Strona głów­na / Infra­struk­tu­ra dro­gowa / Stalowe bel­ki mostowe

Stalowa bel­ka mostowa przenosi obciąże­nie z pomostu na pod­pory i decy­du­je o tym, jaką rozpię­tość da się uzyskać bez pod­pory pośred­niej. W obiek­tach dro­gowych wys­tępu­je najczęś­ciej jako spawana bla­chown­i­ca albo jako pro­fil wal­cow­any, a coraz częś­ciej jako ele­ment ustro­ju zespolonego, w którym stal współpracu­je z żel­be­tową płytą pomostu.

Zakład ma cer­ty­fikat PN-EN 1090 w klasie wyko­na­nia EXC2 i w tej klasie wykonu­je ele­men­ty tej grupy. Poniżej opisu­je­my, co skła­da się na taki ele­ment, jakie bada­nia go obe­j­mu­ją i co przesądza o jego trwałoś­ci.

Blachownica spawana czy profil walcowany

Pro­fil wal­cow­any, czyli dwu­te­own­ik typu HEB, HEA lub IPE, jest rozwiązaniem prost­szym i tańszym, ale jego wysokość ogranicza asorty­ment hut­niczy. Przy więk­szych rozpię­toś­ci­ach i więk­szym obciąże­niu zaczy­na brakować wysokoś­ci przekro­ju, a dokładanie mate­ri­ału przes­ta­je być opła­calne.

Bla­chown­i­ca spawana pow­sta­je z pocię­tych blach: dwóch pasów i środ­ni­ka połąc­zonych spoina­mi pach­winowy­mi. Daje pełną swo­bodę doboru przekro­ju do wykre­su momen­tów, więc grubość pasa i wysokość środ­ni­ka mogą zmieni­ać się wzdłuż bel­ki. Mate­ri­ału jest najwięcej tam, gdzie moment jest najwięk­szy, a mniej tam, gdzie przekrój jest sła­biej wytężony. Przy dłuższych przęsłach to bla­chown­i­ca wygry­wa na masie i na kosz­cie całkow­itym, mimo droższej robo­cizny.

Trzec­im wari­antem jest przekrój skrzynkowy, złożony z dwóch środ­ników i pasów tworzą­cych zamkniętą skrzynkę. Ma wielokrot­nie więk­szą szty­wność skręt­ną, więc sprawdza się na obiek­tach w łuku i przy dużej smukłoś­ci, ale wyma­ga staran­nego zaplanowa­nia dostępu do wnętrza na etapie wyko­na­nia i późniejszych przeglądów.

Z czego składa się stalowa belka mostowa

• Pas górny i pas dol­ny. Przenoszą ściskanie i roz­cią­ganie od zgi­na­nia. W ustro­ju zespolonym pas górny współpracu­je z płytą betonową, więc bywa węższy od dol­nego.
• Środ­nik. Przenosi ści­nanie. Jego smukłość decy­du­je o tym, czy potrzeb­ne są żebra i w jakim rozstaw­ie.
• Żebra poprzeczne i podłużne. Usz­ty­w­ni­a­ją środ­nik, zabez­piecza­ją przed utratą state­cznoś­ci miejs­cowej i przenoszą siły sku­pi­one nad pod­po­ra­mi oraz w miejs­cach pod­wieszeń.
• Stęże­nia poprzeczne. Łączą sąsied­nie bel­ki w układ przestrzen­ny, zabez­piecza­ją pas ściskany przed zwichrze­niem i porząd­ku­ją pracę ustro­ju na etapie mon­tażu, zan­im pły­ta zwiąże.
• Blachy węzłowe i czołowe. Tworzą sty­ki mon­tażowe oraz punk­ty łączenia stężeń i pod­wieszeń.
• Łączni­ki sworzniowe. Przys­pawane do pasa górnego zapew­ni­a­ją zespole­nie stali z betonem i przenoszą ści­nanie na styku obu mate­ri­ałów.

Konstrukcja zespolona: stal i beton pracują razem

W ustro­ju zespolonym pły­ta żel­be­towa nie jest tylko obciąże­niem. Połąc­zona z belką łącznika­mi sworzniowy­mi prze­j­mu­je ściskanie, a stal roz­cią­ganie, dzię­ki czemu przekrój zachowu­je się jak jeden ele­ment o znacznie więk­szej nośnoś­ci niż suma skład­ników. Efekt jest wymierny: przy tej samej rozpię­toś­ci ustrój zespolony wyma­ga mniejszej wysokoś­ci kon­struk­cyjnej niż bel­ka stalowa pracu­ją­ca samodziel­nie, co bywa rozstrzy­ga­jące tam, gdzie skra­j­nia pod obiek­tem jest ogranic­zona.

Wyko­nanie takiego ustro­ju wyma­ga jed­nak dyscy­pliny na etapie warsz­tatu. Rozstaw i licz­ba łączników wynika­ją z obliczeń, a nie z przyzwycza­je­nia, powierzch­nia pasa pod płytą musi zostać przy­go­towana zgod­nie z pro­jek­tem, a spawanie sworzni jest pro­ce­sem, który podle­ga odręb­nej kon­troli.

Spawanie i badania nieniszczące

Bel­ka mostowa to kon­strukc­ja obciążona zmi­en­nie, więc jakość spoin nie jest kwest­ią este­ty­ki. Karb, pod­topi­e­nie czy niepełny prze­top sta­ją się z cza­sem miejscem zainicjowa­nia pęknię­cia zmęczeniowego. Dlat­ego spoiny wykonu­je się według kwal­i­fikowanych tech­nologii, przez spawaczy z uprawnieni­a­mi według PN-EN ISO 9606, pod nad­zorem spawal­niczym, w sys­temie jakoś­ci według PN-EN ISO 3834.

Wyma­gany poziom jakoś­ci spoin określa ISO 5817 i wyni­ka z klasy wyko­na­nia: dla EXC2 zwyk­le poziom C, dla EXC3 poziom B. Zakres badań rośnie razem z klasą. Kon­tro­la wiz­ual­na obe­j­mu­je wszys­tkie spoiny, spoiny czołowe pasa roz­cią­ganego bada się ultra­dźwiękowo lub radi­ograficznie, a spoiny pach­winowe metodą mag­ne­ty­czno-proszkową albo pen­e­tra­cyjną. Pro­tokoły badań stanow­ią część doku­men­tacji odbiorowej razem z ates­ta­mi hut­niczy­mi.

Zabezpieczenie antykorozyjne belek

Bel­ka pod pomostem pracu­je w miejs­cu, gdzie zbiera się wilgoć, a przy nieszczel­nym odwod­nie­niu również woda z solą. To środowisko odpowiada­jące kat­e­gorii C4, a lokalnie C5 według ISO 12944. Sys­te­my dobiera się do wyma­ganego okre­su trwałoś­ci powło­ki, a przy ele­men­tach o gabarycie mieszczą­cym się w wan­nie cynkown­iczej sto­su­je się cynkowanie ogniowe według PN-EN ISO 1461, samodziel­nie albo jako pod­kład powło­ki duplex.

Detale rozstrzy­ga­ją się na rysunku warsz­ta­towym: kiesze­nie, w których stoi woda, szczeliny między blacha­mi przyle­ga­ją­cy­mi bez spoiny obwodowej i miejs­ca niedostęp­ne dla renowacji powło­ki to typowe źródła korozji, których nie naprawi żad­na far­ba.

Styki montażowe, transport i scalanie

Dłu­gość ele­men­tu wysyłkowego wyz­nacza trans­port, a nie pro­jek­tant. Dlat­ego belkę dzieli się na odcin­ki i planu­je sty­ki mon­tażowe w miejs­cach o mniejszym wytęże­niu. Sty­ki wykonu­je się jako doc­zołowe spawane albo jako połączenia na śru­by sprężane, w których nośność zapew­nia tar­cie między dociśnię­ty­mi blacha­mi, a nie sam trzpień śru­by.

Połączenia sprężane wyma­ga­ją kon­trolowanego dokręce­nia i przy­go­towa­nia powierzch­ni styku do zadanego współczyn­ni­ka tar­cia, co na budowie oznacza pro­tokoły, a nie samo dokręce­nie do oporu. Scalanie i ustaw­ie­nie geo­dezyjne opisu­je szerzej strona mon­tażu kon­strukcji stalowych.

Powiązane elementy obiektu

Bel­ka to jeden ele­ment ustro­ju. Pozostałe grupy opisu­ją strony: kon­strukc­je stalowe dla budowy wiaduk­tów, balustrady i bari­ery mostowe oraz kon­strukc­je stalowe do prze­pustów dro­gowych. Całość zakre­su zbiera dzi­ał kon­strukcji stalowych dla infra­struk­tu­ry dro­gowej.

Najczęstsze pytania

Jaka jest różnica między belką walcowaną a blachownicą

Bel­ka wal­cow­ana pochodzi z gotowego asorty­men­tu hut­niczego, więc jej wysokość i gruboś­ci są stałe na całej dłu­goś­ci. Bla­chown­icę spawa się z blach, dzię­ki czemu przekrój moż­na dopa­sować do wykre­su momen­tów i zmieni­ać wzdłuż bel­ki. Przy więk­szych rozpię­toś­ci­ach bla­chown­i­ca jest lże­jsza przy tej samej nośnoś­ci.

Czym jest ustrój zespolony i co daje

To układ, w którym stalowa bel­ka jest połąc­zona z żel­be­tową płytą pomostu łącznika­mi sworzniowy­mi i pracu­je z nią jako jeden przekrój. Beton prze­j­mu­je ściskanie, stal roz­cią­ganie. Efek­tem jest mniejsza wysokość kon­struk­cyj­na przy tej samej rozpię­toś­ci, co ma znacze­nie przy ogranic­zonej skra­jni pod obiek­tem.

Jakie badania obejmują spoiny belki mostowej

Zawsze kon­trolę wiz­ual­ną wszys­t­kich spoin. Spoiny czołowe pasa roz­cią­ganego bada się ultra­dźwiękowo lub radi­ograficznie, spoiny pach­winowe metodą mag­ne­ty­czno-proszkową albo pen­e­tra­cyjną. Zakres pro­cen­towy wyni­ka z klasy wyko­na­nia i rodza­ju połączenia, a wyni­ki wchodzą do doku­men­tacji odbiorowej.

Dlaczego belkę dzieli się na odcinki

Ogranicza ją trans­port, a nie kon­strukc­ja. Sty­ki mon­tażowe planu­je się w miejs­cach o mniejszym wytęże­niu i wykonu­je jako połączenia doc­zołowe spawane albo śrubowe sprężane, które na budowie wyma­ga­ją kon­trolowanego dokręce­nia i przy­go­towa­nia powierzch­ni styku.

Jaką klasę wykonania mają belki mostowe

Ustro­je nośne obiek­tów mostowych pro­jek­tu­je się zwyk­le w klasie EXC3, a przy obiek­tach o pod­wyżs­zonym znacze­niu w EXC4. Nasz cer­ty­fikat obe­j­mu­je klasę EXC2, dlat­ego ele­men­ty zapro­jek­towane w EXC3 lub EXC4 nie wchodzą w zakres naszych dostaw. Klasę zapisu­je pro­jek­tant w doku­men­tacji i to ona wyz­nacza poziom jakoś­ci spoin oraz zakres badań.