Most Vasco da Gamy w Lizbonie

W marcu 1998 roku oddano do użytku przeprawę mostową łączącą stolicę Portugalii z Montijo. Jej długość wynosi 17,2 km, w tym długość konstrukcji mostowych 12,3 km.

Inwestycja
 Dojazd północny i południowy oraz węzły mają łączną długość około 4 km. Pomost ma szerokość około 30 m. W każdym kierunku są trzy pasy ruchu, z możliwością poszerzenia do czterech. Decyzję o budowie podjęto już w drugiej połowie 1991 r. Rząd Portugalii ogłosił wówczas międzynarodowy przetarg, który wygrała grupa Lusoponte - konsorcjum składające się z firm portugalskich, francuskich i brytyjskich. Podpisano umowę koncesyjną. Strona portugalska, reprezentowane przez ministra d/s robót publicznych, transportu i komunikacji, powołało agencję Gattel do prowadzenia negocjacji i monitoringu omawianego projektu. Francuska grupa Campenon Bernard SGE, na czele z GIE Novaponte - konstruktorem mostu, odniosła kolejny sukces. W rekordowo krótkim czasie - 44 miesiące - zaprojektowała i zbudowała najdłuższy most południowej Europy.

Finansowanie
Całkowity koszt przeprawy mostowej wraz z drogami dojazdowymi oraz węzłami przedmostowymi oszacowano na około 1 mld USD. Projekt finansowano z kilku źródeł: subwencje państwa - 9%, Fundusz Unii Europejskiej - 35%, kredyt Europejskiego Banku Inwestycyjnego - 33% na gwarancje z syndykatu banków portugalskich i czterech banków międzynarodowych, pożyczka z Europejskiej Wspólnoty Węgla i Stali 4% oraz od udziałowców konsorcjum Lusoponte. Przejazd przez most Vasco da Gamy jest płatny - 320 escudos. Zadaniem koncesjonariusza będzie utrzymanie i eksploatacja mostu przez maksimum 33 lata.

Projekt
Projektem konstrukcji zajęła się firma GIE Novaponte wyłoniona spośród firm członkowskich konsorcjum. Wiadukty składają się z dwóch przebiegających równolegle żelbetowych przekrojów skrzynkowych, sprężanych poprzecznie i podłużnie. Metody montażu każdej sekcji były różne. Konstruktorom postawiono wymóg, aby trwałość zarówno elementów głównych, jak i drugorzędnych mostu wyniosła 120 lat.

Położenie
Przy projektowaniu obiektu na obciążenia użytkowe przyjęto założenia zgodne z normami portugalskimi oraz z normą ISO 9001 i ISO 9008. Kierowano się również badaniami wpływu na środowisko w odniesieniu do ochrony terenów słonych błot na południu rzeki, które sklasyfikowano jako rezerwat przyrody. Warunki geologiczne, zwłaszcza 20 m warstwa namułów zalegająca na dnie rzeki i terenach zalewowych oraz warstwa drobno- i gruboziarnistych piasków o miąższości 60-80 m na warstwie twardych glin zwartych, wymusiły posadowienie podpór na palach długości przekraczającej 90 m. Tylko północne nabrzeże jest zbudowane między innymi z 15 m warstwy piaskowca. Ta mocna warstwa jest jednak bardzo nachylona w stronę północną i nie sięga pozostałych przęseł przeprawy.
Ze względu na to, że obiekt znajduje się w strefie żeglugi statków pełnomorskich, wszystkie podpory zaprojektowano na ewentualne uderzenia statku o wyporności 30 000 DWT, płynącego z prędkością 10 węzłów. Przeprowadzono symulacje kolizji statku z podporami i określono najbardziej wrażliwe punkty konstrukcji. Brano również pod uwagę głębokość rozmycia dna pod fundamentami. Ponieważ Lizbona znajduje się w strefie sejsmicznej, komputerowo analizowano zachowanie się konstrukcji podczas trzęsienia ziemi. Przeprawa jest usytuowana u ujścia Tagu, gdzie na środowisko duży wpływ ma woda oceaniczna. Konstrukcję zabezpieczono więc przed szkodliwym działaniem soli w strefie zanurzenia i w strefie objętej zmiennymi poziomami przypływów i odpływów oceanu.

Most główny 

Beton
Szczególny nacisk położono na dobór składników mieszanki betonowej dla zagwarantowania szczelności i trwałości betonu. Do mieszanki dodano popiół lotny, dzięki któremu zmniejszono ilość cementu, zredukowano zużycie wody, poprawiono urabialność mieszanki. Uzyskano również wyższą wytrzymałość betonu dzięki reakcjom pucolanowym, zredukowano ciepło hydratacji i poprawiono odporność betonu na oddziaływania chemiczne. Dodatkowo projektanci zaproponowali odpowiednio grubszą otulinę prętów zbrojeniowych (7-10 cm). Szybkie tempo wznoszenia obiektu wymagało użycia betonów wysokich marek, o szybkim przyroście wytrzymałości. Betony już po 14 godzinach uzyskiwały wstępną wytrzymałość 20 MPa, a po 28 dniach - 45 MPa.

Badania
Do zbadania stateczności konstrukcji mostu podwieszonego przy obciążeniu wiatrem użyto modelu umieszczonego w tunelu aerodynamicznym pod obciążeniem o prędkości do 250 km/h. Badania obejmowały testy przy łagodnym i burzliwym wietrze. Zadaniem prób było określenie krytycznej prędkości wiatru, przy której zachodzi zjawisko flatteru (trzepotania lin) oraz skręcanie konstrukcji. Badania przeprowadzano przy obciążeniu wiatrem bocznym pod kątem I1,5 i 0^o. Stwierdzono, że zjawisko trzepotania może pojawić się przy prędkości wiatru bocznego 165 km/h i kącie działania -1,5^o. Drgania skrętne rozchodzą się z maksymalną amplitudą I300 mm już przy prędkości 60-90 km/h i kącie działania wiatru -1,5^o. Aby zagwarantować stabilność pomostu, wyposażono go w 80 cm gzymsy oraz owiewki kształtujące strumienie wiatru, minimalizujące powstawanie prądów wirowych.

Konstrukcja
Most główny jest położony nad kanałem żeglownym Cala do Norte przy północnym brzegu ujścia Tagu. Konstrukcję stanowią żelbetowe przęsła podwieszone: centralne długości 420 m i po trzy przęsła dojazdowe z obu stron (rozpiętości 62; 70,6; 72 m). Wysokość skrajni żeglownej wynosi 45 m. Pomost jest konstrukcją ciągłą podwieszoną na całej długości i nie przymocowaną do pylonów. Ma długość 824 m i szerokość 30,9 m.Płyta (grubości 0,25 m) jest zespolona wzdłuż krawędzi z dwoma belkami nośnymi (wysokości 2,65 m) wykonanymi z betonu sprężonego. Dźwigary główne stanowią jednocześnie strefę zakotwienia lin w pomoście. Co 4,15 m rozmieszczono stalowe belki dwuteowe stanowiące poprzecznice pomostu, przejmujące między innymi siły pochodzące od obciążenia wiatrem. Masa jednego metra pomostu wynosi 53,9 t. Pylony mają wysokość 147 m i kształt litery H. Belka poprzeczna jest umieszczona pod strefą zakotwień kabli. Pylony opierają się na fundamentach posadowionych na 88 palach żelbetowych. Pale mają średnice 2,2 m i średnią długość 50 m pod pylonem północnym i 65 m pod południowym. Fundamenty pylonów wzmocniono masywnymi blokami betonowymi zabezpieczającymi podpory przed skutkami uderzeń statków. Liny podwieszające pomost dostarczyła firma Freyssinet. Są kotwione co 8,8 m.

Naprężenia sejsmiczne
Konstrukcję mostu zwymiarowano tak, aby wytrzymała naprężenia wywołane ruchami sejsmicznymi przy jednoczesnym zredukowaniu, do możliwie niskiego poziomu, częstotliwości drgań konstrukcji. Aby zredukować drgania i ruchy poprzeczne pomostu wywołane trzęsieniem ziemi, zastosowano specjalnie zaprojektowane, umieszczone pomiędzy pylonami a pomostem, urządzenia tłumiące. Ich konstrukcja ma na celu ograniczenie nacisku podczas trzęsienia ziemi. Absorpcja dokonuje się poprzez system podnośników. Konstrukcja mostu została zaprojektowana na przeniesienie przyspieszenia poziomego równego 0,45 G w poziomie terenu, to znaczy oddziaływań 4,5 razy silniejszych niż siła wstrząsu podczas trzęsienia ziemi z 1755 r., które zniszczyło Lizbonę prawie doszczętnie. Ewentualne przemieszczenia poziome wzdłuż osi mostu będą przeniesione przez urządzenia dylatacyjne, umożliwiające 1,5 m przemieszczenia podłużne. Przemieszczenia pomostu w czasie trzęsienia mogą osiągnąć nawet 2 m w środku rozpiętości pomostu między pylonami oraz ponad 1 m przy pylonach. Dlatego, między pylonem a krawędziami pomostu pozostawiono lukę 1,25 m, umożliwiającą swobodę przemieszczeń pomostu w kierunku poprzecznym. Dodatkowo pomost wspiera się na metalowych bocznych oparciach umieszczonych na głowicach każdego z trzech filarów od strony przęseł dojazdowych mostu. Oparcia te zabezpieczają pomost, nie ograniczając ruchów podłużnych. Podpory przęseł dojazdowych skonstruowano tak, aby były elastyczne i miały możliwie niską częstotliwość drgań. Odkształcenia wysokich pylonów - ich wychylenia od pionu - również pozwolą zmniejszyć efekty oddziaływań sejsmicznych.

Wiadukty 

Wiadukt północny
Wiadukt północny składa się z 11 przęseł rozpiętości 42 i 45 m, całkowitej długości 448 m. Konstruktorzy przyjęli przekrój poprzeczny płytowo-belkowy z dźwigarami z betonu sprężonego. Płyta pomostu w przęśle rozpiętości 31 m opiera się na czterech belkach wysokości 3,4 m. Belki są oparte za pośrednictwem łożysk przesuwnych podłużnie. Ze względu na ewentualne przemieszczenia podłużne spowodowane drganiami sejsmicznymi zaprojektowano tłumiki hydrauliczne umieszczone na przyczółku północnym wiaduktu. Przemieszczenia poprzeczne mają być przejęte przez słupy.

Wiadukt "Expo"
Wiadukt "Expo", jak wskazuje nazwa, sąsiaduje z terenami wystawy Expo 1998. Ma konstrukcję ciągłą, długości całkowitej 672 m. Rozpiętość przęseł zwiększa się od 42 do 61 m, co umożliwia łagodne przejście od rozpiętości przęseł wiaduktu północnego do przęseł dojazdowych mostu głównego. Konstrukcja pomostu to dwukomorowy ustrój skrzynkowy stałej wysokości 3,4 m, wykonany metodą segmentową z użyciem trawelera umieszczonego na konstrukcji. Podpory wiaduktu mają prostokątny przekrój skrzynkowy. Tutaj również zastosowano hydrauliczne tłumiki przemieszczeń na wypadek trzęsienia ziemi.

Wiadukt centralny
Wiadukt centralny przerzucono nad środkową częścią Tagu. Na jego całkowitą długość - 6531 m składają się przęsła rozpiętości 78,6 m. Przęsła położone nad kanałem żeglownym mają rozpiętość 100; 130; 100 m. Ze względu na problemy wykonawcze związane z dużą rozpiętością przęseł, zdecydowano się na wcześniejsze ich przygotowanie w wytwórni polowej. Przęsła (oddzielne dla każdego kierunku ruchu) są zbudowane z kilku, połączonych i wstępnie sprężonych, prefabrykowanych segmentów o przekroju skrzynkowym, wysokości 3,4 m. Do transportu gotowych, ważących 200 ton elementów użyto barek z zamocowanymi dźwigami. Po ustawieniu przęseł na podporach i zabetonowaniu połączeń, sprężono całość podłużnie i poprzecznie. Dylatacje ustroju nośnego są umieszczone co 9 przęseł. Podpory są prostokątnymi słupami o przekroju skrzynkowym. Pomost oparty jest na podporach za pośrednictwem łożysk jednokierunkowo przesuwnych. Zastosowano standardowe łożyska garnkowe. Składają się one z dolnej płyty teflonowej oraz górnej polerowanej powierzchni ze stali nierdzewnej. Fundamentami są pale żelbetowe wbijane i wiercone. Na każdą podporę przypada 8 pali średnicy 1,7 m i długości od 45 do 95 m. Podpory przęseł nad kanałami nawigacyjnymi są posadowione na 8 palach średnicy 2,2 m i długości około 65 m. Aby zapobiec ruchom poprzecznym przęseł na filarach, rozbudowano mechaniczne oparcia boczne. Są to hydrauliczne transmitery, których tłoki są przymocowane do górnej części garnków łożysk. Ruchów wzdłużnych na wszystkich filarach nie można było wyeliminować, ponieważ doprowadziłoby to do nadmiernych naprężeń powstałych wskutek zablokowania swobody deformacji termicznych. Dlatego też niezbędne okazało się zaprojektowanie systemu sprzęgieł hydraulicznych na filarach, które przeciwstawiają się ruchom między pomostem a filarem. Jeżeli pomost poruszy się z prędkością charakterystyczną dla drgań sejsmicznych ziemi, system staje się praktycznie nieodkształcalny. Sprzęgła są skonstruowane w taki sposób, aby dopuścić do ruchu centralnego wiaduktu w normalnej eksploatacji oraz aby zabezpieczyć go podczas trzęsienia ziemi.

Wiadukt południowy
Wiadukt południowy ma całkowitą długość 3825 m i jest usytuowany częściowo nad korytem rzeki, a częściowo nad terenem zalewowym południowego brzegu. Ma 85 przęseł rozpiętości 45 m. Jest podzielony dylatacjami umieszczonymi co 8 przęseł na 11 sekcji. Przekrój poprzeczny wiaduktu jest podobny do przekroju wiaduktu północnego. Konstrukcję monolityczną wykonano metodą nasuwania podłużnego z zastosowaniem kratownic stalowych. Nasuwanie wykonywano od strony przyczółka południowego i w połowie długości wiaduktu. Podporami są po cztery słupy średnic 1,8 i 2,0 m. Słupy są połączone oczepem, na którym opierają się łożyska jednokierunkowo przesuwne. W każdej sekcji pierwszą linią łożysk są łożyska nieprzesuwne. Fundamentami są pale wiercone długości od 37 do 67 m i średnicach odpowiednich do średnic słupów. Pale przechodzą w słupy bez pośrednictwa płyty fundamentowej.

Most Vasco da Gamy, Lizbona, Portugalia
Projekt konstrukcji: GIE Novaponte
Kierownik projektu: Michel Bernard
Generalny wykonawca: Campenon Bernard SGE
Koszt budowy: 1 mld USD
Całkowita d0ługość przeprawy: 17 200 m
Zużycie materiałów: beton 730 000 m³
powierzchnia deskowań 1 200 000 m²
stal zbrojeniowa 100 000 t
stal sprężająca 15 000 t
masa kabli podwieszających 1600 t
liczba pali (d = 0,8÷2,2 m; l = 20÷95 m) 2000