Projekt dzioba montażowego do konstrukcji nośnej mostu przy autostradzie D35

Stalowy dziób montażowy jest zaprojektowany dla konkretnej budowy z uwzględnieniem możliwego późniejszego wykorzystania na budowach o podobnym charakterze. Konstrukcja została zaprojektowana tak, aby w przyszłości możliwe były wariacje wymiarowe (np. skrócenie wysuwanego ramienia poprzez pominięcie środkowego segmentu). Wysuwane ramię jest przystosowane do mocowania do betonowego przekroju przy użyciu prętów sprężających.

Rozwiązanie konstrukcyjne dzioba montażowego

Konstrukcja nośna przecina drogę I/35 oraz potok Mikuleč, a jej poszczególne przęsła osiągają rozpiętość aż 62 metrów. W celu zapewnienia efektywnego postępu budowy konieczne było zaprojektowanie dzioba montażowego, które umożliwi bezpieczne i kontrolowane przesuwanie konstrukcji betonowej. Dziób montażowy został skonstruowany jako element demontowalny, którego długość można dostosować do specyficznych warunków budowy i wielokrotnie wykorzystywać w kolejnych projektach.

Konstrukcja nośna dzioba montażowego składa się z dwóch głównych dźwigarów połączonych przestrzennymi stężeniami, co zapewnia wystarczającą sztywność całego układu. Kotwienie dzioba do betonowej konstrukcji skrzyniowej rozwiązano przy pomocy prętów sprężających, których wymiarowanie musiało uwzględniać nie tylko obciążenie statyczne, ale także efekty dynamiczne powstające w trakcie wysuwania. Największe obciążenie na jeden pręt kotwiący wynosiło 1567 kN, co wymagało dokładnej analizy zachowania materiałów i interakcji pomiędzy elementem stalowym i betonowym.

Modele obliczeniowe i ich znaczenie

Dla analizy konstrukcji zostało utworzonych kilka modeli obliczeniowych, wszystkie w programie RFEM od firmy Dlubal Software.

Dla podstawowej analizy konstrukcji utworzono przestrzenny model prętowy. Wszystkie części konstrukcji (dźwigar dzioba montażowego, stężenia poprzeczne i podłużne) są tworzone z prętów. Złożony przekrój dzioba został utworzony w osobnym programie SHAPE-THIN 8 i uwzględnia wszystkie podłużne wzmocnienia oraz zmienną wysokość dźwigara. Stężenia są przymocowane do dźwigara przy użyciu sztywnych wiązań. Oba dźwigary są punktowo podparte (utwierdzone) na początku dzioba montażowego, w miejscu połączenia z czołem przekroju skrzynkowego mostu. Z modelu uzyskano całkowite siły wewnętrzne w dźwigarze.

Dla bardziej szczegółowej analizy konstrukcji utworzono przestrzenny model powłokowo-prętowy. Ściana dźwigara została zamodelowana jako powłoka, wszystkie pozostałe części konstrukcji (górne i dolne pasy, wzmocnienia poprzeczne i podłużne dźwigara, stężenia poprzeczne i podłużne) zostały zamodelowane jako pręty.

Stężenia są przymocowane do dźwigara przy użyciu sztywnych wiązań. Oba dźwigary są punktowo podparte (utwierdzone) na początku dzioba montażowego, w miejscu połączenia z czołem przekroju skrzynkowego mostu. Na modelu rozwiązywane były wszelkie problemy stateczności oraz prowadzone bardziej szczegółowe obliczenia nieliniowe.

Kluczowe wnioski i korzyści projektu

Szczegółowa analiza numeryczna pozwoliła na optymalizację projektu dzioba montażowego i zapewnienie, że konstrukcja będzie w stanie bezpiecznie przenosić wszystkie obciążenia podczas wysuwania konstrukcji nośnej. Obliczenia stateczności wykazały, że początkowe imperfekcje w górnym pasie i ścianach dźwigarów mogą znacząco wpływać na ogólną stateczność konstrukcji, co doprowadziło do optymalizacji kształtu i wymiarowania poszczególnych elementów. Geometrycznie nieliniowe obliczenia dostarczyły dokładniejszego obrazu zachowania dzioba podczas wysuwania i pozwoliły na identyfikację krytycznych miejsc z najwyższym ryzykiem powstawania lokalnych odkształceń.

Dzięki zaawansowanym modelom obliczeniowym możliwe było zaprojektowanie rozwiązania konstrukcyjnego, które nie tylko spełnia wymagania dotyczące bezpieczeństwa i niezawodności, ale także przyczynia się do efektywności i ekonomiczności budowy. Ta analiza jednocześnie pokazuje, jak ważną rolę odgrywa nowoczesne oprogramowanie obliczeniowe w projektowaniu skomplikowanych konstrukcji inżynierskich oraz ich optymalizacji dla rzeczywistych warunków budowy.