BRICO 2016 Mateusz DUDA

1

Konkurs mostów stalowych BRICO 2016

Konkurs pn.: „BRICO 2016 - The 1st Nordic Steel Bridge Competition” odbył się 18-20 maja 2016r.,

został zorganizowany przez koło naukowe na Politechnice Tallińskiej w Estonii. Wzięło w nim

udział 8 drużyn, w tym 5 z Polski oraz z Chorwacji, Estonii i Łotwy. Politechnika Śląska była

reprezentowana przez drużynę „Steel Eagle”, w skład której wchodzili Karol Szczotka, Dawid

Dyrcz, Mateusz Duda i Marcin Matyl (od lewej na zdjęciu poniżej), członkowie koła naukowego

„Future Structural Analyses” działającego przy Katedrze Teorii Konstrukcji Budowlanych

pod opieką dr hab. inż., prof. nzw. Pol. Śl. Ryszarda Walentyńskiego.

Fot. 1. Drużyna Steel Eagle reprezentująca Politechnikę Śląską.

Celem konkursu było zaprojektowanie i wykonanie zoptymalizowanej konstrukcji pod względem

masy, czasu montażu i sztywności mierzonej wielkością ugięcia przy podanych w regulaminie

obciążeniu i wymaganiach geometrycznych.

1. Podstawowe wymagania regulaminowe

Materiał konstrukcyjny – S235JR,

Rozpiętość mostu – 5000 mm, rozstaw blach podstawy – 1000 mm,

Najwyższy punkt mostu może wynosić maksymalnie 2000 mm mierząc od podłoża,

Skrajnia pod mostem 2000x600 mm, skrajnia na moście 700x500 mm,

Pomost musi być poziomy oraz musi znajdować się w odległości od 700 do 1300 mm od podłoża,

Elementy muszą być łączone śrubami M6 do M16 (klasa 8.8),

Żaden element nie może być większy od 1200x250x250 mm, maksymalna waga jednego

elementu to 7 kg,

Zabronione jest używanie lin, kabli, elementów sprężających. Nie wolno sprężać mostu,

BRICO 2016 Mateusz DUDA

2

Można wykorzystać dowolną liczbę podpór tymczasowych o maksymalnych wymiarach

1300x250x250 mm.

Rys. 1. Wymagania geometryczne mostu.

2. Projekt konstrukcji

Przed podejściem do projektowania konstrukcji wykonano szereg koncepcji, z których wybrano

jedną do dalszych analiz. Inspiracją finalnej koncepcji były bramownice na oznakowanie drogowe.

Obliczenia konstrukcji zostały przeprowadzone w programie Autodesk Robot Structural Analysis.

Jednocześnie weryfikowano możliwości montażowe konstrukcji. Następnie zostały zaprojektowane

węzły, model został skorygowany o ich podatności. Ostatnim etapem fazy projektowej było

wykonanie rysunków warsztatowych.

Rys. 2. Rysunek zestawczy elementów mostu.

BRICO 2016 Mateusz DUDA

3

Obciążanie mostów na stalowej ramie umożliwiło przeniesienie siły rozporu, dlatego wybrano ramę

kozłową jako schemat statyczny. Elementem nośnym konstrukcji jest jeden dźwigar przestrzenny

o przekroju nieprzekraczającym 250x250 mm z pasami z kątowników równoramiennych

(20x20x2 mm i 30x30x2 mm w pasie ściskanym w środkowych elementach) wraz ze skratowaniem

prętami pełnymi Ø6 i Ø10. Widoczne wyżej wspornik (nienośne) służyły jedynie do spełnienia

wymaganej skrajni na moście. Konstrukcja składa się z 8 elementów głównych oraz 18 elementów

do wykonania wsporników. Do złożenia mostu konieczne są 34 śruby M6, 22xM8 oraz 2xM10.

Most został wykonany w wytwórni konstrukcji stalowych Elektromontaż Zachód. Został próbnie

złożony i obciążony, po wykryciu błędów lub niedoskonałości wprowadzono poprawki.

Fot. 2. Węzeł podporowy.

3. Montaż na czas

Jednym z kryteriów ocenianych w czasie konkursu był czas regulaminowego montażu. Każdej

z drużyn przydzielono teren budowy przedstawiony poniżej.

Rys. 3. Teren budowy: A – składowisko narzędzi, śrub i kasków, B – strefa montażowa, C – strefa

wbudowywania.

Każda z drużyn przed montażem przygotowała sobie pola układając elementy w dogodny sposób.

Most został podzielony w następujący sposób i umieszczony w strefie B:

Strona lewa: 3 elementy dźwigara i 2 nogi oraz 4 skrajne elementy wspornikowe,

Strona prawa: 1 element dźwigara i 2 nogi oraz 14 elementów wspornikowych, 3 podpory

tymczasowe,

BRICO 2016 Mateusz DUDA

4

W polu C po każdej stronie rzeki rozpoczyna

po dwóch uczestników, którzy po rozpoczęciu

odliczania czasu zaopatrują się w narzędzia i kaski

ze składowiska. W strefie B można połączyć

maksymalnie 3 elementy (złożona część),

po połączeniu muszą one mieścić się w tej strefie.

Rozwiązaniem tego problemu był montaż w pionie

3 elementów dźwigara. Po tym etapie dwie osoby

po jednej z każdej strony wchodzą do rzeki i stają się

„barkami”. Prawy brzeg ze względu na mniejszą

liczbę elementów głównych ustawił jedną część

z nogami na podporze tymczasowej oraz pozostałe

podparcia w rzece przygotowane na złożoną część

z drugiego brzegu. Po połączeniu tych części w rzece

rozpoczęto montaż wsporników podawanych z prawej

strony do rzeki, a lewa strona montowała nogi

do ustroju i skrajne wsporniki. W ten sposób każda

osoba pracowała przez cały czas montażu.

Dodatkowym utrudnieniem były kary minutowe

za przekroczenie linii granicznych terenu budowy

i rzeki, za upuszczenie narzędzi, śrub, nakrętek

oraz za niedokręcenie śruby (sprawdzane przez

sędziego po zatrzymaniu czasu).

Fot. 3. Składanie mostu na prawym brzegu.

Fot. 4. Konstrukcja po złożeniu na czas, widoczne linie ograniczające teren budowy.

BRICO 2016 Mateusz DUDA

5

4. Obciążanie i ważenie

Ważenie mostu odbywało się po złożeniu poprzez 4 wagi pod każdą z blach podstawy. Następnie

po zamontowaniu do stalowej ramy przystąpiono do realizacji pierwszego testu obciążeniowego,

przyłożono 30 kg obciążenia pionowego, ustawiono cyfrowe urządzenia pomiarowe i zmierzono

poziome przemieszczenie od siły 25 kg zrealizowanej za pomocą stalowej linki na rolce

i podwieszonym do niej obciążnika.

Rys. 4. Schemat obciążenia poziomego (po lewej) oraz przyrząd do jego realizacji.

Fot.5. Montowanie mostu do stalowej ramy.

BRICO 2016 Mateusz DUDA

6

Obciążenie pionowe było przykładane w dwóch miejscach, 750 kg w środku rozpiętości oraz 250 kg

w odległości losowanej na ceremonii otwarcia z zakresu 800 – 1700 mm od środka pomostu.

Wylosowana wartość to 870 mm.

Rys. 5. Schemat obciążenia pionowego.

Ugięcie było mierzone takimi samymi urządzeniami jak przy przemieszczeniu poziomym.

Do konstrukcji zostały zamontowane beleczki, względem których sprawdzano ugięcia. Miejsca

pomiaru odpowiadają miejscom przyłożenia obciążenia i jako wyniki przyjmowana była wartość

większa z dwóch pomiarów. Obciążenie było realizowane za pomocą stalowych kątowników

o wadze 12,5 kg (65 w środku rozpiętości oraz 20 w drugim miejscu) umieszczanych na kracie

na beleczkach w rozstawie 200 mm. Każda z drużyn sama przykładała obciążenie.

Fot. 6. Realizacja obciążenia pionowego.

BRICO 2016 Mateusz DUDA

7

5. Wyniki

Tabela 1. Rezultaty osiągnięte przez poszczególne drużyny.

OSIĄGNIĘTE REZULTATY

DRUŻYNA ESTET. CZAS UGIĘCIE PRZ.POZ. WAGA

- min mm mm kg

Dimensionless Politechnika

Warszawska 65,14 13,00 5,73 1,58 68,0

Steel Eagle Politechnika

Śląska 83,64 10,92 12,88 0,59 48,0

TMK CroTeam Chorwacja 66,14 26,85 1,81 0,28 77,5

SKN Konstruktor

Crew

Politechnika

Białostocka 55,46 25,13 3,23 0,45 71,0

TTK Masinaehitus Estonia 77,36 33,72 11,34 1,07 54,5

JAKK Politechnika

Łódzka 63,04 65,08 2,66 2,24 88,0

KOMBO Politechnika

Gdańska 70,86 71,25 2,70 3,81 92,0

RTU BIF Łotwa 69,89 33,00 6,64 3,32 191,0

5.1. Kategorie dodatkowe

Estetyka i oryginalność konstrukcji – oceniania przez jury składające się z organizatorów

i zaproszonych gości z Politechniki Tallińskiej (zarówno inżynierowie budownictwa

i architekci). Przyznane punkt przeliczane według wzoru:

Zwycięzca w tej kategorii: Steel Eagle (Politechnika Śląska).

Ekonomia konstrukcji – uwzględniająca czas montażu konstrukcji wraz z karami, punkty

obliczane jako:

Zwycięzca w tej kategorii: Steel Eagle (Politechnika Śląska).

Wydajność konstrukcji – uwzględniająca masę oraz przemieszczenia konstrukcji,

punktacja w tej kategorii była obliczana na podstawie wzorów:

Punktacja za wagę mostu:

Punktacja za przemieszczenia:

Zwycięzca w tej kategorii: TMK CroTeam (Chorwacja).

BRICO 2016 Mateusz DUDA

8

5.2. Klasyfikacja ogólna

Zwycięzcy konkursu i pozostałe miejsca zostały przydzielone na podstawie punktacji obliczonej jako

suma punktów według wcześniej przytoczonych wzorów. We wszystkich kategoriach była zasada,

że najniższy wynik wygrywa. Estetyka i oryginalność nie była brana pod uwagę w ogólnej

klasyfikacji.

Tabela 2. Klasyfikacja ogólna z punktacją w poszczególnych kategoriach.

MIE

JS

CE

WYNIKI (NAJNIŻSZA WARTOŚĆ WYGRYWA)

DRUŻYNA CS CC ESTETYKA

KLASYFIKACJA

OGÓLNA

punkty punkty punkty punkty

1. Dimensionless Politechnika

Warszawska 27,73 18,20 22,66 45,93

2. Steel Eagle Politechnika Śląska 36,93 15,28 10,63 52,22

3. TMK CroTeam Chorwacja 19,58 37,59 22,01 57,17

4. SKN Konstruktor

Crew

Politechnika

Białostocka 20,36 35,19 28,95 75,55

5. TTK

Masinaehitus Estonia 35,78 47,20 14,72 82,98

6. JAKK Politechnika Łódzka 32,63 91,12 24,02 123,74

7. KOMBO Politechnika

Gdańska 39,55 99,75 18,94 139,30

8. RTU BIF Łotwa 773,02 46,20 19,57 819,22

BRICO 2016 Mateusz DUDA

9

6. Przegląd mostów konkursowych

Fot. 7. I miejsce – Dimensionless – Politechnika Warszawska.

Fot. 8. II miejsce – Steel Eagle – Politechnika Śląska.

Fot. 9. III miejsce – TMK CroTeam – Chorwacja.

BRICO 2016 Mateusz DUDA

10

Fot. 10. IV miejsce – SKN Konstruktor Crew – Politechnika Białostocka.

Fot. 11. V miejsce – TTK Masinaehitus – Estonia.

Fot. 12. VI miejsce – JAKK – Politechnika Łódzka.

BRICO 2016 Mateusz DUDA

11

Fot. 13. VII miejsce – KOMBO – Politechnika Gdańska.

Fot. 14. VIII miejsce – RTU BIF – Łotwa