גשר מקטעים מעל נהר אללנוו (Elelenwo)

הכתבה פורסמה לראשונה בעיתון מבנים, גיליון 319, מאי 2016.

 

בעלי תפקידים בפרויקט

  • יזם: Ministry of Works, Nigeria
  • קבלן מבצע: RCC - Reynolds Construction Company, Nigeria
  • תכנון תנועה וכבישים: RCC - Reynolds Construction Company, Nigeria
  • ייעוץ קרקע וביסוס: Fugro Nigeria, Trevi Nigeria, ישראל קלר
  • תכנון קונסטרוקציה: קדמור מהנדסים

 

גשר Elelenwo בעיר פורט הארקורט בניגריה, מבוצע במסגרת פרויקט 'כביש הגאריסון - טראנס אמאדי' ונמצא בימים אלו בשלבי ביצוע מתקדמים. 

לגשר מפתח מרכזי של 80 מטרים והוא מבוצע מעל נהר במקטעים יצוקים באתר בשיטת הזיז המאוזן. 

תכנונו וליווי הביצוע שלו מהווים אתגר תכנוני הנדסי מרתק.

העיר פורט הארקורט שוכנת בדרום ניגריה לחוף האוקיינוס האטלנטי ומשמשת כבירת מדינת ריברס. העיר היא החמישית באוכלוסייתה בניגריה וחיים בה כ 1.4- מיליון תושבים.

העיר ממוקמת בתחום הדלתא של נהר הניז'ר, השלישי בגודלו באפריקה, וקרבת העיר לים יוצרת אזור עירוני מישורי, צפוף ומחורץ בנהרות. משום כך כלכלת העיר מבוססת על תעשיות הנפט המשגשגות בתחום הדלתא ונוסף לכך מוצאים רבים מתושבי העיר את פרנסתם בדייג.

בעוד העיר צפופה ומתועשת, מערכות התחבורה בעיר מיושנות ואינן תואמות את נפחי התנועה. בשנים האחרונות הממשל הפדראלי

בניגריה ומדינת ריברס משקיעות משאבים רבים בעיר פורט הארקורט בכל הקשור בהקמת כבישים, תוספת נתיבים ופתרונות תחבורתיים כולל מחלפים וצמתים.

במסגרת מאמצים אלו קידם משרד התשתיות הניגרי (Ministry of Works) את פרויקט "כביש הגאריסון – טראנס אמאדי"  (Trans Amadi, Garrison Rd) אשר נמשך לאורך כתשעה ק"מ במרכז העיר מהכביש הראשי "איסט-ווסט" (East West Rd) במזרח ועד "דרך אבא" (Aba Rd) במערב.

 

גשר אללנוו - יציקת מקטעים בטפסה מתנייעת מעל נהר.

 

 

תיאור הפרויקט

הפרויקט יצא במסגרת תכנון וביצוע (DB) בשנת 2012 כשלמכרז ניגשה חברת (Reynolds Construction Company (RCC, חברת-בת של סולל בונה ארצות חוץ אשר לה פעילות ענפה בניגריה.

כמתכנן הגשרים נשכר משרדנו, קדמור מהנדסים בע"מ. בכל הקשור לתכנון מבני דרך, כלל הפרויקט תכנון מוקדם סופי ומפורט של חמישה מוקדי גישור.

למזמין, משרד התשתיות הניגרי, הוצגו פתרונות הגישור אשר הוצעו על ידנו ועם אישורם החל התכנון המפורט שלהם.

הפרויקט כולל את המבנים הבאים:

  1. גשר Aba - גשר קורות טרומיות בעל שמונה מפתחים ובאורך 222 מטרים כחלק ממחלפון.
  2. גשרי Nwaja - שני גשרי קורות אינטגרליים בעלי מפתח אחד מעל ערוץ נחל.
  3. מעבר תחתי Slaughter - מעבר תחתי משוקע תחת כיכר הכולל שני גשרים יצוקים באתר.
  4. גשרי Slaughter - שני גשרי מקטעים בעלי שלושה מפתחיםובאורך 200 מטרים כל אחד.
  5. גשר Elelenwo - גשר מקטעים בעל שלושה מפתחים ובאורך 160 מטרים.

במאמר זה אסקור את גשר Elelenwo , תהליך תכנונו, הקמתו והמעורבות, כמתכנן, בשלבי ביצוע גשר מסוג מקטעים יצוקים באתר בשיטת הזיז המאוזן.

 

מבט על הגשר הקיים בשעת שפל. תוך שעתיים המים יעלו בשני מפלסים. משמאל, רצועת הדרך לגשר החדש.

 

 

קצת על האתר

אתר הגשר ממוקם בתחום עירוני סואן, לאורך דרך גאריסון, והתנועה בו, אשר כוללת משאיות כבדות, תחבורה פרטית, ציבורית, ריקשות והולכי רגל, היא סביב השעון. באתר קיים גשר קורות ישן באורך של כ-180 מטרים הנושא את דרך גאריסון מעל נהר האללנוו, והוא בעל נתיב תנועה בכל כיוון.

המגבלה בגשר הקיים, מעבר למצבו התפקודי הירוד, היא בעובדה שבתחום הנהר ממוקמים ארבעה נציבי ביניים ומכיוון שבנהר מתקיימת תחבורה ימית החל מסירות קטנות ועד לדוברות משא, הגשר הקיים סופג התנגשויות רבות בנציביו.

נושא זה נלקח בחשבון בתכנון הגשר החדש כפי שיפורט בהמשך.

עקב הימצאות האזור בתחום הדלתא וקרבת הגשר לים, האתר אינו מושפע מעליית מפלס הנהר משך העונה הרטובה בניגריה אבל ישנה השפעה ניכרת של הגאות והשפל, שכן מפלס המים משתנה פעמיים ביום בהפרש של עד שני מטרים. הפרש זה מנוצל גם על ידי בעלי כלי השייט הגבוהים הממתינים לשעות השפל לטובת חציה תחת הגשר. נושא זה נוצל גם על ידי צוות האתר לטובת תכנון מועדי ביצוע עבודות בקרבת גדות הנהר, בעיקר בשלב יציקת ראשי הכלונס אשר מפלסם נמוך מפני הנהר. רוחב הנהר משתנה כתלות בגאות ומגיע עד לרוחב של כ-100 מטרים. יש לציין כי במהלך כל שלבי הביצוע היה צריך לשמור על נתיב השייט פתוח ועל תנועה זורמת בכביש. טכנולוגיית ביצוע הגשר שנבחרה מתאימה לדרישה זו.

הקרקע באתר מאופיינת בשכבות של חול וחרסית לסירוגין כאשר השכבה העליונה, עד לעומק של כשמונה מטרים מאופיינת בחרסית חולים ובהמשך, עד לעומק של כ-40 מטרים הקרקע היא חול דק עד גס.

ביסוס הגשר, בהתייחס לשכבות הקרקע ולקרבה לנהר, תוכנן בכלונסאות קידוחים עם תמיסת בנטונייט כאשר החלק העליון של הכלונס נקדח דרך שרוול "Casing".

בגשר בוצעו שתי העמסות ניסיון לאישוש נתוני הקרקע, כפי שהתקבלו מארבעה לוגים שבוצעו בצירי הגשר.

חישוב החתירה הצפויה בתחום הגשר בוצע על פי משוואת אוניברסיטת מדינת קולורדו (CSU) ונמצא שעבור קבוצת כלונסאות עגולים, בהתאם לנתוני הזרימה והעומק בנהר, החתירה המקומית הצפויה בנציבי הביניים עומדת על 6.6 מטרים ונוסף צפויה חתירה גלובאלית בתחום הגשר של 15 ס"מ נוספים.

הגשר והכלונסאות חושבו תוך התחשבות בהתחתרות ובנוסף, ללא התחשבות בהתחתרות בכל הקשור לרגישות קשיחות הכלונסאות בכיוון האופקי ולתסבולת הכלונסאות בכיוון האנכי.

 

 

תיאור הגשר

גשר אללנוו מגשר מעל נהר האללנוו ואורכו הכולל הוא כ-160 מטרים בחלוקה לשלושה מפתחים, כאשר המפתח המרכזי, 80 מטרים אורכו, מגשר מעל נהר האללנוו ומשני צדיו מפתחי קצה באורך 40 מטרים כל אחד.

רוחב המיסעה הוא כ-11 מטרים והוא מחולק לשני נתיבי תנועה, מדרכת הולכי רגל בצד אחד ומדרכת מילוט בצד השני.

לגשר תוואי אופקי ישר, ללא SKEW ואף בכיוון האנכי, הקו האדום בגשר הוא ישר.

חלוקת המפתחים תוכננה כך שלא נדרשות עבודות קידוח כלונסאות בתחום הנהר ונוסף לכך, עמודי הגשר ממוקמים מחוץ לנתיב השייט, לעומת הגשר הקיים אשר בו ארבעה צירי עמודים ממוקמים בתחום השייט ומהווים מכשול כפי שהוזכר קודם. תחת הגשר תוכנן מרווח אנכי מינימאלי של ארבעה מטרים בתחום הגאות המרבית ושישה מטרים משך השפל בתחום שרוחבו כ-30 מטרים.

 

תכנית חזית הגשר. אורך המפתח המרכזי כ-80 מטר.

 

המיסעה מורכבת מחתך ארגזי חלול בגובה משתנה בין 450 ס"מ מעל נציבי הביניים ועד 240 ס"מ במרכז המפתח המרכזי ומעל נציבי הקצה.

עקום תחתית המיסעה הוא פראבולי והוא תוכנן לאופטימיזציה של המאמצים בחתך משך שלבי הביצוע.

לחתך זיזים באורך של 300 ס"מ משני צדיו ורוחב תחתית הארגז הוא קבוע ועומד על 460 ס"מ.

ביצוע המיסעה תוכנן בשיטת הזיז המאוזן ביציקת מקטעים באתר תוך דריכתם בדריכת אחר. בכל ציר מנציבי הביניים בגשר ישנם שני עמודי בטון בחתך מעוגל בקצותיו, המותאם למבנה הממוקם בתחום נהר. השימוש בצמד עמודים בכל ציר מבטיח את יציבות המיסעה משך ביצוע המקטעים וחוסך שימוש במגדלי תמיכה אשר היו נדרשים במידה ובכל ציר היה עמוד בודד.

 

 

לגשר חתך ארגזי חלול בגובה משתנה בין 450 ס"מ לעל העמודים ל-240 ס"מ במרכז המפתח.

 

 

גובה העמודים נמוך יחסית ועומד על כ- 250 ס"מ בלבד ועוביים 180 ס"מ. הסכימה הסטטית של הגשר היא המשכית לכל אורך המיסעה. כאשר המיסעה רתומה לעמודים בנציבי הביניים ונשענת פרקית על גבי סמכי סיר (Pot Bearings) מחליקים בתחום נציבי הקצה.

עמודי הגשר יצוקים על גבי ראשי כלונס אשר אף להם גיאומטריה הידרודינמית מעוגלת. גובה כל ראש כלונס 200 ס"מ והוא מחבר שלושה כלונסאות. נציבי הקצה הם מסוג קיר ומבוססים על כלונסאות ובהמשכם קירות כנף וסוללות.

הכלונסאות יצוקים בצינור פלדה "קייסינג" המאפשר קידוח בצמוד לנהר. בנציבי הביניים שישה כלונסאות, שלושה לעמוד, בקוטר 150 ס"מ ובאורך 40 מטרים. בנציבי הקצה שישה כלונסאות בקוטר 130 ס"מ ובאורך של 26 מטרים.

 

התכנון הגלובאלי בוצע בתוכנת LUSAS כולל אנליזת רגישות לקשיחות חיבור העמודים למיסעה.

 

 
המידול הגלובאלי של הגשר בוצע בתכנת אלמנטים סופיים LUSAS Bridge ומטרתו הייתה חישוב התנהגות המבנה וההטרחות הפועלות על רכיביו. הגשר, אשר מחושב לעומסים בהתאם לתקן הבריטי BS5400 הנהוג בניגריה, אינו מסוים סטטית והוא בעל רגישות בכל הקשור להשפעות ציריות לרבות טמפרטורה, זחילה והצטמקות וכמובן עומסי הדריכה.
בצוות התכנון עלה כי לעומסים אלו השפעה כבירה על העומסים האופקיים המתקבלים בנציבי הביניים שכן הגשר, אשר שואף להתקצר, מעביר את הכוח האופקי מעל נציביי הביניים כצמד כוחות לעמודים כאשר בעמודים הפנימיים ובכלונסאות מתקבלת לחיצה גבוהה ובחיצוניים מתקבל מצב הקרוב למתיחה.
 
חלוקת המפתחים ביחס של 1:2 תורמת אף היא לתופעה זו שכן העומס האנכי במפתח המרכזי "גובר" על העומס האנכי במפתחי הקצה ולמעשה מוסיף לחיצה לכלונסאות הפנימיים.
 
לגשר בוצעה אנליזת רגישות אשר התייחסה ליחסי הקשיחויות בין העמודים למיסעה ונמצא כי הצרה בראש העמודים בחיבור למיסעה מפחית השפעה זו באופן ניכר והוחלט על הפחתת רוחב העמוד ב-30 ס"מ העליונים מ-180 ס"מ ל-80 ס"מ.
 
זאת ועוד, ב-24 המטרים החיצוניים במפתחי הקצה תוכננה תוספת של משקל בתחום רצפת הארגז לאחר ביצוע המיסעה. תוספת זו מתקבלת ביציקת שכבת בטון רזה בעובי 40 ס"מ בחלל המיסעה.

 

מבט על הגשר לאחר השלמת המיסעה.

 

 

חישוב המיסעה בכיוון הרוחבי בוצע אף הוא באמצעות תכנת LUSAS במספר מודלים מרחביים אשר התייחסו לתנאי השענה שונים ולגובה סטטי שונה לאורך הגשר.

בכיוון הרוחבי ובהתנהגות המקומית של החתך מדובר בתכן בטון מזוין. שטחי פלדת הזיון אשר נדרשו מחישוב זה נסכמו יחד עם שטחי הזיון אשר נדרשו לחישוב האורכי, ופרטי הזיון תוכננו בהתאם לחיבור תוצאות חישובים אלו.

רכיבי הגשר אף תוכננו לעמידה בעומסי התנגשות דוברה בהתאם לתקן AASHTO LRFD Bridge Design Specifications במהירות תכן של 15 קמ"ש.

 
צמד עמודים על ראשי כלונס, בראש העמוד הצרת חתך. מפלס הנהר גבוה ממפלס היציקה ומתבצעת שאיבה מתמדת.
 
 
 
חישוב ההתנהגות הרוחבית של המיסעה בוצעה עבור מספר חתכים ותנאי השענה
 
 
 
 
מקטעים יצוקים באתר בשיטת הזיז המאוזן
 
המיסעה תוכננה כמקטעים יצוקים באתר בשיטת הזיז המאוזן. בשיטה זו על גבי צמד העמודים בנציב הביניים יוצקים מקטע ראש (פיר סגמנט) בתבניות. אורך מקטע זה הוא כתשעה מטרים ובמקטע זה ממוקמים שרוולים אשר אליהם ניתן לחבר את מערכות הטפסה המתנייעת (Form Traveler).
 
עם קיבוע הטפסות ניתן לבצע יציקת מקטע ראשון כנגד מקטע הראש. מכל צד נוצקים שני מקטעים בטפסות כנגד מקטע הראש. אורך כל מקטע הוא 485 ס"מ כך שבכל צמד מקטעים אורך המיסעה גדל ב-9.7 מטרים.
 
עם התקשות הבטון, המקטעים נדרכים דריכת אחר מקצה לקצה ומערכת הטפסה המתנייעת מוזזת 485 ס"מ לקצה הזיז ומבוצעת יציקת צמד מקטעים נוסף.
 
בכל ציר ישנם שבעה צמדי מקטעים ואורך הזיז המרבי המתקבל הוא 38.5 מטרים.
 
עם סיום יציקת המקטעים בציר השני מתקבל מרווח של 210 ס"מ בין קצות הזיזים במפתח המרכזי. במרווח זה נוצק המקטע הסוגר הנקרא Closure. לאחר יציקתו, סכימת המיסעה היא למעשה המשכית ולא זיזית ומבוצעת דריכת הכבלים התחתונים בגשר לקבלת המומנט החיובי בשדה, וזאת לעומת הדריכה העליונה אשר בוצעה בשלב יציקת המקטעים לקבלת המומנט השלילי מעל הנציב כל עוד הסכימה הייתה זיזית.

 

יציקת מקטע בטפסה מתנייעת. ברקע, מקטע הראש בגדה השנייה.

 

 

מפתחי הקצה הקצרים יחסית הותירו מקטע קצה קצר באורך של שלושה מטרים אשר יצוק בתבניות כנגד המקטע הקיצוני, והוא ממוקם על הסמכים המוצבים בנציב הקצה.

תכנון הדריכה ושלבי הביצוע מודלו וחושבו באמצעות תוכנת RM מבית Bentley אשר לה מודולים ייעודיים לתכנון גשרי מקטעים, לרבות תכנון הקמר התחילי שבו נדרש לצקת את המקטעים כדי שעם תוספת מקטעים בכל שלב יציקה, הזיז אשר יורד כלפי מטה יגיע, לאחר יציקת המקטע האחרון, למיקומו הסופי.

תוצר של חישוב זה הוא מסמכי בקרת גיאומטריה אשר מועברים כחוברת הוראות וכוללות מפלס יציקה לכל מקטע. בתהליך היציקה מבוצעת מדידה לוידוא המפלס הנכון טרם היציקה ולאחר היציקה והדריכה מבוצעת מדידה אשר לפיה המתכנן מחליט אם יש צורך בתיקון מפלסים.

למעשה, במהלך הביצוע נתוני המדידה מתועדים במשרדנו ויש מעקב רציף אחר גיאומטריית הגשר.

 

מידול שלבי הביצוע והדריכה בוצע בתכנת RM המאפשרת בקרת גיאומטריה ועדכון מפלסים לאורך הביצוע.

 

ליווי ביצוע לפרויקט בניגריה

בכל פרויקט הנדסי וודאי שבפרויקט מורכב מסוג זה, נדרשת מעורבות גבוהה של המתכנן משך כל שלבי הביצוע.

לאורך כלל שלבי הפרויקט מבוצעים ביקורים באתר מדי כמה חודשים באופן שוטף או טרם תחילת שלב חדש.

נוסף לביקורים אלו סוכם עם חברת RCC על מערכת בקרה מלאה הכוללת אישור יציקה לכל אלמנט ואלמנט. אישור שכזה כולל רשימת תיוג חתומה על ידי צוות האתר, מדידה ותמונות המועברות בדוא"ל לאישור טרם היציקה.

מובן שסיוע ומענה לצוות האתר ניתן באופן שוטף גם בטלפון ובשלל אמצעי המדיה הזמינים כאשר עיקר העבודה מתבצעת מול מהנדס האתר.

התרבות הארגונית של חברה בסדר גודל של RCC, בשילוב עם אנשי המקצוע אשר מאיישים את התפקידים באתר, יצרו מצב של אמון מלא בין הצדדים ואפשרות לביצוע ליווי לפרויקט ב"שלט רחוק" תוך מעורבות מלאה בכל שלב ועניין.

 

 

סיכום

גשר Elelenwo נמצא בימים אלו בשלבי הביצוע האחרונים. המיסעה נוצקה במלואה ובקרוב יותקנו תפרי ההתפשטות, המעקות והמדרכות.

פתיחת הגשר לתנועה תאפשר את זרימת התנועה באזור הצפוף לרווחת תושבי העיר.

הפרויקט היווה אתגר תכנוני לצוות התכנון במשרדנו ביבנה ובוודאי שהוא אתגר לא קטן לצוות הביצוע באתר.

התוצאה עד כה משביעה רצון ואנחנו מצפים לפתיחת הגשר לתנועה.

 

תמונה מביקור באתר. מימין לשמאל: אלון פייסין (מהנדס האתר) , איאס נסאר (מנהל הפרויקט), מיכה פטרי (מתכנן הגשר), טוני חבש (מנהל עבודה).

 

למאמרים נוספים של מיכה פטרי:

הוסף תגובה
צור קשר