Twoja wyszukiwarka

BOLESŁAW ORŁOWSKI
CO MA WISIEĆ, NIE UTONIE...
Wiedza i Życie nr 5/2000
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 5/2000

Dwieście lat temu marzeniem konstruktorów było zbudowanie mostu wiszącego o rozpiętości 100 m.

W 1972 roku w Wielkiej Brytanii wybudowano Humber Bridge jeden z największych mostów wiszących na świecie. Jego główne przęsło ma długość 1410 m, a stalowe druty, z których splecione są liny podtrzymujące most, wystarczyłyby do dwukrotnego opasania Ziemi. Zostały one rozciągnięte pomiędzy dwiema gigantycznymi wieżami niewiele niższymi od Pałacu Kultury.

Indiańscy prekursorzy

Historia mostów wiszących rozpoczyna się tak naprawdę w państwie Inków. Indiańscy budowniczowie wznosili wspaniałe konstrukcje wiszące ponad rzekami i przepaściami. Na każdą składało się pięć mocnych plecionych lin, których średnica dochodziła niekiedy do 40 cm. Dwie z nich stanowiły zasadniczą konstrukcję nośną. Przeciągano je przez wysokie kamienne pylony spełniające rolę podpór, a końce zamurowywano lub przywiązywano do potężnych drewnianych belek na obu brzegach. Trzy pozostałe liny, przymocowane do podstaw pylonów i usztywnione belkami poprzecznymi, tworzyły pomost, na którym leżała nawierzchnia z żerdzi, mat trzcinowych i mułu. Setki cieńszych dodatkowych lin łączyły dwie główne liny nośne z linami pomostu.

Indianie bardzo dbali o bezpieczeństwo. Co roku przeprowadzano drobiazgową inspekcję mostów, przy okazji dokonując niezbędnych napraw i konserwacji; Inkowie uważali te budowle za święte, a ich celowe uszkodzenie karali śmiercią.

Najwspanialszy z mostów przerzucono ponad wąwozem rzeki Apurimac w pobliżu stolicy imperium, Cuzco, około 1350 roku. Dwieście lat później hiszpańscy zdobywcy nazwali go mostem San Luis Rey. Kiedy w 1864 roku zmierzono liny nośne tego mostu, okazało się, że ich łączna długość wynosi 62 m. Grube jak tułów człowieka, splecione były z włókien agawy. Most użytkowano ponad pięć wieków jego eksploatacji zaniechano dopiero około 1890 roku.

Za pioniera budowy nowoczesnych mostów wiszących uważa się Amerykanina Jamesa Finleya z Pensylwanii, który wprowadził do ich konstrukcji sztywny żelazny pomost. Pierwszy taki most zbudował ponad wąwozem Jacob's Creek w pobliżu Uniontown w 1801 roku. Budowla miała niewiele ponad 20 m rozpiętości, nie była więc imponująca. Od niej jednak biorą początek współczesne, wspaniałe mosty wiszące.

Finley przewidywał, że z czasem mosty wiszące osiągną nawet tysiąc stóp (300 m), co w jego czasach wydawało się mrzonką. Niebawem mosty wiszące ze sztywnym pomostem rozpowszechniły się również w Anglii, gdzie szybko zaczęto nadawać im znacznie większe rozpiętości niż w Ameryce. Wprowadzono też pewne zmiany w ich konstrukcji. Samuel Brown łańcuchy nośne złożone z ogniw zastąpił płaskimi prętami żelaznymi. Największa z jego konstrukcji przerzucony przez rzekę Tweed w Berwick most Union Bridge miała prawie 135 m rozpiętości. Jednak rozgłos, jaki zyskała budowla, nie przyniósł chluby twórcy, bo w pół roku po oddaniu do użytku zawaliła się podczas wichury. Po raz pierwszy ujawniła się wówczas podstawowa słabość mostów wiszących: mała odporność na drgania wywoływane przez silne wiatry.

Fascynujące i niebezpieczne

Mimo wielu podobieństw konstrukcja mostu wiszącego i powieszanego jest zupełnie inna. W przypadku mostów wiszących cały ciężar jezdni rozłożony jest równomiernie na dwóch kablach rozwieszonych pomiędzy wieżami, natomiast w konstrukcji mostów wantowych pomost podtrzymywany jest z każdej strony przez kable mocowane do wieży

Najwybitniejszym w tamtej epoce osiągnięciem Brytyjczyków był most ponad Cieśniną Menai w Bangor w Walii, zbudowany w latach 1819-1826 przez Thomasa Telforda. Główne przęsło mające ponad 176 m rozpiętości zawieszono na 16 łańcuchach za pomocą murowanych wież wysokich na 16 m. W czasie budowy zużyto 2187 t żelaza.

Z otwarciem tego mostu wiąże się ciekawa anegdota. Otóż, podobno ludzie przyzwyczajeni do masywnych mostów kamiennych bali się korzystać z konstrukcji Telforda, gdyż wydawała im się również zbyt wiotka i niepewna. Budowniczy miał rozproszyć ich obawy w wielce oryginalny sposób. Polecił ponoć, by podczas przypływu pod most podpłynął wielki żaglowiec, który następnie przywiązano za maszt pośrodku przęsła. Kiedy nadszedł odpływ, okręt zawisł na moście. Wydarzenie zyskało rozgłos, a użytkownicy wyzbyli się nieufności.

W latach trzydziestych XIX wieku w Europie Zachodniej i w Ameryce nastała era kolei żelaznych. Większość budowanych wówczas konstrukcji stanowiły z tej racji mosty kolejowe. Mosty wiszące nie nadawały się do tego celu. Brak im było dostatecznej sztywności i stabilności. Szybko okazało się, że drgania wywołane przez przejeżdżające pociągi są nie mniej groźne niż powodowane przez silne wiatry. Zresztą nie tylko tu czaiło się niebezpieczeństwo. W 1831 roku w Broughton most wiszący zawalił się podczas przemarszu oddziału wojska. W ciągu następnych kilkunastu lat trzy inne runęły w trakcie przepędzania przez nie stad bydła.

Nie zaprzestano jednak budowy mostów wiszących. Zwłaszcza w Ameryce, gdzie w wielu miejscach występowały optymalne ku temu warunki. W 1849 roku pułkownik Charles Ellet, zdolny inżynier wykształcony w paryskiej École Polytechnique, na rzece Ohio w Wheeling wzniósł most o rozpiętości tysiąca stóp (303 m) dokładnie taki, o jakim marzył Finley. W dwa lata później wybudował jeszcze większy most wiszący (320 m rozpiętości) dla pieszych ponad Niagarą. Nawiasem mówiąc, pierwszą z tych konstrukcji zwaliła wichura już pięć lat po wybudowaniu.

Tym, który przywrócił mostom wiszącym pełny blask i sprawił, że stały się ponownie awangardą w tej dziedzinie budownictwa, był imigrant z Niemiec John Augustus Roebling. W 1841 roku wpadł na pomysł zawieszania mostów nie na łańcuchach, a na giętkich linach splatanych z cienkich drutów żelaznych. Roebling nie był ani jedynym, ani pierwszym, który o tym pomyślał, lecz jako pierwszy zastosował to w praktyce budowlanej i kontynuował z powodzeniem. Liny, czyli kable, wytwarzał we własnym warsztacie.

W latach pięćdziesiątych XIX stulecia Roeblingowi zaczął pomagać najstarszy syn, Washington. Wspólnie zbudowali most wiszący nad rzeką Ohio w Cincinnati, o rekordowej wówczas rozpiętości przęsła wynoszącej 322 m. Dzieło ugruntowało reputację Roeblinga seniora jako znakomitego konstruktora mostów. Dlatego powierzono mu kolejne zadanie, które miało ukoronować jego karierę: budowę według własnego projektu Brooklyn Bridge łączącego ponad East River nowojorski Manhattan z przedmieściami Nowego Jorku. John Augustus zaprojektował konstrukcję niesłychanie na owe czasy odważną, będącą w tej dziedzinie szczytem możliwości technicznych epoki, a zarazem na tyle sztywną i stabilną, by oprzeć się każdej wichurze i przenieść bezpiecznie ruch kolejowy. Główne, środkowe przęsło mostu Brooklyńskiego ma 488 m rozpiętości. Zawieszono je na czterech potężnych kablach, z których każdy spleciony został z 5296 stalowych drutów o średnicy około 4 mm.

Stary Roebling nie zobaczył swego dzieła. W czerwcu 1869 roku, kiedy nadzorował wbijanie pali w dno rzeki, w rusztowanie, na którym stał, uderzył prom, miażdżąc mu stopę. W ranę wdał się tężec i John zmarł niecały miesiąc później. Washington godnie zastąpił ojca, choć i dla niego budowa okazała się fatalna. Całonocną walkę z pożarem w jednym z kesonów przypłacił trwałym inwalidztwem; od 1872 roku nie mógł podnieść się z łóżka. Mimo to doprowadził budowę do końca, przyglądając się jej postępom przez okno i przesyłając podwładnym polecenia przez żonę.

Akashi Kaikyo jest w tej chwili rekordzistą świata, jeśli chodzi o rozpiętość głównego przęsła, którego długość wynosi 1990 m. Most podtrzymywany jest przez liny nośne zamocowane do dwóch pylonów o wysokości 283 m. Montażu dokonano za pomocą ogromnych pływających dźwigów, a podczas okablowania używano helikoptera

Polak-rekordzista

Latem 1876 roku, kiedy zaczęto nawijać kable nośne mostu Brooklyńskiego, do portu nowojorskiego przybył z Europy piętnastoletni chłopak. Nazywał się Rudolf Modrzejewski, a towarzyszył matce, Helenie, aktorce, która już niebawem miała swym talentem podbić Amerykę. Modjeski, bo taką formę nazwiska przybrała jego matka w USA, od 1893 roku prowadząc własną firmę w Chicago, zbudował blisko czterdzieści mostów na największych rzekach Ameryki Północnej, w tym sześć na Missisipi. Były wśród nich dwa bardzo ważne, w których jako pierwszy zamiast masywnych murowanych wież zastosował lekkie ażurowe sprężyste pylony stalowe, tak charakterystyczne dla sylwetki nowoczesnego mostu wiszącego. Benjamin Franklin Bridge przerzucony przez rzekę Delaware w Filadelfii, o rozpiętości 533 m (wówczas rekordowej dla przęsła podwieszonego), oddany do użytku w lipcu 1926 roku, na 150-lecie Stanów Zjednoczonych, oraz Ambassa-dor Bridge w Detroit o rozpiętości 564 m (wówczas rekord światowy rozpiętości przęsła).

Dopiero jednak w latach trzydziestych XX wieku zaczęły powstawać naprawdę gigantyczne mosty wiszące, długością przekraczające kilometr. Pierwszym z owych gigantów był Washington Bridge przerzucony przez rzekę Hudson w Nowym Jorku, zbudowany w latach 1927-1931 przez imigranta ze Szwajcarii Othmara Hermanna Ammanna. Obiekt ma 1067 m, czyli prawie dwukrotnie więcej niż filadelfijski Benjamin Franklin Bridge Modjeskiego, oddany przecież do użytku zaledwie pięć lat wcześniej. Każdy z jego kabli nośnych, o blisko metrowej średnicy, składa się z 27 tys. drutów stalowych. Most znakomicie spełnia swe zadanie rocznie przejeżdża po nim 60 mln pojazdów.

Znacznie więcej rozgłosu, może z uwagi na niezwykle malownicze usytuowanie, zyskał kolejny rekordzista (1280 m), Golden Gate Bridge nad cieśniną Złote Wrota w Zatoce San Francisco, budowany w latach 1933-1937 przez Josepha Baermanna Straussa, niegdyś współpracownika i ucznia Modjeskiego. Był to naprawdę wielki wyczyn inżynierski. Każdy z metrowej średnicy kabli składa się z 61 lin, czyli 27 572 stalowych drutów, a pylony wznoszą się na przeszło 227 m.

W 1964 roku Ammann wpisał się po raz drugi (co po 33 latach stanowi wyczyn nie lada!) na listę rekordzistów świata, wznosząc u wejścia do portu nowojorskiego Verrazano Narrows Bridge o rozpiętości 1298 m. Po raz pierwszy w projektowaniu obiektu budowlanego uwzględniono wówczas krzywiznę Ziemi! Na budowę zużyto 188 tys. t stali trzy razy więcej niż na najwyższy wówczas budynek świata, Empire State Building!

Oddany do użytku w 1883 roku Brooklyn Bridge jest zapowiedzią nowoczesnych mostów wiszących. Jego typowo dziewiętnastowieczne murowane wieże już na początku XX wieku zastąpiono sprężystymi stalowymi pylonami. Zamknięty dla ruchu kołowego jest atrakcją turystyczną Nowego Jorku.

Kres amerykańskiej hegemonii

Najpierw Ameryka utraciła prymat na rzecz Europy. W 1972 roku nowy światowy rekord rozpiętości przęsła mostowego ustanowili Brytyjczycy, wznosząc wspomniany na początku Humber Bridge. Europejskim dziełem był także pierwszy most międzykontynentalny, łączący Europę i Azję ponad Cieśniną Bosfor w Stambule, mający 1074 m rozpiętości, otwarty dla ruchu w 1973 roku. Most stambulski wznosi się 64 m ponad powierzchnią wody, co umożliwia korzystanie z tego ważnego, bardzo uczęszczanego szlaku nawet największym statkom.

Niespodziewanie do rywalizacji włączyła się Japonia. W kwietniu 1988 roku oddano do użytku most Seto, łączący wyspy Honsiu i Sikoku, o rozpiętości przęsła wynoszącej 1723 m. Również na Dalekim Wschodzie, w Chinach, brytyjsko-japońska spółka wzniosła w latach 1992-1996 jeden z największych mostów wiszących świata, łączący kontynent z wyspą Lantau. Nosi nazwę Tsing Ma, a jego główne przęsło ma 1377 m rozpiętości, zaś żelbetowe pylony 206 m wysokości. Jego konstrukcja powinna wytrzymać atak wiatru o prędkości 300 km/h.

Dalekowschodnią hegemonię przypieczętował otwarty w kwietniu 1998 roku kolejny most japoński, Akashi Kaikyo, łączący wyspy Honsiu i Awaji, o niebywałej rozpiętości głównego przęsła wynoszącej 1990 m. Most został tak zaprojektowany, żeby wytrzymał trzęsienie ziemi o sile 8.5° w skali Richtera. Egzamin zdał już podczas budowy nie doznał większych uszkodzeń w trakcie trzęsienia ziemi o sile 7.2° w styczniu 1995 roku. Jego epicentrum było oddalone od mostu zaledwie o 4 km (trzęsienie zniszczyło miasto Kobe i pochłonęło około 5 tys. ofiar).

W wyścigu o największy most wygrywają na razie Japończycy. Jednak do odebrania rekordu Japonii przymierza się już Europa. Myśli się bowiem o budowie mostu Messyńskiego, mającego połączyć Sycylię ze szpicem "włoskiego buta". Obiekt ma powstać już w 2006 roku. Przewiduje się, że rozpiętość głównego przęsła wyniesie przeszło 3 km. Dziesięciokrotnie więcej, niż kiedyś wymarzył sobie James Finley!

Przeprawa XXI wieku

Dziesięć lat temu rządy Danii i Szwecji postanowiły wybudować przeprawę, która połączyłaby oba państwa poprzez cieśninę Sund.

Zbudowany kosztem 2 mld dolarów szesnastokilometrowy zespół mostów i tuneli umożliwia przejazd samochodom i pociągom. Od razu stał się alternatywą dla połączenia promowego, skracając czas przeprawy. Dzięki tej budowli powstał jeden z największych euroregionów, skupiający prawie 4 mln ludzi. Aby jednak jeszcze bardziej zintegrować oba państwa, Dania postanowiła wybudować podobną, lecz nieco dłuższą przeprawę łączącą Półwysep Jutlandzki z Zelandią. Ma długość 17.5 km, a kosztowała ponad 2.5 mld dolarów. Jej najbardziej imponującą częścią jest największy w Europie most wiszący Storebelt. Rozpięty nad cieśniną Wielki Bełt trzykilometrowy gigant, wznosi się 254 m nad poziom morza, a odległość między jego dwoma pylonami wynosi aż 1627 m.

Tragedia Tacomy

Most zatrzepotał jak wstążka, po czym zwalił się do wody.

Wkrótce po wybudowaniu zawalił się most wiszący nad Cieśniną Tacoma, mający 853 m rozpiętości. Już wcześniej występowały w nim niepokojące drgania pionowe pomost odchylał się prawie o metr od normalnego położenia. Podczas wyjątkowo silnej wichury, 7 listopada 1940 roku, doszło do wibracji pomostu. Most zatrzepotał jak wstążka, po czym zwalił się do wody. Jeszcze przez całą dobę w sąsiedztwie zniszczonego obiektu widniała ogromna reklama jednego z miejscowych banków, chwalącego się, iż jest solidny jak Tacoma Bridge...

Warszawa podwieszona

Część mieszkańców stolicy błędnie uważa, że budowany obecnie most Świętokrzyski oraz planowany Siekierkowski będą mostami wiszącymi; będą to jednak mosty podwieszone.

W Polsce nie zbudowano dotąd żadnego mostu wiszącego. Z inżynierskiego punktu widzenia bowiem stosowanie takich konstrukcji jest celowe tylko w określonych warunkach. Most wiszący opłaca się przerzucać ponad doliną rzeki czy szerokim wąwozem, bo jego znaczna rozpiętość pozwala uniknąć kłopotliwej budowy pośrednich filarów. Podpory takiego mostu muszą stać na dostatecznie mocnym gruncie, najlepiej na skale. W naszym kraju trudno byłoby znaleźć miejsca spełniające takie warunki.

Doc. dr hab. BOLESŁAW ORŁOWSKI jest pracownikiem Instytutu Historii Nauki PAN