VFT - prefabrykowane dźwigary zespolone z aktywnym deskowani.pdf

(493 KB) Pobierz

1

Tomasz KOŁAKOWSKI 1

Andrzej MARECKI 2

Wojciech LORENC 3

Ernest KUBICA 4

VFT ® – P REFABRYKOWANE DŹWIGARY ZESPOLONE

Z AKTYWNYM DESKOWANIEM BETONOWYM

1. VFT® - trwała, szybka i ekonomiczna technologia w budowie mostów

System VFT® powstał w odpowiedzi na wymagania inwestorów publicznych

oczekujących trwałych, tanich i szybkich w realizacji obiektów mostowych. Od lat 70-tych

stosowano, wykonywane z betonu sprężonego, prefabrykaty belkowo-płytowe z szerokimi

półkami, stanowiącymi jednocześnie deskowanie pomostu. Wadą tego rozwiązania był duży

ciężar własny ograniczający jego stosowanie do rozpiętości ok. 30 m. Wraz z obniżką cen

stali konstrukcyjnej okazało się, że zastąpienie prefabrykatów sprężonych stalowymi

dźwigarami zespolonymi z półką żelbetową, daje korzyści eksploatacyjne i ekonomiczne.

Dzięki obniżeniu ciężaru prefabrykatów możliwy stał się łatwy i bardzo szybki montaż

przęseł o rozpiętościach do 70 m. Ogranicza się tym sposobem zamknięcia ruchu i

umożliwia prowadzenie dalszych prac nad czynnymi ciągami komunikacyjnymi.

2. Idea systemu

Istotą systemu VFT jest stosowanie prefabrykowanych dźwigarów zespolonych

(rys. 1) z półką żelbetową o grubości 10 – 12 cm, która jednocześnie stanowi deskowanie

pomostu aktywnie współpracujące przy przenoszeniu obciążeń stałych i użytkowych.

Prefabrykaty ustawiane są obok siebie na uprzednio przygotowanych podporach i łączone ze

sobą na czas montażu. Następnie wykonywane są na mokro płyta pomostu oraz poprzecznice

podporowe. W ten sposób powstaje przęsło monolityczne mimo, że większa część procesu

produkcyjnego odbywa się poza obiektem.

1 mgr inż. EUROPROJEKT Gdańsk

2 dr inż. Instytut Badawczy Dróg i Mostów – Warszawa

3 mgr inż. Wydział BLiW Politechnika Wrocławska

4 dr hab. inż. Wydział BLiW Politechnika Wrocławska, prof. PWr.

Rys. 1 Ideowy przekrój poprzeczny oraz schemat ustroju nośnego

3. Zakres stosowalności

Uwarunkowania techniczno-ekonomiczne określają zakres stosowania

prefabrykatów VFT®. Stosuje się je do budowy obiektów mostowych jedno- lub

wieloprzęsłowych z przęsłami w przedziale rozpiętości od 15 do 70 m. Głównym obszarem

zastosowań systemu jest budowa wiaduktów nad czynnymi trasami drogowymi i

kolejowymi . W stosunku do innych technologii osiągane są tu duże korzyści ekonomiczne

wynikające z szybkości montażu i zredukowania oraz uproszczenia prac wykończeniowych.

Koszt przekroczenia autostrady dwupasmowej jednym przęsłem jest niższy niż dwoma

przęsłami z podporą pośrednią na pasie rozdziału. Nieistotny jest również kąt przecięcia z

osią drogi, czy też linii kolejowej. Indywidualne projektowanie każdego prefabrykatu

pozwala dostosować go do szczególnych wymagań konstrukcyjno – architektonicznych.

Uzyskiwane bardzo niskie wysokości konstrukcyjne stwarzają wrażenie smukłości przęsła

(rys. 2).

Rys. 2. Wiadukt ramowy VFT nad autostradą i transport dźwigarów prefabrykowanych

Prefabrykaty VFT® mogą stanowić elementy przęseł w następujących układach

statycznych:

• w ramach jedno- lub wieloprzęsłowych, gdzie płyta pomostu będzie sztywno

łączona z podporami, przez co eliminuje się łożyska i dylatacje ;

• w przęsłach swobodnie podpartych ;

• w przęsłach ciągłych, gdzie kolejne przęsła będą łączone monolitycznie w

wylewanych poprzecznicach podporowych;

• w przęsłach budowanych metodą wspornikową, gdzie prefabrykaty VFT® stanowić

będą zworniki ;

• w tunelach budowanych metodą odkrywkową, gdzie prefabrykaty służyć będą jako

elementy stropów.

99385512.111.png

99385512.122.png

99385512.133.png

99385512.144.png

99385512.001.png

99385512.012.png

99385512.023.png

99385512.034.png

99385512.045.png

99385512.056.png

99385512.067.png

99385512.068.png

99385512.069.png

99385512.070.png

99385512.071.png

99385512.072.png

99385512.073.png

99385512.074.png

99385512.075.png

99385512.076.png

99385512.077.png

99385512.078.png

99385512.079.png

99385512.080.png

99385512.081.png

99385512.082.png

99385512.083.png

99385512.084.png

99385512.085.png

99385512.086.png

99385512.087.png

99385512.088.png

99385512.089.png

99385512.090.png

99385512.091.png

99385512.092.png

99385512.093.png

99385512.094.png

99385512.095.png

99385512.096.png

99385512.097.png

99385512.098.png

99385512.099.png

99385512.100.png

99385512.101.png

99385512.102.png

99385512.103.png

99385512.104.png

99385512.105.png

99385512.106.png

99385512.107.png

99385512.108.png

99385512.109.png

99385512.110.png

99385512.112.png

99385512.113.png

99385512.114.png

99385512.115.png

99385512.116.png

99385512.117.png

99385512.118.png

99385512.119.png

99385512.120.png

99385512.121.png

99385512.123.png

99385512.124.png

99385512.125.png

99385512.126.png

99385512.127.png

99385512.128.png

99385512.129.png

99385512.130.png

99385512.131.png

99385512.132.png

99385512.134.png

99385512.135.png

99385512.136.png

99385512.137.png

99385512.138.png

99385512.139.png

99385512.140.png

99385512.141.png

99385512.142.png

99385512.143.png

99385512.145.png

99385512.146.png

99385512.147.png

99385512.148.png

99385512.149.png

99385512.150.png

99385512.151.png

99385512.152.png

99385512.153.png

99385512.154.png

99385512.002.png

99385512.003.png

99385512.004.png

99385512.005.png

99385512.006.png

99385512.007.png

99385512.008.png

99385512.009.png

99385512.010.png

99385512.011.png

99385512.013.png

99385512.014.png

99385512.015.png

99385512.016.png

99385512.017.png

99385512.018.png

99385512.019.png

99385512.020.png

99385512.021.png

99385512.022.png

99385512.024.png

99385512.025.png

99385512.026.png

99385512.027.png

99385512.028.png

99385512.029.png

99385512.030.png

99385512.031.png

99385512.032.png

99385512.033.png

99385512.035.png

99385512.036.png

99385512.037.png

99385512.038.png

99385512.039.png

99385512.040.png

99385512.041.png

99385512.042.png

99385512.043.png

99385512.044.png

99385512.046.png

99385512.047.png

99385512.048.png

99385512.049.png

99385512.050.png

99385512.051.png

99385512.052.png

99385512.053.png

99385512.054.png

99385512.055.png

99385512.057.png

99385512.058.png

99385512.059.png

99385512.060.png

99385512.061.png

99385512.062.png

99385512.063.png

4. Prefabrykacja dźwigarów

Prefabrykat VFT® to dźwigar stalowy z półką zabetonowaną w wytwórni lub na

placu budowy, która jednocześnie stanowi deskowanie płyty pomostu. Częścią stalową

dźwigara zespolonego jest spawany dwuteownik, w którym szerokość pasa górnego

zapewnia umieszczenie łączników zespalających. W większości przypadków środnik nie ma

dodatkowych usztywnień, mogą one jednak występować w dźwigarach o rozpiętości

powyżej 40 m oraz w obiektach kolejowych (rys. 3). Betonowa półka prefabrykatu o

grubości od 10 do 12 cm, połączona jest z dźwigarem stalowym w taki sposób, aby zostały

przeniesione występujące siły rozwarstwiające Zespolenie stanowią sworznie o dwóch

różnych wysokościach; niższe zapewniają współpracę pomiędzy belką stalową a betonową

płytą prefabrykowaną. Półka wykonana jest z betonów o wysokiej wytrzymałości,

mrozoodporności oraz szczelności. W prefabrykacie umieszczone jest dolne zbrojenie

konstrukcyjne z otuliną 40 – 50 mm. Zespolenie dźwigara z wylewaną na miejscu budowy

płytą zapewniają, mocowane do pasa górnego, wyższe sworznie oraz strzemiona

konstrukcyjne, wystające ponad beton prefabrykatu.

Rys. 3. Dźwigar stalowy w wytwórni i sworznie oraz zbrojenie półki prefabrykatu

Dzięki włączeniu do aktywnej współpracy przy przenoszeniu obciążeń półki

żelbetowej uzyskuje się duże oszczędności w zużyciu stali konstrukcyjnej ( nawet do 30% ).

Część stalową zabezpiecza się antykorozyjnie w wytwórni, nakładając wszystkie

przewidziane projektem powłoki. Prefabrykat dostarczany jest na plac budowy z

wyposażeniem i pomostami roboczymi. Prefabrykaty mają szerokość dostosowaną do

ograniczeń wynikających z warunków przewozu z wytwórni na miejsce budowy.

5. Trwałość i zalety utrzymaniowe

W systemie VFT® trwałość zapewniona jest przez:

• rozwiązania konstrukcyjne,

• rozwiązania technologiczne i materiałowe.

Prefabrykaty charakteryzuje trwałość i odporność na destrukcyjne czynniki

korozyjne. Elementy stalowe zabezpieczane są gwarantowanymi systemami malarskimi o

trwałości 15-25 lat lub metalizacyjno-malarskimi o trwałości 20-30 lat. Ochrona spodniej

powierzchni płyty żelbetowej i poprzecznic jest zapewniona przez zwiększenie otuliny i

stosowanie betonu klasy B50, charakteryzującego się wysoką szczelnością i

mrozoodpornością. Boczne powierzchnie płyty chronione są prefabrykowanymi elementami

gzymsowymi z polimerobetonu lub z betonów specjalnych.

99385512.064.png

99385512.065.png

W rozwiązaniach konstrukcyjnych, sprzyjających trwałości konstrukcji, należy podkreślić to,

że:

• w systemie VFT® tworzone są ustroje monolityczne charakteryzujące się dużą

masą i znaczną sztywnością; redukuje to uszkodzenia typu zmęczeniowego,

• naprężenia ściskające, od obciążenia ciężarem własym mokrego betonu, zamykają

skutecznie mikrorysy w betonowych płytach prefabrykatów, co w połączeniu z

otuliną, zwiększoną do 40-50mm, daje znakomitą ochronę zbrojenia przed

penetracją czynników korozyjnych,

• wykonanie płyty pomostu w dwóch warstwach powoduje obniżenie skurczu betonu,

dzięki czemu rysy skurczowe nie są zagrożeniem dla konstrukcji,

• system wyklucza konieczność łączenia konstrukcji stalowej na budowie; roboty

spawalnicze i malarskie w całości wykonywane są w wytwórni,

• powierzchnie dźwigarów VFT® pozbawione miejsc trudnodostępnych są łatwe w

utrzymaniu i konserwacji.

Należy podkreślić, że zwiększenie trwałości gwarantuje już samo przeniesienie procesu

produkcji do wytwórni konstrukcji stalowych i zakładu prefabrykacji, gdzie bez

dodatkowych nakładów inwestycyjnych, systemowo zapewniona jest jakość robót.

Przykładowo wykonana w optymalnych warunkach i pod pełną kontrolą ochrona

antykorozyjna stali przedłuża prawie trzykrotnie okres eksploatacji powłok.

6. Przykładowa analiza statyczno-wytrzymałościowa wybranego obiektu mostowego

Celem przybliżenia zagadnienia pod kątem projektowania, przedstawiono tok

obliczeń i wybrane wyniki analizy statyczno-wytrzymałościowej dla przykładowego obiektu

mostowego. Wybrano zaprojektowany wiadukt WD-3 będącej w fazie projektu drogi

ekspresowej S-5 i S-10 na odcinku Bydgoszcz – Węzeł Stryszek (rys. 4 i 5).

Rys. 4. Przekrój poprzeczny obiektu

Rys. 5. Przekrój podłużny (widok z boku) obiektu

99385512.066.png

Schemat statyczny obiektu stanowi rama trójprzęsłowa o rozpiętościach przęseł

20.50 m –26.70 m – 20.50 m. Jedno przęsło składa się z 5 dźwigarów o zmiennej wysokości

w rozstawie 2,64 m, wysokość blachownicy w środku rozpiętości wynosi 750 mm. W

konstrukcji zastosowano następujące materiały: stal konstrukcyjna 18G2A, stal zbrojeniowa

BSt500, płyta prefabrykatu B50, płyta pomostu B40, podpory B33.

Obliczenia wykonano za pomocą programu SOFiSTiK [2], zgodnie z wtycznymi

norm [3,4]. Obecnie trwają prace nad wytycznymi do projektowania dźwigarów VFT® [1].

Konstrukcję zamodelowano jako układ przestrzenny klasy e 1 , p 3 . W obliczeniach

wykorzystano dostępną w programie opcję pozwalającą na zmianę cech przekroju

poprzecznego z zapamiętaniem istniejącego stanu naprężeń. Pozwala to na modelowanie

krok po kroku kolejnych etapów wykonywania konstrukcji, gdy do współpracy włączają się

kolejne elementy, takie jak beton i zbrojenie. Żelbetową płytę pomostową (wylewaną na

mokro na budowie po ustawieniu prefabrykatów) oraz żelbetową płytę prefabrykatu

dźwigara (wylewaną na mokro w zakładzie prefabrykacji i zespoloną z dźwigarem stalowym

za pomocą sworzni), uwzględniono w modelowaniu sztywności belki tylko w tych

przekrojach, gdzie jest ona ściskana i nie zarysowana. Posadowienie modelowano jako

podparcie sprężyste o odpowiedniej charakterystyce.

6.1. Tok obliczeń

Obliczenia dźwigara przeprowadzono uwzględniając kolejne fazy pracy konstrukcji.

• Faza 1a – dźwigary stalowe zespolone w zakładzie prefabrykacji z wylewaną na

mokro płytą żelbetową gr. 10-12cm ustawione zostają na podporach jako belki

swobodnie podparte .

W etapie tym powstają naprężenia od następujących obciążeń:

1. ciężar własny dźwigara stalowego,

2. ciężar własny żelbetowej płyty prefabrykatu (płyta gr.10-12 cm),

3. skurcz i pełzanie występujące w płycie prefabrykatu.

• Faza 1b – układ w kierunku podłużnym jest trójprzęsłową belką ciągłą o przekroju:

dźwigar stalowy zespolony z płytą żelbetową prefabrykatu. Uciąglenie wykonuje

się poprzez połączenie zbrojenia płyt prefabrykatu żelbetowego i poprzez specjalne

ściągi prętowe. Zabetonowane zostają poprzecznice.

W etapie tym powstają naprężenia od następującego obciążenia:

1. ciężar własny wylewanej na mokro (po montażu prefabrykatów) żelbetowej płyty

pomostowej gr. 25 cm.

• Faza 2 – układ jest ramą o przekroju: w kierunku podłużnym – dźwigar stalowy

zespolony za pomocą sworzni z żelbetową płytą prefabrykatu oraz zespolony za

pomocą sworzni i prętów z żelbetową płytą pomostową, w kierunku poprzecznym –

płyta pomostowa.

W etapie tym powstają naprężenia od następujących obciążeń:

1. ciężar własny wyposażenia i nawierzchni mostu,

2. skurcz i pełzanie płyty pomostowej,

3. obciążenia równomiernie rozłożonego q= 4,00 kN/m 2 na jezdniach,

4. obciążenie od normatywnego pojazdu K=800 kN-klasa A wg PN-85/S-10030,

5. różnicy temperatur,

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