Politechnika Wrocławska Wrocław, 11.02.2007

Instytut Inżynierii Lądowej

Zakład Mostów

MOST GANTER W SZWAJCARII

Piotr Puzio

Nr alb.136361

Most Ganter został wybudowany w latach 1976-1980 i oddany do użytku jako przeprawa samochodowa w ciągu drogi Simplon, przecinającej górska dolinę, prowadzącej ze Szwajcarii do Włoch. Jego głównymi inżynierami są W. Maag oraz H. Rigendinger. natomiast architektonicznym autorem projektu jest projektant mostów Christian Menn.

Ustrój nośny mostu Ganter stanowią podłużnie i poprzecznie sprężone ramy monolityczne, tworzące ciągłą (nie dylatowaną) konstrukcję o łącznej długości 678m. Główne przęsło, środkowe o rozpiętości 174m, przebiega po linii prostej. Przęsła boczne o rozpiętości po 127m przebiegają po łukach o przeciwnej krzywiźnie o minimalnych promieniach łuków poziomych równych 200m. Spadek niwelety mostu w kierunku podłużnym zwiększa się od 4,9 do 7 i 8% w miejscu przyczółka południowego. Spadki poprzeczne są zmienne i wynoszą od 2,0 do ±7,9%. Na jezdni mostu są wydzielone dwa pasy ruchu szerokości po 3,75m i dwa pasma brzegowe o szerokości po 0,75m. Łączna szerokość mostu, wraz z barierami krawędziowymi grubości 0,50m, wynosi 10m.

Poza dwoma krótkimi, końcowymi przęsłami mostu, wszystkie inne zaprojektowano zakładając ich budowę metodą wspornikową.

Kwestię podparcie rozwiązano w ten sposób, że na obydwu przyczółkach i pierwszym filarze od strony północnej (S1) zastosowano podpory przesuwne. Pozostałe filary ( od S2 do S7) są sztywno połączone z konstrukcją przęsła. Filary S1, S2 i S3 zostały zamocowane sztywno w skale na prawym zboczu doliny. Tam spadek zbocza doliny wynosi 45°.Podparcia filarów na lewym zboczu (spadek 25°) umożliwiają korektę skutków przemieszczenia tegoż zbocza doliny. Uwzględniono możliwość przesunięcia się podstawy tych filarów o 15cm. Łożyska filarów S4 i S5 w czasie normalnej eksploatacji tworzą przegub. Natomiast łożyska pod krótkimi filarami S6 i S7 zaprojektowano jako przesuwne w kierunku podłużnym.

Boczne prowadnice wszystkich łożysk z przesuwem w kierunku podłużnym dostosowano w rzucie do centralnego punktu odniesienia obok filara S2. ( Rys. 1.)

Na trudno dostępnym prawym zboczu doliny zaniechano stosowania filarów oraz ograniczono do minimum liczbę filarów na lewym zboczu doliny, zagrożonym czynnym osuwiskiem. Ponieważ najniekorzystniejsza strefa osuwiskowa znajdowała się pomiędzy filarami S3 i S4 konieczne było przekrycie tejże właśnie strefy. Udało się to osiągnąć poprzez umieszczenie filara S3 praktycznie u podstawy doliny, podczas gdy filar S4 umieszczono w górnej strefie zsuwającego się zbocza, na lewej stronie doliny. W ten sposób żądane przekrycie stanowi przęsło o największej rozpiętości 174 m. Siły poziome mostu równoległe do podłużnej osi jezdni przejmuje filar S2. Zdecydowano tak ponieważ jest on posadowiony w relatywnie dobrych warunkach geotechnicznych. Miejsce jego posadowienia wyznaczało również rozpiętości największych przęseł bocznych o długości 127m, jak też realizacyjne wysięgi wsporników w przęsłach sąsiednich. Wybrane wysięgi wsporników, równe odpowiednio 87 i 40m, wyznaczały korzystne położenie filarów S6 i S7. rozpiętości poszczególnych przęseł kształtowano następująco:

• przęsło 2: w kierunku północnym 10m i w kierunku S2 40m,

• przęsło 3: z filara S2 40m i z filara S3 87m,

• przęsło 4: z filara S3 i S4 po 87m,

• przęsło 5: z filara S4 87m i z filara S5 40m,

• przęsło 6: z filara S5 i S6 po 40m,

• przęsło 7: z filara S6 40m, a ze skrajnego przęsła południowego 10m.

Poszczególne elementy mostu Ganter zostały wykonane z następujących materiałów:

• przyczółki i fundamenty: beton BN HPC 300 o wytrzymałości R = 30 MPa, stosownie do postanowień normy SIA 162 ( 1968 r.),

• filary i płyta jezdni: beton specjalny RS HPC 325 o wytrzymałości R = 40 MPa, stosownie do postanowień normy SIA 162 ( 1968 r.),

• stal zbrojeniowa: klasy III, stosownie do postanowień normy SIA 162 ( 1968 r.),

• stal sprężająca: do zakotwień w skale stosowano kabel z drutów φ15mm (0,6'') o wytrzymałości R_a=1600/1800 MPa (zakotwienia Freyssineta), do podłużnych kabli sprężających kable z drutów φ12,5mm (0,5'') o wytrzymałości R_a = 1600/1800 MPa

( zakotwienia VSL), do sprężania poprzecznego: pręty okrągłe wysokiej

wytrzymałości φ36mm o wytrzymałości R_a = 850/1050 MPa ( zakotwienia Dywidag).

W celu dokładniejszego opisania konstrukcji obiektu, poszczególne jej elementy zostaną opisane osobno.

Zacznijmy od fundamentów. Fundament filara S2 ma postać trzonu zagłębionego 12m w skałę. W celu przejęcia momentów zginających od sił poziomych zastosowano kotwienie do skały podstawy filara w jego kierunku podłużnym i poprzecznym. Filar S3 posadowiono w podłożu skalnym na głębokości 25 m, za pośrednictwem dwóch prostokątnych rdzeni żelbetowych. Aby uniknąć szerokiego podcięcia mocno zwietrzałej skały, wykonano dwa wąskie prostokątne szyby, następnie wprowadzono w nie szkielety zbrojenia i wypełniono betonem. Podstawę filara S3 zakotwiono w masywie skalnym kablami sprężającymi.

Ze względu na możliwość przemieszczeń zbocza po lewej stronie doliny zastosowano tzw. fundamenty „pływające”. Umożliwiają one przemieszczanie się razem ze zboczem. Dodatkowo należało uniknąć dodatkowych wzbudzeń osuwiska. W tym celu ciężar gruntu wybranego z szybów musiał być porównywalny z siłą wynikającą z ciężaru własnego mostu.

Spowodowało to, że wymiary poszczególnych szybów były dość znaczne i tak na przykład dla największego z nich, pod podporą S4 osiągnęły średnicę 25,4m i głębokość prawie 40m.

Dużą uwagę przywiązano również do odwodnienia, ze względu na możliwość pełzania zbocza. Na okres realizacji wykopu szybu konieczne było obniżenie poziomu zwierciadła wody gruntowej. W tym celu wykonano sieć otworów z rurami filtracyjnymi po odstokowej stronie szybu.

Rys.2.

1 - oś mostu

2 - oś podpory

3 - zwieńczenie szybu

4 - łożyska

5 - szyb

Górne części szybów ukształtowano tak, aby podstawy filarów mogły być przesunięte o 50cm, bez konieczności zmian budowlanych. Pod każdym filarem zainstalowano po dwa łożyska garnkowe z neoprenem, przy czym łożyska pod filarem S4 przenoszą siłę 105MN. Średnica łożyska ma 2,7m, a jego masa to 2,4t. Korekta podstawy filara S4 nie przysparza większych problemów, natomiast podnoszenie filara S4 wymaga zastosowania zestawu pras hydraulicznych o łącznym udźwigu 120MN.

W czasie budowy wolno stojące filary musiały być zamocowane sztywno w szybach, aby zapewnić równowagę. To zamocowanie stanowiły cztery mimośrodowo rozmieszczone, prowizoryczne łożyska z bloków żelbetowych z przymocowaną płytą neoprenową. Ponadto podstawy filarów zakotwiono kablami sprężającymi do wzmocnień w obudowie szybów, aby zabezpieczyć filary od utraty stateczności. Demontaż łożysk prowizorycznych nastąpił po połączeniu styków roboczych w konstrukcji nośnej mostu. W tym celu należało przeciąć kable sprężające, a filary unieść 2 cm do góry stosując ciśnieniową iniekcję silikonem.

Kolejnym elementem wartym omówienia są filary. Most jest oparty na siedmiu filarach o różnych przekrojach. Filary główne mostu S3 i S4 mają lekko profilowane przekroje skrzynkowe, zwężające się ku górze. Wymiary podstawy filara S3 (10 x 12 m) wynikały z konieczności uwzględnienia największych obciążeń wiatrem i jednostronnie rozmieszczonych obciążeń balastem betonowym w stadium realizacyjnym. Dzięki przyjęciu szerokości filara równej 12 m, przy szerokości pomostu równej 10 m , możliwe było przeprowadzenie kołnierzy filarów w formie pylonów nad poziom jezdni mostu. Filary S2, S5, S6, od których wykonywano elementy wspornikowe pomostu o wysięgu 40 m , zaprojektowano o przekroju skrzynkowym o wymiarach 10 x 3 m. Gwarantowało to uzyskanie dostatecznej stateczności konstrukcji pod obciążeniem w końcowej fazie budowy. Filar S2 - w porównaniu z filarami S5 i S6 - wzmocniono pogrubiając ściany z 30 do 50 cm i stosując sprężenie.

I wreszcie konstrukcja nośna jezdni. Kierowano się tutaj estetyką. Kołnierze obydwu głównych filarów mostu S3 i S4 zostały przedłużone po bokach jezdni do góry. Pełnią one rolę pylonów do których zamocowano cięgna wspornikowej konstrukcji podwieszonej o wysięgu 87m.

Ponieważ wsporniki w przęsłach o rozpiętości 127 m są zakrzywione w planie ,a równocześnie zakotwienia cięgien na pylonach znajdują się w planie bezpośrednio obok jezdni, niemożliwe było zastosowanie cięgien swobodnych. Ukośne kable sprężające w fazie budowy wsporników musiały być sukcesywnie zrównoważone rozmieszczonymi po bokach tarczami żelbetowymi.

Zaprojektowano następujące rozwiązanie wsporników o wysięgu 87 m:

Rysunek przedstawia 20 etap wykonywania wspornika. Etapy 1÷6, określające fazy realizacji tarcz podwieszających, wykonywano z opóźnieniem odpowiadającym czterem etapom w stosunku do postępu robót podczas budowy wspornika. Odcinek 7 tarczy podwieszającej został zrealizowany dopiero po zakończeniu budowy wspornika. Część wspornikowa o wysięgu 87 m odpowiadała konstrukcji mostu podwieszonego. Od momentu wykonania tarcz podwieszających, obejmujących cięgna, konstrukcję mostu można określić raczej jako belkową.

Bezpośrednio przed połączeniem styków nastąpiło sprężenie tarcz podwieszających w wyniku doprężenia kabli ukośnych. Dzięki temu uzyskano gwarancję, że w stanach użytkowania również pod największym obciążeniem nie wystąpią naprężenia rozciągające w tarczach podwieszanych. Pomimo kosztów stosowanie tego rodzaju tarcz ma wiele zalet w porównaniu z cięgnami swobodnymi:

• zabezpieczenie kabli sprężających przed korozją,

• pełne wykorzystanie przekroju stali sprężającej dzięki mniejszym wahaniom naprężeń w cięgnach,

• sztywniejszy ustrój nośny.

Aby umożliwić bezpośrednie zakotwienie kabli ukośnych w środnikach dźwigara nośnego, zaprojektowano jego przekrój jako skrzynkowy, bez wsporników bocznych. Wysokość konstrukcji nośnej wynosi na ogół 2,5 m w przęśle i 5,0 m w obrębie podpór. Długość odcinków odpowiadających poszczególnym etapom wynosiła, w zależności os wysokości dźwigara, od 2,25 do 3,0 m, a masa jednego odcinka 50 t.

Wsporniki przy niskich filarach S2 i S6 były betonowane asymetrycznie w stosunku do ich osi. W wypadku stosunkowo wysokiego i smukłego filara S5 wsporniki wykonywano symetrycznie. Wsporniki filarów głównych S3 i S4 budowano niesymetrycznie do wysięgu 36 m. Dopiero od etapu 11, tzn. wraz z wprowadzeniem sprężenia ukośnego , nastąpiło wyrównanie; dalsze prace wykonywano zachowując zasady symetrii. Styk zamontowano stosując specjalny wózek, po wykonaniu ostatniego etapu.

Podczas wykonywania wsporników wszystkie kable sprężające ( z wyjątkiem kabli ukośnych), przenoszące ujemne momenty zginające , rozmieszczono w płycie jezdnej. Momenty przęsłowe od ciężaru nawierzchni , obciążeń taborem samochodowym oraz pełzania przejęły kable usytuowane w przęśle dolnej płycie przekroju skrzynkowego oraz kable ciągłe w środnikach przekroju skrzynkowego. Płyta jezdna grubości 25cm została częściowo sprężona w kierunku poprzecznym.

Prace budowlane rozpoczęto 24 czerwca 1976r. i zakończono 12 grudnia 1980 r. Budowa znajdowała się na wysokości około 1500m n.p.m. W okresach zimowych , tj. od połowy grudnia do połowy marca, prace na budowie przerwano. Tylko od maja do października można było realizować prace bez zakłóceń spowodowanych wpływami atmosferycznymi. Prace związane z budową mostu podzielono na etapy obejmujące wykonanie fundamentów, filarów i konstrukcji jezdni, przy czym prace na prawym zboczu doliny wyprzedzały odpowiednie etapy prac na zboczu lewym. Poszczególne stanowiska budowy wsporników były ze sobą skoordynowane tak, że zapewniały płynność scalania poszczególnych przęseł. Budowę jezdni prowadzono z obydwu przyczółków w kierunku filara S4, który jako ostatni został połączony z istniejącą konstrukcją jezdni. Obydwa przęsła skrajne , razem z 10 - metrowym wspornikowym odcinkiem mostu, wykonywano w deskowaniach opartych na rusztowaniach kratowych systemu Coray. Rusztowania opierano na fundamentach mostu i prowizorycznych fundamentach płaskich, wykonywanych w środku rozpiętości przęsła skrajnego i na końcu części wspornikowej przęsła o rozpiętości 50m.

Realizacja pierwszych odcinków usytuowanych nad głowicami filarów wysokich była szczególnie pracochłonna. Odcinki te służyły jednocześnie jako platforma robocza rusztowania wspornika nadwieszonego. Podczas budowy mostu Ganter wypróbowano nową metodę , która polegała na kolejnym wykonaniu:

• dolnej płyty przekroju skrzynkowego w obrębie filara,

• środników i dźwigarów poprzecznych w obrębie filara,

• płyty górnej w obrębie filara,

• dolnej płyty pierwszego odcinka wspornika,

• środników pierwszego odcinka wspornika,

• płyty górnej pierwszego odcinka wspornika.

Do wykonania wspornikowych odcinków konstrukcji mostu zastosowano specjalne rusztowania wiszące , z usytuowanymi górą głównymi belkami nośnymi i przeciwwagami. Cięgna sprężające rozmieszczano w płycie jezdnej pomostu, a pełne sprężenie każdego odcinka następowało po osiągnięciu przez beton wytrzymałości kostkowej 25 MPa. W celu przyśpieszenia procesu twardnienia betonu dodawano do mieszanki superupłynniacz, stosowany zwykle do betonu pompowego.

Rys. 2. etapy budowy mostu Ganter.

Jak wynika z powyższych opisów sporządzenie projektu i wykonanie prac budowlanych przy moście Ganter nie należały do łatwych. Skomplikowane warunki geologiczne, usytuowanie obiektu i trudności przy wykonawstwie nie przeszkodziły w wykonaniu imponującego obiektu. Nowatorskie rozwiązania i geniusz projektancki pozwoliły na zrealizowanie jednego z najpiękniejszych mostów na świecie, z którego Szwajcaria niewątpliwie może być dumna. Oryginalna sylwetka tego obiektu pozostawia w pamięci niezwykłe wrażenia estetyczne, uzupełniając wspaniały krajobraz, w którym został wybudowany.

LITERATURA:

[ 1 ] David J. Brown - „MOSTY. Trzy tysiące lat zmagań z naturą”

[ 2 ] Inżynieria i Budownictwo -Nr 1-2 / 1992

10

---