Edward Marcinków
Technologia budowy
betonowych konstrukcji Å‚ukowych
z zastosowaniem częściowej prefabrykacji
TECHNOLOGY OF BUILD CONCRETE ARCH STRUCTURES WITH PARTLY
PREFABRICATION USING
Streszczenie
W referacie omówiono nowatorskie zastosowanie prefabrykacji do usprawnienia realizacji
mostów łukowych z jazdą dołem i górą. Doskonalenie metody w ciągu kilku lat (od 2001
roku) umożliwiło realizację wiaduktu w ciągu drogi S-69 Żywiec  Zwardoń w miejsco-
wości Milówka, gdzie wykonano w tej technologii trzy przęsła łukowe o rozpiętości po
103,0 m każde, w tym jedno przęsło również w łuku poziomym. Technologię wykony-
wania tego obiektu omówiono szczegółowo. Podano również możliwości wykorzystania
tej technologii do budowy hal, obiektów sportowych i sakralnych.
Abstract
Innovative usage of prefabrication to improve realization of arch bidges with running at
the lower and upper part has been discussed in the paper. Improving the method within
last few years (since 2001 year) have made it possible to realize viaduct by road S-69 Ży-
wiec  Zwardoń in Milówka village, where three arch spans with range 103.0 m each and
also one of them in horizontal arc have been constructed in this technology. Technology
of constructing this type of objects has been discussed in details. Also the possibility of
taking advantage of this technology to build halls, sports and sacred structures has been
announced.
mgr inż. Edward Marcinków  MOSTMAR, Zarzecze, SJ
Technologia budowy betonowych konstrukcji Å‚ukowych ...
1. Wstęp
RealizacjÄ… konstrukcji Å‚ukowych z wykorzystaniem prefabrykacji zajmujemy siÄ™ od 2001
roku. Do dnia dzisiejszego wykonaliśmy 16 obiektów w tej technologii. Pomysł wykona-
nia konstrukcji łukowych z elementów prefabrykowanych zrodził się w czasie realizacji
mostu łukowego w ciągu drogi ekspresowej S-69 Żywiec  Zwardoń w miejscowości La-
liki. A
uki tego obiektu o rozpiętości 56,00 m zostały wykonane na rusztowaniach stałych.
Ze względu na słabe grunty rusztowanie oparto na stalowych palach wbijanych (pale
posadowiono na stropie skał). Uzyskano sztywną konstrukcję rusztowań wymagającą
zastosowania specjalnej technologii betonowania minimalizującą wpływ skurczu betonu.
Technologia ta przewidywała betonowanie łuków w trzech odcinkach po około 20,00 m
z przerwami między nimi o długości 1,00 m, które były zabetonowane po okresie dwóch
tygodni. Wykonaliśmy więc trzy prefabrykaty na miejscu wbudowania, które uciąglono
po zabetonowaniu styków.
Fot. 1. Most w Lalikach
2. Ogólny opis technologii
OpracowujÄ…c technologiÄ™ budowy obiektu Å‚ukowego z zastosowaniem prefabrykacji, za-
czynamy od podziału łuku i ewentualnie ściągu na elementy prefabrykowane. Gabaryty
prefabrykatów wynikają z:
 miejsc wykonania rusztowań,
 skrajni konstrukcyjnych pod obiektem,
 możliwości sprzętowych firmy wykonawczej,
 możliwości transportowych; przy dużych elementach można stosować prefabrykację
poligonowÄ… na placu budowy.
3
Edward Marcinków
Na tym etapie bardzo ważna jest ścisła współpraca technologa z projektantem kon-
strukcji, który musi przeliczyć wszystkie stany montażowe, nadając elementom odpo-
wiednie podniesienia wykonawcze, zaprojektować styki i ewentualnie dozbroić elementy
prefabrykowane. W celu usprawnienia montażu wskazane jest zaprojektowanie tymcza-
sowych łączników prefabrykatów na śruby lub bolce. Opracowując projekt montażu,
należy bardzo dokładnie oszacować osiadanie rusztowań oraz tak konstruować oparcie
prefabrykatów, by mieć możliwość ich korekty na każdym etapie wykonawstwa.
Proces prefabrykacji elementów łukowych odbywa się w pozycji  na płasko , dzięki
czemu bardzo łatwo jest ukształtować ich geometrię.
3. Przykłady realizacji
3.1. Mosty łukowe z jazdą dołem
Sposób wykonania mostu łukowego z jazdą dołem omówiono na przykładzie realizacji
obiektu na rzece Bóbr w miejscowości Parkoszów koło Bolesławca. Warunki terenowe
oraz duża odległość budowy od siedziby firmy spowodowały zastosowanie prefabrykacji
dla maksymalnej ilości elementów.
Rys. 2. Podział łuku i pomostu na elementy prefabrykowane
Rys. 3. Montaż elementów ściągów i płyty pomostowej
4
Technologia budowy betonowych konstrukcji Å‚ukowych ...
Rys. 4. Przekrój poprzeczny
Rys. 5. Montaż elementów łuku
Ściągi łuku wykonano z sześciu elementów prefabrykowanych podpartych dodatko-
wo w środku rozpiętości w celu zmniejszenia momentów od ciężaru nadbetonu i płyty
pomostowej. Płytę również wykonano jako częściowo prefabrykowaną (filigran o grubości
10,00 cm) zespoloną z nadbetonem. Po wykonaniu montażu prefabrykatów zabetonowano
ich styki łącznie z nadbetonem i płytą pomostową. Po uzyskaniu przez beton właściwej
wytrzymałości przystąpiono do wykonania rusztowaniach pod montaż prefabrykatów
Å‚uku. A
uki wykonano z sześciu elementów łączonych  zawiasowo w celu usprawnienia
5
Edward Marcinków
montażu. Po zmontowaniu całego łuku zabetonowano styki. Po uzyskaniu przez beton
styków odpowiedniej wytrzymałości rozebrano rusztowania łuków, ściągi łuku sprężono,
a następnie rozebrano rusztowania dolne. Elementami prefabrykowanymi były również
deski gzymsowe stanowiące tracony szalunek i element dekoracyjny; żywiczna faktura
zewnętrzna elementów została wykonana w zakładzie prefabrykacji.
Fot. 6. Montaż elementów ściągu
Fot. 7. Montaż elementów płyty
pomostowej
Fot. 8. Widok pomostu po zmonto-
waniu i zabetonowaniu
6
Technologia budowy betonowych konstrukcji Å‚ukowych ...
Fot. 9. Montaż elementów łuku
Fot. 10. Widok ogólny mostu
3.2. Mosty łukowe z jazdą górą
Doświadczenia z realizacji w technologii częściowej prefabrykacji w latach 2001 2005
obiektów łukowych o rozpiętości do 58 m pozwoliły nam zaproponować Firmie Skanska,
Generalnemu Wykonawcy odcinka drogi S-69 Milówka  Szare, wykonanie tą metodą
trzech przęseł o rozpiętości po 103,84 m każda estakady w Milówce.
Rys. 11. Widok ogólny estakady
7
Edward Marcinków
Rys. 12. Przekrój poprzeczny łuków z podziałem na elementy prefabrykowane
Opracowując technologię wykonywania łuków, przyjęto następujące założenia:
a) prefabrykaty stanowią część zewnętrzną każdego z pojedynczych łuków, do których
mocowane jest deskowanie umożliwiające zabetonowanie części wewnętrznej,
b) prefabrykaty z uwagi na ciężar (maksymalny 36T) wykonane zostały na placu budo-
wy,
c) styki elementów prefabrykowanych w węzłach podporowych słupów,
d) elementy prefabrykowane wykorzystane są do usztywnienia rusztowań w kierunku
osi obiektu oraz służą za deskowanie tracone podczas wykonania łuków.
Tak przyjęte założenia oraz konieczność przeniesienia przez zabetonowany łuk i rusz-
towania obciążeń technologicznych wynikających z przyjętego sposobu wykonywania
konstrukcji ustroju nośnego za pomocą rusztowania przejezdnego Peri, spowodowały
konieczność zaprojektowania odpowiednio wytrzymałego rusztowania. Rusztowanie pod
pasmo łuku składało się z sześciu podpór montażowych.
Maksymalne obciążenie pionowe podpory montażowej wynosiło 4,10 MN na pojedyn-
czą wieżę , a suma obciążeń poziomych działających na różnych poziomach to 590 kN.
Po analizach zdecydowano się na wykonanie rusztowań indywidualnych stalowo-
-żelbetowych. Segmenty podpór zostały zaprojektowane i wykonane z rur stalowych
o Å›rednicy 530×8mm i dÅ‚ugoÅ›ci 4,00 m.
Przepony poziome, będące jednocześnie podestami roboczymi, wykonano z płyt
żelbetowych o grubości 0,18 m. Cały układ stężono ściągami wykonanymi ze stali BSt500.
Segmenty połączono śrubami M30 wykonanymi ze stali 18G2.
Podpory posadowiono na palach FSC. Posadowienie palowe zastosowano głównie
w celu maksymalnego ograniczenia osiadań, pale oparto na stropie skał.
W zależności od występujących obciążeń zastosowano trzy różne średnice pali. Pod
podpory 5 wykonano pale o średnicy 750 mm, pod podpory 2 pale o średnicy 600 mm, a pod
3 i 4  500 mm. Maksymalne osiadania występujące podczas realizacji wynosiły 5 mm.
8
Technologia budowy betonowych konstrukcji Å‚ukowych ...
Rys. 13. Podpora tymczasowa w osi 5 Fot. 14. Montaż podpór tymczasowych
Górne segmenty podpór montażowych stężono oczepami stalowymi o sztywności
odpowiedniej do obciążeń, oraz dodatkowymi ściągami poprzecznymi, wykonanymi ze
stali BSt500. Na rysunku 13 przedstawiono podporę montażową w osi podparcia 5. Oczep
górny tej podpory wykonano z 3×I550 w celu uzyskania dużej sztywnoÅ›ci oraz możliwo-
ści ustawienia prefabrykatu. Segmenty podpory zostały zsunięte względem pasma łuku
o 0,80 m do wewnątrz w kierunku osi przęsła, co wpłynęło na korzystniejszy rozkład sił w
podporze. Pozostałe podpory (2 4) usytuowano osiowo względem pasm łuku.
Każde z przęseł łukowych wykonane zostało z 28 prefabrykatów (pojedynczy łuk
14 szt.).
Montaż prefabrykatów odbywał się równomiernie od podpór w stronę klucza łuku.
Montaż prowadzono za pomocą dwóch żurawi, co znacznie ułatwiało precyzyjne osa-
dzanie elementów.
Po zmontowaniu przestrzeń pomiędzy łukami była zadeskowana przy użyciu dz
wi-
garków systemowych Peri.
Betonowanie odbywało się odcinkami równymi długości 2/3 całego odcinka prefa-
brykatu.
W przypadku betonowania dwóch pierwszych odcinków konieczne było również
zadeskowanie łuku od strony górnej, z uwagi na duży kąt (43o). Pozostałe trzy odcin-
ki betonowane były bez górnych zamknięć. Powierzchnie boczne prefabrykatów oraz
wszystkie styki robocze poszczególnych etapów betonowań wymagały odpowiedniego
przygotowania w celu zapewnienia właściwego zespolenia.
9
Edward Marcinków
Rys. 15. Schemat montażu łuków
Ważnym etapem podczas wykonania łuku było zamknięcie łuku w kluczu. Beto-
nowanie tego ostatniego odcinka odbywało się w porze nocnej z uwagi na najniższą
temperaturÄ™ dobowÄ….
Demontaż podpór tymczasowych odbywał się zgodnie z programem prac, po za-
mknięciu łuku, w miarę postępu robót związanych z wykonaniem ustroju nośnego.
10
Technologia budowy betonowych konstrukcji Å‚ukowych ...
Fot. 16. Montaż prefabrykatów przęsła
środkowego
Fot. 17. Montaż prefabrykatów nad
drogÄ… powiatowÄ…
Fot. 18. Przęsło łukowe środkowe
Fot. 19. Deskowanie części pomiędzy
prefabrykatami
11
Edward Marcinków
Fot. 20. Podparcie prefabrykatów na podporach 1 i 6 Fot. 21. Szczegół montażu prefabrykatów
Fot. 22. Widok obiektu
3.3. Hale
W podobnej technologii możliwe jest wykonanie konstrukcji nośnej hal o dużych rozpię-
tościach. Element nośny stanowią łuki wykonane w identycznej technologii jak omawiane
mosty. Do łuku podwieszamy lub zespalamy z nim poszycie pali, które może stanowić
płyta żelbetowa lub dowolny system obudowy lekkiej. A
uki jako element nośny można
również wynieść ponad halę, podwieszając do nich na wieszakach konstrukcję dachu.
12
Technologia budowy betonowych konstrukcji Å‚ukowych ...
Rys. 23. Przykrycie basenu
(widok nr 1)
Rys. 24. Przykrycie basenu
(widok nr 2)
3.4. Budownictwo sakralne
Ciekawym przykładem możliwości zastosowania prefabrykacji elementów łukowych
stanowi konstrukcja kościoła w Tychach.
Rys. 25. Forma architektoniczna
13
Edward Marcinków
Fot. 26. Montaż prefabrykatów Fot. 27. Styki prefabrykatów po wykonaniu
Fot. 28. Konstrukcja nośna Fot. 29. Widok konstrukcji nośnej z poziomu
posadzki
3.5. Inne możliwości zastosowania łuków w konstrukcjach budowlanych
na przykładzie zadaszenia membranowego amfiteatru w Ustroniu
Konstrukcja nośna obiektu to dwa łuki  jeden zamocowany sztywno w fundamentach
o rozpiętości 80,00 m , drugi przegubowy o rozpiętości 37,00 m. Projekt pierwotny przewi-
dywał wykonanie łuków w konstrukcji stalowej, pierwszy o przekroju trójkątnym, drugi
o przekroju kwadratowym, bardzo trudnych do wykonania ze względu na geometrię.
Wykorzystując doświadczenie z realizacji łuków żelbetowych, zdecydowaliśmy się na
wykonanie łuków jako stalowo-żelbetowych z rur giętych wzmocnionych żelbetem.
Podstawowym zadaniem konstrukcji stalowej jest uformowanie geometrii i architek-
tury łuku (deskowanie tracone wciągnięte do współpracy). Montaż elementów łukowych
konstrukcji odbywa się podobnie jak w omawianych powyżej przykładach. Elementy
rurowe przed docelowym montażem zbrojone były zbrojeniem miękkim łączonym na
zakład. Po scaleniu łuków zostały one wypełnione betonem samozagęszczalnym. Takie
rozwiązanie pozwoliło zaoszczędzić około 100 ton stali konstrukcyjnej w omawianej
realizacji i uzyskać bardzo ciekawy efekt architektoniczny.
14
Technologia budowy betonowych konstrukcji Å‚ukowych ...
Fot. 30. Elementy łuku Fot. 31. Montaż łuku
Fot. 32. Betonowanie Fot. 33. Widok ogólny obiektu
4. Podsumowanie
Zastosowanie prefabrykacji do wykonania konstrukcji Å‚ukowych:
 znakomicie usprawnia proces budowy,
 umożliwia uzyskanie w prosty sposobów bardzo skomplikowanych geometrycznie
przekrojów i struktur,
 zapewnia uzyskanie bardzo dużych dokładności wykonawczych,
 umożliwia pełną kontrolę konstrukcji na poszczególnych etapach realizacji,
 upraszcza rusztowanie i deskowanie konstrukcji.
Szanse, jakie istnieją w projektowaniu obiektów z betonu, umożliwiają takie dobieranie
mieszanki betonowej w poszczególnych elementach, aby zapewnić najlepszą współpracę
między nimi.
15
Edward Marcinków
Dostępność sprężania konstrukcji ułatwia wykonanie z prefabrykatów elementów
rozciąganych. Wszystkie zalety stosowania technologii mogą być wykorzystane tylko
przy ścisłej współpracy projektanta konstrukcji z technologami ( konstrukcja, beton ).
Literatura
[1] Greeman A.: Poland upgrades cross-border highway.  World Highways nr 1/2 2006.
[2] Greeman A.: Border line.  Bridge 1/2006.
[3] Marcinków E.: Mosty łukowe  tanie i szybko budowane mosty średniej rozpiętości.  Inżynieria
i Budownictwo 11/2002.
[4] Marcinków E.: O realizacji żelbetowego prefabrykowano-monolitycznego mostu kratowego.  Inżynieria
i Budownictwo 1-2/2004.
16