VFT - prefabrykowane dźwigary zespolone z betonowym deskowan.pdf

(1379 KB) Pobierz

Microsoft Word - EUROPROJEKT1.doc

Europrojekt Gdańsk Sp. z o.o.

ul. Powstańców Warszawskich 57

80-165 Gdańsk

tel. (+48 58) 320 81 46, fax (+48 58) 320 81 47

europrojekt@europrojekt.pl

Mosty

EUROPROJEKT

GDAŃSK SP. Z 0.0 .

Mgr inż. TOMASZ KOŁAKOWSKI

Mgr inż. WITOLD KOSECKI

Dr inż. ANDRZEJ MARECKI

Europrojekt Gdańsk Społka z o.o.

VFT® - prefabrykowane dźwigary

zespolone z betonowym

deskowaniem aktywnym

Istotna zmiana uwarunkowań ekonomicznych i wymagań

technicznych, która nastąpiła w ostatnich latach w Niemczech,

spowodowała zwiększenie zainteresowania mostami zespolo-

nymi. Szczególnie inwestorzy publiczni zgłosili zapotrzebowa-

nie na prawidłowe i sprawdzone rozwiązania. Impulsem do

rozwoju mostów zespolonych stały się następujące czynniki:

- eksploatacyjny (zwiększona nośność),

- utrzymaniowy (zwiększona trwałość),

- ekonomiczny (obniżka ceny stali).

Zainteresowanie obiektami zespolonymi potwierdziła liczba

tego rodzaju obiektów w publicznych zapytaniach ofertowych.

Dla projektantów stało się to powodem analizy systemu, szcze-

gólnie przejść o małych lub średnich rozpiętościach przęseł. W

efekcie powstał ekonomicznie uzasadniony, przy rozpięto-

Rys, 3. Estakada nad doliną - dźwigary VFT w układzie ciągłym

wieloprzęsto-wym

Rys. 4. Wiadukt nad autostradą dźwigary VFT w układzie ciągłym w

dużym skosie

Rys. 2. Kładka ramowa VFT nad autostradą

ści od 20 do 100 m, system prefabrykowanych dźwigarów ze-

spolonych, tzw. VFT® (rys. 1, 2).

Od lat siedemdziesiątych wykonywano wielodźwigarowe

ustroje belkowo-ptytowe z prefabrykowanych dźwigarów sprę-

żonych z szerokimi półkami, które stanowiły jednocześnie de-

skowanie płyty pomostu. Niestety, ze względu na ciężar własny

takich dźwigarów, graniczne rozpiętości przęseł wynosiły:

• 30 m w mostach kolejowych,

• 40 m w mostach drogowych.

Należy jednak podkreślić, że w zakresie tych rozpiętości po-

mosty z betonu sprężonego z płytą monolityczną były tańsze

od dźwigarów zespolonych, ze względu na wysoki stopień pre-

fabrykacji i ułatwiony montaż. Kolejnym etapem rozwoju ze-

spolonych dźwigarów prefabrykowanych było rozwiązanie po-

legające na konstruowaniu ustroju nośnego ze stalowych

dźwigarów głównych, na których układano betonowe płyty typu

filigran. Stanowiły one tracone deskowanie płyty pomosto-

144

INŻYNIERIA l BUDOWNICTWO NR 3/2003

99385513.051.png

99385513.062.png

99385513.073.png

99385513.084.png

wej. Zadaniem tych ptyt byto przenoszenie ciężaru betonu w

fazie budowy i współpraca przy przenoszeniu obciążeń eks-

ploatacyjnych w kierunku poprzecznym w czasie użytkowania

obiektu. Odmianą omawianych rozwiązań było zastosowanie

dźwigarów z betonu zbrojonego, co całkowicie eliminowało

montaż elementów stalowych na budowie. To rozwiązanie było

również korzystne dla wykonawcy, który mógł w ramach jed-

nego przedsiębiorstwa realizować wszystkie prace budowlane.

Wymienione doświadczenia wykorzystano przy tworzeniu

nowego systemu budowy mostów, wspomnianego VFT®.

Głównym elementem tego systemu jest dźwigar z dwuteowni-

ka stalowego zespolonego z cienką, żelbetową półką prefabry-

kowaną. Usztywnia ona dźwigar podczas transportu i w fazie

betonowania płyty pomostu oraz pracuje w kierunku podłużnym

w fazie eksploatacji.

Indywidualna prefabrykacja i szybki montaż

Mówiąc o systemie VFT® należy pamiętać, że współuczest-

niczą w nim obok inwestora i projektanta:

• wytwórnia konstrukcji stalowych,

• zakład prefabrykacji,

• przedsiębiorstwo mostowe.

Dźwigary stalowe są wykonywane w wytwórni mającej wła-

ściwe uprawnienia. Z wytrasowanych blach są wykonywane

spawane dźwigary o geometrii uwzględniającej odkształcenia w

kolejnych fazach transportu, montażu i eksploatacji. Do po-

łączenia konstrukcji stalowej z półkami prefabrykowanymi, jak i

żelbetową płytą pomostu są stosowane przyspawane bolce

stalowe zmiennej wysokości (rys. 5).

Po sprawdzeniu geometrii dźwigarów stalowych są one za-

bezpieczone antykorozyjnie. Cały proces odbywa się w wy-

twórni i nie stanowi zagrożenia w odniesieniu do środowiska

naturalnego. Następnie dźwigary są ustawiane na stanowi-

skach montażowych w taki sposób, aby nie pojawiły się w nich

Rys. 6. Wysyłka dźwigarów VFT z wytwórni

Rys. 5. Schemat ustroju nośnego z dźwigarami VFT

żadne naprężenia. Kolejna faza to ułożenie zbrojenia, zamknię-

cie deskowania wokół płyty i jej zabetonowanie. Po zabetono-

waniu półek dźwigar jest podnoszony z deskowania i ustawiony

na placu montażowym w taki sposób, aby zagwarantować stan

beznaprężeniowy i zapobiec deformacjom spowodowanym

skurczem młodego betonu. Po przyjętym okresie dojrzewania

betonu dźwigar zostaje specjalnie usztywniony na czas

transportu (rys. 6). Na placu budowy dźwigary ustawia się w

planowanym położeniu na podporach przy użyciu dźwigów

samojezdnych (rys. 7). Montaż ten jest szczególnie korzystny

na budowach przecinających ciągi komunikacyjne. Okres za-

mknięcia ruchu jest bardzo krótki i dotyczy tylko podniesienia

dźwigarów na podpory. Zabetonowane na dźwigarach półki

betonowe są łączone krótkimi stężeniami poprzecznymi, które

po ułożeniu zbrojenia górnego betonuje się. Nie ma potrzeby

montażu dodatkowych stężeń poprzecznych. Skraca to okres

Rys. 7. Montaż dźwigarów VFT (przykłady)

budowy i znacznie ją upraszcza. Następna faza budowy to de-

skowanie poprzecznie skrajnych i podporowych, które są be-

tonowane do górnej powierzchni żelbetowych półek.

Końcowa faza budowy to zabetonowanie górnej części płyty

pomostu, wykonanie kap chodnikowych, izolacji, nawierzchni,

balustrad itp.

Założenia statyczne

Istotą systemu VFT® jest racjonalne wykorzystanie właści-

wości stali i betonu. Już w stadium montażowym ciężar własny

INŻYNIERIA l BUDOWNICTWO NR 3/2003

145

99385513.001.png

99385513.002.png

99385513.003.png

Analiza statyczna mostów z dźwigarów zespolonych VFT®

za pomocą programu SOFiSTiK®

Rys. 8. Dźwigar VFT

Korzyści wynikające ze stosowania dźwigarów zespolonych

VFT® uzyskuje się dzięki bardzo dokładnej i pracochłonnej

analizie statycznej na etapie projektowania (rys. 9, 10). Obli-

czenia statyczne mostów, z zastosowaniem dźwigarów zespo-

lonych VFT®, wymagają wyznaczenia sit wewnętrznych i na-

prężeń przy założeniu różnych schematów statycznych. Ko-

nieczne są też zmiany geometrii przekrojów poprzecznych w

poszczególnych etapach obliczeń.

Do analizy statycznej mostów z wykorzystaniem dźwigarów

VFT® jest używane oprogramowanie firmy SOFiSTiK®. Umoż-

liwia ono tworzenie przekrojów zespolonych, zmianę schematu

statycznego oraz zamianę geometrii przekrojów poprzecznych

w trakcie poszczególnych etapów obliczeń.

W pierwszym etapie obliczeń analizuje się dźwigary zespo-

lone VFT® o schemacie belki swobodnie podpartej, uwzględ-

niając ciężar dźwigara montowanego na budowie (dźwigar sta-

lowy z prefabrykatem żelbetowym).

W drugim etapie analizuje się wpływ skurczu prefabrykatu

żelbetowego (pracującego jako swobodnie podparty) oraz

zmian sit wewnętrznych spowodowanych pełzaniem betonu

prefabrykatu, w trzecim zaś rozpatruje się uktad ramowy (lub

ciągły), w którym uwzględnia się ciężar świeżego betonu płyty

pomostowej, wykonywanej na budowie.

Czwartym etapem jest uwzględnienie ciężaru izolacji, na-

wierzchni, kap chodnikowych, poręczy i barier. W układzie tym

przy przenoszeniu obciążeń pracuje już pełny przekrój

zespolony, tj. dźwigar VFT® z płytą pomostową. Piątym eta-

pem jest obliczenie wpływu skurczu płyty pomostowej oraz

zmian sit wewnętrznych spowodowanych pełzaniem betonu

płyty pomostowej od obciążeń stałych. Szóstym etapem ob-

liczeń, koniecznym przy konstruowaniu mostów ramowych, jest

uwzględnienie wpływu zmian temperatury. W etapie siódmym

uwzględnienia się wpływ obciążeń ruchomych, tj. obciążeń

tłumem pieszych, taborem samochodowym, pojazdem K (rys.

11).

W ósmym etapie należy dokonać kombinacji naprężeń w

poszczególnych elementach od występujących obciążeń, w

celu uzyskania maksymalnych i minimalnych naprężeń mo-

gących wystąpić w każdym przekroju.

Właściwa analiza statyczna zapewnia zoptymalizowanie

przyjętych przekrojów dźwigarów VFT®, co może z kolei do-

prowadzić do znacznego obniżenia kosztów budowy.

betonowanej płyty pomostu nie obciąża tylko przekroju stalo-

wego, ale przekrój zespolony - co wpływa na redukcję naprężeń

i odkształceń w tej fazie pracy ustroju zespolonego. W fazie

końcowej przekrój zachowuje się jak konstrukcja w petni

zespolona, z tym że na skutek bardzo wczesnego - już w fa-

zach montażu - wykorzystania efektu zespolenia oszczędność

stali wynosi okoto 25%.

Proste połączenia dźwigarów VFT® (rys. 8) z innymi ele-

mentami masywnymi ułatwia ich stosowanie w układach jed-

noprzęstowych, ramach oraz układach wieloprzęstowych cią-

głych.

Wymiarowanie musi uwzględniać zarówno fazy eksploatacji

jak i montaż oraz transport elementów.

Rys. 9. Ugięcia ustroju nośnego od ciężaru prefabrykatów VFT

Rys. 10. Ugięcia układu ramowego od ciężaru płyty pomostowej

Rys. 11. Ugięcia układu ramowego od pojazdu K

146

INŻYNIERIA l BUDOWNICTWO NR 3/2003

99385513.004.png

99385513.005.png

99385513.006.png

99385513.007.png

Rys. 12. Most kolejowy z dżwigarów VFT

VFT® - atrakcyjna alternatywa dla inwestora,

przedsiębiorstwa mostowego i użytkownika

Od momentu opracowania systemu VFT® stat się on bardzo

efektywnym sposobem budowy obiektów w szczególnie

trudnych warunkach lokalnych. Dotychczas wybudowano w

Niemczech okoto 80 tego rodzaju mostów (rys. 12-15). Wy-

korzystanie systemu przyniosło wymierne korzyści wszystkim

uczestniczącym w procesie inwestycyjnym.

Inwestorom umożliwiło zamawianie ekonomicznych bu-

dowli o szczególnych, atrakcyjnych wymaganiach konstrukcyj-

no-architektonicznych. Wysoki stopień prefabrykacji umożliwia

staranną kontrolę produktu i gwarantuje właściwe oraz ekolo-

giczne zabezpieczenie antykorozyjne. Dzięki prostocie prze-

krojów bieżąca kontrola stanu obiektów jest ułatwiona, a koszty

utrzymania są relatywnie niskie. Rezygnacja z podpór po-

średnich, np. w wiaduktach nad autostradami, zwiększa bez-

pieczeństwo ruchu i nie wymaga kosztownych przerw w komu-

nikacji oraz wytyczania i zabezpieczenia objazdów.

Przedsiębiorstwom mostowym zapewnia eliminowanie ry-

zyka wykonawczego. Rozwiązania w systemie VFT® są zgła-

szane zwykle jako propozycje alternatywne. Zgłoszenie takie

jest dokonywane przy świadomej kalkulacji kosztów opartej na

realnym przedmiarze robót i znanym cyklu budowy i nie jest

obarczone błędem w wycenie wynikającym z warunków narzu-

conych przez zamawiającego - często niemożliwych do speł-

nienia. Czytelniejsza jest też ocena tych propozycji, które nie

muszą być rozpatrywane indywidualnie.

Użytkownik docenia zalety systemu VFT® dzięki bezkoli-

zyjnemu wznoszeniu obiektu, bezpiecznemu dla korzystających

z ciągów komunikacyjnych. Na drodze nie pojawiają się

urządzenia zabezpieczające budowę, nie ma pojazdów robo-

czych, często kolidujących z ruchem, i uciążliwych zatorów.

Mata liczba dżwigarów głównych powoduje, że niezbędne za-

mknięcia ruchu są krótkie. Dzięki walorom architektonicznym

nowo wznoszone obiekty upiększają krajobraz.

Perspektywy rozwoju

System budowy VFT® przyjął się w ostatnich dwóch latach i

jest traktowany jako rozwiązanie ekonomiczne i sprawdzone. O

popularności systemu zadecydowały jego następujące cechy:

• niskie koszty budowy, z uwagi na oszczędności materia-

łów,

• krótki czas realizacji, wynikający z wysokiego stopnia

prefabrykacji,

• pewna kalkulacja kosztów,

• łatwa kontrola stanu obiektu,

• trwałość obiektów.

System VFT® rozwija się i znajduje nowe obszary zastoso-

wań. Zwiększa się jego zastosowanie w przejściach nad ciąga-

mi komunikacyjnymi, szczególnie tam, gdzie można zastąpić

konstrukcje dwuprzęsłowe z środkową podporą pośrednią ra-

mami jednoprzęstowymi.

Istotnym elementem decydującym o sukcesie systemu

VFT® w przetargach jest zmniejszanie kosztów związanych z

organizacją i zabezpieczeniem ruchu, zarówno w ciągach ko-

munikacji samochodowej, jak i kolejowej. Szczególne znacze-

nie może mieć system VFT® w budownictwie kolejowym, gdzie

inwestycje są realizowane w trudnych warunkach prze-

strzennych i przy rygorystycznych ograniczeniach czasowych.

System pozwala konstruować przęsła o bardzo małej wysoko-

ści konstrukcyjnej i małych odkształceniach. Dlatego z powo-

dzeniem może być stosowany w modernizacji obiektów nad

czynnymi trakcjami kolejowymi.

Rozwój systemu to konstruowanie mostów z dźwigarami

VFT® nad przeszkodami wodnymi. Do transportu można użyć

dróg wodnych, na których jedynym ograniczeniem gabaryto-

Rys. 13. Montaż dżwigarów VFT nad koleją - bez przerw w ruchu

kolejowym

Rys. 14. Przyczółek wiaduktu ramowego VFT

Rys. 15. Filar i przyczółek wiaduktu VFT wieloprzęsłowego opartego na

łożyskach

INŹYNIERIA l BUDOWNICTWO NR 3/2003

147

99385513.008.png

99385513.009.png

99385513.010.png

99385513.011.png

tem Badawczym Dróg i Mostów w Warszawie, w celu wdroże-

nia tej technologii w kraju. W efekcie tej współpracy powstał

projekt przęsła integralnego składającego się z czterech dźwi-

garów VFT® oraz wydano „Warunki techniczne projektowania i

wykonania obiektów mostowych z przęsłami z dźwigarów

VFT".

Kolejnym etapem wdrożenia było opracowanie technologii

wytwarzania elementów z krajowych materiałów, z wykorzysta-

niem krajowych możliwości produkcyjnych. Na targach Auto-

strada 2002 w Kielcach IBDiM wystawił pierwszy dźwigar

VFT® w całości zaprojektowany i wykonany w Polsce (rys. 16).

Proces projektowo-produkcyjny udowodnił, że technologia ta

umożliwia realizację obiektów, których koszt jest znacznie niż-

szy niż obiektów wykonywanych według technologii tradycyj-

nej. Do chwili obecnej Europrojekt Gdańsk Sp. z o. o. zapro-

jektował 10 obiektów mostowych z zastosowaniem technologii

VFT®. Kilka z nich przewidziano do realizacji w roku 2003.

Rys. 16. Pierwszy krajowy dźwigar VFT, przewidziany do zastosowania

w moście w Dębicy

Artykul sponsorowany

wym są światła śluz. Możliwe jest również użycie dźwigarów

VFT® jako elementów drugorzędnych w konstrukcjach krato-

wych i łukowych.

Uwzględniając wyżej wymienione uwagi należy sądzić, że

system VFT® odegra w przyszłości ważną rolę w budownictwie

mostowym.

Artykuł powstał przy współpracy firm:

SCHMITT STUMPF FRUHAUF

UND PARTNER

Ingenieurgesellschaft

im Bauwesen mbH

Doświadczenia krajowe

Doceniając zalety systemu VFT® autorzy opatentowanej

technologii, tj. biuro projektów Schmitt Stumpf Fruhauf und

Partner Ingenieurgesellschaft im Bauwesen mbH z Monachium,

wspólnie ze swym polskim partnerem, biurem Europro-jekt

Gdańsk Sp. z o. o., nawiązały ścisłą współpracę z Instytu

SOFiSTiK AG

148

INŻYNIERIA l BUDOWNICTWO NR 3/2003

99385513.012.png

99385513.013.png

99385513.014.png

99385513.015.png

99385513.016.png

99385513.017.png

99385513.018.png

99385513.019.png

99385513.020.png

99385513.021.png

99385513.022.png

99385513.023.png

99385513.024.png

99385513.025.png

99385513.026.png

99385513.027.png

99385513.028.png

99385513.029.png

99385513.030.png

99385513.031.png

99385513.032.png

99385513.033.png

99385513.034.png

99385513.035.png

99385513.036.png

99385513.037.png

99385513.038.png

99385513.039.png

99385513.040.png

99385513.041.png

99385513.042.png

99385513.043.png

99385513.044.png

99385513.045.png

99385513.046.png

99385513.047.png

99385513.048.png

99385513.049.png

99385513.050.png

99385513.052.png

99385513.053.png

99385513.054.png

99385513.055.png

99385513.056.png

99385513.057.png

99385513.058.png

99385513.059.png

99385513.060.png

99385513.061.png

99385513.063.png

99385513.064.png

99385513.065.png

99385513.066.png

99385513.067.png

99385513.068.png

99385513.069.png

99385513.070.png

99385513.071.png

99385513.072.png

99385513.074.png

99385513.075.png

99385513.076.png

99385513.077.png

99385513.078.png

99385513.079.png

99385513.080.png

99385513.081.png

99385513.082.png

99385513.083.png

99385513.085.png

99385513.086.png

99385513.087.png

99385513.088.png

99385513.089.png

99385513.090.png

99385513.091.png

99385513.092.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

standia09.06.2009.pdf (218 KB)
fortran wykłady.pdf (676 KB)
TAJNIKI GEOTECHNIKI.pdf (16458 KB)
ZAGESZCZANIE I ROZKŁADANIE NAWIERZCHNI ASFALTOWYCH.rar (57726 KB)
HOBAS - system odwodnień mostowych.rar (79384 KB)

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin