1Wstęp
1.1. Krótka historia mostów stalowych
1.2. Kryteria klasyfikacji
1.3. Zakres stosowania mostów stalowych
1.4. Normy i inne przepisy
1.1. Krótka historia mostów stalowych
Mosty metalowe zaczęto budować w ostatniej ćwierci XVIII wieku, choć na początku były to mosty żeliwne. Związane to było z rewolucją przemysłową, jaka rozpoczęła się wtedy, w tym także z rozwojem hutnictwa. Żelazo, a potem stal, znane już było od tysięcy lat, ale ich zastosowania ograniczone były przede wszystkim do wytwarzania broni i narzędzi. Nowe technologie wytwarzania stali pojawiły się w XIX wieku i doprowadziły do wytworzenia najpierw stali zgrzewnej, a potem stali zlewnej. Równie ważny dla rozwoju konstrukcji stalowych obok technologii jej produkcji był także postęp technik łączenia elementów, którymi były pręty i cięgna. Łączenie w całość następowało za pomocą sworzni, trzpieni i przegubów. Następnie zaczęto produkować płaskowniki, a potem kształtowniki. Około 1820 roku wynaleziono nity, co wpłynęło na rozwój konstrukcji kratownicowych. Zamiast kratownic wielokrotnie statycznie niewyznaczalnych zaczęto budować kratownice z blachami węzłowymi i sztywnymi prętami przenoszącymi ściskanie; w tym samym czasie pojawiły się śruby, co ułatwiło montaż. Postęp w tej materii trwał przez cały XX wiek i trwa nadal. Najnowszym osiągnięciem jest konstrukcyjna stal nierdzewna, a także gatunki stali do celów budowlanych o wytrzymałości dochodzącej do 960 MPa. Standardem stało się łączenie różnych materiałów w różnych elementach konstrukcji, na przykład dźwigary stalowe z pomostem betonowym, kompozytowym czy z drewna klejonego. Powstają zatem konstrukcje hybrydowe, w których generalną zasadą jest wykorzystywanie najlepszych właściwości danego rodzaju materiału w tych elementach, w których jest to najbardziej potrzebne. Aby uzmysłowić sobie skalę postępu technicznego w ciągu relatywnie krótkiego czasu, tj. około 250 lat, przedstawiono poniżej krótki rys historyczny. Pokazane przykłady (rys. 1.1-1.15) zostały subiektywnie wybrane przez autorów.
Rys. 1.1. Most Coolbrokdale przez rzekę Severn w Anglii (fot. własna)
Najstarszy zachowany i do dzisiaj eksploatowany most żelazny wybudowano w 1779 roku przez rzekę Severn w miejscowości Coalbrookdale, w południowej Anglii (rys. 1.1). Jego projektantem był inżynier Darby. Jest to konstrukcja łukowa o rozpiętości 31,0 m, wykonana z żeliwa [1.1], [1.9].
Na terenie Polski w granicach określonych w 1945 roku znalazły się także konstrukcje mostowe wykonane z żeliwa. Jedną z nich jest most "żelazny" w Łażanach k/Strzegomia na Dolnym Śląsku wybudowany w latach 1794-1795 z żeliwa wyprodukowanego w hucie Mała Panew na zamówienie Nicolasa Augusta von Burghausa, hrabiego Lassen-Peterwitz (rys. 1.2). Była to konstrukcja jednoprzęsłowa składająca się z pięciu dźwigarów łukowych o długości 15,10 m i strzałce 2,885 m. Zastosowano w niej połączenia na śruby w środku rozpiętości przęsła. Rozstaw łuków wynosił 1,35 m. Pomost wykonano w postaci płyt żelaznych o grubości 50 mm i wymiarach 5,80×0,50 m. Na pomoście wykonano nawierzchnię z kostki kamiennej ułożonej na pospółce. Most ważył 46 ton, a jego nośność wynosiła 6 ton. W 1945 roku podczas działań wojennych most został zniszczony przez przejeżdżający po nim radziecki czołg. Fragmenty jego konstrukcji wydobyto z rzeki w 1996 roku i obecnie są eksponowane na Politechnice Wrocławskiej [1.1].
Rys. 1.2. Most w Łażanach k/Strzegomia na Dolnym Śląsku, https://polska-org.pl/839818,foto.html?idEntity=557378
Najstarszym natomiast istniejącym mostem żeliwnym w Polsce jest most "żelazny" w Opatówku koło Kalisza (rys. 1.3). Jest to kładka dla ruchu pieszego położona w parku krajobrazowym nad fosą okalającą pałac. Został on wybudowany w 1824 roku i jest użytkowany do dzisiaj [1.1]. Jest to łukowa konstrukcja jednoprzęsłowa, składająca się z czterech dźwigarów głównych. Każdy dźwigar złożony jest z trzech segmentów łączonych śrubami. Konstrukcja łukowa jest oparta na przyczółkach kamiennych. Rozpiętość w świetle podpór wynosi 10,30 m, a szerokość pomostu 3,5 m. Pierwotnie pomost był drewniany, a obecnie stanowi go płyta betonowa. Odlewane żeliwne elementy zostały wykonane najprawdopodobniej w hucie braci Roechling w Saksonii.
Rys. 1.3. Most w Opatówku k/Kalisza [1.1]
Wybudowany w 1827 roku most wiszący w Ozimku przez rzekę Mała Panew, obecnie pełniący rolę kładki dla pieszych, jest najstarszym w Europie kontynentalnej żelaznym mostem wiszącym. Jest to most łańcuchowy wykonany w całości z żelaza (rys. 1.4). Do budowy zużyto prawie 57 ton odlewów z żeliwa i ponad 14 ton żelaza kutego. Projekt wykonał Carl Schottelius. Przęsło ma rozpiętość 31,56 m, a szerokość 6,5 m. Przyczółki są murowane, a w nich zamocowano żelazne, odlewane płyty. Na nich wybudowano pylony w kształcie ściętych ostrosłupów stężonych skratowaniami. Pylony zakotwiono w podłożu za pomocą śrub. Cięgna wykonano z prętów oczkowych i zakotwiono w komorach murowanych umiejscowionych za przyczółkami. Pomost wykonano z profili stalowych, na których położono dębowe dyliny. Konstrukcję pomostu podwieszono do cięgien nośnych za pomocą stalowych prętów, stosując specjalne odlewane uchwyty. Most jest eksploatowany do dzisiaj jako kładka pieszo-rowerowa [1.1], [1.4].
Okres Księstwa Warszawskiego zaowocował między innymi wieloma pomysłami dotyczącymi budowy mostów. Jednym z nich była zaproponowana przez Feliksa Pancera konstrukcja jednoprzęsłowego, łukowego mostu przez Wisłę w Warszawie, wykonanego z żelaza lanego o rozpiętości 576 m (rys. 1.5). Strzałka łuku wynosiła ok. 150 m ponad pomost. Jego szerokość była równa 16,0 m. Gdyby projekt został zrealizowany, to do dnia dzisiejszego byłby rekordem świata w swojej kategorii. Łuk został podzielony na 15 segmentów o długości 44,0 m każdy, które planowano połączyć śrubami [1.3].
Rys. 1.4. Most wiszący w Ozimku na wjeździe do Huty Mała Panew [1.1]
Rys. 1.5. Projekt mostu łukowego w Warszawie wg Feliksa Pancera [1.3]
Kolejnym znaczącym dla rozwoju mostowictwu mostem w Polsce jest most drogowy (pierwotnie drogowo-kolejowy) w Tczewie (Lisewie), który został oddany do użytku w 1857 roku (rys. 1.6). Był w swojej pierwotnej postaci (długość całkowita 837,3 m) najdłuższym mostem w Europie i pierwszym żelaznym mostem na Wiśle. Skladał się z sześciu przęseł kratownicowych o rozpiętości 130,88 m i wysokości 8,68 m. Rozstaw dźwigarów głównych wynosił 6,43 m. Za autora projektu uważa się Carla Lentza, choć konstruktorem mostu był Szwajcar Rudolf Eduard Schinz. Od 1891 roku ruch pociagów zostal przeniesiony na wybudowany obok most kolejowy. Do dzisiaj zachowaly się tylko trzy przęsła pierwotne. We wczesnych latach XX wieku prowadzone prace regulacyjne w korycie Wisły wymusiły dobudowanie kolejnych przęseł kratownicowych, ale o innej konstrukcji, przez co wydłużono most do 1090 m. W latach 2011-2020 przeprowadzono remont generalny mostu, przywracając zarówno jego wartość zabytkowa, jak i funkcjonalną [1.5], [1.6].
Rys. 1.6. Most przez Wisłę w Tczewie, źródła: Tomasz Woźniak/Dreamstime, Scorpionpl/Dreamstime
Pierwszym stałym mostem przez Wisłę w Warszawie był obiekt zaprojektowany i wybudowany pod kierownictwem Stanisława Kierbedzia (rys. 1.7). Zbudowano go w latach 1859-1864 ze stali zgrzewnej. Most miał sześć przęseł (każde o rozpiętości 79,00 m) i długość całkowitą 475,00 m. Szerokość całkowita pomostu wynosiła 17,5 m. Jezdnia umiejscowiona między dźwigarami zajmowała 10,5 m, a w jej skład wchodziły 2 tory tramwajowe (pierwotnie miał być jeden tor kolejowy). Na zewnątrz dźwigarów, po obu stronach, umieszczono chodniki, każdy o szerokości 3,5 m. Ustrój nośny tworzyły 2 dźwigary kratownicowe (kratownice wielokrotne z krzyżulcami z płaskowników) w rozstawie 10,50 m i wysokości 9,10 m. Kratownice nie miały słupków. Dźwigary były stężone skratowaniem zarówno w płaszczyźnie pasa górnego, jak i dolnego. Pomost miał postać rusztu, przy czym poprzecznice były połączone z pasami dolnymi dźwigarów na nity. Kamienne filary posadowiono na żelaznych studniach wypełnionych betonem.
Most był niszczony zarówno podczas pierwszej, jak i drugiej wojny światowej. Został ostatecznie rozebrany po zakończeniu tej drugiej, a na jego podporach (nieco obniżonych) zbudowano Most Śląsko-Dąbrowski [1.6].
Rys. 1.7. Most Kierbedzia w Warszawie (widok sprzed I wojny światowej), źródło: Biblioteka Kongresu Stanów Zjednoczonych
Wiek XIX był okresem intensywnego rozwoju hutnictwa stalowego. Opracowanie technologii produkcji stali zgrzewnej spowodowało rezygnację z wytwarzania żeliwa i żelaza kutego jako materiału konstrukcyjnego w budownictwie mostowym. Okres ten, w zależności od kraju, trwał od lat 30. do 80. XIX wieku. W latach 40. XIX wieku rozpoczęto produkcję stali zlewnej, a jej pierwsze zastosowanie w mostownictwie to wiadukt drogowy nad torami kolejowymi linii Tczew-Kostrzyn w kilometrze 299,033, oddany do użytkowania w 1857 roku (rys. 1.8). Jedno z dwóch przęseł - blachownicowe o rozpiętości 19,0 m i szerokości 9,70 m o rozstawie poprzecznym dźwigarów równym 9,40 m jest pierwszym na terenie Polski obiektem wykonanym ze stali zlewnej, która obecnie okazała się być spawalna, choć wtedy nikt tego nie przewidywał. Wiadukt jest eksploatowany do dzisiaj [1.2].
a)
b)
c)
Rys. 1.8. Wiadukt nad linią kolejowa Tczew-Kostrzyn [1.2]
Postęp w zakresie produkcji blach, a także powstanie i dynamiczny rozwój technologii spawania spowodował rozpowszechnienie mostów blachownicowych, a po drugiej wojnie światowej także mostów skrzynkowych. Ponadto zastosowanie pomostów ortotropowych (konstrukcja "przeniesiona" z budowy okrętów) do konstrukcji mostowych doprowadziło do osiągnięcia rekordowych rozpiętości zarezerwowanych do tej pory dla mostów kratownicowych. Od 1974 roku rekordzistą świata w tym zakresie jest most przez zatokę Guanabara w Brazylii, łączący Rio de Janeiro z Niteroi (rys. 1.9). Jest to konstrukcja o całkowiej długości 8,6 km, z czego część nad torem wodnym (skrajnia morska o wysokości 64,0 m) o długości 848 m to belka dwuskrzynkowa z pomostem ortotropowym. Jej schemat statyczny to belka ciągła ze wspornikami o rozpiętościach 39 + 200 + 300 + 200 + 39 m oraz dwa przęsła "zawieszone" o długościach po 44 m, łączące część stalową z dojazdami wykonanymi jako betonowe skrzynki sprężone. Wysokość przęsła jest zmienna, od 13,0 m na podporach do 7,5 m w środku rozpiętości przęsła 300 m. Przęsła wspornikowe i "zawieszone" mają wysokość 4,75 m.
Rys. 1.9. Most przez zatokę Guanabara łączący Rio de Janeiro z Niteroi, Brazylia, źródło: Bruna Martins De Silva/Dreamstime
Most przez zatokę Firth of Forth został wybudowany w latach 1882-1890 według projektu Johna Fowlera i Benjamina Bakera (rys. 1.10). Generalnym wykonawcą był William Arrok. W swoim czasie był on najdłuższym mostem na świecie. Jest to konstrukcja wspornikowa kratownicowa wykonana z elementów o przekroju rurowym o średnicy dochodzącej przy podparciu do 4,0 m. Rury są wykonane z blach łączonych na nity.
Konstrukcja składa się z 2 przęseł o rozpiętości 519 m każde oraz dwóch wsporników o długości 208 m każdy. Do tego należy dodać 3 przesła "dojazdowe" o rozpiętości 2×44 m i jedno o długości 79 m. Łączna długość mostu wynosi ok. 1622 m. Odległość spodu konstrukcji w środku rozpiętości od lustra wody wynosi ok. 46 m.
Jest to most kolejowy jednotorowy, po którym pociągi pasażerskie poruszają się z prędkością 80 km/h, a towarowe 32 km/h. Maksymalny nacisk na oś wynosi 22,5 tony.
Rys. 1.10. Most przez zatokę Firth of Forth, źródło: Anna Kucherova/Dreamstime
Druga połowa XIX wieku i okres do wybuchu pierwszej wojny światowej to okres najwiekszego rozkwitu mostów kratownicowych, w szczególności konstrukcji wspornikowych. W latach 1907-1916 zbudowano most przez rzekę Św. Wawrzyńca w mieście Quebec, w Kanadzie (rys. 1.11), który do dzisiaj jest największym mostem kratownicowym na świecie. Rozpiętość przęsła głównego wynosi 549 m.
Rys. 1.11. Most przez rzekę św. Wawrzyńca w mieście Quebec, Kanada [fot. własna]
Istotnym krokiem w rozwoju budowlanych konstrukcji stalowych było opracowanie technologii spawania. Ten sposób łączenia ze sobą elementów konstrukcji spowodował wypieranie połączeń nitowanych. Pod koniec lat 20. XX wieku spawanie rozpowszechniło się w budownictwie kubaturowym, a w mostownictwie pierwszą jaskółką był most w Maurzycach k/ Łowicza na rzece Słudwi w ciągu drogi Warszawa-Poznań (rys. 1.12). Został on zrealizowany według projektu prof. Stefana Bryły z Politechniki Warszawskiej w 1929 roku. Jest to kratownica jednoprzęsłowa o długości przęsła 27,0 m i szerokości całkowitej 6,2 m. Obiekt obecnie jest zakwalifikowany jako zabytek klasy "0" i jest elementem skansenu Ziemi Łowickiej [1.5].
Rys. 1.12. Most przez rzekę Słudwię w Maurzycach k/Łowicza, źródło: Grzegorz Sulkowski/Dreamstime
Równolegle do mostów kratownicowych rozwijały się mosty łukowe, wśród których duży procent stanowią kratownicowe mosty łukowe. Najbardziej eksponowanym przykładem mostu łukowego jest Trzeci Most Pingnan w mieście Guigang, Chiny (rys. 1.13). Jest on obecnie najdłuższym mostem łukowym na świecie. Oddano go do użytku w 2020 roku. Długość całkowita wynosi 1035 m, a rozpiętość przęsła głównego wynosi 575 m.
Dalszy rozwój mostownictwa nastąpił po pojawieniu się mostów podwieszonych (w latach 50. XX wieku). W tej kategorii obecnie najdłuższym obiektem jest most na Wyspę Rosyjską k/Władywostoku w Rosji (rys. 1.14). Został oddany do użytku w 2012 roku. Rozpiętość przęsła głównego wynosi 1104 m. Konstrukcja ma charakter hybrydowy i składa się z betonowego pylonu, pomostu zespolonego typu stal-beton i lin stalowych [1.7].
Rys. 1.13. Trzeci most Pingnan w mieście Guigang, Chiny, źródło: Alamy Limited/BEW
Rys. 1.14. Most Rosyjski (Русский мост) we Władywostoku, Rosja, źródło: Irinabal18/Dreamstime
Kategorią konstrukcyjną mostów, która rozwijała się równocześnie ze wszystkimi wyżej wymienionymi i zmieniała się wraz z rozwojem różnych materiałów, jest most wiszący. Mostem o największej rozpiętości przęsła na świecie jest obiekt Çanakkale 1915 przez cieśnicnę Dardanele w Turcji, łączący Europę z Azją (rys. 1.15). Jest to obiekt całkowicie stalowy o rozpiętości przęsła głównego wynoszącej 2023 m. Został oddany do użytku w 2022 roku.
Rys. 1.15. Most Çanakkale 1915 przez cieśninę Dardanele, Turcja, źródło: Mehmet Cetin/Dreamstime
1.2. Kryteria klasyfikacji
Jest wiele kryteriów klasyfikacji mostów. Kryterium materiałowe jest najprostsze i najbardziej oczywiste. Oprócz niego można wymienić:
1) rodzaj obciążeń użytkowych
- drogowe
- kolejowe
- tłum pieszych i rowerzystów
- "przemysłowe"
- samolotowe
- mosty-kanały
2) rodzaj konstrukcji
- belka
- ramownica
- kratownica
- łuk
- konstrukcja podwieszona
- konstrukcja wisząca
- konstrukcja extradosed (praktycznie tylko sprężona betonowa)
- konstrukcja wstęgowa (praktycznie tylko sprężona betonowa)
3) schemat statyczny
- belka swobodnie podparta (ze wspornikami lub bez nich)
- belka ciągła (z przegubami bądź bez nich)
- rama
- ruszt
- kratownica
- łuk bezprzegubowy (utwierdzony)
- łuk dwuprzegubowy
- łuk trójprzegubowy
- konstrukcja podwieszona
- konstrukcja wisząca
4) model obliczeniowy
- prętowy
- tarczowy
- płytowy
- powłokowy
- mieszany
5) liczba przęseł
- jednoprzęsłowy
- wieloprzęsłowy
6) liczba dźwigarów
- jeden dźwigar
- dwa dźwigary
- wielodźwigarowy
7) położenie pomostu względem dźwigarów
- jazda górą
- jazda pośrednia
- jazda dołem
8) kształt dźwigarów (w zależności od rodzaju konstrukcji)
- pasy dźwigarów równoległe (blachownice, skrzynki, kratownice, łuki)
- pasy dźwigarów zakrzywione (blachownice, skrzynki, kratownice, łuki zakrzywione półkoliste, eliptyczne, koszowe, paraboliczne)
9) kąt pochylenia dźwigara względem pomostu
- 90°
- mniej niż 90°
- więcej niż 90°
10) stosunek sztywności dźwigara do sztywności pomostu
- sztywność dźwigara większa od sztywności pomostu
- sztywność dźwigara mniejsza od sztywności pomostu
11) przekrój poprzeczny dźwigara
- dwuteowy
- skrzynkowy (prostokątny, kwadratowy, trapezowy)
12) sposób połączenia dźwigarów z pomostem
- wieszaki (słupki) w postaci kształtowników stalowych
- wieszaki w postaci prętów sprężających
- wieszaki w postaci cięgien
- z drutów równoległych
- z drutów skręcanych
13) położenie wieszaków i słupków względem pomostu
- pionowo
- ukośnie (pojedynczo)
- na krzyż (siatka)
14) sposób łączenia wieszaków z dźwigarem i z pomostem
- przegubowe (tzw. widelcowe)
- sztywne
15) możliwość wprowadzania siły naciągu do wieszaka
- brak takiej możliwości
- z taką możliwością
- za pomocą prasy naciągowej
- za pomocą śruby "rzymskiej"
1.3. Zakres stosowania mostów stalowych
Decyzja o wyborze stali jako materiału konstrukcyjnego mostu podyktowana jest wieloma czynnikami. Sam rodzaj konstrukcji jest ważny, ale nie kluczowy. Wiele zależy od czynników zewnętrznych, takich jak lokalizacja mostu, warunki gruntowe i związana z tym metoda budowy, a także wymagania Zamawiającego, często wynikające z oczekiwań lokalnej społeczności oraz możliwości finansowych. Nie bez znaczenia są zagadnienia ochrony środowiska (obszary "Natura 2000"), a także problemy hydrologiczne w przypadku mostów.
Mając do wyboru beton, a niekiedy kamień, drewno, kompozyt polimerowy czy aluminium, stal często przegrywa. Niewątpliwie najważniejszym argumentem przemawiającym za stalą jest przewidywana rozpiętość przęsła i wiążący się z tym ciężar własny konstrukcji. Stal jest ok. 2,5-raza lżejsza niż beton, więc im większa jest przewidywana rozpiętość przęsła, tym bardziej rośnie szansa na zastosowanie stali. W praktyce dotyczy to rozpiętości większych niż 200 m.
Drugim czynnikiem, który w coraz większym stopniu bierze się pod uwagę, jest trwałość. Dane statystyczne pokazują, że generalnie trwałość mostów stalowych jest większa niż betonowych. Wprawdzie obowiązujące od kilkunastu lat wymaganie normowe PN EN 1990 mówi o konieczności zapewnienia trwałości konstrukcji mostowej na 100 lat bez względu na materiał, z którego jest wykonana, to doświadczenia z dotychczasowej eksploatacji pokazują, że nie jest łatwe spełnienie tego wymagania. Tym niemniej można stwierdzić, że tylko kamień jest materiałem trwalszym niż stal.
Trzecim czynnikiem jest aspekt militarny. W razie zniszczenia mostu zdecydowanie szybciej można odbudować most stalowy niż betonowy. W szczególności dotyczy to mostów i wiaduktów kolejowych. O ile w przypadku mostów drogowych łatwo jest wykonać objazd, o tyle na linii kolejowej jest to trudne i uciążliwe.
Nie bez znaczenia jest także tempo budowy. Z uwagi na fakt, że konstrukcja stalowa jest de facto konstrukcją prefabrykowaną i w praktyce jest w całości wykonywana w wytwórni, czas budowy i związany z tym czas wyłączeń lub ograniczeń ruchu będzie krótszy niż w przypadku mostu betonowego (wiązanie betonu).
Inny aspekt to względna łatwość wykonania poszerzenia, wzmocnienia czy wymiany elementów konstrukcji nośnej w trakcie jej użytkowania.
Niewątpliwie argumentem negatywnym stosowania stali jako materiału konstrukcyjnego jest jej koszt. Dotyczy to jednak obiektu nowobudowanego. Jeśli jednak wziąć pod uwagę koszt eksploatacji i zdecydowanie większą trwałość (pod warunkiem prowadzenia właściwych prac utrzymaniowych we właściwym czasie), to często okazuje się, że suma kosztów budowy i eksploatacji jest niższa niż obiektu wykonanego z innych materiałów. Rozwijająca się ostatnio dziedzina LCCA (life cycle cost analysis) doprowadzi z dużym prawdopodobieństwem do uporządkowania zasad opracowywania projektów konstrukcji i ich eksploatacji.
1.4. Normy i inne przepisy
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 20 lipca 2022 roku drogę, a w tym i mosty, projektuje się, buduje, przebudowuje i użytkuje, a także i bada zgodnie z zasadami wiedzy technicznej zawartej w szczególności:
- we Wzorcach i Standardach rekomendowanych przez ministra właściwego dla spraw transportu na podstawie przepisów o drogach publicznych (WiS),
- w Polskich Normach (PN).
Podstawowym aktem prawnym jest ustawa - Prawo budowlane. Jej stosowanie jest możliwe i konieczne poprzez spełnianie wymogów, jakie definiują odpowiednie Rozporządzenia wydawane przez upoważnionych ministrów. Przepisy te są obowiązkowe i odejście od nich jest możliwe jedynie po uzyskaniu od ministra odpowiedzialnego za infrastrukturę zgody na odstępstwo. Poniżej wymieniono najbardziej przydatne i obowiązujące w dniu 31 grudnia 2022 roku:
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie przepisów techniczno-budowlanych dotyczących dróg publicznych. Dziennik Ustaw RP poz. 1518 z dnia 20 lipca 2022 roku.
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 16 lutego 2005 roku w sprawie sposobu numeracji i ewidencji dróg publicznych, obiektów mostowych, tuneli, przepustów i promów oraz rejestru numerów nadanych drogom, obiektom mostowym i tunelom. Dziennik Ustaw nr 67 z dnia 25 kwietnia 2005 roku.
- Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 10 września 1998 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie. Dziennik Ustaw nr 151 z dnia 15 grudnia 1998 roku.
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 5 czerwca 2014 roku zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie. Dziennik Ustaw z dnia 30 czerwca 2014 r. poz. 867.
- Warunki techniczne dla kolejowych obiektów inżynieryjnych (Id-2). PKP PLK SA. Warszawa 2005.
- PN EN 15228 + A1: 2013-04. Kolejnictwo. Klasyfikacja linii w odniesieniu do oddziaływań pomiędzy obciążeniami granicznymi pojazdów szynowych i infrastrukturą.
- Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady UE 2016/97 z dnia 11 maja 2016 roku w sprawie interoperacyjności systemu w Unii Europejskiej.
- Rozporządzenie Komisji Unii Europejskiej nr 1299/2014 z dnia 18 listopada 2014 roku dotyczące technicznych specyfikacji podsystemu "Infrastruktura" systemu kolei w Unii Europejskiej. Dziennik Ustaw L 356 z 12 grudnia 2014 roku.
- Rozporządzenie Rady Ministrów z dnia 7 maja 2002 roku w sprawie klasyfikacji śródlądowych dróg wodnych nr 695.
Aktami niższego rzędu od Rozporządzeń są normy, a także warunki techniczne, wzorce, standardy i specyfikacje techniczne, których stosowanie jest dobrowolne. Ewentualne ograniczenie może być narzucone przez Zamawiającego poprzez stosowne zapisy w Specyfikacjach Istotnych Warunków Zamówienia (SIWZ) lub Opisie Przedmiotu Zamówienia (OPZ) będące fragmentem wymaganych dokumentów w procesie przetargowym.
Do dnia 31 marca 2010 roku do projektowania, budowy i eksploatacji mostów stosowano niżej wymienione normy:
- PN-85/S-10030 - Obiekty Mostowe. Obciążenia.
- PN-99/S-10040 - Obiekty Mostowe. Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Wymagania i badania.
- PN-91/S-10042 - Obiekty Mostowe. Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Projektowanie.
- PN-89/S-10050 - Obiekty Mostowe. Konstrukcje stalowe. Wymagania i badania.
- PN-82/S-10052 - Obiekty Mostowe. Konstrukcje stalowe. Projektowanie.
- PN-98/S-10060 - Obiekty Mostowe. Łożyska. Wymagania i metody badań.
- PN-93/S-10080 - Obiekty Mostowe. Konstrukcje drewniane. Wymagania i badania.
- PN-92/S-10082 - Obiekty Mostowe. Konstrukcje drewniane. Projektowanie.
Od 1 kwietnia 2010 roku weszły do użytku Normy Europejskie, tzw. Eurokody, czyli normy dotyczące projektowania konstrukcji budowlanych. Oprócz nich wszyscy uczestnicy budowlanego procesu inwestycyjnego powinni stosować także tzw. normy "materiałowe", "wyrobowe" i "wykonawcze". Ponadto bardzo przydatne są także Specyfikacje Techniczne, choć one mają tylko charakter informacyjny. Strukturę i procedurę stosowania eurokodów pokazano w tablicy 1.1 oraz na rys. 1.16 i rys. 1.17.
Należy dodać, że każda z norm europejskich składa się najczęściej z kilku, a nawet kilkudziesięciu części. W przeciwieństwie do poprzednio obowiązujących norm krajowych, w strukturze eurokodów mosty są traktowane jako jeden z wielu rodzajów konstrukcji. W eurokodach mostowych są zawarte jedynie treści specyficzne dla mostów, a rozwiązanie problemów, które występują także w innych rodzajach konstrukcji, należy szukać w częściach ogólnych. Poniżej przedstawiono wykaz norm, według których można zaprojektować konstrukcję nośną każdego rodzaju mostu stalowego bądź zespolonego.
1. PN-EN 206-1 Beton.
2. PN-EN 1090-2 + A1:2011. Wykonanie konstrukcji stalowych i aluminiowych. Część 2: Wymagania techniczne dotyczące konstrukcji stalowych.
3. PN-EN 1337-1. Łożyska konstrukcyjne. Postanowienia ogólne.
4. PN-EN 1337-2. Łożyska konstrukcyjne. Elementy ślizgowe.
Tablica 1.1. Wykaz i kolejność stosowania eurokodów podczas procesu projektowania i budowy mostów stalowych i zespolonych
NORMY MATERIAŁOWE
PN EN 10025
Gatunki stali
PN EN 206
Beton. Część 1. Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność
NORMY NA WYROBY BUDOWLANE
PN EN 10025
Wyroby walcowane na gorąco ze stali konstrukcyjnych
PN EN 10210
Kształtowniki zamknięte wykonane na gorąco ze stali konstrukcyjnych niskostopowych i drobnoziarnistych
PN EN 10219
Kształtowniki zamknięte ze szwem wykonane na zimno ze stali konstrukcyjnych niskostopowych i drobnoziarnistych
PN EN 10080
Stal do zbrojenia betonu
EUROKODY
NUMER NORMY
TYTUŁ NORMY
PN EN 1990
Podstawy projektowania konstrukcji
PN EN 1991
Oddziaływania na konstrukcji
PN EN 1992
Projektowanie konstrukcji z betonu
PN EN 1993
Projektowanie konstrukcji stalowych
PN EN 1994
Projektowanie konstrukcji zespolonych
PN EN 1995
Projektowanie konstrukcji drewnianych
PN EN 1996
Projektowanie konstrukcji murowych
PN EN 1997
Projektowanie geotechniczne
PN EN 1998
Projektowanie konstrukcji na terenach sejsmicznych
PN EN 1999
PN EN 19100
Projektowanie konstrukcji aluminiowych
Projektowanie konstrukcji ze szkła
NORMY WYKONAWCZE
PN EN 1090
Wykonywania konstrukcji stalowych i aluminiowych
PN EN 13670
Wykonywanie konstrukcji betonowych
SPECYFIKACJE TECHNICZNE
I
RAPORTY TECHNICZNE
5. PN-EN 1337-3. Łożyska konstrukcyjne. Łożyska elastomerowe.
6. PN-EN 1337-4. Łożyska konstrukcyjne. Łożyska wałkowe.
7. PN-EN 1337-5. Łożyska konstrukcyjne. Łożyska garnkowe.
8. PN-EN 1337-6. Łożyska konstrukcyjne. Łożyska wachaczowe.
9. PN-EN 1337-7. Łożyska konstrukcyjne. Łożyska cylindryczne i sferyczne.
10. PN-EN 1337-8. Łożyska konstrukcyjne. Łożyska prowadzące i łożyska blokujące.
11. PN-EN 1337-9. Łożyska konstrukcyjne. Zabezpieczenie.
12. PN-EN 1337-10. Łożyska konstrukcyjne. Przeglądy i utrzymanie.
13. PN-EN 1337-11. Łożyska konstrukcyjne. Transport, magazynowanie i ustawianie.
14. PN-EN 1990. Podstawy projektowania konstrukcyjnego i geotechnicznego.
Rys. 1.16. Procedura projektowania mostu stalowego - zależności między Eurokodem 3 a innymi normami europejskimi
Rys. 1.17. Procedura projektowania mostu zespolonego (stal-beton) - zależności między Eurokodem 4 a innymi normami europejskimi
15. PN-EN 1991-1-1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-1: Oddziaływania ogólne.
16. PN-EN 1991-1-4. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-4: Oddziaływania ogólne - Oddziaływania wiatrem.
17. PN-EN 1991-1-5. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-5: Oddziaływania ogólne - Oddziaływania termiczne.
18. PN-EN 1991-1-6. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-6: Oddziaływania ogólne - Oddziaływania w czasie wykonywania konstrukcji.
19. PN-EN 1991-1-7. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-7: Oddziaływania ogólne - Oddziaływania wyjątkowe.
20. PN-EN 1991-1-8. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-8: Oddziaływania ogólne - Oddziaływanie powodowane przez fale i prądy na konstrukcje przybrzeżne.
21. PN-EN 1991-1-9. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-9: Oddziaływania ogólne - Oblodzenie atmosferyczne.
22. PN-EN 1991-2. Oddziaływania na konstrukcje. Część 2: Obciążenia ruchome mostów.
23. PN-EN 1992-1-1. Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
24. PN-EN 1993-1-1. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
25. PN-EN 1993-1-3. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-3: Reguły ogólne. Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników i blach profilowanych na zimno.
26. PN-EN 1993-1-4. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-4: Reguły ogólne. Stale nierdzewne.
27. PN-EN 1993-1-5. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-5: Reguły ogólne. Blachownice.
28. PN-EN 1993-1-6. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-6: Reguły ogólne. Wytrzymałość i stateczność konstrukcji powłokowych.
29. PN-EN 1993-1-7. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-7: Reguły ogólne. Wytrzymałość i stateczność blachownic powierzchniowych przy obciążeniach poprzecznych.
30. PN-EN 1993-1-8. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-8: Reguły ogólne. Projektowanie węzłów.
31. PN-EN 1993-1-9. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-9: Reguły ogólne. Zmęczenie.
32. PN-EN 1993-1-10. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-10: Reguły ogólne. Dobór stali ze względu na odporność na kruche pękanie i ciągliwość międzywarstwową.
33. PN-EN 1993-1-11. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-11: Reguły ogólne.Projektowanie konstrukcji z elementami rozciąganymi wykonanymi ze stali.
34. PN-EN 1993-1-12. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-12: Reguły ogólne. Reguły dodatkowe rozszerzające zakres stosowania EN 1993 o gatunki stali wysokiej wytrzymałości do S960 włącznie.
35. PN-EN 1993-1-13. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-13: Reguły ogólne. Belki z dużymi otworami w środnikach.
36. PN-EN 1993-1-14. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1-14: Reguły ogólne. Projektowanie konstrukcji wspomagane metodą elementów skończonych.
37. PN-EN 1993-2. Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 2: Mosty stalowe.
38. PN-EN 1994-1-1. Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowo - betonowych. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
39. PN-EN 1994-2. Projektowanie zespolonych konstrukcji stalowo - betonowych. Część 2: Reguły ogólne i reguły dla mostów.
40. PN EN 15228 + A1. Kolejnictwo. Klasyfikacja linii w odniesieniu do oddziaływań pomiędzy obciążeniami granicznymi pojazdów szynowych a infrastrukturą.
W wielu wyżej wymienionych normach znajdują się Załączniki Krajowe o charakterze obowiązkowym lub informacyjnym. Tworzone są one przez Narodowe Organizacje Normalizacyjne - w Polsce przez Polski Komitet Normalizacyjny (PKN).
Jak już wspomniano, drugim rodzajem opracowań przydatnych w projektowaniu, budowie i użytkowaniu mostów są wzorce i standardy (WiS) rekomendowane przez Ministra właściwego ds. infrastruktury. Nie stanowią one przepisów techniczno-budowlanych w rozumieniu ustawy - Prawo budowlane. Zgodnie z ustawą o drogach publicznych przeznaczone są do dobrowolnego stosowania i nie zwalniają osób wykonujących samodzielne funkcje techniczne w budownictwie z odpowiedzialności zawodowej.
WiS zostały opracowane w odniesieniu do drogowych obiektów inżynierskich, natomiast w przypadku kolejowych obiektów inżynierskich stosuje się "Warunki techniczne dla kolejowych obiektów inżynierskich", tzw. Id-2. Są one wydawane przez PKP Polskie Linie Kolejowe.
WiS nie zastępują Polskich Norm (PN EN). Stanowią natomiast uzupełnienie wiedzy technicznej, w szczególności w obszarach nieobjętych normalizacją. Wymagania zawarte w WiS są formułowane przy założeniu dążenia do standaryzacji i ujednolicenia parametrów funkcjonalno-użytkowych oraz przy zachowaniu zasad projektowania w sposób pozwalający na użytkowanie obiektów przez wszystkich ludzi, w możliwie szerokim zakresie, bez potrzeby adaptacji lub specjalnego projektowania.
Na WiS składają się opracowania podzielone na trzy podstawowe grupy:
- WR-D - wytyczne rekomendowane dotyczące dróg,
- WR-M - wytyczne rekomendowane dotyczące drogowych obiektów inżynierskich,
- BIM - wzorce i standardy dotyczące modelowania informacji o budowaniu (Building Information Modeling) dotyczące dróg (BIM-D) i drogowych obiektów inżynierskich (BIM-M).
Wytyczne rekomendowane dotyczące drogowych obiektów inżynierskich (WR-M) przeznaczone są do stosowania na każdym etapie cyklu życia, tj. planowania, projektowana, wykonywania robót budowlanych (remont, przebudowa, rozbudowa, budowa, odbudowa i rozbiórka), a także utrzymania obiektu.
WR-M podzielono na grupy tematyczne i w ramach nich wykonano następujące opracowania:
- WR-M-00 - Proces inwestycyjny
WR-M-01 - Zasady realizacji procesu inwestycyjnego
- WR-M-10 - Powiązanie terenu z drogą
WR-M-11 - Wytyczne projektowania elementów powiązania drogowych obiektów inżynierskich z terenem i drogą
WR-M-12 - Wytyczne obliczania świateł drogowych mostów i przepustów hydraulicznych wraz z arkuszem kalkulacyjnym
- WR-M-20 - Konstrukcja
WR-M-21 - 1 - Katalog typowych konstrukcji drogowych obiektów mostowych i przepustów. Część 1 - Kształtowanie konstrukcji
WR-M-21 - 2 - Katalog typowych konstrukcji drogowych obiektów mostowych i przepustów. Część 2 - Podstawowe wiadomości o drogowych obiektach mostowych
WR-M-22 - Podręcznik projektowania drogowych obiektów mostowych według Eurokodów w praktyce
- WR-M-30 - Zabezpieczenie i trwałość
WR-M-31 - Wytyczne projektowania zabezpieczenia antykorozyjnego stalowych elementów drogowych obiektów mostowych
WR-M-32 - Wytyczne projektowania zabezpieczenia antykorozyjnego betonowych elementów drogowych obiektów mostowych
- WR-M-40 - Bezpieczeństwo
WR-M-41 - Wytyczne projektowania zabezpieczeń przeciwpożarowych drogowych obiektów mostowych
WR-M-42 - Wytyczne projektowania wentylacji drogowych tuneli
- WR-M-50 - Ochrona środowiska
WR-M-51 - Wytyczne projektowania elementów i urządzeń ochrony środowiska na drogowych obiektów mostowych
- WR-M-60 - Nawierzchnie
WR-M-61 - Katalog typowych konstrukcji nawierzchni jezdni na drogowych obiektach mostowych
- WR-M-70 - Wyposażenie techniczne
WR-M-71 - Katalog typowych elementów i urządzeń wyposażenia drogowych obiektów inżynierskich
WR-M-72 - Wytyczne projektowania urządzeń obcych na oraz w drogowych obiektach inżynierskich
- WR-M-80 - Utrzymanie
WR-M-81 - Wytyczne oceny stanu technicznego drogowych obiektów inżynierskich
WR-M-82 - Wytyczne określania nośności użytkowej drogowych obiektów inżynierskich
Bibliografia do rozdziału 1
1.1. Biliszczuk J., Mosty w dziejach Polski, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2017.
1.2. Hołowaty J., Wichtowski B., O stanie technicznym najstarszego w Polsce wiaduktu drogowego ze stali zlewnej, Inżynieria i Budownictwo, nr 7/8, 2013, s. 404-407.
1.3. Kucharzewski F., Feliks Pancer i jego prace, Przegląd Techniczny, nr 50, 1990.
1.4. Mackay S., The Forth Bridge. A Picture History, HMSO Publications, 1990.
1.5. Michalski J.B., Tczewski Genius Loci, Obiekty Inżynierskie, nr 1, 2017, s. 19-29.
1.6. Rybak M., Zanim nadszedł wiek XX - były już mosty stalowe, Część I - Drogownictwo, nr 11, 2001, s. 340-349, Część II - Drogownictwo, nr 12, 2001, s. 369-379.
1.7. Zobel H., Al-Khafaji Th., Mosty w Chinach, Wydawnictwo Związku Mostowców RP, Warszawa 2012.
1.8. Praca zbiorowa, Skarby Cywilizacji. Najpiękniejsze Mosty Świata, Wydawnictwo SBM, Warszawa 2013.
