Mosty drewniane: cechy, klasyfikacja, konstrukcja
Drewniany most to konstrukcja składająca się z elementów drewnopochodnych. Takie konstrukcje były tradycyjnie używane do skrzyżowań, gdy technologia dopiero zaczynała się rozwijać. Nowoczesne mosty wykonane z tego materiału zyskują na popularności ze względu na swoją lekkość i przyjazność dla środowiska.
Drewno to jeden z pierwszych rodzajów surowców do budowy. Zaczęto go wykorzystywać wiele wieków temu do budowy domów i obiektów architektonicznych. Zaletami materiału są jego elastyczność, zdolność do wytrzymywania znacznych obciążeń, niska waga, łatwość obróbki i dostępność surowców do produkcji. Oczywiście konstrukcje drewniane nie zawsze będą odpowiednim rozwiązaniem, zwłaszcza w dużym mieście. Ale jeśli mówimy o małych przejściach o rzadkim natężeniu ruchu, takie mosty będą doskonałym wyborem. Tani materiał i jego przyjazność dla środowiska są ważnym czynnikiem odrodzenia drewnianego budownictwa mostowego.
Historia pojawienia się przejść wykonanych z drewna
Pierwsze drewniane mosty były po prostu kłodą lub pniem drzewa, które przerzucano z jednego brzegu rzeki na drugi. Przy znacznej szerokości zbiornika ludzie budowali tratwę lub budowali konstrukcję podwieszaną. Z biegiem czasu wzrosła liczba ludności, wzrosła wielkość handlu, a liczba ruchów i waga towarów wymagały bardziej wytrzymałej konstrukcji. Rozwój osiedli i ich znaczenie określiły nową rzeczywistość, w której rozwój mostów stał się priorytetem. Aby zapewnić szybką wymianę towarów między miastami, ludzie ulepszali technologie budowy mostów i wymyślali coraz lepsze projekty.
Istotną wadą drewna jest jego podatność na gnicie, do której dochodzi pod wpływem środowiska, a także działania drobnoustrojów. Drewniane mosty łatwo się palą, więc prawdopodobieństwo ich zachowania po pożarze jest niewielkie. Konstrukcje te są lekkie, ale jednocześnie ich nośność jest znacznie gorsza od wyrobów metalowych. Nic dziwnego, że wraz z rozwojem technologii budynki z drewna były stopniowo zastępowane trwalszymi konstrukcjami. Obecnie ten rodzaj mostu jest dość trudny do znalezienia. Zachowały się one głównie na terenach wiejskich, historycznych centrach starożytnych miast oraz pozostałościach dawnych osad. Zachowało się jednak wiele dokumentów i rysunków, które pozwalają zrozumieć technologię budowy mostów, a także odtworzyć ją w warunkach rzeczywistych.
Cechy konstrukcyjne
Pomysł budowy mostów, ich kształty i projekty zaczerpnięto z obserwacji otaczającej przyrody. Przerzucony przez rzekę pień drzewa stał się prototypem drewnianego mostu dźwigarowego, a unosząca się na wodzie kłoda stała się inspiracją do stworzenia mostów tratwowych i konstrukcji typu ponton. Rośliny pnące były pomysłem na konstrukcje wiszące, które najpierw były wykonywane w formie wyrobów sznurowych, a następnie podlegały stopniowemu rozwojowi. Z biegiem czasu ludzie zrozumieli i docenili wygodę konstrukcji belkowych i zaczęli wypierać inne rodzaje skrzyżowań. We współczesnym świecie mosty pływające i linowe są wykorzystywane przede wszystkim do tymczasowego przemieszczania się.
Drewniane mosty belkowe różnią się wagą obciążenia, które mogą wytrzymać, a także wielkością rozpiętości między podporami. Te cechy zależą od wytrzymałości belek konstrukcji. Drewno jest dość elastyczne i odporne na stałe obciążenia, dzięki czemu rozpiętość może wynosić około 10 metrów. Konstrukcja zwykle opiera się na krawędziach zbiornika lub innej przeszkody, w tych miejscach dla stabilności tworzone są małe platformy. Przy znacznej szerokości bariery konieczne staje się sztuczne zwężenie brzegów. Innym sposobem jest zainstalowanie dodatkowych podpór na całej długości budynku, które utrzymają go na tym samym poziomie. Obecnie podpory są wykonane z betonu, ale wcześniejsze technologie produkcyjne nie pozwalały na zastosowanie tego materiału. Z tego powodu mosty opierały się na palach drewnianych i kamiennych, które musiały być dodatkowo wzmacniane i okresowo naprawiane.
Ważną cechą drewnianych mostów jest ograniczenie ich wielkości. Wynika to z kilku powodów – trudności w znalezieniu odpowiednich bali i desek na znaczną długość produktu, a także proporcjonalnego wzrostu masy konstrukcji. W rezultacie duży most może nie wytrzymać dużego obciążenia i po prostu zawalić się w momencie przejazdu pojazdów. Takie przypadki zdarzały się wielokrotnie na obszarach, gdzie stare konstrukcje zaczęły być wykorzystywane do ciągłego ruchu pojazdów.
Aby zapobiec pękaniu i zwiększyć możliwą rozpiętość, inżynierowie zaproponowali zastosowanie skrzyni lub kratownicy zamiast solidnej konstrukcji. Przy takim podejściu wymiary drewnianego mostu mogą sięgać kilkuset metrów. Podobny pomysł miał Iwan Pietrowicz Kulibin, który w odległym XVIII wieku stworzył projekt budynku po drugiej stronie Newy. Jego plan nie miał się spełnić – pojawiła się tylko mniejsza wersja konstrukcji. Początkowo most miał mieć długość 298 metrów.
Pomysł nie został zrealizowany, ponieważ do tego czasu zaczęły się już pojawiać technologie wytwarzania konstrukcji metalowych, które były znacznie bardziej opłacalne z ekonomicznego punktu widzenia. Chociaż żelazo i stal były droższe, ich żywotność była znacznie dłuższa niż drewna. Dlatego o wiele łatwiej było wykonać i zamontować mosty z metalu, które służyły latami i praktycznie nie traciły swoich pierwotnych właściwości. Stal i beton stopniowo stały się głównymi materiałami do budowy mostów i całkowicie zastąpiły konstrukcje drewniane.
Techniczna strona wytwarzania mostów drewnianych w pełni pozwala na ich wykorzystanie w sektorze transportu oraz innych potrzebach przemysłu i gospodarki. Jednak ich użycie wygląda nieodpowiednio pod względem żywotności i nośności. Standardowe budynki na potrzeby transportu i przemysłu wykonane są wyłącznie z nowoczesnych materiałów, które wytrzymują znaczne obciążenia. Ale nadal drewniane mosty nie wyszły całkowicie z użycia. Wciąż są z powodzeniem wykorzystywane przy przejściach dla pieszych i rowerzystów, uzupełniają historyczne odcinki miast, znajdują zastosowanie na terenach dawnej zabudowy architektonicznej, a także świetnie prezentują się na spokojnych obszarach podmiejskich. Takie projekty sprawdzają się w turystyce wiejskiej, terenach rekreacyjnych i innych miejscach przyjaznych środowisku.
Rodzaje konstrukcji mostowych
Drewniany most można wykonać na różne sposoby, w zależności od jego przeznaczenia i warunków lokalizacyjnych. Klasyfikację konstrukcji inżynierskich przeprowadza się według następujących kryteriów:
- Cel aplikacji;
- Cechy konstrukcyjne;
- Użyte materiały;
- Wymiary i rozpiętość;
- Dożywotni;
- Sposób działania.
Pewnego dnia ludzie nauczyli się wykorzystywać kłody do łączenia jednego brzegu rzeki z drugim. Od tego czasu minęło wiele lat, a metody budowy mostów znacznie się zmieniły. W wyniku rozwoju technologii pojawiło się wiele opcji projektowych.
Most z samonośną powierzchnią jezdną
Taki drewniany most ma belki, które są umieszczone pod jego posadzką. Pozwala to chronić bazę przed opadami atmosferycznymi i wpływami środowiska. Uzupełnieniem tego projektu jest nachylona powłoka, którą uzupełnia specjalna membrana lub metal. Podłoga może być wykonana z drewna lub innych materiałów. Bariera umieszczona jest nad główną konstrukcją. Długość przęsła najczęściej nie przekracza 25 metrów.
Pokryty
Mosty pokryte drewnem są zazwyczaj konstrukcjami kratownicowymi, w których jezdnia jest podtrzymywana przez dolny wysięgnik kratownicy, a dach jest podtrzymywany przez górny wysięgnik. Takie konstrukcje są szczególnie odpowiednie dla lekkich pojazdów i mogą mieć rozpiętość do 100 metrów.
Złożony
Mosty z drewna kompozytowego to nowa technologia budowlana. W nich drewniane belki i betonowe posadzki łączone są specjalnymi „klejami” tworząc funkcjonalną konstrukcję. Podstawowym typem jest płyta płaska, w której podłużnice lub belki laminowane są perforowane stalowymi krzyżulcami, tworząc jedną, jednorodną płytę. Ten typ mostu jest odpowiedni dla przęseł od 3 do 36 metrów. Konstrukcje mają dużą nośność.
Łukowaty
Konstrukcję nośną takich mostów stanowi belka klejona w formie łuku. Rozpiętość konstrukcji może sięgać 100 metrów. Drewniane mosty łukowe są atrakcyjnym wizualnie typem dla dużych rozpiętości (powyżej 25 m) i dzięki dobrym właściwościom nośnym skutecznie służą jako podpory dla nadbudów. Budynki te nadają się do ruchu samochodów i pojazdów silnikowych.
Łuk mostów można wykonać:
- całkowicie pod nadbudówką, w tym przypadku może być kilka łuków;
- przeciąć linię nadbudówki w dowolnym miejscu;
- całkowicie powyżej elementu dodatku.
belka skrzynkowa
Cechą drewnianych mostów tego typu jest obecność wydrążonych belek wykonanych w formie pudełka. Elementy są sklejone i tworzą wewnątrz wnękę, w której można umieścić dodatkowe części i narzędzia. Zaletą produktu można nazwać optymalną szybkością budowy konstrukcji – bloki pudeł są przesuwane w gotowej formie, co znacznie oszczędza czas. Podłoga wykonana jest głównie z asfaltu lub blach. Wymiary przęsła dopuszczalne w granicach 35 metrów.
Napięcie krzyżowe
Takie konstrukcje są sprężone za pomocą dyszli. Tego typu konstrukcje nazywane są mostami poprzecznymi sprężonymi. Głównym elementem jest płyta, w której podłużne listwy lub belki klejone są ściskane wierconymi prętami stalowymi w jedną płytę. Drewniany most naciągowy ma rozpiętość przęseł od 3 do 36 metrów.
Wklęsły
Drewniany most o wklęsłej konstrukcji wyróżnia umieszczenie głównych części na poziomie ogrodzenia. Jest też czasami nazywany „koryto” ze względu na swój szczególny kształt. Aby chronić elementy nośne przed deszczem i śniegiem, są one pokryte metalowymi materiałami ocynkowanymi. Poniżej znajduje się stalowa rama, która jest mocno połączona z główną konstrukcją. Odległość między ramkami to około 2 metry. Pokład pozostaje otwarty lub układa się na nim asfalt. Ogrodzenie mocowane jest do ramy nośnej. Przęsła sięgają 35 metrów.
kratownica mostowa
Takie konstrukcje były bardzo powszechnie stosowane przed zastosowaniem drewna klejonego do drewnianych mostów. Obecnie takie opcje są wykorzystywane głównie w budynkach muzealnych i do celów specjalistycznych. Mosty kratownicowe, ze względu na ich sztywność poprzeczną, najlepiej sprawdzają się przy stosunkowo wąskich rozpiętościach 15–50 m. Są również atrakcyjnymi wizualnie konstrukcjami, które skutecznie służą jako podpory dla nadbudówek. Mosty te nadają się do ruchu pasażerskiego i zmotoryzowanego.
wiszące lub zawieszone
Drewniany most wiszący składa się z dwóch belek, w tym wiązarów ukośnych i poziomych z dolnym naciągiem. Najczęściej takie konstrukcje są wykonane z drewna klejonego warstwowo. Poręcz znajduje się nad pokładem, więc jest umieszczona i przytrzymywana na dolnej konstrukcji. Dla większego wzmocnienia czasami stosuje się stalową ramę. Wsporniki są zabezpieczone blachą ocynkowaną. Podłoga może być z desek lub asfaltu. Do montażu balustrad wykorzystywane są wiązary boczne, znajdujące się pod podstawą. Przęsła wynoszą zwykle około 30 metrów.
Cel mostów
Kluczowym zadaniem każdego mostu jest połączenie dwóch punktów oddzielonych przeszkodą. Ze względu na doskonałe właściwości wytrzymałościowe drewno od wieków jest jednym z najczęściej stosowanych materiałów budowlanych. Jest to lekka substancja, która jednak może wytrzymać znaczne obciążenia ściskające i rozciągające. W ostatnich latach pojawiły się nowe metody budowy mostów drewnianych. Wraz z rosnącą świadomością właściwości takich surowców pojawia się tendencja do wykorzystywania drewna w połączeniu z innymi materiałami.
Mosty dla ruchu pieszego i rowerowego
Konstrukcje drewniane są idealne do tego typu zastosowań, ponieważ są lekkie, a jednocześnie bardzo wytrzymałe. Oznacza to, że drewniane mosty do lekkich obciążeń drogowych mogą mieć cieńszą konstrukcję niż równoważne produkty betonowe, w których ciężar materiału stanowi większość obciążenia. Takie konstrukcje muszą być również projektowane z uwzględnieniem obciążeń dynamicznych i drgań wewnętrznych. W przypadku długich mostów może istnieć wymóg ograniczenia kołysania, które przeszkadza pieszym.
Mosty dla ruchu drogowego
Wiele drewnianych konstrukcji jest zaprojektowanych do ewentualnego przemieszczania samochodów. Konstrukcje te są w stanie wytrzymać znacznie większe obciążenia niż kładki dla pieszych i rowerów. Do budowy takich konstrukcji konieczne jest uwzględnienie dopuszczalnego odkształcenia.
Estetyka i design
Wygląd drewnianego mostu jest często ważny, ponieważ może stać się dominującą cechą krajobrazu. Napięcie w produkcie jest często dość oczywiste, a dobrze zaprojektowana konstrukcja może przyciągnąć uwagę i zaprezentować drewno jako materiał budowlany. Aby uzyskać optymalną interakcję między formą a funkcją, architekci muszą zrozumieć system statyczny, podczas gdy inżynierowie budowlani muszą być świadomi aspektów estetycznych. Wybór najodpowiedniejszego projektu zależy od specyficznych warunków terenu, w tym wolnej rozpiętości, prześwitu i rodzaju ruchu. Most musi być również dostosowany do terenu łączącego drogi, otaczającą zabudowę i krajobraz. Powinna być atrakcyjna zarówno dla tych, którzy korzystają z drogi, jak i dla tych, którzy widzą ją z okolicy.
Drewniane mosty można łatwo dostosować do specyficznych warunków terenowych. Linie, powierzchnie, kształty i kolory można wykorzystać na wiele sposobów, aby stworzyć atrakcyjny produkt. Proporcja i rytm mogą również nadać charakter mostowi. Drewno można łatwo przetwarzać w celu dostosowania do różnych funkcji i wymagań. Otwarty most drewniany można zaprojektować tak, aby jego elementy nośne były wyraźnie widoczne, niezależnie od tego, czy są to łuki, zastrzały czy kratownice. Pylony dla mostów wantowych i wiszących również można bawić się kształtem, proporcjami i przekrojem. Na przykład, jeśli wysokość pylonów przekracza wymagania konstrukcyjne, może to nadać mostowi więcej elegancji.
Powierzchnia większości konstrukcji jest poddawana obróbce w celu ochrony materiału przed wiatrem i warunkami atmosferycznymi, a także nadania mu określonego koloru. Jednak odcienie powinny pasować do otoczenia i ogólnego projektu. Oświetlenie można również wykorzystać do podświetlenia różnych części mostu w ciemności.
Wniosek
Pomimo tego, że drewniane mosty wypadły z szerokiego użytku, ustępując miejsca konstrukcji metalowo-betonowej, nadal odgrywają znaczącą rolę w nietypowym zastosowaniu. Ogromna różnorodność form i rodzajów tych konstrukcji pozwala na ich zastosowanie w przypadkach, gdy większe konstrukcje są po prostu nieodpowiednie.
