Łożyskowanie mostu Północnego w Warszawie

Obecnie w Polsce jedynym dokumentem dopuszczającym wprowadzenie na rynek łożysk mostowych jest certyfikat zgodności łożyska z normą EN 1337 lub PN-EN 1337.

Do budowy mostu Północnego przystąpiono w 2009 r. według projektu niemieckiego biura Schüßler-Plan. Od początku władze miasta planowały budowę w tym miejscu mostu o prostej belkowej konstrukcji, a więc tańszej od bardziej modnych obecnie rozwiązań światowych. Most Północny będzie dziesiątym mostem przez Wisłę w Warszawie, w tym ósmym drogowym [1, 3, 4]. Część drogowa (bez przeprawy tramwajowej) ma być gotowa do końca tego roku. Most jest częścią przedsięwzięcia pod nazwą „Budowa Trasy Mostu Północnego od węzła z ul. Pułkową do węzła z ul. Modlińską wraz z przeprawą mostową przez Wisłę oraz trasą tramwajową” [2].  Całkowita długość trasy wynosi 3,5 km. Most przeprowadzi nad Wisłą trzy ciągi komunikacyjne: jezdnię w kierunku wschodnim, jezdnię w kierunku zachodnim oraz dwutorową trasę tramwajową wraz z jednostronną ścieżką pieszo-rowerową.

Rys. 1. Podział na przęsła mostu Północnego [2]

Rys. 2. Typowy przekrój poprzeczny mostu z rozmieszczeniem łożysk na podporach (widok w kierunku Białołęki)

Most Północny w Warszawie składa się z 10 przęseł o rozpiętości od 45 m do 160 m. Łączna jego długość w osiach przyczółków wynosi 795 m. Uwzględniając ciągłość konstrukcji niosącej (rys. 1), jest najdłuższą przeprawą mostową przez Wisłę w Warszawie. Trzy niezależne nitki mostu mają łączną szerokość 46 m. Konstrukcję nośną mostu stanowią skrzynki stalowe o zmiennej wysokości od 3,3 m (w części zalewowej) do 8,6 m (nad podporami nurtowymi P40 i P50) oraz współpracujące z nimi żelbetowe płyty pomostu grubości od 30 cm do 50 cm. Całkowita masa konstrukcji stalowej wynosi 11 770 t. W przypadku podpór pośrednich na każdej ławie usytuowano trzy filary, po jednym pod każdą nitką mostu (rys. 2, fot. 1). Wysokość filarów waha się od 7,7 m do 20,7 m. Podpory skrajne wykonano w postaci masywnych przyczółków skrzynkowych ze skrzydełkami.

Fot. 1. Podpory lewobrzeżnej (bielańskiej) części mostu

Fot. 2. Podpory lewobrzeżnej (bielańskiej) części mostu

Przęsła mostu Północnego oparto na łożyskach garnkowych (fot. 2) zaprojektowanych zgodnie z PN-EN 1337-5 [7]. Ogółem jest 66 łożysk po 22 pod każdą nitką (po dwa na każdym filarze – rys. 3). Z wyjątkiem podpory P50 na wszystkich podporach każdej nitki mostu w jednej osi ustawiono łożyska wielokierunkowo przesuwne (fot. 3 i 4), a w drugiej osi – łożyska jednokierunkowo przesuwne (rys. 4). Łożyska nieprzesuwne ustawiono na podporze P50 po jednym dla każdej nitki mostu. Obok łożyska nieprzesuwnego ustawiono łożysko jednokierunkowo przesuwne poprzecznie. Nie jest to rozwiązanie zalecane przez normę PN-EN 1337-1 [6]. Jest jednak dopuszczalne przy założeniu projektowym, że cała siła pozioma w kierunku osi podłużnej mostu będzie przenoszona przez łożysko nieprzesuwne [8]. Takie założenie przyjęto w tym przypadku. To znaczy projektanci założyli, że cała siła pozioma w kierunku osi podłużnej mostu będzie przenoszona przez łożysko nieprzesuwne na podporze 50.

Fot. 3. Łożysko garnkowe wielokierunkowo przesuwne na podporze P80

Fot. 4. Łożysko garnkowe wielokierunkowo przesuwne na podporze P110

Przyjęta w Normie Europejskiej zasada mówi, że ze względu na luzy w łożyskach garnkowych tylko jedno łożysko na podporze może przejmować całe obciążenie poziome. Łożysko jednokierunkowo przesuwne w kierunku poprzecznym, co najwyżej, może uczestniczyć w przenoszeniu obciążenia poziomego w przypadku korzystnego ustawienia luzów w prowadnicy oraz w cylindrze między jego pierścieniem a tłokiem.

Instytut Badawczy Dróg i Mostów przeprowadzał ocenę poprawności obliczeń łożysk [5]. Zweryfikowano przede wszystkim te ich parametry, które mają największy wpływ na zachowanie łożysk podczas eksploatacji. Sprawdzeniu podlegały:

- naprężenie docisku do płyty elastomerowej,

- naprężenie docisku do arkusza PTFE,

- warunek nieprzekroczenia nośności obliczeniowej przy obciążeniu mimośrodowym,

- współczynnik tarcia przy docisku osiowym,

- możliwość obrotu tłoka względem pierścienia cylindra z zachowaniem:

– bezpiecznej odległości między krawędzią tłoka a krawędzią pierścienia cylindra,

– odpowiedniego luzu między kołnierzem tłoka a krawędzią pierścienia cylindra.

W obliczeniach łożysk wykonanych przez biuro Reisner & Wolff Engineering przy wyznaczaniu nośności łożysk na siły poziome przyjęto, że w przenoszeniu tych sił bierze udział tarcie powierzchni ślizgowych, co jest niezgodne z wymaganiami PN-EN 1337 [6, 8]. Nie miało to jednak wpływu na ogólną ocenę poprawności obliczeń łożysk. Nośność obliczeniowa łożysk garnkowych zastosowanych w moście Północnym mieściła się w zakresie od 500 kN do 50 000 kN. Łożyska przesuwne umożliwiają przemieszczenia do ±270 mm. Największe z łożysk ma średnicę 1200 mm i masę ponad 3,5 t.

W związku z powstaniem Normy Europejskiej EN 1337 i obowiązkiem jej stosowania obecnie w Polsce jedynym dokumentem dopuszczającym wprowadzenie na rynek łożysk mostowych jest certyfikat zgodności łożyska z normą EN 1337 lub PN-EN 1337. Ten certyfikat zgodności jest wydawany wtedy, gdy łożysko pod względem materiałowym i konstrukcyjnym mieści się w zakresie normy EN 1337 lub PN-EN 1337. Upoważnionymi do wydawania certyfikatów zgodności z EN 1337 lub PN-EN 1337 są akredytowane laboratoria lub instytucje. Każde łożysko spełniające wymagania EN 1337 otrzymuje znak zgodności wraz odpowiednią metryką. Aby otrzymać certyfikat zgodności z EN 1337, łożysko powinno przejść wymagane normą badania typu.

Rys. 3. Rozmieszczenie i oznaczenie łożysk na typowej podporze

Rys. 4. Schemat łożyskowania mostu Północnego [2]

W 2006 r. na zlecenie Generalnej Dyrekcji Dróg Krajowych i Autostrad autor opracował wytyczne łożyskowania przęseł mostowych oraz wymagania dotyczące warunków odbioru łożysk przed ich wbudowaniem i kontroli łożysk podczas ich eksploatacji [9]. Wytyczne porządkowały różne koncepcje łożyskowania stosowane dotychczas przez projektantów obiektów, wprowadzając jednolite zasady, zgodne z obowiązującym stanem prawnym narzuconym przez nowe Normy Europejskie oraz rozporządzeniem Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie – Dz.U. Nr 63, poz. 735.

Zamawiającym inwestycję jest m.st. Warszawa – Zarząd Miejskich Inwestycji Drogowych w Warszawie. Nadzór nad inwestycją sprawują Zakłady Budownictwa Mostowego Inwestor Zastępczy Sp. z o.o. Projekt budowlany jest autorstwa niemieckiego biura projektów Schüßler-Plan. Projekt wykonawczy wykonało biuro projektowe POMOST s.c. przy współpracy Instytutu Badawczego Dróg i Mostów w Warszawie w zakresie fundamentowania obiektu. Generalnym Wykonawcą budowy Trasy Mostu Północnego jest konsorcjum firm P.R.I. Pol-Aqua SA (roboty ziemne – lider konsorcjum), Sando Budownictwo Polska Sp. z o.o. (partner konsorcjum i firma odpowiedzialna za przeprawę mostową MD-31), Sando Construcciones SA (partner konsorcjum), Kromiss-Bis Sp. z o.o. (partner konsorcjum). Wykonawcą robót fundamentowych oraz podpór był Energopol Szczecin SA. Wykonawcą konstrukcji stalowej był Vistal Gdynia SA, a dostawcą łożysk i urządzeń dylatacyjnych firma Reisner & Wolff Polska Sp. z o.o.

dr inż. Andrzej Niemierko

Instytut Badawczy Dróg i Mostów

Bibliografia

1. B. Chwaściński, Mosty na Wiśle i ich budowniczowie, Fundacja im. A. i Z. Wasiutyńskich, Warszawa 1997.

2. P. Książek, A. Niemierko, Budowa mostu Północnego przez Wisłę w Warszawie, „Drogownictwo” nr 6/2011.

3. A. Niemierko, Rys historii mostów warszawskich na Wiśle, cz. 1 i 2, „Drogownictwo” nr 5 i 6/2003.

4. A. Niemierko, Budowa mostów w Polsce 1995–2005, „Drogownictwo” nr 2/2006.

5. A. Niemierko, Ocena dotycząca poprawności obliczeń łożysk garnkowych RW oraz zgodności z obliczeniami łożysk dostarczonych na budowę mostu Północnego w Warszawie, IBDiM 2011.

6. PN-EN 1337-1:2003 Łożyska konstrukcyjne – Część 1: Postanowienia ogólne.

7. PN-EN 1337-5:2010 Łożyska konstrukcyjne – Część 5: Łożyska garnkowe.

8. PN-EN 1337-11:2001 Łożyska konstrukcyjne – Część 11: Transport, magazynowanie i ustawianie.

9. A. Niemierko, Zalecenia dotyczące łożyskowania obiektów mostowych oraz kontroli łożysk podczas eksploatacji, GDDKiA, Warszawa 2006.