ŁOŻYSKA I DYLATACJE 2015 (15 września 2015 r.),

Transkrypt

1 XII wydarzenie z cyklu I Ogólnopolskie Seminarium Specjalistyczne Mostowe łożyska i urządzenia dylatacyjne ŁOŻYSKA I DYLATACJE 2015 (15 września 2015 r.), które odbyło się w ramach KRAKOWSKICH DNI DROGOWO MOSTOWYCH 2015 (15-17 września 2015 r.) BEST WESTERN PREMIER KRAKÓW HOTEL ****, ul. Opolska 14a, Kraków PODSUMOWANIE I WNIOSKI

2 Panowie Pan prezes Jan Piekarski oraz pan prof. Wojciech Radomski w wystąpieniu wprowadzającym w tematykę Seminarium sformułowali twierdzenia oraz zagadnienia do dyskusji. 1. W każdym przypadku należy rozpatrywać zasadność stosowania łożysk i urządzeń dylatacyjnych jeśli nie są konieczne należy unikać ich stosowania. 2. Analiza merytoryczna właściwego doboru łożysk i urządzeń dylatacyjnych musi obejmować zarówno aspekty techniczne jak i ekonomiczne. Należy sprecyzować racjonalne kryteria doboru łożysk i urządzeń dylatacyjnych oraz sposób ich realizowania w praktyce. 3. Jakości i trwałości nie można rozpatrywać w oderwaniu od kosztów będących ich oczywistą pochodną. Kryterium najniższej ceny, zwłaszcza w systemie zaprojektuj i wybuduj stoi w sprzeczności z wymaganiami jakości i żądanych okresów gwarancji. 4. Jakość, szczególnie urządzeń dylatacyjnych, musi być rozpatrywana nie tylko w aspekcie jakości materiałów i procesu produkcyjnego, ale przede wszystkim w aspekcie przyjętego rozwiązania konstrukcyjnego. 5. Oczekiwana trwałość łożysk i urządzeń dylatacyjnych, niższa niż obiektu mostowego, wymaga wnikliwego rozważenia technicznych, organizacyjnych i ekonomicznych uwarunkowań ich przyszłej wymiany. 6. Zagadnienia dotyczące łożysk, które należy poddać dyskusji środowiskowej: jak projektować układ łożysk w obiektach prostych, a jak w zakrzywionych w planie? czy zalecenie stosowania w systemie łożyskowania tylko jednego łożyska stałego jest słuszne? czy możliwe jest równomierne przenoszenie nacisków przez większą niż dwa liczbę łożysk na jednej podporze? 7. Zagadnienia dotyczące urządzeń dylatacyjnych, które należy poddać dyskusji środowiskowej: jakie są najczęstsze przyczyny uszkodzeń i dlaczego? w jaki sposób eliminować z rynku urządzenia podlegające częstym awariom? czy i jak wykorzystywane są w Polsce doświadczenia innych krajów? jaka jest skuteczność i trwałość nakładek przeciwhałasowych, jak powinny być testowane i dopuszczane do stosowania? jakie są inne możliwości tłumienia hałasu spowodowanego przejazdem przez urządzenia dylatacyjne? czy i jak szczelne urządzenia dylatacyjne powinny być odwadniane? Pan dr Andrzej Niemierko zaprezentował współczesne łożyska mostowe, tendencje rozwojowe, nowe koncepcje łożyskowania oraz innowacyjne postanowienia normy PN-EN 1337.

3 8. Należy brać pod uwagę, że obecne łożyska mostowe to urządzenia mechaniczne a nie elementy budowlane i z tego powodu podlegają ostrzejszym wymaganiom. 9. Wśród nowości w dziedzinie materiałowej i konstrukcji łożysk należy wymienić: polietylen o bardzo dużej masie cząsteczkowej - zastępujący PTFE (teflon), o dwukrotnie większej wytrzymałości na ściskanie i wielokrotnie większej trwałości, samopoziomujące soczewkowe łożysko wahadłowe, łożysko soczewkowe dwukrzywiznowe ze specjalnym materiałem ślizgowym, łożysko soczewkowe pracujące na docisk i odrywanie, łożysko poliuretanowe zbrojone blachami stalowymi oraz łożyska specjalne (prowadzące lub blokujące). 10. Nowe koncepcje łożyskowania obiektów polegają na przyjęciu zasady, że w większości przypadków na każdej z podpór powinno być tylko jedno łożysko przenoszące siłę poziomą. Koncepcja ta zasadza się na fakcie, że we współczesnych łożyskach mostowych, przy różnym ustawieniu luzów elementów ruchomych łożysk, nie można zapewnić równomiernego ich obciążenia siłą poziomą 11. Norma PN-EN 1337, mimo dużego uszczegółowienia wymagań doprowadziła do unifikacji rozwiązań projektowych i powinna zapewnić niezawodność i trwałość łożysk. 12. Tylko deklaracja zgodności z normą PN-EN 1337 (a ostatnio deklaracja właściwości użytkowych podstawowych charakterystyk) upoważnia do oznakowania łożyska znakiem CE i zastosowania go w budownictwie mostowym. 13. Do podstawowych innowacji w postanowieniach normy PN-EN 1337 należą: projektowanie wszystkich łożysk (także elastomerowych) według SGN i SGU, określenie stanu granicznego łożysk elastomerowych przez zdefiniowanie granicznego odkształcenia wywołanego dociskiem, obrotem na podporze i przemieszczeniem poziomym, a nie jak dawniej tylko granicznym dociskiem, zdefiniowanie wytrzymałości charakterystycznych materiałów i współczynników bezpieczeństwa, ocena łożysk przez wstępne badanie typu oraz badania bieżące, niedopuszczenie w obiektach kolejowych do przenoszenia sił poziomych przez siły tarcia, wymaganie by w obiektach ciągłych wypadkowe siły poziome w łożysku nieprzesuwnym uwzględniały siły tarcia w łożyskach przesuwnych, wymóg ustawiania łożysk metalowych na podlewkach, zakaz stosowania łożysk docelowych w fazach montażowych, zapewnienie możliwości wymiany lub rektyfikacji łożyska. Pan dr Krzysztof Germaniuk zaprezentował współczesne mostowe urządzenia dylatacyjne oraz badania właściwe dla każdego z typów.

4 1. Należy pamiętać, że czynnikami wywołującymi przemieszczenia w urządzeniach dylatacyjnych są zmiany temperatury otoczenia powodujące rozszerzalność cieplną materiałów konstrukcyjnych oraz ugięcia przęseł pod obciążeniem powodujące obroty przekrojów podporowych. 2. Zasady konstrukcyjne są oparte na odkształceniach sprężystych bądź sprężysto-plastycznych materiału oraz geometryczną zmienność. 3. Wyróżniamy następujące urządzenia dylatacyjne oraz właściwe im badania: uciąglenie nawierzchni: położenie i właściwości siatek zbrojących, przekrycia asfaltowe oraz mechaniczno-asfaltowe: właściwości masy zalewowej, właściwości grysów, odporność na koleinowanie, blokowe oraz modułowe odporność na powtarzalne obciążenia dynamiczne (w tym odporność zamocowania nakładek wyciszających) palczaste: IBDiM nie posiada jeszcze aparatury i metodologii do badania tego typu urządzeń. Pan dr Piotr Gwoździewicz omówił fundamentalne postanowienia europejskich zaleceń technicznych ETAG-032 dotyczących urządzeń dylatacyjnych, a wśród nich: 4. Urządzenia mogą być dostarczane na dwa sposoby: wytwórca dostarcza wszystkie składniki wymagane dla instalacji urządzeń, lub wytwórca dostarcza niektóre składniki i określa pozostałe składniki wymagane dla instalacji urządzeń. 5. To wytwórca (nie projektant, inspektor nadzoru, użytkownik czy jednostka aprobująca) określa, które elementy urządzenia są wymienne. 6. Wytwórca określa okres użytkowania urządzenia dylatacyjnego w kategoriach 10, 15, 25 lub 50 lat przy założeniu obciążenia przejazdem pół miliona samochodów ciężarowych na rok na pas ruchu powolnego. 7. Określone są metody weryfikacji produktu, których celem jest scharakteryzowanie jego cech. 8. Określone są sposoby oceny wyrobu celem potwierdzenia jego przydatności. Pan dr Piotr Gwoździewicz zaprezentował także zasady doboru i eksploatacji urządzeń dylatacyjnych. 9. Podstawowymi parametrami decydującymi o doborze urządzenia są: zakres przemieszczeń, lokalizacja i związane z nią warunki pracy, możliwe czynniki wpływające na zwiększoną intensywność użytkowania. 10. Z uwagi na potrzebę uwzględnienia zarówno przemieszczeń oczywistych, jak i trudnych do przewidzenia konieczne jest zapewnienie rezerw przemieszczeń.

5 11. Warunkiem ważności gwarancji jest odpowiednie użytkowanie opisane w instrukcji, w tym dokonywanie okresowej wymiany elementów podlegających zużyciu podczas eksploatacji. Pan Janusz Wasilkowski zaprezentował wymagania stawiane przez GDDKiA urządzeniom dylatacyjnym i łożyskom. 12. Zalecenia dotyczące łożyskowania obiektów mostowych oraz kontroli łożysk podczas eksploatacji opracowane przez IBDiM stanowią załącznik do Zarządzenia GDDKiA z 2006 roku. 13. Zalecenia dotyczące doboru mostowych urządzeń dylatacyjnych oraz ich wbudowania i odbioru opracowane przez IBDiM stanowią załącznik do Zarządzenia GDDKiA z 2007 roku. 14. Konieczne jest rozpowszechnienie wiedzy zawartej w omówionych dokumentach znacznie ułatwiłoby to współpracę pomiędzy rynkiem i GDDKiA. Pan Janusz Wasilkowski omówił także zagadnienie odwodnienia stref dylatacji na obiektach mostowych. 15. Powszechne są urządzenia dylatacyjne szczelne, znane są też z przeszłości otwarte z rynną, najnowsze wyposażone są we wpust w wielomodułowym urządzeniu dylatacji oraz w sączek zwulkanizowany z wkładką neoprenową wyprowadzony do kolektora. Oddział GDDKiA w Szczecinie ma bardzo pozytywne doświadczenia z takim rozwiązaniem. 16. Konieczne jest stosowanie sączków: w narożniku przed urządzeniem dylatacji po stronie wyższej, przy krawężniku po wyższej stronie jezdni o spadku jednostronnym. Pan Gustav Gallai zaprezentował innowacyjne urządzenie dylatacyjne. 17. Polyflex Advanced PU firmy Mageba zapewnia wyższą niż przekrycie bitumiczne wytrzymałość mechaniczną oraz zmęczeniową; jest odporne na koleinowanie, ciche i szczelne. Pan Paul Semrau omówił i zademonstrował urządzenie dylatacyjne ze stali nierdzewnej. 18. Urządzenie firmy Maurer Sohne zbudowane jest z hybrydowych elementów, których górna, narażona na korozję część, wykonana jest ze stali nierdzewnej, co znakomicie wydłuża jego trwałość obniżając koszty eksploatacji. Pan dr Andrzej Niemierko omówił wnioski wynikające z awarii łożysk mostowych. 19. Do podstawowych błędów projektowych i wykonawczych należą:

6 błędne rozmieszczenie poszczególnych typów i rodzajów łożysk na podporach, brak odbioru i kontroli łożysk przed ich wbudowaniem, wbudowywanie łożysk przed zakończeniem montażu konstrukcji niosącej, zbyt wczesne włączanie łożysk do współpracy z konstrukcją, nieuwzględnienie temperatury zwarcia z konstrukcją, brak spoziomowania, pozostawianie zacisków montażowych, niedostatki podlewek i nadlewek. 20. Stany awaryjne spowodowane też mogą być złym doborem materiału, zwłaszcza w łożyskach elastomerowych lub wadami wulkanizacji. Należy przestrzegać podstawowej zasady, która mówi, że łożyska należy włączać do współpracy z konstrukcją przęsła po całkowitym zakończeniu jej montażu. Pan dr Krzysztof Germaniuk omówił awarie mostowych urządzeń dylatacyjnych. 21. Do najczęstszych przyczyn awarii należą: błędy w uciągleniu nawierzchni (stosowanie zbyt cienkiej warstwy nawierzchni, układanie zbrojenia wyłącznie pod warstwą ścieralną, brak dylatacji na chodniku), w urządzeniach dylatacyjnych asfaltowych: stosowanie zbyt sztywnej lub zbyt podatnej masy mineralno bitumicznej, w urządzeniach blokowych: pęknięcie w styku gumy z metalem, starzenie połączeń, odspajanie gumy od metalu, błędy w strefie zakotwienia, w urządzeniach jednomodułowych: urywanie śrub mocujących elementy stalowe, urywanie elementów stalowych, za słabe zakotwienia, zbyt głębokie położenie płyty przejściowej, w urządzeniach modułowych: za wysoko ułożona nawierzchnia, pęknięcia beleczek na bezpiecznikach i wyłamania beleczek w jezdni spowodowane drganiami urządzeń dylatacyjnych (i zmęczeniem materiału), uszkodzenia połączeń spawanych, uszkodzenia połączeń gumy z metalem, luzowanie połączeń mechanizmu nożycowego, w urządzeniach palczastych: blokowanie się możliwości przemieszczeń, zbyt cienka nawierzchnia na zakotwieniach, odkręcanie się śrub mocujących elementy palczaste, wyłamania elementów palczastych przy demontażu. Pan prof. Krzysztof Żółtowski zaprezentował badania i analizy numeryczne uszkodzonego urządzenia dylatacyjnego, stwierdzając w podsumowaniu, że:

7 22. Nierówności powstałe w wyniku nieprecyzyjnego wbudowania urządzenia dylatacyjnego lub warstw nawierzchni nie są podstawową przyczyną degradacji strefy dylatacji. 23. Istotne jest prawidłowe odwodnienie strefy dylatacyjnej na przęsłach i na przyczółkach. 24. Stosowane konstrukcje zamocowania profilu dylatacyjnego nie są doskonałe i mogą mieć bezpośredni wpływ na trwałość urządzeń. Producenci wprowadzają na rynek i testują nowe rozwiązania w tym zakresie. Pan Maciej Hałucha, reprezentant zespołu autorów, skład którego tworzą również pan dr Janusz Bohatkiewicz oraz pan Michał Jukowski, przedstawił wybrane zagadnienia związane z oddziaływaniem hałasu drogowego na urządzeniach dylatacyjnych. 25. Przeprowadzone obliczenia akustyczne, pomiary poziomu hałasu oraz badania ankietowe mieszkańców pozwalają stwierdzić, że pomimo iż stwierdzony równoważny poziom dźwięku nie przekracza wartości dopuszczalnych hałasu w środowisku to hałas generowany podczas przejazdów pojazdów przez urządzenie dylatacyjne jest dla ludzi uciążliwy. Pan Krzysztof Urbański, podzielił się doświadczeniami w utrzymaniu łożysk i urządzeń dylatacyjnych na obiektach administrowanych przez GDDKiA w Krakowie. 26. Wśród najpowszechniejszych problemów zostały wymienione: brak stosowania prawidłowych wyprzedzeń na łożyskach docelowych stosowanych w fazach montażowych, zła jakość zabezpieczeń antykorozyjnych łożysk, brak usuwania blokad łożysk, nieprawidłowe znakowanie łożysk i zła jakość tabliczek znamionowych, uszkodzenia wskaźników przemieszczeń, celowość stosowania fartuchów ochronnych i stosowane rozwiązania, właściwe stosowanie klamer ułatwiających dostęp w celach kontrolnych, przewidywanie możliwości wykonania rektyfikacji łożysk i ich wymiany, jakość wykończenia betonu wokół łożysk, brak uwzględniania specyficznych obciążeń urządzeń dylatacyjnych, zwłaszcza w strefach hamowania pojazdów, W dyskusjach rozszerzono omawiane przez prelegentów zagadnienia oraz poruszono inne kwestie. 1. Zdaniem dra Krzysztofa Germaniuka celowe jest powołanie stowarzyszenia zrzeszającego producentów urządzeń dylatacyjnych i łożysk. 2. Pan prof. Krzysztof Żółtowski zadeklarował, że podejmie się opracowania modelu teoretycznego służącego do analizy zaproponowanej przez dra Andrzeja Niemierkę nowej koncepcji łożyskowania obiektów.

8 3. W kontekście wystąpienia mgr inż. Krzysztofa Urbańskiego, oddziałowego inspektora mostowego dyskutowano szeroko nad stosowaniem fartuchów ochronnych w łożyskach. Fartuchy te mają chronić przed zniszczeniem lub zanieczyszczeniem powierzchni ślizgowych łożysk, ale bardzo utrudniają dostęp do tych powierzchni i kontrolę np. zużycia PTFE oraz wzajemnego położenia ruchomych elementów łożyska. Pan dr Andrzej Niemierko wyjaśnił, że w normie PN-EN nie ma wyraźnego nakazu stosowania takich zabezpieczeń, ale jest powiedziane, że jeżeli lokalne warunki sprzyjają zanieczyszczeniu to takie fartuchy można zastosować. Taką też koncepcję przyjęto w Zaleceniach GDDKiA z 2006 r. 4. Pan prezes Jan Piekarski zaproponował zwrócenie należytej uwagi na zagadnienia tłumików drgań pod łożyskami. 5. Pan dr Krzysztof Germaniuk zwrócił uwagę na częste zapominanie o fakcie występowania przemieszczeń w obrębie urządzeń dylatacyjnych, w konsekwencji czego zniszczeniom ulegają na przykład mostowe bariery ochronne. 6. Zgłoszono potrzebę omówienia podczas sesji następnych wydarzeń z cyklu Konferencje Specjalistyczne nauka-praktyka-biznes następujących zagadnień: projektowanie urządzeń dylatacyjnych na szkodach górniczych, awarie obiektów inżynierskich, rozpoznanie geotechniczne podłoża, wpływ sposobu zlecania i realizowania kontraktów na jakość i trwałość budowli inżynierskich, urządzenia obce na obiektach inżynierskich.