JJ04 (2)

Dział Naukowo-Techniczny

Rys. 28. Maszt    Rys. 29. Radioteleskop

w Solcu Kujawskim

masztów nowymi dąży się do budowy kilku mniejszych obiektów, jak np. w przypadku masztu w Gąbinie, o rekordowej wysokości 646 m, który został zastąpiony dwoma niższymi masztami w Solcu Kujawskim. W zasadach kształtowania nowych wież i masztów zachodzą również dość istotne zmiany, np. ograniczenie zakresu stosowania rur na rzecz prętów pełnych oraz połączeń spawanych na rzecz rozbieralnych połączeń śrubowych (rys. 28). U schyłku XX w. wyraźnie uwidoczniła się tendencja do upowszechnienia anten satelitarnych oraz budowy instalacji do przekazu programów w sieci kablowej, co nie pozostaje bez wpływu na kierunki rozwoju konstrukcji dla potrzeb telekomunikacji.

Na koniec przeglądu układów konstrukcyjnych warto zaznaczyć, że w drugiej połowie XX w. nastąpił rozwój nowych rodzajów konstrukcji stalowych, takich jak urządzenia do pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych (elektrownie wiatrowe, kolektory słoneczne, akumulatory energii fal morskich), konstrukcje do badania kosmosu (teleskopy i radioteleskopy - rys. 29), a także konstrukcje do obsługi ruchu pozaziemskiego (wyrzutnie rakiet i satelitów, urządzenia startowe promów kosmicznych, okołoziemskie stacje orbitalne). Konstrukcje te wymagają nie tylko nowych rozwiązań materiałowych, ale muszą spełniać szczególne warunki stanu granicznego użytkowania, jak podwyższone wymagania sztywności i homologiczności. Bardzo ważnym czynnikiem w budowie stacji orbitalnych jest opracowanie łatwego sposobu montażu i demontażu w warunkach nieważkości.

Realizacja dużej liczby obiektów budownictwa stalowego doprowadziła do sytuacji, że gospodarka ponosi coraz większe nakłady na bieżące naprawy i utrzymanie konstrukcji [15], [50], Zmiany środowiska naturalnego spowodowały bardzo niekorzystne zjawiska erozyjnego działania powietrza, wody i gleby na budynki i budowle inżynierskie, a więc przyspieszone procesy starzenia się obiektów, szczególnie tych, które zostały wzniesione w początkowym okresie rozwoju konstrukcji stalowych. Racjonalne gospodarowanie istniejącą substancją budowlaną wymagało opracowania nowych technologii rehabilitacji wyeksploatowanych budowli, popartych naukowymi metodami oceny ich stanu technicznego [3], [4], Koszt renowacji istniejącego majątku trwałego w budownictwie wzrósł o ponad 40% w proporcji do całości wydatków na konstrukcje. W krajach Unii Europejskiej ocenia się, że ok. 10 tys. budynków wysokich wybudowanych po drugiej wojnie światowej wymaga renowacji materiałów elewacyjnych (z ang. overcladding). Stal jest również materiałem wykorzystywanym do tego celu. Opracowywane są stalowe płyty warstwowe o zróżnicowanej kolorystyce i wykończeniu, trwalsze w użytkowaniu i zapewniające współczesne wymagania estetyki. Wykorzystanie do renowacji obiektów budownictwa mieszkaniowego i użyteczności publicznej wyrobów w postaci paneli ściennych z blach stalowych jest technologią bardzo szeroko rozpowszechnioną w Finlandii [43].

U schyłku XX w. na czoło zadań związanych z modernizacją obiektów inżynierskich wysunęły się konstrukcje mostowe. Racjonalne zarządzanie istniejącą infrastrukturą mostową stało się zadaniem priorytetowym w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie, a w Europie - w Wielkiej Brytanii. Obciążenia mostów stale rosną, co wiąże się z dopuszczeniem do ruchu pojazdów wieloosiowych o dużym tonażu. Wykorzystywane obecnie pojazdy (40 t) mogą wywoływać stany przeciążenia i akumulację odkształceń trwałych w mostach stalowych, szczególnie tych które powstały w pierwszej połowie XX wieku. Opracowano niezawodnościowe metody oceny bezpieczeństwa istniejących mostów i ich zdolności do przejęcia zwiększonych obciążeń [41]. Pozwala to na określenie rozmiaru zadań związanych z modernizacją i ewentualnym wzmocnieniem eksploatowanych konstrukcji. Jak wykazały doświadczenia amerykańskie i brytyjskie, modernizacja mostów stalowych jest łatwiejsza i prowadzi do redukcji kosztów, z uwagi na mniejsze problemy techniczne ze wzmocnieniem. Jedynie nieliczne mosty stalowe wymagają wymiany na nowe. Skrócenie cyklu montażowego i zminimalizowanie ograniczeń w funkcjonowaniu otaczającej infrastruktury transportowej jest bardzo ważnym elementem prac montażowych. Opracowano technologie prefabrykacji i montażu dużych segmentów konstrukcji mostowych, wzorowane na metodach stosowanych w realizacji morskich platform wiertniczych. Szybki montaż zapewniony jest dzięki wykorzystaniu kontrolowanych komputerowo wieloosiowych jednostek transportowych. Pozwalają one na przemieszczenie stalowych belek mostowych o długości 50 m wraz z prefabrykowaną zespoloną płytą jezdną. Zastosowanie tej metody w Irlandii pozwoliło na wyburzenie mostu żelbetowego o długości 360 m i zastąpienie go w rekordowym czasie 12 tygodni mostem zespolonym stalowo-betonowym [43],

Tendencją obserwowaną w XX w. jest rozwój zastosowania technologii informatycznych nie tylko w projektowaniu, ale również w fazie wytwarzania, montażu i eksploatacji konstrukcji. Rysunki wykonywane techniką CAD/CAM są przesyłane wprost do wytwórcy tak, że sterowane elektronicznie urządzenia mogą automatycznie wykonywać wiele pośrednich operacji wytwórczych. Wprowadzenie systematyzacji oraz automatyzacji procesów wytwarzania i montażu zapewnia najwyższą jakość, skraca czas i eliminuje dodatkowe prace na placu budowy. Technologie wykorzystujące roboty, stosowane w przemysłach kosmicznym, samochodowym i różnych gałęziach mechaniki precyzyjnej, wprowadzane są do montażowych procesów budowlanych. W Japonii użyto prototypowych robotów SMART (Shimizu Manufacturing by Ad-vanced Robotics Technology) do wznoszenia stalowych budynków modularnych o 35 piętrach. Ten sposób montażu jest doskonalony w celu zintegrowania z późniejszym monitoringiem obiektu, wspomagającym procesy przeglądów technicznych, a także utrzymanie, konserwację i naprawy.

Badania, normalizacja i kształcenie

Podstawy teorii konstrukcji wykorzystywanej w projektowaniu układów stalowych, a więc mechaniki budowli, wytrzymałości materiałów i teorii sprężystości, zostały opracowane jeszcze w XIX wieku. W XX w. prowadzono dalsze badania dotyczące [12]:

■    modelowania statecznościowego zachowania się rzeczywistych elementów konstrukcyjnych pod obciążeniem;

■    zachowania się cienkościennych płytowych części kształtowników stalowych w obszarze nadkrytycznym i ich wpływu na ogólne zachowanie się obciążonego elementu;

Grudzień 2001    S(52)

■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■

41