MONTAŻ MOSTOWYCH KONSTRUKCJI STALOWYCH METODA NASUWANIA WZDŁUŻNEGO

Transkrypt

1 Koło Naukowe Pylon Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej Mateusz Sobala Politechnika Warszawska MONTAŻ MOSTOWYCH KONSTRUKCJI STALOWYCH METODA NASUWANIA WZDŁUŻNEGO Rękopis dostarczono: marzec 2018 Streszczenie: W referacie przedstawiono współcześnie stosowane metody montażu stalowych konstrukcji mostowych. Przedstawiono wady i zalety poszczególnych sposobów budowy oraz opisano warunki ich stosowania. W drugiej części referatu omówiona została metoda nasuwania wzdłużnego wraz z opisem niezbędnych do jej zastosowania elementów technologicznych. W referacie przytoczono przykład spektakularnego nasuwania mostu stalowego w Wyszogrodzie będącego jednym z największych osiągnięć w budowie mostów stalowych tą metodą. Słowa kluczowe: most, nasuwanie, stalowe 1. METODY MONTAŻU MOSTÓW STALOWYCH Mosty o konstrukcji stalowej budowane są wieloma metodami zależnymi głównie od warunków terenowych, w jakich realizowana jest inwestycja, ale również od czynników ludzkich takich jak ekonomia budowy, potrzeba przeprowadzenia prac w krótkim czasie czy wymagania stawiane przez normy, instrukcje i rozporządzenia. Wybór metody budowy mostu ma kluczowe znaczenie już na etapie projektowania. Projektant wybierając rodzaj konstrukcji musi uwzględnić możliwości i ograniczenia wybranej metody montażu, która jest optymalna dla warunków inwestycji. Dzięki odpowiednio szybko zdefiniowanej metodzie budowy projektant może osiągać mniej lub bardziej spektakularne efekty konstrukcyjne i wizualne. Sposobów w jaki można wybudować mostową konstrukcję stalową istnieje kilka, kilkanaście po przyjęciu modyfikacji każdej z nich oraz łączeniu dwóch lub czasem więcej metod podczas wznoszenia jednego obiektu. Do dostępnych metod mostów stalowych można zaliczyć:

2 2 Mateusz Sobala montaż na rusztowaniach tradycyjnych metoda nasuwania wzdłużnego montaż za pomocą dźwigu metoda wspornikowa 1.1. MONTAŻ NA RUSZTOWANIACH TRADYCYJNYCH Montaż konstrukcji na rusztowaniach tradycyjnych charakteryzuje się przede wszystkim koniecznością całkowitego lub częściowego zabudowania przestrzeni podmostowej. Stosowanie takiego rozwiązania możliwe jest, gdy pod montowaną konstrukcją nie biegnie ciąg komunikacyjny lub przy zamknięciu ruchu. W wielu Rys. 1. Budowa mostu Poniatowskiego, Warszawa. przypadkach dziś wykonuje się źródło: bramy, które umożliwiają przeprowadzenie ruchu w przestrzeni podmostowej mimo zabudowania rusztowaniem. Drugim ograniczeniem metody jest wysokość przęsła nad terenem w przypadku dużych wysokości stosowanie rusztowań tradycyjnych staje się trudne wykonawczo oraz niekorzystne z ekonomicznego punktu widzenia MONTAŻ KONSTRUKCJI ZA POMOCĄ DŹWIGU Rys. 2. Montaż przęsła stalowego za pomocą dźwigu. źródło: Montaż konstrukcji za pomocą dźwigu możliwy jest w przypadku przęseł o niewielkiej długości. Budowa tego typu wymaga zamknięć w ruchu pod obiektem ze względu na niebezpieczeństwo awarii oraz brak zabezpieczenia przestrzeni podmostowej inaczej niż w przypadku rusztowań pełnych. Zaletą metody jest możliwość szybkiej budowy niewielkich konstrukcji z elementów prefabrykowanych. Do wad zaliczyć

3 Montaż mostowych konstrukcji stalowych. Metoda nasuwania wzdłużnego. 3 można potrzebę zapewnienia dostępu do wznoszonej konstrukcji dźwigu lub żurawia o ograniczonym wysięgu MONTAŻ KONSTRUKCJI METODĄ WSPORNIKOWĄ Zastosowanie tej metody polega przede wszystkim na produkcji mniejszych segmentów w wytwórni elementów stalowych, ich transporcie na teren budowy oraz scaleniu z gotowymi fragmentami konstrukcji. Fragment konstrukcji. znajdujący się na barce jest mocowany za pomocą stalowych lin do siłowników zamontowanych na wspornikach i w ten sposób podnoszony do góry. Wykonywanie elementów w wytwórni pozwala na zwiększenie dokładności i jakości Rys. 3. Montaż segmentu mostu w metodzie wspornikowej. źródło: wykonania oraz tempa montażu. Metoda zapewnia zmniejszenie powierzchni placu budowy oraz wykorzystywanego do montażu terenu. Zastosowanie metody uzasadnione jest szczególnie podczas budowy długich wieloprzęsłowych konstrukcji. 2. MONTAŻ METODĄ NASUWANIA WZDŁUŻNEGO Metoda nasuwania wzdłużnego to sposób budowy obiektów mostowych, w którym konstrukcja przęseł jest wykonywana odcinkowo na stałym stanowisku prefabrykacji, usytuowanym bezpośrednio za przyczółkiem. W przypadku konstrukcji stalowych, a w szczególności w przypadku konstrukcji przedstawianej w referacie, na stanowisku montażowym wykonywane są całe przęsła. W ten sposób przygotowane elementy są wysuwane zza przyczółka za pomocą urządzeń hydraulicznych w kierunku docelowego położenia. Nasuwanie konstrukcji stalowych wolnopodpartych wymaga stosowania podpór pośrednich tymczasowych ze względu na stateczność układu.

4 4 Mateusz Sobala Rys. 4. Montaż segmentu mostu w metodzie wspornikowej. źródło: ZALETY I WADY METODY NASUWANIA WZDŁUŻNEGO Nasuwanie konstrukcji pozwala na zwolnienie, z wyjątkiem tymczasowych podpór pośrednich, przestrzeni podmostowej oraz ograniczenie placu budowy do obszaru stanowiska montażowego i jego obsługi dzięki czemu metoda minimalizuje ingerencję w środowisko naturalne. Dzięki możliwości łączenia elementów składowych nasuwanej konstrukcji w dogodnych warunkach placu montażowego metoda nasuwania wzdłużnego jest dość szybka i zapewnia wysoką jakość budowli. Wysoka jakość wynika z możliwości ochrony elementów przed szkodliwymi warunkami atmosferycznymi co ma bardzo duże znaczenie np. przy wykonywaniu połączeń spawanych. Z ekonomicznego punktu widzenia jest to metoda dość tania w sprzęcie i nakładach pracy, jak również przez ograniczenie kosztów społecznych możliwość szybkiego wznowienia ruchu i krótkich zamknięć ruchu na danym ciągu komunikacyjnym. Konstrukcje stalowe budowane metodą nasuwania charakteryzują się stosunkowo małą masą własną. Projektowane do nasuwania konstrukcje posiadają jednakową wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie, która jest wymagana w pracy przekrojów w stanach przejściowych. Do wad metody można zaliczyć potrzebę stosowania podpór pośrednich, których wykonywanie, często w nurcie rzeki, może przysporzyć kłopotów. Podczas nasuwania konstrukcji powstają duże siły poziome wynikające z poruszania się pomostu po łożyskach ślizgowych lub torach tocznych dla przęseł blachownicowych, które to siły muszą zostać przeniesione przez podpory. Drugim ograniczeniem metody jest konieczność skrupulatnego przygotowania stanowiska montażowego, aby można było na nim łączyć elementy konstrukcji w sposób precyzyjny oraz bezpiecznie wysunąć z niego scalone przęsło mostu.

5 Montaż mostowych konstrukcji stalowych. Metoda nasuwania wzdłużnego URZĄDZENIA STOSOWANE W METODZIE NASUWANIA Metoda nasuwania wzdłużnego składa się z kilku elementów tworzących całą technologię montażu tym sposobem Stend montażowy Jest największym elementem technologii nasuwania wzdłużnego. Znajduje się za przyczółkiem, zza którego konstrukcja jest nasuwana. W przypadku mostów stalowych na stend składają się stanowisko montażowe, stanowisko naprowadzające oraz urządzenie przesuwające Podpory montażowe Długość wspornikowej części przęsła zwiększa się w trakcie nasuwania. Aby zmniejszyć wysięg wspornika stosuje się tymczasowe podpory montażowe w postaci rusztowań lub słupów. Często stosowanym rozwiązaniem są podpory z rur stalowych posadawiane na fundamencie palowym. Rury sytuuje się w grupach i łączy oczepem co pozwala na otrzymanie stabilnego podparcia dla przęsła. Podpory tymczasowe powinny spełniać warunki stateczności na obrót oraz warunki wytrzymałościowe. W metodzie nasuwania podłużnego i poprzecznego konieczne jest uwzględnienie odkształceń oraz przemieszczeń pionowych. Szczegółowe wartości dopuszczalnych odkształceń przedstawione są w literaturze specjalistycznej Dziób montażowy Powszechnie zwany awanbekiem stalowy element mający za zadanie skrócenie części wspornikowej nasuwanej konstrukcji oraz podniesienie końca wspornika przed osiągnięciem kolejnej podpory. W przypadku mostów stalowych jego stosowanie w celu zmniejszenia wysięgu wspornika może nie być uzasadnione ze względu na lekkość samej konstrukcji nasuwanej nie jest więc nieodłącznym elementem technologii. Awanbek znajduje powszechne zastosowanie przy nasuwaniu przęseł betonowych dzięki znacznie mniejszej wadze w stosunku do betonu przy zachowaniu odpowiedniej sztywności Łożyska montażowe Łożyska ślizgowe stanowią tymczasowe podparcie dla nasuwanej konstrukcji. W celu zmniejszenia oporów przesuwu są na nich stosowane płyty teflonowe.

6 6 Mateusz Sobala Urządzenia przesuwające Urządzenia przesuwające składa się z pras przesuwających, podnoszących i łożysk spoczynkowych. Ruch pras realizowany jest hydraulicznie. Nasuwana konstrukcja jest podnoszona za pomocą prasy podnoszącej, a następnie przesuwana wzdłużnie za pomocą prasy przesuwającej. Po opuszczeniu konstrukcji na łożyska spoczynkowe zestaw pras przesuwany jest z powrotem do położenia wyjściowego. Cały cykl jest powtarzany. Innym urządzeniem służącym do przesuwania jest wyciągarka, która za pomocą lin stalowych przeciąga konstrukcję na docelowe położenie. W celu zachowania stateczności na obrót konstrukcji lub utrzymania większej długości wspornika można stosować balast lub wysunięcie stendu montażowego Maszty z odciągami W celu ograniczenia potrzeby stosowania podpór pośrednich podczas nasuwania można stosować dodatkowe maszty wyposażone w odciągi zamontowane na konstrukcji. Stosowanie masztów służy podniesieniu końca konstrukcji pracującej wspornikowo, a dzięki temu zmniejszeniu naprężeń w tej części i przekazanie jej na przęsło podparte już w dwóch punktach na długości konstrukcji na podporach docelowych BUDOWA MOSTU PRZEZ WISŁĘ W WYSZOGRODZIE Most przez Wisłę w Wyszogrodzie zrealizowany w latach w momencie oddania do użytku był najdłuższym mostem w Polsce i mierzył 1201 m długości w tym 550 m w części nurtowej o maksymalnej rozpiętości przęsła równej 100m. Konstrukcję tego mostu w części nurtowej stanowi ustrój belkowy ciągły o zmiennej wysokości przęsła. Nasuwanie mostu odbywało się bez podpór tymczasowych. W celu zrealizowania takiego przedsięwzięcia zastosowano maszt z odciągami, który pozwolił wyeliminować potrzebę stosowania podpór montażowych. Zmienna wysokość dźwigara wymusiła budowę specjalnej konstrukcji stanowiącej tor ślizgowy oraz umożliwiającej utrzymanie stałej rzędnej spodu nasuwanej belki ciągłej. W celu podniesienia końca wspornika przy osiągnięciu podpory na czole nasuwanej konstrukcji zamontowano awanbek wygięty w taki sposób, żeby możliwy był najazd na rusztowania umieszczone na podporze. Realizacja tak dużego przedsięwzięcia pokazuje jak bardzo uniwersalna dzięki możliwości zastosowania elementów dodatkowych i ich modyfikacji jest metoda nasuwania wzdłużnego dla konstrukcji mostowych wszelkich typów.

7 Montaż mostowych konstrukcji stalowych. Metoda nasuwania wzdłużnego. 7 Rys. 5 Budowa mostu przez Wisłę w Wyszogrodzie źródło: Bibliografia 1. Furtak K., Radomski W. : Obiekty mostowe naprawy i remonty, Wyd. PK, Kraków Furtak K., Wołowicki W. : Rusztowania Mostowe, WKŁ, Warszawa Ghosh U.K. : Design and construction od steel bridges, Taylor & Francis, London Madaj A., Wołowicki W. : Budowa i utrzymanie mostów, WKŁ, Warszawa Madaj A., Wołowicki W. : Podstawy projektowania budowli mostowych, WKŁ, Warszawa Opracowanie zbiorowe: Współczesne technologie budowy mostów, DWE, Wrocław 2014 CONSTRUCTION OF STEEL BRIDGE STRUCTURES LAUNCHING METHOD Summary: The lecture presents methods of assembly of steel bridge constructions. The advantages, disadvantages and the conditions of individual construction methods use are described. The second part of the lecture is description of launching method together with the descriotion of technological elements necessary for method application. The paper cites an example of the spectacular launching of a steel bridge in Wyszogród, which is one of the greatest achievements in the construction of steel bridges using this method. Keywords: bridge, launching, steel