Maciej FIDYK 1 Cezary STERNICKI 2 Łukasz RYMANOWSKI 3 ZASTOSOWANIE W PEŁNI PREFABRYKOWANYCH KABLI SPRĘŻAJĄCYCH NA PRZYKŁADZIE OBIEKTU WA22A W CIĄGU AUTOSTRADOWEJ OBWODNICY WROCŁAWIA, CZ.II. 1. Opis konstrukcji obiektu WA22A. W ramach zadania: Zaprojektowanie i zbudowanie Autostradowej Obwodnicy Wrocławia, część 2 jest realizowany wiadukt WA-22A. Jest to estakada o łącznej długości około 1.600m, która wznosić się będzie nad polami irygacyjnymi, linią kolejową nr 271, ulicami Pełczyńską i Wrzosową. Konstrukcję nośną wiaduktu stanowią trzy dziesięcioprzęsłowe i jeden jedenastoprzęsłowy układy ciągłe, płytowo-belkowe (tj. w sumie 41 przęseł), w których rozpiętości wynoszą od 28 do 47,5m. Szerokość całkowita wiaduktu wynosi 36,12m (2x17,16m pomosty i 1,8m przerwa dylatacyjna pomiędzy nitką północną i południową), rozstaw osiowy belek w przekroju poprzecznym wynosi 7,51m a wysokość konstrukcyjna pomostu 2,2m. W wykonania płyty pomostu zastosowano beton C40/50, stal zbrojeniową BSt500S oraz cięgna sprężające 19L15,7; 12L15,7; 9L15,7 oraz 7L15,7. Rys.1. Przekrój poprzeczny typowego przęsła. 1 mgr inż., MOSTY KATOWICE sp. z o.o. 2 mgr inż., DYWIDAG Systems International sp. z o.o. (DSI) 3 mgr inż., DYWIDAG Systems International sp. z o.o. (DSI)
Rys.2. Widok głowic kotwiących dla typowego przęsła Ze względu na konieczność skrócenia czasu realizacji zdecydowano się na wykorzystanie technologii budowy przy pomocy rusztowania przestawnego dźwigar rusztowaniowy, dołem przejezdny oraz zastosowanie technologii w pełni prefabrykowanych kabli sprężających dostarczanych na szpulach w formie gotowej do natychmiastowego montażu. W momencie sprężania pierwszych odcinków budowlanych jesienią 2010, była to pierwsza tego typu realizacja w Polsce wykorzystująca sprężające kable prefabrykowane. 2. Produkcja i dostawa prefabrykowanych kabli sprężających. Sprężające kable prefabrykowane zostały przygotowywane są w zakładzie prefabrykacji (rys.3.) w sposób umożliwiający ich natychmiastowe wbudowanie na placu budowy. W szczególności sploty zostały wepchnięte w stalowe rury osłonowe, zamocowano trąbki przejściowe oraz zakotwieni bierne przy wykorzystaniu zacisków plastycznych (rys.4.). Rys.3. Produkcja prefabrykowanych kabli sprężających. (fot.archiw. DSI)
Rys.4. Zakotwienie bierne wraz z zaciskami plastycznymi blokującymi sploty przygotowane do transportu. (fot.ł.rymanowski) Wyżej wymienione czynności zostały wyeliminowane na placu budowy przyczyniając się do krótszego procesu realizacji oraz gwarantując większą precyzję wykonania (np. sploty wykazują mniejszy stopień wzajemnego skręcenie co rezultuje mniejszymi stratami doraźnymi). Następnie tak przygotowane kable są nawijane na szpule oraz ładowane na transport i dostarczane just-in-time na plac budowy (rys.5.). Rys.5. Dostawa i rozładunek prefabrykowanych kabli sprężających. (fot.c.sternicki) Po dostarczeniu na budowę, szpule z kablami prefabrykowanymi, składowane są w rzędach lub bezpośrednio podawane na ustrój i rozwijane w miejsce przeznaczenia. Istotnym elementem jest wygodny sposób składowania szpul (rys.6.). Rys.6. Zakotwienie bierne wraz z zaciskami plastycznymi blokującymi sploty przygotowane do transportu. (fot.ł.rymanowski)
3. Charakterystyka prefabrykowanych kabli sprężających, wewnętrznych z przyczepnością. Prefabrykowane kable sprężające dopuszczone są do stosowanie na podstawie aprobaty ETA-06/0025 oraz ETA-06/0022. Przedstawione w wyżej wymienionych dokumentach materiały zakładają wykorzystanie stali sprężającej o następujących charakterystykach: a. Y1770S7/ 15,7mm (150mm2) lub 15,3mm (140mm2) b. Y1860S7/ 15,7mm (150mm2) lub 15,3mm (140mm2) o ilości splotów od 2 do 37, przy czym najpowszechniej stosowane są kable o ilościach splotów 12,15,19 i 22. Zakres pokrywanych sił sprężających jest zatem identyczny jak w przypadku tradycyjnego systemu montowanego na placu budowy stosowanego przez wiodące firmy w dziedzinach technik sprężania na rynkach europejskich. System kabli prefabrykowanych bazuje na szeroko stosowanych w Polsce zakotwieniach wielopłaszczyznowych, rozkładających siłę docisku na poszczególne żebra zakotwienia jak i również na zakotwieniu stalowym, płytowym. Przykładowy schematycznych widok zakotwienia przedstawiono na rys.7. Ze względu na większą precyzję wykonania, jako osłonki prefabrykowanych kabli sprężających, można stosować mniejsze średnice rur osłonowych typ I. Przyczynia się to do mniejszego zużycia cementu podczas wykonywania iniekcji oraz zwiększa ramię działania sił wewnętrznych. Przykładowe zestawienie porównawcze rur osłonowych dla kabli prefabrykowanych i zwykłych przedstawiono na rys. 7. Rys.7. Schematyczny widok zakotwienia typu MA. 4. Budowa zakotwienia kabla sprężającego, wewnętrznego z przyczepnością. Zastosowany kabel sprężający bazuje na zakotwieniu wielopłaszczyznowym typu MA6-19 (Rys.8.) po stronie czynnej, MP6-19 po stronie biernej oraz MK-KL6-19 przy łączniku wraz z zaciskami plastycznymi, zamiast konwencjonalnych szczęk kotwiących, zapewniającymi stałość zakotwienia splotu, niezależnie od siły naciągu. Takie rozwiązanie jest zasadniczym elementem technologii kabli prefabrykowanych, gdyż pozwala ono na zamocowanie zakotwienia biernego już na etapie prefabrykacji w zakładzie produkcyjnym i utrzymanie zakotwienia splotów podczas transportu. Stosowane zaciski plastyczne nie generują poślizgu podczas naciągu, co należy uwzględnić projektując program sprężania. Rys.8. Zakotwienie bierne typu MP6-19 oraz łącznik MK-KL6-19 wraz z zaciskami plastycznymi i płytką zabezpieczająca. (fot. Ł.Rymanowski)
5. Realizacja prac sprężalniczych na obiekcie WA22A. Organizacja pracy na obiekcie WA22A zakłada przystąpienie do rozkładania kabli prefabrykowanych z bębna po ułożeniu zbrojenia dolnego belki i strzemion (strzemiona górą otwarte aby umożliwić wprowadzenie kabla do koryta belki). Podczas rozwijania kabla bęben jest podwieszony do dźwigu za pomocą specjalnego rozwijającego wózka, który umożliwia obrót bębna, rozwinięcie kabla oraz jednocześnie za pomocą hamulców pneumatycznych zapobiega niekontrolowanemu rozwinięciu (Rys.9.). Rys.9. Urządzenie do rozwijania kabli prefabrykowanych. (fot.c.sternicki) Kabel jest układany na wcześniej przygotowanych przez zbrojarzy trawersach ustawionych na odpowiednich wysokościach, według projektu. Kabel jest rozwijany do momentu jego zakończenia na końcu taktu lub jeżeli jest to kabel przechodzący przez miejsce połączenia dwóch taktów, bęben z nawiniętą resztą kabla jest odstawiany na przygotowana wcześniej platformę roboczą i zabezpieczony przed ewentualnym przemieszczeniem. Ideę realizacji przedstawiono na Rys.10. Rozłożenie kablaa na uprzednio przygotowanym zbrojeniu. Strzemiona góra otwarte. Odstawienie kablaa na platformę, zamknięcie zbrojenia, betonowanie.
Odstawienie zabetonowany szpul na ustrój, wykonanie sprężenia, przejazd dźwigaraa do następnej sekcji. Rys.10. Kolejne etapy układaniaa prefabrykowanych kabli sprężających na WA22A (fot.c.sternicki) W celu realizacji założonego 6-dniowego taktu, istotną sprawą podczas wykonywania ustroju nośnego była organizacjaa pracy 3 grup roboczych: Brygady sprężalniczej, układającej kable, zbrojarzy układających trawersy i zamykających zbrojenie cieśli montującymi kolejne warstwy zastawki z osadzonymi głowicami lub otworami do przepuszczenia kabli przechodzących. W celu zrealizowania ygorystycznych założeń zoptymalizowanie procesu wykonaniaa prac sprężalniczych. harmonogramowych, konieczne było możliwe Realizacja prac sprężalniczych przy zaangażowaniu 3 monterów, polegających na ułożeniu ok. 20 ton stali sprężającej (w postaci gotowych kabli wraz z osłonką) zajmuje obecnie ok. 12 15 godzin (2 belki - 11 lin na belkę w tym 4 liny przechodzącee i 5 z łącznikami czynnymi, skrócony w stosunku do harmonogramu zakładającego 24h na obie belki). Wynik ten jest zasadniczy dla uzyskania 6-dniowego czasu realizacji odcinka budowlanego, jednakże jest on ściśle uzależniony od organizacji i zgraniu czasowym wyżej wymienionych grup roboczych jak i zastosowanej technologii. Część prac sprężalniczych do momentu wykonania sprężenia, realizowana zostałaa w myśl zasady 2 w 1, tzn. proces układania rurek osłonowych i następnie wciskania w nie stali sprężającej, został skrócony do jednego kroku w postaci układania gotowego kabla (osłonka + sploty) z uprzednio zamocowanymm zakotwieniem biernym. Istotną zaletą tego rozwiązania, poza aspektem czasowym, jest fakt, że już podczas betonowania wszystkie sploty znajdują się w przekroju tym samymm eliminując ew. niemożliwość wepchnięcia ich w rury osłonowe (np. ew. nieszczelność osłonek i zablokowanie przekroju przez beton) oraz zmniejszają ryzyko wypłynięcia osłonek podczas betonowania (przy niesolidnym ich zamocowaniu do zbrojenia). Po rozłożeniu kabli zbrojarze mają do dyspozycji następny dzień na przygotowanie taktu do betonowania, które zazwyczaj następuje w drugim dniu po ułożeniu kabli. Dzień po betonowaniu następuje rozszalowanie zastawek czołowych, tak aby można było założyćć bloki kotwiące na niesprężone kable oraz przygotować prasy i pompy do sprężania. 48 godzin po betonowaniu beton osiąga wymaganą wytrzymałość przy której możne sprężyć obiekt (35MPa). Na obiekcie WA22A dla skrócenia czasu do maksimum zastosowano sprężanie na dwie pompy i dwie prasy na każdą belkę osobna. Także w razie awarii którejś z części systemu zawsze w pobliżu jest zamiennik, który umożliwi dokończenie operacji. Dodatkowo należy obciąćć sploty po sprężaniu i przełożyć bębny z pomostów roboczych, które po sprężeniu znajdują się na trasie wyjazdu wózka rusztowania przejezdnego. Przygotowanie następnego taktu do rozkładania lin, brygadzie przesuwającej rusztowanie, cieślom i zbrojarzom zajmuje około 40 godzin, co daje nam możliwość rozkładania kabli na drugi lub trzeci dzieńń po sprężaniu. Rys.11. Naciąg Ł.Rymanowski) kabli sprężających. (fot.
6. Stopień zaawansowania prac. W momencie pisania artykułu, gotowe są 32 takty z ustroju północnego oraz 36 taktów ustroju południowego. Przewidywany czas zakończenia obu ustrojów to listopad 2010r., który jest znacznie krótszy w stosunku do wstępnie planowanego na początek roku 2011. Rys.12. Zdjęcie lotnicze na obiektu WA22A. (fot.c.sternicki) 7. Podsumowanie. Zasadniczymi elementami, które przyczyniły się do wyboru tej metody było wyeliminowanie części prac zwyczajowo wykonywanych na placu budowy, jak wciskanie splotów w osłonki oraz montaż zakotwienia biernego, do jednego kroku polegającego na ułożeniu gotowego kabla sprężającego wraz z zakotwieniem biernym przez ekipę specjalistyczną zgodnie z zasadą 2 w 1. Uzyskana w ten sposób korzyść techniczna i czasową umożliwiła spełnienie rygorystycznych założeń harmonogramu, zakładających wykonanie całości prac sprężalniczych dla typowego przęsła w czasie poniżej 20 godzin na obie belki. Dodatkowym atutem było małe zapotrzebowanie na plac składowy oraz wygoda w zastosowaniu dla kabli uciągających przebiegających przez więcej niż jedno przęsło jak i również pewność prawidłowego wprowadzenia splotów w przekrój i tym samym uniknięcie przestojów na budowie z powodu nieprzewidzianych kłopotów z ewentualnym zablokowaniem kanału. Kable prefabrykowane stanowią ciekawą alternatywę dla konwencjonalnych rozwiązań i istotnie wypływają na przyspieszenie realizacji obiektów mostowych. Na podstawie realizacji obiektu WA22A oraz innych aktualnie będących w toku na terenie Polski, można wnioskować, że w szczególności nadają się do realizacji dużych obiektów o powtarzalnych przęsłach wykorzystujących takie technologie budowy jak: rusztowania przestawne, metoda nasuwania podłużnego czy też wykorzystanie klasycznych rusztowań stacjonarnych. Ze względu na małe zapotrzebowanie na plac składowy lub możliwość bezpośredniego montowania z samochodu dostawczego jak i również wygodę przy realizacji obiektów wieloprzęsłowych z kablami uciąglającymi przechodzącymi z przęsła w przęsło, dobrze spełniają swoje zadanie w obiektach mostowych w ciasnej miejskiej zabudowie. Literatura [1] AJDUKIEWICZ A., MAMES J., Konstrukcje z betonu sprężonego. Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków 2008. [2] Aprobata Techniczna ETA-06/0022. DYWIDAG-System sprężania splotami z przyczepnością. DIBT (Niemiecki Instytut Techniki Budowlanej), członek EOTA, 12 stycznia 2006.
[3] Aprobata Techniczna ETA- 06/0025. SUSPA-System sprężania splotami z przyczepnością. OIB (Austriacki Instytut Techniki Budowlanej), członek EOTA, 12 czerwca 2006. [4] ETAG 013: Guideline for European Technical Approval of Post-tensioning Kits for Prestressing of Structures, 2002. [5] CEN Workshop Agreement: Requirements for the installation of post-tensioning kits for prestressing of structures and qualification of the specialist companies and their personnel. October 2002. FIRST APPLICATION OF FULLY PREFABRICATED CABLES I.E. OF WA22A BRIDGE ON A8 HIGHWAY BYPASS WROCLAW Summary The present article presents the first in Poland application of the innovative technology of prefabricated bonded tendons for the construction of bridge objects. The WA22A object is realized within the frameworks of the construction of A8 Highway Bypass Wroclaw. The bridge with the total width of 2x 17,19m, is the T-Beam system, composed of 2 beams with a 7,51m base and the height of 2,2m, with the static layout in a form of a multi-span, continuous beam, composed of 41 construction units with a total length of 1595,03m. A typical span of reinforced concrete with a length of 31m was composed of 2x11 bonded tendons 19L15,7 with an average tonnage of 20t. Due to a very short contract time for the realization of the task, they decided to choose the construction system with an application of a bottom staggered scaffolding girder and prefabricated cables of the DSI system, type SUSPA 6-19, with the following characteristics: 15,7mm/1860 N/mm2/ F,yk=5301 kn. An essential indication that contributed to the selection of this method was to eliminate part of the work normally performed on the site, such as pressing of a cable strand into a cable tube or assembling dead end/fixed anchorage. It was all combined to a single step consisting in placing the arrangement of the ready bonding tendon with the dead end anchorage by an expert team in accordance with the 2 in 1 principle. Such prepared prefabricated tendons, in a form of strands in steel tubes along with fixed dead end anchorages, are delivered to the site in reels wound on steel drums, ready for immediate installation. Thus achieved technological and time advantage allowed for meeting stringent objectives of the schedule that set the performance time for the total of binding works for a typical span below 15 hrs per both beams. An additional advantage was little demand for storage area, as well as a convenient application of drawbar pulling cables running through more than one span.
DYWIDAG-Systems International Sp. z o.o. Post-Tensioning Systems ul. Przywidzka 4/68 80-174 Gdańsk, Polska Phone +48 58 300 13 53 Fax +48 58 300 13 54 E-mail dsi-polska@dywidag-systems.com DYWIDAG-Systems International Sp. z o.o. Geotechnical Systems ul. Bojowników o Wolność i Demokrację 38/121 41-506 Chorzów, Polska Phone +48 32 241 09 98 Fax +48 32 241 09 28 E-mail dsi-polska@dywidag-systems.com Uwaga: Celem niniejszej broszury jest realizowanie tylko i wyłącznie celów informacyjnych. Wszelkie dane techniczne i informacje zawarte w niniejszym dokumencie nie mogą zostać uznane jako bezwzględnie wiążące i podlegają prawu do wprowadzenia zmian bez konieczności wcześniejszego powiadomienia ze strony podmiotu odpowiedzialnego. Oświadczamy, iż nie ponosimy jakiejkolwiek odpowiedzialności za szkody lub straty powstałe na skutek zastosowania zawartych w niniejszej broszurze danych technicznych, ani też za jakiekolwiek przypadki zastosowania produktów przedstawionych w niniejszym dokumencie niezgodnie z celem ich przeznaczenia. W przypadku konieczności zasięgnięcia dodatkowych informacji dotyczących niniejszych produktów służymy pomocą. AUSTRIA ARGENTINA AUSTRALIA BELGIUM BOSNIA AND HERZEGOVINA BRAZIL CANADA CHILE COLOMBIA COSTA RICA CROATIA CZECH REPUBLIC DENMARK EGYPT ESTONIA FINLAND FRANCE GERMANY GREECE GUATEMALA HONDURAS HONG KONG INDONESIA ITALY JAPAN KOREA LEBANON LUXEMBOURG MALAYSIA MEXICO NETHERLANDS NORWAY OMAN PANAMA PARAGUAY PERU POLAND PORTUGAL QATAR SAUDI ARABIA SINGAPORE SOUTH AFRICA SPAIN SWEDEN SWITZERLAND TAIWAN THAILAND TURKEY UNITED ARAB EMIRATES UNITED KINGDOM URUGUAY USA VENEZUELA www.dywidag-systems.pl