Magyar Tudomány, 2008/04 441. o.

Hídszerkezetek



A Kröshegyi völgyhíd

felszerkezetének tervezése

és építése


Wellner Péter


osztályvezet, Hídépít Zrt.

wellhid enternet . hu



A megépült híd


A Kröshegyi-völgy legalacsonyabb pontja felett 88 m magasan, majdnem két kilométer hosszban vezeti az autópálya forgalmát a Kröshegyi völgyhíd (1. ábra). A hídszerkezet a hídfkhöz csatlakozó, két-két 60 és 95 méteres kisebb nyíláson kívül, egymástól 120 m távolságban épült tizenhat pilléren, és a két hídfn támaszkodik. Ez a híd egyetlen darabból áll. Anyaga feszített vasbeton.


A mtárgy elhelyezkedése a környezetben


Amikor a feladat megoldásával találkoztunk, sok lényeges dolgot már eldöntöttek. Az út a Balatontól ilyen távol és ilyen közel épül. Így nem nyomja a településeket a tóhoz. Enged fejlesztési lehetséget. Nincs olyan messze, hogy az üdülterület megközelítéséhez túl hosszú utakra lenne szükség. A terület hegyes-völgyes, na jó, dimbes-dombos vidék. Egy autópályán mindenki szeret viszonylag nagy sebességgel közlekedni. Az emelkedés tehát nem lehet túl nagy. A Zamárdi és Ordacsehi közötti szakaszon néhány völgyet keresztez az autópálya. Ezek legnagyobbika felett épült a Kröshegyi völgyhíd. A két végpontot összekötve a szintkülönbség 53,4 m. Az utat lehetett volna alacsonyabban vezetni. Ekkor azonban a dombokon keresztül alagúton át kellett volna bújni. Az alagút fenntartása, szellztetése, forgalombiztonsága alighanem nagyobb költséget igényelt volna. Az építési tapasztalat nálunk az alagútépítés területén csekély. Hídépítéseknél jelents tapasztalattal rendelkezünk. Tudom, ez nem a reklám helye. Azért ami igaz, az igaz. Olyan autós is van, aki az alagútban egy kicsit bezárva érzi magát. A hídon talán nem. Tulajdonképpen számunkra ez már eldöntött feladat volt. Csak utólag, több véleményt hallva ragadom meg az alkalmat, hogy pár gondolatot megfogalmazzak.


Amíg az engedélyezési tervbl

kiviteli terv készülhet


Adva volt tehát egy hatósági engedéllyel bíró tenderterv. Els lépésként a kiviteli terveket kellett elkészíteni. Az építészetben szokásos, hogy az engedélyezés során minden olyan tényezt vizsgálnak, amely a mtárgy építése során a környezet érintettségét jelenti. Vizsgálják a szabályok betartását. A terület beépítési mértékét, a megfelel elhelyezkedést, az oldaltávolságot, a párkánymagasságot stb. Az építményen belül a tervezésnek az elírtakon túl bizonyos szabadsága van. Az út és hídépítésnél elméletileg hasonló, részben azonban nagyobb kötöttséget alkalmaznak. Egyes részletek, amelyeken a tervezés során változtatni kellett, természetesen nem alapvet, de fontos részek módosítását tették szükségessé.

Elsként a híd hosszával gylt meg a bajunk. Az eredeti terv hídfi kb. 30 m magasak voltak. A hídf mögötti töltés is ilyen magas lett volna. Ezt a földtömeget egy hídfvel megtámasztani ertanilag ugyancsak tisztes, bár nem lehetetlen feladat. A költségek azonban jelentsek, bár természetesen fizethetk lettek volna. Nagyobb bajt jelentett, hogy a geotechnikai szaktervezés a töltés 9-12 hónapig tartó süllyedését jelezte. Ez már „kiverte a biztosítékot”. A mszaki következményekrl nem is szólva, ennyit nem várhattunk arra, hogy a töltés méltóztassék szép lassan összenyomódni, lesüllyedni. Majd utána a megfelel magassági helyzetet figyelembe véve építenénk meg a hidat. Követtük az egyetlen világos lehetséget. A hidat mindkét oldalon meghosszabbítottuk 51 méterrel. Így a híd a völgy végéig ért, és a hídfk magassága csak kb. 6 m lett. A hídf és a mögötte lév töltés ilyen magassága pedig általános esetnek minsül. Ettl a híd ára nem változott, a határid nem módosult, és az autópálya megvalósítására rendelkezésre álló terület nem lett nagyobb, st a két irányban szükséges rézsk által elfoglalt több mint száz méter széles területre nem volt szükség.

A következ változtatás a híd küls megjelenésében nem jelentett módosítást. Az egyetlen szerkezettel átvezetett út szélessége miatt a vasbeton dobozkeresztmetszet fels lemezének túl nagy távolságot kellett volna áthidalnia. Az eredeti tervben ezért középen két ferde acéldúc támasztotta volna alá. Mi úgy gondoltuk, hogy középen inkább egy vasbeton bordát tervezünk. Ezzel a szerkezet homogenitása és merevsége kedvezen alakult.

A változtatásokat csak azért tartjuk említésre méltónak, mert látható, hogy a kiviteli tervek készítése során több, az alapvet igényeket nem érint, mégis mszakilag elnyösebb megoldás lehetsége is adódhat. Ezt szükséges támogatóan lehetvé tenni. Itt a Kröshegyi hídnál ezeket a lehetségeket mind a megrendel, mind az illetékes hatóság egyetértésével és támogatásával lehetett megvalósítani.


Tervezés és kivitelezés,

mint a hídépítés egyetlen fázisa


A híd egyes részeinek megépítése nem mindennapos feladat volt. 30-80 m magas pillérek építése sem mindennapos feladat, de ami igazán különleges, az a 80 m magasságban épül, 120 méteres, 23,20 m széles vasbeton hídszerkezet megvalósítása. Ezen belül els feladat természetesen a felszerkezet tervezése volt. Természetesen csak azt lehetett megépíteni, amit elzetesen megterveztünk. Ezt könny mondani, de a gyakorlatban a jó eredmény elérése érdekében ez még nem elegend. Tudni kellene, hogy milyen módon kivitelezhet ez a nem mindennapi szerkezet. Ahogyan mondani szoktuk, feltétlenül tudni kell, hogy milyen az építési technológia, milyenek az organizációs körülmények. Ezek csak az építést végrehajtó szakemberekkel együtt dolgozva határozhatók meg. Vagyis igaz az is, hogy helyesen megtervezni csak azt a mtárgyat lehet, amelyrl tudjuk, hogy milyen módon lehet, és valóban milyen módon fogják megépíteni. A tervezés és a kivitelezés egy híd megvalósításának elválaszthatatlan része. Az együttmködés szükségessége a tervezés els fázisától a híd építésének utolsó fázisáig szükséges. A Kröshegyi völgyhídnál ez így is történt. A sikeres megvalósításnak ez alighanem egyik fontos tényezje volt.

Az építési technológia alapelve már az els pillanatban egyértelm volt. Nyilvánvalóan nem lehetséges az 1872 m hosszú, 23,2 m széles és a legmagasabb ponton 80 m magasságban a völgyet beállványozni. Természetesen csak állvány nélküli, szabadon építés alkalmazása volt lehetséges. Az elzetes fázisokban, helyesen, a szabadbetonozásos építési technológiát jelölték meg. Ennek lényege, hogy egy pillér felett elkészítünk egy – adott esetben 6,0 m hosszú – indító szakaszt. Ezután jobbról és balról egy zsaluzatban elkészítünk egy-egy, vasbeton szakaszt. Miután a beton megszilárdult, nagyszilárdságú acélpászmás kábelekkel feszítjük egymáshoz (2. ábra). Ezzel elértük, hogy a zsaluzatot tovább lehet mozgatni a következ szakasz építéséhez. Így épül meg egy pillértl két irányban a híd egy-egy szakasza, a szomszédos nyílás közepéig. A szomszédos pillérrl hasonló módon épül hídszakasszal középen egy záró zömmel építik össze.

A feladat világos meghatározása után az organizációs körülményeket kellett rögzíteni. Ezek meghatározó jelentségét két tényez ismertetésével lehet bemutatni.

Az egyik tényez a rendelkezésre álló, rendkívül rövid építési id. Az építés megkezdését néhány, a vállalkozóktól független körülmény is késleltette. Ezzel a nehézséggel szinte minden nagy építkezésnél lehet találkozni.

A feladatot három év alatt végeztük el. Ezen belül a különleges körülmények között, a különleges építmény felszerkezetét 2005. május elejétl 2007. május 9-ig, két év alatt építettük meg. Ez figyelemre méltó eredmény. Aki utánanéz, a nemzetközi gyakorlatban a hasonló feladat építési id adatainak, ezt megelégedéssel nyugtázhatja. A határid teljesítése érdekében a hidat mindkét hídftl indulva, egyidejleg építettük. Mindkét oldalon egyszerre két-két pillért építettünk, és a felszerkezetet is kétoldalról készítettük. Az építési anyag beszállítását egyidejleg mindkét oldalról kellett biztosítani. Ezzel az organizációs módszerrel az építési sebesség kétszeresére növekedett.

Meg kellet határozni, hogy milyen hosszú szakaszokat tervezzünk. A nemzetközi gyakorlatban és a mi régebbi gyakorlatunkban is, a szakaszok hossza öt, maximum hat m volt. Rövid számítást végezve arra az eredményre jutottunk, hogy ezt a hidat így nem lehet határidre megépíteni. Szükséges, hogy egyszerre hosszabb, st minél hosszabb szakaszokat készítsünk el. A következkben tárgyaltakat is figyelembe véve dönt mértékben 11,25 m hosszú elemeket tervezve, tizenkét-tizennégy napos építési ciklusidvel lehetség látszott a határid teljesítésére.

A másik meghatározó tényez, hogy milyen építési segédszerkezettel lehet a feladatot végrehajtani. A szerkezettel szemben támasztott követelmények az alábbiak voltak:

Geometriailag 11,25 m hosszú, 23,2 m széles, 7,0–3,5 m között változó magasságú betonelem zsaluzását biztosítsa.

A zsaluzat 700 tonna súlyú szakasz teherbírását biztosítsa.

Egy szakasz elkészülte után a zsaluzatot a következ szakaszhoz tudja mozgatni, és az íves híd igényeinek megfelelen tudja beállítani.

Az elkészült szakasznak az elz szakaszhoz történ zárásához használni lehessen.

Egy pillér feletti ág elkészülte után a zsaluzatokat a következ pillérre át tudja szállítani, tekintettel arra, hogy ezek le- és felszerelése a rendelkezésre álló idben nem lehetséges.

Az építéshez szükséges anyagok (beton, betonacél, feszítkábel stb.) beszállítását a 80 m szabad magasság felett is tegye lehetvé.

Egy ilyen segédhíd-szerkezetet, amelyet ugyan a mi igényünknél kisebb híd építésénél alkalmaztak Olaszországban, sikerült találtunk, és a német Peiniger Röro cégtl bérelték. A helyszínen a Hídépít Zrt. részérl a vezérigazgató által megbízott felels igazgató, két–két vezet kivitelez és tervez ismerkedett meg a szerkezettel. Hosszú vizsgálódás, számos módosítási igény elfogadtatása után ilyen szerkezetet béreltünk. Biztosak vagyunk abban, hogy a magyar szakemberek munkájával az eredetinél jobban mköd két segédhidat sikerült elállítani. Egy-egy ilyen szerkezet egyenként 1600 tonna súlyú volt (3. ábra).

Az alatt az id alatt, míg a megfelel technológiai segédszerkezet tervezése és gyártása folyt, a híd felszerkezetének tervezése is megkezddött. Meghatároztuk a használati állapothoz szükséges feszítési rendszert, a szükséges kábelek mennyiségét és elhelyezkedését.

Ez volt a tervezési feladat egyszerbb része. A 11,25 méteres elempárok építését – amelyek súlya egyenként elérheti a 700 tonnát – az 1600 tonna súlyú segédhíd és a zsaluzatok teszik lehetvé. Egy pillérrl jobbra és balra öt-öt szakasz készül el. A segédhíd a konzolpáron két, az elz szakaszon egy lábbal támaszkodik. A szerkezet továbbmozgatása során a támasztó lábakon, ún. ftámaszokon kívül segédtámaszokat is alkalmazni kellett. Egyszer a segédhíd felszerkezete mozgott elre a támasztó lábakon, máskor a segédtámaszokon nyugvó szerkezet alatt a ftámaszokat helyeztük át. Ezeknek a terheknek a pillanatnyilag már elkészült feszített vasbeton szerkezetnek ertanilag meg kellett felelnie. Ugyancsak különleges terhek jelentkeznek, amikor a segédhidat az elkészült hídrésztl 60 méterre lév következ pillérre át kell helyezni. A számítások során a feszítés mértékét az igények szerint ellenrizni, szükség esetén módosítani kellett. Szükségesnek tartottuk, hogy a bonyolult szerkezet ertani számítását független, nagy szakértelemmel rendelkez mérnöki szervezet ellenrizze. Ez a cég, a Leonhardt, Ändre und Partner, részletes számításban igazolta, hogy a tervezés helyes volt.

Mindenki természetesnek tartja, hogy egy híd olyan legyen, hogy a terheket megfelel biztonsággal tudja viselni. Itt azonban jelentkezett egy, az építés módjából adódó további bonyolult feladat. Az építési mód ismertetése során látható volt, hogy itt a pillérektl két irányban épül 60 m hosszú konzoloknak kellett az elzleg megépült hídszakaszhoz pontosan csatlakozniuk. A konzolvég lehajlásának mértékét tehát ki kellett számítani. Minden szakaszt a saját súlyán kívül terhelte a segédhíd támaszainak különböz mérték és helyzet terhe, valamint azok továbbmozgatása során jelentkez tehercsökkenés hatása. Amikor elkészült a teljes konzolhossz, akkor kellett pontosan találkoznia az elzleg épült konzol végével. Ehhez azt is figyelembe kellett venni, hogy a három hónap alatt, amíg az új szakasz épült, a konzol végének magassági helyzete a hmérséklet, az anyag zsugorodása és lassú alakváltozása miatt ugyancsak módosul. A bonyolult számításhoz az ilyen számítások elvégzésében nagy tapasztalattal rendelkez német Leonhardt, Ändre und Partner tervez cég munkáját vettük igénybe. Az egyes szakaszok építése eltt a megadott helyzetbe kellett beállítani a zsaluzatokat. A szerkezet a beton terhétl lefelé, a feszítéstl felfelé mozgott. Minden fázisban mértük a ténylegesen megvalósult magassági helyzetet. Ennek alapján lehetett értékelni a helyzetet, és a következ szakasz beállítási helyzetét megállapítani. Ehhez a munkához a kivitelezés és a tervezés folyamatos nemzetközi kapcsolatrendszerben való mködésére volt szükség. A résztvevk együttmködését, szakmai tudását az eredmény minsíti (4. ábra).

Az itt leírtak ékesen bizonyítják, hogy egy ilyen bonyolult mszaki feladatot csak a tervezk és kivitelezk egyidej, közös munkájával lehet sikeresen elvégezni. Ennél a munkánál adva volt egy tapasztalt vezetk által irányított, egymást ismer és egymást megbecsül tervezi és kivitelezi csapat. Ennél a hídnál sok fiatal szakember is jelents feladathoz jutott. Feladatukat nagyszeren oldották meg. Nélkülük ezt a sikert nem lehetett volna elérni.


Az építési technológia változtatása.

Ok és következmény


Amikor közeledtünk a felszerkezet építésének feléhez, szembe kellett nézni azzal, hogy a híd átadása a forgalom számára a kívánt határidre ersen kétséges. Kerestük tehát a gyorsabb építés lehetségét. Az els pillanatban nyilvánvaló volt, hogy csak akkor lehet az építési idt rövidíteni, ha a felszerkezet szakaszait nem a helyszínen zsaluzatban, hanem elre gyártva készítjük el. Ez esetben a szakaszok elre gyártását, felemelését és feszítését párhuzamos munkavégzéssel lehet végrehajtani (5. ábra).

Most már csak meg kellett találni az új technológia végrehajtásához az alkalmas szerkezeteket. Elssorban olyan emelszerkezetet, amely 650 tonnás elemeket akár 80 méter magasságra fel tud emelni, pontos helyzetbe tudja állítani, és a beállított helyzetben tartani tudja mindaddig, amíg azt az elz szakaszhoz hozzá lehet feszíteni. Annak érdekében, hogy a híd felszerkezete minden pontján az eddigiekkel azonos kialakítású legyen, és a szakaszok csatlakozása pontos és folyamatos legyen, a szakaszokat hosszirányban két részre osztottuk. Az elre gyártott részt 1,5 méterrel rövidebb hosszban készítettük el, és amikor az elemet felemeltük, a már elkészült szakaszhoz csatlakozó 1,5 méteres hosszt helyszíni betonozással készítettük el.

Az elvekkel tehát eredményre jutottunk. De az ördög, mint tudjuk, a részletekben van elrejtve. Legalább öt változatot ajánlott a szerkezetet gyártó cég. Egyik sem látszott igazán jól alkalmazhatónak. Hosszasan vitatkoztunk. Mindenki tett javaslatot, amíg ki nem alakult a végleges, alkalmasnak ítélt megoldás.

Ezután a német cég áttervezte a segédhíd egyes részeit, biztosította az emel sajtókat, és összeállt az új építési technológia. A felszerkezet ertani számítását ismét el kellett készíteni, a vasbeton elemeinek tervét, a feszítkábelek vonalvezetését át kellett tervezni. Ezt követen lehetett az elemek elre gyártását megkezdeni. Az elemek gyártási helye a völgyben, pontosan a végleges, a hídban elfoglalt helyük alatt volt, mivel az emelszerkezet kis beállítási korrekción kívül csak függleges emelésre volt alkalmas.

Az új technológiára való áttérés nehéz elhatározást jelentett. Az eredetit már mindenki ismerte. Az új vajon fog-e mködni? Mennyi id alatt történik meg a szerkezetek átalakítása? Mennyi id alatt tanuljuk meg alkalmazni? A költségtöbblet sem elhanyagolható. Bizony sok érintett szakember vonakodott a változtatástól. A cég vezetése azonban kiemelten fontosnak tartotta a szerzdés teljesítését. Így a változtatás mellett döntött. A következ naptól az összes résztvev, akár eredetileg támogatta, vagy nem igazán szerette, teljes ervel azon munkálkodott, hogy az új technológiára való áttérés eredményes legyen. Ez jelentette a siker egyik fontos tényezjét.

A technológia váltásának eredményét, az építési sebesség növekedését, a következ adatok mutatják:

Az eredeti technológiával: 14 nap alatt 45 m épült. Ez napi 3,2 m felszerkezet építése.

Az új technológiával: 7 nap alatt 45 m épült. Ez napi 6,4 m felszerkezet építése.


Az útszakasz egy kényes pontja


A híd tartószerkezetén kívül foglalkozni kellett a híd és a töltés csatlakoztatásának megoldásával.

A hídtest csatlakozása az útpályához minden hídnál különös gondot jelent. A híd hossza a hmérsékletváltozás hatására növekszik vagy csökken. Beton anyagú szerkezetnél még a zsugorodás hatására is változik, zsugorodik. A Kröshegyi híd teljes hosszában egyetlen szerkezet. A számított mozgás több mint egy méter. A gondot ennek a hézagnak a méretváltozása jelenti. Elvárjuk, hogy a gépkocsik áthaladása viszonylag simán és kis zajjal járjon. Ugyanakkor elvárjuk, hogy az átmenet a vízzárást biztosítsa. Ennek hiányában a csapadékvíz átfolyik a felszerkezetrl a hídfre, és ott korróziós károkat idéz el. Vagyis az átvezetés a megkívánt határon belül mozgó, mégis folyamatos és vízzáró legyen.

A Kröshegyi völgyhídnál Magyarországon els alkalommal egy olyan, a német Maurer cég által gyártott, dilatációs szerkezetet építettünk be (6. ábra), amely ezeket az igényeket minden eddigi szerkezethez képest magasabb szinten biztosítja. A felületen, az útpálya síkjában egymás mellett mozgó, féss elhelyezés elemek biztosítják a gépkocsik zökken nélküli áthaladását, s ennek eredményeképpen az alacsony zajszintet. Ez alatt az ismert zárt, harmonikamozgást és vízzárást biztosító gumibetétes szerkezet helyezkedik el.


Epilógus


A híd megvalósításának elkészítése, tervezése, kivitelezése és az ellenrzés munkájának eredményét mutatja, hogy a két oldalról épített 1872 m hosszú, középen csatlakozó hídszerkezet a tervezett idben, módon, teljes pontossággal valósult meg (7. ábra).

Ez az eredmény sok szakember és valamennyi közremköd többéves, szívvel-lélekkel végzett munkájának, kitartásának köszönhet.

Kívánom, hogy az egész országnak annyi öröme teljen benne, mint nekünk, akik részt vettünk ebben a munkában.


Kulcsszavak: feszítés, szabadbetonozás, pászmás kábel, záró zöm, ciklusid, segédhíd, konzol, zsugorodás, lassú alakváltozás, szabadszerelés, dilatációs szerkezet



1. ábra • A megépült völgyhíd

2. ábra • A szabadbetonozásos építés

3. ábra • Egy szakasz építése szabadbetonozásos technológiával

4. ábra • Az új hídág összekötése a korábban elkészült hídrésszel

5. ábra • Az új technológia alkalmazása elregyártott elemekkel

6. ábra • A modern dilatációs szerkezet

7. ábra • A két hídftl épített szerkezet találkozása


<-- Vissza a 2008/04 szám tartalomjegyzékére


<-- Vissza a Magyar Tudomány honlapra


[Információk] [Tartalom] [Akaprint Kft.]