TEMA: Novi Žeželjev most

Hvala vam, Brane! Divni snimci. Lep nagoveštaj mosta u punom sjaju na kraju izgradnje.
Takođe i sklad fotogradskog umeća i pozitivne namere!

Na zalost nakon 10-20-20 godina nebrige izgledace ofucano - vidi Dugu.

Juce je sa gradilista dolazio neki cudan zvuk,kao pneumatski, pa tako do 1 ujutru. Moze li da inzenjer kaze sta je to bilo?

Hvala

Zivim blizu mosta, pa cujem sve

O noćnim šumovima sa gradilišta stuba 3 (centralnog stuba):

Verovatno se radi o radovima injektiranja tla oko stuba 3.
Injektiranje tla oko stuba 3 predviđeno je Glavnim projektom, (prethodno i Idejnim projektom), kao mera poboljšanja tla oko stuba.
Rušenjem starog mosta nastale su prepreke kretanju vode na dnu reke. Posledica su bile jake turbulencije vode koje „kopaju“ dno reke odnošenjem delova dna koje mogu da odnesu, (lakih čestica). Ovo u stvari predstavlja podlokavanje dna koje može da bude izuzetno opasno po temelje, a odatle i za sam most.
Jedna od mera osiguranja dna oko budućeg centralnog stuba je pomenuto injektiranje tla. Injektiranjem se poboljšava tlo na širini oko 4 m oko celog obima sada vidljivih talpi (odnosno starog temelja u dnu Dunava), i na dubini od oko 10 m.
Testovima nosivosti tla dna reke ustanovljena je dovoljna nosivost, ali je pomenuto injektiranje ipak zadržano kao mera dodatne sigurnosti.

Ilustracija delovanja podlokavanja bilo je podlokavanje tla oko temeljne stope starog mosta na levoj obali, prilikom poplave 1965. Dunav je tada odneo deo tla i temeljna stopa luka je počela da gubi horizontalni oslonac čime je ceo most došao u životnu opasnost!
Na jednom od priloga letos data je fotografija deformisanog – uleglog koloseka na mostu 1965. i link na dokumentarni film o velikoj poplavi, sa kadrovima hitnog nasipanja tla oko mosta.
Ovim, međutim, ulazimo u drugu temu – zašto se statički sistemi starog i novog mosta bitno razlikuju. O tome, ako ima interesovanja, u narednim prilozima.

Železničko-drumski most u Novom Sadu: Stub u osi 3, (centralni stub).
Zone injektiranja tla o kojima je prethodno bilo reči, vidljive su na slici.

Tekst 00:

U toku je kratkotrajna božićna pauza u izgradnji Železničko-drumskog mosta u Novom Sadu.
Obzirom na, čini mi se, pozitivne reakcije publike Foruma na sve tehničke informacije u vezi sa mostom, odlučio sam da ovu pauzu iskoristim za kratku prezentaciju mosta „od početka“.
Cilj je, dakle:
- da se široka publika upozna sa tehničkom suštinom projekta i izgradnje mosta;
- da se sagleda uzrok razlika starog i novog mosta;
- da se, na osnovu prethodnog, olakša dalje praćenje radova na mostu.

Komentar će biti uprošćen u najvećoj meri da bi najšira publika mogla da ga prati. Reč bez slike u tehnici nije dovoljna, tako da će slike broj 01 do 18 uveliko pomoći nadalje.

Tekst 01: Slika 01

Most se projektuje i izvodi prema sledećim osnovnim dokumentima:
- Projektnom zadatku; (tekst ima 10 strana);
- Tehničkim specifikacijama iz Tenderskih dokumenata; deo Tehničkih specifikacija koji se odnosi na konstrukciju mosta ima 103 strane;
- standardima (normama); u ovom slučaju to su evropske i nemačke norme; osnovni set normi potreban za izradu Glavnog projekta je oko 2500 strana originalnog teksta na engleskom i nemačkom jeziku!

Najvažniji zahtevi Projektnog zadatka dati su na slici 1.
Karakteristično je, (što kod nas nikad nije bio slučaj), da je cena mosta još u Idejnom projektu ograničena na 60 miliona EUR, (ovo je bio uslov EU kod davanja donacije za izgradnju mosta). Na osnovu Tenderskih dokumenata i Idejnog projekta raspisan je međunarodni konkurs za dobijanje posla izgradnje mosta, gde se očekivalo da ponude budu u ciljanoj i očekivanoj vrednosti izgradnje mosta, (što se i dogodilo).
Treba takođe zapaziti šta je sve ušlo u cenu izgradnje mosta.

Tekst 02 Slika 02

Najpre lista tehničkih zahteva koje most mora da ispuni.
Crvenim slovima su označeni zahtevi koji su prvi put primenjeni na bilo kom mostu u Srbiji, a što proističe iz stavova prethodno pomenutih evropskih i nemačkih normi.
O najvećem delu ovih zahteva nauka pre 60 godina nije ni počela istraživanja a kamo li pretočila njihove rezultate u tehničke standarde.

Nekoliko primera:
- rotacije konstrukcije na osloncima (ležištima); videti kasnije komentar uz slike 04, 05 i 08;
- uvrtanje kolovoza: most tokom eksploatacije doživljava različita uvijanja (torzije) zbog promenljivih i nesimetričnih saobraćajnih opterećenja; ova uvijanja se prenose razumljivo i na šine, gde se razlišite tačke šina ispod železničkih vozila ne nalaze na istoj visini; to nadalje znači da pojedini točkovi mogu delić vremena da nemaju kontakt sa šinom, što je ugrožavanje bezbednosti saobraćaja; tehnički uslov je stoga ograničenje uvijanja, mereno na dužini od 3m i na naspramnim šinama;
- horizontalni ugibi mosta: most ima i horizontalne ugibe, (ne samo vertikalne), koji potiču od horizontalnih opterećenja – vetra, bočnih udara vozila (od klaćenja vozila); horizontalni ugib mosta izaziva i krivljenje šina u horizontali; kritična mesta su krajevi mosta gde se sustiču prave šine sa nasipa i savijene šine na mostu; ovo je takođe zahtev bezbednosti železničkog saobraćaja izražen kroz odgovarajuće ograničenje horizontalnog ugiba mosta;
- aerodinamička osetljivost grede: zatege i kolovozna konstrukcija su neka vrsta ploče u strujanju vazduha; potrebno je proveriti da li može da dođe do “lepršanja” ovakve ploče i kolika je kritična brzina vetra koja izaziva taj fenomen, (široko je poznat slučaj mosta Takoma 1940. gde se to desilo);
- aerodinamički efekti kod vešaljki: vešaljke su takođe u struji vazduha i pri izvesnim uslovima mogu da dođu u vrlo opasna stanja oscilacija koje se ne mogu zaustaviti; naročito je opasno kombinovano delovanje vetra i kiše; potrebno je, dakle, proveriti aerodinamičku stabilnost vešaljki u svim stanjima i pri svim opterećenjima; (o ovome ćemo kasnije detaljnije);
- provera zamora: potrebno je dokazati otpornost na zamor svih konstruktivnih delova i elemenata, ne samo čeličnih, već i betonskih (zamor betona i armature, što je velika novina u odnosu na našu dosadašnju praksu), kablova vešaljki i moždanika za sprezanje čelika i betona u kolovoznim konstrukcijama.

Prethodno rečenom moglo bi da se doda i nekoliko napomena o opterećenjima:
- saobraćajna opterećenja po aktuelnim normama EN su veća nego 1950-1960;
- most, odnosno centralni stub mosta, je proračunat i na udar broda, tj. horizontalnu silu od 15000 kN (1500 t), što nije bio zahtev 1950-1960;
- most je proračunat i na delovanje sedam mogućih zemljotresa (po podacima Republičkog seizmološkog zavoda) i dinamički – modalnom analizom (analizom tonova oscilacija konstrukcije); 1950-1960. konstrukcije nisu ni bile proračunavane na delovanje zemljotresa.

Tekst 03 Slika 03

Posle dugih i komplikovanih projektantskih analiza svih mnogobrojnih faktora, (često i sa međusobno suprotnim efektima), došlo se do optimalnog i konačnog konstruktivnog rešenja mosta:
- četiri mostovske, međusobno nezavisne konstrukcije;
- dva lučna mosta kao čelični lučni mostovi sa zategama;
- dva prilazna mosta kao konstrukcije od tri grede gde je srednja spregnuta, (sprezanje čelika i betona);
- od starih fundamenata iskorišćena su dva: nekadašnji oporac kod stuba 2 sada u ulozi temeljne stope i stari keson na mestu centralnog stuba (stuba 3);

Ovde se može postaviti pitanje, zašto nije iskorišćen stari oporac kod stuba 4, na isti način kao kod stuba 2?
U najkraćem odgovor je sledeći, na osnovu odgovarajućih analiza iz Idejnog projekta:
Osloncem na pomenuti oporac povećao bi se raspon mosta 3-4 za 15 m, sa 219 m na 234 m. Posledice bi bile sledeće:
- deformacije mosta bi porasle 1,30 puta, odnosno došle bi u oblast koju puni luk ne bi mogao da savlada, (mogao bi rešetkasti, ali bi to bilo protivno urbanističkim očekivanjima);
- sile bi porasle 1,10 puta, što iziskuje jače preseke, odatle i veću masu čelika i kablova;
- finalna posledica je skuplji most, recimo za 3 miliona EUR, čime bi se ušlo u problem sa budžetom.

Tekst 04 Slika 04

Projekat je morao da vodi računa o velikom broju ograničenja proisteklih iz zahteva normi i praktičnih okolnosti izrade i montaže konstrukcije, na primer:
- nakritičniji uslov projektovanja: zbir uglova rotacija na ležištima dva susedna lučna mosta na stubu 3; ove rotacije su jedan od vidova deformacije mosta; potrebno je dokazati da je zbir ektremnih rotacija koje potiču od železničkih saobraćajnih opterećenja i razlike temperature konstrukcije (gornja strana toplija od donje, ili obrnuto), manji od 5 mrad (mrad = mili radijan = nagib od 1mm/1m); ovo je ekstremno oštar tehnički uslov koji potiče iz bezbednosti železničkog saobraćaja; savijanjem mosta, naime, savijaju se i šine; savijanjem šina remeti se sigurnost vožnje, voz nailazi na “ispupčenje”; ovo je takođe ogromna novost i teškoća u projektovanju železničkih mostova u Srbiji;
- betonska ploča kolovozne konstrukcije mora da bude debela min 300 mm, (ovo je zahtev trajnosti konstrukcije); armatura ploče, podužna i poprečna, mora da bude u usko propisanim granicama po prečniku i razmacima; projektant dolazi u katastrofalnu situaciju ako ne ispuni ovaj uslov, (a provera može da se uradi tek na finalno projektovanom mostu) – koncepcija mosta ne valja i mora da se menja (sve od početka!), a rokovi za radove uveliko teku!
- konstrukcija mora biti tako projektovana da njeni delovi mogu da se transportuju na najjevtiniji i najbrži način, bez ograničenja saobraćaja;
- čelici konstrukcije moraju biti tako odabrani da odgovaraju ne samo uslovima nosivosti i zamora, nego i postupcima zavarivanja za koje izvođač ima tražene međunarodne sertifikate zavarivanja; nije potrebno naglašavati da je i cena čelika bitna – po osnovnim klasama i podklasama; pri tom čelik više mehaničke klase, recimo S460 u odnosu na čelik S355, uopšte ne znači da je povoljniji za konkretnu konstrukciju;
- kablovi vešaljki su izuzetno tehnološki složen proizvod, odatle i veoma skup; cilj je naći balans njihove primene, sa jedne strane da ih ima minimalno, a sa druge strane da su sve vešaljke uvek i pri svim kombinacijama svih opterećenja, (a ima ih oko 300.000!), stalno zategnute, (nikad “pritisnute”, odnosno opuštene).

Tekst 05 Slika 05

Detaljnija ilustracija opisanih uglova rotacije mostovskih konstrukcija na ležištima.

Tekst 06 Slika 06

Železničko-drumski most u Novom Sadu je most sa najvećim saobraćajnim opterećenjem u Srbiji!
Ako bismo razne poznate mostove u Srbiji opteretili opterećenjem po Evropskim normama (oznaka EN), (a osim Mosta na Adi nijedan nije projektovan na njih), dobili bismo ovu sliku.
Pančevački most bi mogao da za malo ima veće saobraćajno opterećenje, ali u vreme njegovog otvaranja (1962.) teška šema tzv. SW/2 još nije postojala.
Treba zapaziti takođe da su saobraćajna opterećenja ovog mosta više od dva puta veća od Žeželjevog mosta!

Stalna opterećenja mosta su takođe ogromna, (o tome je ranije već bilo reči). Sa svojih 223 kN/m (22,3 t/m) odgovaraju težini cele Gazele sa svim svojim stalnim teretima! Takođe je verovatno su bar dva puta veća od istih na Žeželjevom mostu.

Stalni tereti su težine tucaničkog zastora, asfalta kolovoza, raznih instalacija vodovoda, odvodnjavanja kolovoza, električnih i PTT-instalacija, opreme koloseka i druma, signalne opreme.

Tekst 07 Slika 07

Još jedan od uslova upotrebljivosti koji propisuju norme EN: vertikalna ubrzanja konstrukcije mosta i još jedna velika novost u projektovanju – nikad primenjena u Srbiji.

Cilj ove provere je sledeći:
- da se osigura integritet tucaničkog zastora ispod šina, tj. da se zastor ne rastrese od velikog “drmusanja” prilikom prolaska vozova; ovo je zahtev sigurnosti saobraćaja;
- da se osigura udobnost putnika u vozu, (kao što duhovito reče jedan kolega – “da se kafa u šoljici na pultu ni ne zatrese”).

Provera se sprovodi proračunom ubrzanja konstrukcije mosta ispod koloseka, pri prolasku teške šeme teretnog voza ukupne mase 2160 t (što je propisano odgovarajućom EN). Proveravaju se ubrzanja svake tačke konstrukcije, pri svakoj brzini voza – 10 km/h, 20 km/h, ..., do maksimalnih 80 km/h za tu šemu.
Most je proveren na isti način i za propisanu šemu putničkog voza brzine 160 km/h i čak i za brzinu 1,2 puta veću – 192 km/h!
Svi rezultati su zadovoljili, čak i pri uslovu da voz ide direktno preko konstrukcije, kao da nema tucanika. Tucanik inače smanjuje ubrzanja za oko 30% tako da se očekuje da stvarna ubrzanja na gotovom mostu budu manja od onih proračunatih u Glavnom projektu.

Tekst 08 Slika 08

Pogledajmo, najzad, finalne rezultate provere uslova upotrebljivosti opisane u slikama 02 i 04:
- kritični zbir rotacija dva susedna lučna mosta na stubu 3 = 3,7 mrad = 3,7 mm/m < 5 mrad;
- najveći ugib od voza – šema LM71 = 65 mm na mostu 3-4 sa 219 m raspona;
- uvrtanje šina << (mnogo manje) 1 mm < 3 mm.

Projektovani most je, dakle, izuzetno krut i zadovoljava sve uslove Evropskih normi i posebnih nemačkih zahteva za železničke mostove.

Tekst 09 Slika 09

Iz prethodnih razmatranja verovatno je jasno da je novi most morao da bude potpuno različit od starog, čak i da nije bilo promene saobraćajnih zahteva na mostu (dva umesto jednog koloseka), i da nije bilo urbanističkog uslova (da most mora da bude čelični lučni).
Jednostavno, napredak i zahtevi tehnike u poslednjih 60 godina su takvi da ništa ne može da bude kao ranije – avioni, automobili, televizori, ..., pa ni mostovi.

Siže poređenja starog i novog mosta dat je slikom 09.

Tekst 10 Slika 10

Direktno poređenje dispozicija starog u novog mosta.

Zapaziti da su lukovi novog mosta na oko dva puta većoj visini iznad kolovoza u odnosu na stari.
Takođe, visina lukova manjeg od dva lučna mosta (177 m raspona, sada je skoro sastavljen) je veća od visine većeg luka starog mosta!

Tekst 11 Slika 11

Najbitnija razlika starog i novog mosta je u osnovnom statičkom sistemu:

- Stari most: Sistemi pravih lukova i uklještenih u temeljne oporce.
Sile kojima most deluje na oporce, odnosno sile kojima se oporci odupiru mostu (na slici) su kose. Horizontalne komponente reakcija oslonaca su čak veće od vertikalnih. Zbog toga se ovakvi sistemi po pravilu primenjuju u uslovima gde ima prirodnih uslova za obuzdavanje horizontalnih sila, obično na kosim terenima i stenama. (Videti sliku 12).
Ako je teren sa temeljima ravan, kao što je ovde slučaj, onda mora da se osposobi da primi ogromne horizontalne sile i sve to da traje najmanje 100 godina (koliko se zahteva za životni vek mosta po savremenim EN). Ukoliko dođe do horizontalnog pomicanja oporaca, lukovi se “raskrečuju”, a most dolazi u životnu opsnost!
Nažalost, upravo to se desilo sa starim mostom, i to posle samo 4 godine eksploatacije, prilikom velike poplave 1965.

- Novi most: Sistemi lukova sa zategama.
Pri vertikalnim opterećenjima reakcije oslonaca su samo vertikalne, (nema horizontalnih).
“Raskrečavanje” lukova sprečavaju zatege koje su zbog toga zategnute, (odatle i naziv – zatege).
Tlo je od vertikalnih opterećenja opterećeno samo vertikalno. (Uobičajeno, tlo može da ponese mnogo veće sile vertikalno nego horizontalno).
Ovo su najvažniji razlozi zašto su ovakvi statički sistemi široko primenjeni u mostogradnji u sličnim okolnostima terena, u poslednjih 120 godina. Videti u nastavku sliku 13.

Tekst 12 Slika 12

Nekoliko primera pravih (čistih) lukova na raznim mostovima.
Okolnost da je kolovoz gore ili dole u odnosu na lukove, nema značaja za temu prijema horizontalnih reakcija oslonaca kod pravih lukova

Tekst 13 Slika 13

Nekoliko primera mostova sistema lukova sa zategama.
Zatege mogu biti vitke (u tom slučaju ostaje termin zatega), ili da budu jačih dimenzija kad postaju grede (primer Mosta Trisana na slici) i tada govorimo o lučnim mostovima sa zategom kao gredom