Szelka J., Hołownia K.

Komentarze

Transkrypt

Szelka J., Hołownia K.
Janusz SZELKA1
Krzysztof HOŁOWNIA2
WYKORZYSTANIE KONSTRUKCJI SKŁADANYCH
W BUDOWNICTWIE MOSTOWYM
1. Wstęp
Wraz ze zwiększonym dostępem do środków finansowych z Unii Europejskiej,
znaczna ich część przeznaczona jest na rozwój infrastruktury drogowej. Oznacza to
modernizację dróg, a tym samym przebudowę mostów poprzez poszerzenie jezdni, przy
jednoczesnym zwiększeniu ich nośności i polepszeniu warunków bezpieczeństwa ruchu.
Cechą charakterystyczną mostów składanych jest łatwość i szybkość montażu w
różnych układach konstrukcyjnych. Dostosowane są one do obowiązujących obciążeń
normatywnych, przyjętych w gospodarce narodowej, przez co nie wymagają dodatkowego
wzmocnienia jako mosty tymczasowe. Zmiana rozpiętości przęseł wykonywanych z tych
konstrukcji nie nastręcza trudności i jest w granicach modułu, który wynosi 3 m (Bailey.
Mabey, DMS-65). Stosunkowo niewielkie gabaryty elementów i ich masa pozwalają na
dogodny transport jak też montaż, przy użyciu lekkiego sprzętu i urządzeń pomocniczych.
Powyższe walory konstrukcji składanych były zasadniczą przesłanką do wykorzystania ich
przy odbudowie zniszczonych mostów w warunkach kryzysowych – po powodzi w 1997
roku w Kotlinie Kłodzkiej [3] oraz po zniszczeniach wojennych w byłej Jugosławii [1,4].
Budowa nowych mostów, jak również remonty starych, nie spełniających nowych
klas nośności lub z różnych przyczyn zniszczonych, wymaga zapewnienia ciągłości
komunikacyjnej w sposób szybki, prosty i skuteczny. Według autorów sposobem na to mogą
być właśnie konstrukcje składane. Dlatego też istnieje uzasadniona potrzeba wdrażania prac
projektowych nad modernizacją i adaptacją istniejących wojskowych konstrukcji typu
składanego do powszechnego użytku cywilnego jako mostów objazdowych bądź
technologicznych.
W niniejszym artykule zaprezentowane są niektóre z możliwości ich wykorzystania
w cywilnym budownictwie mostowym.
________________________________
1
Dr hab. inż. prof. WSOWL i UZ, Wyższa Szkoła Oficerska Wojsk Lądowych we Wrocławiu
2
Dyplomant, Instytut Budownictwa UZ
2. Wymagania stawiane konstrukcjom składanym przez nowego użytkownika
Pierwotne, tylko militarne zastosowania systemów mostów składanych już od wielu
lat są adoptowane na obszary gospodarki narodowej, a firmy projektujące i produkujące
coraz to nowsze generacje tego typu konstrukcji są coraz bardziej nastawione na nowego
użytkownika, którym jest transport i komunikacja zbiorowa.
Wymagania tego typu ruchu, jaki miałby się odbywać po tych konstrukcjach, jest
nieco inny od tego pierwotnego - wojskowego. Komfort jazdy musi być wyższy czyli przede
wszystkim hałas generowany w czasie przejazdu powinien być niższy, prędkość przejazdu
wyższa, a nośność mostu i szerokość jezdni większe. Równie ważne są sprawy utrzymania i
eksploatacji, tzn. materiały, które zastosowane są w tych konstrukcjach muszą mieć
odpowiednią żywotność, po to by ograniczyć do minimum zabiegi konserwacyjne i
remontowe, czy w ostateczności wymienność elementów.
Zmiany w projektowaniu doskonale widoczne są na podstawie ewolucji mostów
składanych firmy Mabey & Johnson (rys. 1), która jest obecnie jedną z największych firm
zajmujących się projektowaniem, produkcją, dostarczaniem i budowaniem konstrukcji
składanych. Ich pozycja na rynku z pewnością ma przełożenie na asortyment jaki oferują, nie
skupiając się tylko i wyłącznie na mostach stricte wojskowych ale również na dostarczaniu
systemów dla budowy mostów drogowych, specjalnych konstrukcji przejazdowych dla
ruchu ciężkiego, np. na placach budów, kładek dla pieszych czy podpór tymczasowych.
Rys. 1. Rozwój konstrukcji składanych firmy Mabey & Johnson [7]
Jest normalnym, że zmieniające się ciągle warunki życia oraz gospodarka
wymuszają tworzenie nowych lub modyfikację starych rozwiązań. Również w Polsce od
kilku lat zauważa się pewien postęp w modernizacji konstrukcji mostów składanych jakie
już posiadamy, a to zapewni możliwości ich szerszego zastosowania. Aktualnie trwają prace
nad modernizacją konstrukcji DMS-65, pod względem poszerzenia jezdni z początkowej
wartości 4,2 m do 6,2 m szerokości (rys. 2). Za sprawą dłuższej belki poprzecznej będzie
możliwe wybudowanie mostu dwukierunkowego znacznie szybciej i łatwiej, zużywając tym
samym znacznie mniej elementów składowych, co w rezultacie da mniejszy ciężar własny
konstrukcji, a więc pozwoli na przenoszenie większych dodatkowych obciążeń.
Rys. 2. DMS-65 w układzie podstawowym z przedłużoną belką poprzeczną [5]
Oprócz poszerzenia jezdni istotna jest także kwestia nawierzchni, która również ma lepsze
parametry aniżeli ta pierwotnie stosowana. Wraz z modernizacją belki poprzecznej
zaprojektowano dwa typy nawierzchni: lekką – do zastosowania na drogowych mostach
tymczasowych oraz stałą – dla mostów wykorzystywanych jako trwałe[2].
Powyższe projekty pozwolą na adaptację tych konstrukcji wojskowych do budowy
mostów drogowych zgodnych z potrzebami ich potencjalnego użytkownika.
3. Mosty objazdowe
Zasoby konstrukcji wojskowych mostów składanych w naszym kraju są
stosunkowo duże, ale nadal bardzo rzadko wykorzystywane. Autorzy artykułu uważają, że
konstrukcje składane posiadają wystarczające walory konstrukcyjne i eksploatacyjne do
budowy mostów objazdowych na czas remontu bądź przebudowy obiektów stałych. Właśnie
w przypadku awarii lub remontu mostu stałego ruch z reguły kieruje się na drogi objazdowe,
najczęściej o dużo gorszych nawierzchniach, wydłużając trasę zasadniczą. Ponadto, przy
dużym natężeniu ruchu w miastach, wytyczanie dodatkowych dróg objazdowych jest bardzo
kłopotliwe. Dlatego też w takich sytuacjach celowa byłaby odbudowa doraźna w starej osi
lub budowa mostów objazdowych z wykorzystaniem konstrukcji składanych, które
zapewniają przeniesienie obciążeń klasy MLC 70 (Military Load Class), odpowiadające
obciążeniu normowemu klasy C [5].
Przykładem takiego zastosowania była m.in. budowa mostu składanego z
konstrukcji DMS-65 przez Wisłę w m. Kiezmark, niedaleko Gdańska (rys. 3). Była to
wyjątkowa konstrukcja z uwagi na fakt, że miała niemal 1200 m długości, która za zgodą
Ministra Obrony Narodowej, została wypożyczona z rezerw państwowych i z pewnością jej
amortyzacja w czasie eksploatacji była mniejsza aniżeli podczas bezużytecznego
składowania.
Rys. 3. Dwujezdniowy most składany DMS-65 nad Wisłą w m. Kiezmark o długości ok.
1200m [2]
Szczególnym przypadkiem zastosowania mostu składanego MS-54 jako przeprawy
tymczasowej, mającej utrzymać ruch na czas budowy stałej konstrukcji był Most Syreny w
Warszawie, zbudowany w 1985 roku na zakładany okres 3 lat. Niespodziewanie most istniał
i funkcjonował przez 15 lat aż do 2000 roku.
Konstrukcje składane, znajdujące się w państwowych rezerwach mobilizacyjnych
powinny być wykorzystywane częściej i być może będą, świadczy o tym wypowiedź
przedstawiciela Ministerstwa Infrastruktury płk. Ryszarda Piwowarskiego z 2003 roku:
Minister Infrastruktury zatwierdził specjalny program, który ma sprzyjać tego rodzaju
przedsięwzięciom. Takie rozwiązanie jest nader korzystne dla gospodarki narodowej.
Konstrukcje mostów składanych nie zalegają bezużytecznie w magazynach, a jednocześnie są
dużym ułatwieniem dla kierowców przy poważniejszych remontach obiektów inżynierskich
[6].
4. Sposoby wykorzystania konstrukcji składanych
Coraz częściej elementy konstrukcji składanych wykorzystuje się do budowy
stałych kładek dla pieszych (rys. 4) lub jako rusztowania czy podpory, a także jako elementy
składowe większej struktury (np. kraty L-36 składanego mostu kolejowego zostały
wykorzystane do budowy stałego Mostu Wandy w Krakowie (rys. 5)). Zdarzyło się już
nawet zastosowanie elementów mostu składanego Bailey’a do budowy wyrzutni rakiet
kosmicznych, a nawet największej na świecie huśtawki, wysokiej na niemal 20 m, długiej na
prawie 80 m. Stosowanie elementów z konstrukcji składanych do budowy podpór, bądź
rusztowań czy konstrukcji nietypowych z pewnością świadczy o potencjale jaki w sobie
posiadają i zdolności do przenoszenia dużych naprężeń działających w różnych kierunkach.
Szczególnie pożądanym byłoby stosowanie konstrukcji składanych do budowy
mostów w małych gminach, w których często ze względów ekonomicznych brak jest
przepraw stałych lub są one w bardzo złym stanie technicznym, nierzadko będąc nawet na
granicy użytkowalności. Konieczne jest jednak przeprowadzenie dokładnych opracowań i
analiz pozwalających na adaptację starych istniejących konstrukcji do budowy nowych,
trwałych i tanich obiektów inżynierskich.
Rys. 4. Kładka dla pieszych nad drogą w miejscowości Walim (Rzeczka) [8]
Rys. 5. Most Wandy w Krakowie, w którym wykorzystano elementy konstrukcji L-36 [9]
4.1 Adaptacja kraty L-36
Elementy składanych mostów kolejowych typu L-36, podobnie jak elementy
mostów drogowych, stanowią duże zapasy tego typu konstrukcji, które niestety obecnie
nieużywane i niczym nie osłonięte niszczeją na składowiskach pod wpływem warunków
atmosferycznych tracąc jednocześnie swoje walory użytkowe. Z tego powodu konstrukcje te
w znacznym stopniu są zdekompletowane. Stan ten utrudnia zmontowanie z nich
projektowanych mostów kolejowych. Jeżeli przez najbliższe lata elementy konstrukcji nie
zostaną zagospodarowane, nadawać się będą tylko na złomowanie. Dlatego bardzo istotne
jest szybkie wdrożenie programów ich zastosowania, jeżeli nie w całości, to przynajmniej
niektórych elementów konstrukcyjnych.
W związku z powyższym zaprojektowano kilka rozwiązań konstrukcyjnych przęseł
z krat L-36, które w zależności od zaistniałej sytuacji mogłyby być wykorzystane w sposób
doraźny. Dla poszczególnych wariantów zaprojektowano nowe pomosty.
Zapotrzebowanie na budowę wielu konstrukcji małych i średnich rozpiętości
znacznie się zwiększyło, choćby z powodu zagęszczania się sieci drogowej w naszym kraju.
Wykorzystanie gotowych krat przęsła typu L-36 jako dźwigarów przyśpieszyłoby czas
przygotowania konstrukcji do eksploatacji, a ich znaczna liczba zapewniłaby możliwość
wybudowania dużej liczby obiektów. Rozwiązałoby to w znacznym stopniu problem
przywrócenia sprawnej komunikacji na terenach popowodziowych, czy w mniej zamożnych
gminach gdzie brakuje przepraw stałych, a jednocześnie mogłoby stanowić alternatywę dla
mostów niskowodnych o konstrukcji tymczasowej, które uległy zniszczeniu, lub których
czas eksploatacji dobiega końca [2].
Zastosowanie krat przęsła typu L-36 jako dźwigarów niesie ze sobą ograniczenia
co do schematu statycznego. Przęsło kolejowe zostało zaprojektowane jako swobodnie
podparte i do tego założenia dostosowany został sposób łączenia poszczególnych elementów
oraz charakterystyki przekrojów. Analizie poddano układ dźwigarów z pojedynczą (rys. 6) i
podwójną kratą do jazdy dołem oraz układ czterech rzędów krat ze współpracującą płytą
pomostu pod układ z jazdą górą (rys. 7).
Rys. 6. Widok ogólny mostu w układzie z jazdą dołem o dźwigarach pojedynczych [2]
Rys. 7. Most z krat L - 36 w układzie z jazda górą [2]
Pomost jezdni z jazdą dołem będzie zaprojektowany jako płyta stalowa na ruszcie.
Taki schemat zapewni mniejszą wysokość konstrukcyjną oraz mniejszy ciężar całej
konstrukcji w porównaniu z płytą żelbetową.
Zastosowanie konstrukcji składanej przęsła kolejowego typu L-36 ogranicza się do
przedstawionych rozwiązań, które w zależności od zaistniałej sytuacji mogą być
wykorzystane w sposób doraźny. Wykorzystanie gotowych składników przęseł mostów
kolejowych typu L-36 jako elementów dźwigara mostu drogowego umożliwia
przyspieszenie przygotowania konstrukcji w sytuacjach klęsk żywiołowych i innych
kataklizmów. Wzrasta wówczas zapotrzebowanie na konstrukcje mostów tymczasowych o
niewielkich rozpiętościach przęseł.
4.2. Adaptacja kolejowo-drogowego mostu KD - 66C
Wiele różnorodnych sytuacji i warunków spotykanych na sieci drogowej i kolejowej
(szczególnie na skrzyżowaniach i węzłach) stwarza potrzebę remontu (rekonstrukcji bądź
modernizacji) istniejących obiektów inżynierskich i/lub szybkiej budowy objazdowych bądź
dublujących mostów – wiaduktów, usytuowanych w ich pobliżu o odpowiednich
parametrach nośności i szerokości jezdni, umożliwiających przywrócenie bądź zapewnienie
ruchu na drodze. Przykładem tak uwarunkowanych potrzeb była realizacja inwestycji na
drodze krajowej nr 50 w miejscowości Słabomierz (rys. 8) [2].
Dwa wiadukty objazdowe zaprojektowano, wykonano, a następnie rozebrano (bez
wstrzymywania ruchu kolejowego na Centralnej Magistrali Kolejowej), jako
jednokierunkowe, ustawione równolegle, każdy o długości 54 m, szerokości jezdni w
każdym kierunku 3,5 m, pod obciążenie 500 kN i przy dopuszczalnej prędkości pojazdów
ciężarowych na wiaduktach do 50 km/h. Modernizacja bądź adaptacja KD-66C do różnych
funkcji transportowo-gospodarczych sprowadza się do zaprojektowania i ukształtowania
konstrukcji nawierzchni. Użycie KD-66C skraca czas budowy (montażu - demontażu)
obiektu objazdowego oraz co najmniej dwukrotnie obniża koszty budowy (odbudowy) w
przypadku awarii, klęsk żywiołowych, dublowania bądź zagrożeń specjalnych [2].
W ubiegłym roku, elementy konstrukcyjne KD-66C wykorzystano do montażu
rusztowań przy budowie łukowego przęsła nurtowego mostu w Puławach (rys. 9).
Rys. 8. Wiadukt objazdowy z konstrukcji KD-66C w m. Słabomierz [2]
Rys. 9. Elementy KD-66C wykorzystane jako podpory tymczasowe przy budowie przęsła
łukowego mostu w Puławach [10]
4.3. Nietypowe zastosowania konstrukcji składanych
Konstrukcje składane w ostatnich dziesięcioleciach były wykorzystywane przy
rozwiązywaniu trudnych problemów technicznych w różnorodny sposób. Służyły one jako
rusztowania montażowe przy budowie nowych obiektów (nie zawsze mostowych) lub były
stosowane jako konstrukcje nośne. Oto kilka przykładów:
-
budowa mostu technologicznego z konstrukcji MS-22-80 pod stały most na Zachodniej
Odrze w Szczecinie;
-
budowa żelbetowego tunelu wentylacyjnego odlewni w Śremie usytuowanego na
wysokości 17 metrów nad podłogą hal produkcyjnych; ciężar tunelu wynosił 2 tys. ton, a
łączna długość 160 metrów;
-
budowa estakady wyładunkowej kruszyw w Warszawie z różnych konstrukcji
składanych;
-
budowa dachu Dworca Centralnego w Warszawie, gdzie dźwigary o wadze 40 ton
przesuwano po konstrukcji składanej usytuowanej 15 metrów ponad Alejami
Jerozolimskimi, umożliwiając zachowanie ciągłości ruchu tramwajowego oraz znacznie
ułatwiają sam proces montażu;
-
budowa wiaduktów technologicznych z konstrukcji MS-22-80 w ciągu trasy Toruńskiej
(12 po 24 m na 120 podporach, równolegle i prostopadle do osi mostu) jako konstrukcja
nośna wspierająca szalunek płyty jezdni mostu Grota Roweckiego;
-
przebudowa wysokich podpór z konstrukcji SPS-69B pod stalowe przęsło żeglowne
historycznego drewnianego mostu drogowego na czas remontu na Wiśle w
Wyszogrodzie;
-
budowa podpór tymczasowych z konstrukcji SPS-69B i SPK w celu ułatwienia montażu i
nasuwania konstrukcji nośnej mostu Siekierkowskiego na Wiśle w Warszawie;
-
budowa układu podpór technologicznych i dwóch estakad dojazdowych z konstrukcji
KD-66-c i stalowej podpory składanej na czas budowy mostu stałego przez Wisłę w
Płocku.
Przedstawione zastosowania elementów mostów składanych w postaci konstrukcji
montażowych lub podpór dały korzyści wynikające z oszczędności materiałowych, a przede
wszystkim skrócenia czasu realizacji inwestycji.
5. Wnioski
Zasoby konstrukcji składanych oraz ich uniwersalność, w połączeniu z nowymi
projektami adaptacyjnymi i modernizacyjnymi mogą w znacznym stopniu ułatwić i
przyspieszyć wszelkie prace z zakresu powiększania i modernizacji infrastruktury kraju.
Nowe przeznaczenie i stosowanie tego typu systemów pozwoli na:
- przeprowadzanie remontów istniejących obiektów mostowych bez wstrzymywania ruchu;
- szybkie odtworzenie przejezdności dróg w sytuacjach kryzysowych (na obszarach
popowodziowych lub w innych przypadkach zniszczeń obiektów mostowych);
- budowę tanich mostów stałych dla gmin borykających się z problemami finansowymi;
- budowę wiaduktów tymczasowych, koniecznych do utrzymania ciągów komunikacyjnych na czas budowy autostrad;
- budowę tańszych mostów stałych, w których wykorzystuje się elementy z mostów
składanych, zarówno jako podpory, rusztowania montażowe lub jako elementy
konstrukcyjne (np. dźwigary) wbudowane na stałe w konstrukcję.
Literatura
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
Marszałek J., Wolniewicz A., Zastosowanie mostów składanych do odtwarzania ciągów
komunikacyjnych na przykładzie Bośni. XI Międzynarodowa Konferencja NaukowoTechniczna „Inżynieria i zarządzanie w sytuacjach kryzysowych”, Warszawa – Rynia,
7–9.11.2000, T.2. s. 79-86.
Marszałek J. i in., Mosty składane. Projektowanie, budowa i eksploatacja, WAT,
GDDKiA, Warszawa 2005.
Szelka J., Obiektowy zapis wiedzy w systemach eksperckich wspomagających budowę
mostów składanych. Rozprawa habilitacyjna, WAT, Warszawa 1999.
Szelka J., Kamyk Z., Odbudowa mostów po zdarzeniach wojennych w byłej Jugosławii
przez wojska ONZ. X Seminarium nt. „Współczesne metody wzmacniania i
przebudowy mostów”, Poznań – Kiekrz 6-7.07.2000, Referaty s. 260-287.
Szelka J., Duchaczek A., Wroński E., Przydatność konstrukcji składanych do
odbudowy/przebudowy mostów dolnośląskich, Biuletyn ZMRP Oddział Dolnośląski, nr
04/2008, s. 18-19
Wywiad z płk. R. Piwowarczykiem, dyrektorem Departamentu Spraw Obronnych
Ministerstwa Infrastruktury. 2003. Źródło: http://www.mi.gov.pl
The Mabey Support Logistic Bridge Brochure.
http://picasaweb.google.com/CzechJoker
http://plfoto.com/1307647/zdjecie.html
http://www.skyscrapercity.com
USING PANEL STRUCTURES IN BRIDGE BUILDING
There are a multitude of old, military panel bridges in Poland. These structures, already
proven in military operations, offer enormous potential that ought to be made use of anew.
As a result of their fundamental characteristics, such as the speed and simplicity of assembly,
replaceability of parts, ease of maintenance or versatility, they continue to remain deeply
significant.
The construction of new roads as well as bridges and repairs of old ones that do not
satisfy the new load-carrying classes or, for a variety of reasons, have been damaged require
that the continuity of communications is ensured in a rapid and simple manner. This can be
achieved by employing panel structures. There is a justified need to implement design work
relating to the modernisation and adaptation of the existing panel-type military structures for
common civilian use.
This article presents some of the possibilities of using them in civilian bridge building.

Podobne dokumenty