Construcția podului de beton: deasupra și dedesubtul

la aproximativ o milă nord de Arcul St.Louis Gateway, echipajele au fost ocupate să construiască un alt reper major pentru zona greater St. Louis.
la două treimi din înălțimea arcului, noul pod al râului Mississippi cu cablu între St.Louis și județul St. Clair, Ill., nu va umbri în niciun fel reperul iconic pentru regiune. Dar, în felul său, noul pod va avea un impact semnificativ asupra călătoriilor în Missouri și Illinois și în inima Americii.

producție în masă
la sfârșitul anului 2009, proiectul principal span a fost acordat unui joint-venture al Massman Construction Co., Traylor Brothers Inc. și Alberici Constructori pentru 229 milioane dolari. Acest proiect a inclus un pod de 2.771 ft cu o deschidere principală de 1.500 ft și două turnuri în formă de delta înalte de 400 ft. Noul pod ar necesita aproximativ 50.000 de metri cubi de beton. Când va fi finalizat, noul pod va fi al treilea cel mai lung interval de cablu din SUA.
la aproape doi ani de la construirea noului pod al râului Mississippi, cele două turnuri pentru a susține întinderea principală a podului cu cablu peste Mississippi ajung doar la 175 ft deasupra apei.
ultimii doi ani au fost cheltuiți pentru a pune betonul necesar pentru cele două turnuri de 400 ft, amplasate la 1.500 ft distanță pe malurile Mississippi. Ca un aisberg, o mare parte din betonul necesar pentru a oferi sprijin acestor turnuri masive este ascuns sub suprafața turbulentă a apei, rareori, dacă vreodată, pentru a fi văzut de călătorii fluviali.
fiecare dintre cele două turnuri este format din șase 12-ft-diam. arbori forate care trec prin aproximativ 70 ft de nămol și noroi în aproximativ 20 ft de calcar. Un curs de etanșare de 13 ft ajunge în partea superioară a arborelui forat și funcționează ca o etanșare pentru masivul cofferdam. Stâlpii turnului, fiecare adâncime de 20 ft, lățime de 55 ft și lungime de 88 ft, sunt cele mai mari dintre plasamentele de beton în masă din proiect. Baza turnului, care se ridică la aproximativ 70 ft deasupra piciorului până la baza punții podului, se află deasupra piciorului masiv.
aceste două turnuri principale nu trebuie doar să suporte greutatea podului și traficul interstatal așteptat, ci și să reziste la posibile cutremure, coliziuni de barje și vânturile puternice predominante de-a lungul Mississippi. Pentru a face turnurile suficient de robuste pentru a îndeplini în mod adecvat toate aceste cerințe, inginerii au încorporat o cantitate imensă de oțel de armare în proiectele de fundație. Fiecare fundație turn conține mai mult de 1,9 milioane lb de oțel de armare—cea mai mare parte 21?4 în. în diametru.
această rețea strânsă de oțel de armare a fost poreclită” cușca canarului ” de mulți dintre lucrătorii din proiect, deoarece oțelul a fost așezat atât de strâns încât un canar nu se putea încadra între bare. Cantitatea de oțel a avut un impact semnificativ asupra calculării cantităților de beton pentru fundație.
“în mod normal, nu includeți volumul oțelului de armare în fundații într-o turnare de beton, deoarece este nesemnificativ. În cazul acestor fundații, oțelul de armare a fost echivalent cu 100 cu yd de beton în volum”, a declarat Chris Kelly, inspectorul principal de construcții al Departamentului Transporturilor din Missouri (MoDOT) pentru intervalul principal.
transportul și amplasarea betonului pentru aceste două fundații au venit și cu provocări. Mai întâi a fost cantitatea mare de beton care trebuia turnată la un moment dat. Fiecare turnare de fundație, cea mai mare a proiectului, a implicat mai mult de 3.600 cu yd de beton. Fiecare fundație trebuia să fie o turnare continuă. Prima turnare a fundației, pentru turnul din partea Illinois, a durat 43 de ore. Echipajele au început devreme într-o dimineață de marți și s-au revărsat miercuri și joi dimineața devreme. De când echipajele au aflat despre prima turnare masivă, a doua turnare, pentru turnul din partea Missouri, a durat aproape 36 de ore.
“odată ce începe turnarea, sunteți angajat și nu există nicio cale de întoarcere”, a spus Tom Tavernaro, inginer de proiect în cadrul joint-venture-ului.
pe măsură ce muncitorii se pregăteau pentru aceste revărsări masive, planificarea era cheia succesului. Inginerii au organizat o întâlnire de planificare prepour cu tot personalul cheie pentru a se asigura că toți cei implicați au înțeles planul pour și au știut cum să facă față eventualelor situații neprevăzute.
betonul pentru această turnare masivă a fost furnizat de o societate mixtă a producătorilor locali de beton. Cele două companii au făcut multe pregătiri pentru această turnare susținută. În primul rând, au făcut loturi de încercare pentru a se asigura că betonul va atinge rezistența la compresiune minimă de 6.000 psi, dar totuși va fi ușor de pompat și de curgere lină în jurul oțelului de armare congestionat. Betonul a fost furnizat de două plante-una pe fiecare parte a râului Mississippi. În acest fel, dacă accesul de la o instalație a fost blocat de trafic, turnarea ar putea continua fără probleme. O a treia instalație era în așteptare în cazul unei defecțiuni la una dintre cele două plante principale.
toate rutele pentru camioane trebuiau planificate pentru a evita traficul și întârzierile la trecerile de cale ferată. Au fost aduși șoferi suplimentari, iar camioanele suplimentare erau în așteptare, dacă era nevoie. Fiecare detaliu al turnării masive, inclusiv unde s-au întors camioanele, unde au fost prelevate probe pentru testare și unde se vor curăța camioanele, au fost planificate cu atenție pentru a preveni întârzierile.
Planificarea pentru situații neprevăzute plătit pentru Turnul Illinois pour. Camioanele circulau constant către proiect, dar au fost blocate de un tren care traversa carosabilul la 2 dimineața și s-a oprit pe o trecere feroviară critică. Deși era deja o cantitate bună de beton la fața locului, era suficient de devreme în turnare încât echipajele trebuiau să contacteze calea ferată pentru a muta trenul. Așa cum a fost, linia de camioane de beton umplute care așteaptă să ajungă la turnare a susținut aproximativ o jumătate de milă înainte ca trenul să poată fi îndepărtat de trecere.
procesul de turnare masivă a fost, de asemenea, planificat cu atenție. Două camioane cu pompă de beton au fost poziționate pe malul râului, cu un camion cu pompă de rezervă în picioare în caz de avarie. Echipajele au instalat Poduri temporare de mers pe jos pentru a ține conducta slick line pentru a transporta betonul către turnuri. Un boom de plasare pe turn a ajutat echipajele să direcționeze betonul către fundații. Inginerii au stabilit un model de plasare foarte specific pentru a se asigura că tot betonul poate fi plasat fără a avea îmbinări reci. Ei au stabilit că a fost necesară o rată minimă de turnare de 100 cu yd pe oră în straturi de aproximativ 2 ft pentru a se asigura că întreaga fundație este un bloc continuu de beton.
pentru a se asigura că betonul curgea lin în jurul cantităților masive de oțel de armare, inginerii au optimizat amestecul cu un amestec agregat cu patru componente, cu o scădere ridicată. Au adăugat reductor de apă cu rază mare de policarboxilat pentru a crește scăderea de la 10 in. la 11 în. fără segregare agregată.
“ai doar o singură șansă de a face pour dreapta și aveți nevoie de un plan de joc pe care toți jucătorii sunt la bord cu,” said Tavernaro.

protecție termică
cu această cantitate masivă de beton fiind plasat la un moment dat, o altă preocupare majoră a fost Controlul termic pentru beton. Inginerii au vrut să evite ca exteriorul betonului să se răcească mai repede decât interiorul. Pentru a preveni acest lucru, au trebuit să mențină un diferențial de temperatură mai mic de 40 de centimi.
echipa de proiectare a folosit un atac în trei direcții pentru a preveni fisurarea termică. Planul, dezvoltat de grupul CTL din Skokie, Ill., a inclus o limită de diferență de temperatură bazată pe performanță care a stabilit o curbă a diferențelor de temperatură admisibile între miez și suprafețele exterioare, în funcție de rezistența betonului.
în primul rând, inginerii au folosit un amestec special de beton care a generat mai puțină căldură. Au înlocuit 70% din cimentul din amestec cu o zgură de furnal granulată la sol, un amestec care nu este utilizat în mod obișnuit. Deoarece amestecul de zgură are o căldură de hidratare mai mică decât cimentul, acesta limitează temperatura de vârf a betonului. Utilizarea zgurii și-a creat propriile provocări, deoarece amestecuri precum aceasta tind să fie mai puțin stabile. Inginerii trebuiau să se asigure că amestecurile erau consistente—mai ales atunci când se ia în considerare antrenarea aerului și consistența amestecului. Este necesar un amestec consistent pentru a asigura puncte forte, lucrabilitate și flux coerente. Inspectorii au realizat un plan de control al calității și de asigurare a calității, atât la uzină, cât și la fața locului, pentru a se asigura că betonul respectă toate standardele de calitate dorite.
În al doilea rând, echipa a folosit tuburi de răcire pentru a reduce căldura din miezul turnărilor. Echipajele au plasat tuburi de plastic la fiecare 5 ft vertical și orizontal prin turnarea în masă. Un flux continuu de aproape 40 de apă din fluviul Mississippi a fost pompat continuu prin tuburi pentru a îndepărta căldura din interiorul turnurilor de masă. Odată ce betonul s-a răcit suficient, tuburile au fost tăiate pentru a fi uniforme cu fundația și umplute cu un amestec de mortar.
în cele din urmă, muncitorii au înfășurat pături termice mari în jurul formelor și au întărit proeminente la sfârșitul fiecărei turnări. Aceste pături termice au împiedicat exteriorul betonului să se răcească prea repede. Senzorii încorporați în beton permit inginerilor să monitorizeze câștigurile de rezistență ale betonului și temperatura curentă. Acest lucru a asigurat că betonul nu a depășit limita diferenței de temperatură în timpul perioadei de întărire. Aceste trei metode au reușit să elimine fisurarea în fundațiile noului pod.
odată cu lucrările subacvatice finalizate și provocările de a plasa cantități masive de beton în spatele lor, Echipajele care lucrează la pod vor vedea multe progrese în următorii câțiva ani. Lucrările la turnuri vor dura aproximativ șase luni, iar apoi muncitorii vor începe să conecteze grinzile și cablurile necesare pentru punte. Lucrările pentru proiect rămân în grafic, iar echipajele așteaptă cu nerăbdare începutul anului 2014, când primul trafic va traversa noul pod—un proiect care va completa arcul Gateway de pe orizontul orașului St.Louis. R &B