Zwykle nie zwracamy na nie uwagi. Jedziemy samochodem, pociągiem, przechodzimy pieszo – i one po prostu są. Mosty. Wiadukty. Estakady. Dopiero gdy któryś z nich jest remontowany i trzeba stać w korkach albo nadkładać drogi, by dojechać do najbliższego, zauważamy, jak bardzo mosty są nam potrzebne.
Infrastruktura komunikacyjna to fundament współczesnej cywilizacji, oparty na obiektach inżynierskich: mostach, wiaduktach, estakadach i tunelach. Od jej rozwoju zależy komfort codziennego życia. Mosty odgrywają kluczową rolę w handlu, podróżach i komunikacji. Korzystamy z nich na co dzień, często ich nie zauważając, gdyż wtapiają się w otoczenie. Niektóre są okazałe i wyróżniają się jako tzw. obiekty typu landmark. Projektowania i budowy takich konstrukcji można nauczyć się na uczelniach technicznych – politechnikach.
„Most” – czyli co?
W skrócie „mosty” to konstrukcje służące do pokonywania przeszkód terenowych – rzek, dolin, dróg. Ciekawostką jest to, że inżynierowie używają różnych terminów do określania „mostów”. Most to obiekt wzniesiony nad przeszkodą wodną. Obiekt nad przeszkodą suchą np. wąwozem lub inną trasą komunikacyjną to wiadukt. Konstrukcja zastępująca nasyp, służąca do podniesienia drogi nad otaczający teren to estakada. Obiekt przeznaczony do ruchu pieszych i rowerzystów to kładka. Natomiast mały obiekt wbudowany w nasyp pod drogą to przepust. Potocznie o wszystkich tych obiektach mówimy „most”. Nie ma w tym nic złego. Termin techniczny wykorzystywany przez specjalistę wskazuje mu z jaką przeszkodą i dodatkowymi wymogami technicznymi ma do czynienia.
Tajemnice mostów
Tworzenie konstrukcji mostowej wymaga wiedzy z zakresu konstrukcji budowlanych, technologii budowy, wykonywania analiz wytrzymałościowych, znajomości właściwych modeli i wartości obciążeń (samochody, pociągi, tramwaje, tłum pieszych, pojazdy wojskowe), a także umiejętności wykorzystania nowoczesnych narzędzi komputerowego wspomagania projektowania CAD (Computer Aided Design).
Konstrukcja
Wiedza i umiejętności z zakresu konstrukcji budowlanych obejmują znajomość różnych typów obiektów mostowych i umiejętność ich wykorzystywania. Jedną z pierwszych ważnych decyzji związanych z projektowaniem obiektu mostowego jest wybór rodzaju mostu, jaki chcemy stworzyć. By podjąć decyzję musimy znać różne typy obiektów mostowych i zasady ich działania. Mosty możemy podzielić m.in. według materiału z jakiego są zbudowane, typu ich konstrukcji oraz rodzaju działającego na nie obciążenia ruchomego. Biorąc pod uwagę pierwszy czynniki – materiał, mosty możemy podzielić na betonowe, stalowe, drewniane, ceglane, kamienne oraz zespolone zbudowane z dwóch różnych materiałów np. mosty zespolone stalowo-betonowe. Dodatkowo mosty betonowe możemy podzielić na mosty żelbetowe – zbrojone stalowymi prętami oraz mosty sprężone – wzmocnione naprężonymi linami stalowymi (cięgnami) sprężającymi beton i zwiększającymi nośności konstrukcji.
Biorąc pod uwagę konstrukcję obiektu mosty możemy podzielić na płytowe, belkowe, łukowe, ramowe, kratownicowe, wspornikowe, podwieszone i wiszące. W zależności od typu konstrukcji zastosować musimy odpowiednie rozwiązania konstrukcyjne. Część z tych rozwiązań jest taka sama dla różnych mostów. Niektóre z nich są jednak rozwiązaniami dedykowanymi wyłącznie dla wybranego typu mostu.
Trzecim czynnikiem uwzględnianym podczas projektowania mostu jest rodzaj obciążenia ruchomego. Biorąc pod uwagę typ obciążenia mosty możemy podzielić na: drogowe (obciążone różnymi pojazdami samochodowymi), kolejowe (obciążone taborem kolejowym), mosty dla pieszych
lub pieszo-rowerowe (obiekty obciążone ruchem pieszych i rowerzystów). Spotkać możemy również określenie most miejski. Jest to obiekt obciążony ruchem mieszanym np. samochodowym, tramwajowym i pieszym.
Technologia
W inżynierii mostowej bardzo ważna jest znajomość różnych technologii budowy. Wybór metody zależy m.in. od typu obiektu, rozpiętości przęsła, ukształtowania terenu oraz zaplecza wykonawcy. Małe mosty można budować z prefabrykatów montowanych dźwigiem lub z użyciem rusztowań stacjonarnych i podpór montażowych. Dłuższe obiekty realizuje się przy użyciu rusztowań przesuwnych, technologii nasuwania podłużnego lub poprzecznego. Mosty o dużej rozpiętości buduje się metodami nawisowymi – przez betonowanie nawisowe lub nawisowy montaż elementów. Znajomość technologii i etapów budowy jest konieczna by bezpiecznie zrealizować zaprojektowany obiekt.
Obciążenia
Nie da się zaprojektować mostu bez znajomości modeli obciążeń ruchomych zawartych w normach i wytycznych. Obejmują one obciążenia statyczne, np. ciężkie pojazdy lub korek drogowy, oraz dynamiczne, których wartość lub miejsce działania zmienia się w czasie, np. wiatr czy przejazd pojazdu. Modele te różnią się od rzeczywistych pojazdów – są tak opracowane, by generować większe obciążenia, co pozwala zaprojektować most z odpowiednim marginesem bezpieczeństwa. Obiekty mostowe projektuje się także na obciążenia wojskowe, wykorzystując wojskową klasyfikację obciążeń MLC (Military Load Classification) stosowaną w krajach należących do NATO.
Analizy
Współcześnie przeprawy mostowe projektuje się z wykorzystaniem nowoczesnych narzędzi CAD (Computer Aided Design), MES (Metoda Elementów Skończonych) i modeli BIM (Building Information Modeling). Wykorzystywanie tych narzędzi to obecnie standard w inżynierii mostowej. Oprogramowanie CAD umożliwia tworzenie szczegółowej dokumentacji technicznej, modeli 2D i 3D. Oprogramowanie MES pozwala na analizę wytrzymałościową i ocenę zachowania się mostu pod różnymi obciążeniami. Z kolei narzędzia BIM integrują wszystkie dane projektowe w jednym cyfrowym modelu.
Gdzie można studiować?
Studiować można w całej Polsce – najlepiej na uczelniach technicznych m.in. na Politechnice Krakowskiej oferującej specjalność Mosty i Budowle Podziemne. Projektowania mostów można nauczyć się także na specjalności Konstrukcje Budowlane i Inżynierskie. Warto też śledzić uczelniane koła naukowe – studenci projektują własne modele mostów, testują je w laboratoriach i startują w międzynarodowych konkursach. Zajęcia na Wydziale Inżynierii Lądowej PK często realizowane są w formie wycieczek technicznych na budowy. Współpracujemy też z licznymi firmami wykonawczymi i biurami projektów, dzięki czemu łączymy naukę zawodu inżyniera z praktyką inżynierską.
Co po studiach?
Nie musisz się martwić o pracę. Polska – jak i cała Europa – wciąż inwestuje w infrastrukturę. Dla absolwentów specjalności budowlano-konstrukcyjnych, w szczególności inżynierów mostownictwa, dostępnych jest wiele ścieżek zawodowych:
· projektowanie mostów w biurze inżynierskim,
· praca na budowie jako inżynier budowy lub kierownik robót,
· nadzór inwestorski,
· ekspertyzy techniczne i kontrole stanu obiektów,
· praca w administracji drogowo-mostowej (GDDKiA, Miejskie, Powiatowe, Gminne i Wojewódzkie Zarządy Dróg i Mostów),
· firmy wykonawcze w kraju i za granicą.
Pro tip
Mosty to istotne elementy składowe infrastruktury komunikacyjnej. Ich projektowania i metod budowy można nauczyć się na uczelniach technicznych. Warto zwrócić uwagę na studia budowlane. Ukończenie budownictwa daje solidne wykształcenie techniczne i umiejętności potrzebne do projektowania, realizacji i nadzoru inwestycji budowlanych. To także przepustka do stabilnej, dobrze płatnej pracy w kraju i za granicą, z możliwością specjalizacji m.in. w inżynierii mostowej, konstrukcjach czy zarządzaniu projektami. Ten kierunek studiów jest właściwy dla osób lubiących rozwiązywać problemy techniczne, interesujących się konstruowaniem i projektowaniem i chcących w przyszłości budować konstrukcje mające wpływ na rozwój nowoczesnego świata.
dr inż. Marek Pańtak
Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej
Katedra Konstrukcji Mostowych, Metalowych i Drewnianych