Nowatorska
konstrukcja
wiaduktu drogowego
Tomasz Kołakowski,
Witold Kosecki, Wojciech Lorenc,
Radosław Leusz
Wiadukt drogo-
wy WD4 prze-
prowadzajÄ…cy
drogÄ™ ekspreso-
wÄ… S5 (odcinek
od węzła  Stry-
szek do węzła
 Białe Błota )
oraz drogÄ™ do-
jazdowÄ… nad
torami PKP
zaprojektowano
i wybudowano
w sposób odbie-
gajÄ…cy od techno-
logii powszechnie
stosowanych,
co jest widoczne
już w konstrukcji
przęsła od spodu
(fot. 1).
biekt stanowią 3 niezależne konstrukcje w postaci Układ konstrukcyjny
Inwestor: GDDKiA
Projekt: Oram jednoprzęsłowych w dużym skosie (dwie pod Układ konstrukcyjny każdej z trzech oddzielnych kon-
Europrojekt Gdańsk Sp. z o.o.
obie nitki drogi ekspresowej i jedna pod drogę dojazdo- strukcji stanowi rama jednoprzęsłowa, złożona z beto-
Wykonawca:
wą), przy czym kąt skrzyżowania z przeszkodą wynosi nowych ścian czołowych posadowionych bezpośrednio
BUDIMEX DROMEX SA
tylko 38,36 stopnia (rys. 1). na podłożu wzmocnionym kolumnami żwirowymi oraz
W pierwotnej wersji obiekt był zaprojektowany jako z rygla o nowatorskiej konstrukcji zespolonej. Rygiel
betonowa rama monolityczna (rys. 2) o rozpiętości ramy tworzy konstrukcja zespolona w obszarze przę-
34,66 m mierzonej wzdłuż osi jedni. Na życzenie wyko- słowym oraz betonowa  w obszarze przy podporach.
nawcy konstrukcji opracowano projekt zamienny kon- Przekrój przęsłowy tworzą zespolone prefabrykaty typu
strukcji i technologii montażu. Wprowadzenie częściowej VFT-WIB® poÅ‚Ä…czone monolitycznie z betonowÄ… pÅ‚ytÄ…
prefabrykacji i odpowiedniej technologii realizacji umożli- wykonaną na mokro po ustawieniu prefabrykatów
wiło skrócenie czasu realizacji konstrukcji w dostosowaniu (rys. 4). Do budowy obiektu zastosowano prefabrykaty
do narzuconych zamknięć torowych (rys. 3) przy jedno- z częścią stalową wytworzoną ze spawanych blach.
czesnym zachowaniu przekroju poprzecznego przęsła Wysokość prefabrykatu wynosi 48 cm. Na pozostałym
28 w formie płyty, jak przewidziano pierwotnie w projekcie. obszarze płyta jest wykonana jako klasyczny żelbet
most y mat eri ał y i t echnol ogi e
Rys. 1. Widok obiektu z góry
Rys. 2. Przekrój podłużny wiaduktu
Rys. 3. Przekrój poprzeczny obiektu
Rys. 1
Rys. 2
Rys. 3
29
Fot. 1 Rys. 4 Rys. 5
Fot. 2a Fot. 2b Fot. 3a
Fot. 1. Widok ramy od spodu
Rys. 4. Przekrój poprzeczny przęsła
Fot. 2. Montaż prefabrykatów (fot. archi-
wum Budimex Dromex SA)
Fot. 3. a) prefabrykat po ustawieniu
(zdjęcie Budimex Dromex), b) prefabry-
katy przygotowane do budowy trze-
ciej ramy  w tle dwie konstrukcje już
zrealizowane
Rys. 5. Przekrój poprzeczny prefabrykatu
Fot. 2c Fot. 2d Fot. 3b
o zmiennej wysokości przekroju. W pierwszej fazie pre- tymczasowego uwzględniały podniesienie wykonawcze,
fabrykaty pracują jako swobodnie podparte. Następnie które podano na rysunkach konstrukcyjnych  po zwol-
są one połączone w ramę ze ścianami za pośrednictwem nieniu podparcia konstrukcja miała osiąść pod ciężarem
płyty betonowej o zmiennej wysokości i wykonywana własnym. Prefabrykaty podparto na podporach montażo-
jest warstwa nadbetonu na prefabrykatach. W ten spo- wych oparte dolnymi powierzchniami środnika stalowe-
sób powstaje monolityczna rama. go. Generalnie konstrukcja wszystkich prefabrykatów jest
taka sama, jednak prefabrykaty skrajne sÄ… inaczej zbrojone
niż wewnętrzne (dotyczy zbrojenia podłużnego w strefie
Technologia
połączenia z betonem monolitycznym  efekt skosu).
realizacji prefabrykatów Zabezpieczono szczeliny pomiędzy prefabrykatami, aby
Prefabrykaty zespolone składają się z dwóch teowni- nie występowały wycieki mleczka przy betonowaniu. Na-
ków połączonych trwale z betonem poprzez zabeto- stępnie zabetonowano płytę przęsła o zmiennej grubości,
nowanie w nim środnika z odpowiednimi wycięciami pozostawiając niezabetonowany obszar przęsłowy, tj. nad
formującymi łączniki stalowe. Teowniki zabezpieczono prefabrykatami, a więc odwrotnie w stosunku do klasycz-
antykorozyjnie na całej półce dolnej i 30 mm wysokości nych technologii stosowanych w konstrukcjach zespolo-
środnika. Zaprojektowano je z podniesieniem wyko- nych (najpierw przęsło, potem naroża). Takie rozwiązanie
nawczym 81 mm. Belka stalowa w fazie betonowania pozwoliło na zastosowanie niskiej wysokości konstrukcyj-
nie przenosi ciężaru mokrego betonu i zbrojenia, tzn. nej prefabrykatów przy zachowaniu rozsądnego zużycia
deskowanie jest podparte jak w przypadku klasycz- stali konstrukcyjnej. Po uzyskaniu przez beton odpowied-
nych prefabrykatów VFT. Należy zwrócić uwagę na to, niej wytrzymałości (układ uciąglony) zwolniono podpory
że ze względu na skos konstrukcji rzędne podniesienia montażowe i następnie zabetonowano pozostały obszar
wykonawczego płyty i belki nie są takie same w prze- płyty (rys. 6).
kroju prostopadłym do osi dz
wigara, tylko w przekro-
ju ukośnym. Rozpiętość teoretyczna prefabrykatów
Modelowanie i obliczanie
wynosiła 16,82 m.
konstrukcji
Układ zamodelowano jako klasy e1+e2+e3,p3 (rys. 7).
Elementy objętościowe wykorzystano do zamodelo-
Technologia
wania półprzestrzeni sprężystej. Uwzględniono fazy
realizacji ustroju nośnego
realizacji konstrukcji połączone ze zmiennością cech
Ściany czołowe przyczółków wykonano do poziomu przekroju poprzecznego i podparciem montażowym
spodu płyty przęsła, wyprowadzając z naroża odpowied- oraz zjawiska reologiczne analogicznie jak dla typowej
nie zbrojenie. Następnie wykonano podpory tymczaso- konstrukcji VFT. Przy projektowaniu oprócz proble-
we poza skrajnią, na których oparto deskowanie płyty mów charakterystycznych dla ram w dużym skosie
o zmiennej grubości oraz same prefabrykaty. Podporę trzeba było uwzględnić wiele dodatkowych czynników
pod jednym końcem prefabrykatu zaprojektowano wynikających z zastosowanej prefabrykacji i przyjętej
30 na siłę pionową o wartości 1600 kN. Rzędne podparcia technologii realizacji.
most y mat eri ał y i t echnol ogi e
Rys. 6. Schemat technologii budowy przęsła
31
Rys. 7
Fot. 4a Fot. 4b Fot. 4c Fot. 5
Fot. 4. Technologia wytwarzania konstruk-
cji stalowej VFT-WIB® (przÄ™sÅ‚o mostu ko-
lejowego).
Fot. 5. Zrealizowany obiekt  widok z boku
Rys. 7. Wizualizacja modelu dyskretnego
konstrukcji pod obciążeniem w wybranych
fazach jej realizacji (ostatnie: pojazd K w po-
bliżu środka przęsła)
Rys. 8. Koncepcja nośności stali w zespoleniu
zaproponowana przez Lorenca (z lewej) i kon-
cepcja nośności betonu w zespoleniu zapro-
ponowana przez Seidla (2) (z prawej)
Rys. 8
Kluczowym elementem konstrukcji jest połączenie naprężeń od globalnego zginania przekroju i ścinania
Piśmiennictwo
ścinane pomiędzy stalą konstrukcyjną a betonem. Prace podłużnego zespolenia.
1. PreCo-Beam: Prefabricated
enduring composite beams nad opracowaniem zasad projektowania tego rodzaju Do wytwarzania konstrukcji stalowej zastosowano
based on innovative shear
połączenia ścinanego były przedmiotem między innymi technologię opracowaną na potrzeby produkcji dz
wiga-
transmission. Research Fund
zakoÅ„czonego w 2009 roku projektu miÄ™dzynarodo- rów VFT-WIB®, przecinajÄ…c arkusz blachy pÅ‚askiej zamiast
for Coal and Steel, Contract
wego PreCo-Beam (1). Stosowane obecnie do projek- środnika belki walcowanej.
N° RFSR-CT-2006-00030.
towania zasady wymiarowania betonu podał Seidl (2).
01/07/2006  30/06/2009.
Bazują one na metodzie nośności granicznej, klasycznej Podsumowanie
2. Seidl G.: Behaviour and load
mechanice konstrukcji i próbach ścinanych zgodnie Przedstawiony obiekt jest przykładem nowoczesnej kon-
bearing capacity of compo-
z Eurokodem 4. Stalowa część przeciętego środnika strukcji, w której zużycie stali konstrukcyjnej jest ograni-
site dowels in steel-concrete
(kształt przecięcia zbliżony do klotoidy, tzw. CL) jest czone do minimum i kluczową rolę odgrywa technologia
composite girders. Roz-
wymiarowana na podstawie podejścia zaproponowane- realizacji. Kształtowniki stanowią tu zasadniczo sztywne
prawa doktorska. Instytut
go przez Lorenca z liniową aproksymacją rozwiązania dla zbrojenie i są umieszczone w dolnej części przekroju
Budownictwa Politechniki
Wrocławskiej 2009, Raport pierwszej ćwiartki (rys. 8) w układzie bezwymiarowych jedynie w strefie rozciąganej.
serii PRE nr 4/2009.
nośności na ścinanie i rozciąganie środnika. Jest to kon- Niezależnie od zastosowanej konstrukcji prefabrykatów
cepcja naprężeniowa. Bazuje ona na wynikach badań i technologii realizacji przedstawiany wiadukt jest pierwszym
(odczyty z tensometrów) i metodzie elementów skoń- obiektem mostowym, do konstrukcji którego zastosowano
32 czonych oraz uwzglÄ™dnia interakcjÄ™ efektów w postaci zespolenie typu composite dowels w formie klotoidy. qð