GRADNJA SOVPREŽNE PREKLADNE KONSTRUKCIJE NADVOZA NAD ŽELEZNIŠKO PROGO CONSTRUCTION OF STEEL-CONCRETE COMPOSITE OVERPASS DECK OVER RAILWAY Ervin Struna, univ. dipl. inž. grad. Strokovni članek ervin.struna@cgp.si UDK 624.01/.07:625.1(497.4) Danilo Malnar, univ. dipl. inž. grad. danilo.malnar@cgp.si CGP, d. d., Ljubljanska cesta 36, 8000 Novo mesto Povzetek l V članku je predstavljena gradnja sovprežnega dela prek­ladne konstrukcije nadvoza 4-01 nad železniško progo Ljubljana–Zidani most v km GC 9,0 + 95,49 do 9,2 + 60,10 v okviru projekta Preložitev ceste G2-108/1182 Ribče–Litija ob naselju Zgornji Log pri Litiji od km 8,740 do km 10,140. Sovprežni del prekladne konstrukcije je iz AB-plošče, izdelane v dveh fazah, in iz dveh jeklenih nosilcev. V prvi fazi se je na jeklenih nosilcih izvedel prvi del AB-plošče, ki je služila za opaž drugi fazi betoniranja. Prva faza se je izvedla na delovnem platoju še pred montažo jeklenih nosilcev na njun končni položaj. Po končani prvi fazi sta se jek­lena nosilca z že izvedeno opažno AB-ploščo postavila na njuno končno mesto, na začasne podpore ob stebrih nadvoza. Sočasno z izvedbo monolitne armiranobeton­ske prekladne konstrukcije se je izvedla navezava s sovprežnim delom prekladne konstrukcije in dobetonirala se je sovprežna betonska plošča do njene končne višine. Ključne besede: gradnja nad železnico, sovprežna konstrukcija Summar y l This paper presents the construction of the steel-concrete composite deck of overpass 4-01 over the railway line Ljubljana – Zidani most from km 9.0+95.49 to km 9.2+60.10 within the project Deviation of road G2-108/1182 Ribče-Litija near the settlement Zgornji Log pri Litiji from km 8,740 to km 10,140. The composite overpass deck is made of steel-concrete slab built in two phases and of two steel box girders. In the first phase the concrete slab was built on steel box girders which served as formwork for concrete slab in the second phase. The first phase of the construction was carried out at the working platform before the main box girders were set to their final position. When the first phase was completed, both of box girders with formwork concrete slab were set on their final position on temporary supports near the pillars of overpass. At the same time, when a monolith reinforced concrete deck was built, a connection with steel-concrete composite deck was made and the concrete slab of the second phase was concreted to its final height. Key words: construction over railway, composite structure 182 GRADNJA SOVPREŽNE PREKLADNE KONSTRUKCIJE NADVOZA NAD ŽELEZNIŠKO PROGO•Ervin Struna, Danilo Malnar Podjetje CGP, d. d., je bilo na podlagi javnega naročila izbrano za izvedbo projekta Preložitev ceste G2-108/1182 Ribče–Litija ob naselju Zgornji Log pri Litiji od km 8,740 do km 10,140. Ureditev zunaj nivojskega križanja je bila načr tovana z izvedbo nadvo­za, katerega prekladna konstrukcija je bila v območju nad elektrificirano železniško progo projektirana kot sovprežna konstrukcija, ki je omogočala gradnjo z minimalnim vplivom na vodenje železniškega prometa (slika 1). Izvedba sovprežne konstrukcije je bila načrtovana kot montažna gradnja, pri kateri se je betoniranje prvega dela sovprežne plošče na jeklenih nosilcih, izdelanih v proizvodnji, iz­vedlo na delovnem platoju ob železniški progi. Nato je sledil posamični dvig obeh nosilcev (v nadaljevanju članka se beseda nosilec nanaša na jekleni nosilec z že izvedenim prvim delom sovprežne AB-plošče) z avto­dvigalom na začasno podporno konstrukcijo ob že izvedenih stebrih nadvoza. Nazadnje je sledila izvedba drugega dela sovprežne plošče sočasno z izvedbo preostalega dela monolitne prekladne konstrukcije. Objekt: Nadvoz 4-01 nad železnico v km GC 9,0 + 95,49 do 9,2 + 60,10 Investitor: DRSC, Tržaška cesta 19, 1000 Ljubljana Projektant: PNZ, svetovanje projektiranje, d. o. o., Vojkova cesta 65, 1113 Ljubljana [PNZ, 2013] Odgovorni projektant: mag. Samo Križaj, univ. dipl. inž. grad. Izvajalec: CGP, d. d., Ljubljanska cesta 36, 8000 Novo mesto Vodja projekta: Jure Jesih, univ. dipl. inž. grad. Odgovorni vodja del: Tilen Klemenc, univ. dipl. inž. grad. Nadzor: Razvojni center Inženiringi Celje, d. o. o., Teharska 40, 3000 Celje Odgovorni nadzornik: Milan Mrovlje, univ. dipl. inž. grad. Nadvoz nad železniško progo je zasnovan izdelana v dveh različnih tehnologijah, in sicer preko sedmih polj z razponi 20,0 + 23,0 kot sovprežna konstrukcija in kot monolitna + 23,0 + 30,0 + 23,0 + 23,0 + 20,0 = konstrukcija iz prednapetega betona, grajena 162,0 m (164,6 m med dilatacijama). Pre-simetrično na nepomičnem odru (polje za kladna konstrukcija je široka 11,27 m in je poljem od sredine proti krajnim opornikom). Os v vzdolžnem prerezu poteka v vertikalni zaokrožitvi R = 2000 m, os objekta v tlorisu pa je delno v prehodnici A = 132,58 m (od stacionaže 9,086 do 9,174), v nadaljevanju pa v krožnem loku z radijem R = 200 m. Prečni sklon se spreminja od 2,20 % do 6,25 % in je konstanten v območju krožnega loka. Prekladna konstrukcija je podprta z dvema krajnima opornikoma in šestimi vmesnimi podporami. Na krajnih opornikih in obeh skraj­nih vmesnih podporah so na vrhu pomična ležišča, preostale štiri vmesne podpore pa so polno vpete v prekladno konstrukcijo. Kon­strukcija je zaradi nehomogenih temeljnih tal globoko temeljena na uvrtanih AB-kolih. Monolitna konstrukcija ima prečni prerez z dvema AB-nosilcema. Statična višina AB-no­silca je 1,40 m, z izjemo na mestu vmesnih podpor ob železnici, kjer zaradi vute začne naraščati in doseže višino 1,90 m ob stebru. Gradbeni vestnik • letnik 64 • avgust 2015 AB-nosilca sta prednapeta in med seboj po­vezana s tlačno ploščo, katere višina se spreminja med 0,25 in 0,35 m. Pri sovprežni konstrukciji sta uporabljena dva jeklena nosilca dolžine 27,0 m (jeklo kvalitete S 355 J2 + N), pri čemer ima prvih in zadnjih 1,50 m nosilca obliko prečnega prereza U in je odprt. Na tem delu se izvede povezava z monolitnim betonskim delom prekladne kon­strukcije. Jeklena nosilca sta zrakotesni jekleni škatli iz pločevin debeline 15, 20 in 30 mm, na katerih je v dveh fazah izvedena sovprežna betonska plošča. 3.1 Prva faza izvedbe Jeklene nosilce sovprežnega dela prekladne konstrukcije je izdelalo podjetje Magma, d. o. o., iz Požege na Hrvaškem. Za transport jeklenih nosilcev iz delavnice na gradbišče je bilo treba pripraviti načrt transporta in premikov, ki je bil del tehnološkega elabo­rata montaže jeklenih nosilcev [CGP, 2014a]. Dobava nosilcev do gradbišča je potekala po predhodno določeni poti: Požega–mejni prehod Bregana/Obrežje–Ljubljana–Dol pri Ljubljani–Zg. Log pri Litiji. Zaradi dolžine in teže jeklenih nosilcev je transport potekal z vlačilcem in štiriosno specialno prikolico za prevoz dolgega tovora z nosilnostjo 32.100 kg. Transport po gradbišču je potekal po pred­hodno natančno načrtovani poti, narejeni iz utrjenega tamponskega nasutja. Na gradbišču sta se jeklena nosilca razložila na predhodno pripravljene AB- in lesene pod­stavke na delovnem platoju iz utrjenega tam­ponskega nasutja v enakem medsebojnem položaju, kot sta sedaj po končani montaži. Za njuno razložitev in točno pozicioniranje sta se uporabili dve avtodvigali z nosilnostjo 1000 kN. Po razložitvi so se preverili geodetski podatki (višina, osi) in se je zagotovila stabil­nost jeklenih nosilcev z izvedbo začasnega podpiranja. Sledila je izvedba prvega dela sovprežne plošče, tako imenovane opažne plošče, ki je služila za opaž drugi fazi betoniranja. Opažna plošča se je izvedla pred montažo jeklenih nosilcev na njun končni položaj. Čeprav je bila betonska plošča prve faze ločena za vsak nosilec posebej, je bila betonirana na skupnem opažu za oba nosilca. Razlog za skupni opaž je bila zahteva po točnem med-sebojnem prilagajanju betonske plošče prve nanjega roba stojine segata 1,75 m proti faze tudi po dvigu v končni položaj. Opažni zunanji strani nosilcev (proti robnim vencem plošči imata spremenljivo debelino, in sicer v karakterističnem prerezu) in 1,79 m proti 15 cm ob robu jeklenega nosilca in 10 cm notranji strani (proti stiku med obema nosil­na koncih obeh konzol. Konzoli preko zu-cema v končnem položaju). GRADNJA SOVPREŽNE PREKLADNE KONSTRUKCIJE NADVOZA NAD ŽELEZNIŠKO PROGO•Ervin Struna, Danilo Malnar Slika 6•Načrt razložitve jeklenih nosilcev in postavitev na začasne podpore Skupaj z izvedbo opaža so se v opaž pritrdila sidra konzole, preko katerih so se na opažno ploščo pred dvigom obeh ele mentov names-tile konzole opaža robnega venca. S tem se je zmanjšal obseg dela nad železniško progo, zmanjšalo se je motenje železniškega prometa in povečala se je varnost dela. Ker je železniška proga elektrificirana, so se ozemljili vse konzole, oba jeklena nosilca in podporna konstrukcija jeklenih nosilcev. Zaradi ukrivljene osi jeklenega nosilca je pro­jektant moral natančno določiti njegovo težišče in na podlagi tega tudi mesta, kamor so se pri­varila ušesa za dvig (ekscentrična postavitev ušes za dvig elementov je razvidna s slike 7). Izjemna natančnost pri določanju težišča je bila potrebna zato, da je element tudi po dvigu ostal v popolnoma ravnem položaju in da se je obtežba elementa enakomerno porazdelila na vse štiri vrvi. Zaradi torzijsko zelo toge konstrukcije se v primeru, da ušesa ne bi bila pravilno nameščena, obtežitev ne bi enakomerno porazdelila na štiri enake kompo­nente, kar bi predstavljalo preobremenitev za dvižne vrvi kot tudi za ušesa za dvig. 3.2 Začasne podpore Načrt začasnih podpor, nosilne konstrukcije in opaža prekladne konstrukcije je pripravilo podjetje PERI, oplate i skele, d. o. o., podjetje Gravitas, d. o. o., pa je izdelalo statični račun opažne konstrukcije. Projekt opaža in nosil­nega odra je bil izveden v skladu z Uredbo o zagotavljanju varnosti in zdravja pri delu na začasnih in premičnih gradbiščih (nosilni odri) ter skladno s standardi za projektiranje konstrukcij: • SIST EN 1990 (osnove projektiranja), • SIST EN 1991-1-6 (vplivi med gradnjo), Gradbeni vestnik • letnik 64 • avgust 2015 • SIST EN 1993 (projektiranje jeklenih kon­strukcij), • SIST EN 1995 (projektiranje lesenih kon­strukcij), • SIST EN 13670 (izvajanje betonskih kon­strukcij). Izvedba začasnih podpor, nosilne konstrukcije in opaža prekladne konstrukcije je potekala po zaporedju, prikazanem na sliki 8. Za začasno podpiranje prvega dela sovprežne prekladne plošče sta se ob stebrih na vsaki strani železniške proge postavila nosilna grad­bena odra, sestavljena iz navpičnih nosil­nih stolpov, jeklenih profilov ter profilnih in vozliščnih diagonal. V prečnem prerezu je bil gradbeni oder sestavljen iz dveh samostoj­nih nosilnih stolpov, postavljenih simetrično glede na os objekta. Nosilni elementi nosil­nega gradbenega odra so se v vertikalni in horizontalni smeri povezali s cevmi cevnega odra, da sta se s tem zagotovili togost nosilnih stolpov in zmožnost prevzema horizontalnih obremenitev zaradi vertikalne zakrivljenosti jeklenih nosilcev (slika 9). Jekleni nosilec se je zaradi neravne spodnje ploskve naslanjal na jekleni profil HEB 360 preko lesenih zagozd. Obtežbo enega nosilca na gradbeni oder kaže preglednica 1. Obtežba se je preko jeklenih HEB-nosilcev razporedila na nosilne stolpe (4 na vsaki strani enega nosilca) in preko temeljne bla­zine stebrov, na kateri je stala podporna konstrukcija, v utrjena temeljna tla. 3.3 Montaža prvega dela sovprežne prekladne plošče Po projektu za izvedbo je bila predvidena montaža nosilcev z dvema avtodvigaloma nosilnosti 130 in 500 ton, pri čemer sta bili planirani dve dveurni zapori za montažo v dveh različnih terminih (npr. v soboto in nedeljo). Teža posameznega nosilca je bila ocenjena na 730 kN, kar pomeni, da bi breme za eno avtodvigalo znašalo 365 kN. Avto­dvigalo z večjo nosilnostjo bi bilo postavljeno ob začasni podpori na drugi strani železniške proge, avtodvigalo z manjšo nosilnostjo pa bi bilo postavljeno ob začasni podpori čim bližje obema nosilcema. Obe avtodvigali bi tako skupaj (sinhrono) montirali najprej nosilec 1 in nato nosilec 2. Pri pripravi tehnološkega elaborata [CGP, 2014b] smo v sodelovanju z izbranim izva­jalcem za montažo nosilcev na opaž Prangl, d. o. o., uporabili le eno avtodvigalo z nosil­nostjo 5000 kN (slika 11). Tega je bilo treba zaradi zahtevane nosilnosti avtodvigala v Teža jeklenega nosilca 280 kN Teža opažne AB-plošče (24,0 m × 0,125 m × 5,25 m) × 25 kN/m3 = 400 kN Teža konzol za opaž robnega venca 33 × 0,6 kN = 20 kN Teža betona v U-prerezu na koncu nosilca (1,35 m × 1,50 m × 1,70 m) × 26 kN/m3 = 90 kN Skupaj na eno podporo (280 + 400 + 20) / 2 + 90 = 440 kN Preglednica 1•Račun obtežbe začasne podpore sovprežne konstrukcije radiju montaže natančno pozicionirati tako podporne konstrukcije je moralo stati, je raz­ob začasni podporni konstrukciji kot tudi ob vidno s slike 12. Na sliki je razvidno, kako blizu obeh elementih. Kako natančno je bilo treba sta si bila začasna podporna konstrukcija in pozicionirati avtodvigalo in kako blizu začasne protiutež avtodvigala. GRADNJA SOVPREŽNE PREKLADNE KONSTRUKCIJE NADVOZA NAD ŽELEZNIŠKO PROGO•Ervin Struna, Danilo Malnar Slika 12•Protiutež avtodvigala ob začasni podporni konstrukciji Razlog za uporabo enega avtodvigala je bil predvsem čas trajanja zapore železniškega prometa. Pri montaži enega nosilca z dve­ma avtodvigaloma je bila predvidena za­pora železniškega prometa za dve uri, pri montaži z enim avtodvigalom pa smo pred­videli le enourno zaporo, pri čemer je dejanska montaža posameznega nosilca trajala okoli 40 minut. Zaradi časovnega prihranka smo iz­vedli montažo obeh nosilcev v enem dnevu. Montaža nosilcev je potekala 5. julija 2014 po naslednjem urniku: • 900–1000: zapora železniškega prometa in montaža prvega nosilca • 1000–1100: sprostitev železniškega prometa • 1100–1200: zapora železniškega prometa in montaža drugega nosilca Pred začetkom montaže nosilcev je bilo treba izklljučiti napetost v voznem omrežju. Vsa dela montaže so bila pod tehničnim nadzorom in v prisotnosti varnostnega čuvaja Slovenskih železnic (slika 13). 3.4 Kontrola kakovosti vgrajenega betona Vzporedno z gradnjo nadvoza se je skladno z navodili Projekta izvajanja betonske kon­strukcije in s priloženim Planom odvzema vzorcev betona za preizkušanje svežega in strjenega betona po konstrukcijskih elementih izvajala kontrola vgrajenega betona. Rezultati preizkusov tlačne trdnosti betona prvega in drugega dela sovprežne prekladne plošče so prikazani na sliki 14. Preizkus je pokazal, da je bila tlačna trdnost 28 dni starega vgra­jenega betona v povprečju za 34 % višja od predpisane. 3.5 Druga faza izvedbe Po končani montaži sta se oba nosilca togo vpela v začasne podpore in v že izvedene stebre nadvoza ob začasnih podporah. Sle­dila je postavitev nosilnega odra in opaža monolitnega dela prekladne konstrukcije ter njena izvedba. Betoniranje monolitnega dela prekladne konstrukcije je potekalo v treh fazah (slika 15) simetrično na sredinski sovprežni del prekladne plošče in v odvisnosti od dispozicije kablov za prednapenjanje. V prvi fazi sta se izvedli polji levo (polje 3) in desno (polje 5) od sredinskega sovprežnega dela prekladne plošče (polje 4), nato njuni sosednji polji (polji 2 in 6) in na koncu še krajni polji (polji 1 in 7). Med prvo in drugo fazo izvedbe monolitnega dela prekladne konstrukcije se je dobetonirala sovprežna betonska plošča do njene končne debeline. Začasna podporna konstrukcija, na kateri sta bila začasno postavljena oba nosilca sovprežne prekladne konstrukcije, se je odstra­nila 23. septembra 2014, in sicer po izvedbi prednapetja polja 3 in 5 ter po dobetoniranju sovprežne betonske plošče do njene končne debeline. To pomeni, da sta bila nosilca podprta z začasno podporno konstrukcijo približno dva meseca in pol. Gradbeni vestnik • letnik 64 • avgust 2015 Slika 15•Postopna izvedba prekladne konstrukcije nadvoza Slika 16•Sovprežna prekladna plošča nad železniško progo Opisana tehnologija izvedbe sovprežne pre­kladne konstrukcije nad železniško progo prinaša v proces gradnje nadvoza številne prednosti pa tudi določene pomanjkljivosti. Prednosti so zmanjšanje vplivov na vodenje železniškega prometa, manjše število zapor železniškega prometa, železniški promet je bil med gradnjo vseskozi neoviran, le z zmanjšano hitrostjo v območju gradbišča. Večina vseh del, ki se tičejo gradnje prekladne konstrukcije nad železniško progo, je bila opravljena v enem dopoldnevu. Pomanjkljivost te tehnologije pa je daljša izpostavljenost na začasnih podporah postavljene sovprežne prekladne konstrukcije negativnim zunanjim vplivom (vreme, človeški dejavnik itd.), ki bi lahko v skrajnem primeru pripeljali do njenega rušenja. Inženirske konstrukcije, kjer je pri gradnji upora­bljena zahtevna tehnologija izvedbe, za htevajo natančno načrtovanje tako v fazi projektiranja (PGD, PZI) kot tudi v fazi priprave na izvedbo (tehnološki elaborati). Za njihovo iz delavo je bilo treba upoštevati številne zahteve in potrebe različnih področij – gradnja v območju železniške proge, načrtovanje dostave nosil­cev, tehnologija montaže idr. Premišljeno načrtovanje izvedbe posamezne faze v času gradnje lahko prispeva k racionalizaciji na mnogih področjih (časovno, stroškovno) kot tudi k novim rešitvam in tehnologijam izvedbe. Pri tem je ključno sodelovanje med projektan­tom, nadzornikom in izvajalci ter strokovnimi službami. Pomembno je, da se zagotavlja sprotno preverjanje vseh procesov, kajti tako se ugotovljene motnje in napake lahko nemu­doma odpravijo. Že manjši spodrsljaj lahko povzroči katastrofo. CGP, d. d., Tehnološko ekonomski elaborat za izvedbo jeklenih montažnih nosilcev nadvoza 4-01 čez železnico, št. 01-TS/3/68-14, april 2014a. CGP, d. d., Tehnološko ekonomski elaborat za izvedbo prekladne konstrukcije nadvoza 4-01 čez železnico, št. 01-TS/3/59-14, maj 2014b. PNZ, svetovanje projektiranje, d. o. o., Preložitev ceste G2-108 Ribče-Litija ob naselju Zgornji Log pri Litiji od km 8 740 do km 10 140, PZI projekt št. 12-1423, januar 2013.