Most wodny w Magdeburgu

fot. WhiteDragon

Niemcy od lat znani są z wyśmienicie rozwiniętego mostownictwa. Świadczy o tym również niesamowita konstrukcja niedaleko Magdeburga, która jest największym na świecie żeglownym akweduktem. Jej budowa trwała ponad 80 lat, dlatego nie należy zapominać, że niedotrzymanie terminów zakończenia robót to nie tylko polska przypadłość.
Początki tego projektu sięgają już 1919 roku, gdy niemieccy inżynierzy postanowili połączyć dwie drogi wodne - kanały Hawela i Śródlądowy, które znajdowały się po dwóch stronach rzeki Łaby. Wykonanie tego ogromu prac było potrzebne, aby skrócić długość podróży z 12 kilometrów do niecałego kilometra oraz ze względu na często powtarzające się niskie poziomy Łaby.

fot. Nicolas Janberg

Prace budowlane rozpoczęły się w latach dwudziestych, jednak w 1938 roku trzeba było je przerwać ze względu na II Wojnę Światową. Już po Zimnej Wojnie, gdy doszło do podziału Niemiec, budowę zawieszono na czas nieokreślony. Do projektu powrócono już po zjednoczeniu naszych zachodnich sąsiadów w 1997 roku. Wtedy powstanie akweduktu uzyskało status krajowego priorytetu i dzięki temu udało się go ukończyć w ciągu sześciu lat. Otwarcie miało miejsce w październiku 2003 roku, a całość kosztowała 500 milionów euro pochłaniając przy tym 85 tysięcy ton stali i 600 tysięcy kubików betonu.

fot. Patrick Schön

Długość konstrukcji wynosi 918 m z czego 228 m znajduje się nad wodą, a 690 m biegnie nad lądem. Pozostałe wymiary wynoszą odpowiednio: szerokość 32 m, a głębokość 4,25 m. Obiekt po wybudowaniu miał znaczną odwrotną strzałkę ugięcia. Obecny kształt osiągnął dopiero po wypełnieniu obiektu 125 tysiącami kubików wody, które umożliwiają swobodną żeglugę statków.

fot. Born1945

Obecnie na moście dozwolone jest przepływanie jednostek o ładowności do 1350 ton, co jest równoważne 50 samochodom ciężarowym, jednak w najbliższym czasie wartość ta ma wzrosnąć. W 2002 roku udało sie przewieźć przez akwedukt towary o łącznej masie 4 milionów ton, na rok 2015 planowane jest zwiększenie tej liczby do 7 milionów ton. Projektując tą przeprawę założono, że do 2015 roku uda się dzięki niej przetransportować 25,8 milionów ton ładunków, co uczyni z niej konstrukcje opłacalną pod względem ekonomicznym. Obecnie wydaje się, że nie uda się osiągnąć przyjętej liczby.

fot. Nicolas Janberg

W Internecie można znaleźć informację, że konstrukcja ta projektowana była jedynie na obciążenie wodą, bo zgodnie z prawem Archimedesa, statek wypiera tyle wody ile sam waży. Pogląd ten nie jest jednak do końca prawdziwy. Przybliżenie takie możemy przyjąć jedynie w przypadku, gdy na akwedukcie znajduje się jeden lub mała liczba łodzi i podniesienie poziomu wody jest niezauważalne, ponieważ masa statku w stosunku do całkowitej masy konstrukcji jest nieznaczna. Jednak w przypadku większej ilości statków w kanale podniesienie ciężaru całego ustroju jest już dość znaczne i należy go uwzględniać w obliczeniach.

Na koniec proponuję zobaczyć trzy filmy, które trochę bardziej przybliżą nam konstrukcję:

pokaz slajdów z różnymi ujęciami mostu

film pokazujący przeprawę statku przez most


krótki film Discovery o moście w Magdeburgu




Dawid Kisała

Most zwijany


fot. SNappa2006


Przechadzając się po Paddington Basin w Londynie możemy być świadkami ciekawego wydarzenia, które powtarza się co piątek w okolicach kanału Grand Union. Pozornie normalna stalowo-drewniana kładka, niczym gąsienica zwija się by przepuścić przepływające łódki.
Obiekt został zaprojektowany przez angielskiego architekta Thomasa Heatherwicka, który znany jest z rzeźby złożonej ze 180 kolców w Manchesterze, zwanej "B of the Bang". Całość została zmontowana w 2004 roku, a w 2005 wygrała prestiżową nagrodę British Structural Steel Design, stając się najbardziej charakterystycznym obiektem w tej części miasta.



Ciekawy dokument o Thomasie Heatherwicku

Konstrukcja mostu na pierwszy rzut oka jest zwyczajną stalową kratownicą rozpiętości 12,0 m z dźwigarem o trójkątnych kształtach.
fot. Eric Gjerde

Całość złożona jest z ośmiu segmentów, które w poziomie chodnika połączone są zawiasami. Kluczowym bohaterem są tutaj jednak hydrauliczne tłoki, które ukryte są niczym kameleon w pionowych słupkach łączących pas górny kratownicy. Pozwalają one na zwinięcie konstrukcji, aż do momentu połączenia jej obu końców i stworzenia kształtu ośmiokąta o szerokości równej połowie rozpiętości po rozwinięciu.

Film pokazujący działanie mechanizmu kładki

Dawid Kisała




Nasuwanie podłużne


Most Vasco da Gama - fot. Jsome1


W związku z wycieczką do Gliwic na budowę estakady metodą nasuwania podłużnego stwierdziłem, że dobrym pomysłem byłoby przybliżenie tego sposobu wykonywania konstrukcji. Najlepiej zacząć zawsze od początku, dlatego na wstępie trochę historii, żeby później przejść już do meritum sprawy.
Metoda nasuwania podłużnego wymyślona przez Fritza Leonhardta polega na wykonywaniu konstrukcji mostu segmentami. Ich produkcja odbywa się na specjalnie przygotowanym stanowisku, które najczęściej znajduje się przed przyczółkiem mostu. Po zakończeniu produkcji danego odcinka pomostu, zostaje on przesunięty do przodu za pomocą specjalnych pras, aby zrobić miejsce do wykonania kolejnego elementu.
Sposób ten wykorzystywany jest przede wszystkim wtedy, gdy:
  • obiekt charakteryzuje się stałym przekrojem poprzecznym oraz cała konstrukcja poprowadzona jest po prostej (możliwe są jednak realizacje, gdy obiekt leży w łuku o stałym promieniu lub ma zmienną wysokość konstrukcyjną)
  •  jest to obiekt co najmniej trójprzęsłowy o długości 150 m
  • nie ma możliwości zastosowania innej metody (np. trudne warunki gruntowe uniemożliwiają zastosowanie rusztowań).
Na sam początek proponuje zobaczyć poniższą animację, która świetnie pokazuje na czym polega opisywana tutaj metoda budowania mostów.


Jej największa zaleta to połączenie prefabrykacji (wykonywanie segmentów na jednym stanowisku powtarzając dany schemat pracy) i betonowania na placu budowy. Ponadto umożliwia wykonanie ustroju bez użycia jakichkolwiek rusztowań, które utrudniałyby wykorzystanie przestrzeni pod mostem. Zastosowanie stałego stanowiska prefabrykacji zapewnia również niezależność od warunków pogodowych i betonowanie można wykonywać nawet przy ujemnych temperaturach. Metoda ta nie jest jednak wolna od wad, do których można zaliczyć występowanie różnorodnych, pośrednich stanów obciążenia, które wywołują zarówno ściskania, jak i rozciągania w elemencie, co skutkuje koniecznością stosowania większej wysokości dźwigara oraz większego zużycia stali sprężającej (nawet do 60 %) i betonu (do 10 %).
Każdy segment (w przypadku przekrojów skrzynkowych) wykonywany jest w dwóch fazach. Wyróżniamy dwie metody jakimi możemy tego dokonać:

  1. w pierwszym kroku betonujemy płytę dolną, a następnie resztę przekroju
  2. w pierwszym kroku betonujemy płytę dolną i środniki, a następnie płytę górną.

Metody betonowania skrzynki

Zazwyczaj cały przekrój jest sprężany centralnie, aby zniwelować wpływ pośrednich stanów montażowych, a tym samym rozciągań od zmiennych momentów zginających. Sprężenie wykonywane jest w dwóch etapach:
1. w pierwszej kolejności musimy zapewnić przeniesienie wszystkich sił występujących przy przesuwaniu. W celu ograniczenia rozciągań stosujemy sprężenie centralne, na które składają się kable biegnące w górnej i dolnej części skrzynki, a w przypadku przekrojów belkowych w osi ciężkości
2. w drugim etapie stosujemy sprężenie, które jest zależne od wykresu momentów w fazie eksploatacji i najczęściej ma krzywoliniową trasę.
Dodatkowo, niezależnie od sprężania podłużnego wykonuje się sprężenie poprzeczne płyty.
Samo nasuwanie wykonujemy za pomocą specjalnych pras, których wielkość zależna jest od maksymalnej siły poziomej, koniecznej do przesunięcia ustroju. W czasie ruchu konstrukcji dodatkowo używane są specjalne tymczasowe łożyska ślizgowe, które umożliwiają ustawienie obiektu w odpowiednim położeniu oraz prowadnice i „hamulce”, które blokują położenie końca struktury po umieszczeniu jej w odpowiednim miejscu.
Nieodzownym elementem metody nasuwania podłużnego jest zastosowanie awanbeku, czyli specjalnego dźwigara, który umożliwia przedłużenie konstrukcji. Stosowany jest, aby zmniejszyć moment wspornikowy, który powstaje przy przesuwaniu konstrukcji, a jego długość zazwyczaj wynosi 60 % długości przęsła. Ze względu na odkształcenia od ciężaru własnego musi on być stale podniesiony do góry, aby umożliwić jego nasunięcie na łożyska ślizgowe. Oprócz tego rozwiązania możemy jeszcze zastosować: tymczasowe podpory pośrednie lub podwieszenie.

Wpływ awanbeku na redukcję momentów zginających

Metoda ta zapewnia nam szybsze wykonywanie konstrukcji oraz brak ingerencji w przestrzeń pod mostem. Dodatkowo zmniejszamy trudności z transportem, ponieważ wszystkie potrzebne materiały transportujemy jedynie na stanowiska wytwórcze. Najsłynniejszym jej zastosowaniem było wybudowanie wiaduktu w Millau.

Wiadukt w Millau - fot. Art Rock (Hennie)


Źródła:
  1. Głomb J.: technologia budowy mostów betonowych, Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 1982
  2. Biliszczuk J.: Mosty podwieszone. Projektowanie i realizacja, Arkady, Warszawa 2005

Dawid Kisała

Wycieczka na budowę mostu w Dobczycach

(© archiwum UMiG w Dobczyach) fot. myslenice.naszemiasto.pl

Obecnie nasze Koło Naukowe jest w trakcie planowania wycieczki do Dobczyc na budowę mostu podwieszonego na rzecze Rabie, który stanowi fragment obwodnicy miasta. Żeby nieco przybliżyć wam wznoszony obiekt i zachęcić do uczestnictwa, postanowiliśmy przygotować dla was garść informacji.

Wznoszona konstrukcja stanowi cześć obwodnicy z najdłuższym mostem w Małopolsce o długości 645 m. Sama rozpiętość konstrukcji mostu głównego wynosi 178 m. Jest to most podwieszony, trójprzęsłowy o rozpiętościach (51+76+51) m. Użyto 64 want o długości od 7,5-35 m umieszczając je w dwóch płaszczyznach podwieszenia w układzie wachlarzowym. Całość posadowiona na palach wielkośrednicowych o średnicy 1,5 m.

Dodatkowa porcja wiedzy:
Aktualne informacje o naszej wyprawie możecie znaleźć również na naszym fanpage'u: 
Jeżeli mielibyście ochotę wziąć udział w naszej wycieczce, zgłoście się na adres knkmpk@gmail.com podając swoje nazwisko, imię oraz grupę, w temacie zamieszczając "Wycieczka do Dobczyc"Przewidywany termin to 13 lub 20 stycznia. Liczba miejsc ograniczona.

Zapraszamy!

Mosty extradosed


HISTORIA

Historia mostów extradosed zaczyna się w 1976 roku, gdy rozpoczęła się budowa mostu Ganter w Szwajcarii. Po czterech latach budowy konstrukcja Christiana Menna nad przełęczą Simplon została ukończona, pokazując światu nowatorski obiekt, który ciężko było zakwalifikować do jakiejkolwiek kategorii. Z wyglądu most przypominał podwieszony, jednak charakterystyczne niskie pylony i obetonowane wanty nie pozwalały na jednoznaczne przypisanie do tej kategorii.


Przez kilka następnych lat zaczęły powstawać analogiczne obiekty, jednak ze względu na swoje wady do których można zaliczyć np. brak możliwości wymiany wanty, czy trudności w oszacowaniu zarysowań otuliny cięgien, nie zyskały one dużej popularności i zaczęto szukać alternatywnych rozwiązań.
Most Ganter - fot. Clare66

Osiem lat później Jacques Mathivat po raz pierwszy używa terminu „Extradosed Prestressed Bridge” w odniesieniu do swojej koncepcji wiaduktu L’Arret Darre.
Wiadukt L’Arret Darre - Mermigas K. K.: Behaviour and design of extradosed bridges, Uniwersytet
Toronto, 2008

Jego konstrukcja, podobnie jak obiekt Christiana Menna jest mostem pośrednim pomiędzy konstrukcjami belkowymi, a podwieszonymi, jednak w tym przypadku pracą bardziej przypomina most dźwigarowy. Charakteryzuje się niskimi pylonami, które pełniły rolę dewiatorów i pozwalały na wyniesienie kabli sprężających ponad pomost. Dodatkowo, pozwalała to na zwiększenie wysokości ramienia działania siły sprężającej, bez konieczności zwiększania wysokości przekroju poprzecznego dźwigara. Niższy pylon automatycznie zmniejsza również kąt nachylenia want, co skutkuje dodatkowym doprężeniem pomostu i objawia się korzystnym wyrównaniem momentów przęsłowych i podporowych, a także zmniejszeniem ugięć.
Zaproponowana konstrukcja mostu Ganter nie pozwala na jej jednoznaczną klasyfikację, a tym samym na uznanie go za pierwszy most typu extradosed na świecie. Zaszczyt ten przypada projektowi Akio Kasugi, wybudowanemu w 1994 roku w Japonii – Odawara Blueway.
 
Most Odawara Blueway - fot. Cassiopeia sweet

CHARAKTERYSTYKA KONSTRUKCJI

Cechą, która rzuca się od razu w oczy, gdy patrzymy na konstrukcję extradosed, jest dużo niższy pylon mający wysokość równą jednej trzeciej wysokości analogicznego pylonu w moście podwieszonym. Do projektowania wstępnego możemy przyjąć, że stanowi ona 0,1 rozpiętości przęsła głównego. Takie proporcje implikują dodatkowo mniejszy kąt nachylenia kabli sprężających, który średnio wynosi 17o
Porównanie schematów pracy mostów podwieszonych i extradosed pod działaniem ciężaru własnego

Dodatkowo wanty są zdecydowanie krótsze i mniej podatne na efekty zmęczeniowe, z większymi dopuszczalnymi naprężeniami, które mogą wynosić nawet 0,6 fpk.
Porównanie konstrukcji: belkowych, extradosed i podwieszonych

Konstrukcje extradosed możemy kształtować stosując jedno z dwóch podejść:
  • sztywne połączenie pylonu z dźwigarem (wg Mathivata) – jest to rozwiązanie bliższe konstrukcjom belkowym, gdzie pylon pełni rolę dewiatora i pozwala na wyprowadzenie sprężenia poza obrys przekroju
  • sztywne połączenie pylonu z filarem (wg Menna) – jest to rozwiązanie bliższe konstrukcjom podwieszonym, gdzie pylon stanowi zamocowanie want, a pomost kształtujemy, jako maksymalnie wiotki.
Za ekonomiczne rozpiętości Japońscy inżynierowie, którzy wybudowali najwięcej tego typu obiektów, uważają wartości rzędu 100÷200 m, jednak ostatnie realizacje przesuwają tę wartość do góry, ponieważ wybudowano już obiekty Kiso i Ibi, które mogą się pochwalić rozpiętosciami 275 m, dzięki zastosowaniu rozwiązania hybrydowego, wykorzystującego połączenie stali i betonu. 
Długość przęseł bocznych można dobierać z zakresu 0,5÷0,8 długości przęsła głównego, należy jednak pamiętać o wynikach ostatnich badań, które pokazują, że zastosowanie długości większej od 0,6 rozpiętości przęsła głównego spowoduje znaczne ugięcia, które są niekorzystne dla struktury. Zestawienia smukłości wyraźnie pokazują nam, że mosty extradosed plasują się pomiędzy konstrukcjami belkowymi i podwieszonymi.

fot. Nicolas Janberg
Porównanie smukłości pomstów podiweszonych, extradosed i belkowych wg Flaga K., Torba-Ruchwa J.: Europa kolebką konstrukcji mostowych typu extradosed, Czasopismo techniczne, z. 14-B/2004


Zalecane wysokości co do dźwigara różnią się w zależności od cytowanego autora. Kształtują się one jednak na poziomie 30 przy podporze i 45 w przęśle, gdzie liczby oznaczają stosunek rozpiętości przęsła głównego do wysokości dźwigara. Zalecenia co do odległości zakotwienia pierwszego kabla od pylonu mówią, że najlepiej umieścić je w odległości 0,18÷0,25 rozpiętości przęsła głównego, ponieważ gdy zrobimy to zbyt blisko, to nie będziemy efektywnie wykorzystywać stali.
Szacunkowe wyliczenia Jacquesa Mathivata wskazują także na jakże ważny w dzisiejszych czasach aspekt ekonomiczny. Jak się okazało, głównie ze względu na niższy pylon, możemy zmniejszyć kapitałochłonność obiektu nawet o 30% w stosunku do mostów podwieszonych. Ponadto zmniejsza się nam również czas budowy i minimalizowane są problemy technologiczne związane z wykonywaniem wysokiego pylonu w moście podwieszonym. Christian Menn postuluje również, że konstrukcje tego typu są dużo lepszym rozwiązaniem w terenach górskich, ponieważ obiekty podwieszone źle prezentują się na tle głębokich dolin.
Niezależnie od zastosowanego rozwiązania stworzymy dzieło ciekawe i oryginalne, ponieważ nadal na świecie nie powstało wiele tego typu obiektów. Myślę, że z biegiem czasu będziemy mogli coraz częściej zobaczyć w naszym otoczeniu niższych kuzynów mostów podwieszonych, jednak żeby tak się stało, trzeba bardziej wypromować nowe rozwiązanie, ponieważ nadal wiedza na ich temat jest znikoma.

Dawid Kisała

Sprawozdanie z drugiego spotkania Koła (15.12.2011)

fot. Daniel J. Mitchell

Powiedziało się A, trzeba powiedzieć też B, dlatego 15 grudnia zorganizowaliśmy drugie spotkanie naszego Koła Naukowego. Zakończyliśmy etap przygotowawczy i nareszcie weszliśmy pełną parą w czas działania.
Na początek dr Karol Ryż przeprowadził krótki wstęp, który miał za zadanie wprowadzić wszystkich w tematykę mostów extradosed, czyli nowego typu ustroju betonowego, pośredniego pomiędzy konstrukcjami belkowymi i podwieszonymi. Jest to pionierska gałąź mostownictwa, prężnie rozwijająca się i mająca szansę na stałe zagościć w pracowniach projektowych, dlatego myślę, że warto bliżej zaznajomić się z problematyką tego typu obiektów.
Z tego właśnie powodu przygotowałem prezentację „Mosty extradosed”, która pokrótce opowiadała o historii powstania tych konstrukcji, idei działania, rozwoju, a także o ogólnej charakterystyce i porównaniu ich do mostów, z których się wywodzą, czyli belkowych i podwieszonych. Ponadto, jak wiadomo najlepiej uczy się na przykładach, dlatego omówiłem kilka wyróżniających się i ciekawych obiektów tego typu, aby pokazać nowatorskie rozwiązania, jakie stosują projektanci na świecie, jak i w naszym kraju. Na koniec w formie wniosków postarałem się zebrać zalety i wady tego typu struktur, aby pokazać, gdzie znajdą one zastosowanie, a gdzie należy poszukiwać innych rozwiązań.
Z racji tego, że po zakończeniu prezentacji mieliśmy jeszcze trochę czasu, nasz opiekun zaproponował nam do wyboru dwa pokazy o tematyce związanej z Ameryką Południową, gdzie niedawno dr Ryż wybrał się na wyprawę mostową. Po krótkiej naradzie, więcej głosów otrzymała „Ziemia Ognista”, bo trzeba przyznać, że brzmi intrygująco. Ponadto mgr Kazimierz Piwowarczyk, który zaszczycił nas swoją obecnością, zwrócił nam uwagę, jak blisko tu do „Wody Ognistej” – to przekonało wszystkich od razu. Podczas prelekcji o „krańcu świata” mogliśmy usłyszeć interesujące informacje o tamtejszej faunie i florze, czy o nierdzennych autochtonach. Dodatkowo wszystko to okraszone było znakomitej jakości zdjęciami, które stały się już znakiem firmowym doktora.
Niestety wszystko co dobre kiedyś się kończy, dlatego i nasze zebranie dobiegło kresu z szybkością wolnego z okazji Świąt Bożego Narodzenia. Na szczęście zaraz po Nowym Roku czeka nas kolejne spotkanie, a na nim jeszcze świeża prezentacja koleżanki Izy o analizie dynamicznej mostów. Zapraszamy!

Dawid Kisała

Sprawozdanie z pierwszego spotkania Koła (08.12.2011)


fot. smif

Jak mówi staropolskie przysłowie "lepiej późno niż wcale", dlatego też w duchu ludowych mądrości 8 grudnia odbyło się pierwsze spotkanie naszego Koła Naukowego. Jak to zwykle bywa dziewicze zgromadzenia zwołuje się w celach organizacyjnych, wiec i my nie odbiegaliśmy zbytnio od tego schematu.
Zebranie otworzył opiekun Koła dr inż. Karol Ryż witając wszystkich nowych członków, jak i starą gwardię. Po krótkiej opowieści o dotychczasowej działalności organizacji oraz określeniu zadań i obszarów działania, wywiązała się luźniejsza rozmowa zahaczająca ciągle jednak o tematykę okołomostową. Od razu na wstępie udało się ustrzelić kilka osób do przygotowania prezentacji, a także ustalić pewne kwestie odnośnie wycieczki na obiekt mostowy do Dobczyc - o tym wydarzeniu będziemy informować na bieżąco, gdy będziemy znali więcej "faktów autentycznych".
Na sam koniec spotkania dr Ryż wyciągnął prawdziwe perełki - zdjęcia z jego ostatniej wyprawy do Ameryki Południowej, gdzie piękne są nie tylko mosty, ale i krajobrazy, które stanowią tło dla niesamowitych konstrukcji. Po przeglądnięciu wszystkich fotografii i ustaleniu, że widzimy się za tydzień nie pozostało nam nic innego, jak udać się na mieszkania i zabrać się z entuzjazmem do nowego projektu...

Dawid Kisała

START!

fot. Jsome1

Witamy wszystkich na blogu Koła Naukowego Konstrukcji Mostowych Politechniki Krakowskiej!
Jeżeli jesteście zainteresowani działalnością naszej organizacji, chcecie sprawdzić kiedy będzie następne spotkanie lub przeczytać coś ciekawego o mostach SERDECZNIE ZAPRASZAMY!

 
Design by Free WordPress Themes | Bloggerized by Lasantha - Premium Blogger Themes | Web Hosting Coupons