Ανάπτυξη ολοκληρωμένου συστήματος προκοστολόγησης οδικών γεφυρών από σκυρόδεμα
Authors: Φραγκάκης Νικόλαος 
Published: January 2014

Η παρούσα δυσχέρεια χρηματοδότησης των οδικών έργων, τόσο από δημόσιους όσο και από ιδιωτικούς πόρους, καθιστά αναγκαία την εμπεριστατωμένη Ανάλυση Κόστους / Ωφελειών κάθε προγραμματιζόμενου έργου. Η κατασκευή γεφυρών απορροφά αξιόλογο ποσοστό των επενδύσεων σε οδικές υποδομές. Παράλληλα, παρουσιάζει διαχρονικά σημαντικές υπερβάσεις του προϋπολογισμού δαπάνης υλοποίησης. Κατά συνέπεια είναι εξαιρετικά σημαντικό να επιτευχθεί αξιόπιστη εκτίμηση της δαπάνης κατά το προκαταρκτικό στάδιο του έργου, κατά το οποίο μόνο οι βασικές προδιαγραφές και αρχικές τεχνικές λύσεις είναι γνωστές. Μέχρι σήμερα έχουν δημοσιευθεί ελάχιστες σχετικές εργασίες για οδικές γέφυρες. Οι εργασίες αυτές βασίζονται στις περισσότερες περιπτώσεις σε θεωρητικές επιλύσεις μαθηματικών αλγορίθμων με βάση κανόνες σχεδιασμού γεφυρών και όχι σε πραγματικά στοιχεία από κατασκευασμένα έργα και δεν καλύπτουν όλα τα τμήματα του έργου, από τη θεμελίωση έως την ανωδομή. Παράλληλα, εντοπίζεται έλλειψη διαθέσιμων βάσεων δεδομένων οδικών γεφυρών με πραγματικά στοιχεία κατασκευής και δαπάνης. Η παρούσα διδακτορική διατριβή έρχεται να καλύψει την ανάγκη επιστημονικής έρευνας για τη δημιουργία ολοκληρωμένου συστήματος προεκτίμησης της δαπάνης κατασκευής οδικών γεφυρών από σκυρόδεμα που θα στηρίζεται σε αντίστοιχη βάση δεδομένων με πραγματικά στοιχεία και δαπάνες κατασκευής. Ως πρώτη προσέγγιση της προεκτίμησης της δαπάνης οδικών γεφυρών από σκυρόδεμα, συλλέχθηκαν πραγματικά στοιχεία δαπάνης από 111 οδικές γέφυρες της Εγνατίας Οδού. Η επεξεργασία των στοιχείων οδήγησε σε εκτιμήσεις της μέσης δαπάνης κατασκευής γεφυρών ανά μονάδα επιφάνειας καταστρώματος για τρεις μεθόδους κατασκευής γεφυρών. Κατέστη σαφές ότι η επίτευξη αυξημένης ακρίβειας κατά την προεκτίμηση της δαπάνης κατασκευής γέφυρας προϋποθέτει την προεκτίμηση της δαπάνης των επιμέρους τριών βασικών συστατικών της (θεμελίωση, βάθρα, φορέας) με βάση ανεξάρτητα στατιστικά μοντέλα. Στη συνέχεια, δημιουργήθηκε εκτεταμένη βάση δεδομένων οδικών γεφυρών στην οποία καταγράφηκαν αναλυτικά στοιχεία ποσοτήτων εργασιών και δαπάνης. Αναπτύχθηκε ειδική εφαρμογή με ξεχωριστές διαδικασίες εισαγωγής δεδομένων, διεξαγωγής αναζητήσεων και παρουσίασης των αποτελεσμάτων με αναφορές. Στο σχετικό κεφάλαιο της διατριβής δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στις γέφυρες της Εγνατίας Οδού από τις οποίες αντλήθηκε το δείγμα δεδομένων. Περιγράφονται τα πρότυπα σχεδιασμού γεφυρών που υιοθετήθηκαν και οι διαδικασίες μελέτης και ελέγχου της κατασκευής που εφαρμόστηκαν. Για τη στατιστική επεξεργασία των συλλεχθέντων στοιχείων επιλέχθηκε η μέθοδος της γραμμικής παλινδρόμησης. Στο σχετικό κεφάλαιο της διατριβής, παρουσιάζεται καταρχήν σύντομη επισκόπηση των γενικών αρχών και παραδοχών της μεθόδου και των ειδικότερων θεμάτων που πρέπει να εξετάζονται για την ορθή εφαρμογή της. Εξετάστηκαν επίσης, παραλλαγές της μεθόδου που χρησιμοποιούνται για την επιλογή της καλύτερης εξίσωσης, καθώς και η αναγκαιότητα και οι προϋποθέσεις εφαρμογής της μεθόδου «bootstrap» στην παλινδρόμηση. Για την εκτίμηση της δαπάνης των θεμελιώσεων των μεσοβάθρων γεφυρών αναπτύχθηκε μοντέλο που περιλαμβάνει τρία διακριτά στάδια: επιλογή του συστήματος θεμελίωσης, υπολογισμό των ποσοτήτων εργασιών και υπολογισμό της δαπάνης κατασκευής. Προτείνονται σύστημα ταξινόμησης εδαφών και έμπειρο σύστημα, τα οποία σε συνδυασμό επιτρέπουν την επιλογή του κατάλληλου τύπου θεμελίωσης. Με εφαρμογή της μεθοδολογίας παλινδρόμησης με προς τα πίσω απαλοιφή αναπτύχθηκαν μοντέλα εκτίμησης ποσοτήτων σκυροδέματος και χάλυβα οπλισμού για τους κυριότερους τύπους θεμελίωσης μεσοβάθρων. Εξετάστηκαν οι βασικές υποθέσεις της ανάλυσης γραμμικής παλινδρόμησης και οι στατιστικοί δείκτες ώστε να επιβεβαιωθεί η ισχύς και η ικανοποιητική προσαρμογή αντίστοιχα των προτεινόμενων μοντέλων. Επίσης προτάθηκαν παραμετρικά εύρη των συντελεστών παλινδρόμησης με χρήση της μεθόδου «bootstrap». Για την εκτίμηση της δαπάνης των μεσοβάθρων και της ανωδομής αναπτύχθηκαν με ανάλυση παλινδρόμησης μοντέλα πρόβλεψης των ποσοτήτων εργασιών για τρεις ευρέως χρησιμοποιούμενες μεθόδους κατασκευής γεφυρών. Εξετάσθηκαν οι βασικές υποθέσεις της μεθόδου της παλινδρόμησης και οι στατιστικοί δείκτες και εφαρμόστηκε η τεχνική επικύρωσης με 10 μέρη για την αξιολόγηση της ακρίβειας πρόβλεψης των προτεινόμενων μοντέλων εκτίμησης ποσοτήτων εργασιών της ανωδομής. Επίσης αναπτύχθηκε μέθοδος αναδιάταξης δείγματος για την εξαγωγή του εύρους εκτίμησης της δαπάνης της ανωδομής. Το ολοκληρωμένο σύστημα εκτίμησης της δαπάνης κατασκευής οδικών γεφυρών από σκυρόδεμα αναπτύχθηκε και υλοποιήθηκε με τη γλώσσα προγραμματισμού «Java». Για δυο παραδείγματα γεφυρών παρουσιάζονται αναλυτικά οι διαδικασίες εισαγωγής των δεδομένων, εξαγωγής των αποτελεσμάτων ποσοτήτων εργασιών και δαπάνης κατασκευής, καθώς και προσδιορισμού του εύρους εκτίμησης. Η εφαρμογή του συστήματος επιτρέπει την ταχεία σύγκριση εναλλακτικών μορφών σχεδιασμού γεφυρών, ώστε να επιλέγεται η βέλτιστη λύση από τεχνική και οικονομική πλευρά.