prof. Jan Pilarczyk, Instytut Spawalnictwa
prof. Jan Pilarczyk, Instytut Spawalnictwa
prof. Jan Pilarczyk, Instytut Spawalnictwa
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
NOWE PODEJŚCIE DO METOD PROJEKTOWANIA<br />
ORAZ MATERIAŁÓW I TECHNOLOGII SPAWANIA<br />
W BUDOWNICTWIE DROGOWYCH KONSTRUKCJI STALOWYCH<br />
Prof. dr hab. inż. <strong>Jan</strong> <strong>Pilarczyk</strong><br />
<strong>Instytut</strong> <strong>Spawalnictwa</strong> Gliwice
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Przykłady konstrukcji stalowych związanych nieodłącznie z drogownictwem<br />
Mosty drogowe<br />
Wiadukty<br />
Systemy odwodnień<br />
Elementy barier<br />
Osłony akustyczne<br />
Konstrukcje oświetleniowe<br />
Infrastruktura towarzysząca<br />
i wiele innych
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Konstrukcje stalowe dla drogownictwa są wykonywane ze stali:<br />
niestopowych, wysokowytrzymałych i wysokostopowych<br />
Podstawową technologią łączenia tych stali jest<br />
technologia spawania
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Połączenia spawane występują również<br />
w konstrukcjach żelbetowych i zespolonych<br />
(muszą one spełniać najwyższe wymagania eksploatacyjne)
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Konstrukcje stalowe w drogownictwie<br />
widoczny – stały postęp techniczny<br />
Pierwszy w Europie most spawany z 1929 r.<br />
na rzece Słudwi, projektu inż. Stefana Bryły<br />
dotyczy: metod projektowania, nowych materiałów i technologii
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Wymiernym wskaźnikiem stałego postępu technicznego<br />
w budownictwie konstrukcji stalowych dla drogownictwa<br />
jest wejście w życie w roku 2010 roku<br />
norm projektowania konstrukcji EUROKOD wraz z towarzyszącymi im:<br />
zharmonizowanymi europejskimi normami wyrobów<br />
europejskimi aprobatami technicznymi<br />
Efektem – jest wzrost wymagań dotyczących wszystkich sfer<br />
związanych z konstrukcjami stalowymi stosowanymi w drogownictwie
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Projektowanie<br />
Konstrukcje drogowe – mosty projektowane będą wg norm:<br />
PN-EN 1991-2 „Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje<br />
Część 2: Obciążenia ruchome mostów”<br />
PN-EN 1992-2:2006 „Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu<br />
Część 2: Mosty betonowe: Projektowanie i szczegółowe zasady”<br />
PN-EN 1993-2 „Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych<br />
Część 2: Mosty stalowe“<br />
PN-EN 1994-2 „Eurokod 4: Projektowanie konstrukcji zespolonych stalowo-betonowych<br />
Część 2: Reguły ogólne i reguły dla mostów”
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Ponadto – ustanowiono szereg norm w kategorii EUROKOD<br />
dotyczących projektowania:<br />
blachownic<br />
konstrukcji powłokowych<br />
kształtowników <strong>prof</strong>ilowanych na zimno<br />
konstrukcji cięgnowych<br />
palowania<br />
grodzi<br />
innych stosowanych w drogownictwie
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Połączenia, w tym spawane projektowane będą<br />
wg PN-EN 1993-1-8 „Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych<br />
Część 1-8: Projektowanie węzłów”
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Konstrukcje mostów drogowych i innych obiektów projektowane są z materiałów,<br />
dla których wymagania zostały określone w normach europejskich<br />
Materiałami tymi są stale:<br />
niestopowe<br />
normalizowane<br />
obrabiane termomechanicznie<br />
ulepszane cieplnie<br />
odporne na korozję atmosferyczną<br />
na pręty do zbrojenia betonu<br />
wysokostopowe – nierdzewne
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Wg dotychczas obowiązujących polskich norm:<br />
PN-S-10052 „Obiekty mostowe. Konstrukcje stalowe. Projektowanie”<br />
PN-B-03200 „Konstrukcje stalowe. Obliczenia i projektowanie”<br />
do budowy mostów drogowych i innych obiektów drogowych<br />
dopuszcza się stale niestopowe o granicy plastyczności 235 i 350 Mpa<br />
Wg norm europejskich dopuszcza się bardzo różnorodne<br />
pod względem własności wytrzymałościowych i technologicznych<br />
stale o granicy plastyczności do 690 Mpa<br />
Jest to ogromny postęp, w wyniku którego<br />
konstrukcje mostów drogowych mogą być:<br />
lżejsze, wytrzymalsze i trwalsze
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
W konstrukcjach żelbetowych mostów drogowych<br />
stosuje się szeroko<br />
zbrojenia spawane i zgrzewane<br />
W ostatnim okresie wdrożono w Polsce technologię<br />
umacniania cieplnego prętów żebrowanych o granicy plastyczności minimum:<br />
400 MPa dla prętów klasy RB 400W<br />
500 MPa dla prętów RB 500W<br />
Właściwości stali klasy RB 400W i RB 500W spełniają wymagania<br />
nowej normy PN-ISO 6935-2 „Stal do zbrojenia betonu. Pręty żebrowane”<br />
Pręty te uzyskały dopuszczenie do stosowania w budownictwie na terenie Polski<br />
Łatwa spawalność i zgrzewalność<br />
znacznie upraszcza procesy spawania i zgrzewania<br />
co wpływa na zwiększenie wydajności i obniżenie kosztów produkcji
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Wykonawstwo<br />
Nowoczesne metody projektowania<br />
oraz zastosowanie coraz to doskonalszych materiałów konstrukcyjnych<br />
wymuszają na wykonawcach zagwarantowanie wyższej jakości<br />
Wymagania dla zabezpieczenia jakości wykonania konstrukcji stalowych<br />
sformułowane zostały w normach serii PN-EN 1090:<br />
PN-EN 1090-1 „ Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych<br />
Część 1: Zasady oceny zgodności elementów konstrukcyjnych“<br />
PN-EN 1090-2 „ Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych<br />
Część 2: Wymagania techniczne dotyczące konstrukcji stalowych”<br />
PN-EN 1090-3 „ Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych<br />
Część 2: Wymagania techniczne dotyczące konstrukcji aluminiowych”
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
PN-EN 1090-1<br />
Zharmonizowana norma europejska w grupie Norm Europejskich dotyczących<br />
projektowania i wytwarzania elementów i konstrukcji nośnych ze stali lub aluminium<br />
Określa wymagania dotyczące oceny zgodności właściwości<br />
elementów i zestawów elementów konstrukcyjnych ze stali lub aluminium, wprowadzanych<br />
na rynek wyrobów budowlanych<br />
Ocena obejmuje wytwarzanie, a jeśli stosowne, również projektowanie konstrukcji<br />
Obejmuje również ocenę zgodności elementów stalowych<br />
używanych w konstrukcjach zespolonych i żelbetowych<br />
Zmienia to w zasadniczy sposób podejście do elementów zbrojenia betonu
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Elementy te są traktowane jako konstrukcje stalowe spełniające wszystkie wymagania<br />
i posiadające niezbędne charakterystyki właściwe dla konstrukcji stalowych<br />
łączonych przy pomocy spawania lub zgrzewania<br />
Elementy muszą być wykonywane ze stali<br />
spełniających wymagania norm europejskich,<br />
a zastosowanych do wyrobów walcowanych, <strong>prof</strong>ilowanych na zimno<br />
lub z zastosowaniem innych technologii<br />
Mogą być produkowane z różnych kształtowników,<br />
wyrobów płaskich (blach i taśm), prętów, odlewów i odkuwek z materiałów stalowych lub<br />
aluminiowych z zabezpieczeniem przed korozją powłokami lub innej obróbki powierzchni,<br />
np. anodowania aluminium.
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Podstawowe metody w zakresie systemów oceny zgodności wyrobów budowlanych:<br />
1) Wstępne badanie typu prowadzone przez producenta lub upoważnioną<br />
jednostkę<br />
2) Zakładowa kontrola produkcji<br />
3) Wstępna inspekcja zakładu i zakładowej kontroli produkcji przez<br />
upoważnioną jednostkę<br />
4) Ciągły nadzór, ocena i akceptacja zakładowej kontroli produkcji przez<br />
upoważnioną jednostkę<br />
5) Badanie próbek pobranych w zakładzie, prowadzone przez producenta lub<br />
upoważnioną jednostkę zgodnie z ustalonym planem badania<br />
6) Badania sondażowe (auditowe) próbek pobranych w zakładzie, na rynku lub<br />
na placu budowy, prowadzone przez upoważnioną jednostkę<br />
Jak widać w każdej z metod oceny zgodności koniecznym jest<br />
badanie technologii łączenia i kontrola jakości
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
PN-EN 1090-2<br />
W normie określono wymagania dotyczące wykonania konstrukcji stalowych:<br />
niezbędne do zapewnienia odpowiedniego poziomu nośności,<br />
stateczności oraz użytkowalności i trwałości<br />
zaprojektowanych według poszczególnych części EN 1993 lub EN 1994<br />
w odniesieniu do elementów konstrukcji zespolonych<br />
Przyjmuje się założenie, że wykonawca konstrukcji ma niezbędne kwalifikacje<br />
oraz stosuje odpowiednie wyposażenie i środki, aby osiągnąć zgodność<br />
z wymaganiami określonymi w specyfikacji technicznej i niniejszej Normie Europejskiej
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Wymagania dotyczą wykonania konstrukcji stalowych wytwarzanych z:<br />
- wyrobów walcowanych na gorąco z gatunków stali nie wyższych niż S690,<br />
- kształtowników i blach <strong>prof</strong>ilowanych na zimno z gatunków stali nierdzewnych nie<br />
wyższych niż S700 lub z gatunków stali węglowych nie wyższych niż S690,<br />
- wyrobów formowanych na gorąco lub na zimno ze stali nierdzewnej austenitycznej,<br />
austenityczno-ferrytycznej i ferrytycznej<br />
Wymagania określono niezależnie od rodzaju i kształtu konstrukcji stalowej<br />
(np. budynki, mosty, elementy pełnościenne lub kratowe),<br />
łącznie z konstrukcjami narażonymi na zmęczenie lub oddziaływania sejsmiczne<br />
Wyspecyfikowano je w odniesieniu do klas wykonania konstrukcji
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Zdefiniowano cztery klasy wykonania od EXC1 do EXC4,<br />
(od najmniej rygorystycznej EXC1<br />
do najbardziej rygorystycznej EXC4)<br />
Klasy wykonania mogą być stosowane do całej konstrukcji,<br />
części konstrukcji, albo do jej konkretnych szczegółów<br />
W ramach jednej konstrukcji może występować kilka klas wykonania<br />
Klasy wykonania określa projektant na podstawie szacunku:<br />
konsekwencji zniszczenia, kategorii użytkowania i kategorii produkcji
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Klasa wykonania konstrukcji<br />
EXC1, EXC2, EXC3, EXC4<br />
Klasa konsekwencji<br />
zniszczenia<br />
CC1<br />
CC2<br />
CC3<br />
Kategoria<br />
użytkowania<br />
SC1<br />
SC2<br />
Kategoria produkcji<br />
PC1<br />
PC2<br />
Klasy wykonania konstrukcji i ich czynniki
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
W tablicach 1, 2, i 3 podano kryteria wyboru:<br />
- klasy konsekwencji zniszczenia<br />
- kategorii użytkowania<br />
- kategorii produkcji<br />
Kryteria kojarzenia odpowiedniej kategorii produkcji podano w tablicy 4
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Tablica 1 . Kryteria wyboru klasy konsekwencji zniszczenia<br />
Klasa<br />
konsekwencji<br />
CC1<br />
CC2<br />
CC3<br />
Opis<br />
Mała konsekwencja utraty życia,<br />
małe straty ekonomiczne i mała<br />
degradacja środowiska<br />
Średnie ryzyko utraty życia.<br />
Średnie straty ekonomiczne,<br />
średnia degradacja środowiska<br />
Duże ryzyko utraty życia, strat<br />
ekonomicznych. Poważna<br />
degradacja środowiska i<br />
konsekwencje socjalne<br />
Przykład<br />
Budynki gospodarskie,<br />
magazyny, gdzie konsekwencje<br />
zniszczenia są niewielkie<br />
Budynki biurowe i mieszkalne,<br />
gdzie konsekwencje zniszczenia<br />
będą średnie.<br />
Budowle wysokościowe, gdzie<br />
konsekwencje zniszczeń mogą<br />
być wielkie.
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Tablica 2 Kryteria wyboru kategorii użytkowania<br />
Kategoria<br />
użytkowania<br />
SC1<br />
SC2<br />
Kryteria<br />
Konstrukcje i elementy projektowane na oddziaływania przeważająco stałe, np.<br />
budynki<br />
Konstrukcje, elementy i połączenia projektowane na oddziaływania sejsmiczne<br />
w rejonach niskiej aktywności sejsmicznej<br />
Konstrukcje i elementy projektowane na oddziaływania zmęczeniowe wg EN 1993.<br />
(np.: mosty drogowe i kolejowe, dźwignice, konstrukcje wrażliwe na drgania<br />
wywołane wiatrem, tłumem lub maszynami wirnikowymi)<br />
Konstrukcje, elementy i połączenia projektowane na oddziaływania sejsmiczne<br />
w rejonach średniej i wysokiej aktywności sejsmicznej
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Tablica 3 Kryteria wyboru kategorii produkcji<br />
Kategoria<br />
produkcji<br />
PC1<br />
Kryteria<br />
Elementy niespawane wykonywane ze stali dowolnego gatunku<br />
Elementy spawane wykonywane ze stali gatunków niższych niż S355<br />
Elementy spawane wykonywane ze stali gatunku S355 i wyższych<br />
Elementy kluczowe dla integralności konstrukcji scalane za pomocą spawania na<br />
terenie budowy<br />
PC2<br />
Elementy formowane na gorąco lub poddawane obróbce termicznej podczas<br />
wytwarzania<br />
Elementy dźwigarów kratowych z rur okrągłych (CHS), które wymagają <strong>prof</strong>ilowania<br />
końców
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Tablica 4 Zależności przy ustalaniu klasy wykonania<br />
Klasy konsekwencji CC1 CC2 CC3<br />
Kategorie użytkowania SC1 SC2 SC1 SC2 SC1 SC2<br />
Kategorie produkcji<br />
PC1 EXC1 EXC2 EXC2 EXC3 EXC3 EXC3<br />
PC2 EXC2 EXC2 EXC2 EXC3 EXC3 EXC4
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Zaszeregowanie do danej klasy wykonania wg PN-EN 1090-2<br />
różni się zasadniczo od<br />
zaszeregowania do danej klasy konstrukcji wg PN-B-06200<br />
(„Konstrukcje stalowe budowlane. Warunki wykonania i odbioru.<br />
Wymagania podstawowe”)<br />
Norma PN-B-06200 formułowała warunki wykonania tylko dla konstrukcji 3 klasy<br />
(najniższej). W przypadku klas wyższych warunki wykonania musiał określić<br />
projektant, co nie zawsze miało miejsce i stwarzało istotne trudności<br />
Wg nowych zasad, w zależności od określonej przez projektanta klasy wykonania,<br />
podane są ściśle wymagania dotyczące wykonania i odbioru
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Wymagania te dotyczą:<br />
- dokumentacji wykonawczej<br />
- identyfikacji i dokumentów kontrolnych<br />
- jakości i rodzaju materiałów podstawowych i dodatkowych<br />
- systemu zarządzania procesem (normy serii PN-EN 3834)<br />
- kwalifikacji personelu nadzoru (norma PN-EN-ISO 14731)<br />
- kwalifikacji spawaczy (PN-EN 287-1)<br />
- kwalifikowania technologii (normy PN-EN odniesione<br />
do metody łączenia i procedury kwalifikacyjnej)<br />
- kwalifikacji personelu NDT (PN-EN 473),<br />
- zakresu kontroli jakościowej<br />
- poziomu jakościowego<br />
- i wielu innych
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Nowy spójny i konsekwentny system klas wykonania<br />
tworzy zupełnie nową jakość w budowie konstrukcji stalowych,<br />
również w sferze drogownictwa<br />
Wszystkie biura projektów, firmy wykonawcze i inspektorskie<br />
muszą posiadać wymagane normą kwalifikacje<br />
Już na etapie tworzenia koncepcji projektowych<br />
można będzie określić wymagania dla całej sfery realizacyjnej inwestycji,<br />
co zagwarantuje spełnienie koniecznych wymagań<br />
W porównaniu z aktualną sytuacją stworzy to pewne trudności adaptacyjne,<br />
które jednak będą musiały być bezwzględnie pokonane<br />
Nie wolno zapominać, że rok 2010 stanowi termin wprowadzenia nowych norm<br />
i tym samym zmiany warunków dla projektantów i wykonawców<br />
Nie wolno zatem tracić czasu – konkurencja wymusi<br />
dostosowanie się przedsiębiorstw do nowej sytuacji
Seminarium „Stal w infrastrukturze drogowej”, Warszawa 14 stycznia 2010 r .<br />
®<br />
Dziękuję za uwagę<br />
<strong>prof</strong>. dr hab. inż. <strong>Jan</strong> <strong>Pilarczyk</strong><br />
<strong>Instytut</strong> <strong>Spawalnictwa</strong><br />
ul. Błogosławionego Czesława 16/18<br />
44-100 Gliwice<br />
tel: + 48 32 331 61 03<br />
e-mail: jan.pilarczyk@is.gliwice.pl
Change language