Seminarium „Kładki dla pieszych. Architektura, projektowanie, realizacja, badania”

Wrocław, 29-30 listopada 2007

Jacek PIECHOCIŃSKI

1

Jan BIEŃ

2

KONCEPCJE KŁADKI DLA PIESZYCH W REJONIE GMACHU

GŁÓWNEGO POLITECHNIKI WROCŁAWSKIEJ

1. Wstęp

W najbliższym czasie ze względu na duży ruch pieszy studentów

przemieszczających się między budynkami Politechniki oraz jego spodziewany wzrost
po wybudowaniu „Geocentrum” na drugim brzegu Odry, w rejonie Gmachu Głównego
Politechniki Wrocławskiej może powstać konieczność budowy bezkolizyjnego przejścia
dla pieszych. Jednym z możliwych rozwiązań jest budowa kładki, której zadaniem będzie
przeprowadzenie ciągów ruchu pieszego nad ulicami Norwida i Wybrzeże Wyspiańskiego.
Obiekt powinien umożliwić bezpieczne przemieszczanie się pieszych, w tym osób
niepełnosprawnych, a także w miarę możliwości – rowerzystów.

Ulice Norwida i Wybrzeże Wyspiańskiego są ulicami dojazdowymi z ruchem

w dwóch kierunkach. Projektowana kładka nie może obniżyć klasy ulicy, ani spowodować
znaczących ograniczeń w ruchu pojazdów.

Rozwiązanie architektoniczne kładki nie powinno istotnie ingerować w przestrzeń

między tradycyjnym w formie Gmachem Głównym Politechniki i nowoczesnym
budynkiem Zintegrowanego Centrum Studenckiego. Powinien to być obiekt o możliwie jak
najmniejszych gabarytach, jednak spełniający wymagane funkcje komunikacyjne.
Ze względu na eksponowaną lokalizację obiekt powinien charakteryzować się także
ciekawymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi. Przedstawione w niniejszej pracy trzy
koncepcje kładki – nazwane odpowiednio: Płyta, Rura oraz Ring – zostały opracowane jako
elementy magisterskiej pracy dyplomowej Jacka Piechocińskiego przygotowanej w roku
akademickim 2006/7 na Wydziale Budownictwa Lądowego i Wodnego Politechniki
Wrocławskiej pod opieką dr. hab. inż. Jana Bienia. Prezentowane rozwiązania
konstrukcyjne kładki przeanalizowano zgodnie z wymaganiami obowiązujących norm [1],
[2] oraz [3].

1

mgr inż., Instytut Inżynierii Lądowej, Zakład Mostów, Politechnika Wrocławska

2

dr hab. inż., Instytut Inżynierii Lądowej, Zakład Mostów, Politechnika Wrocławska

J. Piechociński, J. Bień

316

2. Koncepcja Płyta

Kładka w tej koncepcji jest ukształtowana w planie jako konstrukcja nieregularna

o zarysie przypominającym kształt litery „h” (rys. 1.). Ustrój nośny stanowi przestrzenna
rama składająca się z żelbetowej płyty opartej na 7 żelbetowych słupach sztywno
zamocowanych w oczepach pali, stanowiących fundamenty podpór. Ze względu na bliskość
rzeki Odry, słaby grunt oraz bogatą miejską infrastrukturę podziemną posadowienie
projektowanego obiektu przewidziano na palach wierconych średnicy D = 0,8 m.

Płyta pomostu grubości 0,50 m jest wzmocniona po obu stronach belkami

żelbetowymi, co powoduje iż kształt przekroju poprzecznego kładki jest zbliżony do kształtu
litery „U” (rys. 2.). Zastosowane belki krawędziowe mają za zadanie wzmocnienie
i usztywnienie konstrukcji przęseł połączonej z żelbetowymi słupami o przekroju kołowym
i średnicy 0,6 m.

Podstawowe dane techniczne projektowanej konstrukcji:

• maksymalna rozpiętość między osiami podpór w kierunku

prostopadłym do ulicy Wybrzeże Wyspiańskiego

21,90

m

• rozpiętość między osiami podpór nad ulicą C.K. Norwida

15,50 m

• szerokość użytkowa kładki

4,60

m

• całkowita szerokość kładki w najwęższym miejscu

5,70 m

• długość kładki po stronie ulicy C. K. Norwida

52,30 m

• całkowita długość kładki

61,10

m

• szerokość całego

obiektu

27,50

m

• grubość płyty przęsła

0,50 m

• wysokość belek krawędziowych

1,90

m

• wytrzymałość

obliczeniowa

betonu

B35

R

b

=26,0 MPa

Wykonanie projektowanej kładki przewidziano w technologii betonowania na pełnym
rusztowaniu. Ze względu na to w trakcie budowy nastąpi ograniczenie wysokości skrajni
samochodowej do 3,5 m oraz konieczność wprowadzenia szczególnych środków
bezpieczeństwa dla pojazdów przejeżdżających w pobliżu rusztowań przy utrzymaniu ruchu
na ulicy Wybrzeże Wyspiańskiego. Ulica Norwida ze względu na konieczność ustawienia
rusztowań i wykonania płyty betonowej będzie musiała być w rejonie budowy kładki
wyłączona z eksploatacji na okres ok. 3 miesięcy

Do modelowania obiektu w programie obliczeniowym zastosowano

dwuwymiarowe elementy czworokątne (e

2

) dla płyty pomostu oraz elementy prętowe (e

1

)

dla

odwzorowania belek usytuowanych wzdłuż krawędzi pomostu. Wizualizację

zastosowanego modelu obliczeniowego przedstawiono na rys. 3.

Aksonometryczny widok projektowanej konstrukcji na tle układu ulic Wybrzeże

Wyspiańskiego i Norwida przedstawia rys. 4. Dostęp pieszych do kładki zapewniają trzy
konstrukcje schodów, a trzy windy umożliwiają korzystanie z kładki osobom
niepełnosprawnym.

Koncepcje kładki dla pieszych w rejonie Gmachu Głównego Politechniki Wrocławskiej

317

Rys. 1. Koncepcja Płyta – lokalizacja obiektu

a)

b)

Rys. 2. Koncepcja Płyta: a) widok w planie, b) przekrój poprzeczny konstrukcji przęsła

J. Piechociński, J. Bień

318

Rys. 3. Model obliczeniowy klasy (e

1

+e

2

,p

3

) zastosowany do analizy konstrukcji w systemie

ROBOT

Rys. 4. Wizualizacja kładki według koncepcji Płyta w powiązaniu z układem

komunikacyjnym w rejonie Gmachu Głównego Politechniki Wrocławskiej

3. Koncepcja Rura

W koncepcji Rura konstrukcje przęseł przewidziano w postaci dwóch niezależnych

przestrzennych ramownic stalowych. Obie konstrukcje przęseł zostały zaprojektowane
z takich samych profili i mają podobną, ale nie identyczną geometrię. Przęsło nad ulicą
Wybrzeże Wyspiańskiego ma rozpiętość 17,6 m, a linie jego podparcia są równoległe
do siebie , ale ukośne w stosunku do osi przeszkody i osi przęsła. Rozpiętość teoretyczna
przęsła nad ulicą Norwida wynosi 15,4 m, a linie podparcia nie są do siebie równoległe.
Ukształtowanie projektowanej konstrukcji w planie przedstawia rys. 5, a geometrię
konstrukcji przęseł oraz zastosowany model obliczeniowy – rys. 6.

Ustrój nośny obu przęseł kładki stanowi stalowa ramownica przestrzenna składająca

się z 6 rur

φ323,9/20 stanowiących elementy podłużne, połączonych rurami φ108/8, które są

Koncepcje kładki dla pieszych w rejonie Gmachu Głównego Politechniki Wrocławskiej

319

„przewiązkami” i krzyżulcami w stosunku do elementów podłużnych. Całość konstrukcji
została zaprojektowana jako spawana i oparta punktowo na łożyskach elastomerowych
usytuowanych na poziomych elementach żelbetowych ramowych konstrukcji schodów,
stanowiących jednocześnie podpory kładki (rys. 7).

Rys. 5. Koncepcja Rura – widok w planie i przekrój poziomy

a)

b)

Rys. 6. Koncepcja Rura: a) przekrój poprzeczny b) zastosowany przestrzenny model

obliczeniowy klasy (e

1

,p

3

)

Między dolnymi elementami podłużnymi (rura

φ323,9/20) są zamocowane

prostopadle do tych elementów profile HEB140 stanowiące poprzeczne elementy rusztu.
Podłużne profile HEB100 i HEB120 oparte i przyspawane do poprzecznych elementów
HEB140 tworzą ruszt na którym opiera się płyta pomostu w postaci stalowej blacha grubości
20 mm.

Podstawowe dane techniczne projektowanej konstrukcji:

• wysokość stalowej przestrzennej ramy na całej długości

3624 mm.

J. Piechociński, J. Bień

320

• szerokość

przestrzennej

ramy

6029

mm

• całkowita długość

konstrukcji

49,60

m

• wytrzymałość obliczeniowa stali 18G2A

R

b

=280,0 MPa

Ze względu na możliwość przetransportowania gotowych konstrukcji przęseł kładki

za pomocą barki, utrudnienie w ruchu będzie występowało jedynie w okresie rozładunku
oraz montażu konstrukcji. Montaż będzie wymagał użycia dwóch ciężkich dźwigów,
ustawionych na ulicy. Zakłada się, że rozładunek i montaż konstrukcji można przeprowadzić
w ciągu 2 dni dla jednego przęsła kładki, co powoduje konieczność wprowadzenia
znacznych ograniczeń w ruchu jedynie w ciągu w sumie 4 dni. Pozostałe prace przy budowie
kładki nie powinny ingerować w ruch samochodowy.

Do analizy konstrukcji w systemie ROBOT zastosowano model obliczeniowy klasy

(e

1

,p

3

) pokazany na rys. 6b. W modelu tym poszczególne części konstrukcji przęseł

odwzorowano przy użyciu elementów (e

1

)

Wizualizację projektowanej konstrukcji na tle układu komunikacyjnego w rejonie

Gmachu Głównego Politechniki Wrocławskiej pokazano na rys. 7. Przewidziano
wyposażenie kładki w trzy konstrukcje schodów oraz trzy windy umożliwiające dostęp
do kładki osobom niepełnosprawnym.

Rys. 7. Wizualizacja kładki według koncepcji Rura – widok od strony budynku

Zintegrowanego Centrum Studenckiego

4. Koncepcja Ring

Ustrój nośny kładki stanowi zakrzywiona w planie żelbetowa rama przestrzenna pokazana
na rys. 8. W planie geometria osi rygla ramy jest opisana przy użyciu trzech łączących się ze
sobą łuków o różnych promieniach. Rygiel jest sztywno połączony z czterema żelbetowymi
podporami o złożonej geometrii (rys. 8 oraz 9). Rozpiętości teoretyczne przęseł kładki
mierzone między osiami podpór wynoszą 19,5 m i 21,5 m.

Prostopadle do osi żelbetowego rygla ramy przymocowane są stalowe wsporniki

o przekroju zamkniętym tworzące konstrukcję pomostu kładki. Długość wsporników wynosi

Koncepcje kładki dla pieszych w rejonie Gmachu Głównego Politechniki Wrocławskiej

321

4,34 m. Między wspornikami zaprojektowano belki dwuteowe, które zapewniają współpracę
sąsiadujących wsporników. Na ruszcie utworzonym ze wsporników i poprzecznie do nich
zamontowanych dwuteowników ułożona jest blacha pomostowa.

Rys. 8. Koncepcja Ring: widok z boku, przekrój poprzeczny oraz rzut poziomy

a)

b)

Rys. 9. Koncepcja Ring: a) przekrój poprzeczny przęsła kładki, b) model obliczeniowy klasy

(e

1

+e

2

,p

3

) zastosowany do analizy obiektu w systemie ROBOT

Podpory kładki ze względu na bliskość rzeki Odry, słaby grunt oraz miejską

lokalizację obiektu, wymagającą ograniczenia zajmowanego miejsca w czasie wykonywania
prac budowlanych, posadowiono pośrednio na palach wierconych o średnicy D=0,8 m.

Podstawowe dane techniczne

projektowanej konstrukcji:

• wysokość belki żelbetowej 1,90

m

• szerokość konstrukcji (belka żelbetowa + wspornik stalowy)

6,10 m

• długość konstrukcji samej kładki po stronie „Tawerny”

49,0 m

• długość

obiektu

po

stronie

„Tawerny”

78,0

m

• długość obiektu po stronie Gmachu Głównego Politechniki

111,5 m

• wytrzymałość obliczeniowa na ściskanie betonu B35

R

bc

=26,0 MPa

J. Piechociński, J. Bień

322

• wytrzymałość obliczeniowa stali 18G2A:

R

ba

=280,0 MPa

Wykonanie żelbetowej części konstrukcji przewiduje się przy wykorzystaniu

technologii betonowania w deskowaniu z elementów inwentaryzowanych usytuowanych na
rusztowaniu. Taka technologia zapewni utrzymanie ruchu na obu ulicach przy ograniczeniu
wysokości skrajni samochodowej do 3,5 m, oraz wprowadzeniu szczególnych środków
bezpieczeństwa dla pojazdów przejeżdżających w obrębie rusztowań.

Model obliczeniowy klasy (e

1

+e

2

,p

3

). Zastosowany do analizy konstrukcji

w systemie ROBOT pokazano na rys. 9. W modelu tym poszczególne części konstrukcji
przęseł odwzorowano przy użyciu elementów prętowych (e

1

) i elementów dwuwymiarowych

(e

2

) dla stalowych płyt pomostu.

W wyniku przeprowadzonych analiz statyczno-wytrzymałościowych

rozpatrywanego wariantu stwierdzono, że wartości sił wewnętrznych – a w szczególności sił
wywołanych różnicą temperatur – powodują nadmierne wytężenie konstrukcji. W związku
z tym zmodyfikowano schemat statyczny rezygnując ze sztywnych połączeń podpór
pośrednich z

belką główną i stosując oparcie jej na łożyskach wielokierunkowo

przesuwnych, co pozwoliło na większą swobodę odkształceń konstrukcji. Dodatkowo
w zmodyfikowanej konstrukcji zastosowano przerwy dylatacyjne pomiędzy sekcjami
stalowego rusztu pomostu (co 2-3 wsporniki pomostu), które wpływają na zmniejszenie
naprężeń w elementach rusztu pomostu wywołanych wpływem temperatury.

Wstępne wymiarowanie przekrojów pokazało, że zmieniony układ statyczny

i konstrukcyjny

umożliwia zaprojektowanie analizowanej konstrukcji zgodnie

z wymaganiami norm [1], [2] oraz [3].

Wizualizację projektowanej konstrukcji na tle układu komunikacyjnego w rejonie

Gmachu Głównego Politechniki Wrocławskiej pokazano na rys. 10. W prezentowanej
koncepcji przewidziano wyposażenie kładki w trzy konstrukcje schodów oraz pochylni
umożliwiających dostęp do kładki osobom niepełnosprawnym, a także rowerzystom.

Rys. 10. Wizualizacja kładki według koncepcji Ring w powiązaniu z układem

komunikacyjnym – widok od strony budynku Zintegrowanego Centrum Studenckiego

Koncepcje kładki dla pieszych w rejonie Gmachu Głównego Politechniki Wrocławskiej

323

5. Podsumowanie

Wyniki analiz wszystkich prezentowanych koncepcji kładki dla pieszych w rejonie

Gmachu Głównego Politechniki Wrocławskiej potwierdzają spełnieni przez rozpatrywane
konstrukcje wymagań obowiązujących norm projektowych.

W poszczególnych rozwiązaniach zaproponowano zróżnicowany program

użytkowy wynikający z ukształtowania konstrukcji oraz możliwości związanych
z lokalizacją. W koncepcji Płyta przewidziano 6 pasów ruchu pieszych, w koncepcji Rura –
5 pasów ruchu dla pieszych, natomiast w koncepcji Ring zaprojektowano 3 pasy ruchu dla
pieszych oraz 2 pasy ruchu rowerowego. W wariantach Płyta oraz Rura kładkę wyposażono
w schody oraz windy, a w wariancie Ring zastosowano schody oraz pochylnie.

Ze względu na geometrię ulic w rejonie projektowanej kładki zakłada się, że ruch

samochodowy w czasie wykonywania kładki będzie wymagał ograniczenia, szczególnie
w zakresie wysokości skrajni ruchu. Najmniejsze ograniczenia wiążą się z realizacją kładki
zgodnie z koncepcją Rura.

Biorąc pod uwagę podstawowe kryteria oceny, takie jak spełnienie wymagań

użytkowych i technicznych, formę architektoniczną, dopasowanie do otoczenia oraz
wymagania realizacyjne za rozwiązanie spełniające w największym stopniu te kryteria
można uznać koncepcję Ring.

Literatura

[1]

PN-85/S-10030. Obiekty mostowe. Obciążenia.

[2]

PN-91/S-10042. Obiekty mostowe. Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone.
Projektowanie.

[3]

PN-82/S-10052. Obiekty mostowe. Konstrukcje stalowe. Projektowanie.

FOOTBRIDGE IN THE AREA OF MAIN BUILDING OF WROCLAW

UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Summary

Due to the raising pedestrian traffic in the area of the Main Building of Wroclaw

University of Technology which is going to be even bigger after establishing the new part of
campus of University at the other Odra river bank there could appear urgent need to build a
footbridge to separate the vehicles and pedestrian traffic. The presence can not lower the
street class and can not limit the street traffic.

What is more the new footbridge can not disturb much in the space between the

traditional Main Building of Technical University and the modern building of Integrated
Students’ Centre (ZCS). Presented in this paper conceptions of the pedestrian bridge called
Płyta, Rura and Ring were elaborated as the Final Project of Jacek Piechocinski supervised
by Ph.D. Jan Bien at the Faculty of Civil Engineering of the Wrocław University of
Technology in the academic year 2006/7.