Výroba mostů do severských států
Rubrika: Výroba a montáž konstrukcí
V minulých letech jsme měli možnost dodávat několik ocelových konstrukcí mostů do severských států Evropy. V příspěvku Vás chci seznámit se dvěma mostky nevelkého rozsahu, které nám přinesly celou rozmanitou řadu problémů spojených s používáním evropských norem a norem či předpisů konkrétního státu.
Jednalo se o dva železniční mosty na malé rozpětí cca 10 metrů trochu netradičního provedení. Mostky byly vyrobeny vcelku, přičemž jejich šíře dosahovala 4 100 mm a hmotnost necelých 45 tun.
Mostovku tvořila masivní deska jednotné tloušťky, kterou po obou stranách doplňovaly svařované skříňové nosníky. Tento příčný řez umožnil provedení kolejového lože. Mostky byly v podstatě identické, lišily se pouze přípojnými místy pro zábradlí umístěnými v různých roztečích.
Celý projekt mostu byl připraven podle evropských norem, nicméně měl splňovat i speciální podmínky dané předpisy norských drah pro mosty a lávky, které zpřísňovaly některá kritéria daná evropskými normami. Předpis „Handbook 026“ zatřiďuje konstrukce mostů do 3 skupin podle důležitosti v konstrukci. Pro hlavní nosnou OK pro třídu I potom určuje kvalitu použití oceli N/NL nebo M/ML a další zpřísňující požadavky.
Rozhodli jsme se použít materiál jakosti S355 NL, neboť M/ML kvalita s sebou nese problémy degradace vlastností materiálu při dodatečné tepelné úpravě (termo-mechanicky válcované oceli se z důvodu degradace teplem nedají náhřevem plamenem rovnat, a z tohoto důvodu se ve světě využívají především válcované profily spojované šroubovými spoji.) Rovněž pevnostní hodnoty základního materiálu v přehřátých místech u velkých tlouštěk přivařovaných plechů by byly výrazně nižší.
Veškeré použité plechy byly kontrolovány na lamelární praskavost Z25 v souladu s požadavky shora uvedeného předpisu.
Jedním z problémů byla volba tloušťky materiálu do stanovených teplot. Projektant stanovil v projektu tloušťky 90 mm a 100 mm podle EN 1993-1-10 a prohlásil tuto verzi návrhu za definitivní. Do procesu se ovšem vložily orgány norských drah a označily tloušťky jako chybně stanovené a celý projekt bylo nutno pozměnit. Variantou byla možnost použít materiál jakostní třídy S275, tento by ovšem dle předpisu neměl být používán pro svařované konstrukce a stejně dovolená tloušťka nepokrývala požadavky projektanta, a to jak z pohledu vhodnosti do teplotního prostředí –30 °C, tak i z pohledu pevnostního.
Nakonec vznikl jakýsi kompromisní návrh, který byl zpracován pro ocel S355NL. Vzhledem k nutnosti respektovat předpis byly stanoveny nižší tloušťky materiálu 80 mm a 60 mm, ani to však dle mého názoru nesplňuje požadovaná kritéria. Nové řešení vedlo k změně statické výšky nosné konstrukce. Samozřejmě to bylo ve stádiu, kdy už byla nachystána výrobní dokumentace a zarezervován materiál.
Problémy se vyskytly i se zajišťováním materiálu. Dolní deska tloušťky 80 mm v šířce 4 100 mm a délce 9 900 mm má hmotnost cca 25 tun a bylo nutno řešit její rozdělení na několik položek, které budou vzájemně svařeny. I když nám projektant schválil možnost dělení dolní desky v polovině rozpětí mostu, nebylo možno z termínových a jiných důvodů rozdělit desku pouze na dva díly. Museli jsme přistoupit na variantu rozdělení na 4 položky, poněvadž jsme byli limitováni maximální hmotností 1 obrobeného kusu 8 500 kg.
Svařování materiálů velkých tlouštěk přináší s sebou samozřejmě další specifické problémy. Na všech svarech se prováděly 100 % vizuálky a 100 % magnet a na všech tupých svarech i 100 % ultrazvuk.
Na základě požadavků z Handbooku 26 se musely provádět nové kvalifikace svařování podle zvýšených požadavků tohoto předpisu:
- základní materiál do –50 °C (S 355 NL)
- 8 nových kvalifikací (postupových zkouškek svařování)
- zkoušky vrubové houževnatosti se prováděly za teploty –50 °C a min. hodnoty nárazové práce 27 J
- Handbook 26 na rozdíl od normy EN ISO 15614-1 vyžaduje větší rozsah těchto zkoušek vrubové houževnatosti.
Table 85.11-2 Permitted steel types and appurtenant maximum permittee thicknesses for plates and steel sections | ||||||||
Charpy requirements in accordance with the product standards |
Minimum air temperature in accordance with NS 3491-5 (°C) |
|||||||
Steel type | Sub-type |
Test temperature (°C) |
Energy equirements Jmin (J) |
-10 to -20 | -20 to -30 | -30 to -40 | -40 to -50 | < -50 |
S235 1) | JR | 20 | 27 | - 2) | - | - | - | - |
JO | 0 | 27 | 40 | - | - | - | - | |
J2 | -20 | 27 | 60 | 50 | 40 | - | - | |
S275 1) | JR | 20 | 27 | - | - | - | - | - |
JO | 0 | 27 | 35 | - | - | - | - | |
J2 | -20 | 27 | 55 | 45 | 35 | - | - | |
N, M | -20 | 40 | 65 | 55 | 45 | - | - | |
NL, ML | -50 | 27 | 95 | 75 | 65 | 55 | 45 | |
S355 | JR 3) | 20 | 27 | - | - | - | - | - |
J0 3) | 0 | 27 | 25 | - | - | - | - | |
J2 3) | -20 | 27 | 40 | 35 | 25 | - | - | |
K2, N, M | -20 | 40 | 50 | 40 | 35 | - | - | |
NL, ML | -50 | 27 | 75 | 60 | 50 | 40 | 30 | |
S420 | N, M | -20 | 40 | 45 | 35 | 30 | - | - |
NL, ML | -50 | 27 | 65 | 55 | 45 | 35 | 25 | |
S460 | Q | -20 | 30 | 30 | 25 | 20 | - | - |
M, N | -20 | 40 | 40 | 30 | 25 | - | - | |
QL | -40 | 30 | 50 | 40 | 30 | 20 | 10 | |
NL, ML | -50 | 27 | 60 | 50 | 40 | 30 | 20 | |
QL1 | -60 | 30 | 70 | 60 | 50 | 40 | 30 | |
1) S235 and S275 shall not be used for Structural Steel that is to be welded |
Porovnání zkoušek vrubové houževnatosti dle normy EN ISO 15614-1:
- v ose svaru
- v tepelně ovlivněné oblasti
Obě zkoušky se provádí z lícní strany sváru
Porovnání zkoušek vrubové houževnatosti dle Handbooku 26:
- v ose svaru
- v tepelně ovlivněné oblasti
- v linii ztavení
Tyto tři zkoušky se musí provádět jak z lícní strany sváru, tak ještě v kořeni sváru.
Příspěvek chtěl upozornit na skutečnost, že i na první pohled velmi jednoduché konstrukce mohou přinést celou řadu problémů, se kterými se nepočítá. Tyto pak vyhrotí situaci jak z pohledu finančních nákladů na výrobek, tak i z pohledu termínového plnění. V každém případě je nutno si prověřit, zda návrh splňuje kritéria všech norem a předpisů, i když jejich dostupnost je někdy obtížná, případně se při uzavírání smlouvy nepředpokládají nějaké obtíže s naplňováním jejich ustanovení.
Materiál byl prezentován na 14. konferenci Ocelové konstrukce 2012 v Karlové Studánce.
Production of Bridges for the Scandinavian States
In the past we had an opportunity to supply several steel bridge constructions to European Scandinavian states. In my text, I would like to present two rather small bridges
which, however, caused us many various problems connected with application of European standards and standards or regulations of a particular state.