Sprung über die Emscher / Skok przez rzekę Emscher

Category	Infrastructure Projects
Year	2023
Country	Poland
Organization	JAKOSTA Sp. z o.o. sp. k.
Author	Jakosta Team
Client	MCE GmbH
Place of construction	Castrop-Rauxel
Tags

Skok przez rzekę Emscher ( Sprung über die Emscher )
W Castrop-Rauxel obok Dortmundu powstaje niezwykła kładka pieszo – rowerowa. Przeprawa będzie miała 412 metrów długości i przekroczy kanał Ren-Herne w kształcie podwójnego S wznosząc się i opadając będąc jedocześnie zmienną w przekroju.
Po wybudowaniu będzie to niewątpliwie intrygująca konstrukcja, nowy punkt odniesienia i atrakcja turystyczna dla regionu. Niemniej ta śmiała wizja architektoniczna postawiła przed konstruktorami ciekawe i wymagające wyzwanie.
Na zaproszenie generalnego wykonawcy, firmy MCE GmbH, nasze biuro podjęło rękawicę. W rezultacie powstał kompletny projekt warsztatowy konstrukcji stalowej, w tym model 3d precyzyjnie odwzorowujący ten niezwykły kształt.

Zrównoważona mobilność i rozwój dzielnicy
Wraz z budową mostu rozbudowana będzie istniejąca sieć ścieżek rowerowych i utworzone zostanie nowe połączenie między dwoma miastami Castrop-Rauxel i Recklinghausen. W przyszłości regionalne ścieżki rowerowe poprowadzą przez nową przeprawę. Dzięki temu nie tylko oba miasta, ale także poszczególne dzielnice będą lepiej skomunikowane, a obszary miejskie i wiejskie będą ściślej powiązane. Projekt promuje również zrównoważoną mobilność w regionie, zwłaszcza rowerową.

Montaż przęsła rzecznego
8 października 2022 roku osiągnięto kolejny ważny kamień milowy w budowie mostu. Zamontowane zostało przęsło rzeczne „Skoku przez Emscher”. Kanał Ren-Herne był przez pewien czas zamknięty dla żeglugi. Pływający na pontonie dźwig o masie 300 ton podniósł odcinek mostu leżący na brzegu w miejscu premontażu i przemieścił w miejsce docelowe, gdzie instalacja zajęła kilka godzin. Segment ten waży 105 ton i ma 65 metrów długości i łączy dwa brzegi kanału Ren-Herne.

Wyzwania techniczne
1) Geometria mostu.
2) Kompensacja deformacji.
• Asymetryczny kształt dźwigarów wraz z charakterystyczną geometrią, wymusiły konieczność uwzględnienia w projekcie warsztatowym odmiennego kształtu od docelowego, aby antycypować spodziewane ugięcia skrętne od obciążeń
• Kształt zespołów dostarczonych na budowę definiowany był przez skomplikowane krzywe przestrzenne uwzględniające konieczne przewyższenia,
3) Wysoki stopień szczegółowości projektu.
• Szczegółowe informacje m.in. nt. frezowania elementów, badań ultradźwiękowych, znakowań w pliku NC, obróbek spawalniczych na poziomie indywidualnych elementów.
• Dokładne ilości spoin i zoptymalizowane plany kontrolne stworzone na ich podstawie.
• Blisko 44 tysięcy powierzchni zabezpieczeń antykorozyjnych w modelu.
4) Trudności techniczne.
• Tekla Structures jest liderem w branży oprogramowania projektowego dla konstrukcji stalowych. Mimo to, w trakcie realizacji projektu niejednokrotnie docierano do granic możliwości technicznych Tekli (v2020), w których obejściu konsekwentnie pomagał zespół Construsoft.
• Dodatkowo, poziom skomplikowania założonych celów i napięte terminy wymagały od Jakosty opracowania od podstaw własnego oprogramowania pozwalającego na tworzenie skomplikowanych modeli przestrzennych mostu w dowolnych wariantach deformacji w środowisku Tekla Structures za pomocą Tekla Open API.

Oprócz oczywistego wyzwania w postaci skomplikowanej geometrii obiektu i zagadnienia związanego z wytworzeniem gotowych do produkcji plików NC uwzględniających przewyższenie wykonawcze, zmierzyliśmy się również z jego pochodną: wymogiem klienta, aby podać dokładne pola powierzchni dla każdego typu zabezpieczenia antykorozyjnego (a było ich kilkanaście) w sposób umożliwiający dalszą kontrolę poprawności wyników.

Szacowanie nie wchodziło w grę z uwagi na dużą ilość wyjątków i detali, a ręczne rozrysowywanie ich na każdej z tysięcy blach w 2D nie jest w naszym stylu, także do pracy zaprzęgliśmy samą Teklę oraz napisane przez nas specjalnie z tej okazji narzędzie: Malarza, za pomocą którego udało nam się „pomalować” most zgodnie z wytycznymi. W efekcie, na podstawie blisko 44 tysięcy powierzchni malowań uzyskaliśmy dokładne zestawienia materiałowe, mające powiązania z konkretnymi numerami pozycji i możliwymi do wygodnego sprawdzenia w wyeksportowanym przez nas modelu IFC.

Przeprawa w liczbach
• Całkowita długość mostu: 412 metrów
• Liczba przęseł: 7
• Najdłuższe przęsło nad kanałem Ren-Herne: około 108 metrów
• Użytkowa szerokość kładki: 2,5 metra
• Wysokość nad poziom gruntu: 12 m
• Zużyto ton stali: około 900 ton

Sprung über die Emscher ( Jump over Emscher )
In Castrop-Rauxel, near Dortmund, an exceptional pedestrian-cycling bridge is being built. The crossing will be 412 meters long and will cross the Rhine-Herne Canal in a double S shape, rising and falling while also varying in cross-section. Upon completion, it will undoubtedly be an intriguing structure, a new landmark, and a tourist attraction for the region. However, this bold architectural vision posed an interesting and challenging task for the constructors.
At the invitation of the general contractor, MCE GmbH, our office took up the challenge. As a result, a complete workshop design of the steel construction was created, including a 3D model that accurately replicates this unique shape.

Sustainable Mobility and Neighborhood Development
Along with the bridge’s construction, the existing network of bicycle paths will be expanded, and a new connection will be created between the two cities of Castrop-Rauxel and Recklinghausen. In the future, regional bike paths will lead through the new crossing. Thanks to this, not only both cities but also individual districts will be better connected, and urban and rural areas will be more closely linked. The project also promotes sustainable mobility in the region, especially cycling.

River Span Assembly
On October 8, 2022, another important milestone in the bridge’s construction was achieved. The “Jump over Emscher” river span was installed. The Rhine-Herne Canal was temporarily closed for navigation. A 300-ton crane floating on a pontoon lifted the bridge section lying on the shore at the pre-assembly site and moved it to the final location, where the installation took several hours. This segment weighs 105 tons and is 65 meters long, connecting both banks of the Rhine-Herne Canal.

Technical Challenges
1) Bridge geometry.
2) Deformation compensation.
• The asymmetrical shape of the main girders, together with the distinctive geometry required the workshop design to consider a different shape from the target one, in order to anticipate the expected torsional deflections from the loads.
• The shape of the assemblies delivered to the site was defined by complex spatial curves which considered main deflections,
3) High level of design detail.
• Detailed information regarding e.g. element’s milling, ultrasound examination, NC-file marking, and welding preparations at the individual part level.
• Precise quantities of welds and optimized welding control plans based on them.
• Almost 44,000 surface treatments in the model.
4) Technical difficulties.
• Tekla Structures is an industry leader in design software for steel structures. Nevertheless, the project has often reached the limits of Tekla’s technical capabilities (v2020), which the Construsoft team has consistently helped to overcome.
• Moreover, the complexity of the goals and tense deadlines required Jakosta to develop its own software from scratch to create complex spatial models in any deformation variant in Tekla Structures environment utilizing the Tekla Open API.

In addition to the obvious challenge of the complex geometry of the structure and the issue related to generating ready-to-manufacture NC files that consider the camber, we also grappled with its derivative: the client’s requirement to provide precise surface areas for each type of anti-corrosion protection (of which there were several), in a way that enables further accuracy verification of the results.
Estimation was out of the question due to the large number of exceptions and details, and manually drawing them on each of the thousands of 2D plates isn’t our style. Thus, we enlisted Tekla itself and a tool we specifically wrote for this task: the Painter. With it, we managed to “paint” the bridge according to the guidelines. Consequently, from nearly 44 000 painted surfaces, we obtained accurate material breakdowns, associated with specific item numbers and easily checkable in the IFC model we exported.
Important Figures:
• Total bridge length: 412 m
• number of spans: 7
• Longest span over the Rhine-Herne Canal: about 108 m
• Usable bridge width: 2.5 m
• Height above ground level: 12 m
• Tons of steel used: about 900 tons