STAN AWARYJNY I NAPRAWA USZKODZONEJ KŁADKI DLA PIESZYCH PO UDERZENIU KOPARKĄ.pdf

Dr hab. inŜ. Zbigniew MAŃKO, prof. PWr., zbigniew.manko@pwr.wroc.pl

Politechnika Wrocławska

Mgr inŜ. Arkadiusz MORDAK, armo_to@o2.pl

Centrum Naukowo-Badawcze Rozwoju Budownictwa MOSTAR (Wrocław)

STAN AWARYJNY I NAPRAWA USZKODZONEJ

KŁADKI DLA PIESZYCH PO UDERZENIU KOPARK Ą

FAILURE STATE AND REPAIR OF DAMAGED FOOTBRIDGE AFTER STRIKE OF EXCAVATOR

Streszczenie W pracy podano przykłady uszkodzeń mechanicznych stalowej kładki dla pieszych zlokalizowanej

nad ulicą Pocztową w Legnicy powstałych w wyniku uderzenia w jej konstrukcję koparki, pomimo zachowanej

skrajni drogowej. W wyniku tego uderzenia powstały znaczne odkształcenia i zniszczenia głównych elementów

konstrukcyjnych, które były bezpośrednią przyczyną powaŜnej awarii tego obiektu. Badania elementów oraz

analiza wyników obliczeń kładki wykazały, Ŝe wskutek znacznego osłabienia dźwigara głównego (pas dolny,

środnik) oraz poprzecznicy, do czasu ich naprawy, obiekt został zamknięty dla bieŜącej eksploatacji. Celem

pracy jest przedstawienie analizy problemu zagroŜenia bezpieczeństwa tego obiektu w związku z powstałymi

uszkodzeniami oraz ocena jego przydatności do dalszej eksploatacji.

Abstract The paper is presented the cases of damaged steel footbridge located over Pocztowa Street in Legnica

as a result of strike excavator despite keep of road limiting clearance. The considerable deformations and

destructions of main elements of the structure occurred as a result of this strike caused of serious damages of that

object. The elements tests as well as an analysis of results footbridge calculation show that as a result of

considerable reduced of main girder (bottom flange and web) and crossbeam strength until to their repairs, the

object was closed for a normal service. The aim of this paper is to present analysis of safety threat problem of

that object connected with its damages as well as its usefulness estimation for the future service.

1. Wst ę p

Wiele obiektów mostowych, usytuowanych nad drogami lub ulicami m.in. kładki dla

pieszych, estakady, wiadukty pomimo zachowanej skrajni drogowej ulegają uszkodzeniom

mechanicznym, wynikającym z nieodpowiedzialności uŜytkowników dróg. Występujące w

wyniku uderzenia odkształcenia i zniszczenia elementów zwłaszcza nośnych mogą być

przyczyną powaŜnych awarii tych obiektów. Szczególnie niebezpieczne jest to w przypadku

konstrukcji starych, mocno skorodowanych, o obniŜonej nośności. W konstrukcjach

stalowych najbardziej naraŜone na uszkodzenia są pasy dolne dźwigarów głównych,

wiatrownice, dość często elementy rusztu pomostu. WaŜnym problemem staje się takŜe

podjęcie właściwej decyzji o dopuszczeniu obiektu do dalszej eksploatacji nawet

ograniczonej oraz o ewentualnym sposobie naprawy powstałych szkód lub zniszczeń.

Celem niniejszej pracy jest przedstawienie analizy problemu zagroŜenia bezpieczeństwa

stalowej kładki dla pieszych w związku z jej uszkodzeniem przez koparkę i ocena jej

przydatności do dalszej bezpiecznej eksploatacji [1], [2].

919

Przy ocenie stanu technicznego konstrukcji dźwigarów głównych i pomostu kładki oraz

analizie warunków dalszego jej uŜytkowania wykorzystano własne oraz obce opracowania

dotyczące uszkodzeń podobnych obiektów (drogowych i kolejowych). Badania oraz analiza

wyników obliczeń statyczno-wytrzymałościowych elementów konstrukcyjnych kładki

wykazały znaczne osłabienie dźwigara głównego, i z tego powodu do czasu jego naprawy,

obiekt został zamknięty dla bieŜącej eksploatacji.

2. Krótki opis konstrukcji kładki

Jest to obiekt jednoprzęsłowy, o schemacie statycznym belki swobodnie podpartej z krótki-

mi wspornikami, o rozpiętości teoretycznej 23,93 m i szerokości uŜytkowej przęsła równej

5,20 m. Całkowita długość konstrukcji kładki wynosi 63,39 m. Na wspornikach przęsła opar-

to przegubowo (przy pomocy wałków stalowych) samonośne biegi schodowe, wykonane jako

niezaleŜne konstrukcje stalowo-betonowe, oparte na blachownicowych podporach ramowych.

Konstrukcja nośna obiektu składa się z dwóch stalowych spawanych blachownic w

rozstawie osiowym 5,45 m, o wymiarach środnika 20×1250 mm i pasów (dolnego i górnego)

30×250 mm, stęŜonych poprzecznicami wykonanymi z dwuteowników 300 mm w rozstawie

co 3,00 m (rys. 1). Pomost stanowi płyta Ŝelbetowa o zmiennej grubości, tj. od 0,13 do 0,16

m, wykonana z betonu klasy B30, oparta bez zespolenia na poprzecznicach, przy czym

występują jedynie połączenia konstrukcyjne prętami o średnicy 8 mm.

3. Opis i zakres uszkodze ń konstrukcji obiektu

W wyniku uderzenia w konstrukcję przęsła kładki dla pieszych zlokalizowanej nad ulicą

Pocztową w pobliŜu dworca PKS w Legnicy koparki (pojazdu ponadnormatywnego o

przekroczonej skrajni pionowej) transportowanej na podwoziu samochodowym (rys. 3 i 4)

przejeŜdŜającym pod obiektem doznała ona powaŜnych uszkodzeń, co było przyczyną

całkowitego jej wyłączenia z ruchu. Uderzenie nastąpiło w dolny pas blachownicy dźwigara

głównego B1 w odległości około 10 m od filara kładki połoŜonego od strony dworca.

Wystąpiły następujące główne uszkodzenia obiektu:

1. Konstrukcja przęsła głównego uległa znacznym przesunięciom poziomym i została

strącona ze swoich łoŜysk. Poprzeczne przesunięcie przęsła wyniosło od 180 mm od strony

hotelu do 260 mm od strony dworca PKS. Oba dźwigary kładki spadły z łoŜysk całkowicie i

oparły się na ryglu podpory od strony dworca, zaś z drugiej strony nastąpiło dość znaczne

poprzeczne ich przesunięcie na płytach górnych łoŜysk. Przed dalszym przesunięciem w bok

przęsło zabezpieczyły cokoły filarów (rys. 5), które pomimo licznych uszkodzeń spełniły

swoją funkcję ograniczników dla przesuwu bocznego.

PRZEKRÓJ POPRZECZNY

0,25

5,20

0,25

Uszkodzone słupki i pochwyt poręczy podlegający naprawi e

(wszystkie cztery miejsca przy dylatacji oraz

nad podporą na biegu schodowym)

300

Miejsce uderzenia przez

pojazd ponadnormatywny

5,45

5,70

Rys. 1. Przekrój poprzeczny kładki dla pieszych nad ulicą Pocztową w Legnicy

920

2. Znacznemu uszkodzeniu uległ dźwigar główny B1 w

strefie uderzenia pojazdu, w którego pas dolny nastąpiło

bezpośrednie uderzenie koparki. Wystąpiło całkowite

rozerwanie pasa dolnego w dwóch miejscach, wraz z

przesunięciem rozerwanych elementów względem siebie o około

10 mm oraz pęknięcie środnika w trzech miejscach, niemal do

połowy jego wysokości. Środnik i pas dolny zostały

odkształcone w kierunku do wewnątrz przęsła (maksymalne

lokalne odkształcenie wyniosło 63 mm). Dodatkowo wystąpiły

deformacje Ŝeber pionowych w strefie uderzenia. Strefa

największych uszkodzeń obejmowała odcinek dźwigara

głównego o długości około 3,50 m. Doszło równieŜ do

deformacji stęŜeń środnika w strefie uderzenia (rys. 3 i 4).

3. Przesunięte przęsło, na którego wspornikach oparte były za

pośrednictwem łoŜysk biegi schodów zostało wysunięte spod

biegów w wyniku, czego spadły one z łoŜysk (od strony dworca)

lub się na nich znacznie przesunęły (od strony hotelu), a tym

samym nastąpiła zmiana ich schematu statycznego ze swobodnie

podpartego na końcach na układy wspornikowe. Od strony

dworca wystąpił takŜe pionowy uskok pomiędzy poziomem

nawierzchni przęsła głównego i poziomem nawierzchni na

schodach (rys. 4). Konstrukcja schodów nie uległa zbyt

powaŜnym uszkodzeniom, a widoczne (równoległe do stopni

schodowych) zarysowanie powstało najprawdopodobniej w

miejscu styku roboczego podczas ich betonowania. W wyniku

przesunięcia przęsła nastąpiło wypadnięcie wałków przegubów

biegów schodowych, które stanowiły oparcia konstrukcji

ramownic schodów na tym przęśle, co w zasadniczy sposób

zmieniło ich schemat statyczny i stworzyło zagroŜenie utraty

stateczności dla belek schodowych. RównieŜ Ŝelbetowe

ramownicowe podpory dla przęsła i schodów nie doznały

istotnych uszkodzeń poniŜej spodu konstrukcji.

4. Wystąpiły takŜe uszkodzenia poręczy w miejscach

wszystkich czterech połączeń poręczy przęsła głównego z

poręczami biegów schodowych (rys. 4) oraz dodatkowe ich

uszkodzenia nad podporą biegu schodowego od strony dworca

(tam gdzie wystąpiło równieŜ zarysowanie Ŝelbetowej płyty

spocznika). Uszkodzone zostały równieŜ pochwyty i słupki

balustrady w obrębie stref dylatacyjnych.

5. Betonowa płyta pomostowa nie doznała Ŝadnych

większych widocznych pęknięć czy zarysowań, co mogło być

wynikiem braku jakiegokolwiek zespolenia jej z

poprzecznicami, i naturalnego odseparowania od bezpośrednio

uderzonej blachownicy, lub z powodu stosunkowo duŜej

bezwładności (masy) samego pomostu.

6. W wyniku pionowego obniŜenia biegu schodowego

opartego na przęśle głównym od strony dworca, nastąpiło

zarysowanie Ŝelbetowej płyty spocznika na schodach i zjazdach

dla wózków nad kolejną podporą.

921

Rys. 3. Widok na uszkodzony dźwigar główny w miejscu uderzenia koparki: a) od spodu na pęknięty środnik

oraz blachy przyspawane dla doraźnego zabezpieczenia obiektu, b) z góry na pęknięcia środnika i pasa dolnego

7. Uszkodzone zostały obie dylatacje (urządzenia dylatacyjne) pomiędzy przęsłem

głównym i biegami schodowymi.

8. Całkowicie uszkodzone (ścięte) zostały Ŝelbetowe cokoły (oporniki) na filarach, będące

przedłuŜeniem słupów ramownic, od strony dźwigara B2 (pełniące rolę ograniczników dla

przesuwu poprzecznego przęsła – rys. 5).

9. W wyniku tego uderzenia na całej długości przęsła powstały mikrorysy pomiędzy Ŝelbe-

tową płytą pomostu i wykonanymi z kątowników stalowymi ogranicznikami dla tej płyty.

10. Na słupie filara od strony dworca PKS, na poziomie chodnika, odpadła otulina

zbrojenia na wysokości około 0,40 m.

11. Uszkodzeniom uległy takŜe elementy odwodnienia kładki, a więc kształtki i rury spus-

towe wykonane z PCV sprowadzające przy filarach wodę z wpustów osadzonych w pomoście.

5. Opis projektowanego zakresu remontu kładki

5.1. Dora ź ne zabezpieczenie konstrukcji

Niezwłocznie po wystąpieniu awarii kładki wyłączono ją z eksploatacji oraz

zabezpieczono doraźnie konstrukcję przed spadnięciem przęsła i biegów schodowych dla

umoŜliwienia prowadzenia normalnego ruchu samochodowego i pieszego na ulicy Pocztowej

pod kładką. Ponadto podparto konstrukcję przęsła na trzech stabilnych podporach

tymczasowych, wzmocniono uszkodzony pas dolny nakładkami przyspawanymi w miejscach

jego rozerwania oraz oznakowano ograniczenie skrajni pionowej pod uszkodzonym obiektem.

Rys. 4. Przesunięcie poziome konstrukcji przęsła kładki: a) widok ze schodów od strony dworca PKS (widoczny

brak wałka w oparciu przegubowym konstrukcji schodów oraz uszkodzone urządzenie dylatacyjne i pionowy

uskok pomiędzy poziomem nawierzchni przęsła i schodów) oraz b) zsunięcie konstrukcji schodów z łoŜyska

922

Rys. 5. Widok z boku na uszkodzony opornik Ŝelbetowy

(cokół filara) stanowiący przedłuŜenie słupa podpory

ramownicowej: a) od spodu, widoczne przesunięcie

poziome przęsła względem ramownicy schodów oraz

uszkodzone odwodnienie płyty pomostowej, oraz b) od

strony dworca PKS, widoczna równieŜ tymczasowa

konstrukcja wsporcza podpór wykonanych z klatek typu

BYGGING

Przewidywano, Ŝe ustawione podpory tymczasowe zostaną wykorzystane podczas

prowadzenia zasadniczych prac remontowych podanych w projekcie remontu [2]. Przed

rozpoczęciem kaŜdego etapu robót naleŜało wykonać odpowiednie dla danej fazy robót

zabezpieczenia terenu budowy oraz, w razie potrzeby, wyłączenia z ruchu części jezdni ulicy

Pocztowej poprzez odpowiednie oznakowania poprzedzone opracowaniem projektu

organizacji ruchu na czas remontu tego obiektu [2].

5.2. Ustawienie prz ę sła głównego i biegów schodowych na ło Ŝ yskach

Aby we właściwy sposób wykonać ustawienie przęsła i biegów schodowych na łoŜyskach

naleŜało wykonać prace w następującej kolejności i zakresie:

• DemontaŜ elementów dylatacji, przy czym najpierw zdemontowano wszystkie te jej

elementy, które łączyły przęsło główne kładki z biegami schodowymi. Niezbędne było w

tym celu równieŜ usunięcie pasa nawierzchni przy dylatacji, aby uzyskać łatwy dostęp do

śrub mocujących górne jej elementy.

• Podniesienie i podparcie biegów schodowych na podporach tymczasowych P1 i P3 na

wysokość nieco wyŜszą od pierwotnego ich połoŜenia przed awarią, tak, aby moŜliwe

było podniesienie przęsła głównego powyŜej poziomu wałków łoŜysk umieszczonych na

filarach. Wartości sił charakterystycznych, jakie naleŜało wywołać przy podnoszeniu

biegów schodowych dźwignikami podano w [2]. Biegi naleŜało po podniesieniu

podeprzeć w trwały sposób umoŜliwiający późniejsze ich opuszczenie na łoŜyska

przegubów. Do podniesienia i podparcia biegów schodowych wykorzystano istniejące

juŜ podpory P1 i P3 wykonane na etapie awaryjnego zabezpieczenia konstrukcji kładki.

• Usunięcie wałków łoŜysk znajdujących się w przegubach pomiędzy przęsłem głównym i

biegami schodowymi, oraz zabezpieczenie antykorozyjne łoŜysk i powierzchni

dźwigarów głównych w przegubach. Po podniesieniu biegów schodowych zaplanowano

zdemontowanie wszystkich ruchomych części łoŜysk przegubów (wałki) i poddanie ich

zabiegom konserwacyjnym (piaskowanie oraz trzywarstwowa powłoka ochronna).

Podobnie przeprowadzono oczyszczenie i zabezpieczenie antykorozyjne dolnych i

923

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: