Microsoft Word - Trochymiak+Marczewski

PRZEBUDOWA KONSTRUKCJI NOŚNEJ WIADUKTU

„PANCERA” W WARSZAWIE

Wojciech TROCHYMIAK, Gerard MARCZEWSKI, Radosław OLESZEK

Politechnika Warszawska

1. WSTĘP

1.1. Informacje historyczne

Wiadukt Trasy W-Z nad Mariensztatem, współcześnie nazywany wiaduktem
„Pancera” (w dokumentacji archiwalnej występował również pod nazwą "wia-
duktu Mariensztackiego"), przebiegający nad ulicą łączącą ul. Grodzką z ul.
Nowy Zjazd, jest usytuowany pomiędzy tunelem Trasy W-Z, a wiaduktem nad
Wisłostradą, na dojeździe do mostu Śląsko-Dąbrowskiego. Został oddany do
użytkowania, razem z całą Trasą W-Z, 22 lipca 1949 roku. Zbudowano go w
miejscu wyburzonego wiaduktu im. Feliksa Pancera i posadowiono częściowo
na jego starych fundamentach [4], [12].

Na podstawie [6], [7], [8] wiadomo, że w latch 1992-1993 wykonano re-

monty, w ramach których wymieniono izolację, warstwy wyrównawczo-
spadkowe, torowisko tramwajowe, nawierzchnie jezdni i chodników. Projekt
remontu belek podporęczowych, balustrady oraz spodnich powierzchni kon-
strukcji nośnej, z 1997 roku [8], nie został zrealizowany.

Z opracowań [1], [2], [3] wynika, że wiadukt już od kilkunastu lat wyma-

gał remontu generalnego konstrukcji nośnej oraz wzmocnienia lub wymiany
podpór i fundamentowania jak również wymiany torowiska tramwajowego.

W ramach zamówienia publicznego - „zaprojektowanie oraz wykonanie

remontu i rozbudowy trasy tramwajowej W-Z w Warszawie” [5], jest wykony-
wany remont konstrukcji nośnej z szerokim zakresem prac remontowych doty-
czących podpór, w szczególności wymiany przyczółków i ich fundamentowania.

1.2. Opis ogólny wiaduktu

Długość konstrukcji niosącej wiaduktu wynosi około 54,0 m. Łączna szerokość
pomostu między zewnętrznymi krawędziami gzymsów wynosi średnio 21,46 m.

Schemat i geometrię wiaduktu ilustrują rys. 1

÷2. Ze względu na usytu-

owanie wiaduktu w łuku poziomym, dźwigary główne mają kształt linii

łamanej w planie, przy czym punkty załamań są umieszczone w osi podpór, osie
dźwigarów, w obrębie jednego przęsła, mają kształt linii prostej, będącej cięciwą
łuku osi wiaduktu. Kształty łukowe wiaduktu utrzymane zostały w linii krawęż-
ników balustrady i gzymsów chodników (rys. 2).

ys. 1. Schemat

adukt

a) przekrój

pod

łuzny;

b) wi

dok od do

łu – uk

ład d

źwigarów i poprzecznic

Niweleta jezdni i torowiska na wiadukcie znajduje się w niewielkim spad-

ku w kierunku wschodnim.

Ustrojem niosącym wiaduktu jest żelbetowa, trzyprzęsłowa, ciągła kon-

strukcja belkowo-płytowa (trójprzęsłowy ruszt) o rozpiętościach przęseł
16,2+20,8+16,0 m (w osi teoretycznej wiaduktu). W przekroju poprzecznym
znajduje się 7 belek głównych o zmiennych wymiarach (rys. 1).

Rys. 2. Widok ogólny wiaduktu „Pancera” (Mariensztackiego) z 2009 roku; a) od strony

zach. (z poz. Placu Zamkowego); b) od strony płn.-zach. (Zamku Królewskiego); c)

widok spodu konstrukcji nośnej – przęsło środkowe; d) łożysko ruchome nad przyczół-

kiem zachodnim

Szerokość belek zewnętrznych wynosi ok. 60 cm, a wewnętrznych śred-

nio 50 cm z poszerzeniami do 120 cm wszystkich belek w strefie podpór po-
średnich. Spód belek, w przekroju poprzecznym wiaduktu, znajduje się prawie w
poziomie natomiast płyta pomostu jest w jednostronnym spadku.

Na wspornikach podchodnikowych znajdują się belki podporęczowe, w

których są zamocowane stalowe balustrady.

Podporami skrajnymi są masywne przyczółki betonowe ze skrzydłami

równoległymi wtopionymi w nasyp z wyjątkiem północnego skrzydła przyczół-
ka zachodniego, które łączy się z wysoką ścianą oporową ul. Grodzkiej.

Podpory pośrednie są ukształtowane w postaci filarów złożonych z sied-

miu słupów o przekroju kwadratowym 100x100cm z wycięciami 10x10cm we
wszystkich narożach. Słupy połączone są u góry oczepem o przekroju prosto-
kątnym 80cm wysokości i 120 cm szerokości.

Ustrój niosący jest oparty, poprzez staliwne łożyska, na przyczółkach (ło-

żyska ruchome), na wschodniej podporze pośredniej (łożyska ruchome) oraz na
zachodniej podporze pośredniej (przegubowe łożyska stałe). Wysokość całkowi-
ta wszystkich łożysk wynosi około 35 cm. Szerokości łożysk są zróżnicowane i
odpowiadają w przybliżeniu szerokościom belek (rys. 2

÷3).

Nawierzchnie jezdni od chodników są odseparowane kamiennymi kra-

wężnikami a od torowiska tramwajowego krawężnikami betonowymi.

Na wiadukcie znajdują się cztery słupy oświetleniowo-trakcyjne nad spe-

cjalnie dobudowanymi w 1993 roku wspornikami pod chodnikami w linii osi
podpór pośrednich.

W bezpośrednim sąsiedztwie podpór wiaduktu oraz pod obrysem kon-

strukcji nośnej są usytuowane różne elementy infrastruktury miejskiej.

2. STAN TECHNICZNY

2.1. Opis uszkodzeń

W styczniu i lutym 2009 roku dokonano oględzin konstrukcji nośnej, sporzą-
dzono inwentaryzację graficzną uszkodzeń spodu konstrukcji nośnej oraz wyko-
nano szereg pomiarów sytuacyjno-wysokościowych w celu określenia geometrii
konstrukcji nośnej oraz usytuowania jej w odniesieniu do podpór skrajnych
(przyczółków) i podpór pośrednich.

W ustroju niosącym stwierdzono, występowanie rys, korozję betonu i stali

oraz liczne przecieki i zacieki z wykwitami i nawisami włącznie.

Stwierdzono powszechny brak dostatecznie grubej otuliny zbrojenia na

spodzie płyty pomostu oraz strzemion w dźwigarach (rdzawe zacieki na powie-
rzchniach betonowych). Powierzchnia elementów była nierówna, chropowata z
wieloma złuszczeniami i odpryskami. W kilku miejscach stwierdzono brak otu-
liny betonowej i zaawansowaną korozję prętów zbrojeniowych (rys. 3).

Belki podporęczowe były mocno uszkodzone, miejscami całkowicie

zniszczone, w wyniku postępującego procesu korozji betonu i stali oraz na sku-
tek uderzeń samochodów w balustrady zakotwione w belkach.

Dźwigary na swoich końcach były mocno skorodowane, a w czasie opu-

kiwania młotkiem spodu belek beton bardzo łatwo kruszył się i odpadał. W kil-
ku belkach głównych objawy niszczenia korozyjnego betonu i stali występowały
także nad łożyskami. Również mocno skorodowane były poprzecznice podpo-
rowe (odsłonięte i skorodowane zbrojenie).

Szerokości szczelin między czołami poszczególnych dźwigarów a ścian-

kami zaplecznymi przyczółków były minimalne i wynosiły od kilku mm do paru
cm (max 2,5 cm). Szczeliny te były wypełnione naciekami wyługowanych
składników spoiwa cementowego z przyległych konstrukcji betonowych.

Wszystkie łożyska były w różnym stopniu zabrudzone i pokryte rdzą.

Powierzchnie płyt dolnych łożysk na przyczółkach i wahaczach, szczególnie na
stykach z płytami dolnymi były nierówne, chropowate z kilkumilimertowymi
wżerami korozyjnymi.

Rys. 3. Przykłady „typowych” uszkodzeń wiaduktu „Pancera” z 2009 roku; a) degrada-

cja betonu i zbrojenia belki, poprzecznicy i płyty pomostu; b) uszkodzenia belki podpo-

rę-czowej; c) zbrojenie dźwigara po usunięciu otuliny; d) ubytek betonu z pęknięciem

belki

Konstrukcja podpór pośrednich była w nieco lepszym stanie technicznym

od konstrukcji ustroju niosącego. Niemniej rozwinięty proces korozji zbrojenia
stwierdzono na wierzchu północnych końców oczepów. Na pozostałych frag-
mentach wierzchnia warstwa wyrównawczo-spadkowa odstawała od betonowej
konstrukcji oczepów. Oprócz uszkodzeń betonu występowała również korozja
zbrojenia, szczególnie strzemion w miejscach, w których grubość otuliny była
bardzo mała lub wstępował jej brak.

Konstrukcja balustrad na wiadukcie była w ogólnie dostatecznym stanie

technicznym, poza elementami uszkodzonymi na skutek uderzeń samochodów
(tymczasowo wstawione fragmenty balustrad innej konstrukcji). Znaczna część
pionowych szczeblinek, na styku z betonem belki podporęczowej, była w znacz-
nym stopniu skorodowana.

Stożki nasypów, częściowo obrukowane, były porośnięte samosiejkami

drzew i krzewów.

2.2. Wnioski wynikające z pomiarów

Na podstawie pomiarów płyt pod- i nadłożyskowych łożysk, pod zewnętrznymi
belkami głównymi, w osiach podpór, od strony południowej i północnej, stwier-
dzono przemieszczenia teoretycznych osi konstrukcji nośnej, w odniesieniu do
teoretycznych osi podpór. Wyznaczone wartości przemieszczeń, od strony pół-
nocnej i południowej, zestawiono poniżej (rys. 4):

a) b) c) d)

Rys. 4. Schemat przemieszczeń łożysk i osi teoretycznych wiaduktu; a) przyczółek za-

ch.– łożysko płn.; b) zach. podpora pośrednia, łozysko stałe – str. płd.; c) wsch. podpora

pośrednia – łożysko płd.; d) przyczółek wsch. – łożysko płn.

•  przyczółek wschodni (A-A) – 86 mm – 85 mm,
•  wschodnia podpora pośrednia (D-D) – 26 mm – 32 mm,
•  zachodnia podpora pośrednia (H-H) – 16 mm – 17 mm,
•  przyczółek zachodni (K-K) – 80 mm – 49 mm.

Przemieszczenia osi na przyczółku wschodnim wynosiły 86mm (strona

północna) i 85mm (strona południowa). Na przyczółku zach. odp. 80 i 49mm.

Pomiary słupów wykazywały parucentymetrowe odchylenia od pionu. W

przypadku słupów pośredniej podpory zachodniej, z łożyskiem stałym (H-H),
odchylenia słupów od pionu (w kierunku osi podłużnej wiaduktu) wynosiły
31

÷38mm, a w kierunku poprzecznym odpowiednio 30÷16 mm. W słupach

wschodniej podpory pośredniej, z łożyskiem ruchomym (D-D), odchylenia słu-
pów od pionu w kierunku osi podłużnej wiaduktu 2

÷18mm, a w kierunku po-

przecznym odpowiednio 3

÷20mm.

2.3. Wnioski wynikające z badań materiałów

Konstrukcja nośna wiaduktu „Pancera” została prawdopodobnie zaprojektowa-
na i wymiarowana zgodnie tymczasowymi przepisami z 1945 roku [9] i [11], w
szczególności z betonu o R

= 200 kg/cm

(ok. 20 MPa), oraz stali gładkiej St37

o Q

=2200

÷2400 kg/cm

(ok. 220

÷240 MPa) o średnicach φ10÷12mm (strze-

miona),

φ26mm (poprzecznice) oraz φ35÷36mm (dźwigary).

Badanie wytrzymałości na ściskanie betonu wykonano na próbkach uzy-

skanych z odwiertów rdzeniowych (rys. 5). Wyniki badań na odrywanie betonu
wykonano metodą „pull-off” (wg PN-EN 1542). Weryfikację grubości otuliny,
rozstawu prętów zbrojenia i zbadania średnic oraz stanu zbrojenia, wskazanych
elementach konstrukcji nośnej przeprowadzono za pomocą skanera Hilti Ferro-
scan PS200P i pomiarów w odkrywkach. Pobieranie próbek do badań i badania
wykonała Firma BARG Laboratorium z Warszawy.

a) b)

c) d)

Rys 5. Przykłady wykonanych odwiertów i odkrywek; a) belka B7, przyczółek wsch. –

struktura betonu; b) belka B7, przyczółek wsch. – wycięta próbka; c) warstwy na-

wierzchniowe i konstrukcyjne wspornika; d) odkrywka w belce środkowej

Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że: wytrzymałość na

ściskanie, w miejscach bez widocznych uszkodzeń, wynosiła 40

÷86 MPa; wy-

trzymałość na odrywanie betonu wynosiła 1,5

÷3,7 MPa; głębokość karbonaty-

zacji, w miejscach bez widocznych uszkodzeń, badana w odkrywkach lub na
pobranych próbkach wynosiła 0÷3 cm; na odkrytej stali zbrojeniowej, w miej-
scach bez ubytków otuliny, występowały niewielkie rdzawe naloty oraz po-
wierzchniowa korozja; stężenie chlorków, w miejscach badanych, bez drastycz-
nych uszkodzeń, nie przekraczały wartości dopuszczalnych (0,064%), w miej-
scach z takimi uszkodzeniami były powyżej wartości dopuszczalnej (pop. pod-
porowa).

Konstrukcja nośna wiaduktu została zbudowana z betonu na kruszywie

żwirowym charakteryzującym się dużym zróżnicowaniem wymiarów kruszywa
badanych próbek oraz niejednorodnością badanego materiału.

Reasumując, badane fragmenty betonowej konstrukcji, poza miejscami

uszkodzonymi, przekraczały parametry wytrzymałościowe na jakie były projek-
towane (znaczna wytrzymałość betonu „potwierdzona” została dużym „oporem
materii” w trakcie wykonywania odwiertów i pobierania próbek do badań wy-
trzymałościowych).

2.4. Wnioski wynikające z oględzin i stanu technicznego

Na podstawie obserwacji własnych, przestudiowanych materiałów history-
cznych, dostępnych materiałów archiwalnych z ZDM, MPWiK oraz Tramwajów
Warszawskich, stwierdzono, między innymi:
• przyczółek zachodni, i podpory pośrednie zostały posadowione na palach

drewnianych–w części obrysu poprzecznego fundamentów na „starych” pa-
lach rozebranego, ceglanego wiaduktu im. F. Pancera, w części na „no-
wych”, wbijanych w okresie budowy w 1949 roku,

• przyczółek wschodni został posadowiony na palach systemu „Raymonda”,
• nasypy trasy W-Z były częściowo budowane z gruzobetonu (podczas ich

budowy występowały trudności techniczne przy ich zagęszczaniu),

• przyczółek zachodni uległ przemieszczeniu (przepchnięciu) w kierunku

wschodnim (w kierunku Wisły),

• z materiałów historycznych (nie w pełni potwierdzonych) wynika że projek-

towana szczelina dylatacyjna nad przyczółkiem wschodnim powinna wyno-
sić 100mm, a nad przyczółkiem zachodnim 80mm,

• przemieszczenia przyczółka zachodniego „dokumentuje” powstała szczelina

pomiędzy segmentami muru oporowego, sąsiadującego z północno-
zachodnią stroną przyczółka,

• zachodnia podpora pośrednia (z łożyskiem stałym) uległa odchyleniu od

pionu (została „wygięta”),

• z pomiarów (2009r) wynika, że spodnie powierzchnie skrajnych dźwigarów,

nad przyczółkiem zachodnim, jak również poziom ławy podłożyskowej, są
na różnych poziomach (różnice wynoszą około 90mm),

• zaobserwowano zarysowania obu oczepów podpór pośrednich (po obu stro-

nach oczepu) w ich środkowych strefach,

• zaobserwowano również jedno, znacznych rozmiarów, zarysowanie z pęk-

nięciem dźwigara wewnętrznego w przęśle środkowym (rys. 2),

• z pomiarów z 2009 r. oraz danych z projektów remontów z lat 1992

÷1993

wynika dosyć duża zgodność rzędnych w obszarach jezdni, krawężników
oddzielających jezdnię od chodnika i chodników przy parucentymetrowych
różnicach torowiska tramwajowego (rzędu 1

÷3 cm).

„Stan równowagi” z przed remontu był zapewniony poprzez oparcie się konstru-
kcji nośnej o przyczółek wschodni oraz „dzięki’ sztywności podpory stałej.

W celu „odciążenia” istniejącej podpory stałej (zachodnia podpora po-

średnia z łożyskiem stałym), po dyskusjach z projektantami remontu przyczół-
ków (WPM „MOSTY” S.A.) przewidziano przebudowę istniejących łożysk
ruchomych na łożyska stałe, na odbudowanym przyczółku zachodnim, w celu
przeniesienia sił poziomych z przęseł na przyczółek.

3. ZAKRES REMONTU

Modernizacja torowiska tramwajowo-autobusowego (poszerzenie, nowoczesny
typ torowiska) wraz z jego wydzieleniem z pozostałej szerokości użytkowej
pomostu„wymusiła” odpowiednie ograniczenie ogólnodostępnych pasów ruchu.

Przyjęty zakres prac remontowych, w odniesieniu do konstrukcji nośnej

jest nastepujący: wymiana warstw nawierzchniowych jezdni i chodników łącz-
nie z izolacją; reprofilacja i powierzchniowa naprawa górnej powierzchni płyty
pomostu; wymiana belek podporęczowych (gzymsowych); naprawa i rekonstruk-
cja balustrad; remont spodu konstrukcji niosącej metodą betonu natryskowego (tor-
kretowania); instalacja nowych urządzeń dylatacyjnych; instalacja rur spustowych
odwodnienia wiaduktu.

W ramach prac remontowych projektowanych i wykonywanych przez in-

nych Wykonawców na wiadukcie są jednocześnie wykonywane roboty, wg od-
rębnych projektów, w szczególności: wymiana torowiska tramwajowego łącznie
z trakcją tramwajową; remont podpór pośrednich; wymiana przyczółków (posa-
dowienie na baretach i mikropalach); renowacja lub wymiana łożysk; instalacja
kabli oświetlenia i sygnalizacji.

Nośność konstrukcji niosącej po remoncie będzie na poziomie klasy C wg

[10]. Z uwagi na analogiczną nośność wiaduktu nad Wisłostradą i Mostu Śląsko-
Dąbrowskiego nie przwidywano wzmocnienia wiaduktu „Pancera”.

Prace remontowo-budowlane mają skończyć się do końca sierpnia, a

pierwszego września 2009 roku jest planowane wznowienie komunikacji tram-
wajowej.

4. SPIS LITERATURY

Grzegorzewicz K., Kłosiński B., Rychlewski P.: Ekspertyza dotycząca wzmocnie-
nia posadowienia przyczółków i podpór pośrednich wiaduktu „Pancera” w War-
szawie. IBDiM, 08-2008.

Kordjak K., Multan M., Kaszyński A.: Przegląd szczegółowy wiaduktu „Pance-
ra” przy Mariensztacie nad ul. Grodzką – Nowy Zjazd w ciągu ul. Al. Solidarno-
ści. PiWOM „POMOST”, W-wa 2003.

Kruszka L., Chmielewski R.: Ekspertyza techniczna wiaduktu „Pancera” nad ul.

Grodzka – Nowy Zjazd w ciągu ul. Solidarności przy Mariensztacie. ORZ i TB
PZITB, W-wa, 2008.

4. Lenczewski

St.:

Wiadukty i mury oporowe na Trasie W-Z. Inż. i Bud., 6 (1949),

340-347.

Madrjas G., Grzywacz R., Biernawski M.: Program funkcjonalno-użytkowy – za-
mówienie publiczne – zaprojektowanie oraz wykonanie remontu i rozbudowy trasy
tramwajowej W-Z w Warszawie, etap II – odcinek w ciągu ul. Solidarności od
Jana PawłaII do ul. Jagiellońskiej. Tramwaje Warszwskie, W-wa, 2008.

Makar St., Koraszewski A.: Projekt remontu pomostu wiaduktu nad Wisłostrdą i
wiaduktu „Pancera” (jezdnia i chodniki). Dok. Tech., WDDM, W-wa, 1993r.

Makar St., Koraszewski A.: Projekt remontu torów tramwajowych na wiadukcie
„Pancera” i na wiadukcie nad Wisłostradą. Dok. Tech., WDDM, W-wa, 1992r.

Makar St., Koraszewski A.: Remont wiaduktu Trasy W-Z nad Mariensztatem w
Warszawie. Dok. Tech., ZDM, W-wa, 1997r.

9. PN/B-195

Konstrukcje betonowe i żelbetowe. Obliczenia statyczne i projektowa-

nie. Norma tymczasowa, PKN, 195.

10. PN-85/S-10030

Obiekty mostowe. Obciążenia.

11. Tymczasowe przepisy o budowie i utrzymaniu mostów drogowych. W-wa, 1945.
12. Urbański S.: Zagadnienia drogowe na Trasie W-Z. Inż. i Bud., 6 (1949), 337-339.

MODIFICATION OF LOAD-BEARING STRUCTURE OF „PANCERA”

FLYOVER IN WARSAW

Summary

”Pancera” flyover, located in the historic part of Warsaw, in the imme-

diate vicinity of the Royal Castle, was constructed together with Trasa W-Z
route in 1949. Repair works of the load-bearing structure, the supports and the
immediate surroundings of the flyover are being performed in the course of re-
pairs and expansion of the grid of tram routes, realized by Tramwaje Warszaws-
kie in 2009.

The paper presents, in brief, the description of the flyovers structure as

well as the historical and technical aspects which have led to its poor technical
condition. The article describes scope of the examination and measurement work
preceding the design work. It also presents the scope of the completed repair
works as well as some circumstances associated with the work being performed.