Kładka dla pieszych zawieszona na kompozytowych linach
W miasteczku Laroin, położonym w południowo-zachodniej Francji, niedaleko słynnych z winnic wzgórz Jurançon, na terenie dawnych kopalni piasku zaplanowano stworzenie ośrodka sportów wodnych. Ponieważ dostęp do niego wymagać będzie przekroczenia rzeki Gave du Pau, rada miejska wybrała tradycyjne rozwiązanie polegające na zbudowaniu pieszej kładki o trzech przęsłach (długości 32 m, 46 m i 32 m).
Przy takim rozwiązaniu dwa filary mostowe oraz ich fundamenty należałoby zbudować w wodzie. Budowanie w trudnych warunkach hydrologicznych ze względu na kapryśne i nieprzewidywalne zachowanie tego rwącego potoku wymagało by dużych nakładów finansowych. Dlatego zdecydowano się na zupełnie inne rozwiązanie.
Budowla bez podpory w korycie rzeki
Przedsiębiorstwo Freyssinet (grupa Vinci), które od kilku lat interesuje się budową pieszych kładek o dużej rozpiętości, zaproponowało wariant techniczny polegający na zbudowaniu mieszanej konstrukcji stalowo-betonowej*, która objęła by brzegi rzeki Gave przy wykorzystaniu jednego przęsła o 110-metrowej długości. W związku z zainteresowaniem, jakie wykazali radni miasta, którzy byli szczególnie otwarci na projekt o charakterze nowatorskim, przedsiębiorstwo Freyssinet zdecydowało się na jeszcze bardziej innowacyjne rozwiązanie. Zaproponowano wykorzystanie materiału, który nie jest stosowany w budownictwie - włókno węglowe**. Jest to oryginalne rozwiązanie, zastosowane po raz pierwszy we Francji i prawdopodobnie na świecie (z materiałem tym prowadzono eksperymenty w Norwegii, Szwajcarii i Szkocji w sposób wyrywkowy, ale bez pełnego usztywnienia budowli odciągami). Projekt zrealizowano we współpracy z firmą Soficar, specjalizującą się w wyrobach na bazie włókna węglowego.
W zrealizowanym projekcie 16 odciągów podtrzymujących jedyne przęsło mostu podzielonych jest na cztery grupy lin (2 x 2), których długość wynosi od 20 do 49 m, złożonych z wiązek od 14 do 21 prętów o średnicy 6 mm, które zbudowane są z włókna węglowego o średnicy od 5 do 7 mikronów, spojonych żywicą epoksydową. Całość izolowana jest przed wpływem warunków zewnętrznych przy użyciu osłony z polietylenu o dużej gęstości.
Innowacyjne zakotwienie
Głównymi zaletami odciągów z włókien węglowych są: odporność na pełzanie i korozję, a także wytrzymałość i niewielki ciężar. Węgiel jest bowiem materiałem półelastycznym, blisko 4-krotnie lżejszym niż stal (ciężar właściwy 1,5 a dla stali 5,8 kg/dm3). Odciągi tego typu mogą być łatwo wykorzystane, z zastosowaniem technik ręcznych, jednak manipulacja przy ich przemieszczaniu wymaga pewnych środków ostrożności, ze względu na ich słabą wytrzymałość na nacisk. Przy transporcie należy unikać uderzeń mogących spowodować uszkodzenia. Z tym "niedostatkiem" mechanicznym wiąże się jedna z zasadniczych trudności zastosowanej techniki, ponieważ kotwienie odciągów wykluczało jakąkolwiek możliwość zagniatania końcówek. Ponadto materiał kompozytowy wykazuje o wiele mniejszą odporność na tarcie niż stal. Przeprowadzone badania doprowadziły do opracowania innowacyjnej metody kotwienia, polegającej na połączeniu stożkowego zaklinowania z efektami tarcia uzyskanego poprzez klejenie. Uszczelnienie strefy kotwienia zapewnia dodatkowo system dławika, a wykonano je poprzez wstrzykiwanie wosku naftowego w celu umożliwienia przyszłego demontażu niektórych odciągów. Jest to ważny element jeżeli wiadomo jest, że budowla ta stanowi rodzaj przeprowadzanego w warunkach naturalnych testu badawczego, który pozwoli zweryfikować badania wykonywane w laboratorium, a sam materiał ma tym samym możliwość wykazania swoich zalet podczas próby w terenie.
*Główne cechy budowli
Piesza kładka w Laroin składa się z pomostu zbudowanego z dwóch podłużnych kształtowników HEA340, znajdujących się w odległości 3,20 m od siebie oraz z serii elementów mostowych HEA160 oddalonych od siebie o 2 m, przy czym belki główne łączone są śrubami. Na tej metalowej konstrukcji szkieletowej znajduje się pomost z płyt betonowych szerokości 2,50 m i grubości 0,10 m, przy czym sztywność poprzeczną zapewnia wiatrownica wykonana z kątowników. Całość podtrzymywana jest 16 linami odciągowymi przęsła zakotwionymi na dwóch głowicach łączonych śrubami do górnej części obu słupów metalowych w formie odwróconej litery "V". Każda z tych konstrukcji 20-metrowej wysokości utworzona jest z dwóch słupów (rury o średnicy 630 mm i grubości ścianki 15 mm), których podstawa umocowana jest, za pośrednictwem sprężonych płyt dociskowych w betonowych przyczółkach posadowionych na mikropalach. Słupy podtrzymuje tradycyjna tylna lina odciągowa (złożona z 19 żył T15 w osłonie z PEHD), podłączona do każdej z głowic kotwiących a drugim końcem umocowana w betonowym bloku przytwierdzonym do podłoża z użyciem 4 aktywnych ściągów.
**Próbna makieta naturalnej wielkości
Włókno węglowe od kilku lat wykorzystywane jest w postaci tkanin kompozytowych lub płytek do prac renowacyjnych mających na celu wzmocnienie konstrukcji. Wykorzystanie tych dość kosztownych materiałów kompozytowych najczęściej usprawiedliwione jest łatwością ich zastosowania (lekkość, łatwość przechowywania i wycinania) oraz możliwością prowadzenia prac w złożonych kompleksach (zwłaszcza w szpitalach), bez konieczności odcinania instalacji. W budowlach inżynierskich, zastosowania powinny, przynajmniej na razie (w oczekiwaniu ewentualnej standaryzacji technik wykorzystania, co zmniejszyłoby koszty materiałowe), ograniczyć się do mostów o bardzo dużej rozpiętości - jak w przypadku projektu połączenia Cieśniny Mesyńskiej - ze względu na niewielki ciężar. Piesza kładka w Laroin stanowi rodzaj makiety naturalnej wielkości, która pozwoli przedsiebiorstwu Freyssinet sprawdzić na dłuższą metę właściwości materiał. Firma przewiduje możliwość zastosowania włókien węglowych w innych gałęziach budownictwa oraz np. przy wydobyciu ropy naftowej.
Zmniejszanie się zasobów skłania przedsiębiorstwa naftowe do prowadzenia poszukiwań surowca na bardzo dużych głębokościach, przekraczających 1500 m. Na takich głębokościach, tradycyjne rury stalowe stosowane do kotwienia platform wiertniczych osiągają swoje graniczne możliwości i z tego względu mogłyby zostać zastąpione linami z włókna węglowego .
