκαμπτο οδόστρωμα Σύνολο οδοστρωμάτων Ποσοστό (%) Συνολικό ποσοστό (%) , ,1 12,0 Σύνολο οδικού δικτύου (αγροτικοί και αστικοί δρόμοι) Δύσκαμπτο οδόστρωμα Σύνολο οδοστρωμάτων Ποσοστό (%) ,9 Γερμανία Η Γερμανία θεωρεί τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα ως οδοστρώματα μακράς διαρκείας. Το 25% του γερμανικού δικτύου αυτοκινητοδρόμων υψηλού κυκλοφοριακού όγκου είναι τύπου JPCP. Ωστόσο, δεν υπάρχει μακροχρόνια εμπειρία με CRCP σε γερμανικούς αυτοκινητοδρόμους. Πιλοτικά, κατασκευάστηκε 1,5km οδοστρώματος CRCP το 2005 στον αυτοκινητόδρομο A-5 κοντά στο Darmstadt. (30) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 61

63 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Αυστρία Οι αυτοκινητόδρομοι αποτελούν το 25% περίπου του ομοσπονδιακού οδικού δικτύου της Αυστρίας. Το 66% των αυτοκινητοδρόμων μεγάλου κυκλοφοριακού όγκου είναι κατασκευασμένοι με οδοστρώματα από σκυρόδεμα. (30) Το πρώτο δύσκαμπτο οδόστρωμα κατασκευάστηκε το 1925 και οι πρώτοι αυτοκινητόδρομοι με μεγάλο φόρτο κυκλοφορίας, που έγιναν μετά τον 2 ο Παγκόσμιο Πόλεμο, κατασκευάστηκαν με οδοστρώματα σκυροδέματος, ακολουθώντας το μοντέλο των γερμανικών αυτοκινητοδρόμων. Μέχρι τη δεκαετία του 1980, που αναπτύχθηκε ραγδαία η τεχνολογία των εύκαμπτων οδοστρωμάτων, δεν υπήρχε ζήτημα ανταγωνισμού του σκυροδέματος για τους δρόμους με αυξημένη κυκλοφορία. Εκείνη την περίοδο, όμως, τα δύσκαμπτα οδοστρώματα φαινόταν ως μία ακριβή κατασκευή, με προβλήματα θορύβου και αυξημένη δυσκολία επισκευής. Ωστόσο, στις αρχές του 1990 μπορεί να ειπωθεί ότι έγινε η αναγέννηση αυτών των οδοστρωμάτων στην Αυστρία, με την έναρξη ενός προγράμματος ανακατασκευής, διαπλάτυνσης και γεωμετρικών βελτιώσεων σε ορισμένους από τους παλαιότερους δρόμους. (30) Από το 2001, για την επιλογή της κατάλληλης εναλλακτικής κατασκευής (εύκαμπτο ή δύσκαμπτο οδόστρωμα) πραγματοποιείται Ανάλυση Κόστους Κύκλου Ζωής, όπως περιγράφεται από τον οδηγό «Economic Evaluation of Different Pavement Alternatives» που συντάχθηκε από το Austrian Association for Research on Road, Rail, and Transport (FSV). Σε γενικές γραμμές, όμως, τα δύσκαμπτα οδοστρώματα για δρόμους με υψηλό φόρτο (πάνω από 8000 βαριά οχήματα ανά ημέρα) και για δρόμους που προορίζονται για αργή κίνηση με αυξημένη κυκλοφορία. (30) Βέλγιο Ένα μεγάλο μέρος των αυτοκινητόδρομων του Βελγίου έχει κατασκευαστεί με CRCP. Το Βέλγιο και η Γαλλία είναι οι μόνες δύο ευρωπαϊκές χώρες που ασχολούνται σε τόσο μεγάλη κλίμακα με τα CRCP. Το Βέλγιο, μάλιστα, έχει αγκαλιάσει το συγκεκριμένο τύπο με ιδιαίτερο ενθουσιασμό. Ακόμη, ενδιαφέρον είναι το γεγονός ότι ο σχεδιασμός των CRCP και η τεχνολογία κατασκευής του Βελγίου υιοθετήθηκε από τις Ηνωμένες Πολιτείες. Με το βελγικό δίκτυο αυτοκινητοδρόμων να είναι σε μεγάλο βαθμό ολοκληρωμένο, το μεγαλύτερο μέρος της τρέχουσας επένδυσης σε δρόμους διατίθεται για ανακατασκευή των παλαιότερων οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα του δικτύου. Επίσης, ορισμένα παλαιά οδοστρώματα από άσφαλτο αντικαθίστανται από σκυρόδεμα, μερικές φορές με πλήρη ανακατασκευή και μερικές φορές με επίστρωση της εξωτερικής λωρίδας κυκλοφορίας. (30) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 62

64 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Το Βέλγιο δείχνει, επιπλέον, έντονη ανησυχία και ενδιαφέρον για το περιβάλλον. Παράγοντες όπως ο θόρυβος των ελαστικών με το οδόστρωμα και η ανακύκλωση των κατασκευαστικών υλικών, λαμβάνονται σοβαρά υπόψη στο σχεδιασμό των οδοστρωμάτων, στην επιλογή των υλικών αλλά και άλλων κατασκευαστικών επιλογών. Μάλιστα σε ένα βέλγικο ερευνητικό έγγραφο αναφέρεται ότι: "Ενώ οι περισσότεροι άνθρωποι έχουν πλέον πειστεί ότι το σκυρόδεμα μπορεί να είναι μια καλύτερη λύση από οικονομική άποψη, όταν λαμβάνεται υπόψη όλο το κόστος ζωής συμπεριλαμβανομένου του κόστους συντήρησης και αν είναι δυνατό το κόστος για τον χρήστη, έχει σίγουρα γίνει εξίσου σημαντικό να δείξουμε ότι τα συγκεκριμένα οδοστρώματα είναι φιλικά προς το περιβάλλον και βιώσιμα." (31) Το Βέλγιο αποτελεί τη χώρα με την μεγαλύτερη πυκνότητα δρόμων (μήκος δρόμου ανά μονάδα γης) στην Ευρώπη. Το οδικό δίκτυο της χώρας αποτελείται από km αυτοκινητόδρομων και περιφερειακών, επαρχιακών, τοπικών και αγροτικών δρόμων. Οι αυτοκινητόδρομοι αποτελούν μόλις το 1% του δικτύου (1.700km). Το 40% αυτών κατασκευάζεται με οδοστρώματα από σκυρόδεμα. Τα δύσκαμπτα οδοστρώματα στο Βέλγιο, σε σύγκριση με τις περισσότερες άλλες χώρες, χρησιμοποιούνται περισσότερο σε δρόμους με χαμηλότερο κυκλοφοριακό φορτίο. Έτσι, το 60% των αγροτικών δρόμων είναι κατασκευασμένο από οδόστρωμα σκυροδέματος. Γενικότερα, όμως, το 17% του συνόλου των βελγικών δρόμων διαθέτει δύσκαμπτο οδόστρωμα. (30) Ολλανδία Το οδικό δίκτυο της Ολλανδίας αποτελείται από περίπου km δρόμων. Mόνο το 2% του συνολικού μήκους, δηλαδή περίπου 2.300km, είναι αυτοκινητόδρομοι, αλλά αυτοί μεταφέρουν το 38% του συνολικού κυκλοφοριακού όγκου. Το 5% των αυτοκινητόδρομων έχει οδόστρωμα από σκυρόδεμα. Το μισό από αυτό το ποσοστό είναι CRCP και το άλλο μισό JPCP. Η χώρα διαθέτει, επίσης, 140km JPCP στο περιφερειακό οδικό δίκτυο. Συνολικά, τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα αποτελούν περίπου το 4% των δρόμων στην Ολλανδία. Εκτός από δρόμους για την κυκλοφορία οχημάτων, η Ολλανδία διαθέτει και km ποδηλατοδρόμων, από τους οποίους το 10% είναι από σκυρόδεμα. (30) Αν και οδοστρώματα από σκυρόδεμα παραδοσιακά δεν είναι τόσο δημοφιλή στην Ολλανδία, όπως και σε ορισμένες άλλες ευρωπαϊκές χώρες, είναι εδώ και καιρό δημοφιλή σε ορισμένες περιοχές της χώρας, ειδικά στη νότια επαρχία του Noord- Brabant. Στην περιοχή αυτή, κατασκευάζονται δύσκαμπτα οδοστρώματα σταθερά από τη δεκαετία του 1950 και αποτελούν περίπου το 35% του οδικού δικτύου. (30) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 63

65 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Σε γενικές γραμμές, τα δύσκαμπτα οδοστρώματα είναι σε πλεονεκτική θέση έναντι των εύκαμπτων για τους ολλανδικούς δρόμους με μέση ετήσια ημερήσια κυκλοφορία ίση με περίπου οχήματα ανά κατεύθυνση ή και περισσότερα. Το σκυρόδεμα, επίσης, προτιμάται στην κατασκευή των roundabout. (30) Τα τελευταία χρόνια, το ενδιαφέρον της Ολλανδίας για τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα έχει αναβιώσει, λόγω του χαμηλότερου κόστους κύκλου ζωής και των περιορισμένων αναγκών συντήρησης. Το κλείσιμο των λωρίδων για επεμβάσεις συντήρησης στα οδοστρώματα είναι ένα μεγάλο πρόβλημα για τη μεγάλη κυκλοφοριακή συμφόρηση που παρατηρείται, ιδιαίτερα γύρω από τις τέσσερις μεγάλες πόλεις της χώρας (Άμστερνταμ, Ρότερνταμ, Χάγη και Ουτρέχτη). Αν και τα οδοστρώματα από σκυρόδεμα έχουν υψηλότερο αρχικό κόστος κατασκευής και στις Κάτω Χώρες δεν θεωρούνται τόσο φιλικά προς το περιβάλλον, όπως τα οδοστρώματα από άσφαλτο, το μειονέκτημα των δεύτερων φαίνεται να είναι το υψηλότερο κόστος συντήρησης, με παρεμβάσεις που απαιτούνται πιο συχνά για την αφαίρεση των αυλακώσεων και την επέκταση της διάρκειας ζωής τους. (30) Καναδάς Στην επαρχία του Quebec το 4% του οδικού δικτύου είναι κατασκευασμένο με οδόστρωμα από σκυρόδεμα. Το ποσοστό αυτό μπορεί να είναι μικρό, ωστόσο, πρέπει να υπογραμμιστεί ότι εξυπηρετεί το 75% του κυκλοφοριακού φόρτου της περιοχής. Τα περισσότερα οδοστρώματα αυτού του τύπου βρίσκονται στην περιοχή του Montreal. Στο Quebec κατασκευάζονται τόσο άοπλα όσο και οπλισμένα με συνεχή οπλισμό οδοστρώματα σκυροδέματος. Σε μία περίπτωση Ανάλυσης Κόστους Κύκλου Ζωής, που πραγματοποιήθηκε από το Υπουργείο Μεταφορών της περιοχής, υπολογίστηκε ότι η παρούσα αξία του CRCP είναι κατά 5% χαμηλότερη από την αντίστοιχη του JPCP για μια περίοδο ανάλυσης 50 χρόνων. Η πραγματική διαφοροποίηση στο κόστος κύκλου ζωής οφείλεται στον κυκλοφοριακό φόρτο που καλείται να αναλάβει το οδόστρωμα. (30) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 64

66 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Επιπλέον, το 2001 η περιοχή του Quebec αποφάσισε ποιες διαδρομές στην ευρύτερη περιοχή της πόλης του Quebec και του Montreal θα κατασκευαστούν από οδόστρωμα σκυροδέματος. Πρόκειται για δρόμους με συνολικό μήκος 780km και χαρακτηρίζεται ως «λευκή ζώνη» (white zone). Η επιλογή του τύπου του δύσκαμπτου οδοστρώματος που θα χρησιμοποιηθεί εξαρτάται από την απόφαση που θα λάβει η συγκεκριμένη περιοχή και μπορεί να βασιστεί σε ΑΚΚΖ. Ακόμη, άλλα 360km κοντά στις περιοχές αυτές χαρακτηρίστηκαν ως «γκρι ζώνη» (grey zone) και για την επιλογή του τύπου του οδοστρώματος που θα κατασκευαστεί σε αυτήν, θα χρησιμοποιηθούν η Ανάλυση Κόστους Κύκλου Ζωής σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες, όπως περιβαλλοντικά προβλήματα, τεχνικά κριτήρια και οικονομικές επιπτώσεις. (30) Οι ζώνες αυτές φαίνονται στην Εικόνα 45. Ηνωμένο Βασίλειο Το οδικό δίκτυο του Ηνωμένου Βασιλείου αποτελείται από περίπου km δρόμων. Από αυτά τα 1.500km, περίπου 0,5%, διαθέτουν οδόστρωμα σκυροδέματος. (30) Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1980, οι πιο συχνοί τύποι κατασκευής δύσκαμπτων οδοστρωμάτων ήταν τα JPCP και τα JRCP. Από τα μέσα της δεκαετίας του 1980 μέχρι τα μέσα της δεκαετίας του 1990, το τυπικό οδόστρωμα από σκυρόδεμα ήταν το CRCP. Στα τέλη της δεκαετίας του 1990 και ύστερα από έντονη δημόσια πίεση προς τις υπηρεσίες αυτοκινητοδρόμων για μείωση του θορύβου που προκαλούσαν οι τροχοί των οχημάτων με τις επιφάνειες των οδοστρωμάτων, απαιτήθηκε στην Αγγλία να τοποθετείται μία λεπτή στρώση θερμού ασφαλτομίγματος στην επιφάνεια των οδοστρωμάτων αυτών. (30) Ελλάδα Εικόνα 45: «Λευκή και γκρι ζώνη» στην περιοχή του Quebec (30) Στην Ελλάδα η χρήση των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων για δρόμους με την έννοια που έχουν χρησιμοποιηθεί στο εξωτερικό είναι ανύπαρκτη. Περιορισμένη εφαρμογή άοπλου δύσκαμπτου οδοστρώματος γίνεται μόνο σε ειδικές περιπτώσεις, όπως δάπεδα στάθμευσης αεροσκαφών, χώροι στάθμευσης φορτηγών εμπορευματοκιβωτίων, περιβάλλοντες χώροι σταθμών ανεφοδιασμού, βιομηχανικά δάπεδα, δάπεδα αεροδρομίων, σταθμούς διοδίων, κυκλικούς κόμβους (roundabout) και μικροί δρόμοι σε ανωφέρειες, όπου δεν είναι δυνατόν να Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 65

67 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων διαστρωθεί το θερμό ασφαλτόμιγμα, ή ακριτικές περιοχές, όπου δεν υπάρχουν συγκροτήματα παραγωγής ασφαλτομιγμάτων. (2) Η μελλοντική μελέτη δύσκαμπτων οδοστρωμάτων θα πρέπει να τεκμηριώνεται από πλήρη και ορθή τεχνικοοικονομική μελέτη σε σύγκριση με τα εύκαμπτα οδοστρώματα. Επίσης, σε περίπτωση μελλοντικής εφαρμογής θα πρέπει να διασφαλισθεί η ύπαρξη κατάλληλου μηχανικού εξοπλισμού και η επαρκής εκπαίδευση του προσωπικού που πρόκειται να εκτελέσει το έργο. (2) Πίνακας 4: Χρήση των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων διεθνώς Χώρα Χρήση δύσκαμπτων οδοστρωμάτων Παρατηρήσεις Η.Π.Α. Γερμανία Αυστρία Βέλγιο Ολλανδία Καναδάς Ηνωμένο Βασίλειο Ελλάδα 29,3% διαπολιτειακού δικτύου 25% αυτοκινητοδρόμων υψηλού κυκλοφοριακού όγκου 66% αυτοκινητοδρόμων αυξημένου κυκλοφοριακού όγκου 40% αυτοκινητόδρομων 60% αγροτικών δρόμων 17% συνολικού δικτύου 5% αυτοκινητόδρομων 4% συνολικού δικτύου 10% ποδηλατοδρόμων 4% δικτύου στην επαρχία του Quebec Προγραμματισμός για κατασκευή νέων οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 0,5% συνολικού δικτύου Ανύπαρκτη χρήση Αποκλειστική χρήση JPCP Ευρεία χρήση CRCP Χρήση τόσο JPCP όσο και CRCP Χρήση τόσο JPCP όσο και CRCP 4.5. Χρήση βιομηχανικών παραπροϊόντων σε δύσκαμπτα οδοστρώματα Στην ενότητα αυτή θα γίνει μία αναφορά στα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες των βιομηχανικών παραπροϊόντων που πρόκειται να χρησιμοποιηθούν, άμεσα ή έμμεσα, στα εναλλακτικά σενάρια σχεδιασμού που θα μελετηθούν στη συνέχεια. Ιπτάμενη τέφρα (fly ash) ως μερικό υποκατάστατο του τσιμέντου Σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ 450 για τα κατασκευαστικά υλικά, η ιπτάμενη τέφρα ορίζεται ως το λεπτόκοκκο υλικό αποτελούμενο από κυρίως σφαιρικά, υαλώδη σωματίδια, προερχόμενα από την καύση κονιορτοποιημένου Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 66

68 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων άνθρακα. Λαμβάνεται από τα ηλεκτροστατικά ή μηχανικά φίλτρα, τα οποία την δεσμεύουν από τα απαέρια των λεβήτων καύσης κονιορτοποιημένου άνθρακα. Μπορεί να είναι πυριτικής ή ασβεστολιθικής προέλευσης. (32) Το ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ197-1 διαχωρίζει τις τέφρες σε δύο μεγάλες κατηγορίες (32): Στις πυριτικές τέφρες (V), οι οποίες περιέχουν λιγότερο από 10% CaO Στις ασβεστολιθικές τέφρες (W), η οποίες περιέχουν 10-35% CaO Οι τέφρες της πρώτης κατηγορίας παρουσιάζουν ποζολανικές ιδιότητες, ενώ της δεύτερης κατηγορίας μπορεί να έχουν και υδραυλικές ιδιότητες. (32) Σύμφωνα με το αμερικάνικο πρότυπο ASTM C 618, οι τέφρες διαχωρίζονται σε τρεις κατηγορίες (32): Στις τέφρες τύπου Ν, οι οποίες περιλαμβάνουν ακατέργαστες ποζολάνες με τουλάχιστον 70% SiO 2, Al 2 O 3 και Fe 2 O 3. Στις τέφρες τύπου F που παράγονται από την καύση ανθρακίτη ή βιταμινούχου κάρβουνου με τουλάχιστον 70% SiO 2, Al 2 O 3 και Fe 2 O 3, και τέλος Στις τέφρες τύπου C, που είναι εκείνες που παράγονται από την καύση λιγνίτη και υπό-βιταμινούχου κάρβουνου και περιέχουν τουλάχιστον 50% αλλά λιγότερο από 70% SiO 2, Al 2 O 3 και Fe 2 O 3. Οι τέφρες τύπου F περιέχουν συνήθως λιγότερο από 5% CaO, ενώ οι τέφρες τύπου C περιέχουν μεγάλη ποσότητα CaO (10-35%). (32) Οι ελληνικές ιπτάμενες τέφρες ανήκουν στην κατηγορία των ασβεστολιθικών τεφρών (W) σύμφωνα με το ΕΝ197-1 και στην κατηγορία C σύμφωνα με το ASTM C 618, λόγω των υψηλών ποσοστών CaO που περιέχουν. (32) Αποτελούν παραπροϊόν των Ατμοηλεκτρικών σταθμών της ΔΕΗ που βρίσκονται στην περιοχή λεκανοπεδίου Πτολεμαΐδας και στην περιοχή Μεγαλόπολης. Συλλέγονται στα ηλεκτροστατικά φίλτρα των σταθμών. Η κύρια καύσιμος ύλη είναι τα λιγνιτικά κοιτάσματα της κάθε περιοχής αντίστοιχα. Το 76% των ιπτάμενων τεφρών παράγονται στην Πτολεμαΐδα, ενώ το άλλο 24% στην Μεγαλόπολη. Η ετήσια παραγωγή των Ελληνικών ιπτάμενων τεφρών κυμαίνεται περί τους 11x10 6 τόνους. (33) Η ιπτάμενη τέφρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα κατά την ανάδευση των συστατικών για την παραγωγή σκυροδέματος. Ανάλογα με τις απαιτήσεις του προϊόντος μπορεί να θεωρηθεί ότι αντικαθιστά τσιμέντο Portland ή αδρανή υλικά. Στην πρώτη περίπτωση προκύπτουν οικονομικά οφέλη από την αντικατάσταση του τσιμέντου, ενώ στην δεύτερη περίπτωση προκύπτουν τεχνικά οφέλη καθώς προκύπτει ένα εύκολα αντλήσιμο σκυρόδεμα. Η αντλησιμότητα είναι άμεσα Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 67

69 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων συνδεδεμένη με την εργασιμότητα. Η ελαχιστοποίηση του κόστους άντλησης και διάστρωσης του σκυροδέματος, λόγω χρήσης ιπτάμενης τέφρας, συνεπάγεται και οικονομικό όφελος. (32) Η ύπαρξη θειικών στην τέφρα αποτελεί παράγοντα που πρέπει να διερευνηθεί, ιδιαίτερα στην περίπτωση του οπλισμένου σκυροδέματος, μια και τα θειικά δύνανται να προκαλέσουν προβλήματα διάβρωσης του οπλισμού. (32) Λόγω των παραπάνω αναφερόμενων, η χρήση της ιπτάμενης τέφρας ως διακριτό υλικό στην παραγωγή έτοιμου σκυροδέματος επιβάλλεται τόσο από οικονομικής όσο και από τεχνικής άποψης. Η καταλληλότητα των πυριτικών ιπτάμενων τεφρών για την χρήση τους στο σκυρόδεμα προσδιορίζεται στο πλαίσιο του ΕΝ από το Ευρωπαϊκό πρότυπο ΕΝ (2000). (32) Για τις ασβεστούχες τέφρες (στην κατηγορία των οποίων ανήκουν και οι Ελληνικές) δεν υπάρχει Ευρωπαϊκό πρότυπο, και η δυνατότητα χρησιμοποίησής τους μπορεί να διασφαλισθεί μόνο βάσει εθνικού σχετικού προτύπου που θα προσαρμόζεται/εντάσσεται στο ΕΝ Στα πλαίσια της δράσης «Ανάπτυξη νέων προϊόντων με τη χρήση τέφρας στην Δυτική Μακεδονία» συντάχθηκε σχέδιο προδιαγραφών για τη χρήση της ιπτάμενης τέφρας στο άοπλο σκυρόδεμα, καθώς επίσης και σε κονιάματα και ενέματα, το οποίο κατατέθηκε στο ΥΠΕΧΩΔΕ με σκοπό να αποτελέσει ΚΥΑ και να επιτραπεί η χρήση της τέφρας στο σκυρόδεμα. (32) Σε αυτό το σχέδιο προδιαγραφών αναφέρεται ότι με βάση την κτηθείσα εμπειρία συνιστάται η ιπτάμενη τέφρα να χρησιμοποιείται σε οπλισμένα σκυροδέματα, ως υποκατάστατο του τσιμέντου σε ποσοστό <40% του τσιμέντου Portland, ενώ για άοπλα σκυροδέματα η ιπτάμενη τέφρα μπορεί να αντικαταστήσει μεγαλύτερα ποσοστά τσιμέντου Portland, ανάλογα με τις απαιτήσεις του σκυροδέματος όσον αφορά τα μηχανικά χαρακτηριστικά και την ανθεκτικότητα που προδιαγράφονται στο έργο. (33) Η χρήση της ιπτάμενης τέφρας παρουσιάζει ορισμένα πλεονεκτήματα. Αυτά είναι (32): Η μείωση των απαιτούμενων χώρων για την απόθεση της τέφρας Η διατήρηση των φυσικών πόρων, αντικαθιστώντας άλλα υλικά Η συμβολή στην δημιουργία καθαρότερου και ασφαλέστερου περιβάλλοντος Η μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από την αντικατάσταση τσιμέντου σε διάφορες εφαρμογές Σημαντικά οικονομικά οφέλη για τους τελικούς χρήστες λόγω του χαμηλού της κόστους που συνεπάγεται συμβολή στην οικονομική ανάπτυξη Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 68

70 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Η μείωση του συνολικού κόστους παραγωγής ενέργειας από την εκμετάλλευσή της Ειδικότερα, η προσθήκη της ιπτάμενης τέφρας στο σκυρόδεμα (34): ενισχύει την ανθεκτικότητά του στο χρόνο περιορίζει την τάση για ρηγμάτωση, που οφείλεται στη θερμότητα ενυδάτωσης που εκλύεται κατά την ενυδάτωση του τσιμέντου Portland. Γι αυτό ενδείκνυται για μαζικές κατασκευές μεγάλου όγκου. βελτιώνει ειδικά χαρακτηριστικά του σε νωπή και σκληρυμένη κατάσταση το σκυρόδεμα με σημαντικό ποσοστό ιπτάμενης τέφρας δεν αναπτύσσει πρώιμες αντοχές (1, 3, 7 ημερών) με τον ίδιο ρυθμό που αναπτύσσει το τσιμέντο με καθαρό τσιμέντο Portland λόγω αργού ρυθμού σκλήρυνσης. Αδρανή από σκωρία υψικαμίνου Κατά ASTM C125 ως σκωρία ορίζεται το μη μεταλλικό παραπροϊόν (της παραγωγικής διαδικασίας των χαλυβουργείων) το οποίο συνίσταται κυρίως από οξείδια του αργιλίου, του πυριτίου, του σιδήρου, του θείου και άλλων στοιχείων. Οι σκωρίες, αναλόγως της παραγωγικής διαδικασίας και του τελικού προϊόντος διακρίνονται κυρίως σε δυο μεγάλες κατηγορίες (35): Σκωρίες υψικαμίνων ή σκωρίες σιδηρουργίας (blast-furnace slag), που παρουσιάζουν υψηλές συγκεντρώσεις οξειδίων τον πυριτίου και του αργιλίου. Σκωρίες χαλυβουργίας (steel slag) που παρουσιάζουν σημαντικά ποσοστά οξειδίων του σιδήρου. Άλλες σκωρίες (non-ferrous slags) έχουν επίσης χρησιμοποιηθεί σε κατασκευές. Οι ως άνω σκωρίες διατίθενται σε διάφορες μορφές. Η διαφορά στην μορφή (κόκκοι, σβώλοι, σκόνη, αδρανή) και τις ιδιότητες προκύπτει από την ποικιλία που υπάρχει: στη διαδικασία παραγωγής, στη διαδικασία ψύξεως και στο υλικό τροφοδοσίας της παραγωγικής μονάδας. (35) Σκωρίες σιδηρουργίας και χαλυβουργίας παράγονται ως παραπροϊόντα της κύριας διαδικασίας παραγωγής χάλυβος, σε ανεπτυγμένες και αναπτυσσόμενες χώρες που διαθέτουν αντίστοιχες βιομηχανικές μονάδες. (35) Η συστηματική έρευνα των τελευταίων ετών, οδήγησε η χρήση των σκωριών να γνωρίσει μια σημαντική άνθηση λόγω της αναγνώρισης και πιστοποίησης της καταλληλότητας ως αδρανούς υλικού για σκυροδέματα. Η χρήση καλύπτει ευρεία κλίμακα έργων, θεωρείται ένα πολύτιμο υλικό γενικά στις κατασκευές και ειδικότερα στην Οδοποιία. (35) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 69

71 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Σκωρίες χρησιμοποιούνται ως κονίες ή ως αδρανή υλικά σε διάφορες χώρες της Ευρώπης, Ειδικότερα σε χώρες με γενικευμένη έλλειψη αδρανών, όπως το Βέλγιο, η Ολλανδία, αλλά και σε περιοχές της Γερμανίας, της Γαλλίας, της Δανίας, η χρήση αδρανών σκωρίας αποτελεί μια ικανοποιητική λύση για πολλές εφαρμογές. Ακόμη, σε χώρες όπου τα φυσικά σκληρά αδρανή είναι σπάνια, οι σκωρίες χρησιμοποιούνται σε αντιολισθηρούς τάπητες. Εντυπωσιακό είναι το παράδειγμα της Μ.Βρετανίας, μιας χώρας με αφθονία σκληρών αδρανών, όπου, παρ' όλα αυτά η χρήση των αδρανών σκωρίας σε αντιολισθηρούς τάπητες αποτελεί μια κοινή πρακτική. (35) Στην Ελλάδα οι πρώτες εμπειρίες κατασκευής αντιολισθηρών ταπήτων με σκωρίες πραγματοποιήθηκαν κατά τη δεκαετία του 1980 στην Εθνική Οδό Αθηνών Θεσσαλονίκης. Οι μετρήσεις αυτές, όπως αξιολογήθηκαν μετά από μετρήσεις δεικτών αντιολισθηρότητας, ήταν θετικές. Τα τελευταία χρόνια οι σκωρίες γνωρίζουν μια αυξανόμενη χρήση ως αδρανή ασφαλτομιγμάτων που προορίζονται για αντιολισθηρούς τάπητες. Αυτό οφείλεται στα πολύ καλά μηχανικά χαρακτηριστικά των αδρανών σκωρίας που προσδίδουν στους τάπητες ανθεκτικότητα και αυξημένη αντιολισθητική ικανότητα. (35) Η παραγωγή αυτών των αδρανών υλικών προέρχεται από την επεξεργασία της «Σκωρίας Ηλεκτρικού Κλιβάνου» (Electric Arc Furnace Slag). Η «σκωρία ηλεκτρικού κλιβάνου» είναι τεχνητό πέτρωμα, το οποίο, μετά από την κατάλληλη επεξεργασία, αποτελεί άριστο υλικό για την κατασκευή αντιολισθητικών ταπήτων και επιφανειακών επιστρώσεων οδών, αεροδρομίων και άλλων περιοχών κυκλοφορίας οχημάτων ως τεχνητό αδρανές υλικό, πρακτική διεθνώς αναγνωρισμένη και με εφαρμογή σε πολλές ευρωπαϊκές χώρες. (36) Οι κύριοι λόγοι που οδήγησαν στη χρήση των σκωριών στην οδοποιία είναι οι εξής (36): Οι υψηλές μηχανικές αντοχές των σκωριών. Διαδικασία φιλική προς το περιβάλλον, αφού δεν απαιτείται η εξόρυξη φυσικών πετρωμάτων. Η μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των αντιολισθηρών ταπήτων που κατασκευάζονται με σκωρία. Η έλλειψη «σκληρών» αδρανών στις περισσότερες χώρες. Τα αποτελέσματα εργαστηριακών ελέγχων για τις ιδιότητες ελληνικών, διαφορετικής προέλευσης σκωριών, συγκρινόμενα με τις ιδιότητες άλλων σκληρών αδρανών, έχουν δώσει ικανοποιητικά αποτελέσματα και παρουσιάζονται αναλυτικά στη βιβλιογραφία. (35) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 70

72 Κεφάλαιο 2 ο Γενικά περί οδοστρωμάτων Τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζει η εφαρμογή σκωριών είναι (35): Ικανοποιητικά μηχανικά χαρακτηριστικά τραχύτητας και σκληρότητας Ικανοποιητικά χαρακτηριστικά σχήματος (γωνιώδεις κόκκοι) Υψηλοί δείκτες αντίστασης σε ολίσθηση για ασφαλτοτάπητες κυκλοφορίας Χαμηλό κόστος Ευεργετική επίπτωση στο περιβάλλον Πιθανά μειονεκτήματα που ενδέχεται να προκύψουν για την εφαρμογή τους είναι (35): Μεγάλο ειδικό βάρος και σημαντικό κόστος μεταφοράς Αλκαλική αντίδραση, πιθανώς επιβλαβής για αλουμίνιο και γαλβανισμένα μέταλλα Κίνδυνος αποσύνθεσης σε ασφαλτοτάπητες Χρήση αντιϋδρόφιλων Κίνδυνος διόγκωσης σε περίπτωση αυξημένων αναλογιών σε CaO, MgO Συνοπτικά, η αποτίμηση της μέχρι σήμερα πορείας των ερευνών για τις σκωρίες έχει ως εξής (35): a) Τα αδρανή σκωρίας και ειδικότερα τα χονδρόκοκκο κλάσματα παρουσιάζουν εξαιρετικά μηχανικά χαρακτηριστικά και συχνά υπερτερούν έναντι άλλων σκληρών αδρανών φυσικής προέλευσης. b) Τα αδρανή σκωρίας καλύπτουν τις απαιτήσεις των προδιαγραφών ως προς το σχήμα και τη μορφή των κόκκων. c) Επί τόπου έλεγχοι σε οδούς του πρωτεύοντος ελληνικού οδικού δικτύου κατέγραψαν μια πολύ ικανοποιητική συμπεριφορά των ταπήτων με σκωρίες από πλευράς μακροϋφής και αντίστασης σε ολίσθηση. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 71

73 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων 1. Εισαγωγή Η κατασκευή οδοστρώματος, τόσο για μία επαρχιακή ή εθνική οδό όσο και για έναν αυτοκινητόδρομο, αποτελεί μία ιδιαίτερα υψηλή επένδυση κεφαλαίου, η οποία μάλιστα παίρνει τεράστιες διαστάσεις, όταν η κλίμακα του έργου είναι μεγάλη, όπως στην περίπτωση της Εγνατίας Οδού. Το κεφάλαιο αυτό προέρχεται, συνήθως, από δημόσιους πόρους, που προκύπτουν είτε από φορολόγηση είτε από δανεισμό. Επιπλέον, και στην περίπτωση που το κεφάλαιο προέρχεται από ιδιώτες, όπως συμβαίνει στην περίπτωση Συμβάσεων Παραχώρησης, κατά τις οποίες ο ανάδοχος (ιδιώτης) αναλαμβάνει τη χρηματοδότηση της κατασκευής του έργου καθώς και την εκμετάλλευσή του για μία χρονική περίοδο, οι χρήστες του έργου καλούνται να αποπληρώσουν το κόστος του μέσα από την κοστολόγηση της χρήσης του. Επομένως, κρίνεται απαραίτητο σε κάθε περίπτωση ο αρμόδιος για το σχεδιασμό του έργου και λήψη της τελικής απόφασης να πραγματοποιήσει μία πλήρη οικονομική ανάλυση, με σκοπό να μελετήσει διάφορα σενάρια, ώστε να επιλέξει το καταλληλότερο για τη συγκεκριμένη περίπτωση μελέτης και έχοντας πάντα κατά νου το ύψος της επένδυσης αλλά και την προέλευση του κεφαλαίου. Γενικότερα, οικονομική ανάλυση μπορεί να πραγματοποιηθεί σε δύο επίπεδα. Πρώτα, σε επίπεδο δικτύου για να καθορίσει τη σκοπιμότητα και τον προγραμματισμό του έργου και, στη συνέχεια, σε επίπεδο έργου με σκοπό να επιτευχθεί η μέγιστη οικονομία σε ένα συγκεκριμένο έργο με τη σύγκριση εναλλακτικών λύσεων. Για τη δεύτερη περίπτωση, όλες οι εναλλακτικές λύσεις πρέπει να είναι σε θέση να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις του έργου, και θα πρέπει να εξετάζονται κατά την ίδια χρονική περίοδο ανάλυσης. Η οικονομική αξιολόγηση των διαφόρων εναλλακτικών λύσεων πρέπει να εξετάσει με ακρίβεια, στο μέτρο του δυνατού, τις εκτιμήσεις των οικονομικών μεταβλητών καθώς και το κόστος και τα οφέλη που συνδέονται με το οδόστρωμα. (37) Ειδικότερα, τα οικονομικά των εναλλακτικών επιλογών σχεδιασμού (περίοδος σχεδιασμού, εναλλακτικά υλικά, κ.λπ.) θα πρέπει να εξεταστούν προσεκτικά και να είναι μέρος της διαδικασίας σχεδιασμού του οδοστρώματος. (38) Ο μελετητής πρέπει να εξετάζει όλες τις εναλλακτικές για να καταλήξει στην οικονομικά πιο συμφέρουσα ή την πλέον αρμόζουσα λύση. Οι διαδικασίες που ακολουθούνται είναι αυτές που εφαρμόζονται στις επενδύσεις κεφαλαίου. (38)

74 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Μια εναλλακτική λύση σχεδιασμού ενός οδοστρώματος επηρεάζεται από (38): τη διάρκεια ζωής του οδοστρώματος που επιλέγεται, δηλ. πόσα χρόνια θα πρέπει το οδόστρωμα να εξυπηρετεί το κοινό, ή από τα υλικά και τις τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή του. Πρέπει να υπογραμμιστεί ότι η οικονομική ανάλυση δεν είναι αρκετή από μόνη της για την επιλογή της τελικής απόφασης σε ότι αφορά τα τεχνικά έργα. Η επιλογή αυτή θα πρέπει να γίνει σε συνδυασμό με άλλους παράγοντες και μελέτες. Τέτοιοι παράγοντες είναι ο χρόνος ολοκλήρωσης του έργου, ο τρόπος διαχείρισης του, η διαθεσιμότητα των πρώτων υλών και εξοπλισμού, η ανάλυση του κύκλου ζωής, κ.α. Ύστερα από αυτές τις αναλύσεις μπορεί να προκύψει η καταλληλότερη λύση (τεχνικοοικονομική 2, περιβαλλοντική και κοινωνική). 2 Η τεχνική οικονομική (engineering economics), που παλαιότερα ονομαζόταν τεχνική οικονομία (engineering economy), περιλαμβάνει στοιχεία της επιστήμης των οικονομικών προσαρμοσμένα στα τεχνικά έργα (engineering projects), τα οποία εντάσσει στην επιστήμη του μηχανικού (engineering). (43) Κύριος στόχος της τεχνικής οικονομικής είναι να δίνει λύσεις στα τεχνικά προβλήματα, να εξετάζει και να αξιολογεί τις εναλλακτικές λύσεις υποστηρίζοντας τη λήψη τεχνικών αποφάσεων, να εξετάζει τη βιωσιμότητα και την εφικτότητά τους, και να εκτιμά τον κίνδυνο της επένδυσης (risk assessment). Κατά συνέπεια, η τεχνική οικονομική είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την ολοκληρωμένη τεχνική ανάλυση των έργων, δηλαδή (43): a) αναλύει με ποιες τεχνικές θα κατασκευαστεί το έργο, π.χ. σκυρόδεμα ή μεταλλική κατασκευή, προκατασκευή ή ολόσωμη επί τόπου κατασκευή, σύντομη οδός με διέλευση από γη με υψηλό κόστος απαλλοτριώσεων ή μακρύτερη και ακριβότερη οδός με διέλευση από γη χαμηλής αξίας, ειδικές τεχνικές κατασκευής κ.λπ., b) τι πόροι (εργατικά, μηχανήματα, υλικά) θα χρησιμοποιηθούν και πως θα κοστολογηθούν αναλυτικά, με βάση έρευνα αγοράς ή τα ισχύοντα συμβατικά τιμολόγια (cost engineering), c) πως θα οργανωθεί το έργο και πως θα γίνει η διαχείρισή του (project ή construction management), d) ποιες προδιαγραφές, κανονισμοί, νομοθεσία και όροι πρέπει να τηρηθούν και e) ποιοι εξωγενείς παράγοντες και κίνδυνοι πρέπει να ληφθούν υπόψη, π.χ. κόστος δανείων, πληθωρισμός, φόροι, οικονομικοί και τεχνικοί κίνδυνοι, αλληλεπίδραση με άλλα έργα, διαθεσιμότητα πόρων, κ.λπ. Η εφαρμογή με μηχανικό τρόπο των μεθόδων της τεχνικής οικονομικής, χωρίς επαρκή γνώση της επιστήμης του μηχανικού, οδηγεί σε εσφαλμένα αποτελέσματα και σε αστοχίες. Δεν είναι δυνατόν ένας μελετητής, χωρίς επαρκείς γνώσεις των τεχνικών και μεθόδων μελέτης και κατασκευής ενός έργου, να διαχειριστεί αποτελεσματικά το έργο και να το αξιολογήσει αξιόπιστα, βρίσκοντας τις βέλτιστες λύσεις και εφαρμόζοντας τις απαιτούμενες προδιαγραφές. Πρέπει ο μελετητής να ξέρει το έργο και την τεχνική γνώση που κρύβεται πίσω από τους αριθμούς της τεχνικής οικονομικής, αλλιώς οι αριθμοί δεν έχουν πρακτικό αντίκρισμα και αξιοπιστία. (43) Η εφαρμογή των μεθόδων της τεχνικής οικονομικής στα έργα, σε συνδυασμό i) με την ολοκληρωμένη τεχνική ανάλυσή του έργου, όπως αυτή προαναφέρθηκε και ii) με τις μεθόδους διαχείρισης του έργου, ονομάζεται τεχνικοοικονομική ανάλυση (engineering economic analysis) τεχνικών έργων. (43) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 73

75 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Η καλύτερη επιλογή θα πρέπει να εξυπηρετεί το τρίπτυχο: οικονομία, περιβάλλον και κοινωνία, όπως παρουσιάζεται γραφικά στην Εικόνα 46. Οικονομία "ευημερία" Δίκαιο Εφικτό Κοινωνία "άνθρωποι" Βιώσιμο Ανεκτό Περιβάλλον "πλανήτης" Εικόνα 46: Τρίπτυχο βιωσιμότητας 2. Ανάλυση κόστους του κύκλου ζωής οδοστρωμάτων 2.1. Εισαγωγή Οι βασικές μέθοδοι ανάλυσης κόστους των οδοστρωμάτων είναι δύο. Και για τις δύο μεθόδους ισχύει ότι (38): 1. Η πρώτη λαμβάνει υπόψη της όλα τα κόστη που εμπλέκονται για την πλήρη κατασκευή του έργου και χρησιμοποιείται συνήθως για την εκτίμηση του κόστους κατασκευής για βραχυπρόθεσμες τραπεζικές εκταμιεύσεις. 2. Η δεύτερη μέθοδος συνυπολογίζει όχι μόνο το κόστος κατασκευής αλλά και το κόστος της συντήρησης ή/και ανακατασκευής, το κόστος του χρήστη λόγω καθυστερήσεων κατά την εκτέλεση εργασιών στο οδόστρωμα, το κόστος πιθανών ατυχημάτων και κάθε άλλο κόστος που πιθανόν να ανακύψει κατά την περίοδο ανάλυσης. Από τις δύο μεθόδους, μόνο η δεύτερη μέθοδος είναι χρήσιμη και απαραίτητη στην αξιολόγηση και σύγκριση των εναλλακτικών λύσεων σχεδιασμού, ώστε να επιλεγεί η καταλληλότερη για ένα συγκεκριμένο έργο. Μια ορθολογική μέθοδος για τη Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 74

76 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων διεξαγωγή της εν λόγω οικονομικής ανάλυσης είναι γνωστή ως Ανάλυση Κόστους του Κύκλου Ζωής (ΑΚΚΖ) Οι ρίζες της ανάλυσης κόστους του κύκλου ζωής των οδοστρωμάτων Η έννοια της AKKZ (ή της ανάλυσης κόστους οφέλους) στον ευρύτερο κλάδο της κατασκευής αυτοκινητοδρόμων εισήχθη για πρώτη φορά το 1960 από την American Association of State Highway Officials (AASHO). Κατά τη διάρκεια της ίδιας δεκαετίας, επιχειρήθηκαν δύο έργα που προήγαγαν την εφαρμογή των αρχών του κόστους κύκλου ζωής (ΚΚΖ) στο σχεδιασμό οδοστρωμάτων και στην επιλογή κατάλληλου τύπου οδοστρώματος (39): i. Το National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) διεξήγαγε μία μελέτη στο πλαίσιο του έργου NCHRP 1-10 για την προώθηση της έννοιας της ΑΚΚΖ. ii. Αργότερα, το Υπουργείο Μεταφορών του Τέξας (TxDOT) χρηματοδότησε ένα έργο για την ανάπτυξη του Rigid Pavement System (RPS), το οποίο εκτελεί μία ΑΚΚΖ δύσκαμπτων οδοστρωμάτων και κατατάσσει τα εναλλακτικά σχέδια με βάση το συνολικό ΚΚΖ. Οι εκδόσεις των Οδηγών Σχεδίασης Οδοστρωμάτων του 1986 και του 1993 της AASHO και των Transportation Officials ενθάρρυναν την έννοια της κοστολόγησης κύκλου ζωής και έδωσαν λεπτομερή στοιχεία για τα διάφορα κόστη που πρέπει να ληφθούν υπόψη σε μία ΑΚΚΖ. Μεθοδολογίες ΑΚΚΖ έχουν, επίσης, αναπτυχθεί και σε άλλες χώρες, όπως τον Καναδά, την Αυστραλία και την Αίγυπτο. (39) 2.3. Το πλαίσιο της ανάλυσης κόστους του κύκλου ζωής των οδοστρωμάτων Η ΑΚΚΖ είναι μια διεργασία για την αξιολόγηση της συνολικής οικονομικής αξίας ενός χρήσιμου έργου που προκύπτει από την ανάλυση του κόστους αρχικής κατασκευής και των προεξοφλημένων μελλοντικών δαπανών, όπως τα κόστη που προέρχονται από τη συντήρηση, τη χρήση, την ανασυγκρότηση, την αποκατάσταση και την ανάπλαση κατά τη διάρκεια ζωής του έργου. (40), (41) Το ΚΚΖ αποτελεί το συνολικό κόστος που προέκυψε κατά τον πλήρη κύκλο ζωής του οδοστρώματος. Αυτό περιλαμβάνει τα κόστη για την κατασκευή, τη συντήρηση και την αποκατάσταση, τη χρήση καθώς και την υπολειμματική αξία του οδοστρώματος, αν υπάρχει. Η χρησιμότητα υπολογισμού του ΚΚΖ είναι ότι μπορεί να είναι πιο συνετό να δαπανηθούν περισσότερα χρήματα για την αρχική Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 75

77 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων κατασκευή ενός καλύτερου ποιοτικά οδοστρώματος και λιγότερα χρήματα στη συνέχεια για τη συντήρηση και αποκατάστασή του από ό,τι να εξοικονομηθούν χρήματα για την κατασκευή ενός οδοστρώματος χαμηλότερης ποιότητας, το οποίο θα απαιτήσει μεγαλύτερη ή/και συχνότερη συντήρηση και αποκατάσταση, και ως εκ τούτου, θα απαιτήσει δαπάνη σημαντικά υψηλότερου κεφαλαίου σε μακροπρόθεσμο επίπεδο. (37) Η μεθοδολογία που ακολουθείται κατά τη διεξαγωγή μίας ΑΚΚΖ ακολουθεί τα παρακάτω βήματα (41): 1. Διαμόρφωση εναλλακτικών στρατηγικών σχεδιασμού. 2. Καθορισμός του χρονοδιαγράμματος των δραστηριοτήτων. 3. Εκτίμηση του κόστους του κατασκευαστή κύριου του έργου. 4. Εκτίμηση του κόστους των χρηστών. 5. Υπολογισμός του ΚΚΖ των εναλλακτικών στρατηγικών σχεδιασμού. Πιο συγκεκριμένα, για την ΑΚΚΖ ενός οδοστρώματος πρέπει να είναι γνωστές οι εξής κύριες παράμετροι (14), (37), (38): a. Χαρακτηριστικά του υπό μελέτη έργου (μήκος και πλάτος οδοστρώματος, ύπαρξη ή μη ερείσματος, κ.α.) b. το αρχικό κόστος κατασκευής του οδοστρώματος (με ή χωρίς το κόστος των στραγγιστικών έργων, των στηθαίων ασφαλείας, του φωτισμού κ.λπ.), c. το κόστος των μελλοντικών συντηρήσεων, ενισχυτικών επιστρώσεων, ανακατασκευής και παρόμοιων δραστηριοτήτων, d. το κόστος που έχει ο χρήστης του οδοστρώματος, όπως καθυστερήσεις, ατυχήματα και λειτουργικό κόστος οχημάτων, εξαιτίας της χρήσης του αλλά και των διαφόρων επεμβάσεων σε αυτό (συντήρηση, ανακατασκευή, κ.α.) e. ο χρόνος, σε έτη, από την κατασκευή μέχρι τη στιγμή που πραγματοποιείται κάθε κύρια επέμβαση, f. η περίοδος ανάλυσης, g. το επιτόκιο προεξόφλησης και h. η υπολειμματική αξία της τελευταίας επέμβασης ή η υπολειμματική αξία του οδοστρώματος. Επιπλέον, οι διάφορες εναλλακτικές λύσεις οδοστρωμάτων θα πρέπει πάντα να είναι σχεδιασμένες για τον ίδιο κυκλοφοριακό φόρτο και ποιότητα υπεδάφους, έτσι ώστε να είναι ισοδύναμα τα διαφορετικά σχέδια. (42) Για τη διεξαγωγή της οικονομικής ανάλυσης που απαιτείται για τον υπολογισμό του ΚΚΖ χρησιμοποιούνται τεχνικές που ποικίλουν και εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες, όπως το επίπεδο στο οποίο διεξάγεται η ανάλυση (επίπεδο δικτύου ή επίπεδο έργου), η δυνατότητα εφαρμογής των τεχνικών για τον συγκεκριμένο τύπο Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 76

78 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων έργου (για παράδειγμα, δημόσιο ή ιδιωτικό έργο) καθώς και η θεώρηση του επιπέδου αποδοχής από τον λήπτη της απόφασης αλλά και το κοινό (το οποίο, για παράδειγμα, μπορεί να είναι πιο ευαίσθητο στις αρχικές δαπάνες κατασκευής). Ωστόσο, όλες οι τεχνικές που εφαρμόζονται πρέπει να εξετάζουν τα μελλοντικά κόστη και τα οφέλη, καθώς και τις διαφορές μεταξύ των διαφόρων εναλλακτικών μορφών οδοστρωμάτων για το συγκεκριμένο έργο. (37) Οι βασικές έννοιες και μέθοδοι της Τεχνικής Οικονομικής (όπως ορίστηκε παραπάνω) που χρησιμοποιούνται στις οικονομικές αναλύσεις αναπτύσσονται σε επόμενη παράγραφο. 3. Βασικές οικονομικές έννοιες και μέθοδοι της Τεχνικής Οικονομικής Στην παρούσα παράγραφο θα γίνει μία συνοπτική αναφορά στις βασικές έννοιες και μεθόδους που χρησιμοποιεί η Τεχνική Οικονομική για τις τεχνικοοικονομικές αναλύσεις. Περισσότερες λεπτομέρειες μπορεί να βρει κανείς στην βιβλιογραφία (43), (18), (44), (45) αλλά και σε οποιοδήποτε οικονομικό εγχειρίδιο Βασικές έννοιες και σχέσεις απαραίτητες στην Τεχνική Οικονομική Τόκος και επιτόκιο Ο τόκος Τ ενός χρηματικού κεφαλαίου Ρ εκφράζει την αμοιβή, δηλαδή το κόστος χρήσης αυτού του κεφαλαίου από αυτόν που χρησιμοποιεί το κεφάλαιο. Αν τοκίσουμε ένα ποσό Ρ για N χρονικές περιόδους με ποσοστό επιτοκίου i (σταθερό), τότε: Ο τόκος Τ είναι: T = i* P* N Το πληρωτέο ποσό F μετά από τις N περιόδους χρήσης του κεφαλαίου Ρ είναι: F = P+ i P N = P+ T Το επιτόκιο i (interest rate) εκφράζεται επί τοις εκατό (%) και έχει τη έννοια της αποζημίωσης που εισπράττει αυτός που δανείζει (πιστωτής) π.χ. τράπεζα, ως αποζημίωση για τα διαφυγόντα κέρδη που εκτιμάται ότι θα είχε αν επένδυε αυτό το ποσό. (43) Απλό επιτόκιο και ανατοκισμός Απλό επιτόκιο (simple interest): Στο τέλος της κάθε περιόδου N το ποσό F που θα πληρωθεί ισούται με το αρχικό ποσό Ρ στο οποίο αναφερόμαστε συν το ποσοστό Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 77

79 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων του επιτοκίου πολλαπλασιασμένο επί το αρχικό ποσό επί τον συνολικό αριθμό των περιόδων N που ενδιαφερόμαστε. Το ποσοστό του επιτοκίου θεωρούμε ότι εδώ δεν διαφοροποιείται. Ο ανατοκισμός διαφέρει από τον απλό τόκο επειδή το επιτόκιο πληρώνεται για το αρχικό ποσό επαυξημένο με τον τόκο της προηγούμενης περιόδου. Γενικεύοντας ισχύει: F = P(1 + i) N N Αν όλα τα υπόλοιπα είναι γνωστά, ζητείται το αρχικό ποσό Ρ που πρέπει να FN κατατεθεί. Αυτό είναι: P = N (1 + i) Τοκοχρεολύσιο Αν επί n περιόδους (π.χ. έτη) κατατίθεται στο τέλος κάθε περιόδου το ίδιο σταθερό χρηματικό ποσό Α που τοκίζεται και ανατοκίζεται συνεχώς κάθε έτος με επιτόκιο i, στο τέλος της τελευταίας περιόδου N, θα συγκεντρωθεί ένα ποσό F N, που θα είναι: N ( 1+ i) 1 FN = A i Αν ζητείται να βρεθεί το ποσό Α που πρέπει να κατατίθεται στο τέλος κάθε περιόδου N, ώστε με συνεχή ανατοκισμό του εκάστοτε αθροίσματος με επιτόκιο i, i να συγκεντρωθεί ένα ζητούμενο ποσό F N, τότε αυτό θα είναι: A= FN N ( 1+ i) 1 Έστω ότι κάποιος δανείζεται σήμερα ένα ποσό Ρ (κεφάλαιο), το οποίο πρέπει να επιστρέψει καταβάλλοντος κάθε έτος ένα σταθερό χρηματικό ποσό Α (ξεκινώντας από το τέλος του πρώτου έτους). Αυτό το ποσό Α θα καταβάλλεται για να ξοφλήσει (ή να «εξυπηρετήσει») μέρος του δανεισθέντος ποσού Ρ όσο και των τόκων του, υπό την προϋπόθεση ότι το ποσό που απομένει κάθε φορά ανατοκίζεται ετήσια με σταθερό επιτόκιο i. Η επιστροφή του δανείου Ρ κατ' αυτόν τον τρόπο, ονομάζεται τοκοχρεολυτική απόδοση και το σταθερό ποσό Α που πρέπει να επιστρέφεται κάθε έτος λέγεται τοκοχρεολύσιο (annuity, ή sinking fund βυθισμένο κεφάλαιο). Σύμφωνα με τα όσα αναφέρθηκαν στις προηγούμενες παραγράφους, αν το αρχικό ποσό του δανείου Ρ ανατοκίζεται για N έτη στο τέλος του N-οστού έτους θα έχει συγκεντρωθεί ποσό F N ίσο με: F = P( 1+ i) N Για να επιστραφεί τελικά στο δανειστή όλο το ποσό F N στο τέλος του N-οστού έτους, θα πρέπει στο τέλος κάθε έτους να επιστρέφεται το τοκοχρεολύσιο Α, το οποίο με βάση τις δύο προηγούμενες σχέσεις προκύπτει ως συνάρτηση του δανείου P: N Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 78

80 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων i( 1+ i) N ( i) N A= P 1+ 1 ή ισοδύναμα i A= P + i. N ( 1+ i) Ονομαστικό και πραγματικό επιτόκιο Το επιτόκιο i, που χρησιμοποιήθηκε στις προηγούμενες σχέσεις, είναι το ετήσιο επιτόκιο τοκισμού ανατοκισμού εκφρασμένο επί τοις εκατό. Όμως συχνότατα ο ανατοκισμός γίνεται για μικρότερες περιόδους (π.χ. για τις τραπεζικές καταθέσεις ανά εξάμηνο). Στις περιπτώσεις αυτές οι υπολογισμοί πρέπει να γίνουν με το πραγματικό επιτόκιο i r της πραγματικής περιόδου ανατοκισμού n, και όχι με το ονομαστικό επιτόκιο i. Για ονομαστικό (ετήσιο) επιτόκιο i, το πραγματικό επιτόκιο i r για χρονική περίοδο 1/n του έτους 3 i είναι: ir = 1+ 1 N οπότε το πληρωτέο ποσό F για να εξοφληθεί το κεφάλαιο Ρ που δανείστηκε με ονομαστικό επιτόκιο i, περίοδο ανατοκισμού n και περίοδο εξόφλησης Ν έτη, είναι: i F = P 1+ n N* n Παρούσα αξία Όταν διάφορα ποσά πληρώνονται ή εισπράττονται σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, για να συγκριθούν μεταξύ τους, πρέπει προηγουμένως να αναχθούν στον ίδιο χρόνο. Για να γίνει αυτό πρέπει να οριστεί η έννοια της παρούσας αξίας 4 τους. Παρούσα αξία, PW (present worth), ενός χρηματικού ποσού το οποίο θα πληρωθεί ή θα εισπραχθεί όλο μαζί (single payment) μετά από Ν χρόνια, είναι το ποσό που ευρίσκεται με την αναγωγή του ποσού αυτού στην παρούσα χρονική στιγμή (σήμερα), με βάση το εκάστοτε ισχύον επιτόκιο i. Γίνεται με βάση τον τύπο: 1 P= F N 1+ i N Προεξόφληση Κάθε ποσό που διακινείται είναι άρρηκτα συνδεδεμένο με τον χρόνο κατά τον οποίο πρέπει να πληρωθεί ή να εισπραχθεί και το μέγεθός του εξαρτάται από αυτό τον χρόνο. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι οι συναλλαγματικές που N 3 Προσοχή: Άλλο είναι το Ν που είναι οι περίοδοι (έτη) μέσα στα οποία γίνεται η εξόφληση και άλλο το n που είναι τα τμήματα του έτους στα οποία αντιστοιχεί το πραγματικό επιτόκιο. Π.χ. για εξαμηνιαίο πραγματικό επιτόκιο και 15 χρόνια εξόφλησης έχουμε: n=2 και N=15. 4 Για την ακρίβεια είναι η απλής πληρωμής παρούσας αξίας (single payment present worth), αφού θεωρούμε ότι το ποσό δίνεται όλο μαζί και όχι τμηματικά. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 79

81 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων χρησιμοποιούνται ευρέως και στις τεχνικές κατασκευαστικές επιχειρήσεις. Με αυτόν τον τρόπο κάποιος που χρωστά και δεν διαθέτει για το σκοπό αυτό μετρητά, πληρώνει με συναλλαγματική στην οποία αναγράφεται ένα ποσό (ονομαστική αξία, P, συναλλαγματικής) που μπορεί να εισπραχθεί την συγκεκριμένη ημερομηνία που αναγράφει (π.χ. 2,4. ή 6 μήνες μετά την έκδοσή της). Αν ο κάτοχός της χρειαστεί άμεσα ρευστό πριν αυτή την ημερομηνία μπορεί να την προεξοφλήσει εισπράττοντας βέβαια μικρότερο ποσό από το αναγραφόμενο. Προεξόφληση ονομάζεται η αποτίμηση ενός ποσού χρημάτων, που πρέπει να πληρωθεί ή να εισπραχθεί μελλοντικώς, σε μια ημερομηνία προγενέστερη της αρχικώς καθορισμένης. Η αποτίμηση αυτή δίδει πάντοτε αξία του ποσού μικρότερη εκείνης, που έχει το ποσό αυτό, κατά την προκαθορισμένη ημερομηνία της διακίνησης του. Τούτο γίνεται καλύτερα κατανοητό στο παράδειγμα της συναλλαγματικής. Έστω, ότι κάποιος έχει στα χέρια του μια συναλλαγματική ονομαστικής αξίας Ρ. πληρωτέα σε Ν έτη. Η συναλλαγματική θα έχει όλη την ονομαστική αξία της μετά Ν έτη και μπορεί να πωληθεί πριν από την λήξη της, αλλά πάντοτε σε τιμή μικρότερη της ονομαστικής της αξίας, διότι θα πρέπει να αφαιρεθούν απ' αυτήν οι τόκοι για το χρονικό διάστημα που υπολείπεται μέχρι την αναγραφόμενη λήξη της, υπολογισμένοι με ένα επιτόκιο που καλείται προεξοφλητικό επιτόκιο. Με άλλα λόγια, αν πωληθεί (εισπραχθεί) τώρα μια συναλλαγματική ονομαστικής αξίας Ρ, που λήγει μετά από Ν έτη. εισπράττεται η παρούσα αξία του ποσού Ρ, δηλαδή η παρούσα αξία της συναλλαγματικής Πληθωρισμός και επιτόκια Είναι προφανές, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ότι η αξία των χρηματικών ποσών ποικίλλει ανάλογα με το χρόνο ως συνάρτηση των επιτοκίων και του πληθωρισμού. Αν i είναι το επιτόκιο και f ο πληθωρισμός, τότε το πραγματικό επιτόκιο i είναι ίσο με: 1+ 1 ' i ' i + i = i = f 1+ f 1+ f Επομένως, μπορούν να γίνουν κάποιες σημαντικές παρατηρήσεις (18): Αν το i δεν είναι μεγαλύτερο από τον f, η αποταμίευση των χρημάτων δεν θα έχει οικονομικό νόημα. Οι τράπεζες χρειάζονται να δανείζουν με υψηλότερο επιτόκιο από το i στους πελάτες τους, για να παραμένουν κερδοφόρες. Πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη σημασία σε σχετικά με το ποια ποσά και επιτόκια χρησιμοποιούνται. Το πραγματικό επιτόκιο (εκείνο δηλαδή που Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 80

82 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων είναι απαλλαγμένο από τον πληθωρισμό) ονομάζεται και επιτόκιο προεξόφλησης, γιατί προεξοφλεί τον πληθωρισμό. Στη συνέχεια, ακολουθεί ένας συγκεντρωτικός πίνακας (βλ. Πίνακα 5) στον οποίο παρουσιάζονται οι βασικές σχέσεις μετασχηματισμού χρηματορροών. Πίνακας 5: Βασικές σχέσεις μετασχηματισμού χρηματορροών (43) Μετασχηματιστές R/F (Ζητούμενο/Δεδομένο) Ορολογία Αντίστοιχη χρηματορροή - χρηματική συναλλαγή Μορφή συνάρτησης Τύπος υπολογισμού (ανατοκισμός με i% στο τέλος της περιόδου) F/P: συντελεστής ανατοκιζόμενου ποσού P/F: συντελεστής παρούσας αξίας, PV F/A: συντελεστής σειράς ανατοκιζόμενου ποσού P/A: συντελεστής σειράς ισόποσων πληρωμών παρούσας αξίας, PV A/F: συντελεστής βυθιζόμενου κεφαλαίου (δείκτης απώλειας αξίας) A/P: δείκτης ανάκτησης κεφαλαίου Compound amount (single payment) Present worth (single payment) Series compound amount factor Present worth (uniform series) Sinking fund Capital recovery Συνεχής ανατοκισμός, ανατοκιζόμενο ποσό (απλή πληρωμή) Συνεχής ανατοκισμός, παρούσα αξία (απλή πληρωμή) Συνεχής ανατοκισμός ανατοκιζόμενο ποσό (ομοιόμορφο ποσό) Συνεχής ανατοκισμός, παρούσα αξία (ομοιόμορφη σειρά) Συνεχής ανατοκισμός, βυθιζόμενο κεφάλαιο (ομοιόμορφη σειρά) Συνεχής ανατοκισμός, ανάκτηση κεφαλαίου (ομοιόμορφη σειρά) (F/P, i, Ν) (1 + i) N (P/F, i, Ν) (1 + i) N (F/A, i, Ν) (Ρ/Α, i, Ν) (A/F, i, N) (Α/Ρ, i, Ν) N (1 + i) 1 i N (1 + i) 1 N i(1 + i) i N (1 + i) 1 N i(1 + i) N (1 + i) 1 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 81

83 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων 3.2. Βασικές μέθοδοι τεχνικοοικονομικής μελέτης εναλλακτικών λύσεων Οι μέθοδοι τεχνικοοικονομικής μελέτης των εναλλακτικών λύσεων, οι βασικότερες των οποίων αναπτύσσονται στην συνέχεια, θεωρούνται γενικά από τις πλέον αξιόπιστες και έχουν τα εξής βασικά κοινά χαρακτηριστικά (43): το ελάχιστο αναμενόμενο κέρδος από την επένδυση εκφράζεται με ένα επιτόκιο απόδοσης των κεφαλαίων, που επενδύονται σε κάθε λύση. για να εφαρμοστούν για τεχνικοοικονομική σύγκριση διαφόρων λύσεων ενός τεχνικού προβλήματος, θα πρέπει η χρονική περίοδος, κατά την οποία προβλέπεται να διαρκέσει η επένδυση, να είναι η ίδια σε όλες τις εξεταζόμενες λύσεις. δεν προσφέρονται μόνον για την μελέτη ενός δομικού έργου ως συνόλου, αλλά και για την μελέτη πολλών επί μέρους προβλημάτων: π.χ. επιλογή εξοπλισμού και μηχανημάτων, τρόπου κατασκευής, βοηθητικών εγκαταστάσεων, επενδύσεις ακινήτων κ.λπ. Οι βασικότερες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τη σύγκριση εναλλακτικών λύσεων είναι οι ακόλουθες: Μέθοδος καθαρής παρούσας αξίας (Net present worth) Μέθοδος ισοδύναμης ετήσιας αξίας (Equivalent annualized worth) Μέθοδος λόγου Οφέλους Κόστους (Benefit-cost ratio) Μέθοδος εσωτερικού βαθμού απόδοσης (Internal rate of return) Μέθοδος παρούσας αξίας Η μέθοδος Καθαρής Παρούσας Αξίας (ΚΠΑ ή NPV) εφαρμόζεται με τον υπολογισμό της παρούσας αξίας όλων των μελλοντικών εξόδων και εσόδων που προβλέπεται να πραγματοποιηθούν στο πλαίσιο μιας επένδυσης και στη συνέχεια υπολογίζεται η διαφορά ΠΑ έσοδων μείον ΠΑ εξόδων. ΚΠΑ επ ένδυσης = ΠΑεσό δων ΠΑ εξόδων Η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον καθορισμό της σκοπιμότητας μίας εναλλακτικής λύσης ή για τη σύγκριση δύο ή περισσότερων εναλλακτικών λύσεων. Στην περίπτωση που χρησιμοποιείται για τη σύγκριση δύο πιθανών σεναρίων, η εναλλακτική με τη μεγαλύτερη KΠΑ είναι καλύτερη Μέθοδος ισοδύναμης ετήσιας αξίας Κατά τη μέθοδο Ισοδύναμης Ετήσιας Αξίας (ΙΕΑ ή ΕAW) λαμβάνονται υπόψη όλα τα έξοδα, τα οποία πραγματοποιούνται για τις διάφορες λειτουργίες ενός έργου Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 82

84 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων (κατασκευή, λειτουργία, συντήρηση κ.λπ.), ανηγμένα σε ένα έτος του χρόνου ζωής του έργου (περίοδος ανάλυσης μελέτης). Η ΙΕΑ είναι η διαφορά μεταξύ του ισοδύναμου ετήσιου οφέλους (Ε έσοδα ) μείον του ισοδύναμου ετήσιου κόστους (Ε έξοδα ). ΙΕΑ = ΙΈσ Ι Έξ επ ένδυσης ετ ήσια ετ ήσια Η αναγωγή των κεφαλαίων, που διατίθενται στις διάφορες φάσεις του έργου σε ένα έτος, γίνεται με τον υπολογισμό του τοκοχρεολυσίου Α, με το οποίο αποδίδονται τοκοχρεολυτικά μέσα στο χρόνο ζωής του έργου τα κεφάλαια αυτά. Το επιτόκιο απόδοσης i ορίζεται έτσι, ώστε να εκφράζει το ελάχιστο κέρδος, που καθιστά την επένδυση κεφαλαίου στο έργο ενδιαφέρουσα. Και αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται τόσο για τον καθορισμό της σκοπιμότητας μίας εναλλακτικής λύσης όσο για τη σύγκριση δύο ή περισσότερων εναλλακτικών λύσεων. Στην περίπτωση που χρησιμοποιείται για τη σύγκριση δύο πιθανών σεναρίων, η εναλλακτική με τη μεγαλύτερη IΕΑ είναι καλύτερη. Η συγκεκριμένη μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στην περίπτωση που τα διαφορετικά σενάρια έχουν διαφορετικό χρόνο ζωής, σε αντίθεση με τη μέθοδο KΠΑ, καθώς πραγματοποιείται σύγκριση ανάμεσα στα ετήσια έσοδα και έξοδα Μέθοδος λόγου οφέλους κόστους Κατά την εφαρμογή αυτής της μεθόδου υπολογίζονται είτε οι ΠΑ είτα οι ΕΑ των εσόδων και των εξόδων μιας επένδυσης και στη συνέχεια ο λόγος του οφέλους προς το κόστος (BCR). Η μέθοδος χρησιμοποιείται τόσο για τον καθορισμό της σκοπιμότητας μίας εναλλακτικής λύσης όσο για τη σύγκριση δύο ή περισσότερων εναλλακτικών λύσεων. Στην περίπτωση που χρησιμοποιείται για τη σύγκριση πολλαπλών σεναρίων, η εναλλακτική με το μεγαλύτερο BCR μεγαλύτερο της μονάδας είναι καλύτερο. Η μέθοδος δεν είναι πολύ χρήσιμη στην περίπτωση που ο λόγος από διαφορετικά σενάρια προκύπτει ίσος Μέθοδος εσωτερικού βαθμού απόδοσης Η μέθοδος εσωτερικού βαθμού απόδοσης (ΕΒΑ ή IRR) υπολογίζει το επιτόκιο απόδοσης για το οποίο η καθαρή παρούσα αξία μιας επένδυσης είναι ίση με το μηδέν, δηλαδή ΚΠΑ = ΠΑ ΠΑ = 0 ΠΑ = ΠΑ. Ο επ ένδυσης εσ όδων εξόδων εσ όδων εξόδων ΕΒΑ αποτελεί έναν καλό δείκτη για την οικονομική εφικτότητα μιας συγκεκριμένης εναλλακτικής, συγκρίνοντας τον με τις εκτιμήσεις του προεξοφλητικού επιτοκίου κατά την περίοδο ανάλυσης. Είναι σαφές ότι, αν ο ΕΒΑ είναι μεγαλύτερος από το προεξοφλητικό επιτόκιο, το έργο είναι εφικτό, διαφορετικά δεν είναι. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 83

85 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων 4. Τεχνικές οικονομικής ανάλυσης εναλλακτικών λύσεων οδοστρωμάτων Από τις τέσσερεις μεθόδους που παρουσιάστηκαν παραπάνω, οι περισσότερο κοινές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την ΑΚΚΖ οδοστρωμάτων είναι η μέθοδος της παρούσης αξίας και η μέθοδος ισοδύναμης ετήσιας αξίας. (37), (46) Η ΠΑ είναι η προεξοφλημένη χρηματική αξία των αναμενόμενων καθαρών δαπανών (δηλαδή, τα έξοδα μείον τα έσοδα). Σε αυτή τη μέθοδο, οι νομισματικές αξίες αποδίδονται σε έσοδα και κόστη, τα οποία προεξοφλούνται χρησιμοποιώντας προεξοφλητικό επιτόκιο για τον προσδιορισμό της παρούσας αξίας τους (PV), και στη συνέχεια η παρούσα αξία του οφέλους αφαιρείται από την παρούσα αξία του κόστους. Θα μπορούσε να οριστεί ως το ποσό των χρημάτων που απαιτείται να βρεθεί σήμερα, έτσι ώστε μέρος αυτών να καλύψει το κόστος κατασκευής και το υπόλοιπο μαζί με την απόδοση του να καλύψει τα έξοδα των μελλοντικών επεμβάσεων εργασιών. Η ΠΑ υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τη σχέση: ο t= k t= 1 [... ] ΠΑΣΚ = Κ + ΣΕ ΚΑ + ΚΣ + ΚΧ + + ΚΑ ΣΕ ΥΑ t t t t t n όπου: ΠΑΣΚ: Κ ο : ΣΕ t : KA t : Παρούσα αξία συνολικής κατασκευής Αρχικό κόστος κατασκευής οδοστρώματος Συντελεστής προεξόφλησης (επικαιροποίησης) t1 t2 t3 = 1 ( 1 + i), 1 ( 1 + i), 1 ( 1 + i), κ. λπ. Κόστος ανακατασκευής μέρους ή όλων των στρώσεων και πιθανής αποκατάστασης στο έτος t. Υπολογίζεται με τιμές μονάδος κατά τη χρονική στιγμή της ανάλυσης. KΣ t : Κόστος συντήρησης επιφανειακής στρώσης στο έτος t. Υπολογίζεται με τιμές μονάδος κατά τη χρονική στιγμή της ανάλυσης. KX t : ΚΑΔ t : Κόστος χρήστη λόγω καθυστερήσεων κατά τη διάρκεια των εργασιών συντήρησης στο έτος t. Υπολογίζεται με τιμές μονάδος κατά τη χρονική στιγμή της ανάλυσης. Κόστος άλλης δραστηριότητας στο έτος t (π.χ. πιθανών ατυχημάτων κατά τη διάρκεια των εργασιών συντήρησης, Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 84

86 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων διαγράμμισης, κ.λπ.). Υπολογίζεται με τιμές μονάδος κατά τη χρονική στιγμή της ανάλυσης. i: Επιτόκιο προεξόφλησης (επικαιροποίησης) t 1, t 2,, t k : Έτη μετά την κατασκευή του οδοστρώματος, όπου πραγματοποιούνται επεμβάσεις. ΥΑ: Υπολειμματική αξία n: Περίοδος ανάλυσης, σε έτη Στη μέθοδο ΙΕΑ, η παρούσα αξία των προεξοφλημένων εσόδων και εξόδων εκφράζεται ως ομοιόμορφα ετήσια ποσά στη διάρκεια της περιόδου ανάλυσης και είναι χρήσιμη στις περιπτώσεις, όπου ο προϋπολογισμός αναφέρεται σε ετήσια βάση. Η ισοδύναμη ετήσια αξία υπολογίζεται χρησιμοποιώντας την ακόλουθη σχέση: i( 1+ i) n ( i) n ΙΕΑ = ΚΠΑ 1+ 1 Οι συμβολισμοί είναι κοινοί με τους αντίστοιχους της σχέσης που χρησιμοποιείται για την ΚΠΑ. Οι δύο μέθοδοι παρουσιάζονται γραφικά στην Εικόνα 47, ενώ σε επόμενη παράγραφο θα αναλυθούν με λεπτομέρεια όλες οι συνιστώσες που συμμετέχουν στη ΑΚΚΖ. Εικόνα 47: Η λογική που ακολουθείται στις πιο κοινές μεθόδους οικονομικής ανάλυσης οδοστρωμάτων Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 85

87 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων 5. Συνιστώσες ανάλυσης του κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων 5.1. Χαρακτηριστικά του υπό μελέτη έργου Για τη διαμόρφωση των εναλλακτικών λύσεων που θα αναλυθούν στην οικονομική ανάλυση είναι απαραίτητο να είναι γνωστά ορισμένα χαρακτηριστικά, τμήματος ή ολόκληρου, του υπό μελέτη έργου. Ειδικότερα, είναι αναγκαία η γνώση των ακόλουθων χαρακτηριστικών: το μήκος και το πλάτος του τμήματος ανάλυσης, ο αριθμός των λωρίδων και του αντίστοιχου πλάτους, οι αποστάσεις των αρμών που θα κατασκευαστούν (στα δύσκαμπτα οδοστρώματα), τα πάχη των διαφόρων στρώσεων του οδοστρώματος (όπως προκύπτει από τη διαστασιολόγησή του), τα υλικά και το κόστος της μονάδας των υλικών αυτών, κ.α Συντελεστής και επιτόκιο προεξόφλησης (επικαιροποίησης) Ο συντελεστής προεξόφλησης προσαρμόζει το σημερινό κόστος μιας δραστηριότητας, όταν αυτή πραγματοποιηθεί στο μέλλον, και σχετίζεται με το επιτόκιο προεξόφλησης. (38) Το επιτόκιο προεξόφλησης (discount rate) αντικατοπτρίζει την πραγματική απόδοση του κεφαλαίου που επενδύθηκε και συσχετίζεται τόσο με τον πληθωρισμό όσο και με το επιτόκιο δανεισμού. Παρόλα αυτά, η χρήση του επιτοκίου προεξόφλησης στην ΑΚΚΖ ενός οδοστρώματος δεν εκφράζει το επιτόκιο απόδοσης της κάθε εναλλακτικής λύσης, διότι ο αντικειμενικός σκοπός της ΑΚΚΖ είναι να συγκρίνει το συνολικό επικαιροποιημένο κόστος μιας κατασκευαστικής λύσης έναντι μιας άλλης, κατά την περίοδο ανάλυσης που επιλέχθηκε. (38) Η επιλογή του κατάλληλου προεξοφλητικού επιτοκίου για μία περίοδο ανάλυσης, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, απαιτεί τη θεώρηση αντιπροσωπευτικών τιμών του επιτοκίου της αγοράς (δανεισμού) και του πληθωρισμού για την περίοδο αυτή. Οι δείκτες αυτοί εξαρτώνται από τις δυνάμεις της αγοράς και, στην καλύτερη περίπτωση, είναι δύσκολο να προβλεφθούν για το χρόνο που χρειάζεται η οικονομική ανάλυση. Ο πληθωρισμός είναι, ως ένα βαθμό, πιο εύκολο να προβλεφθεί από ιστορικά δεδομένα των τιμών καταναλωτή. Ο Δείκτης Τιμών Καταναλωτή (ΔΤΚ) είναι μία σύνοψη στατιστικών στοιχείων που αντικατοπτρίζουν τις σχετικές ετήσιες τιμές των αγαθών και υπηρεσιών. Μπορεί, επομένως, να Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 86

88 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων χρησιμοποιηθεί ως ένας οδηγός για την παρεκβολή των τάσεων του μελλοντικού πληθωρισμού. (18) Το επιτόκιο της αγοράς είναι πιο δύσκολο να προβλεφθεί καθώς εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο της επένδυσης. Ειδικότερα, κυμαίνεται από τις τιμές που κερδίζονται από κατοχυρωμένους συμβατικούς τραπεζικούς λογαριασμούς ή από τα έντοκα γραμμάτια του δημοσίου έως τις τιμές που κερδίζονται από το χρηματιστήριο ή τις επιχειρηματικές δραστηριότητες. (18) Μία καλή εκτίμηση του επιτοκίου μπορεί να γίνει λαμβάνοντας υπόψη ασφαλείς επενδύσεις, όπως είναι τα κρατικά γραμμάτια και οι τραπεζικές δραστηριότητες. Θεωρείται, επιπλέον, ορθή η επιλογή μίας αντιπροσωπευτικής τιμής ή καλύτερα ενός φάσματος τιμών από τον μελετητή, ώστε να αποφευχθεί η ώθηση κάποιας συγκεκριμένης λύσης. Μία εναλλακτική λύση οδοστρώματος με μεγάλο αρχικό κόστος και χαμηλό κόστος συντήρησης ή κόστος των χρηστών ευνοείται από χαμηλά επιτόκια. Αντίθετα, τα υψηλά επιτόκια συμβάλλουν στην επιλογή εκείνων των εναλλακτικών σεναρίων που συνδυάζουν χαμηλό αρχικό κόστος με υψηλό κόστος συντήρησης και χρήσης. (47) Έτσι, λοιπόν, μία συνήθης τακτική που ακολουθείται στις οικονομικές αναλύσεις, είναι η επιλογή ενός εύρους επιτοκίων επικαιροποίησης για την αποτίμηση της επίδρασης αυτού του παράγοντα στην τελική σύγκριση απόφαση. Μία μέση τιμή του επιτοκίου αυτού, συνήθως, ισούται με τη διαφορά μεταξύ τραπεζικού επιτοκίου (συμπεριλαμβανομένων και των τραπεζικών εξόδων) και πληθωρισμού. (38) Ιδιαίτερα για τα δεδομένα της Ελλάδας, με την έντονη οικονομική κρίση, αλλά και την καλή πορεία των ελληνικών χρηματοπιστωτικών οργανισμών, η επιλογή αυτή θεωρείται ιδιαίτερα πρόσφορη. Η εξέλιξη τόσο του πληθωρισμού, ως συνάρτηση του Δείκτη Τιμών Καταναλωτή, όσο και διαφόρων επιτοκίων που σχετίζονται με διαφορετικές δραστηριότητες παρουσιάζεται για τα ελληνικά δεδομένα για τα έτη και στο Διάγραμμα 6 και στο Διάγραμμα 7 αντίστοιχα. Από το πρώτο διάγραμμα μπορεί να παρατηρηθεί για τον πληθωρισμό και το επιτόκιο μακροπρόθεσμου τραπεζικού δανεισμού, ότι η τάση που επικρατούσε, με τον πληθωρισμό να παίρνει μεγαλύτερες τιμές από το επιτόκιο δανεισμού, αλλάζει το 1986 περίπου, με αποτέλεσμα από το έτος αυτό και μετά να παρουσιάζεται το αντίθετο φαινόμενο. Τέλος, στο δεύτερο διάγραμμα, στο οποίο φαίνονται τα πιο πρόσφατα στοιχεία, είναι φανερή η διαφορά αυτή, με το επιτόκιο να λαμβάνει τιμές κατά 1-10% μεγαλύτερες από τον πληθωρισμό. (48), (49), (50), (51) Στον Πίνακα 6 δίνονται οι τιμές που παίρνει ο δείκτης προεξόφλησης για διάφορες ευρωπαϊκές χώρες αλλά και ο αντίστοιχος προτεινόμενος δείκτης (τιμή αναφοράς) από την Ευρωπαϊκή Ένωση. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 87

89 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Ποσοστό (%) Εξέλιξη πληθωρισμού και επιτοκίων 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Χρόνος (έτη) Πληθωρισμός (ΔΤΚ) (48) Επιτόκιο εντόκων γραμματίων ελληνικού δημοσίου δωδεκάμηνης διάρκειας (49) Επιτόκιο ομολόγων ελληνικού δημοσίου δεκαετούς διάρκειας (50) Επιτόκιο μακροπρόθεσμου τραπεζικού δανεισμού (51) Διάγραμμα 6: Εξέλιξη πληθωρισμού και επιτοκίων από το 1971 έως σήμερα (επεξεργασία συντάκτη εργασίας) 20,00 Εξέλιξη πληθωρισμού και επιτοκίων Ποσοστό (%) 15,00 10,00 5,00 0, Χρόνος (έτη) Πληθωρισμός (ΔΤΚ) (48) Επιτόκιο εντόκων γραμματίων ελληνικού δημοσίου δωδεκάμηνης διάρκειας (49) Επιτόκιο ομολόγων ελληνικού δημοσίου δεκαετούς διάρκειας (50) Επιτόκιο μακροπρόθεσμου τραπεζικού δανεισμού (51) Διάγραμμα 7 : Εξέλιξη πληθωρισμού και επιτοκίων από το 1996 έως σήμερα (επεξεργασία συντάκτη εργασίας) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 88

90 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Πίνακας 6: Επιτόκια προεξόφλησης διαφόρων ευρωπαϊκών κρατών και προτεινόμενο από Ευρωπαϊκή Ένωση Χώρα Επιτόκιο προεξόφλησης Ολλανδία (30) 4% Γερμανία (30) 3% Ηνωμένο Βασίλειο (30) 6% Δανία (30) 7% Γαλλία (30) 8% Ευρωπαϊκή Ένωση (52) 5% 5.3. Περίοδος ανάλυσης Η περίοδος ανάλυσης είναι η χρονική περίοδος (σε έτη) που επιλέγεται για την εξέταση του κόστους του κύκλου ζωής. Δεν είναι η διάρκεια σχεδιασμού του οδοστρώματος και δεν θα πρέπει να συγχέεται με αυτήν (αν και αρκετές φορές μπορεί να συμπίπτουν). Κατά την εξεταζόμενη περίοδο, το οδόστρωμα πρέπει να διατηρείται πάνω από τις ελάχιστες προδιαγραφές ως προς τη δομική και λειτουργική του ικανότητα. (53) Η Federal Highway Administration (FHWA) παρέχει ορισμένες κατευθυντήριες γραμμές σχετικά με την επιλογή της κατάλληλης περιόδου ανάλυσης για οδοστρώματα. Η επιλογή της πρέπει να γίνεται έτσι, ώστε (38), (54): a. Η περίοδος ανάλυσης θα πρέπει να είναι αρκετά μεγάλη, ώστε να ληφθούν υπόψη οι μακροπρόθεσμες διαφορές μεταξύ των διαφόρων εναλλακτικών σχεδιασμών, ώστε να μην ευνοείται κάποια εναλλακτική λύση ή διαδικασία συντήρησης σε βάρος κάποιας άλλης και b. Επιπλέον, η περίοδος αυτή πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την περίοδο σχεδιασμού του οδοστρώματος, ώστε να περιλαμβάνει τουλάχιστον μία δραστηριότητα ανακατασκευής, αποκατάστασης ή συντήρησης της επιφανειακής στρώσης. Πολλές υπηρεσίες συχνά επιλέγουν τα 30 ή 40 χρόνια. Συνηθίζεται να χαρακτηρίζεται το έτος αποπεράτωσης της κατασκευής σαν "έτος 0" και τα επόμενα έτη λειτουργίας σαν "έτος 1", "έτος 2" κ.λπ. (38) H Final Policy της FHWA του Σεπτεμβρίου του 1996 συνιστά ένα ελάχιστο χρονικό διάστημα ανάλυσης τουλάχιστον 35 ετών για όλα τους τύπους οδοστρωμάτων, τόσο των εύκαμπτων όσο και των δύσκαμπτων. Αυτό περιλαμβάνει όλους τους τύπους κατασκευής, όπως νέα κατασκευή, τη συντήρηση, την αποκατάσταση και την ανάπλαση. (54) Αυτή η σύσταση προτείνει, ωστόσο, ότι μικρότερες περίοδοι ανάλυσης μπορεί να Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 89

91 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων είναι κατάλληλες σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως σε δρόμους με χαμηλό φόρτο, ή όταν ένα σύντομο έργο αποκατάστασης πρόκειται να επεκτείνει τη διάρκεια ζωής ενός οδοστρώματος μερικά χρόνια έως τη στιγμή που είναι προγραμματισμένη μία συνολική αναδόμηση Κόστη διαχειριστή έργου Με τον όρο κόστη διαχειριστή του έργου γίνεται αναφορά σε όλα εκείνα τα έξοδα που θα επιβαρύνουν τον Κύριο του Έργου ή διαχειριστή σε όλη τη διάρκεια ανάλυσης του υπό μελέτη συστήματος. Πιο συγκεκριμένα, τα κόστη αυτά περιλαμβάνουν τα εξής (42): Αρχικό κόστος κατασκευής Κόστος συντήρησης σε όλη την περίοδο σχεδιασμού και κόστος αποκατάστασης ή ανακατασκευής Υπολειμματική αξία στο τέλος της περίοδο του σχεδιασμού (αρνητικό κόστος) Κόστος μηχανικών και κόστος διαχείρισης Κόστος ελέγχου της κυκλοφορίας Στην περίπτωση που μελετώνται εναλλακτικά σενάρια σχεδιασμού με κοινά κόστη, τότε παραλείπονται οι συγκεκριμένοι παράγοντες στους υπολογισμούς. Τα σημαντικότερα κόστη που επιβαρύνουν το διαχειριστή του έργου, από αυτά που αναφέρθηκαν προηγούμενα, αναλύονται στη συνέχεια Αρχικό κόστος κατασκευής Σαν αρχικό κόστος μπορεί να θεωρηθεί μόνο το κόστος κατασκευής του οδοστρώματος. Εντούτοις, ο μελετητής μπορεί να συμπεριλάβει όποιο άλλο αρχικό κόστος επιθυμεί. Για τον υπολογισμό αυτού του κόστους είναι απαραίτητη η γνώση των στρώσεων από τις οποίες αποτελείται το οδόστρωμα, το πάχος αυτών καθώς και τα υλικά που χρησιμοποιούνται, το κόστος της μονάδας των υλικών, κ.α Κόστος ανακατασκευής Το κόστος ανακατασκευής είναι αυτό που απαιτείται για την πλήρη ή μερική ανακατασκευή του οδοστρώματος σε κάποια χρονική στιγμή, t έτη, μετά την αρχική κατασκευή του οδοστρώματος. Η ανακατασκευή πραγματοποιείται, συνήθως, σε χρονική στιγμή κοντά στο τέλος της σχεδιαστικής διάρκειας του οδοστρώματος, με σκοπό να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του ή/και να ενισχύσει το οδόστρωμα. Στο διάστημα που μεσολαβεί από την αρχική κατασκευή έως την ανακατασκευή, πραγματοποιούνται συντηρήσεις, μικρότερης ή μεγαλύτερης κλίμακας, με σκοπό να εξασφαλιστεί η ικανοποιητική και ασφαλής λειτουργία του οδοστρώματος. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 90

92 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Η συχνότητα ανακατασκευής των οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα είναι πολύ μικρότερη της αντίστοιχης για τα οδοστρώματα από άσφαλτο. Αυτό οφείλεται στη μεγαλύτερη ανθεκτικότητα και αντοχή που χαρακτηρίζει την πρώτη κατηγορία οδοστρωμάτων. Σε ένα εύκαμπτο οδόστρωμα, συνήθως, λαμβάνεται μία ανακατασκευή ανά περίοδο ανάλυσης 30 και πλέον χρόνων Κόστος συντήρησης Το κόστος συντήρησης αναφέρεται στη συντήρηση της επιφανειακής στρώσης, η οποία λαμβάνει χώρα σε τακτά χρονικά διαστήματα, t 1, t 2, κ.λπ., έτη ανάλογα με τη διάρκεια ζωής της επιφανειακής στρώσης, μετά την αρχική κατασκευή του οδοστρώματος. Η συντήρηση των οδοστρωμάτων από άσφαλτο περιλαμβάνει τη συντήρηση της αντιολισθηρής επιφάνειας. Η αντίστοιχη συντήρηση των οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα περιλαμβάνει τη σφράγιση των αρμών με νέο ασφαλτικό υλικό πλήρωσης, τη συντήρηση της αντιολισθηρής επιφάνειας και την κατασκευή επίστρωσης, συνήθως ασφαλτικής, στο δεύτερο μισό της σχεδιαστικής ζωής του (π.χ. 40 έτη). Η συχνότητα των επεμβάσεων αυτών, σε θεωρητικό επίπεδο, εξαρτάται από τον τύπο των επιφανειακών στρώσεων Υπολειμματική αξία Η υπολειμματική αξία είναι η εναπομένουσα αξία στο τέλος της περιόδου ανάλυσης. Στο τέλος αυτής της περιόδου, κάποια από τα υλικά του οδοστρώματος, και κατά συνέπεια το οδόστρωμα, έχουν ακόμα κάποια αξία, το άθροισμα των οποίων συνθέτει την υπολειμματική αξία του οδοστρώματος. (38) Στην περίπτωση της επιφανειακής στρώσης, υπολειμματική αξία υπάρχει όταν υπολείπονται κάποια έτη μέχρι το πέρας της διάρκειας ζωής που θεωρήθηκε και αυτή αποτιμάται ως ποσοστό του αρχικού κόστους. Δηλαδή, έστω ότι επιφανειακή στρώση έχει διάρκεια ζωής 7 χρόνια, το κόστος ανά μονάδα επιφανείας είναι 5 /m 2 και μετά την περίοδο ανάλυσης υπολείπονται άλλα 3 έτη. Στην περίπτωση αυτή η υπολειμματική αξία της επιφανειακής στρώσης ανά μονάδα επιφανείας μπορεί να ληφθεί ίση με (5/7)*3 = 2,14 /m 2. (38) Ο συντάκτης της παρούσας εργασίας θεωρεί σκόπιμο η υπολειμματική αξία να υπολογίζεται ως ποσοστό του αρχικού κόστους των υλικών και όχι του αρχικού κόστους κατασκευής (το οποίο περιλαμβάνει τόσο τα υλικά και όσο και την εργασία). Στην περίπτωση των λοιπών στρώσεων του οδοστρώματος γενικότερα, ένας τρόπος προσδιορισμού της υπολειμματικής αξίας είναι να ληφθεί ίση με το κόστος των υλικών, αφού αφαιρεθεί το κόστος ανάκτησης αυτών (συμπεριλαμβανομένων και Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 91

93 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων των τυχόν απωλειών κατά τη διαδικασία αυτή), εκφρασμένο σε τιμές παρούσης αξίας. (38) Ωστόσο, λόγω των επεμβάσεων που πραγματοποιούνται σε όλη τη διάρκεια της περιόδου ανάλυσης, είναι πιθανή, αν όχι αναμενόμενη, η υποβάθμιση των υλικών, των δομών καθώς και άλλων χαρακτηριστικών, με αποτέλεσμα να θεωρείται αμφίβολο αν χρειάζεται να ληφθεί υπόψη η παράμετρος αυτή. (47) 5.5. Κόστη χρήστη Το κόστος χρήστη συντίθεται από τις συνιστώσες κόστους που προκύπτουν από (42): τη διάρκεια του ταξιδιού, τη λειτουργία του οχήματος, τη χρονική καθυστέρηση και το επιπλέον κόστος λειτουργίας των οχημάτων κατά τη διάρκεια της τοποθέτησης νέου οδοστρώματος ή πραγματοποίησης σοβαρών εργασιών συντήρησης, τα ατυχήματα ή και τα πιθανά πρόσθετα ατυχήματα κατά τη διάρκεια των παραπάνω εργασιών και, τέλος, την ικανοποίηση ή τη δυσφορία των χρηστών. Όλες οι παράμετροι που αναφέρονται παραπάνω, θα αναλυθούν σε επόμενες παραγράφους. Ωστόσο, πρέπει να αναφερθεί ότι το κόστος του χρήστη στις περισσότερες περιπτώσεις είναι δύσκολο να καθοριστεί και για το λόγο αυτό, πολλές φορές, δεν συμπεριλαμβάνεται στην ΑΚΚΖ. Πλην, όμως, αυτό δεν είναι σωστό. Σε κάθε ΑΚΚΖ θα πρέπει να γίνεται κάθε δυνατή προσπάθεια για την εκτίμηση του κόστους αυτού και να συνυπολογίζεται στην ανάλυση. Μία εναλλακτική κατασκευαστική λύση ή εργασία συντήρησης ή υλικό, αν και ακριβότερη από άλλες, σε τρέχουσες τιμές, πιθανόν να αποδειχθεί πιο φθηνή αν συμπεριληφθεί και το κόστος χρήστη, αλλά και το αντίστροφο. Για παράδειγμα, αν μια δραστηριότητα με την ίδια διάρκεια ζωής χρειάζεται λιγότερο χρόνο για την ολοκλήρωση της από μία άλλη, αν και μπορεί να είναι ακριβότερη σαν αρχικό κόστος, μπορεί στο τέλος να αποδειχθεί φθηνότερη αν συμπεριληφθεί και το κόστος του χρήστη. Λαμβάνοντας υπόψη και τη διάρκεια ζωής της επιλεχθείσας λύσης, τα πράγματα περιπλέκονται ακόμη περισσότερο και η ΑΚΚΖ είναι το μόνο εργαλείο για την οικονομική σύγκριση διάφορων εναλλακτικών λύσεων. (38) Διάρκεια ταξιδιού και χρονική καθυστέρηση Ένα σημαντικό κόστος που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την ΑΚΚΖ είναι η διάρκεια του ταξιδιού του χρήστη της οδού. Το κόστος αυτό είναι μία σημαντική συνιστώσα, στις περιπτώσεις εκείνες που μελετώνται εναλλακτικά σενάρια, τα Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 92

94 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων οποία διαφοροποιούνται ως προς την κατασκευή ή όχι ενός νέου οδικού τμήματος που θα μεταβάλλει τις κυκλοφοριακές συνθήκες της περιοχής ή ως προς τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του τμήματος αυτού. Για την περίπτωση που τα εναλλακτικά σενάρια διαφέρουν ως προς τον τύπο του οδοστρώματος (εύκαμπτο ή δύσκαμπτο) που πρόκειται να επιλεγεί, το συγκεκριμένο κόστος δεν παρουσιάζει σημαντικές διαφορές και επομένως παραλείπεται. Πολύ σημαντικό, επιπλέον, είναι το κόστος που δημιουργείται από τη χρονική καθυστέρηση που συνεπάγονται οι επεμβάσεις συντήρησης και ανακατασκευής ενός οδοστρώματος με το πέρασμα του χρόνου. Κατά τη διάρκεια αυτών των εργασιών είναι σημαντικός ο «χαμένος» χρόνος των μετακινουμένων, λόγω χρονικής καθυστέρησης. Στο σημείο αυτό, επομένως, κρίνεται σκόπιμο να γίνει μία προσέγγιση του τρόπου με τον οποίο εκτιμάται η αξία του χρόνου Σύντομη θεωρητική ανάλυση Οι σκοποί μετακίνησης είναι δυνατόν να διακριθούν σε δύο βασικές κατηγορίες (55): στις επαγγελματικές μετακινήσεις (business trips) και στις προσωπικές μετακινήσεις (personal trips). Οι προσωπικές μετακινήσεις μπορούν να κατηγοριοποιηθούν περαιτέρω σε (55): μετακινήσεις προς / από την εργασία, μετακινήσεις για προσωπικούς λόγους, μετακινήσεις για ψυχαγωγία κ.λπ. Οι μετακινήσεις προς/από τον τόπο εκπαίδευσης θεωρούνται επαγγελματικές μετακινήσεις, αν και θα πρέπει να γίνει διαχωρισμός μεταξύ εκπαίδευσης μαθητών και εκπαίδευσης ενηλίκων, αφού το κόστος ευκαιρίας του χρόνου των δύο αυτών ομάδων είναι διαφορετικό. (55) Για τις επαγγελματικές μετακινήσεις, η αξία χρόνου ανά μονάδα χρόνου που εξοικονομείται ή χάνεται, συνήθως, λαμβάνεται ίση με την αμοιβή εργασίας που θα λάμβανε ο εργαζόμενος ανά μονάδα χρόνου προσαυξημένης με τις εργοδοτικές εισφορές που αντιστοιχούν στην εργασία και οι οποίες καταβάλλονται από τον εργοδότη. Βεβαίως, πρέπει να υπάρχει η προϋπόθεση της δυνατότητας απασχόλησης του εργαζόμενου για το χρονικό αυτό διάστημα. Επιπρόσθετα, θα πρέπει η εργασία κατά το διάστημα αυτό να έχει την ίδια παραγωγικότητα με την εργασία του εργαζομένου που γίνεται υπό κανονικές συνθήκες. (55) Πλήρης διερεύνηση του ζητήματος του υπολογισμού της αξίας του εξοικονομούμενου (ή χαμένου) χρόνου των επαγγελματικών μετακινήσεων έχει Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 93

95 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων γίνει από τον Henscher (56) και από τον Fowkes (57) σε έρευνα του ITS του Πανεπιστημίου Leeds Αγγλίας. Σε ότι αφορά τις προσωπικές μετακινήσεις δεν είναι το ίδιο εύκολο να εκτιμηθεί το κόστος ευκαιρίας για τον εξοικονομούμενο ή χαμένο χρόνο. Η αξία του χρόνου αυτού συσχετίζεται άμεσα με το πως θα αξιοποιούσε ο μετακινούμενος τον κερδισμένο χρόνο (ή αντίστοιχα από που θα αφαιρούσε τον χαμένο χρόνο). Αν, για παράδειγμα, ο μετακινούμενος προς την εργασία μπορούσε να αξιοποιήσει τυχόν εξοικονομούμενο χρόνο για να εργαστεί, τότε η αξία του χρόνου αυτού θα πρέπει να ληφθεί ίση με την αμοιβή εργασίας που αντιστοιχεί σε αυτό το χρονικό διάστημα. Ο μόνος, επομένως, που μπορεί να δώσει πληροφορίες για την αποτίμηση της αξίας του χρόνου που εξοικονομεί ή χάνει κατά την προσωπική του μετακίνηση είναι ο ίδιος ο μετακινούμενος. Για το λόγο αυτό, η αξία χρόνου για προσωπικές μετακινήσεις προσδιορίζεται από ειδικές έρευνες των μετακινουμένων. Πλέον συνηθισμένη είναι η Έρευνα των Δηλωμένων Προτιμήσεων (ΔΠ), είτε με χρήση καταλλήλου παιγνίου, που επιτρέπει τη διαμόρφωση καταλλήλου μοντέλου επιλογής, απ όπου μπορεί να υπολογισθεί η αξία χρόνου (58), (59), (60) είτε με χρήση της μεθόδου Transfer Price, όπου ζητείται να δηλωθεί η διάθεση προς πληρωμή για συγκεκριμένη εξοικονόμηση χρόνου. Στις έρευνες αυτές, συνήθως, γίνεται στρωματοποίηση με βάση το σκοπό μετακίνησης και το εισόδημα των ερωτώμενων, ώστε να μπορεί να γίνει στη συνέχεια και η κατάλληλη εφαρμογή των τιμών που προκύπτουν. (55) Η αξία χρόνου, επομένως, για προσωπικές μετακινήσεις είναι υποκειμενική και προκύπτει από τον τρόπο που την αντιλαμβάνεται ο μετακινούμενος. Για τον λόγο αυτό αποκαλείται και αντιληπτή αξία χρόνου (perceived value of time) και προσδιορίζεται για κάθε σκοπό μετακίνησης και ανά ώρα ως ποσοστό της ωριαίας αμοιβής του μετακινούμενου προσαυξημένης με τις Εργοδοτικές Εισφορές και τα αντίστοιχα Γενικά Έξοδα (60), (61), (62), (63). Στην πράξη και επειδή δεν είναι δυνατή η γνώση των σχετικών στοιχείων για το σύνολο των μετακινουμένων, οι μετακινούμενοι ομαδοποιούνται σε κατηγορίες ανάλογα με την απασχόληση, το εισόδημα και φυσικά το μέσο και τον σκοπό μετακίνησης, και υπολογίζεται για κάθε υποκατηγορία η αξία χρόνου σε ωριαία βάση. (55) Η αξία χρόνου, σε περίπτωση επιβατικών ΙΧ οχημάτων, αναφέρεται είτε στον οδηγό που, κατά τεκμήριο, είναι αυτός που λαμβάνει τις αποφάσεις περί της μετακίνησής είτε στο σύνολο των επιβατών. Στην δεύτερη, πάντως, περίπτωση είθισται η αξία χρόνου των επιβατών να λαμβάνεται μικρότερη αυτής του οδηγού, εκτός και αν πρόκειται για επαγγελματικό ταξίδι. (55) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 94

96 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Μοναδιαίες τιμές κόστους από την απώλεια χρόνου για μετακινούμενους με ΙΧ και για οδηγούς βαρέων οχημάτων Στην προηγούμενη παράγραφο, αναλύθηκε ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να προσδιοριστεί η αξία χρόνου. Σε πρακτικό επίπεδο, στα ελληνικά δεδομένα, για την αξία χρόνου των μετακινούμενων με ΙΧ χρησιμοποιούνται, συνήθως, τιμές που κατά καιρούς χρησιμοποιήθηκαν σε αναλύσεις κόστους-οφέλους τμημάτων της Εγνατίας, τιμές που προέκυψαν από τις έρευνες Δηλωμένων Προτιμήσεων (ΔΠ) του Κυκλοφοριακού Συμβούλου του ΥΠΕΧΩΔΕ καθώς και τιμές που υπολογίζονται σε ευρωπαϊκά ερευνητικά προγράμματα και πιο συγκεκριμένα στο πρόγραμμα HEATCO, οι οποίες μάλιστα υιοθετούνται από τον Ευρωπαϊκό Οδηγό Ανάλυσης Κόστους-Οφέλους. Μία χρήσιμη πηγή της αξίας χρόνου των οχημάτων εμπορευματικών μεταφορών αποτελεί η μελέτη του Κυκλοφοριακού Συμβούλου του ΥΠΕΧΩΔΕ. Οι τιμές αυτές παρουσιάζονται αναλυτικά στη βιβλιογραφία (55). Επιπλέον, πρέπει να τονίσουμε ότι η αξία του χρόνου μεταβάλλεται με το πέρασμα του χρόνου. Η πραγματική διαχρονική μεταβολή της αξίας χρόνου αντιστοιχεί σε ποσοστό της πραγματικής μεταβολής του ΑΕΠ (55) Λειτουργία οχημάτων και πρόσθετο κόστος οχημάτων Η κατασκευή ενός νέου οδοστρώματος αναμένεται ότι θα παρέχει καλύτερες κυκλοφοριακές συνθήκες για τα οχήματα, που θα χρησιμοποιούν την οδό στην οποία κατασκευάστηκε το οδόστρωμα αυτό. Το κόστος αυτό επηρεάζεται από πολλές παραμέτρους και είναι αρκετά σημαντικό στην περίπτωση που γίνεται σύγκριση μεταξύ οδοστρωμένων και μη οδοστρωμένων δρόμων. Στους διάφορους τύπους οδοστρωμένων επιφανειών, όμως, το λειτουργικό κόστος των οχημάτων δεν διαφέρει σημαντικά, με αποτέλεσμα ο παράγοντας αυτός να παραλείπεται στην ανάλυση. Ωστόσο, κρίνεται σκόπιμο να ληφθεί υπόψη το πρόσθετο λειτουργικό κόστος των οχημάτων που δημιουργείται κατά τη διάρκεια των επεμβάσεων συντήρησης και ανακατασκευής. Όσο πιο συχνές και χρονικά εκτεταμένες είναι αυτές οι επεμβάσεις, τόσο μεγαλύτερο είναι το κόστος αυτό. Ακόμη, το κόστος λειτουργίας των οχημάτων υπολογίζεται και στην περίπτωση που, ως εναλλακτικά σενάρια, συγκρίνονται περιπτώσεις στις οποίες κατασκευάζεται ένα νέο οδικό τμήμα με περιπτώσεις στις οποίες κατασκευάζεται ένα άλλο οδικό τμήμα με διαφορετικά χαρακτηριστικά (ταχύτητα οχημάτων, διάρκεια ταξιδιού, μήκος οδού κ.α.) ή ακόμη και με περιπτώσεις στις οποίες δε γίνεται καμία νέα κατασκευή. Είναι γνωστό ότι το λειτουργικό κόστος των οχημάτων αποτελείται από δύο κύρια συστατικά: το ένα είναι το κόστος καυσίμου και το δεύτερο είναι το άθροισμα από το κόστος ελαστικών, λιπαντικών, συντήρησης, κ.λπ. (55) Η ανάλυση και εξέταση των επιμέρους συστατικών ακολουθεί στην επόμενη παράγραφο. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 95

97 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Σύντομη θεωρητική ανάλυση Η πιο πρόσφατη μελέτη που έχει γίνει στην Ελλάδα για το λειτουργικό κόστος είναι η «Μελέτη Υπολογισμού Λειτουργικού Κόστους Οχημάτων» (64), για λογαριασμό του ΥΠΕΧΩΔΕ/ΔΜΕΟ το Στη μελέτη αυτή επιλέχθηκε ένα αντιπροσωπευτικό όχημα για κάθε μία από τις κατηγορίες οχημάτων και έγινε εκτίμηση της μέσης ηλικίας των κυκλοφορούντων οχημάτων, του μέσου χρόνου ζωής, των ετησίως διανυομένων χιλιομέτρων και της μέσης ταχύτητας κίνησης. Από τη μελέτη αυτή, καθώς προέρχεται από τον πλέον έγκυρο φορέα, θα χρησιμοποιηθούν, με κατάλληλη επικαιροποίηση, κατάλληλες επιμέρους τιμές. (55) Στο σημείο αυτό πρέπει να γίνει διάκριση σε ότι αφορά το λειτουργικό κόστος (55): Ιδιωτικό κόστος. Το ιδιωτικό (ή αλλιώς λογιστικό) κόστος συμπεριλαμβάνει το κόστος καυσίμων, λιπαντικών, ελαστικών, συντήρησης, απόσβεσης, ασφάλισης, τελών κυκλοφορίας και αμοιβών προσωπικού (προκειμένου για επαγγελματικά οχήματα) καθώς και τους φόρους και δασμούς. Το ιδιωτικό κόστος είναι το κόστος που αντιστοιχεί στο χρήστη. Οικονομικό κόστος. Το οικονομικό κόστος περιλαμβάνει καύσιμα, λιπαντικά, ελαστικά, συντήρηση, απόσβεση και αμοιβή προσωπικού (προκειμένου για επαγγελματικά οχήματα) αλλά δεν περιλαμβάνει ασφάλιση, τέλη κυκλοφορίας, φόρους και δασμούς. Με άλλα λόγια δεν περιλαμβάνει τις λεγόμενες μεταβιβαστικές πληρωμές. Το οικονομικό κόστος είναι η τιμή που χρησιμοποιείται στις αναλύσεις κόστους-οφέλους Μοναδιαίες τιμές λειτουργικού κόστους ΙΧ Στη διαδικασία υπολογισμού του λειτουργικού κόστους, θα αναλυθούν τα δύο συστατικά του λειτουργικού κόστους που προαναφέρθηκαν: του κόστους καυσίμου και του αθροίσματος των υπολοίπων στοιχείων κόστους. Κόστος καυσίμου: το πρόβλημα του υπολογισμού του κόστους καυσίμου είναι πολυπαραμετρικό, καθώς εξαρτάται από πληθώρα παραγόντων οι οποίοι καθορίζουν την τιμή των καυσίμων. Σε αυτούς τους παράγοντες περιλαμβάνονται η παγκόσμια οικονομική συγκυρία, η οριακή επάρκεια των υπαρχουσών εγκαταστάσεων διύλισης σε όλο τον κόσμο, συρράξεις και επιθέσεις σε υποδομές εξόρυξης και πετρελαιοπαραγωγές περιοχές, η ισοτιμία ευρώ-δολαρίου (οι συμφωνίες αγοραπωλησίας πετρελαίου γίνονται διεθνώς σε δολάρια), αλλά και η προώθηση και διάθεση υιοθέτησης τεχνολογιών που δεν εξαρτώνται από το πετρέλαιο. Έτσι, γίνεται σαφές ότι είναι αδύνατη η πρόβλεψη της μεσομακροπρόθεσμης τάσης των διεθνών τιμών, οι οποίες προφανώς μετακυλίονται και στην ελληνική κατανάλωση. Επιπλέον, πρέπει να σημειωθεί ότι οι μεταβολές στις διεθνείς τιμές δεν συνδέονται ευθέως (ποσοστό) ή αυτομάτως (χρονική υστέρηση) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 96

98 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων με τις μεταβολές στις τιμές πώλησης των καυσίμων, τόσο στην Ελλάδα όσο και στα άλλα Κράτη-Μέλη της Ευρωπαϊκής Ένωσης. (55) Πίνακας 7: Μέσος ετήσιος όρος τιμής αμόλυβδης βενζίνης στην Ελλάδα χωρίς φόρους και τέλη (τιμή πώλησης των ελληνικών διυλιστηρίων σε τιμές έκαστου έτους) [ (65) και επεξεργασία συντάκτη εργασίας] Έτος Τιμή βενζίνης ( /lt) , , ,56759 Εκτιμάται, ωστόσο, ότι οι τιμές των καυσίμων δεν πρόκειται ουσιωδώς να μειωθούν για το επόμενο χρονικό διάστημα (55) και ως εκ τούτου, μία εκτίμηση για τις τιμές καυσίμων που θα προέκυπτε από το μέσο όρο της τριετίας , όπως παρουσιάζονται στον Πίνακα 7, δεν θα ενσωμάτωνε μεγάλο σφάλμα. Σε ότι αφορά την κατανάλωση καυσίμου: Η κατανάλωση καυσίμων για τα ελαφρά οχήματα σαν συνάρτηση της ταχύτητας και της κατά μήκος κλίσης της οδού προσδιορίστηκε από την προαναφερθείσα μελέτη λειτουργικού κόστους του ΥΠΕΧΩΔΕ (64). Έτσι, για μια σειρά κατά μήκος κλίσεων των οδών (κυμαινόμενη από -3% έως +3%) και για ένα εύρος ταχυτήτων από 5 έως 130 km/h, υπολογίστηκε η κατανάλωση κάθε οχήματος για μια συγκεκριμένη ταχύτητα και κατά μήκος κλίση (σε lt/100 km) και κατασκευάστηκαν διαγράμματα (55). Εξάγοντας το μέσο όρο της κατανάλωσης ανά 100km για τις 7 διαφορετικές κλίσεις, για τις οποίες υπάρχουν διαθέσιμα στοιχεία, μπορεί εύκολα, στη συνέχεια, να υπολογιστεί η μέση κατανάλωση σε lt/km. Στον Πίνακα 8 παρουσιάζεται ο μέσος όρος των καταναλώσεων για ελαφρά οχήματα σαν συνάρτηση της ταχύτητας. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 97

99 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Πίνακας 8: Μέση κατανάλωση καυσίμων για ελαφριά οχήματα σύμφωνα με τη «Μελέτη Υπολογισμού Λειτουργικού Κόστους Οχημάτων» του ΥΠΕΚΑ (55) Ταχύτητα (km/h) Κατανάλωση (lt/100km) Ταχύτητα (km/h) Κατανάλωση (lt/100km) 5 34, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,88 Στο σημείο αυτό, θα πρέπει να αναφερθεί, βέβαια, ότι διαχρονικά η κατανάλωση των κινητήρων εσωτερικής καύσης μειώνεται σαν αποτέλεσμα της τεχνολογικής εξέλιξης που οδηγεί σε μεγαλύτερη αποδοτικότητα των κινητήρων. Η θετική αυτή εξέλιξη, πάντως, εξισορροπείται μερικώς από την χρήση κινητήρων μεγαλύτερου κυβισμού αλλά και την μεγαλύτερη κινητικότητα ανά άτομο. (47) Κόστος συντήρησης, ελαστικών κ.λπ.: Το κόστος λειτουργίας και συντήρησης των ΙΧ οχημάτων με και χωρίς φορολογία (μη συμπεριλαμβανομένου του κόστους καυσίμου) δίνεται στον Πίνακα 9. Ο πίνακας αυτός προέρχεται από τον αντίστοιχο πίνακα της μελέτης του ΥΠΕΧΩΔΕ για το λειτουργικό κόστος, με μετατροπή σε Ευρώ και αναγωγή των τιμών 2000 σε τιμές 2006 (55), και στη συνέχεια επικαιροποίηση σε τιμές Στις τιμές του οικονομικού λειτουργικού κόστους αφαιρέθηκε η τιμή που αναφέρεται στο κόστος των ατυχημάτων, καθότι αυτή πρέπει να υπολογισθεί χωριστά. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 98

100 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Πίνακας 9: Τιμές επί μέρους παραμέτρων βασικού λογιστικού και οικονομικού κόστους κίνησης ΙΧ επιβατικού οχήματος χωρίς το κόστος καυσίμου με χρήση στοιχείων από τη «Μελέτη Υπολογισμού Λειτουργικού Κόστους Οχημάτων» του ΥΠΕΚΑ [ (55) και επεξεργασία συντάκτη εργασίας] Είδος κόστους Συντήρηση ( /km) Ελαστικά ( /km) Απόσβεση ( /km) Φορολογία ( /km) Ασφάλιση ( /km) Λογιστικό 0,070 0,011 0,122 0,013 0,042 Οικονομικό 0,060 0,010 0,089 0,000 0,035 Είδος κόστους Ατυχήματα ( /km) Λοιπά ( /km) Σύνολο ( /km σε τιμές 2006) Σύνολο ( /km σε τιμές 2011) Λογιστικό - 0,003 0,261 0,307 Οικονομικό - 0,003 0,197 0, Μοναδιαίες τιμές λειτουργικού κόστους βαρέων οχημάτων Προκειμένου για τα βαρέα οχήματα, η διαδικασία που ακολουθείται για τον υπολογισμό του λειτουργικού κόστους είναι παρόμοια με αυτή των ελαφρών οχημάτων. Έτσι, σε ότι αφορά το κόστος καυσίμου, οι τιμές εδώ είναι χαμηλότερες, διότι τα βαρέα οχήματα κινούνται με πετρέλαιο. Οι μέσες τιμές του πετρελαίου κίνησης για την τριετία παρουσιάζονται στον Πίνακα 10. Πίνακας 10: Μέσος ετήσιος όρος τιμής πετρελαίου κίνησης στην Ελλάδα χωρίς φόρους και τέλη (τιμή πώλησης των ελληνικών διυλιστηρίων σε τιμές έκαστου έτους) [ (66) και επεξεργασία συντάκτη εργασίας] Έτος Τιμή πετρελαίου κίνησης ( /lt) , , ,42542 Σε ότι αφορά την κατανάλωση καυσίμου των βαρέων οχημάτων, αυτή προσδιορίζεται και πάλι, όπως και στα ελαφρά οχήματα, σαν συνάρτηση της ταχύτητας και της κατά μήκος κλίσης της οδού. Στον Πίνακα 11 παρουσιάζεται ο μέσος όρος των καταναλώσεων για τις διάφορες πιθανές κλίσεις της οδού. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 99

101 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Πίνακας 11: Μέση κατανάλωση καυσίμων για βαριά οχήματα σύμφωνα με τη «Μελέτη Υπολογισμού Λειτουργικού Κόστους Οχημάτων» του ΥΠΕΚΑ (55) Ταχύτητα (km/h) Κατανάλωση (lt/100km) Ταχύτητα (km/h) Κατανάλωση (lt/100km) 5 31, , , , , , , , , , , , , , , ,44 Σε ότι αφορά το δεύτερο συστατικό του λειτουργικού κόστους (εξαιρουμένου δηλαδή του κόστους καυσίμου), υπολογίζεται με βάση τα στοιχεία του Πίνακα 12. Τα στοιχεία του πίνακα αυτού προέρχονται από τον αντίστοιχο πίνακα της μελέτης του ΥΠΕΧΩΔΕ για το λειτουργικό κόστος, με μετατροπή σε Ευρώ και αναγωγή των τιμών 2000 σε τιμές 2006 (55), και στη συνέχεια επικαιροποίηση σε τιμές Σημειώνεται δε, ότι επειδή δεν υπάρχει διάκριση του ποσού της φορολογίας που αντιστοιχεί σε κάθε χιλιόμετρο κίνησης βαρέος οχήματος (όπως υπήρχε στα ελαφρά), κάτι που απαιτείται για τον υπολογισμό του οικονομικού κόστους των βαρέων, θεωρείται ότι η φορολογία αντιστοιχεί σε ποσοστό 20% επί του ποσού της σχετικής στήλης. Ως εκ τούτου, το αναφερόμενο ποσό στην πρώτη στήλη λαμβάνεται μειωμένο κατά 20% για τον υπολογισμό του οικονομικού κόστους. (55) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 100

102 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων Πίνακας 12: Τιμές επί μέρους παραμέτρων βασικού λογιστικού και οικονομικού κόστους κίνησης βαρέος οχήματος χωρίς το κόστος καυσίμου με χρήση στοιχείων από τη «Μελέτη Υπολογισμού Λειτουργικού Κόστους Οχημάτων» του ΥΠΕΚΑ (55) Κατηγορία οχήματος Ελαφρύ φορτηγό Βαρύ φορτηγό Φορτηγό με ρυμούλκα Φόροι, ασφάλεια & απόσβεση ( /km) Ελαστικά ( /km) Συντήρηση ( /km) % τύπου οχήματος Σύνολο ( /km σε τιμές 2006) 0,039 0,007 0,073 0,23 0,119 0,111 0,012 0,098 0,10 0,221 0,111 0,026 0,103 0,53 0,240 Σύνολο ( /km σε τιμές 2011) Λεωφορείο 0,404 0,009 0,192 0,14 0,605 Μέσος Όρος Λογιστικού Κόστους Μέσος Όρος Οικονομικού Κόστους 100% 0,261 0,307 0,206 0, Ατυχήματα ή πιθανά πρόσθετα ατυχήματα Το όφελος ή αντίθετα το κόστος από τη συγκεκριμένη κατηγορία που σχετίζεται με το χρήστη μίας οδού είναι τα πιο σημαντικά, αφού έχουν να κάνουν με την ανθρώπινη ζωή και την ποιότητα αυτής. Μία ελάχιστη ένδειξη της σημασίας της ανθρώπινης ζωής μπορεί να γίνει αντιληπτή από την χρηματική αξία που της αποδίδεται. (55) Η αποτίμηση σε χρηματικούς όρους της αποφυγής της απώλειας ζωής ή ενός βαρέος ή ελαφρού τραυματισμού από ατύχημα, έχει απασχολήσει επί μακρόν τους επιστήμονες και έχουν συνταχθεί πολλές σχετικές εργασίες διεθνώς. Για να υπάρχει ομοιομορφία στις αποτιμήσεις, κράτη, όπως οι ΗΠΑ και η Μ. Βρετανία, εκδίδουν, ανά τακτά χρονικά διαστήματα, επικαιροποιημένες τιμές, σύμφωνα με τις οποίες αποτιμάται ένας θάνατος ή ένας τραυματισμός από τροχαίο ατύχημα, ο οποίος αποφεύγεται με την κατασκευή μιας νέας υποδομής. (55) Το όφελος από την αποφυγή ατυχημάτων δεν μπορεί να ληφθεί υπόψη σε μία μελέτη, όπου τα εναλλακτικά σενάρια διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τον τρόπο κατασκευής ή την επιλογή των υλικών, εφόσον σε κάθε περίπτωση πληρούνται όλες οι εκείνες οι απαιτήσεις που καθορίζουν τα πρότυπα κάθε χώρας σχετικά με Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 101

103 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων τα χαρακτηριστικά του οδοστρώματος, η κατασκευή γίνει με τον κατάλληλο τρόπο και η συντήρηση είναι τακτή και ενδεδειγμένη για την περίσταση. Αντίθετα, ο παράγοντας αυτός είναι πολύ σημαντικός, όταν η ανάλυση συγκρίνει σενάρια τα οποία διαφέρουν ως προς άλλα χαρακτηριστικά. Τέτοια χαρακτηριστικά είναι η επιλογή κατάλληλων γεωμετρικών χαρακτηριστικών οδού (π.χ. πλάτος οδού, λωρίδες κυκλοφορίας, ταχύτητες μελέτης, κλίσεις, κ.α.), ο διαχωρισμός των ρευμάτων κυκλοφορίας, οι συνθήκες κυκλοφορίας, ο φωτισμός την οδού, η σήμανση, κ.α. Στον Πίνακα 13 παρουσιάζονται οι επικαιροποιημένες τιμές (σε τιμές 2009) του έτους 2002, που υπολογίστηκαν στο πρόγραμμα HEATCO και χρησιμοποιήθηκαν, ελλείψει άλλων τιμών, στη μελέτη σκοπιμότητας της Εξωτερικής περιφερειακής Θεσσαλονίκης. Πίνακας 13: Μέσος ετήσιος όρος τιμής αμόλυβδης βενζίνης στην Ελλάδα χωρίς φόρους και τέλη (τιμή πώλησης των ελληνικών διυλιστηρίων σε τιμές έκαστου έτους) (65) Είδος θύματος Χρηματική αποτίμηση (σε ) Απώλεια ζωής Βαρύς τραυματισμός Ελαφρύς τραυματισμός Ικανοποίηση ή δυσφορία μετακινούμενων Μετά τη δημιουργία ενός νέου οδικού τμήματος είναι βέβαιο ότι θα δημιουργηθεί στους χρήστες το συναίσθημα της ευχαρίστησης εξαιτίας της άνεσης, της μικρότερης διάρκειας του ταξιδιού και γενικότερα της γενικής ποιότητας μετακίνησης. Το κόστος αυτό λαμβάνεται υπόψη, όπως αναφέρθηκε, στην περίπτωση που κατασκευάζεται ένα νέο τμήμα οδού. Είναι βέβαιο ότι ακριβώς το αντίθετο συναίσθημα, δηλαδή δυσφορία, θα υπάρξει κατά τη διάρκεια των επεμβάσεων συντήρησης και ανακατασκευής του οδοστρώματος. Ωστόσο, είναι βέβαιο ότι μετά τις παραπάνω επεμβάσεις θα δημιουργηθεί αυτόματα ικανοποίηση στους χρήστες της οδού, όταν αυτοί θα νιώθουν μεγαλύτερη ασφάλεια με τη βελτιωμένη ποιότητα του οδοστρώματος και το υψηλότερο επίπεδο άνεσης. Η σημασία που δίνει ο χρήστης στα χαρακτηριστικά του οδοστρώματος και συνεπακόλουθα στην άνετη και ασφαλή οδήγηση είναι καθαρά υποκειμενική και μπορεί να εκτιμηθεί μόνο με κατάλληλες έρευνες ερωτηματολογίου σε στρωματοποιημένα δείγματα χρηστών. Συνηθέστερες είναι οι έρευνες Δηλωμένων Προτιμήσεων (ΔΠ), με χρήση καταλλήλου παιγνίου επιλογής ή/και ιεράρχησης Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 102

104 Κεφάλαιο 3 ο Οικονομική ανάλυση οδοστρωμάτων επιλογών, από το οποίο θα εξάγονταν το ποσό, το οποίο θα ήταν οι χρήστες διατεθειμένοι να πληρώσουν, προκειμένου να «απολαύσουν» την ποιότητα που προσφέρουν τα βελτιωμένα χαρακτηριστικά του συντηρημένου ή ανακατασκευασμένου οδοστρώματος. (55) Για την ελληνική επικράτεια, και ιδιαίτερα για την Εγνατία Οδό, δεν έχει πραγματοποιηθεί τέτοια εξειδικευμένη έρευνα που να επιτρέπει την αποτίμηση των ποιοτικών παραμέτρων της οδού και συνεπώς του οδοστρώματος, με εξαίρεση παλαιότερη μελέτη που έγινε για το σύστημα της βινιέτας και έχει διαφορετική στόχευση. Κατά συνέπεια, δεν είναι δυνατόν να ποσοτικοποιηθεί το συζητούμενο κόστος. (55) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 103

105 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλου Ζωής Εφαρμογή 1. Εισαγωγή Στην Ελλάδα η χρήση των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων, μπορεί κανείς να πει ότι είναι σχεδόν ανύπαρκτη σε έργα οδοποιίας. Αντίθετα, σε πολλές άλλες χώρες, που χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερα σημαντική δραστηριότητα στον τομέα των υποδομών και κυρίως των αυτοκινητοδρόμων, τα οδοστρώματα αυτά κατέχουν μία αξιόλογη θέση ανάμεσα στις τελικές επιλογές των μελετητών μηχανικών. Σε αυτές τις χώρες συγκαταλέγονται οι ΗΠΑ, η Γερμανία, το Βέλγιο, η Ολλανδία, κ.α. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να εξετάσει και να συγκρίνει το κόστος μεταξύ εύκαμπτου και δύσκαμπτου οδοστρώματος, στην περίπτωση ενός δρόμου με αυξημένη κυκλοφορία, κυρίως βαρέων, οχημάτων. Επιπλέον, μελετώνται εναλλακτικές λύσεις στην περίπτωση του δύσκαμπτου οδοστρώματος με διαφορές ως προς τη σύνθεση του σκυροδέματος (χρήση αποκλειστικά παραδοσιακού τσιμέντου και χρήση βιομηχανικών παραπροϊόντων ως μερικό υποκατάστατο του τσιμέντου) καθώς και ως προς τη δημιουργία αντιολισθηρής επιφάνειας σε αυτά. Με άλλα λόγια, η συγκεκριμένη οικονομική ανάλυση καλείται να απαντήσει στα ερωτήματα: είναι οικονομικά συμφέρουσα η χρήση δύσκαμπτων οδοστρωμάτων στην Ελλάδα, για δρόμους με αυξημένο κυκλοφοριακό φόρτο βαρέων οχημάτων; ποιο το οικονομικό όφελος (ή ζημία) μεταξύ εναλλακτικών συνθέσεων παρασκευής του σκυροδέματος και κατασκευής αντιολισθηρής επιφάνειας στα δύσκαμπτα οδοστρώματα; 2. Επιλογές σχεδιασμού Στην οικονομική ανάλυση μελετώνται πέντε εναλλακτικές λύσεις σχεδιασμού οδοστρώματος. Για την ανάλυση αυτή θεωρείται ότι: a. Το πλάτος του οδοστρώματος είναι ίσο με 7,30m και το μήκος λαμβάνεται για τους υπολογισμούς ίσο με 1km. b. Ο Καλιφορνιακός Δείκτης (CBR) φέρουσας αντοχής του υπεδάφους είναι ίσος με 16%. c. Η μέση ετήσια θερμοκρασία αέρος (ΜΕΘΑ) είναι ίση με 16 o C.

106 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή d. Ο ημερήσιος κυκλοφοριακός φόρτος εμπορικών οχημάτων (>1500kg) ανά κατεύθυνση, κατά την απόδοση του έργου στην κυκλοφορία, είναι ίσος με 2113 εμπορικά οχήματα (40% συνολικού κυκλοφοριακού φόρτου). Αναλυτικά, η ποσοστιαία κατανομή του κυκλοφοριακού φόρτου των εμπορικών οχημάτων που λήφθηκε υπόψη για την παρούσα μελέτη φαίνεται στον Πίνακα 14. e. Η ετήσια αύξηση κυκλοφορίας θεωρείται ίση με 4% (αντιπροσωπεύει τη σταθμισμένη μέση ετήσια αύξηση της κυκλοφορίας για την Εγνατία Οδό (46)) και σταθερή σε όλη την περίοδο ανάλυσης. f. Η περίοδος της ανάλυσης είναι ίση με 40 χρόνια. Πίνακας 14: Ποσοστιαία κατανομή κυκλοφοριακού φόρτου βαρέων οχημάτων της μελέτης σε κατηγορίες εμπορικών οχημάτων Κατηγορία εμπορικού οχήματος (ΕΟ) Ποσοστό (%) Λεωφορεία 20 2-αξονικά 20 3-αξονικά 35 3-αξονικά συρόμενα 6 4-αξονικά 5 4-αξονικά συρόμενα 8 4-αξονικά και άνω 6 3. Παραδοχές Για την πραγματοποίηση της παρούσας οικονομικής ανάλυσης έγιναν οι παρακάτω παραδοχές: a) Στην ανάλυση λαμβάνεται υπόψη μόνο η δομή του οδοστρώματος, και όχι κάποιο άλλο χαρακτηριστικό της οδού (π.χ. σήμανση, φωτισμός, κ.α.), καθώς σκοπός της μελέτης είναι η σύγκριση μόνο του οδοστρώματος. b) Η διαστασιολόγηση των εναλλακτικών σεναρίων έγινε για τα ίδια δεδομένα, όπως αυτά αναφέρθηκαν σε προηγούμενη παράγραφο (βλ. Επιλογές σχεδιασμού). c) Σε όλα τα σενάρια που μελετήθηκαν, θεωρήθηκε ότι η σχεδιαστική περίοδος, για την οποία διαστασιολογήθηκαν τα οδοστρώματα, είναι ίση με τη διάρκεια ζωή τους, εκείνη δηλαδή τη χρονική διάρκεια για την οποία μπορούν να εξυπηρετούν την κυκλοφορία των οχημάτων. Σε περίπτωση που απαιτείται μεγαλύτερο χρονικό διάστημα εξυπηρέτησης, είναι αναγκαία η Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 105

107 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή ανακατασκευή του οδοστρώματος. Ωστόσο, αυτό δεν είναι απόλυτα αληθές, αλλά αποτελεί μία λογική παραδοχή, καθώς είναι εξαιρετικά δύσκολη η εκτίμηση της υπολειπόμενης δομικής αντοχής του οδοστρώματος, εξαιτίας της πολυπλοκότητας των εμπλεκόμενων παραμέτρων. d) Η ανάλυση όλων των σεναρίων ξεκινά από τη στιγμή, που το οδόστρωμα αποδόθηκε στην κυκλοφορία. Το χρονικό διάστημα, δηλαδή, της αρχικής κατασκευής δε λαμβάνεται υπόψη σε κανένα σενάριο. e) Σε όλα τα σενάρια προβλέπεται συντήρηση και αποκατάσταση, με βάση τη συνήθη πρακτική που ακολουθείται στον τομέα των οδοστρωμάτων κυρίως στην Ελλάδα αλλά και διεθνώς. f) Ως προς το κόστος που χρήστη, στην παρούσα ανάλυση, υπολογίζονται μόνο το κόστος που προκύπτει λόγω της απώλειας χρόνου και της πρόσθετης λειτουργίας των οχημάτων κατά τη διάρκεια των καθυστερήσεων που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια των εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής. Το κόστος χρήστη που δημιουργείται από άλλους παράγοντες, όπως τα ατυχήματα ή η αίσθηση ικανοποίησης/ δυσαρέσκειας των μετακινούμενων, δε λαμβάνονται υπόψη λόγω είτε έλλειψης στοιχείων για τα ελληνικά δεδομένα είτε μη διαφοροποίησης αυτού του κόστους για τα διάφορα σενάρια. g) Η υπολειμματική αξία των διαφόρων υλικών λήφθηκε υπόψη στους υπολογισμούς. Για τα περισσότερα από αυτά, η υπολειμματική αξία είναι ίση με ένα ποσοστό της αξίας των υλικών (δεν είναι ίσο με ολόκληρη την αξία των υλικών γιατί λαμβάνεται υπόψη και το κόστος ανάκτησης). Η αξία των υλικών θεωρήθηκε για όλα τα υλικά ίση με το 60% της εργασίας κατασκευής. Πιο συγκεκριμένα, για το εύκαμπτο οδόστρωμα λήφθηκαν υπόψη τα εξής: Για τις ασύνδετες στρώσεις (βάση και υπόβαση) λήφθηκε ίση με 40% της παρούσας αξίας των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν στο τέλος της περιόδου ανάλυσης. Για τις ενδιάμεσες στρώσεις (ασφαλτική στρώση βάσης και ασφαλτική στρώση κυκλοφορίας) λήφθηκε ίση με το 40% της παρούσας αξίας των υλικών στο τέλος της περιόδου ανάλυσης. Για τις επιφανειακές αντιολισθηρές στρώσεις θεωρήθηκε ότι υπάρχει υπολειμματική αξία, όταν υπολείπονται κάποια έτη μέχρι το πέρας της διάρκειας ζωής που θεωρήθηκε και αυτή αποτιμάται ως ποσοστό (ανάλογο του υπολειπόμενου χρόνου ζωής) της αξίας των υλικών. Για το δύσκαμπτο οδόστρωμα λήφθηκαν υπόψη τα εξής: Για τις πλάκες σκυροδέματος (υπόβαση και κυρίως πλάκα) θεωρήθηκε ίση με 40% της παρούσας αξίας των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 106

108 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Στην περίπτωση που θα κατασκευαστεί ενίσχυση του οδοστρώματος (σε περίπτωση αποκατάστασης), η υπολειμματική αξία της ενίσχυσης που θα κατασκευαστεί θα είναι ίση με το 40% της παρούσας αξίας των υλικών. Για τις επιφανειακές αντιολισθηρές στρώσεις, έγινε η ίδια θεώρηση, όπως και στα εύκαμπτα οδοστρώματα. Όπως είναι φανερό, η εκτίμηση της υπολειμματικής αξίας των περισσότερων στρώσεων (εκτός των επιφανειακών) ίση με 40% της παρούσας αξίας των υλικών από τα οποία κατασκευάστηκαν, αποτελεί μία συντηρητική εκτίμηση σε ορισμένες περιπτώσεις. Ωστόσο, γίνεται από την πλευρά της ασφάλειας. 4. Εναλλακτικά σενάρια Τα εναλλακτικά σενάρια που θα αναλυθούν και στη συνέχεια θα συγκριθούν είναι τα ακόλουθα: Σενάριο 1 Εύκαμπτο οδόστρωμα, με διάρκεια σχεδιασμού 20 χρόνια, συνολικού πάχους στρώσεων 0,475m. Η διαστασιολόγηση έγινε από την Εγνατία Οδό Α.Ε., με βάση τα στοιχεία που αναφέρονται σε προηγούμενη παράγραφο (βλ. Επιλογές σχεδιασμού). Τα υλικά στρώματα από τα οποία αποτελείται, ξεκινώντας από πάνω και πηγαίνοντας προς τη βάση, όπως φαίνονται και στην Εικόνα 48, είναι τα ακόλουθα: 1. Λεπτή αντιολισθηρή στρώση 25mm με χρήση τροποποιημένης ασφάλτου 2. Ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη 3. Διπλή ασφαλτική στρώση κυκλοφορίας πάχους 0,05m με χρήση κοινής ασφάλτου (συνολικού πάχους 0,10m) 4. Ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη 5. Τριπλή ασφαλτική στρώση βάσης πάχους 0,05m (συνολικού πάχους 0,15m) 6. Ασφαλτική προεπάλειψη 7. Βάση οδοστρωσίας πάχους 0,20m 8. Υπόβαση οδοστρωσίας πάχους 0,20m Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 107

109 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Εικόνα 48: Διατομή εύκαμπτου οδοστρώματος μελέτης Το συγκεκριμένο οδόστρωμα, όπως αναφέρθηκε, έχει σχεδιαστεί για 20 χρόνια. Στο τέλος αυτής της περιόδου πρόκειται να ανακατασκευαστεί, με σκοπό να διαρκέσει ακόμη 20 χρόνια. Στις ενδιάμεσες περιόδους, τόσο στα πρώτα όσο και στα επόμενα 20 χρόνια, θα πραγματοποιούνται περιοδικές συντηρήσεις, με σκοπό να εξασφαλιστεί η ικανοποιητική και ασφαλής λειτουργία του. Η συχνότητα και ο τύπος της συντήρησης και των επεμβάσεων σε όλη την περίοδο της ανάλυσης παρουσιάζονται στον πίνακα που ακολουθεί (βλ. Πίνακα 15). Πίνακας 15: Πρόγραμμα επεμβάσεων εύκαμπτου οδοστρώματος σεναρίου 1 Χρόνος (έτος) Επέμβαση 0 Απόδοση στην κυκλοφορία 7 Περιοδική συντήρηση 14 Περιοδική συντήρηση 20 Ανακατασκευή με σκοπό να διαρκέσει ακόμη 20 χρόνια 27 Περιοδική συντήρηση 34 Περιοδική συντήρηση Με τον όρο «περιοδική συντήρηση» στον Πίνακα 15 γίνεται αναφορά στην συντήρηση της επιφανειακής στρώσης του οδοστρώματος, η οποία θα συνίσταται σε: 1. αποξήλωση/φρεζάρισμα της φθαρμένης στρώσης (πάχους 0,025m), 2. ψεκασμό της επιφάνειας με ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη και 3. διάστρωση νέου ασφαλτικού μίγματος για λεπτή αντιολισθηρή στρώση 25mm με χρήση τροποποιημένης ασφάλτου. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 108

110 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Η αποτελεσματική διάρκεια ζωής της επιφανειακής αντιολισθηρής στρώσης είναι ίση με 7 χρόνια (38). Επιπλέον, με τον όρο «ανακατασκευή» εύκολα γίνεται κατανοητό ότι, αφού προηγηθεί η απομάκρυνση όλων των ασφαλτικών στρώσεων από το υφιστάμενο οδόστρωμα, θα ακολουθηθεί η ίδια διαδικασία που ακολουθήθηκε κατά την αρχική κατασκευή του οδοστρώματος, όπως περιγράφηκε προηγουμένως. Συγκεκριμένα, για την ανακατασκευή του οδοστρώματος θα γίνουν τα εξής: 1. Απομάκρυνση ασφαλτικών στρώσεων συνολικού πάχους 0,275m 2. Ασφαλτική προεπάλειψη 3. Διάστρωση τετραπλής ασφαλτικής στρώσης βάσης πάχους 0,10m (συνολικού πάχους 0,20m) 4. Ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη 5. Διάστρωση διπλής ασφαλτικής στρώσης κυκλοφορίας πάχους 0,05m με χρήση κοινής ασφάλτου (συνολικού πάχους 0,10m) 6. Ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη 7. Διάστρωση λεπτής αντιολισθηρής στρώσης 25mm με χρήση τροποποιημένης ασφάλτου Τα πάχη των στρώσεων αυτών προέκυψαν ύστερα από επαναδιαστασιολόγηση του οδοστρώματος για τον κυκλοφοριακό φόρτο, που προβλέπεται να έχει ο συγκεκριμένος δρόμος μετά το πέρας της πρώτης εικοσαετίας σχεδιασμού. Σενάριο 2-a Άοπλο δύσκαμπτο οδόστρωμα (UCP), με διάρκεια σχεδιασμού 40 χρόνια, συνολικού πάχους 0,410m. Η διαστασιολόγηση του οδοστρώματος πραγματοποιήθηκε από τον συντάκτη της παρούσας εργασίας, σύμφωνα με τη Βρετανική μέθοδο που προτάθηκε το 1994 και βασίζεται στη ριζική αναθεώρηση που επήλθε το 1987 στην παλαιότερη μέθοδο RN29, με βάση τα στοιχεία που αναφέρονται σε προηγούμενη παράγραφο (βλ. Επιλογές σχεδιασμού). Τα στρώματα από τα οποία αποτελείται το συγκεκριμένο οδόστρωμα, ξεκινώντας από πάνω και πηγαίνοντας προς τη βάση, όπως φαίνεται και στην Εικόνα 49, είναι τα ακόλουθα: 1. Αντιολισθηρή επιφάνεια που κατασκευάζεται με επίπαση σκληρών αδρανών για αντιολισθηρές στρώσεις από σκωρία ηλεκτρικού κλιβάνου (άμμος, ειδικού βάρους 3,020ton/m 3, σε ποσότητα 3,0kg/m 2 ) 2. Άοπλη πλάκα σκυροδέματος τύπου C30/37 πάχους 0,26m 3. Πλαστική (PVC) αδιαπέρατη μεμβράνη ολίσθησης 4. Υπόβαση από ισχνό σκυρόδεμα τύπου C12/15 πάχους 0,15m 5. Οπλισμός στους αρμούς (κύρτωσης, διαστολής και συστολής) Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 109

111 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή 6. Ασφαλτικό ελαστομερές υλικό πλήρωσης των αρμών Εικόνα 49: Διατομή δύσκαμπτου οδοστρώματος μελέτης Σεναρίου 2-α Οι διαστάσεις κάθε πλάκας θα είναι 5,00x7,30m. Δεν θα κατασκευαστούν διαμήκεις αρμοί, λόγω του πλάτους της πλάκας. Θα κατασκευαστούν, όμως, αρμοί στην εγκάρσια διεύθυνση. Οι αρμοί αυτοί θα είναι τριών διαφορετικών τύπων: Αρμοί συστολής Οι συγκεκριμένοι αρμοί θα κατασκευαστούν κάθε 5,00m και θα τοποθετηθεί σε αυτούς οπλισμός ράβδοι ενίσχυσης Φ25, μήκους 0,30m ανά 0,40m, όπως φαίνεται στην Εικόνα 50. Συνολικά, θα κατασκευαστούν 123 αρμοί (σε μήκος οδοστρώματος 1km) και σε κάθε ένα θα τοποθετηθούν 18 ράβδοι (για πλάτος οδοστρώματος 7,30m). Η κατασκευή τους θα Εικόνα 50: Διάταξη αρμού συστολής πραγματοποιηθεί με αρμοκοπή, μετά τη σκλήρυνση του σκυροδέματος σε βάθος ίσο με D 3, όπου D είναι το πάχος της πλάκας σκυροδέματος και είναι ίσο στη συγκεκριμένη περίπτωση ίσο με 0,260m. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 110

112 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Αρμοί διαστολής Οι αρμοί διαστολής θα κατασκευαστούν κάθε 60m και θα τοποθετηθεί σε αυτούς οπλισμός ράβδοι ενίσχυσης Φ32, μήκους 0,60m ανά 0,30m, όπως φαίνεται στην Εικόνα 51. Συνολικά, θα κατασκευαστούν 16 αρμοί (σε μήκος οδοστρώματος 1km) και θα τοποθετηθούν 24 ράβδοι σε κάθε αρμό (για πλάτος οδοστρώματος 7,30m). Στους αρμούς αυτούς υπάρχει πλήρης διακοπή της πλάκας Εικόνα 51: Διάταξη αρμού διαστολής σκυροδέματος. Επομένως, η μόρφωση τους θα πραγματοποιηθεί με προκατασκευασμένες πλάκες πλήρωσης αρμών. Αρμοί κύρτωσης Οι αρμοί αυτοί κατασκευάζονται κυρίως κατά τη διαμήκη διεύθυνση (αρμοί διαμήκεις). Ωστόσο, τα άοπλα οδοστρώματα αποτελούν τη μόνη περίπτωση, που οι αρμοί κύρτωσης κατασκευάζονται και κατά την εγκάρσια διεύθυνση. Έτσι, κάθε τρίτος αρμός συστολής θα αντικαθίσταται με αρμό κύρτωσης. Σε αυτούς θα τοποθετείται οπλισμός ράβδοι σύνδεσης Φ12, μήκους 0,75m ανά 0,60m, όπως φαίνεται στην Εικόνα 52. Συνολικά, θα Εικόνα 52: Διάταξη αρμού κύρτωσης κατά την εγκάρσια διεύθυνση κατασκευαστούν 61 αρμοί (σε μήκος οδοστρώματος 1km) και σε κάθε έναν θα τοποθετηθούν 13 ράβδοι (σε πλάτος οδοστρώματος 7,30m). Η κατασκευή αυτών των αρμών θα γίνει, όπως και στους αρμούς συστολής με αρμοκοπή. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 111

113 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Η διάταξη των αρμών στο οδόστρωμα από σκυρόδεμα παρουσιάζεται στην Εικόνα 53. Εικόνα 53: Διάταξη αρμών στο άοπλο οδόστρωμα της μελέτης Για τον καθορισμό της θέσης των ράβδων, χρησιμοποιείται μεταλλικό υποβοήθημα ράβδων Φ6, όπως φαίνεται στις παραπάνω εικόνες (βλ. Εικόνες 50-52). Η σχεδιαστική διάρκεια για την οποία έγινε η διαστασιολόγηση του οδοστρώματος, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, είναι ίση με 40 χρόνια. Στη διάρκεια αυτών των χρόνων, θα πραγματοποιούνται περιοδικές συντηρήσεις, μικρότερης και μεγαλύτερης κλίμακας, με σκοπό να εξασφαλιστεί η ικανοποιητική και ασφαλής λειτουργία του. Η συχνότητα και ο τύπος της συντήρησης παρουσιάζονται στον πίνακα που ακολουθεί (βλ. Πίνακα 16). Πίνακας 16: Πρόγραμμα συντηρήσεων δύσκαμπτου οδοστρώματος σεναρίου 2-α Χρόνος (έτος) Επέμβαση 0 Απόδοση στην κυκλοφορία 7 Συντήρηση αρμών Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 28 Αποκατάσταση 35 Περιοδική συντήρηση Στον παραπάνω πίνακα γίνεται αναφορά σε συντήρηση αρμών, συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας, αποκατάσταση και περιοδική συντήρηση. Με τους όρους αυτούς εννοείται: Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 112

114 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή «Συντήρηση αρμών» Μετά από 7 χρόνια χρήσης του οδοστρώματος είναι απαραίτητο να γίνει συντήρηση των αρμών. Πιο συγκεκριμένα, η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής: 1. αφαίρεση παλαιού υλικού, χρησιμοποιώντας κατάλληλο μηχανικό μέσο 2. καθαρισμός των αρμών με συμπιεσμένο υπέρθερμο αέρα 3. πλήρωση με νέο ασφαλτικό ελαστομερές υλικό, κατάλληλο για αρμούς. «Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας» Τον 14 ο χρόνο, από την απόδοση του οδοστρώματος στην κυκλοφορία, θα γίνει συντήρηση της αντιολισθηρής επιφάνειας, με σκοπό την ασφαλή κίνηση των οχημάτων. Το γεγονός ότι αυτή η επέμβαση θα πραγματοποιηθεί τον 14 ο χρόνο είναι μία, ίσως, συντηρητική προσέγγιση. Ωστόσο, γίνεται αυτή η παραδοχή εξαιτίας της έλλειψης στοιχείων από την πρακτική εφαρμογή της μεθόδου (επίπαση άμμου). Πιο συγκεκριμένα, η συντήρηση της επιφανειακής αντιολισθηρότητας θα πραγματοποιηθεί με διάστρωση λεπτής αντιολισθηρής στρώσης 25mm με χρήση τροποποιημένης ασφάλτου, μετά το ψεκασμό της επιφάνειας με ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη. Ακόμη, είναι απαραίτητη η συντήρηση των αρμών και η πλήρωση τους με νέο ασφαλτικό ελαστομερές υλικό. Πιο συγκεκριμένα, η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής: 1. νέα αρμοκοπή στη νέα στρώση που θα κατασκευαστεί στα σημεία των υφιστάμενων αρμών, 2. καθαρισμός των αρμών με συμπιεσμένο υπέρθερμο αέρα 3. πλήρωση με νέο ασφαλτικό ελαστομερές υλικό, κατάλληλο για αρμούς. Στη συνέχεια, και συγκεκριμένα τον 21 ο χρόνο, θα πραγματοποιηθεί και πάλι συντήρηση της αντιολισθηρής στρώσης και των αρμών. Η διαδικασία που ακολουθείται για τη συντήρηση της αντιολισθηρής επιφάνειας περιγράφεται στη «περιοδική συντήρηση» του Σεναρίου 1. «Αποκατάσταση» Στο δεύτερο μισό της σχεδιαστικής διάρκειας του δύσκαμπτου οδοστρώματος και, πιο συγκεκριμένα, 28 χρόνια μετά την κατασκευή του, είναι προγραμματισμένη η αποκατάσταση του οδοστρώματος έναντι παραμορφώσεων και πιθανής αποσύνθεσής του. Η αποκατάσταση αυτή θα πραγματοποιηθεί με την κατασκευή Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 113

115 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή ασφαλτικής επίστρωσης (Asphalt Concrete Overlay) με διάρκεια σχεδιασμού 12 χρόνων. Η κατασκευή αυτή θα πραγματοποιηθεί ακολουθώντας τα επόμενα βήματα: 1. Διάσπαση των πλακών σε τμήματα πλάτους 1m και βύθιση των τεμαχίων στην υπόβαση (crack and seat). Η διαδικασία αυτή έχει ως σκοπό την αποφυγή πρόωρης εμφάνισης ανακλαστικών ρωγμών στη νέα επίστρωση, ιδιαίτερα στα σημεία ύπαρξης αρμών και χαλαρών τεμαχίων της πλάκας του σκυροδέματος. Επιπλέον, δεν είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί σε όλες τις πλάκες σκυροδέματος, παρά μόνο σε αυτές που εμφανίζουν έντονα σημάδια φθοράς. Γίνεται θεώρηση εφαρμογής στο 50% των πλακών. 2. Ψεκασμός της επιφάνειας με ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη. 3. Διάστρωση ασφαλτικής ισοπεδωτικής στρώσης πάχους 0,05m. 4. Ψεκασμός της επιφάνειας με ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη. 5. Διάστρωση ασφαλτικής στρώσης κυκλοφορίας πάχους 0,05m συνολικού πάχους 0,075m. 6. Ψεκασμός της επιφάνειας με ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη. 7. Διάστρωση λεπτής αντιολισθηρής στρώσης 25mm με χρήση τροποποιημένης ασφάλτου. Η διαστασιολόγηση της ασφαλτικής επίστρωσης πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο των βυθίσεων κατά Asphalt Institute για δύσκαμπτα οδοστρώματα. Στο σημείο αυτό είναι σκόπιμο να αναφερθεί ότι στη θέση της ασφαλτικής επίστρωσης θα μπορούσε να κατασκευαστεί επίστρωση σκυροδέματος. Ωστόσο, στην παρούσα ανάλυση δε συμβαίνει αυτό, γιατί η ασφαλτική επίστρωση αποτελεί την πιο συνήθη πρακτική. «Περιοδική συντήρηση» Ο όρος αυτός χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη συντήρηση της επιφανειακής ασφαλτικής στρώσης του οδοστρώματος, όπως ακριβώς περιγράφηκε στο Σενάριο 1. Η περιοδική συντήρηση θα πραγματοποιηθεί κάθε 7 χρόνια μετά την ασφαλτική επίστρωση. Σενάριο 2-β Πρόκειται για το ίδιο ακριβώς οδόστρωμα του σεναρίου 2-α. Η μόνη διαφορά έγκειται στην τελική αντιολισθηρή στρώση. Πιο συγκεκριμένα, στο συγκεκριμένο σενάριο δεν θα πραγματοποιηθεί επίπαση άμμου από σκωρία ηλεκτρικού κλιβάνου αλλά διάστρωση λεπτής αντιολισθηρής στρώσης 25mm με χρήση τροποποιημένης ασφάλτου, αφού προηγηθεί ψεκασμός της επιφάνειας με ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη. Έτσι, το συνολικό πάχος της αρχικής κατασκευής θα είναι ίσο με 0,435m. Η διατομή του οδοστρώματος φαίνεται στην Εικόνα 54, είναι τα ακόλουθα: Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 114

116 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Εικόνα 54: Διατομή δύσκαμπτου οδοστρώματος μελέτης Σεναρίου 2-β Οι διαστάσεις των πλακών, η διάταξη και το πλήθος των αρμών καθώς και του οπλισμού είναι ίδια με το σενάριο 2-α. Η σχεδιαστική διάρκεια του οδοστρώματος είναι ίση με 40 χρόνια. Στη διάρκεια αυτών των χρόνων θα πραγματοποιούνται περιοδικές συντηρήσεις, μικρότερης και μεγαλύτερης κλίμακας, με σκοπό να εξασφαλιστεί η ικανοποιητική και ασφαλής λειτουργία του. Η συχνότητα και ο τύπος της συντήρησης παρουσιάζονται στον πίνακα που ακολουθεί (βλ. Πίνακα 17). Πίνακας 17: Πρόγραμμα συντηρήσεων δύσκαμπτου οδοστρώματος σεναρίου 2-β Χρόνος (έτος) Επέμβαση 0 Απόδοση στην κυκλοφορία Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 28 Αποκατάσταση 35 Περιοδική συντήρηση Από τον παραπάνω πίνακα είναι φανερό ότι κάθε 7 χρόνια μέχρι το 28 ο έτος θα γίνεται περιοδική συντήρηση της αντιολισθηρής επιφάνειας (όπως περιγράφηκε στο σενάριο 1) και συντήρηση των αρμών (όπως περιγράφηκε στο σενάριο 2-α). Τον 28 ο χρόνο θα γίνει αποκατάσταση του οδοστρώματος με ασφαλτική Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 115

117 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή επίστρωση, όμοια με του σεναρίου 2-α, και από εκεί και μετά περιοδική συντήρηση της αντιολισθηρής στρώσης κάθε 7 χρόνια. Σενάριο 2-α-2 Πρόκειται για το οδόστρωμα του σεναρίου 2-α με τη διαφορά, όμως, ότι η σύνθεση του σκυροδέματος της πλάκας σκυροδέματος θα πραγματοποιηθεί με αντικατάσταση του τσιμέντου (τύπου CEM32,5) κατά 50% με ιπτάμενη τέφρα (βιομηχανικό παραπροϊόν της καύσης λιγνίτη). Η διατομή του οδοστρώματος, επομένως, είναι αυτή που φαίνεται στην Εικόνα 49. Η συχνότητα και ο τύπος των επεμβάσεων συντήρησης και αποκατάστασης είναι οι ίδιες με το σενάριο 2-α, όπως παρουσιάζονται στον Πίνακα 16. Σενάριο 2-β-2 Το οδόστρωμα του συγκεκριμένου σεναρίου θα είναι ίδιο με το οδόστρωμα του σεναρίου 2-β. Ωστόσο, υπάρχει διαφοροποίηση στη σύνθεση του σκυροδέματος της πλάκας σκυροδέματος. Όπως και στο σενάριο 2-α-2, το τσιμέντο θα αντικατασταθεί κατά 50% με ιπτάμενη τέφρα. Η διατομή του οδοστρώματος, επομένως, είναι αυτή που φαίνεται στην Εικόνα 54. Η συχνότητα και ο τύπος των επεμβάσεων συντήρησης και αποκατάστασης είναι οι ίδιες με το σενάριο 2-β-2, όπως παρουσιάζονται στον Πίνακα Μέθοδος οικονομικής ανάλυσης 5.1. Γενικά Η ανάλυση πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο της παρούσης αξίας, προσαρμοσμένη στα δεδομένα των οδοστρωμάτων, λαμβάνοντας υπόψη τα ακόλουθα κόστη: a) Αρχικό κόστος κατασκευής. b) Κόστος ανακατασκευής και πιθανής αποκατάστασης σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή εντός της περιόδου ανάλυσης. c) Κόστος περιοδικών συντηρήσεων. d) Κόστος χρήστη εξαιτίας των καθυστερήσεων και του πρόσθετου λειτουργικού κόστους των οχημάτων κατά τη διάρκεια των εργασιών συντήρησης, ανακατασκευής και αποκατάστασης. e) Υπολειμματική αξία των υλικών του οδοστρώματος στο τέλος της περιόδου ανάλυσης. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 116

118 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Η ΠΑ της συνολικής επένδυσης υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τη σχέση: ο t= k t= 1 [ ] ΠΑΣΚ = Κ + ΣΕ ΚΑ + ΚΣ + ΚΧ ΣΕ ΥΑ it, t t t it, όπου: ΠΑΣΚ: Κ ο : ΣΕ i,t : KA t : Παρούσα αξία συνολικής κατασκευής Κόστος αρχικής κατασκευής Συντελεστής προεξόφλησης (επικαιροποίησης) για επιτόκιο προεξόφλησης i στο χρόνο t, = 1 ( 1+ i) Κόστος ανακατασκευής μέρους ή όλων των στρώσεων και πιθανής αποκατάστασης στο έτος t, εκφρασμένο σε παρούσα αξίες (δηλαδή σε τιμές κατά τη χρονική στιγμή της ανάλυσης). t KΣ t : Κόστος συντήρησης επιφανειακής στρώσης στο έτος t, εκφρασμένο σε παρούσα αξίες. KX t : Κόστος χρήστη λόγω καθυστερήσεων και πρόσθετου λειτουργικού κόστους οχημάτων κατά τη διάρκεια των εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης ή ανακατασκευής στο έτος t, εκφρασμένο σε παρούσα αξίες. i: Επιτόκιο προεξόφλησης (επικαιροποίησης) ΥΑ: Υπολειμματική αξία n: Περίοδος ανάλυσης, σε έτη. Όπως αναφέρθηκε, λαμβάνεται σε όλα τα σενάρια ίση με 40 χρόνια. Το επιτόκιο προεξόφλησης, που αντικατοπτρίζει την πραγματική απόδοση του κεφαλαίου που επενδύθηκε, πήρε τιμή ίση με 5% (κανονικός δείκτης), η οποία τιμή είναι ίση με το προτεινόμενο από την ευρωπαϊκή ένωση επιτόκιο (βλ. Πίνακα 6). Επιπλέον, λήφθηκε ίσο με 2% (χαμηλός δείκτης), 4% (σχεδόν κανονικός δείκτης), 6% (σχετικά υψηλός δείκτης) και 8% (υψηλός δείκτης). Έγινε θεώρηση περισσότερων του ενός δείκτη, με σκοπό να αξιολογηθεί η ευαισθησία της ανάλυσης ως προς το επιτόκιο προεξόφλησης και το βαθμό που μπορεί το επιτόκιο αυτό να ευνοήσει το ένα σενάριο έναντι του άλλου Κόστη αρχικής κατασκευής, συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής Τα κόστη αρχικής κατασκευής, συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής του οδοστρώματος περιλαμβάνουν το κόστος της προμήθειας των υλικών, της Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 117

119 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή μεταφοράς τους στη θέση του έργου, της πιθανής επεξεργασίας που απαιτείται πριν τη χρήση και την τοποθέτηση/χρήση αυτών των υλικών με σκοπό την πλήρη κατασκευή του οδοστρώματος. Αρχικά, γίνεται προμέτρηση των εργασιών και υλικών, με σκοπό να υπολογιστούν οι ακριβείς ποσότητες που απαιτούνται για κάθε δραστηριότητα. Στη συνέχεια, έχοντας τις τιμές μονάδας για κάθε εργασία, γίνεται ο υπολογισμός του συνολικού κόστους και, τέλος, υπολογίζεται το κόστος ανά m 2 επιφάνειας οδοστρώματος. Το συνολικό κόστος κάθε εργασίας, επομένως, είναι εκφρασμένο σε /m 2. Οι τιμές μονάδας που χρησιμοποιούνται για κάθε εργασία προέρχονται από τους πίνακες τιμών έργων οδοποιίας του ΥΠΕΧΩΔΕ (τελευταία ενημέρωση: Ιούλιος 2008). Για όσες εργασίες δεν περιλαμβάνονται στους συγκεκριμένους πίνακες, οι τιμές προέρχονται από εταιρίες που ασχολούνται με το συγκεκριμένο αντικείμενο. Συνοπτικά, οι τιμές των εργασιών και υλικών που χρησιμοποιούνται στους υπολογισμούς παρουσιάζονται στον Πίνακα 18. Οι υπολογισμοί του κόστους των διαφόρων εργασιών παρουσιάζονται για κάθε εναλλακτικό σενάριο στα Παραρτήματα Α, Β, Γ και Δ. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 118

120 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Πίνακας 18: Πινάκας τιμών εργασιών υλικών που λαμβάνονται υπόψη στην οικονομική ανάλυση Εργασίες Λεπτή αντιολισθηρή στρώση 25mm με χρήση τροποποιημένης ασφάλτου Ασφαλτική στρώση κυκλοφορίας πάχους 0,05m με χρήση κοινής ασφάλτου Κόστος 5,33 /m 2 5,19 /m 2 Ασφαλτική στρώση βάσης πάχους 0,05m 5,03 /m 2 Ασφαλτική ισοπεδωτική στρώση πάχους 0,05m 5,00 /m 2 Βάση πάχους 0,10m 2,03 /m 2 Υπόβαση πάχους 0,10m 2,00 /m 2 Ασφαλτική συγκολλητική επάλειψη 0,33 /m 2 Ασφαλτική προεπάλειψη 0,98 /m 2 Πλάκα σκυροδέματος κατηγορίας C30/37 94,00 /m 3 Πλάκα σκυροδέματος κατηγορίας C30/37 με αντικατάσταση (50%) τσιμέντου με ιπτάμενη τέφρα 66,44 /m 3 Υπόβαση από ισχνό σκυρόδεμα κατηγορίας C12/15 68,40 /m 3 Υπόβαση από ισχνό σκυρόδεμα κατηγορίας C12/15 με αντικατάσταση (50%) τσιμέντου με ιπτάμενη τέφρα Επίπαση άμμου από σκωρία ηλεκτρικού κλιβάνου Οπλισμός STIII Οπλισμός STI Μόρφωση αρμών διαστολής με προκατασκευασμένες πλάκες 12mm Σφράγιση αρμών με ελαστομερές ασφαλτικό υλικό 54,91 /m 3 17,00 /ton 1,00 /kg 1,00 /kg 10,65 /m 2 2,98 /m Πλαστική αδιαπέρατη μεμβράνη 4,69 /m 2 Διάσπαση και βύθιση 1,25 /m 2 Εκσκαφή φρεζάρισμα ασφαλτικού οδοστρώματος βάθους έως 4cm Εκσκαφή φρεζάρισμα ασφαλτικού οδοστρώματος βάθους έως 8cm 0,90 /m 2 1,46 /m 2 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 119

121 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή 5.3. Κόστος χρήστη Στην κατηγορία αυτή θα ληφθεί υπόψη το κόστος χρήστη μόνο κατά τη διάρκεια εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής, καθώς για την κανονική λειτουργία του οδοστρώματος είτε δεν υπάρχουν δεδομένα είτε τα κόστη χρήστη θεωρούνται ίσα για τους διάφορους τύπους οδοστρωμάτων. Οι εργασίες αυτές (συντήρησης, αποκατάστασης κ.λπ.) έχουν ως αποτέλεσμα την ελάττωση του επιπέδου εξυπηρέτησης της οδού, τη δημιουργία καθυστερήσεων, την αύξηση του κόστους λειτουργίας των οχημάτων, της πιθανότητας ατυχημάτων καθώς και τη δυσφορία έλλειψη άνεσης του χρήστη της οδού. Όλες οι παραπάνω παράμετροι συνθέτουν το κόστος του χρήστη. Το κόστος χρήστη μπορεί να είναι ένα έμμεσο κόστος, ωστόσο στις περισσότερες περιπτώσεις, είναι αρκετά σημαντικό, ώστε να περιλαμβάνεται στην οικονομική ανάλυση. Εξαιτίας της δυσκολίας που εντοπίζεται στην εκτίμηση του κόστους των ατυχημάτων και της κοινωνικής απογοήτευσης (κυρίως λόγω έλλειψης δεδομένων μετρήσεων), η ανάλυση θα πραγματοποιηθεί με την εκτίμηση μόνο του κόστους χρήστη λόγω καθυστερήσεων και λειτουργικού κόστους των οχημάτων, που προκαλούνται από την αύξηση του χρόνου διαδρομής ταξιδίου, εξαιτίας των εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής. Για τον υπολογισμό αυτού του κόστους είναι απαραίτητο να γίνουν ορισμένες παραδοχές και να ληφθούν υπόψη ορισμένες παράμετροι. Πιο συγκεκριμένα, όπως αναφέρθηκε σε προηγούμενη παράγραφο ο ημερήσιος κυκλοφοριακός φόρτος εμπορικών οχημάτων (>1500kg) ανά κατεύθυνση, κατά την απόδοση του έργου στην κυκλοφορία είναι ίσος με 2113 εμπορικά οχήματα και αποτελεί το 40% του συνολικού κυκλοφοριακού φόρτου (συνολικός φόρτος 5283 οχήματα). Η ετήσια αύξηση κυκλοφορίας θεωρείται ίση με 4% για όλες τις κατηγορίες οχημάτων και σταθερή σε όλη την περίοδο ανάλυσης. Η διάρκεια των εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής φαίνεται στον Πίνακα 20. Οι υπολογισμοί γίνονται με βάση τη μέση ημερήσια παραγωγικότητα για τις διάφορες εργασίες, όπως παρουσιάζεται στον Πίνακα 19, και θεωρώντας ότι για την έναρξη μίας νέας εργασίας απαιτείται η ολοκλήρωση της προηγούμενης. Επιπλέον, θεωρείται ότι με την ολοκλήρωση των εργασιών το έργο μπορεί να αποδοθεί άμεσα, από την επόμενη ημέρα, στην κυκλοφορία. Η μέση ημερήσια παραγωγικότητα αναφέρεται σε οκτάωρη ημερήσια εργασία και προέκυψε από εμπειρικές τιμές της Εγνατία Οδός Α.Ε. και τεχνικών εταιρειών που δραστηριοποιούνται στον τομέα της κατασκευής οδοστρωμάτων. Σχετικά με τα στοιχεία που παρουσιάζονται στο συγκεκριμένο πίνακα, οι τιμές αυτές εκφράζουν την ημερήσια ολοκληρωμένη κατασκευή ή πραγματοποίηση των εργασιών που αναφέρονται. Για παράδειγμα, για τις εργασίες διάστρωσης ασφαλτικών Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 120

122 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή στρώσεων, η ημερήσια παραγωγικότητα αναφέρεται στην παραγωγή του ασφαλτομίγματος στο συγκρότημα παραγωγής, τη μεταφορά του με φορτηγά, τη διάστρωση με διαστρωτήρα (finisher) και τη συμπύκνωση του με οδοστρωτήρα. Ακόμη, πρέπει να αναφερθεί ότι ιδιαίτερα για τις εργασίες διάστρωσης των ασφαλτικών στρώσεων θεωρείται ότι δε μεσολαβεί κάποιο χρονικό διάστημα ανάμεσα στη διάστρωση των διαφόρων στρώσεων. Αυτό, φυσικά, δε συμβαίνει στην πράξη. Πίνακας 19: Ημερήσια παραγωγικότητα εργασιών που λαμβάνονται υπόψη στην οικονομική ανάλυση Εργασίες Λεπτή αντιολισθηρή στρώση 25mm με χρήση τροποποιημένης ασφάλτου Ασφαλτική στρώση κυκλοφορίας πάχους 0,05m με χρήση κοινής ασφάλτου Ασφαλτική στρώση βάσης πάχους 0,05m Ασφαλτική ισοπεδωτική στρώση πάχους 0,05m Σφράγιση αρμών με ελαστομερές ασφαλτικό υλικό Διάσπαση (ανά 1m) και βύθιση Εκσκαφή φρεζάρισμα ασφαλτικού οδοστρώματος βάθους έως 4cm Εκσκαφή φρεζάρισμα ασφαλτικού οδοστρώματος βάθους έως 24cm Ημερήσια παραγωγικότητα 8.700m 2 /ημέρα 5.800m 2 /ημέρα 5.800m 2 /ημέρα 5.800m 2 /ημέρα 1.500m/ημέρα m 2 /ημέρα 6.000m 2 /ημέρα 3.000m 2 /ημέρα Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 121

123 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Πίνακας 20: Διάρκεια εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής Εναλλακτικά σενάρια Έτος Εργασία Διάρκεια (ημέρες) Σενάριο 1 Σενάρια 2-α και 2-α-2 Σενάρια 2-β και 2-β-2 7, 14,27, 34 Περιοδική συντήρηση 2 20 Ανακατασκευή 17 7 Συντήρηση αρμών 1 14 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας (14 ο έτος) 2 21 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας (21 ο έτος) 3 28 Αποκατάσταση 5 35 Περιοδική συντήρηση 2 7, 14, 21 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 3 28 Αποκατάσταση 5 35 Περιοδική συντήρηση 2 Για τις ανάγκες της ανάλυσης γίνεται θεώρηση ότι, κατά τη διάρκεια των εργασιών συντήρησης, ανακατασκευής και αποκατάστασης, η μέση ταχύτητα των οχημάτων μειώνεται στο τυπικό οδικό τμήμα της μελέτης. Πιο συγκεκριμένα, τα επιβατικά ελαττώνουν τη μέση ταχύτητά τους από 100km/h σε 50km/h, ενώ τα εμπορικά από 70km/h σε 35km/h. Η ελάττωση αυτή (κατά 50%) οδηγεί σε χρονική καθυστέρηση, η οποία είναι ίση με 0,600min (0,010h) και 0,857min (0,014h) για κάθε επιβατικό και εμπορικό όχημα αντίστοιχα. Για τον υπολογισμό της αξίας χρόνου των μετακινούμενων λήφθηκαν υπόψη οι εξής τιμές (55): για τους μετακινούμενους με ΙΧ ο σταθμισμένος μέσος όρος του οφέλους χρόνου, χωρίς τη διόρθωση για την Ισοδύναμη Αγοραστική Δύναμη (ΙΑΔ), όπως υπολογίστηκε από το ευρωπαϊκό πρόγραμμα HEATCO, καταλήγοντας σε μία μέση τιμή οφέλους ίση με 10,60 /ώρα/επιβάτη σε τιμές Για τους οδηγούς βαρέων οχημάτων αξία χρόνου ίση με 24,19 /h σε τιμές 2009, σύμφωνα με μελέτη του Κυκλοφοριακού Συμβούλου του ΥΠΕΧΩΔΕ. Οι παραπάνω τιμές, μετά από επικαιροποίηση σε τιμές 2011 (με τη βοήθεια των ΔΤΚ), είναι ίσες με: αξία χρόνου για τους μετακινούμενους με ΙΧ και λεωφορεία ίση με 11,50 /h/επιβάτη και αξία χρόνου για τους οδηγούς βαρέων (εμπορικών) οχημάτων ίση με 26,20 /h/οδηγό. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 122

124 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Εξαιτίας της μεταβολής της αξίας του χρόνου με το πέρασμα του χρόνου, θεωρείται ότι η αύξηση της αξίας χρόνου είναι ίση με 1,5% κατ έτος για τη συγκεκριμένη ανάλυση. Η συγκεκριμένη αύξηση, σύμφωνα με μελέτη σκοπιμότητας που πραγματοποιήθηκε για την Εξωτερική Περιφερειακή Θεσσαλονίκης (67), αντιστοιχεί στο 50% της αναμενόμενης αύξησης του ΑΕΠ σε σταθερές τιμές, με την παραδοχή ότι η μέση αύξηση του ΑΕΠ θα είναι της τάξεως του 3%. Ωστόσο, η εξέλιξη αυτή δεν μπορεί σε καμία περίπτωση να θεωρηθεί δεδομένη, ιδιαίτερα λόγω των εξελίξεων της σύγχρονης ελληνικής οικονομίας. Όσον αφορά την πληρότητα των οχημάτων, γίνεται θεώρηση ορισμένων συντελεστών πληρότητας. Πιο συγκεκριμένα, λαμβάνονται υπόψη οι εξής τιμές: μέσος συντελεστής πληρότητας ΙΧ οχημάτων ίσος με 1,2 επιβάτες/όχημα (68), μέσος συντελεστής πληρότητας λεωφορείων ίσος με 24,35 επιβάτες/όχημα (67) και μέσος συντελεστής πληρότητας φορτηγών και λοιπών εμπορικών οχημάτων ίσος με 1,26 επιβάτες/όχημα (67). Ωστόσο, θεωρείται ότι είναι ίσος με 1 στην παρούσα μελέτη, δηλαδή ότι με τα οχήματα αυτά μετακινείται μόνο ο οδηγός του οχήματος. Οι παραπάνω θεωρήσεις, ως προς τους δείκτες πληρότητας των διαφόρων οχημάτων, οδηγούν στον υπολογισμό συγκεκριμένου αριθμού μετακινούμενων για τις διάφορες κατηγορίες οχημάτων (επιβατικά, λεωφορεία και εμπορικά). Αναγκαίο για τον υπολογισμό του λειτουργικού κόστους των οχημάτων είναι να ληφθούν υπόψη συγκεκριμένες τιμές ως προς το κόστος των καυσίμων αλλά και το κόστος συντήρησης, ελαστικών κ.λπ. των οχημάτων. Όπως αναλύθηκε σε προηγούμενη παράγραφο, για τα κόστη αυτά λαμβάνονται οι εξής τιμές: Επιβατικά οχήματα Τιμή αμόλυβδης βενζίνης: Η ανάλυση θα πραγματοποιηθεί θεωρώντας ως κόστος βενζίνης (χωρίς φόρους και τέλη) την τιμή 0,47425 /lt. Η τιμή αυτή προέκυψε ως ο μέσος όρος των επικαιροποιημένων (σε τιμές 2011) τιμών του καυσίμου από τον Πίνακα 7 για την τελευταία τριετία ( ). Όσον αφορά την κατανάλωση καυσίμων για τα ελαφρά οχήματα γίνεται χρήση των τιμών που παρουσιάζονται στον Πίνακα 8, που αντιπροσωπεύουν το μέσο όρο της κατανάλωσης των ελαφρών οχημάτων σαν συνάρτηση της ταχύτητας. Έτσι, η κατανάλωση είναι ίση με 8,11lt/100km και 8,49lt/100km για ταχύτητες 100km/h και 50km/h αντίστοιχα. Κόστος συντήρησης, ελαστικών κ.λπ.: Δεν θα ληφθεί υπόψη για τους υπολογισμούς, καθώς δε μεταβάλλεται το μήκος του οδικού τμήματος που Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 123

125 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή μελετάται (το κόστος αυτό υπολογίζεται σε /km) και αυτό σημαίνει ότι είναι κοινό κόστος σε κάθε περίπτωση. Εμπορικά οχήματα Τιμή πετρελαίου κίνησης: Το κόστος πετρελαίου κίνησης (χωρίς φόρους και τέλη) λαμβάνει την τιμή 0,31404 /lt. Η τιμή αυτή προέκυψε ως ο μέσος όρος των επικαιροποιημένων (σε τιμές 2011) τιμών του καυσίμου από τον Πίνακα 10 για την τελευταία τριετία ( ). Όσον αφορά την κατανάλωση καυσίμων για τα βαρέα οχήματα γίνεται χρήση των τιμών που παρουσιάζονται στον Πίνακα 11, που αντιπροσωπεύουν το μέσο όρο της κατανάλωσης των οχημάτων αυτών σαν συνάρτηση της ταχύτητας. Έτσι, η κατανάλωση είναι ίση με 16,57lt/100km και 16,38lt/100km για ταχύτητες 70km/h και 35km/h αντίστοιχα. Κόστος συντήρησης, ελαστικών κ.λπ.: Δεν θα ληφθεί υπόψη για τους υπολογισμούς καθώς δε μεταβάλλεται το μήκος του οδικού τμήματος που μελετάται (το κόστος αυτό υπολογίζεται σε /km) και αυτό σημαίνει ότι είναι κοινό κόστος σε κάθε περίπτωση. Στο Παράρτημα Ε παρουσιάζονται όλοι οι απαραίτητοι υπολογισμοί για το κόστος χρήστη λόγω καθυστερήσεων και πρόσθετου λειτουργικού κόστους κατά τη διάρκεια των εργασιών συντήρησης, αποκατάστασης και ανακατασκευής για όλη την περίοδο ανάλυσης της μελέτης Υπολειμματική αξία υλικών Για τον υπολογισμό της υπολειμματικής αξίας των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν στα εναλλακτικά σενάρια μελέτης θεωρείται ότι το κόστος των υλικών ισούται με το 60% του κόστους κατασκευής των διαφόρων στρώσεων και ότι η υπολειμματική αξία για όλα τις στρώσεις (στρώσεις οδοστρωσίας, στρώσεις ασφαλτικών και πλάκες σκυροδέματος) θα είναι ίση με το 40% του κόστους αυτών. Για τις αντιολισθηρές επιφανειακές στρώσεις θεωρήθηκε ότι, υπάρχει υπολειμματική αξία, όταν υπολείπονται κάποια έτη μέχρι το πέρας της διάρκειας ζωής που θεωρήθηκε για τη συγκεκριμένη στρώση και αυτή αποτιμάται ως ποσοστό (ανάλογο του υπολειπόμενου χρόνου ζωής) της αξίας των υλικών. Οι υπολογισμοί της υπολειμματικής αξίας των διαφόρων υλικών υπολογίζονται αναλυτικά στο Παράρτημα Στ. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 124

126 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή 6. Κόστος κύκλου ζωής εναλλακτικών σεναρίων αποτελέσματα οικονομικής ανάλυσης Οι συνιστώσες που συνθέτουν το κόστος κύκλου ζωής στην παρούσα ανάλυση, όπως ήδη έχουν αναφερθεί, είναι οι εξής: 1. κόστος αρχικής κατασκευής, 2. κόστος συντηρήσεων, αποκαταστάσεων και ανακατασκευών στα έτη που γίνεται η οικονομική ανάλυση, 3. κόστος χρήστη κατά τη διάρκεια των εργασιών αυτών και 4. υπολειμματική αξία των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν στα διάφορα σενάρια. Το κόστος κύκλου ζωής υπολογίζεται με τη μέθοδο της παρούσας αξίας, για ένα φάσμα πέντε διαφορετικών τιμών του επιτοκίου προεξόφλησης (2%, 4%, 5%, 6% και 8%), και υπολογίζεται σε /m 2 επιφάνειας οδοστρώματος Σενάριο 1 Οι συνιστώσες του κόστους κύκλου ζωής του σεναρίου για τα διάφορα επιτόκια προεξόφλησης παρουσιάζονται στους Πίνακες Πίνακας 21: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 1 για επιτόκιο προεξόφλησης 5% (σε /m 2 ) Έτος Κόστος Κόστος ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=5% ( /m 2 ) 0 Αρχική κατασκευή 40,50 40,50 7 Περιοδική συντήρηση 6,56 4,66 7 Κόστος χρήστη 1,17 0,83 14 Περιοδική συντήρηση 6,56 3,31 14 Κόστος χρήστη 1,71 0,86 20 Ανακατασκευή 42,75 16,11 20 Κόστος χρήστη 20,08 7,57 20 Υπολειμματική αξία -6,57-2,48 27 Περιοδική συντήρηση 6,56 1,76 27 Κόστος χρήστη 3,45 0,92 34 Περιοδική συντήρηση 6,56 1,25 34 Κόστος χρήστη 5,04 0,96 40 Υπολειμματική αξία -9,71-1,38 Σύνολο: 74,88 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 125

127 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Πίνακας 22: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 1 για ένα φάσμα επιτοκίων (σε /m 2 ) Έτος Κόστος Κόστος ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=2% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=4% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=6% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=8% ( /m 2 ) 0 Αρχική κατασκευή 40,50 40,50 40,50 40,50 40,50 7 Περιοδική συντήρηση 6,56 5,71 4,99 4,36 3,83 7 Κόστος χρήστη 1,17 1,02 0,89 0,78 0,68 14 Περιοδική συντήρηση 6,56 4,97 3,79 2,90 2,23 14 Κόστος χρήστη 1,71 1,29 0,99 0,76 0,58 20 Ανακατασκευή 42,75 28,77 19,51 13,33 9,17 20 Κόστος χρήστη 20,08 13,52 9,17 6,26 4,31 20 Υπολειμματική αξία -6,57-4,42-3,00-2,05-1,41 27 Περιοδική συντήρηση 6,56 3,84 2,28 1,36 0,82 27 Κόστος χρήστη 3,45 2,02 1,20 0,72 0,43 34 Περιοδική συντήρηση 6,56 3,35 1,73 0,90 0,48 34 Κόστος χρήστη 5,04 2,57 1,33 0,69 0,37 40 Υπολειμματική αξία -9,71-4,40-2,02-0,94-0,45 Σύνολο: 98,74 81,33 69,57 61,55 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 126

128 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή 6.2. Σενάριο 2-α Οι συνιστώσες του κόστους κύκλου ζωής του σεναρίου για τα διάφορα επιτόκια προεξόφλησης παρουσιάζονται στους Πίνακες Πίνακας 23: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-α για επιτόκιο προεξόφλησης 5% (σε /m 2 ) Έτος Κόστος Κόστος ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=5% ( /m 2 ) 0 Αρχική κατασκευή 40,85 40,85 7 Συντήρηση αρμών 0,60 0,42 7 Κόστος χρήστη 0,58 0,42 14 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 6,26 3,16 14 Κόστος χρήστη 1,71 0,86 21 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 2,57 21 Κόστος χρήστη 3,74 1,34 28 Αποκατάσταση 19,73 5,03 28 Κόστος χρήστη 9,11 2,32 35 Περιοδική συντήρηση 6,56 1,19 35 Κόστος χρήστη 5,32 0,96 40 Υπολειμματική αξία -12,31-1,75 Σύνολο: 57,39 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 127

129 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Πίνακας 24: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-α για ένα φάσμα επιτοκίων (σε /m 2 ) Έτος Κόστος Κόστος ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=2% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=4% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=6% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=8% ( /m 2 ) 0 Αρχική κατασκευή 40,85 40,85 40,85 40,85 40,85 7 Συντήρηση αρμών 0,60 0,52 0,45 0,40 0,35 7 Κόστος χρήστη 0,58 0,51 0,44 0,39 0,34 14 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 6,26 4,74 3,61 2,77 2,13 14 Κόστος χρήστη 1,71 1,29 0,99 0,76 0,58 21 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 4,72 3,14 2,10 1,42 21 Κόστος χρήστη 3,74 2,47 1,64 1,10 0,74 28 Αποκατάσταση 19,73 11,33 6,58 3,86 2,29 28 Κόστος χρήστη 9,11 5,23 3,04 1,78 1,06 35 Περιοδική συντήρηση 6,56 3,28 1,66 0,85 0,44 35 Κόστος χρήστη 5,32 2,66 1,35 0,69 0,36 40 Υπολειμματική αξία -12,31-5,58-2,56-1,20-0,57 Σύνολο: 72,03 61,19 54,36 50,00 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 128

130 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή 6.3. Σενάριο 2-β Οι συνιστώσες του κόστους κύκλου ζωής του σεναρίου για τα διάφορα επιτόκια προεξόφλησης παρουσιάζονται στους Πίνακες Πίνακας 25: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-β για επιτόκιο προεξόφλησης 5% (σε /m 2 ) Έτος Κόστος Κόστος ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=5% ( /m 2 ) 0 Αρχική κατασκευή 46,46 46,46 7 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 5,09 7 Κόστος χρήστη 1,75 1,25 14 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 3,61 14 Κόστος χρήστη 2,56 1,29 21 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 2,57 21 Κόστος χρήστη 3,74 1,34 28 Αποκατάσταση 19,73 5,03 28 Κόστος χρήστη 9,11 2,32 35 Περιοδική συντήρηση 6,56 1,19 35 Κόστος χρήστη 5,32 0,96 40 Υπολειμματική αξία -12,31-1,75 Σύνολο: 69,37 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 129

131 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Πίνακας 26: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-β για ένα φάσμα επιτοκίων (σε /m 2 ) Έτος Κόστος Κόστος ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=2% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=4% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=6% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=8% ( /m 2 ) 0 Αρχική κατασκευή 46,46 46,46 46,46 46,46 46,46 7 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 6,23 5,44 4,76 4,18 7 Κόστος χρήστη 1,75 1,53 1,33 1,17 1,02 14 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 5,42 4,13 3,17 2,44 14 Κόστος χρήστη 2,56 1,94 1,48 1,13 0,87 21 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 4,72 3,14 2,10 1,42 21 Κόστος χρήστη 3,74 2,47 1,64 1,10 0,74 28 Αποκατάσταση 19,73 11,33 6,58 3,86 2,29 28 Κόστος χρήστη 9,11 5,23 3,04 1,78 1,06 35 Περιοδική συντήρηση 6,56 3,28 1,66 0,85 0,44 35 Κόστος χρήστη 5,32 2,66 1,35 0,69 0,36 40 Υπολειμματική αξία -12,31-5,58-2,56-1,20-0,57 Σύνολο: 85,70 73,69 65,88 60,71 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 130

132 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή 6.4. Σενάριο 2-α-2 Οι συνιστώσες του κόστους κύκλου ζωής του σεναρίου για τα διάφορα επιτόκια προεξόφλησης παρουσιάζονται στους Πίνακες Πίνακας 27: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-α-2 για επιτόκιο προεξόφλησης 5% (σε /m 2 ) Έτος Κόστος Κόστος ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=5% ( /m 2 ) 0 Αρχική κατασκευή 31,66 31,66 7 Συντήρηση αρμών 0,60 0,42 7 Κόστος χρήστη 0,58 0,42 14 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 6,26 3,16 14 Κόστος χρήστη 1,71 0,86 21 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 2,57 21 Κόστος χρήστη 3,74 1,34 28 Αποκατάσταση 19,73 5,03 28 Κόστος χρήστη 9,11 2,32 35 Περιοδική συντήρηση 6,56 1,19 35 Κόστος χρήστη 5,32 0,96 40 Υπολειμματική αξία -10,10-1,44 Σύνολο: 48,51 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 131

133 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Πίνακας 28: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-α-2 για ένα φάσμα επιτοκίων (σε /m 2 ) Έτος Κόστος Κόστος ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=2% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=4% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=6% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=8% ( /m 2 ) 0 Αρχική κατασκευή 31,66 31,66 31,66 31,66 31,66 7 Συντήρηση αρμών 0,60 0,52 0,45 0,40 0,35 7 Κόστος χρήστη 0,58 0,51 0,44 0,39 0,34 14 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 6,26 4,74 3,61 2,77 2,13 14 Κόστος χρήστη 1,71 1,29 0,99 0,76 0,58 21 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 4,72 3,14 2,10 1,42 21 Κόστος χρήστη 3,74 2,47 1,64 1,10 0,74 28 Αποκατάσταση 19,73 11,33 6,58 3,86 2,29 28 Κόστος χρήστη 9,11 5,23 3,04 1,78 1,06 35 Περιοδική συντήρηση 6,56 3,28 1,66 0,85 0,44 35 Κόστος χρήστη 5,32 2,66 1,35 0,69 0,36 40 Υπολειμματική αξία -10,10-4,58-2,10-0,98-0,47 Σύνολο: 63,84 52,46 45,38 40,91 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 132

134 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή 6.5. Σενάριο 2-β-2 Οι συνιστώσες του κόστους κύκλου ζωής του σεναρίου για τα διάφορα επιτόκια προεξόφλησης παρουσιάζονται στους Πίνακες Πίνακας 29: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-β-2 για επιτόκιο προεξόφλησης 5% (σε /m 2 ) Έτος Κόστος Κόστος ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=5% ( /m 2 ) 0 Αρχική κατασκευή 37,27 37,27 7 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 5,09 7 Κόστος χρήστη 1,75 1,25 14 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 3,61 14 Κόστος χρήστη 2,56 1,29 21 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 2,57 21 Κόστος χρήστη 3,74 1,34 28 Αποκατάσταση 19,73 5,03 28 Κόστος χρήστη 9,11 2,32 35 Περιοδική συντήρηση 6,56 1,19 35 Κόστος χρήστη 5,32 0,96 40 Υπολειμματική αξία -10,10-1,44 Σύνολο: 60,50 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 133

135 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Πίνακας 30: Κόστος κύκλου ζωής σεναρίου 2-β-2 για ένα φάσμα επιτοκίων (σε /m 2 ) Έτος Κόστος Κόστος ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=2% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=4% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=6% ( /m 2 ) Παρούσα αξία κόστος για i=8% ( /m 2 ) 0 Αρχική κατασκευή 37,27 37,27 37,27 37,27 37,27 7 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 6,23 5,44 4,76 4,18 7 Κόστος χρήστη 1,75 1,53 1,33 1,17 1,02 14 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 5,42 4,13 3,17 2,44 14 Κόστος χρήστη 2,56 1,94 1,48 1,13 0,87 21 Συντήρηση αρμών και αντιολισθηρής επιφάνειας 7,16 4,72 3,14 2,10 1,42 21 Κόστος χρήστη 3,74 2,47 1,64 1,10 0,74 28 Αποκατάσταση 19,73 11,33 6,58 3,86 2,29 28 Κόστος χρήστη 9,11 5,23 3,04 1,78 1,06 35 Περιοδική συντήρηση 6,56 3,28 1,66 0,85 0,44 35 Κόστος χρήστη 5,32 2,66 1,35 0,69 0,36 40 Υπολειμματική αξία -10,10-4,58-2,10-0,98-0,47 Σύνολο: 77,51 64,96 56,91 51,63 Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 134

136 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή 7. Σχολιασμός αποτελεσμάτων οικονομικής ανάλυσης 7.1. Κόστος αρχικής κατασκευής Κόστος αρχικής κατασκευής Κόστος ( /m 2 ) 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 40,50 40,85 46,46 31,66 37,27 0,00 Εναλλακτικά σενάρια Διάγραμμα 8: Κόστος αρχικής κατασκευής όλων των σεναρίων της μελέτης Από το Διάγραμμα 8, εύκολα μπορεί κανείς να παρατηρήσει ότι, το μικρότερο κόστος αρχικής κατασκευής, μεταξύ όλων των εναλλακτικών σεναρίων της μελέτης, συναντάται στο δύσκαμπτο εκείνο οδόστρωμα, που η πλάκα κατασκευάζεται από σκυρόδεμα, στο οποίο έχει γίνει αντικατάσταση του τσιμέντου με ιπτάμενη τέφρα σε ποσοστό 50%, και η αντιολισθηρότητά του επιτυγχάνεται με επίπαση σκληρών αδρανών για αντιολισθηρές στρώσεις από σκωρία ηλεκτρικού κλιβάνου. Το κόστος αυτό είναι ίσο με 31,66 /m 2. Αντίθετα, τη μεγαλύτερη τιμή κόστους (46,46 /m 2 ) συναντά κανείς στο σενάριο 2-β, δηλαδή σε εκείνο το δύσκαμπτο οδόστρωμα από παραδοσιακό σκυρόδεμα και λεπτή ασφαλτική αντιολισθηρή στρώση. Μεταξύ εύκαμπτων και συνηθισμένων δύσκαμπτων οδοστρωμάτων (σενάρια 2-α και 2-β) αρχικά οικονομικότερο είναι το σενάριο 1, δηλαδή το εύκαμπτο οδόστρωμα. Το κόστος αυτό (40,50 /m 2 ) είναι χαμηλότερο κατά 0,87% και 12,83% σε σχέση με τα σενάρια 2-α και 2-β αντίστοιχα. Ωστόσο, η αντίθετη σχέση παρατηρείται κατά τη σύγκριση του εύκαμπτου οδοστρώματος με δύσκαμπτα στα οποία έχει γίνει αντικατάσταση του τσιμέντου με ιπτάμενη τέφρα σε ποσοστό 50%. Στα δύο αυτά σενάρια (2-α-2 και 2-β-2) συναντώνται οι πιο χαμηλές τιμές κόστους αρχικής κατασκευής. Πιο συγκεκριμένα, το σενάριο 2-α-2 είναι 21,82% και το 2-β-2 7,97% οικονομικότερα σε σχέση με το σενάριο 1. Τέλος, κρίνεται σκόπιμη η σύγκριση μεταξύ των σεναρίων δύσκαμπτου οδοστρώματος. Ειδικότερα, παρατηρείται ότι η αντικατάσταση του παραδοσιακού Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 135

137 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή τσιμέντου οδηγεί σε μία μείωση του κόστους κατά 21% περίπου (22,49% στο σενάριο 2-α και 19,78% στο σενάριο 2-β). Ακόμη, σημαντική είναι η μείωση και στην περίπτωση που η αντιολισθηρή επιφάνεια επιτυγχάνεται με την επίπαση σκληρών αδρανών σε σχέση με τη διάστρωση λεπτής ασφαλτικής αντιολισθηρής στρώσης. Η μέση μείωση ανέρχεται σε 13,56% περίπου (12,07% στο σενάριο 2-α και 15,05% στο σενάριο 2-α-2) Κόστος κύκλου ζωής Κόστος κύκλου ζωής για i=5% Κόστος ( /m 2 ) 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 74,88 57,39 69,37 48,51 60,50 Εναλλακτικά σενάρια Διάγραμμα 9: Κόστος κύκλου ζωής όλων των σεναρίων της μελέτης για επιτόκιο προεξόφλησης 5% Το μικρότερο κόστος κύκλου ζωής, για επιτόκιο 5% μεταξύ όλων των εναλλακτικών σεναρίων της μελέτης, συναντάται στο δύσκαμπτο οδόστρωμα του σεναρίου 2-α-2. Το κόστος αυτό είναι ίσο με 48,51 /m 2. Αξίζει να σημειωθεί ότι το σενάριο αυτό παρουσιάζει και το μικρότερο αρχικό κόστος. Αντίθετα, τη μεγαλύτερη τιμή κόστους (74,88 /m 2 ) συναντά κανείς στο σενάριο 1, δηλαδή στο εύκαμπτο οδόστρωμα. Η διαφορά των δύο αυτών σεναρίων είναι ίση με 35,22% (οικονομικότερο το σενάριο 2-α-2). Μεταξύ εύκαμπτων και συνηθισμένων δύσκαμπτων οδοστρωμάτων (σενάρια 2-α και 2-β) οικονομικότερο είναι το σενάριο 2-α, παρόλο που συγκριτικά με το εύκαμπτο οδόστρωμα έχουν περίπου ίσο αρχικό κόστος. Το σενάριο 2-α είναι κατά 23,37% και το σενάριο 2-β κατά 7,36% πιο οικονομικό από το σενάριο 1. Παρόμοια είναι και η εικόνα που παρατηρείται κατά τη σύγκριση του εύκαμπτου οδοστρώματος με δύσκαμπτα, στα οποία έχει γίνει αντικατάσταση του τσιμέντου με ιπτάμενη τέφρα σε ποσοστό 50%. Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 136

138 Κεφάλαιο 4 ο Ανάλυση Κόστους Κύκλους Ζωής Εφαρμογή Ακόμη, παρατηρείται ότι η αντικατάσταση του παραδοσιακού τσιμέντου οδηγεί σε μία μείωση του κόστους κύκλου ζωής κατά 15,47% στο σενάριο 2-α και 12,79% στο σενάριο 2-β. Η διαφορά αυτή είναι ανάλογη με την αντίστοιχη διαφορά αρχικού κόστους των σεναρίων. Ωστόσο, παίρνει ελαφρώς μικρότερες τιμές στο κόστος κύκλου ζωής λόγω του συνυπολογισμού των υπολειμματικών αξιών των υλικών (καθώς το κόστος των επεμβάσεων συντήρησης και το κόστος χρήστη είναι κοινά στα ζεύγη των σεναρίων). Ακόμη, σημαντική είναι η μείωση και στην περίπτωση που η αντιολισθηρή επιφάνεια επιτυγχάνεται με την επίπαση σκληρών αδρανών σε σχέση με τη διάστρωση λεπτής ασφαλτικής αντιολισθηρής στρώσης. Η μέση μείωση ανέρχεται σε 18,55% περίπου (17,28% στο σενάριο 2-α και 19,82% στο σενάριο 2-α-2). Κόστος κύκλου ζωής Κόστος ( /m 2 ) 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 98,74 81,33 69,57 61,55 72,03 61,19 54,36 50,00 85,70 73,69 65,88 60,71 63,84 52,46 45,38 40,91 77,51 64,96 56,91 51,63 i=2% i=4% i=6% i=8% Εναλλακτικά σενάρια Διάγραμμα 10: Κόστος κύκλου ζωής όλων των σεναρίων της μελέτης για τα διάφορα επιτόκια προεξόφλησης Το μεγαλύτερο κόστος κύκλου ζωής, από όλα τα εναλλακτικά σενάρια και για ένα φάσμα επιτοκίων προεξόφλησης από 2% έως 8%, συναντάται στο εύκαμπτο οδόστρωμα. Η σύγκριση δίνει ότι, για κάθε επιτόκιο, το κόστος κύκλου ζωής του εύκαμπτου οδοστρώματος είναι κατά 28,8% περίπου (μέση διαφορά) μεγαλύτερο από το κόστος των δύσκαμπτων οδοστρωμάτων, με ακραίες τιμές την κατά 1,38% και την 55,03% μεγαλύτερη τιμή του εύκαμπτου οδοστρώματος σε σχέση με το οδόστρωμα του σεναρίου 2-β (για επιτόκιο ίσο με 8%) και 2-α-2 (για επιτόκιο ίσο με 4%) αντίστοιχα. Αντίθετα, το πιο οικονομικό σενάριο είναι το 2-α-2, δηλαδή το δύσκαμπτο εκείνο οδόστρωμα, στο οποίο γίνεται αντικατάσταση του τσιμέντου με ιπτάμενη τέφρα στο σκυρόδεμα και χρησιμοποιούνται σκληρά αδρανή από σκωρία υψικαμίνου για τη δημιουργία αντιολισθηρότητας. Μάλιστα, το σενάριο αυτό, για επιτόκιο 8%, έχει Ανάλυση κόστους κύκλου ζωής οδοστρωμάτων από σκυρόδεμα 137