Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova
1
1 UVOD Mostovi su graevinski objekti na saobraajnicama i slue da premoste prepreke kao to su rijeni tokovi, kanali, jezera, doline, morski tjesnaci, saobraajni putovi, i dr., tako da prolaz ispod mosta bude slobodan. Svojim impozantnim dimenzijama, skladnim oblikom i vitkim linijama postaju prepoznatljiv dio krajolika. Visokim dosezima u podruju graditeljstva su nezamjenljiv dio graditeljske i kulturne batine. Povijesni razvoj graenja mostova usko je povezan sa mogunostima koritenja razliitih materijala za gradnju. Tako se u ranijoj povijesti mostogradnje izdvaja vrlo dugo razdoblje gradnje drvenih i kamenih mostova. Najstariji sauvani su kameni mostovi od kojih su mnogi jo i danas u upotrebi. Uz drvo, kamen, beton, armirani beton i elik se ubraja u starije graevinske materijale i primjenjuje se vie od 120 godina. elik je materijal koji ima iroku primjenu, te ga se stalno poboljava nainom proizvodnje to je rezultiralo pojavom sve kvalitetnijih vrsta elika na tritu. Do kraja 15. stoljea znalo se samo za elemenata za spajanje i ukrasa. Lijevano eljezo je prvi put upotrijebljeno kao graevinski materijal za luni most raspona 30 m sagraen (1777 - 1779) preko rijeke Severn u Engleskoj [1] koji se jo i danas nalazi na spomenutoj lokaciji. Pojedini dijelovi su izliveni i meusobno spojeni spojnim elementima od kovanog eljeza. Primjena lijevanog eljeza je ograniena zbog relativno loih vlanih svojstava. Poseban znaaj u metalurgiji ima pe koju je Henri Cort (1784) uveo za proizvodnju kovanog eljeza u veim koliinama. Dobra su svojstva kovanog eljeza to to ima dobra tlana i vlana svojstva. kovano eljezo koje se dobivalo u malim
koliinama taljenjem direktno iz rude. Upotrebljavalo se najee za izradu alata, oruja,
Diplomski rad
Antun Rosandi
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova
2
Slika 1.1 Most preko rijeke Severn [1] Najvei znaaj za razvoj upotrebe elika za izgradnju mosnih konstrukcija imao je engleski inenjer Henry Bessemer (1855) pronalaskom postupka koji je omoguio dobivanje elika u velikim koliinama. Daljnji vaan korak u istom pravcu uinio je Thomas (1899), koji je Bessemerov postupak prilagodio i za preradu sirovog eljeza dobivenog iz ruda sa poveanim sadrajem fosfora. Postupcima Bessemera i Thomasa, kojima treba dodati ne manje znaajan i Siemens-Martinov postupak za dobivanje velikih koliina elika, bili su ispunjeni svi uvjeti za najiru primjenu elika, posebno u gradnji mostova.[1] Odabirom materijala bitno se utjee na tehnike karakteristike konstrukcije, kao i na trokove izrade i odravanja, odnosno na ukupnu cijenu izgradnje. Sve vea upotreba elika za izradu mosnih konstrukcija dolazi sa razvojem valjaonike proizvodnje profila i limova. Suvremena tendencija je sve vea upotreba limova radi lakeg spajanja, olakanja mase zavarene konstrukcije, kao i prelaska na povrinske sisteme konstrukcija. Danas se za gradnju elinih mostova najee upotrebljavaju:[2] - za visee (kabelske) elina ica (Rm 1400 - 1800 N/mm2) i Re (1250 - 1400 N/mm2) - za konstrukciju (Rm 450 - 850 N/mm2) i Re (350 - 500 N/mm2)
Obzirom na namjenu razlikuju se sljedee vrste mostova: pjeaki cestovni eljezniki akvadukti Antun Rosandi
Diplomski rad
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova plinovodni naftovodni toplovodni i dr. mostovi.
3
Obzirom na konstrukcijsku izvedbu i mogunost pokretanja razlikuje se: pokretni i (pokretanjem dijela mosta se oslobaa prolaz ispod mosta) nepokretni mostovi.
Iako su nepokretni mostovi daleko zastupljeniji u odnosu na pokretne i o njima e se u svakom sluaju vie govoriti, ima situacija kada se grade i razliite varijante pokretnih mostova u zavarenoj izvedbi. Na slici 1.2 se daje shematski prikaz razliitih varijanti pokretnih mostova u zavarenoj izvedbi. Obzirom na izvedbu u odnosu na zapreku koju se premouje i poloaj u tlocrtu razlikuje se: okomiti i (koji prelaze zapreku okomito) kosi mostovi (koji prelaze zapreku pod kutom)
Obzirom na nain prijenosa optereenja razlikuje se: luni gredni okvirni ovjeeni i visei mostovi.
Openito se mostovi sastoje od gornjeg i donjeg dijela tzv. stroja (slika 1.3). Donji stroj slui da prenese vertikalno i horizontalno optereenje sa gornjeg stroja na tlo a sastoji se od: temelja, stupova i upornjaka.
Diplomski rad
Antun Rosandi
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova
4
Slika 1.2 Razliite varijante konstrukcije pokretnih mostova u zavarenoj izvedbi [2]
Diplomski rad
Antun Rosandi
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova
5
Slika 1.3 Osnovni elementi mosta (gornji i donji stroj) sa pripadajuim dijelovima [2] Gornji stroj slui da premosti zapreku te preuzme statika i dinamika optereenja nastala uslijed vlastite teine i optereenja (cestovnog, eljeznikog saobraaja, temperaturnih dilatacija), a sastoji se od: nosive konstrukcije, kolnika, pjeake staze, prelaznih konstrukcija, leaja, izolacije, ograde, odbojnika, rasvjete i odvodnje.
Uvijek treba nastojati da se most skladno uklopi u okoli jer je izgled mosta jedan od znaajnih elemenata i ogranienja kod projektiranja i gradnje. Racionalnost se postie optimizacijom osnovnih parametara meu koje se mogu svrstati: vrsta materijala, statiki sustav, broj i veliina raspona, visina nosive konstrukcije, visina nivelete iznad tla, vrsta upornjaka i stupova i nain temeljenja.
Diplomski rad
Antun Rosandi
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova Obzirom na vrstu materijala od kojega su graeni razlikuju se: kameni, drveni, betonski, armirano betonski i metalni mostovi.
6
Diplomski rad
Antun Rosandi
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova
7
2 IZBOR REPREZENTANTA ELINOG MOSTA U ZAVARENOJ IZVEDBI Kao reprezentant je odabran elini most na autocesti Zagreb Macelj, na dionici Zaprei Jankomir. Radi se o mostu u zavarenoj izvedbi, a postavlja se preko rijeke Save. Izgled i gabaritne dimenzije spomenutog mosta prikazani su na slikama 2.1 i 2.2
2.1 TEHNIKI OPIS MOSTA Trasa autoceste koso prelazi rijeku Savu, pa je most projektiran kao kosi objekt. Kut kosine prijelaza u osovini autoceste iznosi 30. Na dijelu korita rijeke Save za malu i srednju vodu projektirana je elina konstrukcija mosta preko tri otvora sa rasponima 50 + 100 + 50 m. Kod ovakve dispozicije samo jedan stup nalazi se u podruju vode, i to ve relativno blizu obale u plitkoj vodi. Konstrukcija rijenog dijela gornjeg stroja je elina rasponska konstrukcija koja se sastoji iz dva punostjena limena nosaa promjenjiva visine, meusobno povezana poprenim nosaima, poprenim spregovima i elinom ortotropnom ploom kolnika. Razmak glavnih nosaa je 7,0 m, a visina hrpta glavnih nosaa je promjenjiva i iznosi u sredini i na krajevima mosta 2,20 m, a iznad rijenih stupita (SI i SII) iznosi 4,50 m. Debljina hrpta glavnih nosaa iznosi od 12 mm (polje), 14 mm i 16 mm (leaj). Donji pojasevi glavnih nosaa sastoje se od pojasnih lamela irina 70 cm, a debljina 35, 50, 80 i 100 mm. elina konstrukcija sastoji se od eline ortotropne ploe debljine 12 mm, koja je ukruena uzdunim rebrima "U" poprenog presjeka. Ova rebra dolaze na meusobnom osnom razmaku od 55,5 cm. Popreni nosai dolaze na razmaku maksimum od cca 4,0 m i konzolno prelaze preko glavnih nosaa. Debljina hrpta je 12 mm, visina 70 cm, a visina konzolnog dijela od 70 Diplomski rad Antun Rosandi
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova do 30 cm. Donji pojas poprenih nosaa je debljine 15 mm i irine 25 cm. U poprenom smjeru konstrukcija je u svakom poprenom nosau ukruena poprenim spregovima. Cjelokupna elina konstrukcija izraditi e se iz elika kvalitete S355J2G3 (St.52-3N), a u sukladno standardu EN DIN 10025. Konstrukcija e se izvesti u zavarenoj izvedbi, a montani nastavci predvieni su sa visokovrijednim pred napregnutim vijcima. Ploa kolnika e se i kod montanih nastavaka spojiti zavarivanjem, automatskim EP postupkom. Broj montanih nastavaka odreen je u radionikim nacrtima i iznosi 17. Proraun cjelokupne rasponske konstrukcije je proveden prema novom "Pravilniku o tehnikim normativima za odreivanje veliine optereenja mostova" od sijenja 1991. godine. U statikom proraunu obuhvaeni su svi nosivi elementi konstrukcije i izvren je raspored materijala prema pokriu momentne povrine, na osnovu ega je i izvren iskaz i proraun teine eline konstrukcije. Ukupna teina eline rasponske konstrukcije mosta, ukljuujui dodatak cca 1,5% za zavarene spojeve, vijke i vezice iznosi cca 1200 tona.
8
Diplomski rad
Antun Rosandi
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova
9
Slika 2.1 Izgled i gabaritne dimenzije elini mosta preko rijeke Save na autocesti Zagreb Macelj, na dionici Zaprei Jankomir [3] Diplomski rad Antun Rosandi
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova
10
Slika 2.2 Fotografija elinog mosta preko rijeke Save na autocesti Zagreb Macelj, na dionici Zaprei Jankomir tijekom zavrne faze montae na gradilitu
Predvia se izvedba krajnjih polja eline konstrukcije na skeli, dok se srednji raspon (100 m) eline konstrukcije predvia u slobodnoj montai ili takoer kao i krajnji otvori na skeli. Potrebno je takoer izvesti AK zatitu cjelokupne eline konstrukcije mosta. Na elinom dijelu mosta kolniki zastor se sastoji iz sloja specijalnog asfaltbetona "ASFALTIC" ukupne debljine 10 mm. Izolacijski slojevi ispod asfalta kolnika su tipa "ESHA ISOTEX". Ukupna debljina asfaltnih i izolacijskih slojeva na kolniku elinog dijela mosta iznosi 10 - 15 mm. Izolacija rubnjaka i zatitnih traka na elinom dijelu mosta izvodi se antikorozivnom i mehanikom zatitom na bazi dvokomponentnih epoksidnih smola od "ROAD COAT" materijala.
Diplomski rad
Antun Rosandi
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova 2.2 ZAHTJEVI ZA KVALITETU Zahtjevi za kvalitetu zavarenih spojeva u domaoj mostogradnji temelje se jo uvijek na propisima starim preko 40 godina. To je tzv. Slubeni list SFRJ iz 1964. g. Prema tome standardu zavareni spojevi su rangirani u klase S, I i II. Zavareni spojevi klase S su najvie klase i tu se zahtjeva vii opseg metoda kontrole kvalitete. Suvremeni europski zahtjevi za kvalitetu su jasniji i znatno stroi i oni su definirani standardom HRN EN 25817, a navedeni su u tablici 2.1.
11
Diplomski rad
Antun Rosandi
Primjena tehnologije zavarivanja u izradi elinih mostova Tablica 2.1 Kriteriji prihvatljivosti pogreaka u zavarenom spoju sukladno HRN EN 25817 [4]Red. Naziv br. nepravilnosti Oznaka po ISO 6520 1. Pukotine 100 Sve vrste pukotina, osim mikro pukotina ( h . 1
