Most sprężony czy zespolony? Przyszłość konstrukcji sprężonych w Polsce. Analiza porównawcza kosztów.

Stawiane obecnie wymagania wobec wznoszonych obiektów obejmują, poza oczekiwaniami wysokiej trwałości oraz racjonalnie niskiej ceny, również warunek krótkiego czasu prowadzenia robót budowlano-montażowych. Do najbardziej typowych rozwiązań mostów (wiaduktów) autostradowych należą konstrukcje zespolone oraz sprężone. Porównaniu poddano obiekty dwuprzęsłowe.

Krótka definicja — konstrukcja zespolona jest to na ogół konstrukcja, która powstała po połączeniu dwóch elementów wykonanych z istotnie różniących się parametrami fizycznymi materiałów konstrukcyjnych. W naszym budownictwie najczęściej możemy spotkać dwa rodzaje konstrukcji zespolonych: beton—stal oraz beton—beton sprężony. Warunkiem powstania przekroju zespolonego jest zagwarantowanie skutecznego zespolenia części składowych. W naszym przypadku o zespoleniu decydują sworznie. Natomiast idea konstrukcji sprężonych polega na mimośrodowym przyłożeniu poziomej siły, która wywołuje stan naprężenia przeciwny do stanu powodowanego przez ciężar własny i inne obciążenia użytkowe.

Krótki rys historyczny. Mosty sprężone w Polsce
Pierwszy most kablobetonowy wybudowany został w Polsce w roku 1953. Jest to most płytowy o rozpiętości przęsła 12,6 m. Przełom lat 50. i 60. to poważne konstrukcje kablobetonowe — most przez Motławę w Gdańsku, Młyński w Bydgoszczy oraz most Portowy w Szczecinie. W latach 70. zrealizowano jeszcze kilkadziesiąt mostów sprężonych, osiągając rozpiętość najdłuższego pojedynczego przęsła 75 m. W tym okresie beton in situ ograniczony został przez prefabrykowane belki realizowane w technologii strunobetonowej. W 1973 r. wdrożono w Polsce pierwszy krajowy system kabli i zakotwień ze splotów 7-drutowych. Odważniejsze realizacje mostów kablobetonowych można odnotować dopiero pod koniec lat 90. Na początku XXI wieku mosty sprężone stały się już rozwiązaniem popularnym. Przyczyniło się do tego m.in. wprowadzenie do polskich biur projektowych nowoczesnych narzędzi obliczeniowych, zagranicznej technologii i rozwiązań nieodbiegających od projektów z biur europejskich.

Podstawowe dane statystyczne o liczbie poszczególnych typów mostów w Polsce
(źródło: GDDKiA)

Zalety i wady mostów sprężonych

Zalety:

• Lepsza praca konstrukcji sprężonych pod działaniem obciążeń dynamicznych i bardzo dobra odporność zmęczeniowa — pod obciążeniem występują naprężenia jednego znaku w obydwu materiałach: w stali zawsze rozciąganie, a w betonie ściskanie.
• Większy niż w analogicznych konstrukcjach stalowych ciężar własny konstrukcji sprężonych jest korzystny z punktu widzenia stateczności i tłumienia drgań.
• Trwałość oraz naturalna sztywność w płaszczyźnie pionowej i poziomej.
• Odporność na zarysowania.
• Obniżenie kosztów utrzymania obiektu.
• Lepsza ochrona stali zbrojeniowej przed korozją.
• Dzięki sprężeniu następuje redukcja masy ciężaru własnego.
• Łatwość w wykonywaniu konstrukcji zakrzywionych w planie.
• Szybki rozwój technologii na rynku — zwiększenie liczby firm zajmujących się sprężeniem. Powoduje to ciągłe obniżanie kosztów materiałów podstawowych, akcesoriów dodatkowych, a także sprzętu do sprężania konstrukcji.

Wady:

• Ograniczone możliwości montażu z uwagi na duży ciężar konstrukcji — wysokie nakłady na montaż (czas, koszt).
• Konstrukcje sprężone wymagają użycia betonów i stali o wyższej wytrzymałości.