Konstruowanie ścian prefabrykowanych wygłuszających hałas - na przykładzie realizacji Autostradowej Obwodnicy Wrocławia
Powstające ciągi komunikacyjne o wyższych prędkościach przejazdowych, prowadzone są niejednokrotnie poprzez zabudowane i użytkowane przez człowieka tereny.
Rodzi to konieczność uwzględnienia przez projektanta wymogów ochrony akustycznej mieszkańców danego terenu. Projektant stara się kształtować trasę w sposób jak najmniej ingerujący w istniejącą zabudowę. Czyni to poprzez jej zagłębienie w terenie (w sytuacjach ekstremalnych prowadzi ją w tunelach) lub stosuje dodatkowe zabezpieczenia przed hałasem, zlokalizowane wzdłuż projektowanej drogi. W tym drugim przypadku, w celu ustalenia minimalnych wymogów akustycznych (odbicie i pochłanianie fali dźwiękowej) przyszłej ściany, istotnym elementem są parametry terenu chronionego. W tym zakresie ważna jest nie tylko wysokość przegrody, ale również jej ukształtowanie w przekroju poprzecznym. Kolejnym zagadnieniem jest dobór odpowiednich materiałów odpowiedzialnych za pochłanianie dźwięku, jego odbicie oraz trwałość samej przegrody na działanie warunków atmosferycznych i agresywne oddziaływanie chlorków. Projektanci sięgają do różnorodnych materiałów; począwszy od konstrukcji ziemnej, poprzez stalowy ruszt wypełniony panelami (od PVC, poprzez blachę aż do paneli betonowych i drewnianych). W tym zakresie wybór jest olbrzymi.Niezwykle dużą trwałością i odpornością na warunki atmosferyczne charakteryzują się konstrukcje z betonu. Ten właśnie materiał był inspiracją dla projektantów jednego z największych w ostatnich czasach w naszym kraju projektu autostrady miejskiej – Autostradowej Obwodnicy Wrocławia (AOW). Projektanci obiektu – zespół pod przewodnictwem architekta Pawła Ogielskiego – musieli zmierzyć się ponadto z problemem poprowadzenia trasy na stosunkowo wysokim nasypie. Zatem oprócz samej wysokości nasypu, konieczne było takie dopasowanie kształtu ekranu, aby odbiór mieszkańca sąsiadującego z drogą nie kojarzył się z przysłowiowym płotem. W tym celu dokonano kilkudziesięciu symulacji kształtu przekroju poprzecznego – otrzymując ciekawy kształt „półelipsy” zbudowanej na trzech promieniach. Dzięki temu udało się obniżyć wysokość ekranów o prawie 2 metry, zaznaczając, że i tak najwyższe ekrany na tej trasie przekroczyły wysokość 8 metrów.Kolejnym problemem technicznym jest wybranie najlepszej pod względem trwałości konstrukcji żelbetowej. Przy łącznej długości ekranów powyżej 18 km, powodowało to konieczność wykonania ich z prefabrykatów; w innym przypadku termin realizacji drogi uległby znacznemu wydłużeniu. Elementy prefabrykowane dla tego zadania były wykonywane w dwóch zakładach na Dolnym Śląsku (pale i podwaliny żelbetowe), a zasadnicze elementy konstrukcyjne zrealizowane zostały przez zakłady w Gralewie i Kielcach. Dla zobrazowania skali zagadnienia można przytoczyć ogólną powierzchnię ekranów akustycznych – nieprzeziernych – przekraczającą ponad 70 tys. m
2. Do tego dochodził skomplikowany kształt ekranu i uwarunkowania technologiczne. Pierwszym zagadnieniem z punktu widzenia realizacji elementów prefabrykowanych było ustalenie ich podziału. Wstępnie założony przez projektanta moduł o długości 4m byłby za duży w zakresie jego transportu oraz technologii wykonania. Dzięki studiom udało się doprowadzić do utrzymania tzw. modułu nośnego o długości 4m, ale składającego się z dwóch elementów nośnych i jednego elementu wypełniającego. Dzięki temu projekt mógł zostać swobodnie zrealizowany. Jednocześnie pozwoliło to na łatwiejsze pokonanie zakrzywień trasy w planie oraz załamań pionowych niwelety drogi. Jednym z najważniejszych problemów dla tego typu konstrukcji jest zapewnienie stateczności. W tym przypadku firma Jordahl & Pfeifer Technika Budowlana Sp. z o. o. od samego początku realizacji projektu współpracowała z projektantami obiektu, celem zaproponowania jak najbardziej optymalnego, a jednocześnie bezpiecznego, trwałego i elastycznego w montażu systemu zamocowania. W oczepach palowych zakotwiono specjalne kotwy fundamentowe, do których mocowano wbudowane w konstrukcję prefabrykatów specjalne
podpory słupowe firmy PFEIFER – dostosowane do kształtu przekroju poprzecznego elementu. Dla odpowiedniego doboru tych elementów firma wykonała kilkanaście symulacji obliczeniowych stosując najnowsze opracowania normowe dla tego typu obiektu z uwzględnieniem zmiennego obciążenia wiatrem na długości trasy oraz ciśnieniem powstałym z ruchu pojazdów oraz od odśnieżania samej autostrady. Istotne było także zapewnienie konstrukcji połączeń pomiędzy poszczególnymi elementami wynikającymi ze specyfiki użytkowania ściany na wypadek ew. wypadku, oraz uwzględniając konieczne zdylatowanie obiektu. Uzyskano to stosując do mocowania
szyny kotwiące JORDAHL® oraz
trzpienie dylatacyjne JORDAHL®. Dla transportu technologicznego na terenie zakładu prefabrykacji oraz transportu i montażu na placu budowy wykorzystywano specjalne
haki gwintowane firmy PFEIFER. System transportowy musiał uwzględniać poszczególne fazy od procesu rozszalowania do procesu obrotu i montażu elementu na budowie kilkunastotonowych elementów ścian. Dzięki przyjęciu technologii prefabrykacji oraz niezbędnym systemom zamocowań, możliwe było terminowe zrealizowanie najdłuższej w Polsce autostradowej obwodnicy miasta o prędkości przelotowej 140 km/h.
Załączniki
Powstające ciągi komunikacyjne o wyższych prędkościach przejazdowych, prowadzone są niejednokrotnie poprzez zabudowane i użytkowane przez człowieka tereny.
