Tendencje rozwojowe mostownictwa świat i Polska

Transkrypt

1 Tendencje rozwojowe mostownictwa świat i Polska Główne tendencje rozwojowe mostownictwa: wzrost granicznych rozpiętości przęseł we wszystkich podstawowych układach konstrukcyjnych (z wyjątkiem konstrukcji kratownicowych), wprowadzanie nowych, niekonwencjonalnych materiałów konstrukcyjnych, stosowanie rozmaitych form architektonicznych nadawanie obiektom wysoce indywidualnych cech, dążenie do zwiększenia trwałości konstrukcji, rozpatrywanie zagadnień kosztów inwestycji mostowych w szerokim kontekście społecznym i kulturowym. Wzrost granicznych rozpiętości przęseł W ostatnich latach wzrost granicznych rozpiętości przęseł konstrukcji mostowych jest szczególnie zauważalny w światowym, a także zachowując wszelkie proporcje i w polskim mostownictwie. Dotyczy to niemal wszystkich podstawowych układów konstrukcyjnych z wyjątkiem mostów kratownicowych. Rekordowe rozpiętości mostów betonowych i stalowych o różnych konstrukcjach zestawiono w tabeli 1. Dane zestawione w tab. 1 dotyczą mostów już użytkowanych lub będących w zaawansowanym stadium budowy. Tabela ta wymaga ponadto kilku komentarzy: Warto zwrócić uwagę, że mosty belkowe z przęsłami dużych rozpiętości to w ostatniej dekadzie domena przede wszystkim betonu; beton dzierży tu także rekordy światowe beton pokonał stal (wprawdzie tylko o metr, ale to też się liczy). Polska ze względu na warunki terenowe (brak wysp, cieśnin, wielkich rzek etc.) nie pretenduje do bicia rekordów rozpiętości przęseł (chyba, że w wirtualnym póki co moście ŚWIAT POLSKA Mosty belkowe Mosty belkowe Beton Stal Beton Stal 1. Stolma, Norwegia, 301 m, 1998 rok 1.Coste e Silva, Brazylia, 300 m, 1974 rok 1. Most Zwierzyniecki przez Wisłę w Krakowie, 132 m, 2001 rok 1. Most przez Wisłę w Knybawie, 142,2 m, 1941/1950 rok (bud./ odbud.). 2. Raftsunder, Norwegia, 298 m, 1998 rok 2. Neckartal-1, Niemcy, 263 m, 1978 rok 2. Most autotradowy przez Wisłę k. Torunia, 130 m, 1998 rok 2. Most przez Parnicę w Szczecinie (nitka północna 1) ), 135,3 m, 1987 rok 3. Sundoy, Norwegia, 298 m, 2000 rok 3. Sava-1, Serbia, 261 m, 1956 rok 3. Most przez Odrę w Opolu, 100 m, 1999 rok. 3. Most przez Wisłę w Kiezmarku, 130 m, 1973 rok Mosty łukowe Mosty łukowe Beton Stal Beton Stal 1. Wanxian Chiny, 420 m,1998 rok 1. Lupu, Chiny, 550 m, 2003 rok 1. Most Granicznyprzez Odrę w Świecku, 82,3 m,1997 rok 1. Most przez Wisłęw Puławach, 212 m (przetarg przygotowywany) 2. Krk-1, Chorwacja, 390 m, 1980 rok 2. New River George, USA, 518 m, 1977 rok 2. Most przez Sołę w Kobierinicach, 68 m, 1961 rok 2. Most Kotlarski przez Wisłę w Krakowie,166 m, 2001 rok 3. Jiangjiehe, Chiny, 330 m, 1995 rok 3. Bayonne, USA, 504 m, 1931 rok 3. Most przez Kanał Odry w Raciborzu, 64 m, 1964 rok 3. Most przez Dziwnę w Wolinie, 165 m, 2003 rok Mosty podwieszone Mosty podwieszone Beton Stal Beton Stal 1, Skarnsundet, Norwegia, 530 m, 1991 rok 1. Tatara, Japonia, 890 m, 1999 rok 1. Most Milenijny w ciągu Obwodnicy Śródmiejskiej we Wrocławiu, 153 m, 2004 rok 1. Most przez Wisłę w Płocku, 375 m (w budowie) 2. Barrios de Luna, Hiszpania, 440 m, 1983 rok 2. Normandie, Francja, 856 m, 1995 rok? 2. Most Siekierkowski przez Wisłę w Warszawie, 250 m, 2002 rok 3. Skytrain, Kanada, 340 m, 1988 rok 3. Napcha, Chiny, 628 m, 2001 rok? 3. Most przez Martwą Wisłę w Gdańsku, 230 m, 2001 rok Tab. 1. Światowe i krajowe rekordy rozpiętości przęseł mostowych; 1) Nitka południowa ukończona w 1997 roku ma przęsło o rozpiętości 134,7 m 55

2 łączącym Hel z Gdynią). W naszym kraju kresem realnych potrzeb są rozpiętości do najwyżej 500 m i to w kilku tylko przypadkach. Większość dużych, jak na nasze warunki, mostów to konstrukcje o przęsłach nieprzekraczających 300 m. O widocznym wzroście stosowanych rozpiętości świadczą nie tylko już wybudowane obiekty, ale także czekające już na realizację lub obecnie projektowane. Jako przykład można wymienić podany w tablicy most łukowy w Puławach (całkowita długość przeprawy 1036 m, w tym łukowy most o rozpiętości 212 m) oraz projektowane warianty mostu przez Wisłę, położonego wzdłuż południowego obejścia Warszawy warianty te to betonowy most belkowy, kratownicowy most z jazdą górą z betonowym pomostem oraz most łukowy ze stalowych rur wypełnionych betonem i z pomostem zespolonym stalowo-betonowym; każdy z tych wariantów ma taką samą rozpiętość głównego przęsła równą 225 m. Wszystkie dotychczas wybudowane w Polsce duże mosty podwieszone (Świętokrzyski 180 m i Siekierkowski 250 m w Warszawie oraz przez Martwa Wisłę w Gdańsku 230 m), zaliczone w tabeli 1 do rozwiązań stalowych, mają jednak betonowe pylony oraz pomost zespolony stalowo-betonowy. Udział betonu jest więc w tych obiektach znaczący. Udział ten znamionuje również wiele rozwiązań światowych, w tym także największych mostów, w których część konstrukcji przęseł jest często betonowa, a pylony betonowe lub częściowo stalowe, częściowo betonowe. Budowany obecnie w Płocku most podwieszony (główne przęsło 375 m) ma konstrukcję całkowicie stalową dwa stalowe, pojedyncze pylony (typu I ) oraz stalowe dźwigary z pomostem w postaci stalowej płyty ortotropowej. Natomiast most Milenijny we Wrocławiu (oddany do użytku w październiku 2004 roku) jest jedynym w Polsce do tej pory dużym mostem podwieszonym całkowicie betonowym. O ile autorowi tych słów wiadomo, nie są na razie przewidywane następne tego rodzaju obiekty stąd znaki zapytania w tabeli 1. Oczywiście bezwzględne rekordy rozpiętości należą do mostów wiszących. W Polsce brak jest jednak dużych obiektów o takiej konstrukcji. Dlatego w tabeli 1 ich nie uwzględniono. Rozpatrzono je jednak oddzielnie w aspekcie dokonań światowych, także tych planowanych w nieodległej przyszłości. Oddzielnie także potraktowano mosty podwieszone, ponieważ ich rozwój w ostatnich latach jest szczególnie zauważalny. Rekord wymienionego w tablicy 1 mostu Tatara (890m) zostanie wkrótce pobity przez most Stonecutters w Hongkongu, którego główne przęsło będzie mieć rozpiętość 1018 m. Projekt tego mostu jest pokłosiem międzynarodowego konkursu. Tendencje rozwojowe dotyczące wzrostu rozpiętości przęsłowych w mostach o różnych konstrukcjach można najlepiej prześledzić na podstawie zestawień dziesięciu rekordowych obiektów, obejmujących lata ich powstawania te daty właśnie wskazują na dynamikę rozwojową (tablice 2 5). Na podstawie danych zestawionych w tablicach 2 5 sformułować można następujące uwagi: Beton Stal 1. Stolmasundet, Norwegia 301 m Coste e Silva, Brazylia 300 m Raftsundet, Norwegia 298 m Neckartalbrücke-1, Niemcy 263 m Sundoy, Norwegia 298 m Sava-1, Serbia 261 m Humen, Chiny 270 m Ponte de Vitoria-3, Brazylia 260 m Varodd, Norwegia 260 m Zoobrücke, Niemcy 259 m Gateway, Australia 260 m Sava-2, Serbia 250 m Talübergang, Austria 250 m Kaita, Japonia 250 m Ponte de S João, Portugalia 250 m Namihaya, Japonia 250 m Skye, Wielka Brytania 250 m Aucland, Nowa Zelandia 244 m Konfederacji, Kanada 43x250 m Trans-Tokyo Bay,Japonia 240 m 1997 Tab. 2. Rekordowe rozpiętości przęsłowe mostów belkowych Beton Stal 1. Wanxian, Chiny 420 m Lupu, Chiny 550 m Krk-1, Chorwacja 390 m New River George, USA 518 m Jianjiehe, Chiny 330 m Bayonne, USA 504 m Yongning, Chiny 312 m Sydney Harbour, Australia 503 m Gkadesville, Australia 305 m Fremont, USA 383 m Ponte de Amizade, Brazylia 290 m Zdakov, Czechy 380 m Bloukrans, Płd. Afryka 272 m Port Mann, Kanada 366 m P. da Arrabida, Portugalia 270 m Yajisha, Chiny 360 m Sandö, Szwecja 264 m Tatcher Ferry, Panama 344 m Chateaubriand, Francja 261 m Laviolette, Kanada 335 m 1967 Tab. 3. Rekordowe rozpiętości przęsłowe mostów łukowych Mosty wiszące Mosty podwieszone 1. Akashi Kaikyo, Japonia 1991 m , Tatara, Japonia 890 m Wielki Bełt, Dania 1624 m Normandie, Francja 856 m Runyang Pł., Chiny 1490 m Nancha, Chiny 628 m Humber, Wielka Brytania 1410 m Baishazhou, Chiny 605 m Jiangyin, Chiny 1385 m Qingzhou, Chiny 605 m Tsing Ma, Honghkong 1377 m Yngpu, Chiny 1) 602 m Vrazzano Narrows, USA 1298 m Xupu, Chiny 590 m Golden Gate, USA 1280 m Meiko Cental, Japonia 590 m Höga Kusten, Szwecja 1210 m Rion-Antirion, Grecja 560 m Mackinac, USA 1158 m Skarnsundet, Norwegia 2) 530 m 1991 Tab. 4. Rekordowe rozpiętości przęsłowe mostów wiszących i podwieszonych; 1) Pomost zespolony stalowo-betonowy; 2) Most betonowy Stal 1. Most przez rzekę św. Wawrzyńca, Kanada 549 m Firth of Forth, Wielka Brytania 518 m Minato, Japonia 510 m Commodore Barry, USA 501 m Greater New Orleans-1, USA 480 m Greater new Orleans-2, USA 480 m Howrah, Indie 457 m Veterans Memorial, USA 445 m Transbay, USA 427 m Ikitsuki, Japonia 400 m 1991 Tab. 5. Rekordowe rozpiętości przęseł stalowych mostów kratownicowych Do najbardziej spektakularnych należy rozwój najczęściej budowanych mostów belkowych. Rozwój ten mierzony osiąganymi rozpiętościami przęseł dotyczy przede wszystkim mostów betonowych. Średnia 10 największych rozpiętości przęseł betonowych mostów belkowych, wybudowanych w przedziale lat (tab. 2) to 268,7 m, natomiast analogiczna średnia dotycząca mostów stalowych, wybudowanych w latach (tab. 2) to 257,7 m. Zarówno lata budowy, jak i osiągane rozpiętości wyraźnie wskazują, że belkowe mosty stalowe, nadal przecież powszechnie budowane, 56

3 osiągnęły pewien kres możliwości ze względu na technicznie i ekonomicznie uzasadnione maksymalne rozpiętości przęseł (rekord nie został pobity od 1974 roku!) inne układy konstrukcyjne, zwłaszcza ustroje podwieszone, dają pod tym względem znacznie większe możliwości. Natomiast sprawa dalszego zwiększania rozpiętości betonowych mostów belkowych jest nadal otwarta, a to za sprawą przede wszystkim wprowadzania betonów nowej generacji, zwłaszcza wysokowartościowych betonów lekkich, a także betonów z proszków reaktywnych, które wykazują szczególnie duże wytrzymałości. Rozwój mostów łukowych pod względem osiąganych rozpiętości był stosunkowo wolny. W pierwszej dziesiątce są nadal mosty wybudowane w latach 30-tych (stalowe) lub 40- -tych (betonowe) XX w. Nieco tylko szybciej rozwój ten był zauważalny w mostach betonowych. Dopiero lata 90-te przyniosły wzrost budowania dużych betonowych mostów łukowych, a to głównie za sprawą Chin (tab. 3). Pobicie rekordu mostu w Chorawcji wymagało jednak 17 letniego oczekiwania, ale przyrost rekordu był imponujący aż 40 m! Pewien zastój panował natomiast w łukowych mostach stalowych tu trzeba było czekać aż 26 lat na pobicie rekordu mostu amerykańskiego, ale za to przyrost tego rekordu znów był niemały 32 m. W Polsce, w ostatnich latach, zaprojektowano i wykonano stosunkowo duże łukowe mosty stalowe (tab. 1). Natomiast rozwój betonowych mostów łukowych w Polsce (przynajmniej tych z jazdą górą ) dotyczyć może przede wszystkim górzystych terenów południa kraju. Ostatnie realizacje dużych, jak na polskie warunki, betonowych mostów łukowych to lata sześćdziesiąte (por. tab. 1). Bardzo duży most w Świecku ukończony w 1997 roku, mający długość niemal 560 m i największe łuki rozpiętości 82,30 m, to praktycznie replika już istniejącego. Mosty podwieszone przeżywają obecnie dalszą fazę rozwoju. Ogólnie rzecz ujmując, przęsła o rozpiętościach w szerokim przedziale od 200 m do 800 m są ich udziałem, choć oczywiście budowane są także obiekty o przęsłach mniejszych (dotyczy to zwłaszcza kładek dla pieszych), a wyjątkowo i większych (tab. 4). Rekord mostu Tatara (890 m) nie potrwa już długo w 2007 roku zostanie oddany do użytku wspomniany już most Stonecutters w Hongkongu (fot. 2). Pokona on dotychczasowego rekordzistę aż o 128 m. Na rok 2007 przewidywane jest też ukończenie mostu Sutong nad rzeką Jangcy w Chinach jego główne przęsło będzie mieć 1088 m. Pod względem materiałowym mosty podwieszone o przęsłach zwykle do 400 m są budowane albo jako stalowe, albo jako betonowe, o przęsłach dłuższych jako stalowe. Udział betonu jest jednak i w tych dużych mostach znaczący. W wymienianym już moście Stonecutters dolne części pylonów są betonowe i betonowe są też przylegające do pylonów fragmenty głównego przęsła. Ponadto przęsła w wielu obiektach mają konstrukcję zespoloną stalowo-betonową największy z nich to most Yangpu w Szanghaju z przęsłem rozpiętości 602 m. Można prognozować, że przy zastosowaniu najwyższej jakości, ale materiałów tradycyjnych (tj. głównie stali), rozpiętości przęseł mostów podwieszonych znacznie przekraczające 1000 m nie będą budowane te wielkie rozpiętości są i będą realizowane jako konstrukcje wiszące. Natomiast wprowadzenie materiałów niekonwencjonalnych, przede wszystkim polimerów z włóknami, otworzy całkiem nowe możliwości, czego najdobitniejszym przykładem może być projekt polimerowego właśnie mostu podwieszonego nad Cieśniną Gibraltarską (rys. 1). Mosty podwieszone są i będą zapewne budowane także i w Polsce. Mamy już pewne doświadczenia w ich wznoszeniu i ze stali, Fot. 1. Most Ikeda Hesokko, Japonia, łuki 200 m, 2000 r. Rys. 1. Most z kompozytów polimerowych przez Cieśninę Gibraltarską, projekt Fot. 2. Most Stonecutters w Hongkongu widok boczny konstrukcji i jej wizualizacja i z betonu. Technikę ich wykonywania potrafimy udoskonalać o nowe rozwiązania, czego przykładem może być budowa mostu Siekierkowskiego, podczas której zastosowano nasuwanie dźwigarów stalowych wraz z betonową płytą pomostu. Mosty wiszące dzierżą bezwzględne rekordy rozpiętości. Wynika to po prostu z natury tych konstrukcji. Ich budowa wymaga jednak, aby zaistniały potrzeby pokonania wielkich przeszkód. Ostatnie lata przyniosły dwie największe w skali świata inwestycje przeprawę przez Wielki Bełt z mostem wiszącym mającym główne przęsło rozpiętości 1624 m oraz most Akashi Kaikyo w Japonii z przęsłem rozpiętości 1990,8 m (pierwotnie planowana rozpiętość 1990 m uległa zwiększeniu o 0,8 m wskutek trzęsienia ziemi) oba te obiekty ukończono w 1998 roku (tab. 4). O postępie w projektowaniu i budowie tego rodzaju mostów najlepiej świadczy fakt, że na japoński rekord trzeba było czekać wprawdzie 17 lat, ale rekord brytyjskiego mostu Humber z 1981 roku został pobity aż o blisko 581 m! A pamiętać trzeba, że kraj, w którym most Akashi Kaikyo wybudowano, to obszar silnie sejsmiczny, nawiedzany ponadto przez tajfuny i katastrofalne deszcze. Być może już niedługo japoński rekord zostanie pobity, i to o ponad 1300 m. Gotowy jest projekt mostu wiszącego przez Cieśninę Messyńską z przęsłem rozpiętości 3300 m. Zaawansowane są też studia nad przeprawą przez Cieśninę Gibraltarską przewidziano tam stalowe mosty wiszące lub wisząco-podwieszone o rozpiętości przęseł 5000 m. Przy okazji warto przypomnieć, że istnieje kilka wiszących mostów betonowych. Ich propagatorem był w latach 50-tych XX w. 57

4 Daniel Vandepitte w Belgii. Na przykład na drodze z Gandawy do Brukseli jest do dziś użytkowany most o wcale nie tak małych rozpiętościach przęseł: 40 m m + 40 m. Betonowe mosty wiszące to jednak obecnie ciekawostka historyczna. W Polsce, poza kładkami dla pieszych, mostów wiszących o większej skali nie budowano i chyba z uwagi na stosunkowo małe przeszkody terenowe nie będzie uzasadnionej technicznie i ekonomicznie potrzeby ich wykonywania. Stalowe mosty kratownicowe o rekordowych rozpiętościach przęseł to można chyba zaryzykować to stwierdzenie sprawa przebrzmiała. Zwrócono już na to uwagę, komentując dane zestawione w tabeli 1. Ale czy w życiu, a także w działalności technicznej można coś przewidywać bezbłędnie? Uogólniając powyższe spostrzeżenia, trzeba zauważyć, że - pominąwszy stalowe mosty belkowe i kratownicowe rekordowe osiągnięcia we wszystkich pozostałych rodzajach konstrukcji mostowych to sprawa ostatniego sześciolecia. Wzrost osiąganych rozpiętości przęsłowych jest więc tendencją najnowszą. Pod tym względem przodują obecnie Japonia (mosty wiszące i podwieszone), Chiny (mosty łukowe) i Norwegia (betonowe mosty belkowe). Z danych zestawionych w tabelach 2 4 wynika wzrastająca w ostatnich kilku latach rola Chin. Mało znany jest fakt, że w Chinach właśnie już w roku 1991 było aż około 30 % ogólnej światowej liczby dużych betonowych mostów podwieszonych o przęsłach od 54 do 260 m. Obecnie udział ten jest zapewne jeszcze większy. Być może za sprawą przepraw przez Cieśniny Messyńską i Gibraltarską bezwzględne rekordy rozpiętości przęsłowych wrócą do Europy. Warto też spostrzec, ze rekordowe niegdyś mosty amerykańskie zostały zepchnięte na dalsze pozycje, z wyjątkiem stalowych mostów łukowych i kratownicowych, ale wybudowanych już wiele lat temu. To bardzo interesujące i wskazujące, że wzrost potęgi gospodarczej krajów azjatyckich ma swe odzwierciedlenie także w mostownictwie. Budowanie mostów o rekordowych przęsłach przynosi oczywiście splendor krajom, w których inwestycje takie są realizowane, musi mieć jednak swe uzasadnienie techniczne i ekonomiczne. Akurat w mostownictwie nie jest to sztuka dla sztuki, jak w przypadku wykonywania budynków wysokich, w odniesieniu do których zaobserwować można swoisty wyścig o źle chyba pojęty prestiż. Zdawać sobie trzeba sprawę, że rekordowe rozpiętości to ważny, ale przecież nie jedyny wyznacznik poziomu mostownictwa. Można wskazać liczne przykłady obiektów mniejszych, których wybudowanie było nie mniejszym (lub nawet większym!) osiągnięciem technicznym niż wykonanie obiektu o rekordowym przęśle. Jako przykład podać można dwupoziomowy most wiszący nad terenami portowymi w Tokio (1992 rok), o głównym przęśle rozpiętości tylko (!) 570 m, ale z uwagi na bardzo słabe grunty posadowionym na największych do tej pory kesonach, mających wymiary w planie 70 m x 45 m i wysokość 39 m. Niemniej jednak rekordowe rozpiętości stanowią niewątpliwie rodzaj wizytówki możliwości technicznych mostownictwa i dlatego w odczuciu społecznym to właśnie stanowi najbardziej ważki element postrzegania tej dziedziny budownictwa. Nowe materiały konstrukcyjne Stosowanie nowych, niekonwencjonalnych materiałów konstrukcyjnych stanowi obecnie najważniejszy czynnik wpływający na drogi rozwojowe mostownictwa. Nowymi tworzywami konstrukcyjnymi, wprowadzanymi do mostownictwa w relatywnie największym zakresie, są następujące materiały: betony wysokowartościowe o normalnej gęstości, tj. z kruszywem naturalnym, wysokowartościowe betony lekkie, tj. z kruszywem sztucznym, betony samozagęszczone, fibrobetony, polimery z włóknami, głównie węglowymi, syntetycznymi lub szklanymi, stale wysokowartościowe, udoskonalone stopy aluminium. Ponadto stosowane są różne kombinacje wymienionych materiałów, na przykład betony samozagęszczone z rozproszonym zbrojeniem w postaci włókien lub elementy sandwiczowe, w których między warstwami stali występuje warstwa tworzywa sztucznego. Nowe materiały stosowane są zarówno do budowania nowych mostów, jak i remontów oraz modernizacji istniejących obiektów. Najogólniej rzecz ujmując, wprowadzanie do mostownictwa betonów wysokowartościowych, o normalnej gęstości oraz lekkich, mimo ich wyższej ceny jednostkowej w porównaniu z betonami konwencjonalnymi, prowadzi do następujących korzyści: znacznego podwyższenia trwałości konstrukcji, zmniejszenia ogólnej kubatury betonu, zwiększenia rozpiętości przęsłowych (zwłaszcza w przypadku wysokowartościowych betonów lekkich), przyspieszenia cykli wykonawczych (wysoka tzw. wczesna wytrzymałość betonu), zwiększenia efektywności sprężania, zwłaszcza elementów prefabrykowanych, zwiększenia rozpiętości przęseł lub zmniejszenia liczby belek głównych konstrukcji prefabrykowanych. Dotychczasowe doświadczenia wskazują, że w odniesieniu do konstrukcji monolitycznych analogiczne porównanie prowadzi do następujących stwierdzeń dotyczących zużycia stali: Fot. 3. Kładka Sunyudo w Seulu, łuk z Ductalu o rozpiętości 130 m, 2002 r. Fot. 4. Most Zamkowy w Rzeszowie z łukami z betonu samozagęszczonego, 2002 r. 58

5 zużycie stali sprężającej jest zwykle większe, ogólna masa stali zbrojeniowej jest mniejsza, natomiast jej zużycie na jednostkę objętości betonu większe. Możliwości, które dają mostownictwu kompozyty polimerowe z włóknami zilustrowano przykładem podwieszonego mostu przez Cieśninę Gibraltarską (rys. 1). Te nieprawdopodobne rozpiętości (3100 m m m) pozwalają na przekroczenie tej cieśniny w jej najwęższym miejscu, bez potrzeby fundamentowania podpór w wyjątkowo głębokich obszarach. Tradycyjne materiały nie pozwalają na to. Projekt mostu jest realny, co nie znaczy, że będzie realizowany w pokazanej tu formie. Ale wiele wskazuje na to, że wybudowany wcześniej czy później będzie. Porównując wprowadzanie nowych materiałów konstrukcyjnych do mostownictwa w kraju i na świecie, można sformułować następujące uwagi. Silnie już występująca w świecie tendencja do stosowania niekonwencjonalnych materiałów konstrukcyjnych ma swe odzwierciedlenie także w polskim mostownictwie. Dotyczy to zwłaszcza stosowania nowych odmian betonu. Z betonu o klasach nie niższych od B60, a więc zaliczanych już do betonów wysokiej wytrzymałości, wybudowano już kilka dużych obiektów, ostatnio Estakady Gądowskie we Wrocławiu, do wykonania których zużyto aż m 3 tego rodzaju betonu. Znaczne, nawet na skalę światową, zastosowanie konstrukcyjne betonu samozagęszczonego (około 900 m 3 ), to wymieniane już łuki mostu Zamkowego w Rzeszowie (fot. 4). Stale obserwowany jest także wzrost użycia wysokowartościowych betonów lekkich, ale przede wszystkim w remontowanych lub modernizowanych obiektach mostowych (głównie wymiana płyt pomostu). W krajowych laboratoriach przeprowadzano już badania betonów klasy B100 i nawet wyższych z myślą o ich zastosowaniach mostowych, jednak obiektów z użyciem tych betonów jeszcze nie zrealizowano. To samo dotyczy tzw. betonów superwytrzymałych, na przykład betonów z proszków reaktywnych zbrojonych włóknami. Z tego rodzaju materiałów wykonywane są na świecie pojedyncze jeszcze konstrukcje mostowe, mające cechy obiektów eksperymentalnych (np. kładki w Sherbrooke w Kanadzie lub w Seulu). Transfer zaawansowanych technologii jest jednak obecnie bardzo szybki. Być może już niedługo i w Polsce zostaną wzniesione obiekty z tych najnowszych odmian betonu. Stosowanie włókien metalicznych lub syntetycznych do betonów, zwłaszcza tych najnowszych generacji, jest tendencją wyraźną. Jednakże zakres stosowania włókien jako zbrojenia rozproszonego w betonach niższych klas nie zwiększa się w budownictwie mostowym tak dynamicznie, jak na to materiał ten zasługuje i jak można się było tego spodziewać. Materiał ten jest natomiast stosowany na dość dużą skalę do napraw konstrukcji mostowych, przeważnie w postaci torkretu. Mosty z polimerów zbrojonych włóknami są na świecie wykonywane coraz liczniej, choć nadal w skali nieporównanie mniejszej niż z innych materiałów. W Polsce wykonano do tej pory tylko jedną kładkę z tego rodzaju tworzywa. Oddzielne miejsce w zakresie kompozytów polimerowych zajmują kable stosowane do sprężania lub jako elementy systemu podwieszenia. Tu pierwsze światowe doświadczenia są szczególnie obiecujące. Opracowano nawet specjalny system zakotwień tych kabli, bardzo wyrafinowany pod względem materiałowym. Znacznie mniejsza czułość zwiększania ciężaru tych kabli wraz z rozpiętością przęseł od czułości kabli stalowych oraz ich odporność na wszelkiego rodzaju korozję pozwalają sądzić, że zakres ich zastosowań będzie wzrastać stosunkowo najszybciej. Fot. 5. Kładka Trinity Bridge w Salford, Anglia, 1995 r. Fot. 6. Most nad Loarą w Orleanie, 2000 r. Fot. 7. Most w Gateshead, Anglia, 2001r. Fot. 8. Kładka milenijna w Londynie, 2000 r. O ile piszącemu te słowa wiadomo, tendencja dotycząca stosowania bardzo wysokowartościowych stali (w tym także stali trudnordzewiejących) i wyrobów stalowych o nietradycyjnym ukształtowaniu (np. blachownic o falistym kształcie środników, elementów warstwowych stalowo-syntetycznych) nie jest w naszym kraju wyraźna. Tendencja ta jednak i w skali światowej nie jest tak spektakularna, jak odnośnie do nowych 59

6 odmian betonu lub wprowadzania kompozytów polimerowych. Również niezbyt silna w porównaniu z innymi jest tendencja do stosowania nowych, udoskonalonych stopów aluminium. Prognozowanie dalszego rozwoju rzeczywistych zastosowań stopów aluminium w konstrukcjach jest, przynajmniej w odniesieniu do Polski, dość trudne. Generalnie stwierdzić można, że główne tendencje światowe dotyczące wprowadzania do mostownictwa nowych, niekonwencjonalnych materiałów mają swe odzwierciedlenie w naszym kraju nadrabianie zapóźnień w rozwiązaniach materiałowych jest w ostatnich latach szczególnie w Polsce widoczne. Nowe formy architektoniczne W dążeniu do nadania mostom, zwłaszcza tym położonym w miastach, cech wysoce indywidualnych, zaczęto odchodzić od tych zasad w imię atrakcyjności wizualnej obiektów. Coraz częściej mosty przybierają formy swoistych rzeźb i są projektowane przez artystów i architektów lub przy dużym ich udziale. Mosty mają spełniać funkcje nie tylko komunikacyjne, ale także społeczne i kulturowe, mają być wizytówką miast lub całych obszarów kraju, podnosić ich atrakcyjność. Udział artystów i architektów w projektowaniu mostów nie zawsze prowadzi do dobrych skutków. Bardzo spektakularnym tego przykładem jest kładka milenijna w Londynie (fot. 8), którą zamknięto w dniu otwarcia ze względu na zbyt wielkie przemieszczenia i drgania pod wpływem przechodzącego tłumu. Nadanie jej odpowiedniego stanu użytkowalności wymagało bardzo kosztownych zabiegów technicznych. Zwiększenie trwałości konstrukcji aspekty ekonomiczne i społeczne Tendencja do zwiększenia trwałości budowli mostowych wynika przede wszystkim ze złych doświadczeń ubiegłych dekad, w których w wielu krajach wystąpiła degradacja znacznej liczby obiektów. Powstała nowa filozofia projektowania mostów projektowanie na trwałość (ang. durability design). W największym skrócie projektowanie na trwałość polega na zapewnieniu bezpiecznego użytkowania obiektu przez założony okres (np. 80 lat) bez potrzeby dokonywania większych remontów i przy zminimalizowaniu kosztów utrzymania w ciągu całego okresu eksploatacji obiektu (ang. whole life costing). Dążenie takie wymaga na ogół poniesienia większych nakładów bezpośrednich, ale jest w końcowym efekcie ekonomicznie i społecznie opłacalne. Problematyka ta wymaga oddzielnego, obszernego opracowania. Tu ograniczymy się tylko do wymienienia kilku zaledwie spraw podstawowych, wpływających na projektowanie mostów, a mianowicie: wprowadzanie do mostownictwa nowych odmian betonu, zwłaszcza betonów wysokowartościowych, wprowadzanie do mostownictwa kompozytów polimerowych, zastępowanie w szerokim zakresie stalowych pomostów (np. w postaci płyt ortotropowych) pomostami z betonu, stosowanie szerokiej gamy tzw. zabezpieczeń powierzchniowych betonu oraz zaawansowanych metod ochrony korozyjnej (także tzw. ochrony katodowej), rozpatrywanie kosztów materiałów i urządzeń (zwłaszcza elementów wyposażenia mostów) jako rozłożonych na cały okres ich gwarantowanej trwałości. Wymienione dążenia występują w mniejszym (np. ochrona katodowa) lub większym (np. stosowanie podwyższonych klas betonu i wysokiej jakości elementów wyposażenia mostów) stopniu również i w Polsce. W tym miejscu, Fot. 9. Most Vilhantasalmi, Finlandia, 1999 r. Rys. 2. Most Vilhantasalmi, Finlandia, 1999 r. Fot. 10. Most Odawara, Japonia, 1994 r. nawiązując do sytuacji krajowej, warto wskazać, że stosowanie betonu wysokowartościowego, zapewniającego konstrukcjom większą trwałość, zamiast tradycyjnego nie jest związane z nadmiernym wzrostem kosztów budowy. Według opublikowanych danych koszt robót betonowych stanowi w polskim mostownictwie średnio 16 % całkowitych kosztów budowy, przy czym koszty materiałowe to około 9%, a około 7% to koszty robocizny. Szczegółowa analiza wykonana w związku z budową jednego z wiaduktów w Warszawie, obejmująca nawet koszty kontroli jakości, wykazała, że zastąpienie betonu klasy B40 betonem klasy B60 prowadzi do wzrostu ceny jednostkowej o 16 %. Biorąc pod uwagę oba powyższe stwierdzenia i zakładając niekorzystnie, że sumaryczna kubatura betonu pozostaje taka sama, łatwo można się przekonać, iż użycie betonu B60 zamiast B40 podnosi sumaryczne koszty budowy zaledwie o około 1,5 %. Dane francuskie, przytoczone w pracy, wskazują, że koszt jednostkowy betonu B60 jest o około 25 % wyższy od jednostkowego kosztu betonu B35, co od- 60

7 powiada dość dobrze oszacowaniom dotyczącym naszego kraju. Ponadto analizy wykazały, że użycie betonu B90 zamiast B40 przy takich samych objętościach obu materiałów podnosi sumaryczne koszty budowy tylko w granicach od 3 % do 6 %. Inne tendencje Tendencje rozwojowe mostownictwa wymienione w niniejszym opracowaniu są tylko najbardziej ogólnymi kierunkami i nie wyczerpują oczywiście tematyki dróg postępu tej dziedziny budownictwa. Warto jednak wymienić, już bez rozwijania, kilka bardziej szczegółowych cech, bo też dobrze charakteryzują jej współczesność i przyszłość, a mianowicie: zwiększenie zastosowań drewna i łączenie go z innymi materiałami, stalą oraz betonem (fot. 9, rys. 2); coraz szersze stosowanie kabli swobodnych oraz sprężania zewnętrznego w konstrukcjach mostowych z betonu sprężonego; zauważalny już wzrost betonowych konstrukcji, określanych angielskim terminem extradosed (mostów doprężanych, czyli mostów z prostymi, ukośnymi kablami sprężającymi wyprowadzonymi na zewnątrz przekroju elementów przęsła; stosunkowo niskie pylony pełnią rolę dewiatorów) i będących pewną odmianą mostów podwieszonych (fot. 10); wzrost liczby budowanych mostów wstęgowych, głównie jako jedno- lub wieloprzęsłowych kładek dla pieszych na terenach rekreacyjnych lub nad ulicami betonowy pomost oparty jest na napiętych cięgnach stalowych lub kompozytach polimerowych zakotwionych zwykle w zewnętrznych blokach końcowych; budowanie tzw. mostów inteligentnych, co dotyczy zwłaszcza mostów o dużym znaczeniu, położonych głównie na terenach sejsmicznych lub podlegających silnym oddziaływaniom wiatru w konstrukcję wmontowane są różnego rodzaju tłumiki ograniczające przemieszczenia i drgania oraz różnego rodzaju owiewki bierne lub aktywne; sterownie tymi urządzeniami jest często realizowane automatycznie, stosowanie tzw. ciężkiej prefabrykacji w budowie wielkich przepraw mostowych dotyczy to zarówno konstrukcji betonowych, jak i stalowych; Te dodatkowo wymienione tendencje rozwojowe mostownictwa nie znajdują jeszcze odzwierciedlenia w Polsce. Wyjątek stanowi stosowanie sprężania kablami zewnętrznymi istniejących konstrukcji w celu ich wzmocnienia. Szybki transfer technologii i wielka potrzeba budowania nowych obiektów pozwala jednak sądzić, że niektóre z wymienionych tu kierunków rozwojowych będzie można zaobserwować i u nas. Dotyczy to na przykład mostów extradosed, które w przedziale rozpiętości od 100 m do 200 m wykazują wiele korzyści technicznych i ekonomicznych w porównaniu z mostami podwieszonymi. A przecież ten właśnie przedział rozpiętości bardzo dobrze odpowiada warunkom budowania dużych mostów w Polsce. W kraju opanowane są nowoczesne technologie budowy, zwłaszcza betonowanie nawisowe oraz nasuwanie wzdłużne. Ta ostatnia technologia stosowana już była do wykonywania obiektów zakrzywionych w planie i z pochyleniami wzdłużnymi, co świadczy o wysokim stopniu umiejętności wykonawczych. Dążenie do indywidualizowania form architektonicznych i ożywienia kolorystycznego konstrukcji, zwłaszcza w odniesieniu do kładek dla pieszych, jest u nas wyraźne. Nie wszystkie rezultaty tego dążenia są w pełni udane. Tak jest jednak zawsze i wszędzie. Problematyka zapewnienia większej trwałości obiektom mostowym jest coraz lepiej rozumiana. Szeroka oferta materiałów budowlanych oraz urządzeń wyposażenia mostów sprzyja poprawie tej trwałości. Problematyka pogłębionych i całościowych analiz ekonomicznych, uwzględniających też koszty i korzyści społeczne nie jest jeszcze należycie traktowana. W dalszym ciągu decydują koszty budowy. Ten stan nie prowadzi do przemyślanej strategii rozwoju mostownictwa. Dzięki szybkiemu w latach ostatnich transferowi nowoczesnych technologii i ich udoskonalaniu postęp w polskim mostownictwie jest wyraźny i szybki. Wznoszone obiekty odpowiadają już standardom światowym w swojej klasie. LITERATURA Spis literatury znajduje się na stronach w archiwum kwartalnika Geoinżynieria i tunelowanie nr 01/2005 (04). autorprof. dr hab. inż. Wojciech Radomski Politechnika Warszawska Podsumowanie Generalne kierunki rozwojowe mostownictwa w Polsce odpowiadają światowym. Pamiętać jednak trzeba, że obiektywne warunki terenowe w naszym kraju nie wymagają budowania mostów o rekordowych rozpiętościach. Wyraźnie występuje tendencja do stosowania nowych, niekonwencjonalnych materiałów konstrukcyjnych. Dotyczy to przede wszystkim wprowadzania betonów wysokowartościowych z kruszywem naturalnym i sztucznym (tj. betonów lekkich) oraz betonów samozagęszczonych. 61