Andrzej Ajdukiewicz
Kierunki rozwoju badań
konstrukcji betonowych
DIRECTIONS OF RESEARCH DEVELOPMENT IN CONCRETE STRUCTURES
Streszczenie
Minione dwudziestolecie było areną znaczącej rewolucji w stosowaniu materiałów kon-
strukcyjnych i w ich wykorzystaniu w konstrukcjach. Głównym aktorem na tej scenie był
beton. Ten najbardziej popularny materiał konstrukcyjny bardzo się zmieniał i należał
do tych materiałów, które były przeznaczone do różnych celów. Wszystkie zastosowania
nowych rodzajów betonu lub modyfikacji klasycznego betonu musiały być poprzedzone
różnymi badaniami, zaczynając od próbek aż do całych konstrukcyjnych elementów żel-
betowych lub sprężonych. To stanowiło i stanowi nadal wielkie wyzwanie dla ośrodków
badawczych i wielu tysięcy badaczy na całym świecie.
Kongresy fib  Międzynarodowej Federacji Betonu Konstrukcyjnego, organizowane
co cztery lata, są szczególną okazją do przeglądu światowych osiągnięć w badaniach
w dziedzinie konstrukcji betonowych.
W referacie przedstawiono główne kierunki rozwoju w zakresie badań konstrukcji
betonowych w okresie 2002-2005 na podstawie materiałów Drugiego Kongresu fib w Ne-
apolu (czerwiec 2006).
Abstract
The past twenty years have been an arena of important revolution of structural materials
and constructional applications. The main actor on this scene was concrete. This most
popular structural material has changed very much, in fact being diversified into the
family of many kinds of material for different applications. All structural applications
of new kinds of concrete or modified classical concrete had to be preceded by various
investigations, from specimens to entire reinforced- or prestressed-concrete structural
elements. It has determined the great challenge for research centers and many thousands
of researchers all over the world.
prof. dr inż. Andrzej Ajdukiewicz  Katedra Inżynierii Budowlanej, Politechnika Śląska
The Congresses of fib  International Federation for Structural Concrete, organized
every four years, are the particular opportunity to review the world achievements of
research works in the field of concrete structures.
This paper presents the main directions of development in the domain of research of
concrete structures on the basis of presentations during the Second fib Congress in Naples
(June 2006).
Kierunki rozwoju badań konstrukcji betonowych
1. Wprowadzenie
Ogromne znaczenie betonu w budownictwie całego świata najbardziej uwidacznia się
w intensywności badań prowadzonych w wielu ośrodkach światowych. Tak dzieje się
od co najmniej półwiecza, ale wraz z postępem wiedzy zmieniają się główne kierunki
koncentracji badań w określonych obszarach. Przyspieszenie rozwoju zastosowań betonu,
spowodowane wielkim postępem technologicznym w tej dziedzinie w minionych dwóch
dekadach sprawiło, że równie duże przyspieszenie nastąpiło w pracach doświadczalnych
i teoretycznych. Można ogólnie stwierdzić, że obszary badań stale się rozszerzają i jedynie
nieliczne kierunki wcześniejszych badań bywają zaniechane. Na świecie w ostatnich 20
latach ukazuje się corocznie znacznie ponad 10000 publikacji dotyczących badań betonu
konstrukcyjnego, konstrukcji żelbetowych i sprężonych oraz problemów pokrewnych.
Pomimo stałego doskonalenia procesu wymiany informacji i tym samym zwiększania
ich dostępności  nie jest praktycznie możliwe śledzenie postępu badań nawet tylko
w wybranych dziedzinach w sposób ciągły.
Szczególną okazję do podsumowania rozwoju najświeższych badań w różnych dzie-
dzinach konstrukcji betonowych stanowią kongresy fib, w latach olimpijskich. Materiały
ostatniego kongresu fib w Neapolu [1] są głównym z
ródłem niniejszego referatu.
Poprzednio, na Pierwszym Kongresie fib w Osace w 2002 r., uznanym dotychczas za
największe w historii spotkanie specjalistów z zakresu betonu konstrukcyjnego [2], domi-
nowały badania ośrodków dalekowschodnich, zwłaszcza japońskich. Działo się tak nie
tyle dlatego, że Japonii powierzono organizację kongresu, ale przede wszystkim w wyniku
wielkich nakładów na badania w obszarze budownictwa, jakie w tym kraju przewidziano
po tragicznym trzęsieniu ziemi w Kobe w 1995 r. Wydawało się, że liczba uczestników
w Osace, przekraczająca 2000 osób oraz liczba 668 zakwalifikowanych prac (referatów
i posterów), będzie rekordem na długo nie do pobicia. Lecz było to także przedmiotem
krytyki, bo obrady podstawowe odbywały się w 10 salach równolegle i w sali posterów,
w ciągu 5 dni po 7 do 8 godzin dziennie.
Przedstawiono wtedy zarówno różne punkty widzenia na dotychczasowy rozwój
konstrukcji betonowych, jak też nowatorskie realizacje oraz przewidywania na najbliż-
szy okres. Trzeba przyznać, że znaczna większość tych przewidywań potwierdza się, co
znalazło odbicie w treści prac przygotowanych na Drugi Kongres.
Na kongres w Neapolu przyjęto 639 referatów i zamówiono 12 wystąpień wprowa-
dzających. Zgłoszone referaty wybrano z prawie 1000 propozycji na podstawie recenzji
międzynarodowego zespołu 77 członków komitetu naukowego i doradczego, wspoma-
ganych jeszcze przez specjalistów z tematycznych Komisji fib.
Stworzyło to wielki program obrad, dopełniony przez raporty Komisji fib oraz
raporty grup narodowych, w tym także  po przerwie  raport grupy polskiej fib. Ob-
rady przebiegały w 8 salach równolegle, a pod względem merytorycznym podzielono
wszystkie prezentacje na 20 sesji. Ten podział wykorzystano do omówienia głównych
dziedzin tematycznych
2. Przegląd tematyki prac
Z konieczności przegląd niniejszy ma charakter syntetyczny, ze wskazaniem jedynie na
szczególnie szeroko prezentowane tematy.
3
Andrzej Ajdukiewicz
2.1. Duże realizacje i innowacyjne konstrukcje (18 prac)
Sesja 1, ciesząca się wielkim zainteresowaniem, stanowi dobrą tradycję liczącą ponad
pół wieku (jeszcze z dawnych 13 kongresów FIP  Międzynarodowej Federacji Betonu
Sprężonego). Na przykładzie obiektów z kilkunastu krajów przedstawiono różne inno-
wacje projektowe i realizacyjne, preferując duże obiekty. W tym przeglądzie znalazły się
także propozycje nowych pomysłów konstrukcyjnych, np. fundamentów dla obiektów
w rejonach sejsmicznych lub zastosowań systemu przestrzennych struktur ramowych
CUBIC (pomysł Leszka Kubika z W. Brytanii z lat 1970., rozwijany obecnie w Chinach).
Dominowały jednak prezentacje ciekawych realizacji: obiektów miejskich (Dom Muzyki
w Porto  fot. 1, Teatro de Canal w Madrycie, największe na świecie centrum handlowe
Dubai Mall), konstrukcji przemysłowych (wielkie rurociągi w Indiach, nowe konstrukcje
przemysłu petrochemicznego w Norwegii, obudowy reaktorów nowej generacji w In-
diach), mostów różnego typu (w Portugalii  fot. 2, w Niemczech, we Włoszech  fot. 3
Fot. 1. Dom Muzyki (Casa da Musica) w Porto, Portugalia   przestrzeń zaklęta w białym
betonie
Fot. 2. Most Księcia Henryka nad
rzeką Douro w Porto  nowoczesna
konstrukcja łukowa (2002) pomiędzy
historycznymi obiektami stalowymi
z XIX wieku
4
Kierunki rozwoju badań konstrukcji betonowych
i 4 a,b, w Indiach, Hiszpanii  fot. 5, Portugalii, Chinach), obiektów sportowych i specjal-
nych (stadion w Bradze w Portugalii  fot. 6a, b).
Fot. 3. Jeden z 750 prefabrykatów wiaduktów szybkiej kolei włoskiej Modena  Bolonia
a) b)
Fot. 4a) Kształt korytowego prefabrykatu ze sprężeniem na czas transportu i montażu, b) trans-
port prefabrykowanych przęseł wiaduktu
Fot. 5. Most łukowy Los Tilos na La Palmie, Hiszpania  realizacja bez rusztowań nad głębokim
wąwozem
5
Andrzej Ajdukiewicz
a)
b)
Fot. 6a) Budowa stadionu pił-
karskiego w Bradze, Portugalia
 masywne elementy trybun
betonowane głównie w nocy
z przyczyn klimatycznych,
b) budowa dachu wiszącego
o rozpiętości 202 m
2.2. Projektowanie i wykonawstwo (40 prac)
W grupie tej umieszczono bardzo różnorodne prace, w których autorzy eksponowali jakieś
szczególne rozwiązania koncepcyjne i projektowe, w dużym stopniu zorientowane na
innowacje realizacyjne. Znalazły się tu zarówno analizy teoretyczne istniejących lub pro-
jektowanych budowli, sposoby uwzględniania w projektowaniu wpływów reologicznych
a) b)
Fot. 7a) Wieża kontrolna lotniska w Barcelonie, b) montaż prefabrykatów przestrzennego szkieletu
6
Kierunki rozwoju badań konstrukcji betonowych
i termicznych, a wreszcie różne innowacje związane z materiałami i specjalnymi meto-
dami realizacji konstrukcji żelbetowych i sprężonych. Ciekawym przykładem innowacji
realizacyjnych, nastawionych na wysokie tempo wykonawstwa, mogą być dwie wieże
lotniskowe montowane w Hiszpanii  trzonowo-szkieletowa wieża kontrolna lotniska
w Barcelonie  fot. 7a,b oraz wieża w Maladze  fot. 8 a,b. W tej grupie omawiano także
wiele realizacji mostowych i tu zakwalifikowano też referat polski prezentowany w postaci
posteru, a dotyczący części podwieszonej mostu Milenijnego we Wrocławiu  fot. 9.
a) b)
Fot. 8a. Wieża lotniska w Maladze  obiekt całkowicie prefabrykowany, b) wielkowymiarowy
prefabrykat słupów sprężonych
Fot. 9. Most Milenijny przez Odrę we Wrocławiu  część podwieszona w okresie budowy
2.3. Modelowanie i projektowanie (69 prac)
Ta bardzo obszerna grupa opracowań stanowiła prezentację tematyki z pogranicza teorii
i projektowania  jest to oczywiście niezmiernie istotny i preferowany przez fib kierunek
wypełniający lukę między pracami teoretycznymi i doświadczalnymi a praktyką pro-
jektową. Znalazły się tu prace prezentujące uproszczone modele do analizy elementów
7
Andrzej Ajdukiewicz
żelbetowych i sprężonych, różne zastosowania MES, wyniki badań i oparte na nich modele
zachowania się elementów poddanych różnym działaniom  zginania, ścinania, ściska-
nia, przebicia i kombinacji tych działań, rozwinięcia metody kratownicowej w analizie
elementów i wreszcie różne problemy wpływów długotrwałych i obciążeń cyklicznych
oraz zmian przyczepności betonu i stali.
Znaczną grupę stanowiły problemy konstrukcji sprężonych, zwłaszcza strat sprężenia,
ugięć, analizy nieliniowej, sprężania bez przyczepności i specjalnych zastosowań sprężenia
(np. w strzemionach dużych konstrukcji lub w płaskich stropach  fot. 10).
Fot. 10. Badania przebicia (Słowacja)
 model płyty sprężonej kablami bez
przyczepności, porównywany z mode-
lami żelbetowymi z włóknobetonu
2.4. Konstrukcje podziemne i fundamenty (19 prac)
Przedstawiono tu zarówno nowe koncepcje projektowania tuneli, zapór, stabilizacji skarp
i fundamentów, zwłaszcza na palach, poddanych różnym obciążeniom, jak i konkretne
realizacje trudnych obiektów (podziemna rozbudowa muzeum w Amsterdamie, metro
w Barcelonie, fundamenty pylonu mostu Sutong w Chinach, tunele w Japonii  fot. 11).
Fot. 11. Prefabrykowane
obudowy tuneli wielkich
arterii w Japonii
2.5. Konstrukcje zespolone i hybrydowe (24 prace)
W tej ciekawej grupie tematów przeważały innowacje materiałowo-konstrukcyjne. W re-
lacjach z badań przeważały europejskie doświadczenia z belkami zespolonymi różnych
typów. Brazylijskie badania dotyczyły smukłych słupów zespolonych w postaci rur sta-
lowych wypełnionych betonem, poddanych obciążeniom mimośrodowym.
8
Kierunki rozwoju badań konstrukcji betonowych
Natomiast prezentacje zastosowań pochodziły głównie z Dalekiego Wschodu. Cie-
kawe kombinacje dawnych pomysłów (propozycje niemieckie złączy PBL z lat 80.) z naj-
nowszymi zastosowaniami betonów ultrawysokowartościowych przedstawili badacze
japońscy  fot. 12, 13 i 14.
Fot. 12. Kładka hybrydowa Akakura Onsen Yukemuri w Japonii, o rozpiętości 35,3 m i wysokości
przekroju skrzynkowego 0,95 m; prefabrykaty pomostu i dz
wigara z ultrawysokowartościowego
betonu RPC-Ductal połączone złączami PBL i sprężone kablami
Fot. 13. Zasada hybrydowej kon-
strukcji kładki z fot. 10  prefabry-
katy z RPC-Ductal: płyta pomostu
i dz
wigar korytowy scalane są za
pomocą złączy PBL (stalowe łącz-
niki osadzone w gniazdach płyty);
po zmontowaniu sprężenie kablami
zewnętrznymi w przestrzeni przekroju
skrzynkowego
Fot. 14. Strunobetonowe belki ze-
spolonego mostu autostradowego
Hirikashi w Japonii z ultrawysoko-
wartościowego betonu (RPC-Ductal)
o rozpiętości 16,6 m; ciężar zaledwie
40% zwykłych belek sprężonych; płyta
sprężona nadbetonu grubości 20 cm
ze złączami typu PBL prowadzącymi
poprzeczne kable
2.6. Prefabrykacja (32 prace)
Wiele kierunków badań wynika z rozwoju nowoczesnej prefabrykacji. Prowadzone są
laboratoryjne badania elementów z nowych materiałów  produkowanych metodami
zapewniającymi dużą dokładność i wykończenie powierzchni  oraz nowych typów złą-
czy tych elementów. Konsekwencją tych badań są nowe realizacje bardzo różnorodnych
9
Andrzej Ajdukiewicz
konstrukcji  szczególnie mostów, budynków miejskich w niskiej i średniej zabudowie,
a ostatnio także budynków wysokich  fot. 15. Ten ostatni kierunek wykorzystuje moż-
liwość cienkościennych przekrojów z zaawansowanych materiałów (np. włóknobetony
samozagęszczalne), a zatem możliwość wznoszenia bardzo lekkich konstrukcji. Wielkim
poligonem nowoczesnych realizacji z prefabrykatów są obecnie Indie  fot. 16. Wiele prac
badawczych dotyczyło zachowania się złączy o quasi-podatnym charakterze w warunkach
obciążeń wyjątkowych, zwłaszcza sejsmicznych.
Fot. 15. Waterstad Toren w Rotterdamie Fot. 16. Prefabrykowane konstrukcje wielo-
 najwyższy w Europie całkowicie pre- kilometrowych estakad w Indiach
fabrykowany budynek mieszkalny (36
kondygnacji)
2.7. Plastyczność w projektowaniu konstrukcji betonowych (6 prac)
W grupie tej wydzielono prace teoretyczne lub teoretyczno-doświadczalne nad możli-
wością lub ograniczeniami uwzględniania w projektowaniu plastycznych odkształceń
konstrukcji betonowych. Prace takie prowadzone są zarówno dla konstrukcji prętowych,
jak i mieszanych, np. płytowo-słupowych.
2.8. Projektowanie konstrukcji betonowych na wpływy sejsmiczne
(46 prac)
2.9. Ocena odporności sejsmicznej istniejących konstrukcji (45 prac)
Te dwie grupy badań są na wielką skalę rozwijane w krajach zagrożonych wpływami
sejsmicznymi. Przeważają prace teoretyczne, analizy wykorzystujące nowe modele ma-
teriałowe i nowe możliwości symulacji komputerowych, ale także imponująca liczba
eksperymentów. Najwięcej prac teoretycznych prowadzi się w Japonii, USA i Nowej
Zelandii, a w Europie we Włoszech i Grecji. Specjalne badania na temat sejsmicznego
bezpieczeństwa obudowy reaktorów jądrowych przeprowadza się we Francji. Analiza
10
Kierunki rozwoju badań konstrukcji betonowych
istniejących obiektów w strefach sejsmicznych  mostów, budynków, obiektów zabytko-
wych  to przede wszystkim domena prac japońskich i włoskich, ale także prowadzone
są badania w Meksyku, Korei Płd., Niemczech, Turcji i Rumunii. Niektóre z tych badań
 dotyczące usztywniającej roli ścian lub innych stężeń  bardzo przypominają prace nad
skutecznym zabezpieczaniem obiektów na wpływy górnicze, znane w naszym kraju.
2.10. Zbrojenie niemetaliczne w nowych i istniejących konstrukcjach
(90 prac)
W ostatniej dekadzie jest to najbardziej rozwijająca się grupa prac badawczych. Przy takim
szerokim froncie badań dochodzi oczywiście do powtórzeń, a sprzyjają temu działania
producentów nowych materiałów, zwłaszcza polimerów zbrojonych włóknami (FRP).
W badaniach laboratoryjnych przeważają dość proste modele belek, płyt i słupów, ale
stopniowo wprowadzane są coraz bardziej złożone obciążenia statyczne, cykliczne i dy-
namiczne. Na tle niezliczonej liczby belek żelbetowych z zewnętrznym zbrojeniem FRP
badanych na świecie  na Kongresie w Neapolu wyróżniła się praca z Polski dotycząca
elementów skręcanych, zewnętrznie wzmacnianych CFRP.
Dwa kierunki badań stanowią obecnie w tej dziedzinie najbardziej zaawansowane
materiałowo i nowatorskie prace, prowadzone w mniej licznych ośrodkach. Pierwsza to
sprężanie za pomocą materiałów FRP i jego efektywność z uwagi na poprawę rysoodpor-
ności i sztywności. Druga grupa, na razie rozwijana w niewielu krajach (w Niemczech,
Japonii i Grecji, także rozpoczynana w Polsce), to konstrukcje zbrojone tekstyliami  Te-
xtile Reinforced Concrete. Badania te stwarzają nowe możliwości radykalnej poprawy
trwałości konstrukcji z betonu zbrojonego.
2.11. Konstrukcje betonowe w warunkach wybuchu (7 prac)
Dziedzina ta ma swą genezę przede wszystkim w zagrożeniach ze strony terrorystów.
Analizuje się skutki wybuchów najczęściej w budynkach wielokondygnacyjnych i w
tunelach. Jednocześnie badana jest skuteczność systemów ograniczenia wpływów wy-
buchów oraz stosowania najbardziej zaawansowanych materiałów (australijskie badania
nad stosowaniem FR-RPC Ductal).
2.12. Odpowiedz
konstrukcji betonowych na wysokie temperatury
(12 prac)
Przedmiotem badań i analiz teoretycznych są zachowania się elementów, a czasem całych
konstrukcji w warunkach pożarowych lub pod działaniem wysokich temperatur innego
pochodzenia. Poszukiwane są skuteczne metody analizy konstrukcji w takich warunkach,
z uwzględnieniem zmian właściwości materiałowych.
Od wielu lat najbardziej spektakularne badania całych obiektów w warunkach pożaru
w Europie są prowadzone w brytyjskim laboratorium BRE. Kolejno poddawane są tam
badaniu różnego typu konstrukcje  ostatnio zaprezentowano wyniki badań 7-kondy-
gnacyjnego szkieletu płytowo-słupowego  fot. 17. Podobnej skali badania prowadzone
są jedynie w Kanadzie.
11
Andrzej Ajdukiewicz
Fot. 17. Płaski strop żelbeto-
wy po badaniu w warunkach
pożarowych (przez 25 minut
poddany był na działanie
temperatury do 950oC)
2.13. Beton konstrukcyjny (53 prace)
Ograniczając badania materiałowe jedynie do właściwości decydujących o zastosowa-
niach konstrukcyjnych, można i tak odnotować tysiące prac corocznie prezentowanych.
Najwięcej badań poświęca się właściwościom betonów modyfikowanych, począwszy od
właściwości reologicznych mieszanki, poprzez dodatki i rozproszone zbrojenie, aż do
ultrawysokowartościowych betonów, poddawanych różnej obróbce termiczno-wilgot-
nościowej. Wprowadzenie do praktyki wyników badań wyrafinowanych modyfikacji
betonu wymaga znacznie trudniejszych badań porównawczych zachowania się elementów
z zastosowaniem tych materiałów. Przykład porównawczych badań niemieckich z zamia-
ną zbrojenia zwykłego na mikrozbrojenie (siatki z drutów 0,5 mm w wielu warstwach)
przedstawiono na fot. 18.
Fot. 18. Porównanie obrazu
zarysowania przebadanych
na zginanie/ścinanie belek
z ultrawysokowartościo-
wego betonu (150 MPa)
zbrojonych w tym samym
stopniu  mikrozbrojeniem
(górna) i zwykłymi prętami
(dolna)
Trzeba podkreślić, że uzyskanie korzystnych zmian w wyniku modyfikacji w jed-
nym obszarze może spowodować zmiany, nie zawsze korzystne w zakresie innych
właściwości. Badania wskazują, że również dotychczasowe uogólnienia normowe lub
12
Kierunki rozwoju badań konstrukcji betonowych
modele materiałowe wymagają daleko idących korekt w betonach nowych generacji.
Wprowadza się drugą fazę modyfikacji, aby usunąć niedogodności  np. bezskurczowy
beton samozagęszczalny, czasem jeszcze kolorowy  jako materiał kreowany z myślą
o detalach architektonicznych.
2.14. Materiały i systemy do zbrojenia i sprężania (27 prac)
Prace te rozwijane są w wielu kierunkach. W zakresie zbrojenia zwykłego badane są stale
o podwyższonej wytrzymałości, przy jednocześnie zdecydowanie zwiększonym wydłu-
żeniu granicznym. Wygląda na to, że niedawno wprowadzone stale RB500 i RB500W
zostaną szybko wycofane na rzecz stali bardziej ciągliwych (produkcję Epstal już podjęto
w Polsce.
Powstają systemy przygotowania zbrojenia na automatach przystosowanych wprost
do czytania szczegółowych wyników komputerowego określenia zbrojenia (system szwaj-
carski BAMTEC)  zbrojenie jest przygotowane w postaci rozwijalnych  dywanów .
System szczególnie przydatny w zbrojeniu płaskich płyt z wieloma otworami lub niere-
gularnymi podporami  fot. 19.
Fot. 19. Rulony  dywanowego zbro-
jenia przygotowane automatycznie
z precyzyjnym doborem prętów
według obliczeń komputerowych
(BAMTEC  Szwajcaria)
Równolegle przebiegają badania konstrukcji zbrojonych stalą nierdzewną, której
właściwości są znacząco różne od stali zwykłych. Na dużą skalę podjęto, zwłaszcza
w ośrodkach niemieckich (Aachen i Drezno), badania zastosowań zbrojenia tekstylnego
z włókien szklanych (Glass-AR), aramidowych, PVA i węglowych. Zbrojenie to stosowane
jest w postaci siatek (fot. 20).
Fot. 20. Przykład możliwości  teks-
betu  konstrukcji betonowych ze
zbrojeniem tekstylnym; dzięki ograni-
czeniu otuliny uzyskuje się wyjątkowo
cienkościenne elementy
13
Andrzej Ajdukiewicz
Najwięcej badań poświęca się od dłuższego czasu stalom do sprężania i doskona-
leniu systemów sprężania  cięgien i ich zakotwień, a także badaniom zachowania się
konstrukcji sprężonych za pomocą tych systemów.
2.15. Trwałość konstrukcji betonowych (49 prac)
Badania doświadczalne i prace teoretyczne ukierunkowane są na coraz więcej problemów.
Kontynuowana jest tematyka korozyjna stali i betonu oraz różnego rodzaju środków
zapobiegawczych i metod diagnostycznych. Rozwijane są modele symulacyjne i analizy
teoretyczne zachowania się konstrukcji w całym okresie użytkowania. Dla szczególnie
odpowiedzialnych konstrukcji opracowywane są specjalne technologie wznoszenia, a także
zaawansowane metody zdalnego monitoringu, zwykle z ciągłą rejestracją zachowania się
konstrukcji. Przykładem instalowania środków zapobiegania korozji już w okresie budowy
jest kompleks obiektów nowej przystani w Tangerze, realizowany przez Francuzów (fot.
21). Wszystkie konstrukcje podwodne i narażone na wpływ wody morskiej są od razu
wyposażane w system ochrony katodowej (fot. 22) i inne środki ochronne.
Fot. 21. Obiekty nowej przystani
w Tangerze, w których na wiel-
ką skalę zastosowano instalacje
ochrony antykorozyjnej
Fot. 22. Instalacja ochrony kato-
dowej montowana już w czasie
budowy (francuska realizacja
w Tangerze)
14
Kierunki rozwoju badań konstrukcji betonowych
2.16. Ocena bezpieczeństwa konstrukcji (27 prac)
Rozwijane są prace z zakresu teorii bezpieczeństwa, a także probabilistycznej teorii nie-
zawodności. Niektóre są na razie bardzo odległe od możliwości zastosowań, ale niektóre
opierają się na zadowalająco rozpoznanych przykładach konstrukcji. Wśród tych ostatnich
chodzi najczęściej o mosty, ale także o budynki (np. wielkopłytowe) i obiekty specjalne,
jak obudowy bezpieczeństwa reaktorów jądrowych.
Prowadzone są różnorodne badania konstrukcji pod obciążeniami próbnymi, dostar-
czające danych do uogólniających rozważań teoretycznych. Szczególnie dużo badań w tym
obszarze prowadzi się w USA. Dotyczy to także obciążeń dynamicznych związanych
z wpływami sejsmicznymi.
2.17. Monitoring, utrzymanie, naprawy, ocena stanu i katastrofy
(37 prac)
Problemy racjonalnej eksploatacji, strategii remontowej i wreszcie badania przyczyn kata-
strof to grupa zarówno teoretycznych badań, jak i praktycznych obserwacji, stanowiących
podstawę do wchodzącej na szeroką skalę tematyki oceny w całym okresie użytkowania
(life-cycle assessment  LCA).
Bardzo dużą wagę przykłada się do analizy katastrof, zwłaszcza wtedy, gdy u podstaw
nie leżą ewidentne błędy lub siły natury, a raczej stosunkowo niewielkie błędy w inter-
pretacji zaleceń normowych lub niedoszacowanie obciążeń przy wznoszeniu.
Pamiętając, że największa katastrofa budowlana pod względem liczby ofiar (500)
dotyczyła płytowo-słupowej konstrukcji domu handlowego w Seulu, w 1995 r., analizie
poddaje się przypadki innych katastrof, często wcześniejszych, które zostały dobrze udo-
kumentowane. Przykład katastrofy włoskiego centrum handlowego w końcowej fazie
budowy, którego ustrój nośny stanowił także szkielet płytowo-słupowy, został obecnie
ponownie poddany analizie (fot. 23).
Fot. 23. Katastrofa żelbetowej konstrukcji centrum handlowego (Włochy)
W Europie, podobnie jak w całym świecie, wiele konstrukcji, w tym również bardzo
dużych, poddaje się ocenie, naprawom i wzmocnieniom. To również są istotne tematy,
15
Andrzej Ajdukiewicz
gdyż oprócz racjonalności technicznej stosowanych zabiegów ważne są aspekty ekono-
miczne. Przykład bardzo rozpowszechnionych badań diagnostycznych i wielu niepoko-
jących wyników przedstawili Włosi na temat jednego z dużych stadionów, zbudowanych
w 1990 r. w Bari na piłkarskie mistrzostwa świata (fot. 24). Tego typu obiekty są zaliczane
do najwyższej  klasy konsekwencji i wymaga się dla nich trzeciej (najwyższej) klasy
niezawodności.
Fot. 24. Nowoczesny stadion poddany pełnym badaniom statycznym, dynamicznym i chemicznym
w celu oceny okresu dalszego użytkowania
2.18. Trwanie (sustainability)  okres użytkowania, recykling, rozbiórka
(17 prac)
Ten trudny do krótkiego zdefiniowania termin (nie tylko w języku polskim) to obecnie
silnie rozwijana dziedzina badań, związana ze strategią zrównoważonego rozwoju.
Wchodzą tu zarówno problemy trwałości porównywanej z okresem użytkowania, jak
i racjonalne zużycie materiałów i energii, a wreszcie aspekty środowiskowe. Polski referat
w tym zakresie prezentował wyniki badań nad recyklingiem betonu konstrukcyjnego
oraz metody bezpośredniego podwyższenia trwałości konstrukcji betonowych w wyniku
formowania w deskowaniach selektywnie przepuszczalnych.
Wiele prac ostatniego okresu dotyczy problemów środowiskowych w kontekście
wymagań, jakie będą w niedługim czasie obowiązywać w Europie. Powinniśmy się przy-
zwyczajać do europejskiego logo EPD, którym będą opatrywane części dokumentacji
dotyczące Środowiskowej Deklaracji Wyrobu:
Logo Środowiskowej Deklaracji Wyrobu (Environmental
Product Declaration  EPD)
2.19. Beton w architekturze i środowisku (9 prac)
Realizacje wielu obiektów są poprzedzone studialnymi pracami, w których na równi
z rozwiązaniem technicznym i ekonomią stawiane są względy estetyczne i krajobrazowe.
16
Kierunki rozwoju badań konstrukcji betonowych
Dotyczy to zwłaszcza obiektów komunikacyjnych i budynków reprezentacyjnych. Przykład
wyniku takiego kompleksowego studium stanowi nowy wiadukt w Stanach Zjednoczonych
(fot. 25).
Fot. 25. Wyjątkowa estetyka wiaduktu
dojazdowego na lotnisko w Cincinnati,
USA, wykonanego z prefabrykowanych
segmentów metodą wspornikową
Na równi z nowoczesną prefabrykacją wykorzystywane są możliwości monolitycz-
nych realizacji z pozostawieniem naturalnych powierzchni betonu. Tak rozwiązano
elewacje i wnętrza dużego kompleksu muzealnego w Waszyngtonie (fot. 26). Beton zdo-
minował również rozbudowę opery la Scala w Mediolanie  nowa część ma wysokość
37 m w części nadziemnej i 19 m w części podziemnej (fot. 27).
Fot. 26. Muzeum Sztuki (Katzen Arts Center) w Waszyngtonie  dominacja surowej faktury
betonu
Fot. 27. Rozbudowa Teatro alla Scala w Me-
diolanie (2004)
17
Andrzej Ajdukiewicz
2.20. Ochrona dziedzictwa konstrukcji betonowych (12 prac)
Ochrona konstrukcji betonowym mających charakter zabytku techniki wiąże się często ze
zmianą funkcji obiektów. Przykładem może być znana konstrukcja łukowego przekrycia
fałdowego o rozpiętości 95 m, zaprojektowana przez P.L. Nerviego w 1948 r. jako pawi-
lon wystawowy w Turynie. W wyniku kompleksowych badań stwierdzono, że obiekt
wymaga gruntownej rekonstrukcji. Prefabrykaty dachowe były wykonane z siatkobetonu
i miały grubość zaledwie od 20 do 60 mm. Pomimo upływu prawie 60 lat konstrukcja
nadawała się do naprawy i w 2006 r. obiekt przystosowano do celów sportowych (hokej)
z widownią na 5000 widzów (fot. 28).
Fot. 28. Pawilon wystawowy projektu P.L. Nerviego w Turynie (1948) z prefabrykowanym dachem
fałdowym wykonanym z siatkobetonu  poddany pełnej rekonstrukcji przed Olimpiadą 2006
(obecnie stanowi halę sportową)
Jeszcze poważniejsze zadanie ukończono w 2004 r. Przedmiotem badań, a następnie
rekonstrukcji, był jeden z pierwszych żelbetowych budynków wielokondygnacyjnych
w Europie  szkieletowy obiekt przemysłowy młyna parowego (Vuurmolen) w Overijse
w Belgii z roku 1902 (fot. 29).
Fot. 29. Jeden z najstarszych szkieletów żelbetowych
(1902)  po rekonstrukcji przystosowany do funkcji
administracyjnej
Pałac Żeglarski w Turynie z 1961 r., o niezmiernie śmiałej konstrukcji powłokowej
dachu (dwie warstwy żelbetowe o grubości po 60 mm), na rzucie łuku o zewnętrznym
18
Kierunki rozwoju badań konstrukcji betonowych
obrysie 122 m, poddano renowacji w 2005 r. i przystosowano do funkcji hali sportowej
(fot. 30).
Fot. 30. Pałac Żeglarski w Turynie
z powłokowym dachem dwuwarstwo-
wym  po renowacji w 2005 r.
Dbałość o zabytki techniki, w tym o wczesne lub wyjątkowe pod względem rozwiązań
obiekty betonowe, jest zadaniem krajowych towarzystw subsydiowanych przez rządy.
Największe osiągnięcia w tym dziele ma najstarsze na świecie stowarzyszenie inżynie-
rów budowlanych  brytyjskie Institution of Civil Engineers, powstałe w 1818 roku. Ta
organizacja jest wzorem dla wielu innych krajów.
3. Podsumowanie
Przegląd tematyki badawczej z dziedziny konstrukcji betonowych prezentowanej na
Kongresie fib w Neapolu musiał tu być przedstawiony w sposób bardzo syntetyczny,
bowiem niemal każdy z 639 referatów zawierał oryginalne  przynajmniej we fragmentach
 wyniki, obserwacje lub informacje. Aby uniknąć monotonii informacji, wyrywkowo
wybrano niektóre tematy, zwłaszcza te zawierające informacje o dokonaniach realizacyj-
nych z ostatniego okresu.
Sposób edycji materiałów kongresu  dwustronicowe streszczenia publikowane dru-
kiem i pełne teksty z kolorowymi ilustracjami wydane na płycie CD  to obecnie chyba
najbardziej odpowiednia prezentacja poruszanych tematów. Stwarza to zarówno w czasie
trwania obrad, jak i po kongresie, możliwość selektywnego korzystania na podstawie
skrótowej informacji drukowanej.
Kongresy fib, podobnie jak coroczne sympozja, uznane są  w lawinie informacji
z badań  za działania ze wszech miar pożądane. Żywe słowo referentów, możliwość
dyskusji i kontakty  zarówno międzypokoleniowe, jak z rówieśnikami  są niezwykłym
walorem takich spotkań, pomimo barier natury finansowej i na szczęście coraz mniej-
szych  językowych. Widać to choćby po tym, jak wielu uczestników z krajów świadomie
inwestujących w naukę (Japonia, Niemcy, Francja, Chiny) systematycznie bierze udział
w tych spotkaniach. Organizacja Sympozjów, a zwłaszcza kongresów, jest poddana silnej
konkurencji ośrodków światowych, bo stanowi nie tylko okazję do promocji kraju  gospo-
darza, ale stymuluje działania własnych zespołów do przygotowania oryginalnych prac.
Dowodem może tu być sytuacja w ramach fib. Po bardzo zaciekłym współzawodnictwie
Kanady (Quebec) i USA (Waszyngton) o organizację Trzeciego Kongresu w 2010 r., którą
19
Andrzej Ajdukiewicz
wygrał ostatecznie Waszyngton, dzięki silnemu wsparciu PCI (Prestressed/Precast Con-
crete Institute), już zgłoszono kandydaturę Indii jako organizatora Czwartego Kongresu
w 2014 r. Równolegle dużą aktywność w staraniach o pozyskanie organizacji sympozjów
wykazują mniejsze kraje: Chorwacja, Czechy, Grecja, a także Kanada, Holandia i Wielka
Brytania.
Relacjonując kierunki rozwoju badań w dziedzinie konstrukcji betonowych na pod-
stawie dorobku prezentowanego na kongresie w Neapolu, nie można pominąć bardzo
intensywnej działalności prowadzonej w komisjach, które są odpowiedzialne za publikacje
pięciu typów dokumentów o światowym zasięgu w reprezentowanej dziedzinie:
 raportów technicznych (wyniki działań międzynarodowych zespołów),
 stanu wiedzy w określonej dziedzinie (State-of-Art Report),
 podręczników lub przewodników praktycznych (głównie w nowych dziedzinach),
 zaleceń (sprawdzone i szeroko dyskutowane opracowania dużych zespołów),
 norm wzorcowych (Model Code  dokumenty najwyższej rangi wykorzystywane od
ponad ćwierćwiecza w opracowaniach norm krajowych i międzynarodowych).
Obszerne raporty komisji na kongresach wskazują kierunki, w których fib oczekuje
skoncentrowanych działań, stosownie do postępu wiedzy, technologii i potrzeb praktyki.
Organizacji Drugiego Kongresu fib w Neapolu podjęła się Włoska Grupa Narodowa
fib, oraz Uniwersytet im. Fryderyka II w Neapolu. Miejscem obrad było pochodzące
jeszcze z połowy lat 30. odrestaurowane Międzynarodowe Centrum Kongresowe Mo-
stra d Oltemare, obejmujące wiele sal, w tym imponujący amfiteatr na 1300 słuchaczy.
Kongresowi towarzyszyła wystawa firm projektowych, wykonawczych i zaopatrujących
w specjalistyczne wyroby z kilkunastu krajów. Interesujące tło kongresu stanowiło miasto
Neapol, plac budowy wielu obiektów, w tym zwłaszcza z zakresu infrastruktury komuni-
kacyjnej. Realizacja niektórych z tych obiektów napotyka znaczne utrudnienia związane
z przypadkowymi wykopaliskami architektonicznymi.
Udział badaczy i projektantów z Polski był największy w historii kongresów fib,
a także wcześniejszych 13 kongresów FIP. Siedem referatów, z czego 5 wygłaszanych,
nie stanowi wprawdzie zbyt znaczącej liczby wobec 639 zakwalifikowanych referatów,
ale porównując z 2 referatami i 1 posterem z Polski na kongresie w Osace jest to znaczący
postęp. Dobrze odebrano również, przygotowany ze znacznym wysiłkiem wydawniczym
Polskiego Cementu i rozpowszechniony w koło 800 egzemplarzach, zeszyt promocyjny
stanowiący raport o polskich realizacjach z lat 2000 2005 [4].
Literatura
[1] Proceedings of the 2nd fib Congress, Naples, Italy  June 5-8, 2006, s. 700+796, Condensed Papers,
Vol. 1, 2, Full Papers  CD.
[2] Ajdukiewicz A.: Konstrukcje betonowe w XXI wieku  Kongres fib, Osaka 2002. Inżynieria i Budow-
nictwo, Vol. 58, Nr 12, 2002, s. 704-706.
[3] fib-Bulletin 34: Model Code for Service Life Design. International Federation for Structural Concrete
- fib, Lausanne, February 2006; s. 110.
[4] Concrete Structures in Poland 2000-2005/Konstrukcje Betonowe w Polsce 2000-2005. Polska Grupa
fib i Polski Cement, Kraków 2006; s. 95.
20