MOST RĘDZIŃSKI W CIĄGU AUTOSTRADOWEJ OBWODNICY WROCŁAWIA ROZWIĄZANIA KONSTRUKCYJNE ORAZ TECHNOLOGIA

Transkrypt

1 Grzegorz Górnik IV rok Koło Naukowe KONKRET przy Katedrze Konstrukcji Betonowych Politechnika Wrocławska, Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego Opiekun naukowy referatu: dr inż. Tomasz Trapko MOST RĘDZIŃSKI W CIĄGU AUTOSTRADOWEJ OBWODNICY WROCŁAWIA ROZWIĄZANIA KONSTRUKCYJNE ORAZ TECHNOLOGIA RĘDZIŃSKI BRIDGE ALOGNG HIGHWAY RING ROAD OF WROCŁAW STRUCTURAL SOLUTIONS AND TECHNOLOGY Wstęp [2, 4] Autostradowa Obwodnica Wrocławia jest ważnym elementem planowanego układu komunikacyjnego aglomeracji miasta Wrocławia, gdyż stanowić będzie zewnętrzną trasę tranzytową dla ruchu samochodowego. Obwodnica przekracza Odrę w miejscu stopnia wodnego Rędzin, gdzie budowany jest największy obiekt mostowy na odcinku projektowanej autostrady. Przebieg przeprawy przez obszar stopnia wodnego został wymuszony protestami społecznymi odnoszącymi się do innych, alternatywnych przebiegów trasy. Skutkuje to koniecznością budowy mostu o dużych rozpiętościach przęseł pozwalających na swobodną modernizację stopnia wodnego Rędzin w przyszłości. Rys. 1. Planowany układ komunikacyjny Wrocławia [2].

2 Podstawowe dane o moście [2] Most zaprojektowano z trzech sekcji (rys. 2): Estakady południowej E1 o długości 610 m, jest to 11- przęsłowa belka z betonu sprężonego o przekroju skrzynkowym, długości przęseł są następujące: 40+2x x60+50 m; Mostu głównego M2 o długości 612 m o konstrukcji podwieszonej do jednego pylonu; most zaprojektowano z betonu sprężonego; pylon wysokości 122 m wspólny dla obu konstrukcji pomostu; konstrukcję nośną przęseł podwieszono dwustronnie co 12 m Estakady północnej E3 o długości 520 m w postaci 9-cio przęsłowej belki ciągłej z betonu sprężonego, przęsła 50+7x60+50 m. Rys. 2. Most autostradowy przez rzekę Odrę w ciągu AOW - podstawowe dane geometryczne [2]. W planie oś podłużna obiektu ma zmienny przebieg; prostoliniowy w przypadku estakady południowej oraz mostu głównego i krzywoliniowy dla estakady północnej (rys. 2). W pionie niweleta mostu została zaprojektowana w łuku pionowym o promieniu m i wierzchołku usytuowanym w osi pylonu. Spód konstrukcji wznosi się 15,5 m nad poziomem najwyższej wody żeglownej rzeki Odry. Rys. 3. Most autostradowy przez rzekę Odrę w ciągu AOW - podstawowe dane geometryczne mostu głównego [2]. Ustrój nośny mostu [2] Ustrój nośny mostu stanowią dwie oddzielne konstrukcje skrzynkowe z betonu sprężonego, (każda pod jedną jezdnię autostrady) podwieszone do żelbetowego pylonu. Wysokość trójkomorowych dźwigarów wynosi 2,50 m co stanowi 1/100 rozpiętości przęseł.

3 Rys. 4. Przekrój poprzeczny mostu głównego (przęsła podwieszone) [2]. Rys. 5. Przekroje mostu w przęsłach podwieszonych i w przekrojach podporowych [2]. Ustrój nośny został wykonany z 27 segmentów o maksymalnej długości do 24 m. skrzynkowy trójkomorowy dźwigar był formowany w 5 fazach z wykorzystaniem zastrzałowych elementów prefabrykowanych o szerokości 1,98 m.

4 Rys. 6. Obszar zakotwienia wanty [2]. Most główny oraz estakada północna były budowane metodą nasuwania podłużnego a estakada południowa została zbudowana w rusztowaniach kroczących. Fot. 1. Stanowisko nasuwania podłużnego (z lewej) oraz stanowisko rusztowań kroczących (z prawej) [zbiory własne] Pylon [2] Zaprojektowano żelbetowy pylon typu H wspólny dla obu konstrukcji nośnych. Wysokość pylonu wynosi 122,0 m. Gałęzie pylonu, są sztywno zamocowane w stopie fundamentowej i powyżej pomostu mają skrzynkowy przekrój poprzeczny. Zastosowano dwa

5 rygle łączące obie gałęzie; dolny (rozciągany), który usytuowano na wysokości pierwszego załamania gałęzi i górny (ściskany) usytuowany w miejscu długiego załamania. Rys. 7. Ogólna geometria pylonu. [2] Pylon zaprojektowano jako żelbetowy z betonu C50/60, natomiast rygle są sprężone i mają zróżnicowaną konstrukcję. Dolny rygiel ma przekrój płytowo-żebrowy, natomiast górny skrzynkowy. W górnych częściach gałęzi i górnym ryglu zastosowano wewnętrzne rdzenie z blach stalowych. Rdzeń stalowy stanowi stelaż dla rur szalunkowych zakotwień want i przenosi rozrywanie pylonu siłami poziomymi. Inaczej mówiąc składowe pionowe sił z zakotwień want przenosi beton, a składowe poziome rdzeń stalowy. Rdzeń stalowy był montowany z prefabrykowanych wcześniej segmentów o wysokości ok. 3,6 m i masie do 12 ton. Segmenty były łączone przez spawanie, a następnie został wykonany płaszcz żelbetowy. Rys. 8. Prefabrykowane stalowe rdzenie gałęzi pylonu [2].

6 Fot. 2. Stalowy rdzeń pylonu na stanowisku przygotowawczym oraz w drodze na pylon [zbiory własne]. Nogi i ramiona pylonu zostały wykonane 34 etapach. Rygiel dolny będzie sprężony kablami, a sprężenie będzie prowadzone w 4 etapach, stosownie do narastającej siły rozciągającej. Pozostałe segmenty zostały wykonane w samo wspinającym się deskowaniu. Ze względu na pochylenie ramion pylona do wewnątrz niezbędne było zastosowanie 3 rozpór tymczasowych. Rozpory ograniczą zginanie ramion pylona i pozwolą na prawidłowe kształtowanie geometrii. Rys. 9. Budowa pylonu rozmieszczenie podpór tymczasowych, schemat rusztowań samowspinających, usytuowanie żurawi [2].

7 Fundament pod pylon [4] Duże wymiary całej konstrukcji czynią ją ciekawym obiektem z punktu widzenia fundamentowania. Spośród wielu przeanalizowanych przez projektantów mostu kombinacji obciążeń, największe brane pod uwagę, charakterystyczne obciążenie pionowe przekazywane na podporę (bez uwzględnienia jej ciężaru) wynosi 666,0 MN (wartość obliczeniowa 887,3 MN). Projektowany fundament znajduje się w centralnej części wyspy Rędzińskiej (fot. 3) Fot. 3. Zdjęcie satelitarne wyspy Rędzińskiej [ Obszar przeznaczony pod konstrukcję fundamentu ma wymiary 67,4x28,0 m. Rozważano 4 koncepcje posadowienia: posadowienie bezpośrednie, posadowienie na ścianach szczelinowych, posadowienie na bloku wykonanym ze zwartych kolumn iniekcji strumieniowej oraz posadowienie na palach wielkośrednicowych. Ostatecznie przyjęto posadowienie na palach wielkośrednicowych z dodatkową iniekcją w podstawie pali. Rys. 10. Układ palowy pod stopą fundamentową [4]

8 W przyjętym układzie pali otrzymano maksymalną siłę obliczeniową 7200 kn. W kolejnych etapach obliczeniowych wykonano symulacje komputerowe przy użyciu metody elementów skończonych i dyskretyzacji ośrodka ciągłego. Obliczenia przeprowadzono zarówno w uproszczonych schematach w płaskim stanie odkształcenia jak również w układzie przestrzennym. Rys. 11. Symulacje komputerowe podczas projektowania fundamentu [4] Wyniki obliczeń zachowania się układu fundamentowego pozwalają stwierdzić że parametry wytrzymałościowe podłoża gruntowego zapewniają stateczność tej konstrukcji. Równowaga statyczna pozostała zachowana nawet przy dwukrotnym przeciążeniu w stosunku do działających obciążeń obliczeniowych. Osiadania fundamentu nie przekroczyły 0,08 m, natomiast maksymalne różnice osiadań obliczeniowych nie przekroczyły wartości 0,01 m. Technologia betonowania fundamentu [5] Przy wykonywaniu budowli masywnych należy uwzględnić wpływ ciepła hydratacji spoiwa na naprężenia wewnątrz masywu. Aby nie doszło do zarysowania w zaleceniach przyjmuje się, że maksymalna temperatura wewnątrz masywu nie powinna przekroczyć C, za ś gradient temperatury nie powinien przekroczyć C/m. Spełnienie tych wymagań zależy w dużej mierze od składu betonu. Dlatego stosuje się cementy o niskim cieple hydratacji, ogranicza się ilość cementu, zstępując go popiołem lotnym. Drugim czynnikiem, który zapewnia spełnienie zaleceń jest właściwa pielęgnacja termiczna masywu po jego zabetonowaniu. Stopa razem ze 160 palami Ø1,50 m i długości 18,0 m stanowi fundament pod pylon. Kształt stopy zbliżony jest do ostrosłupa ściętego o wymiarach podstawy 67,40x28,00 m i wysokości 6,5m. Całkowita objętość betonu wynosi około 8100 m 3. Technologia betonowania wersja 1 W wersji 1 rozważano możliwość betonowania non stop warstwami ukośnymi za pomocą 4 pomp, ze średnią wydajnością 35 m 3 /godz. Na jedną pompę. Maksymalna temperatura w betonie będzie zależna od temperatury mieszanki w momencie wbudowania i przyrostem temperatury spowodowanego hydratacją cementu. Przyjmując, że temperatura mieszanki betonowej w momencie wbudowania będzie wynosiła 20 C, to maksymalna temperatura w masywie osiągnie wartość około 65 C, a wi ęc wartość którą można

9 bezpieczne dopuścić w masywie. Okazało się jednak że producent betonu nie jest w stanie zapewnić temperatury mieszanki równej około 20 C. W tej sy tuacji postanowiono że betonowanie wykona się w wersji 2. Technologia betonowania wersja 2 Postanowiono prowadzić betonowanie warstwami poziomymi w 3 etapach. Rys. 12. Technologia betonowania w wersji 2 [5]. Kolejne etapy były realizowane po osiągnięciu maksymalnej temperatury w warstwie poprzedniej. Przy grubości warstwy ok. 2,0 m było to ok. 2,5 doby. Monitoring temperatur, prowadzony systemem bezprzewodowym, wykazał że maksymalna temperatura wewnątrz masywu równa około 68 C wyst ąpiła po ok. 222 godzinach wewnątrz 3 (ostatniej) warstwy. Maksymalny gradient nigdy nie przekroczył 20 C/m. Rys. 13. Temperatury pomierzone podczas betonowania stopy czujniki 1-6 [5]. Ta sytuacja pozwoliła na stosunkowo szybkie odsłonięcie fundamentu (zdjęcie izolacji termicznej i wilgotnościowej). Można zatem było prowadzić roboty szalunkowe i zbrojarskie dolnej części pylonu.

10 Podsumowanie Pod względem długości przęsła podwieszonego do jednego pylonu, budowany obecnie we Wrocławiu most, został sklasyfikowany na osiemnastym miejscu na świecie, czternastym w Europie i pierwszym w Polsce. Zawężając te kategorie do mostów podwieszonych w pełni betonowych nowy most będzie czwartą tego typu konstrukcją na świecie. W Polsce będzie to największy most betonowy i drugi pod względem długości przęsła most podwieszony. Most starano się wkomponować w atrakcyjnie turystycznie obszar stopnia wodnego Rędzin, co zaowocowało wybraniem spokojnej architektonicznie formy i propozycję jasnej kolorystyki. Efekt prac projektowych przedstawiono na wizualizacji rys. 14. Rys. 14. Widok mostu z brzegu rzeki w dziennej scenerii (z lewej) oraz widok mostu z pozycji kierowcy w czasie nocy (z prawej); wizualizacja A. Kloc. Bibliografia [1] Biliszczuk J., Hildebrand M., Bracik W., Hawryszuków P.: System obserwacji ciągłej mostu podwieszonego przez Wisłę w Płocku, Inżynieria i Budownictwo, nr 7-8/2008 [2] Biliszczuk J., Onysyk J., Barcik W., Prabucki P., Sułkowski M., Szczepański M., Toczkiewicz R., Tomiczek M., Tukendorf A., Tukendorf K.: Most podwieszony w ciągu Autostradowej Obwodnicy Wrocławia, Obiekty mostowe na autostradach i drogach ekspresowych, Wrocławskie Dni Mostowe [3] Biliszczuk J.: Mosty podwieszone. Projektowanie i realizacja. Arkady, warszawa 2005 [4] Cudny M., Krasiński A., Dembicki E., Załęski K.: Fundament pylonu mostu podwieszonego w ciągu Autostradowej Obwodnicy Wrocławia, Obiekty mostowe na autostradach i drogach ekspresowych, Wrocławskie Dni Mostowe [5] Czkwianianc A., Pawlica J., Walendziak R.: Technologia betonowania fundamentu pod pylon mostu przez rzekę Odrę w ciągu Autostrady A8, Obiekty mostowe na autostradach i drogach ekspresowych, Wrocławskie Dni Mostowe