Zadanie 1B.5 Przebudowa mostów drogowy w km 2,45 rz. Warty w Kostrzynie nad Odrą

Transkrypt

1 Zamierzenie budowlane: Adres inwestycji: Branża: Projekt Ochrony Przeciwpowodziowej w Dorzeczu Odry i Wisły Kontrakt 5.4 Nadzór projektowo-konstrukcyjny nad robotami, Zarządzanie Projektem, Pomoc Techniczna i Szkolenia oraz wsparcie i wzmocnienie potencjału instytucjonalnego JRP dla RZGW w Szczecinie Miasto: KOSTRZYN NAD ODRĄ Województwo: LUBUSKIE OBIEKTY INŻYNIERSKIE MOST NA WARCIE Rodzaj opracowania: KONCEPCJA Przedmiot opracowania: Numer projektu: Zadanie 1B.5 Przebudowa mostów Most drogowy w km 2,45 rz. Warty w Kostrzynie nad Odrą Inwestor: Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Szczecinie (RZGW Szczecin) Tama Pomorzańska Szczecin Jednostka projektowa: Sweco Consulting sp. z o.o. ul. Franklina Roosevelta 22, Poznań Telefon Fax Sweco Consulting Sp. z o.o. Biuro w Szczecinie Ul. Łyskowskiegoo 16, Szczecin Telefon Fax Funkcja: Główny Projektant: Projektant: Tytuł, imię i nazwisko Specjalność Nr uprawnień mgr inż. Mateusz ZALEWSKI konstrukcyjnobudowlana 44/2003 inż. Mariusz ROBAK mostowa SLK/0082/POOM/03 Podpis Sprawdzający: inż. Edwardd ZGODA mostowa SLK/1609/PWOM/07 Opracował: mgr inż. Adrian ZĘBALA mostowa SLK/1740/POOM/07 Szczecin, listopad 2017r.

2 SPIS ZAWARTOŚCI CZĘŚĆ 1 CZĘŚĆ 2 CZĘŚĆ 3 CZĘŚĆ OGÓLNA OBIEKTY INŻYNIERSKIE MOST NA WARCIE UKŁAD DROGOWY WRAZ Z INFRASTRUKTURĄ 2 Strona

3 Spis treści 1. Przedmiot i zakres opracowania Podstawa opracowania Formalna podstawa opracowania Techniczne podstawy opracowania Opis stanu istniejącego Informacje ogólne Konstrukcja nośna Podpory Wyposażenie Opis stanu projektowego Warunki geotechniczne, kategoria geotechniczna oraz sposób posadowienia obiektu Opis rozwiązań projektowych Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe Założenia przyjęte do obliczeń Zastosowane schematy statyczne Obciążenia Podstawowe wyniki obliczeń Wymiarowanie urządzeń odwodnienia Wymiarowanie i obliczenia urządzeń wyposażenia technicznego Dylatacje Łożyska Obiekt tymczasowy SPIS RYSUNKÓW 13 3 Strona

4 CZĘŚĆ 2 OBIEKTY INŻYNIERSKIE - MOST NA WARCIE 1. Przedmiot i zakres opracowania Przedmiotem niniejszego opracowania jest projekt koncepcyjny, część M branża mostowa dla zamierzenia inwestycyjnego pn.: Projekt Ochrony Przeciwpowodziowej w Dorzeczu Odry i Wisły. Kontrakt 5.4 Nadzór projektowo konstrukcyjny nad robotami, Zarządzanie Projektem, Pomoc Techniczna i Szkolenia oraz wsparcie i wzmocnienie potencjału instytucjonalnego JRP dla RZGW w Szczecinie. 1B.5 Przebudowa mostów w celu zapewnienia minimalnego prześwitu Most drogowy w km drogi krajowej nr 31 w Kostrzynie nad Odrą (km 2,45 rzeki Warty) Zakres opracowania obejmuje przebudowę mostu istniejącego drogowego dla zapewnienia minimalnego prześwitu dla żeglugi. 2. Podstawa opracowania 2.1. Formalna podstawa opracowania Niniejsze opracowanie wykonano na podstawie umowy zawartej 10 listopada 2016r. pomiędzy Joint Venture Sweco w składzie: Sweco Consulting sp. z o.o., Sweco Nederland BV oraz Sweco Engineering sp. z o.o. i Ekocentrum Wrocławski Ośrodek Usług Ekologicznych sp. z o.o. a Regionalnym Zarządem Gospodarki Wodnej w Szczecinie w ramach Projektu Ochrony Przeciwpowodziowej w Dorzeczu Odry i Wisły. Dokumentacja projektowa przebudowy przedmiotowego mostu opracowywana jest w ramach Komponentu 1. Ochrona przed powodzią Dolnej i Środkowej Odry, Zadanie 1B.5 Przebudowa mostów Techniczne podstawy opracowania Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane, (Dz. U. z 1994r. nr 89 poz. 414 z późniejszymi zmianami), Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. Prawo ochrony środowiska, (Dz. U. z 2001r. nr 62 poz. 627 z późniejszymi zmianami), Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego (Dz. U z 2012r. nr 0, poz. 462 z późniejszymi zmianami), Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych (Dz. U. z 2012r. nr 0 poz. 463), Rozporządzenie MTiGM z dnia 2 marca 1999r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie. 4 Strona

5 Rozporządzenie MTiGM z dnia 30 maja 2000r w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie. PN-85/S Obiekty mostowe. Obciążenia. PN-91/S Obiekty mostowe. Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Projektowanie. PN-82/S Obiekty mostowe. Konstrukcje stalowe. Projektowanie. PN-83/B Fundamenty budowlane. Nośność pali i fundamentów palowych. PN-81/B Grunty budowlane. Posadowienie bezpośrednie budowli. Obliczenia statyczne i projektowanie. M. Rybak: Obciążenia mostów. Komentarz do normy PN-85/S WKiŁ. W-wa 1989 r. A.Madaj, W.Wołowicki: Budowa i utrzymanie mostów. WKiŁ W-wa 2001 r. 3. Opis stanu istniejącego 3.1. Informacje ogólne Istniejący obiekt jest mostem drogowym zlokalizowanym w km 2,45 rzeki Warty w Kostrzynie nad Odrą w ciągu drogi krajowej nr 31 Szczecin Słubice w km (ul. Sikorskiego). Fot. 1 Lokalizacja mostu drogowego w km 2,45 rz. Warty w Kostrzynie nad Odrą (źródło: maps.google.coml) Podstawowe parametry geometryczne obiektu: Rok budowy obiektu nieznany Rozpiętości teoretyczne 30,5+34,0+38,0+34,0+30,5 Kąt skrzyżowania z przeszkodą ~90 Wyniesienie spodu przęsła ponad poziom WWŻ 3,90m Poziom zwierciadła WWŻ w przekroju mostowym (Kronsztad 86) 13,78m n.p.m. Klasa drogi wodnej II 5 Strona

6 Fot. 2 Widok mostu z dołu rzeki Konstrukcja nośna Fot. 3 Widok mostu z góry rzeki. Przedmiotowy most został wybudowany pod koniec XIX wieku jako obiekt 5-przęsłowy z przęsłami kratowymi z jazdą górą. Obecnie ustrój nośny obiektu stanowi 6 nitowanych dźwigarów blachownicowych o zmiennej wysokości przekroju w formie belki ciągłej. Pomost obiektu o konstrukcji stalowej na blachach nieckowych. Na pomoście znajduje się dwupasmowa jezdnia o nawierzchni bitumicznej i spadku daszkowym oraz obustronne chodniki dla pieszych z nawierzchnią z mieszanki mineralno-asfaltowej w formie płyt żelbetowych opartych na skrajnych dźwigarach oraz na końcach wsporników stalowych Podpory Brak informacji na temat materiału podpór. Ławy fundamentowe betonowe, zabezpieczone drewnianymi ściankami szczelnymi. Oryginalne podpory zostały nadbetonowane. 6 Strona

7 Dostęp do łożysk na filarach zapewniony jest z chodników poprzez żeliwne włazy. Dostęp do łożysk na przyczółkach zapewniony jest dzięki schodom skarpowym, na brzegu północno-wschodnim prostopadłym do osi drogi, na brzegu południowo-zachodnim równoległym do osi drogi Wyposażenie Obiekt wyposażony jest w mostowe krawężniki kamienne, elementy odwodnienia wpusty w osiach odwodnienia po obu stronach jezdni oraz blokowe urządzenia dylatacyjne na przyczółkach. Obustronne chodniki zabezpieczone są barierami energochłonnymi od strony jezdni oraz stalowymi balustradami na krawędzi obiektu. Obiekt wyposażony jest także w latarnie mocowane do wsporników kap chodnikowych, poza balustradami. Na każdej podporze znajdują się łożyska stalowe, w osi każdego z dźwigarów. Na przyczółku północno-wschodnim, w ścianie zaplecznej zabudowany jest reper. Obiekt wyposażony jest w urządzenia obce. 4. Opis stanu projektowego 4.1. Warunki geotechniczne, kategoria geotechniczna oraz sposób posadowienia obiektu W badanym podłożu nawiercono jeden otwór geologiczny na głębokość 14,1 m.p.p.t. W badanym otworze nawiercono grunty piaszczyste niespoiste o miąższości około 8m (wraz z głębokością o różnym stopniu zagęszczenia od luźnego po zagęszczony) oraz pod nimi warstwę około 6m miąższości gruntów spoistych w postaci piasków ilastych w stanie zwartym. Woda gruntowa występuje od poziomu terenu do stropu gruntów spoistych. Obiekt nie podlega zabezpieczeniu przed wpływami górniczymi. W oparciu o Rozporządzenie MSWiA z dnia 24 września 1998 r. w sprawie ustalania geotechnicznych warunków posadowienia obiektów budowlanych, dla przedmiotowego obiektu ustalono II kategorię geotechniczną oraz złożone warunki gruntowe Opis rozwiązań projektowych Rozwiązania konstrukcyjne: - Wariant W1: obiekt trójprzęsłowy wolnopodparty o dwubelkowej, stalowo-betonowej konstrukcji pomostu z przęsłem środkowym wzmocnionym poprzez podwieszenie pomostu za pomocą cięgien prętowych do stalowych łuków. Łuki są nachylone do siebie, a ich przekrój poprzeczny jest zmienny i najmniejszy w kluczu. - Wariant W2: obiekt dwuprzęsłowy wolnopodparty o dwubelkowej, stalowo-betonowej konstrukcji pomostu z przęsłem nurtowym wzmocnionym poprzez podwieszenie pomostu za cięgien prętowych do stalowych łuków. Łuki są nachylone do siebie, a ich przekrój poprzeczny jest zmienny i najmniejszy w kluczu. - Wariant W3: obiekt dwuprzęsłowy ciągły o dwubelkowej, stalowo-betonowej konstrukcji pomostu podwieszonej za pomocą lin zamkniętych do żelbetowego pylonu w kształcie litery H utwierdzonego w stopie posadowionej poza głównym nurtem rzeki. Pylon dodatkowo nachylono w stronę przęsła nurtowego. Przekrój poprzeczny słupów pylonu jest prostokątny, zmienny na odcinku od fundamentu do rygla oraz stały powyżej rygla. Wewnątrz słupów pylonu zaprojektowano stalową klatkę schodową, umożliwiającą dostęp do zakotwień want i wyjście na taras na szczycie pylonu oraz zejście na poziom ciosów podłożyskowych i dostęp do wózków rewizyjnych. 7 Strona

8 Parametry techniczno-geometryczne: W1 W2 W3 - długość całkowita ustroju nośnego 181,75m 181,75m 182,0m - rozpiętość teoretyczna 57,2+90,0+27,15m 150,4+27,15m 147,0+33,0m - szerokość całkowita 18,46m 18,46m 18,70m - powierzchnia konstrukcji nośnej 3355,1m2 3355,1m2 3403,4m2 - wysokość konstrukcyjna 1,475m 1,475m 1,475m Rozwiązania wspólne dla W1, W2, W3: Materiały: Beton: - płyta pomostu: beton B45 (C35/45), - podpory: beton B35 (C30/37), - fundamenty: beton B35 (C30/37),; - warstwy wyrównawcze: beton B15 (C12/15); Stal: - dźwigary nośne, łuki: stal S355J2; - system podwieszenia: W1, W2 cięgna prętowe ze stali o granicy plastyczności 460 MPa W3 - liny zamknięte z wiązki drutów ze stali wysokiej wytrzymałości 1860 MPa - elementy stalowe wyposażenia: stal konstrukcyjna St3S; - zbrojenie w elementach żelbetowych: stal zbrojeniowa A-IIIN. Nawierzchnia na obiekcie: - warstwa wiążąca asfalt lany gr. 4cm - warstwa ścieralna mieszanka SMA gr. 4,5cm - nawierzchnia chodnika bitumiczna, cienkowarstwowa 5mm Podpory: - filary żelbetowe oraz skrajne przyczółki masywne posadowione pośrednio na palach wielkośrednicowych. Mury oporowe: - na dojeździe od strony Słubic na długości około 57,3m projektuje się obustronne mury oporowe z okładzin prefabrykowanych w systemie gruntu zbrojonego zwieńczone żelbetowym okapem z deskami gzymsowymi. Wyposażenie: - łożyska garnkowe - dylatacje modułowe o modułach +/-80mm - schody skarpowe po stronie północnej oraz drabiny i pomost stalowy dla obsługi po stronie południowej - wózek rewizyjny podwieszony do poprzecznic pomostu - latarnie oświetleniowe - bariery ochronne między jezdnią a ciągiem pieszo-rowerowym o szerokości pracującej 60cm - balustrady stalowe 1,2m za chodnikiem, na skraju obiektu 8 Strona

9 - odwodnienie system wpustów i sączków odprowadzających wodę do kolektora włączonego do projektowanego systemu odwodnienia drogi, wzdłuż osi odwodnienia drenaż z geosyntetyku - gzymsy na murach i skrzydłach prefabrykaty z polimerobetonu Urządzenia obce - podwieszone do obiektu (wodociąg DZ450, kanalizacja sanitarna DZ160, kable elektroenergetyczne w rurze PE160 i elektryczne w rurze PE110, sieć operatora Orange w PE110, kanały technologiczne w PE110 i PE140, kable pod oświetlenie i sygnalizację żeglugową w PE110, miejsce pod przyszłościową sieć gazową DN250) Geometria drogi na obiekcie: - kąt skosu z podporami promień pionowy niwelety R=2700m - spadek poprzeczny daszkowy 2% Zabezpieczenie antykorozyjne: - konstrukcja stalowa zestaw malarski z farb o wysokiej zawartości pyłu cynkowego składający się z powłoki gruntującej, międzywarstwowej i nawierzchniowej o łącznej grubości 400µm - balustrady przy chodniku i na schodach skarpowych zestaw malarski składający się z warstwy gruntującej, zabezpieczającej i zamykającej o łącznej grubości 260µm - powierzchnie fundamentów, podpór i skrzydeł stykające się z gruntem izolacja bitumiczna na zimno - pozostałe powierzchnie betonowe elastyczne powłoki malarskie - izolacja pomostu termozgrzewalna gr. 5mm Technologia wykonania: Wytwórnia konstrukcji stalowych, betonowanie pomostu na deskowaniu podwieszonym do konstrukcji stalowej Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe Założenia przyjęte do obliczeń Obliczenia statyczno-wytrzymałościowe przeprowadzono w zakresie liniowo-sprężystym wg metody naprężeń liniowych w konwencji rozdzielonych współczynników bezpieczeństwa Zastosowane schematy statyczne W obliczeniach sprawdzono wstępnie nośność wszystkich elementów konstrukcyjnych projektowanego obiektu osobno dla każdego z wariantów. Ustroje nośne zostały odwzorowane elementami prętowymi w schematach wolnopodpartych z pomostami podwieszonymi do łuków stalowych (W1, W2), bądź schematem ciągłym podwieszonym do żelbetowego pylonu (W3). Płyta pomostu została obliczona jako element prętowy z uwzględnieniem zastępczych szerokości pasm płytowych. Trzony podpór dla wszystkich rozwiązań obliczono jako pręty sztywno zamocowane w fundamencie Obciążenia Obliczenia ustroju nośnego przeprowadzono dla następujących obciążeń i oddziaływań: g - ciężar własny dg - ciężar dodatkowy 9 Strona

10 t - obciążenie tłumem q+k - obciążenie taborem samochodowym q i pojazdem K dt - obciążenie nierównomiernym wpływem temperatury ±15 C T - obciążenie równomiernym wpływem temperatury +45 C, -35 C W - parcie boczne wiatru Obliczenia filarów wykonano dla następujących obciążeń i oddziaływań: T - siła tarcia w łożyskach H - siła hamowania na obiekcie "W" - siła od parcia wiatru V - reakcje z ustroju nośnego Obliczenia przyczółków wykonano dla następujących obciążeń i oddziaływań: Ea - parcie czynne gruntu Eq - parcie gruntu przy obciążonym naziomie T - siła tarcia w łożyskach H - siła hamowania na obiekcie "W" - siła od parcia wiatru V - reakcje z ustroju nośnego Obciążenia pogrupowano w układy: podstawowy P, dodatkowy PD i wyjątkowy PW Podstawowe wyniki obliczeń Dźwigar główny Poniżej zestawiono w tabeli maksymalne naprężenia normalne całkowite w przekroju stalowych elementów nośnych: Całkowite Dopuszczalne Naprężenia ekstremalne σmax 16mm<t<=40mm 40mm<t<=63mm Wariant 1 Wariant 2 Wariant 3 Dźwigar nośny przęsła Łuk przęsła nurtowego Ściąg przęsła nurtowego Dźwigar nośny przęsła Poprzecznica Łuk przęsła nurtowego Ściąg przęsła nurtowego Dźwigar nośny przęsła Poprzecznica Dźwigar nośny Poprzecznica Obliczone naprężenia nie przekraczają wartości dopuszczalnych. Wyniki są przybliżone - w dalszych fazach projektu zostaną wykonane obliczenia dokładne. Podpory W pkt przedstawiono obliczeniowe wartości reakcji dla każdej z podpór. Przeprowadzone wstępne obliczenia elementów podpór potwierdzają poprawność przyjętych wymiarów gabarytowych tych elementów. Obliczenia przeprowadzono każdorazowo dla ekstremalnej kombinacji obciążeń. 10 Strona

11 4.4. Wymiarowanie urządzeń odwodnienia Odwodnienie obiektu odbywa się za pomocą wpustów i sączków umieszczonych wzdłuż osi odwodnienia odprowadzających wodę do kolektorów, a następnie za pomocą rur spustowych do projektowanego systemu odwodnienia drogi. Do obliczeń urządzeń odwodnienia przyjęto prawdopodobieństwo pojawiania się deszczu miarodajnego p=20%, o czasie trwania deszczu t=15 min. Określenie ilości ścieków opadowych Ilość ścieków opadowych określono na podstawie wzoru: Q = q*ψ*f gdzie: Q maksymalny przepływ obliczeniowy [l/s] q natężenie deszczu miarodajnego [l/s ha] ψ - współczynnik spływu F powierzchnia zlewni [ha] Przyjęto do obliczeń p = 20% q = 132 l/s ha c = 5 (deszcze przeciętnie raz na pięć lat) Współczynnik spływu dla powierzchni 0.9 Dobór średnic kolektorów Powierzchnia obiektu: 0,307 ha F asf 0,5*0,307 ha * 0.9 zlewnia zredukowana F zred = 0,138 ha Q = 132*0,138 = 18,2 l/s Przyjęto średnicę kolektora Ø=250 mm 4.5. Wymiarowanie i obliczenia urządzeń wyposażenia technicznego Dylatacje Wielkość przesuwu obliczono zgodnie z opracowaniem - Zalecenia dotyczące doboru mostowych urządzeń dylatacyjnych oraz ich wbudowywania i odbioru. Załącznik do Zarządzenia Nr 4 Generalnego Dyrektora Dróg Krajowych i Autostrad z dnia 24 stycznia 2007 r. Przy wyznaczaniu całkowitego przemieszczenia krawędzi szczeliny dylatacyjnej uwzględniono następujące składowe: Δlc = Δlt + Δlφ w którym: Δlt - przemieszczenie wywołane zmianami temperatury, Δlφ - przemieszczenie wywołane obrotami przekrojów podporowych przęseł Zastosowano szczelne dylatacje modułowe o dopuszczalnym przemieszczeniu: - wariant 1: oś 1 ± 40 mm (Δlc = 35 mm), oś 2 ± 80 mm (Δlc = 50 mm), oś 3 ± 40 mm (Δlc = 8 mm), oś 4 ± 40 mm (Δlc = 17 mm); gdzie łożyska stałe w osiach 2a, 3a, 3b - wariant 2: oś 1 ± 120 mm (Δlc = 84 mm), oś 2 ± 40 mm (Δlc = 8 mm), oś 3 ± 40 mm (Δlc = 17 mm); gdzie łożyska stałe w osiach 2a, 2b - wariant 3: oś 1 ± 120 mm (Δlc = 81 mm), oś 3 ± 40 mm (Δlc = 19 mm); gdzie łożyska stałe w osi 2 11 Strona

12 Łożyska Zastosowano łożyska garnkowe. Reakcje podporowe oraz proponowane nośności łożysk dla wszystkich wariantów przedstawiono w tabelach poniżej. Reakcje podporowe (dla ustroju nośnego) i proponowane wstępnie nośności łożysk: Wariant 1 Wariant 2 Wariant 3 Podpora Łożysko Obliczeniowe reakcje podporowe Przyjęte wstępnie nośności łożysk V_max V_min Hy_max V H [kn] [kn] [kn] [kn] [kn] a ,05V b a ,03V b ,09V a ,02V b ,09V ,06V Obiekt tymczasowy Na czas budowy mostu docelowego wykonany zostanie objazd na moście tymczasowym po stronie południowej istniejącego obiektu (od strony górnej wody). W przekroju poprzecznym obiekt będzie przeprowadzał jezdnię o szerokości 6,0m oraz dwa chodniki dla pieszych o szerokości 1,5m oddzielone od jezdni konstrukcją kratową ustroju nośnego. Obiekt zostanie dostosowany do obciążenia taborem samochodowym klasy C. Obiekt będzie posiadał całkowitą długość 246m i składał się z trzech przęseł o rozpiętościach 2x84+77m. Na dojeździe po stronie zachodniej będzie usypany nasyp o nachyleniu skarp 1:1,25. Spód konstrukcji będzie wznosił się w przęśle głównym nurtowym o około 3,25m ponad poziom WWŻ. Pod konstrukcją pomostu zostaną podwieszone sieci kanalizacji sanitarnej (DZ160), wodociąg (DZ350) oraz kable elektroenergetyczne w rurach PE110 i PE Strona

13 SPIS RYSUNKÓW: M1.1 Rysunki ogólne stan projektowany. RZUT (wariant 1) M1.2 Rysunki ogólne stan projektowany. RZUT (wariant 2) M1.3 Rysunki ogólne stan projektowany. RZUT (wariant 3) M2.1 Rysunki ogólne stan projektowany. PRZEKRÓJ PODŁUŻNY (wariant 1) M2.2 Rysunki ogólne stan projektowany. PRZEKRÓJ PODŁUŻNY (wariant 2) M2.3 Rysunki ogólne stan projektowany. PRZEKRÓJ PODŁUŻNY (wariant 3) M3.1 Rysunki ogólne stan projektowany. PRZEKRÓJ POPRZECZNY (wariant 1) M3.2 Rysunki ogólne stan projektowany. PRZEKRÓJ POPRZECZNY (wariant 2) M3.3 Rysunki ogólne stan projektowany. PRZEKRÓJ POPRZECZNY (wariant 3) M4 Rysunki ogólne stan projektowany. MURY NA DOJAZDACH M5 Rysunki ogólne stan projektowany. MOST TYMCZASOWY 13 Strona