38

M

iarą wielkości mostu nad rzeką Suir w Irlandii jest
nie tylko rozpiętość przęsła głównego wynosząca

230 metrów, lecz także charakterystyka pylonu, który
początkowo zaprojektowany był jako kształtem przy-
pominający literę „A”. W celu polepszenia estetyki oraz
wydajności pracy układu podwieszenia przeprojektowano
go na kształt odwróconej litery „Y” o wysokości 113 me-
trów. Ciężar ustroju nośnego przenoszony jest za pomocą
76 kabli linowych na wcześniej opisany pylon. Do pod-
wieszania zastosowano cztery rodzaje kabli, różniące się
liczbą lin. Wykorzystane zostały 31-, 37-, 43- i 55-linowe
cięgna systemu DMK. Średnice przekrojów cięgien
mieszczą się w granicach od 355 mm do 455 mm. Lina
jako element nośny kabla podwieszającego składa się
z siedmiu galwanizowanych, splecionych ze sobą drutów.
Jej wytrzymałość na rozciąganie to 1770 MPa.
Dostawą oraz pełną instalacją kabli podwieszających,
łożyskowania, dylatacji oraz systemu monitoringu kon-
strukcyjnego (tymczasowy, jak i stały monitoring dla całej
konstrukcji) zajęła się fi rma MeKano4.
Nowoczesne podejście do użytkowania budowli wy-
maga kontroli ich stanu w sposób podobny do kontroli
zdrowia człowieka, tj. stała obserwacja organów powinna
być uznawana jako sprawa najwyższej wagi. W przypad-
ku mostów podwieszonych możemy wyróżnić wiele
elementów, których sprawna praca zapewnia długotrwałe
poprawne funkcjonowanie konstrukcji. Jednakże bez
wątpienia najważniejszym pod względem strukturalnym,
jak i wizualnym elementem mostów podwieszonych jest
układ olinowania, który funkcjonuje jako główny element
nośny oraz zapewnia interesującą formę architektoniczną
tego typu mostów.
Wyróżnić można kilka wartości i czynników, które mogą
być kontrolowane w procesie użytkowania kabli, tj. tem-
peratura, zmiany w kolorze osłon zewnętrznych, korozja
stref zakotwień, rysy występujące na zakotwieniach oraz
zewnętrznej osłonie kabli.
Jednakże z doświadczenia przy pracach nad tego
typu konstrukcjami wynika, że poprawne zachowanie
dynamiczne kabli to najważniejszy wskaźnik stanowiący
o ich właściwym funkcjonowaniu. Badania dynamiczne
pozwalają na dokładną ocenę stanu kabli oraz określenie
zjawisk, które mogą w przyszłości zakłócić ich funkcjo-
nowanie.
Pomiary tego typu powinny być standardową procedurą
w ramach instalacji każdego systemu podwieszenia. Mie-
rzone wartości są przydatne w bezpośrednim określeniu
stanu kabli, jak również wyliczeniu innych charakterystyk,
zgodnie ze standardami PTI oraz FIB.

Pomiary

We wrześniu 2009 roku zostały pomierzone charakte-
rystyki dynamiczne wszystkich 76 kabli nowego mostu

nad rzeką Suir. Do pomiarów użyto akcelerometrów
podających wyniki w 3 wymiarach przestrzennych (3D).
Dla każdego kabla zostały przeprowadzone dwa pomiary,
pierwszy w warunkach normalnych, drugi po uprzednim
wzbudzeniu wanty. Wartości otrzymane z pomiarów to:
kolejne częstotliwości drgań własnych, współczynnik
tłumienia podany jako procentowa wartość tłumienia
krytycznego oraz logarytmiczny dekrement tłumienia. Tłu-
mienie krytyczne jest to graniczna wartość tłumienia, przy
której pojawia się nieokresowe zachowanie drgającego
ciała, logarytmiczny dekrement jest to logarytm naturalny
stosunku dwóch kolejnych amplitud drgań.
Tłumienie jest szczególnie ważne w kwestii mostów
podwieszonych, gdyż ich smukłość wpływa w dużej
mierze na wzbudzenia dynamiczne. Wyróżnić można
trzy podstawowe rodzaje tłumienia, tj. tłumienie we-
wnętrzne, konstrukcyjne i zewnętrzne (J. Biliszczuk: Mo-
sty podwieszone, projektowanie i realizacja). Tłumienie we-
wnętrzne jest związane z wewnętrzną konfi guracją ciała
na poziomie molekularnym i zależy od typu materiału,
procesu obróbki, jak np. obróbka cieplna w procesie
produkcji elementu. Tłumienie konstrukcyjne pojawia się
na połączeniach pomiędzy elementami konstrukcyjny-
mi, np. w przegubach, podczas gdy tłumienie zewnętrz-
ne jest związane z charakterystykami medium, w którym
ciało się znajduje. W przypadku kabli podwieszających
tym medium jest powietrze atmosferyczne o określo-
nym stosunku gęstości do temperatury. Specyfi kacje PTI
zakładają, że wartość współczynnika tłumienia dla kabli
podwieszających powinna być większa niż 0,5%, aby
zapewnić poprawną dyssypację energii podczas okresu
użytkowania konstrukcji. Znając współczynnik tłumienia
i opierając się na powyżej wymienionych rekomenda-
cjach, można szybko określić stan oraz zachowanie się
kabla. Jednakże, biorąc do obliczeń średnicę kabla, masę
liniową i warunki otoczenia, możliwe jest dodatkowe
wyliczenie tzw. liczby Scrutona. Bazując na rekomen-
dacjach PTI, dla kabli, dla których wartość tej liczby jest
większa niż 10, zjawisko wzbudzenia wiatrowo-deszczo-
wego kabli nie powinno wystąpić.
Kiedy liczba Scrutona ma wartość mniejszą niż 10 oraz
nie zostały zastosowane dodatkowe zabezpieczenia
przeciw drganiom, wspomniane powyżej zjawisko
może wystąpić w szczególnych warunkach prędkości
wiatru, kierunku oraz kąta nachylenia w stosunku do osi
podłużnej wanty. W przypadku nowego mostu nad
rzeką Suir niektóre kable wykazały wartość liczby Scru-
tona minimalnie mniejszą niż 10, co mogłoby stworzyć
możliwość wystąpienia negatywnych drgań. Jednakże
w przypadku systemu zastosowanego na moście w Suir
przyjęto zastosowanie dodatkowej spirali dookoła ze-
wnętrznej osłony kabli, która zapobiega powstawaniu
regularnych strumieni, których ruch zgodny z ruchem

Kontrola w zakresie
dynamicznym

systemu podwieszenia mostu
nad rzeką Suir w Irlandii

mgr inż. Andrzej Ładysz

MeKano4

19 października
2009 roku
dopuszczono
do ruchu
nowy most
podwieszony
nad rzeką Suir
w Irlandii. Most
ten jest częścią
obwodnicy
miasta Waterford
w południowej
Irlandii. General-
nym wykonawcą
mostu było
konsorcjum
o nazwie
Waterford JV,
stworzone
przez partnerów
DRAGADOS &
BAM. Projekt
wykonawczy
mostu został
sporządzony
przez biuro
inżynieryjne
Fernandez
Casado.

m o s t y

m a t e r i a ł y i t e c h n o l o g i e

39

kabla powoduje znaczne amplitudy drgań want
we wspomnianych powyżej warunkach. Zastosowanie
spirali zapewnia stabilną pracę kabli poprzez wyeli-
minowanie możliwości powstania zjawiska wiatrowo-
deszczowego, które to według wielu źródeł stanowi
95% wszystkich problemów związanych z drganiami
kabli w mostach podwieszonych.
Jednocześnie jest zalecane przez PTI, aby logarytmiczny
dekrement tłumienia miał wartość większą niż 3,5%, by
zapewnić odpowiednie tłumienie drgań. Bazując na war-
tościach logarytmicznego dekrementu dla poszczegól-
nych kabli nowego mostu nad rzeką Suir, wyliczono,

że zjawisko trzepotania wirowego (vortex shedding),
które jest związane z intensywnością turbulencji, geo-
metrią kabla oraz tłumieniem, nie wystąpi w wantach
opisywanego mostu.
Ten proces oszacowania szybkiej oceny pracy kabli daje
dokładne rezultaty oraz pozwala na określenie, jakie
usprawnienia powinny zostać wprowadzone do projektu
oraz samego systemu dla przyszłych wyzwań.



Niniejszy artykuł

ukazał się także w magazynie

„Bridge Design & Engineering”, nr 57/2009.

fot. z archiwum fi rmy MeKano4