Projekt i budowa małego mostu żelbetowego bez dylatacji w nawierzchni.pdf

Projekt i budowa

małego mostu żelbetowego

bez dylatacji w nawierzchni

dr inż. Janusz Hołowaty

Zachodniopomorski Uniwersytet

Technologiczny w Szczecinie

mgr inż. Gabor Zimny

PPDM Szczecin

wania uciąglenia przęsła z podporami i unikania

zbędnych szczelin dylatacyjnych. Kompensację termicz-

nych ruchów konstrukcji zaprojektowano na końcach płyt

przejściowych, gdzie nawierzchnia drogowa osiąga swoją

pełną grubość. Płyty przejściowe uciąglono z konstrukcją

mostu. Umożliwiło to uniknięcie stosowania dylatacji

w nawierzchni na obiekcie i wykonanie warstwy ścieralnej

nawierzchni na moście i dojazdach w jednym cyklu. Loka-

lizacja miejsc przesuwów na końcach płyt przejściowych

i przyjęty sposób kompensacji cyklicznych przemieszczeń

termicznych mostu w pełni zabezpieczają nawierzchnię

drogową przed deformowaniem lub pękaniem.

Małe mosty i przepusty stanowią większość drogowych

obiektów inżynierskich na istniejącej sieci dróg i ulic.

W artykule, na przykładzie małego jednoprzęsłowego

mostu w ciągu ulicy lokalnej, przedstawiono zagadnienia

i uwarunkowania związane z jego eksploatacją, wzrostem

obciążenia pojazdami ciężarowymi oraz przebudową

na nowy obiekt.

Rozwój miast i powiększanie zabudowy miejskiej powo-

dują wyznaczanie nowych terenów pod budownictwo

mieszkaniowe. W dużej części wykorzystuje się tereny

miejskie, które kiedyś miały przeznaczenie rolnicze. Istnie-

jące drogi i ulice lokalne lub dojazdowe ulegają przebu-

dowie, a wraz z nimi istniejące obiekty mostowe. Małe

obiekty mostowe z reguły przebudowuje się na prze-

pusty, chyba że warunki lokalizacyjne i środowiskowe

wprowadzają inne wymagania. Większość obiektów

mostowych w ciągu dróg lub ulic lokalnych zbudowano

bardzo oszczędnie, więc obiekty takie posiadają z reguły

zbyt małą nośność i szerokość użytkową. Na ogół obiekty

te są w złym stanie technicznym i łatwo ulegają uszkodze-

niom już w początkowym okresie zagospodarowywania

terenów ze względu na ruch samochodów ciężarowych

i sprzętu budowlanego. Tymczasowa konstrukcja takich

obiektów powoduje zwiększone koszty bieżącego utrzy-

mania i częste naprawy.

W artykule przedstawiono projekt i budowę małego mo-

stu żelbetowego nad ciekiem Chełszcząca w Szczecinie-

Sławocieszu. Istniejący most o konstrukcji tymczasowej

z pomostem drewnianym ulegał wielokrotnym awariom

od przejazdu samochodów ciężarowych z materiałami

budowlanymi. Przebudowę wykonano dla zapewnienia

dostępu do terenów przeznaczonych w planie zagospo-

darowania przestrzennego pod budownictwo mieszka-

niowe. Do budowy nowego mostu wybrano konstrukcję

żelbetową integralną (1-5), która umożliwiła zwiększenie

światła obiektu i zachowała wymagania środowiskowe

oraz lokalizacyjne. Nawierzchnię bitumiczną na obiek-

cie wykonano bez przerw dylatacyjnych, kompensując

przemieszczenia termiczne obiektu na końcach płyt

przejściowych pod konstrukcją nawierzchni drogowej.

Przebudowa mostu wyprzedziła planowaną przebudowę

ulic wraz z kanalizacją deszczową i sanitarną na osiedlu,

co wymagało wykonania kanalizacji deszczowej do od-

wodnienia przebudowanego odcinka ulicy i mostu.

Stan istniejący

Istniejący most zlokalizowany był nad ciekiem Chełsz-

cząca w ciągu ul. Owsianej na osiedlu Sławociesze przy

wschodniej granicy Szczecina, w tzw. prawobrzeżnej czę-

ści miasta. Osiedle położone jest wśród terenów rolnych

i leśnych. Przez wiele lat miało charakter rolniczy. Ciek

Chełszcząca przepływający przez osiedle odwadnia przy-

ległe tereny i stanowił kiedyś ujście z sąsiedniej rzeki Płoni.

Ze względu na małe przepływy w Płoni w poprzednich

latach i duże zanieczyszczenie jej wód ujście do Chełsz-

czącej zostało zlikwidowane.

Istniejący most powstał w 1970 r., umożliwiając dostęp

do pól uprawnych i kilku gospodarstw rolnych. Most

był jednoprzęsłowy i miał długość 8,50 m oraz szero-

kość 5,48 m. Konstrukcja przęsła była stalowa kratowa

o dźwigarach bliźniaczych. Dźwigary posiadały przeguby

w środku rozpiętości. Poprzecznice pomostu były stalowe,

oparte na pasach górnych dźwigarów kratowych. Podłuż-

nice i dylinę wykonano z drewna. Przekrój poprzeczny

mostu przed przebudową przedstawiono na rys. 1, a wi-

dok ogólny mostu – na fot. 1. Małe przyczółki ścianowe

wykonano jako żelbetowe, posadowione bezpośrednio.

Szerokość ciągu pieszo-jezdnego na moście wynosiła

około 5 m. Konstrukcja przęsła miała wysokość około

1,05 m i znacznie ograniczała światło pionowe pod

mostem.

Konstrukcja przęsła mostu znajdowała się w sta-

nie przedawaryjnym (uszkodzenia od przeciążenia),

obiekt posiadał wprowadzone ograniczenie nośności

do 5 t. Stalowe dźwigary kratowe były wielokrotnie prze-

ciążone i miały zdeformowane krzyżulce (fot. 2). Jeden

z dźwigarów był obniżony o około 9 cm, prawdopo-

dobnie w wyniku przejazdu zbyt ciężkich samochodów

ciężarowych.

Po moście odbywał się niewielki ruch samochodowy,

pieszych i rowerzystów, a także maszyn rolniczych, zwią-

zany z ruchem lokalnym. Przez most przejeżdżały jednak

samochody ciężarowe, które uszkadzały konstrukcję

przęsła i pomostu. Nawierzchnia asfaltowa była wykonana

na odcinku dojazdowym z jednej strony mostu, od strony

osiedla. Do zabudowań i budynków za mostem prowadzi-

ła ulica o nawierzchni gruntowo-żużlowej. Przekrój ulicy

był bezkrawężnikowy, brak było kanalizacji deszczowej.

Ze względu na małą szerokość ulicy w liniach rozgranicza-

jących występowała duża koncentracja instalacji komu-

nalnych w rejonie mostu.

Teren osiedla objęty jest miejscowym planem zagospo-

darowania przestrzennego. Planowano przebudowę ulic

i infrastruktury miejskiej, ale ze względu na konieczność

wprowadzenia korekt planistycznych przebudowa infra-

struktury osiedla opóźnia się.

Plan zagospodarowania przestrzennego większość

obszarów rolnych osiedla zamienił na działki budowlane

i szczegółowo określił ich planowane zagospodarowanie.

Wzdłuż rzeki zaplanowano ciąg pieszo-rowerowy i pasy

zieleni, stanowiące ciąg ekologiczny. W okresach bezdesz-

czowych przepływy w rzece są niewielkie, jednak poziom

W artykule

przedstawiono

konstrukcję inte-

gralną małego

jednoprzęsło-

wego mostu

żelbetowego.

W projekcie obiektu uwzględniono zalecenia stoso-

mosty projektowanie

Fot. 1

Fot. 2

Fot. 3

Fot. 4

Fot. 5

Fot. 6

Fot. 7

Fot. 8

Fot. 1. Widok ogólny mostu o pomoście drewnianym i nośności 5 ton przed przebudową

Fot. 2. Deformacje krzyżulców i pasów w dźwigarze kratowym w wyniku przeciążania

obiektu

Fot. 3. Widok rzeki i przygotowania fundamentów do wykonania ścian przyczółków

Fot. 4. Widok zbrojenia uciąglającego po zabetonowaniu ścian przyczółków (etap I budo-

wy), zamontowane są dźwigary stalowe do podparcia deskowania przęsła

Fot. 5. Przęsło mostu po wykonaniu betonowania, widoczne są wnęki do oparcia płyt

przejściowych oraz pręty kotwiące i uciąglające (poziome) płyty przejściowe

Fot. 6. Widok mostu z boku po zakończeniu robót

Fot. 7. Widok nawierzchni mostu po zakończeniu robót, brak tradycyjnych dylatacji

na połączeniu przęsła i płyt przejściowych

Fot. 8. Widok nawierzchni mostu po dwóch latach eksploatacji (brak uszkodzeń i pęknięć

w nawierzchni)

wody w rzece zwiększa się znacznie w czasie opadów

deszczu. Lokalne spiętrzenia wody wywołują także dzia-

łalność zwierząt (bobrów) i nieuporządkowanie brzegów

rzeki.

Kolejno następujące po sobie awarie pomostu drewnia-

nego i zdeformowanie dźwigarów przęsła mostu przy-

spieszyły decyzję o przebudowie mostu. Most stanowił

jedyny dojazd o nawierzchni twardej do zabudowań

i budynków położonych za mostem, a kolejne naprawy

pomostu uniemożliwiały mieszkańcom dojazd samocho-

dami do posesji.

do wymagań obowiązującego planu zagospodarowa-

nia i linii rozgraniczających ulicy. Pomimo niewielkiej

szerokości pasa ulicy i jego załamania nad rzeką w planie

zagospodarowania przewidziano jezdnię dwupasową

ulicy z obustronnymi chodnikami.

Występująca niewielka różnica poziomów ulicy i dna

rzeki oraz trapezowy kształt koryta rzeki umożliwiły

zastosowanie niskich przyczółków z niewielkimi skrzy-

dłami. Ze względu na małą rozpiętość obiektu zapro-

jektowano konstrukcję płytową przęsła zintegrowaną

ze ścianami przyczółków (2, 5). Umożliwiło to znaczne

zwiększenie światła pionowego pod obiektem, do oko-

ło 1 m. Przekrój poprzeczny mostu po przebudowie

przedstawiono na rys. 2, a jego widok z boku – na rys.

3. Na odcinku przebudowy mostu i ulicy zaprojektowa-

no szerokość jezdni ulicy 5,50 m i obustronne chodniki

o szerokości 1,25 m. Przebieg ulicy w istniejących liniach

rozgraniczających wymagał zastosowania łuku pozio-

mego R = 30 m na obiekcie (rys. 4). Obiekt wykonano

Projekt i budowa

nowego mostu

Nowy most zaprojektowano w miejscu istniejącego

mostu po jego rozbiórce. Przyjęto obciążenie projek-

towe taborem samochodowym klasy B wg normy

PN-85/S-10030. Szerokości użytkowe mostu dostosowano

Rys. 1. Przekrój poprzeczny istniejącego mostu z pomostem drewnianym

Rys. 2. Przekrój poprzeczny mostu po przebudowie

Rys. 3. Widok z boku mostu po przebudowie

Rys. 4. Plan ulicy i mostu w liniach rozgraniczających

Piśmiennictwo

1. Hołowaty J.: Zalecane roz-

wiązania płyt przejściowych

w mostach zintegrowanych .

Wrocławskie Dni Mosto-

we, Seminarium „Obiekty

mostowe na autostradach

i drogach ekspresowych”,

Dolnośląskie Wydawnictwo

Edukacyjne, Wrocław 2009.

2. Hołowaty J.: Konstrukcje

zintegrowane jako element

zwiększania trwałości obiek-

tów mostowych . „Mosty”,

nr 2/2010.

3. Hołowaty J.: Płyty przejścio-

we w mostach zintegrowa-

nych . „Obiekty Inżynierskie”,

nr 3/2010.

4. Hołowaty J.: Zabezpiecze-

nie przerw dylatacyjnych [w:]

Warunki techniczne wykona-

nia i odbioru dróg i mostów.

Poradnik kierownika budowy

i inspektora nadzoru . Verlag

Dashofer, Warszawa 2006.

5. Wasiutyński Z.: Budownic-

two betonowe. Tom XIV.

Część 1. Mosty . Arkady, War-

szawa 1967.

w ukosie 84,3°, a do łuku poziomego dostosowano go,

stosując zmienny wysięg wsporników chodnikowych.

W budowie mostu zastosowano beton klasy B40 i stal

zbrojeniową klasy A-IIIN do konstrukcji przyczółków,

przęsła i płyt chodnikowych. Krawędzie obiektu zabezpie-

czono barieroporęczami typu miejskiego o indywidualnej

konstrukcji. Warstwę ścieralną nawierzchni na moście

i dojazdach wykonano z betonu asfaltowego drobnoziar-

nistego o grubości 4 cm.

Spełnienie uwarunkowań środowiskowych wymagało

zastosowania konstrukcji obiektu bez zabudowy dna

rzeki. Przyjęto konstrukcję integralną, posadowioną

na pionowych mikropalach. Uzyskano długość obiektu

po pomoście wynoszącą 6,70 m. Niewielka rozpiętość

mostu i wynikające stąd niewielkie odkształcenia termicz-

ne umożliwiły zastosowanie obiektu bezdylatacyjnego.

Dylatacji nie wykonano również w nawierzchni, zabezpie-

czając ją na odcinkach progowych płytami przejściowymi

uciąglonymi z przęsłem (1, 3). Mała długość mostu umoż-

liwiła bezpieczne przenoszenie odkształceń termicznych

obiektu na zasypki przy ścianach obiektu. Odwodnienie

zasypki i ujęcie wody spływającej z płyt przejściowych wy-

konano przy pomocy drenów włączonych do kanalizacji

deszczowej ulicy. Kompensację odkształceń w nawierzch-

ni drogowej zaprojektowano na końcach płyt przejścio-

wych pod nawierzchnią drogową.

W podłożu gruntowym w rejonie mostu występują

piaski drobne średnio zagęszczone i zagęszczone.

Jednak górna warstwa jest z piasków drobnych w stanie

luźnym, co przy wysokich poziomach wód gruntowych,

jakie utrzymywały się w czasie robót fundamentowych,

stanowiło duże utrudnienie w wykonywaniu robót.

Dla posadowienia obiektu rozpatrywano tradycyjne,

stosowane w obiektach integralnych, posadowie-

nie na jednym rzędzie pali żelbetowych wierconych

z dodatkowym zbrojeniem na odkształcenia poziome

(rys. 5a). Dla uproszczenia technologii i skrócenia czasu

robót przyjęto posadowienie na mikropalach typu Titan

(rys. 5b). Widok w czasie wykonywania robót fundamen-

towych przedstawiono na fot. 3.

Grubości ścian przyczółków dobrano do zapewnienia

zakotwienia zbrojenia pali przy spodziewanych toleran-

cjach wykonawczych oraz do wykonstruowania wnęki

na oparcie i uciąglenie płyt przejściowych. Ze względu

na małe gabaryty ścian przyczółków i skrzydeł przyjęto

ich wymiary prostokątne, co umożliwiło stosowanie pro-

stych szalunków inwentaryzowanych. Ściany przyczółków

i skrzydeł wykonywano na warstwie korka z betonu B15

grubości 40 cm. Jako grubość ścian przyczółków przyjęto

1,00 m, a skrzydeł – 0,30 m. W konstrukcji zbrojenia przy-

czółków zaprojektowano pełne uciąglenie płyty przęsła

nad przyczółkami (przenoszenie momentu ujemnego).

Schemat zbrojenia uciąglającego w węźle podporowym

przęsła przedstawiono na rys. 6.

Układ prętów zbrojenia dostosowano do etapowania wy-

konywania monolitycznego ustroju integralnego – styki

technologiczne zlokalizowano w ścianach przyczółków

pod płytą przęsła. Część prętów głównych uciąglenia

była zakotwiona w korpusach przyczółków i łączyła się

z prętami zbrojeniowymi płyty przęsła. Widok przyczół-

ków mostu ze zbrojeniem uciąglającym w czasie budowy

przęsła przedstawiono na fot. 4. Zasypki za przyczółkami

wykonano z gruntu piaszczystego. Bezpośrednio przy

ścianach przyczółków, pod częścią płyt przejściowych,

zasypkę zagęszczano do wskaźnika zagęszczenia 0,95.

Pod końcami płyt przejściowych podłoże zagęszczano

do wskaźnika 1,03.

Monolityczne płyty przejściowe oparto na wnękach

w górnych częściach ścian przyczółków (fot. 5 i rys. 7). Za-

projektowano umieszczenie płyt przejściowych w płasz-

czyźnie górnej powierzchni pomostu przęsła, co umoż-

liwiło łagodne przejście z izolacją pomostu z papy

zgrzewalnej na płyty przejściowe. Styki płyt przejściowych

i przyczółków, pod izolacją, zabezpieczono taśmą z two-

rzywa sztucznego. Izolację z papy zgrzewalnej wykonano

także na płytach przejściowych. Na izolacji wykonano

mosty projektowanie

Rys. 5. Rozpatrywane warianty posadowienia na palach i schematy zbrojenia ścian przyczółków:

a) posadowienie na palach  600 mm, b) posadowienie na mikropalach

Rys. 7. Płyty przejściowe zintegrowane z konstrukcją mostu

Rys. 8. Ruchy termiczne ustroju nośnego mostu

Rys. 6. Szczegół zbrojenia węzła podporowego przęsła

Rys. 9. Szczegół kotwienia płyt przejściowych

warstwę ochronną z mieszanki SMA o grubości 3,5 cm.

Na moście i na podbudowie drogowej na dojazdach

układano warstwy nawierzchni o jednakowej grubości

w jednym cyklu. Grubość warstwy wiążącej wynosiła

6 cm, a warstwy ścieralnej – 4 cm.

W strefach przejściowych w nawierzchni bitumicznej

i w warstwie ochronnej izolacji nie zastosowano żadnych

urządzeń dylatacyjnych. Warstwę wiążącą nawierzchni,

w strefach nad stykami płyt przejściowych i przyczółków,

wzmocniono siatką z prętów zbrojeniowych ocynkowa-

nych. Poprzez pochylenie podłużne płyt przejściowych

grubość nawierzchni drogowej na końcach płyt przej-

ściowych osiąga swoją pełną grubość wynoszącą 35 cm.

W miejscach tych zaprojektowano kompensację termicz-

nych ruchów podłużnych przęsła (rys. 8). Dla zapewnienia

wspólnych przesuwów płyt przejściowych i końców przę-

seł płyty przejściowe wykonano na warstwie poślizgowej

z dwóch warstw folii o grubości 0,5 mm. Płyty przejściowe

połączono także ze ścianami przyczółków poziomymi

prętami kotwiącymi umieszczonymi przy ich górnej

powierzchni, pod siatkami zbrojeniowymi. Zastosowano

pręty kotwiące o pełnej długości kotwienia zarówno

w płytach przejściowych, jak i w ścianach przyczółków

(rys. 9).

W ramach budowy mostu przebudowano odcinki dojaz-

dowe ulicy przy moście, wykonując nową nawierzchnię

bitumiczną i chodniki. Do odwodnienia ulicy i mostu

zaprojektowano kanalizację deszczową na przebudowy-

wanym odcinku ulicy. Do wpustów deszczowych przy

moście włączono dreny odwodnienia przyczółków i po-

mostu. Wyloty brzegowe kanalizacji deszczowej zlokalizo-

wano pod mostem z przejściem przez ściany przyczółków.

Most oddano do eksploatacji w kwietniu 2009 r. Stan

bezpośrednio po wykonaniu robót przedstawiono

na fot. 6 i 7. Autorzy artykułu opracowali dokumentację

projektową przebudowy mostu. Wykonawcą robót była

ﬁ rma Apex Roboziem Sp. z o.o. ze Stargardu Szczeciń-

skiego.

Podsumowanie

W artykule przedstawiono projekt i budowę małego mo-

stu żelbetowego zlokalizowanego w ciągu ulicy lokalnej.

Poprzedni most o konstrukcji tymczasowej uległ uszko-

dzeniom i zniszczeniu w wyniku przejazdu samochodów

ciężarowych dostarczających materiały budowlane

do nowo powstających budynków i zabudowań.

W projekcie i budowie mostu zastosowano zalecane

rozwiązania płyt przejściowych oraz zasady kompensacji

przesuwów termicznych dla małych obiektów mosto-

wych o konstrukcji integralnej (1-4). Takie rozwiązania nie

wymagają stosowania dylatacji w nawierzchni bitumicz-

nej ani urządzeń dylatacyjnych na obiekcie, a jednocze-

śnie zabezpieczają nawierzchnię przed deformacjami,

pękaniem i uszkodzeniami w strefach przejściowych.

Przedstawiona w artykule konstrukcja jest przypomnie-

niem już częściowo zapomnianych w Polsce rozwiązań

małych obiektów mostowych w formie bezdylatacyj-

nej (5), w których jednak stosowanie tradycyjnych płyt

przejściowych powodowało przedwczesne uszkodzenia

nawierzchni na odcinkach przejściowych.

Przyjęta konstrukcja mostu integralnego umożliwiła

dobre wpisanie obiektu w przeszkodę oraz dostosowanie

go do ustaleń lokalizacyjnych i środowiskowych. Strefy

podporowe mostu zaprojektowano na momenty ujemne,

które wynikają z uciąglenia przęsła i sił odporu zasypki

na ściany przyczółków przy wydłużeniach termicznych

obiektu. Na obiekcie nie zastosowano typowych urządzeń

dylatacyjnych w jezdni obiektu, a kompensację niewielkich

przesuwów przewidziano na końcach płyt przejściowych

pod konstrukcją nawierzchni drogowej. Brak elementów

urządzeń dylatacyjnych w warstwach nawierzchni ułatwił

technologię robót nawierzchniowych, jak również odwod-

nienie wgłębne i powierzchniowe jezdni oraz uzyskanie

gładkiej i równej warstwy ścieralnej. W dwa lata po od-

daniu do eksploatacji, po dwóch bardzo ciężkich zimach,

nawierzchnia bitumiczna w strefach przejściowych mostu

nie wykazuje deformacji ani pęknięć (fot. 8). 

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: