Warto zwrócić uwagę na zagadnienia projektowe pozwalające zapewnić odpowiednią funkcjonalność kładki oraz spełnić wymogi estetyczne i ergonomiczne.
Kładki dla pieszych pojawiają się w przestrzeni jako konstrukcje ściśle związane z układem ciągów pieszych w związku z koniecznością przeprowadzenia ruchu pieszych nad istniejącymi ciągami komunikacyjnymi bądź innymi przeszkodami terenowymi. Konstrukcje te, będąc zdecydowanie bliższe użytkownikom niż klasyczne obiekty mostowe, wymagają od projektanta szczególnego podejścia. Ich projektowanie związane jest zarówno z dążeniem do spełnienia wymagań stanów granicznych nośności, jak i z dużą dbałością o zachowanie właściwej funkcjonalności, komfortu użytkowania i walorów estetycznych. Nie bez znaczenia są również zagadnienia ergonomii związane z dostosowaniem konstrukcji do cech psychofizycznych człowieka.
Fot. 1 Łukowo-kratownicowa kładka nad ul. Chemików w Bieruniu Starym (28,0 + 24,5 m)
Dwa główne parametry kładek dla pieszych wyróżniające je spośród innych obiektów mostowych to stosunkowo niewielkie obciążenia użytkowe (2,5-5,0 kN/m2) w porównaniu z obciążeniami obiektów dla ruchu drogowego lub kolejowego i mała szerokość użytkowa pomostu (1,5-4,0 m). Cechy te stwarzają możliwość wznoszenia efektownych obiektów o wyszukanych formach architektonicznych, co przyciąga uwagę licznej grupy konstruktorów i architektów. Estetyka i architektura jako dziedziny projektowania i artystycznego oraz harmonijnego kształtowania budowli w projektowaniu współczesnych kładek dla pieszych przejawiają się bardzo wyraźnie.
Przy bliskim kontakcie pieszego z obiektem konieczne jest staranne opracowanie rozwiązań konstrukcyjnych. Z tego powodu w projektowaniu kładek dla pieszych dużą rolę odgrywa nie tylko ogólna forma konstrukcyjna, ale również detal, kolorystyka oraz oświetlenie.
Choć zagadnienia estetyki mają zastosowanie w projektowaniu obiektów mostowych wszystkich typów, w kładkach dla pieszych znaczenie tych zagadnień wydaje się być szczególnie duże. Warte przypomnienia i zapamiętania są zasady estetyki obiektów mostowych sformułowane przez prof. Zbigniewa Wasiutyńskiego w (tab. 1) [1].
Tab. 1 Zasady estetyki obiektów mostowych [1]
ZASADA |
OPIS |
Zasada całości |
Wywołanie wrażenia estetycznego jest uwarunkowane dostrzegalnością wszystkich elementów formy i ich wzajemnych zależności |
Zasada prostoty formy |
Liczba elementów w formie powinna być dostatecznie mała, aby współzależność elementów w formie była dostrzegalna |
Zasada czytelności formy |
Aby forma mogła wywołać wrażenia estetyczne, skojarzenia jej elementów powinny być łatwo dostrzegalne |
Zasada unikania pustki |
Aby forma mogła wywołać wrażenia estetyczne, musi zaspokajać dążenia poznawcze obserwatora |
Zasada miarowości formy |
Formy miarowe (równe) sprzyjają wzbudzaniu wrażeń estetycznych |
Zasady te oprócz ich znajomości wymagają również poprawnej interpretacji. Zasady całości, prostoty i czytelności formy to zasady wielostopniowe, tzn. odnoszą się nie tylko do formy całego mostu, lecz również do form jego elementów składowych. Wynikają one z właściwego człowiekowi sposobu postrzegania. Jesteśmy zdolni do jednoczesnego dostrzegania form tylko o dostatecznie małej liczbie elementów i dostatecznie prosto skojarzonych. Formy o coraz większej liczbie elementów stają się coraz trudniej rozpoznawalne, ponieważ skojarzenia ich elementów stają się bardziej złożone. Obserwator nie jest w stanie dostrzec całości formy i nie doznaje przeżycia estetycznego. Zasada czytelności formy w mo- stownictwie oznacza zachowanie czytelności przebiegu trasy komunikacyjnej oraz zachowanie wyczuwalności wzrokowej zależności przekazywania sił wewnętrznych między elementami konstrukcyjnymi.
Fot. 2 Łukowa kładka przez rzekę Sołę w Węgierskiej Górce (51,3 m)
Zasada unikania pustki wymaga unikania projektowania konstrukcji bez wyrazu, konstrukcji, których aspekty poznawcze nie wykraczają poza banalność ich parametrów użytkowych i funkcjonalnych, w których obserwator nie może odnaleźć dążeń i poszukiwań projektanta zmierzających do zastosowania rozwiązań optymalnych, nowatorskich, innowacyjnych bądź klasycznych, lecz niebanalnych, spełniających jednocześnie pozostałe zasady estetyki. Pojęcie pustki wprowadzone w tej zasadzie oznacza wywoływanie u obserwatora wrażenia pustki poznawczej oraz odczucia znużenia, znudzenia i niechęci.
Zasada miarowości formy (zwana także zasadą równości formy) dotyczy cech równości między elementami formy. Z dwóch form, z których pierwsza posiada pewną cechę miarowości, a druga tej cechy nie posiada, jesteśmy skłonni przypisać większą wartość estetyczną pierwszej. Do cech miarowości formy zalicza się: symetrię, rytm i proporcje oraz eurytmię, czyli mnogość różnych rytmów w tej samej budowli. Warunkiem koniecznym poprawnego zastosowania rytmu w projektowanej formie konstrukcyjnej jest posiadanie wspólnych cech przez elementy biorące udział w rytmie, np. ten sam cel użytkowy. Zwracając uwagę na dużą rolę estetyki w projektowaniu kładek dla pieszych, nie można zapomnieć o głównym celu budowy kładek, którym jest ułatwienie lub wręcz umożliwienie komunikacji pieszej i rowerowej oraz zapewnienie bezpieczeństwa ruchu wszystkim jego uczestnikom (odseparowanie ruchu pieszego od ruchu kołowego, samochodowego lub kolejowego).
Fot. 3 Kładka wstęgowa (21,75 + 50,0 + 21,75 m), Frydek Mistek, Czechy
Często kładki dla pieszych wykorzystywane są jako prototypowe rozwiązania konstrukcyjne wzniesione z nowoczesnych materiałów lub z wykorzystaniem innowacyjnych rozwiązań konstrukcyjnych. Nie każda kładka musi jednak być konstrukcją oryginalną, zawierającą elementy na pograniczu eksperymentu technicznego, i nie każda musi zawierać rozwiązania bardzo efektowne. Nawet jeżeli są to sprawdzone i od lat stosowane klasyczne systemy konstrukcyjne ustrojów nośnych, takie jak: belkowe, kratownicowe, łukowe czy wiszące i podwieszone – w każdym przypadku można zadbać o nadanie im indywidualnego wyrazu. Warto zwrócić uwagę na kilka zagadnień projektowych pozwalających zapewnić odpowiednią funkcjonalność oraz spełnić wymogi estetycznego i ergonomicznego kształtowania konstrukcji [4]:
– Nowo projektowany obiekt powinien zachęcać pieszych i rowerzystów do korzystania z niego i przyczyniać się do przestrzegania zasad ruchu drogowego.
– Geometria kładki powinna być w maksymalnym stopniu dostosowana do topografii terenu w celu uniknięcia lub minimalizacji potrzeby stosowania schodów i ramp. Jeśli droga przebiega w wykopie o stromych zboczach, zlokalizowanych po jednej lub po obu stronach drogi, zbocza te można wykorzystać do ukształtowania na nich ramp doprowadzających ruch do kładki. Gdy kładka umieszczona jest między skarpami wykopu, szczególnie w sytuacji gdy widoczna jest na tle nieba, skarpy wykopu powinny sięgać co najmniej do wysokości poziomu pomostu.
– Na etapie projektowania ocenić należy zewnętrzny wygląd i odbiór kładki z różnych perspektyw i punktów obserwacyjnych. Proporcje obiektu należy dobrać w sposób czytelny i estetyczny w odbiorze przez użytkowników obiektu, trasy pod obiektem oraz oddalonych obserwatorów. Wygląd zewnętrzny kładki należy dostosować do otaczającego ją krajobrazu. Obiekt powinien wywoływać przyjemne wrażenia estetyczne i wzbogacać krajobraz.
– Dojście do pomostu powinno być możliwie najkrótsze i proste bez zbędnych zakrętów, spadków i przechyłów, powinno przebiegać wzdłuż linii wyznaczonej przez główny kierunek ruchu pieszych. Gdy kładka projektowana jest w ciągu naturalnej ścieżki stworzonej przez pieszych, wszelkie korekcje położenia ścieżki należy zaplanować w odległości umożliwiającej zmniejszenia długości ścieżki oraz zachowanie najkrótszego połączenia z kładką.
– Pochylnie, schody, balustrady, detale konstrukcyjne należy zaprojektować w sposób estetyczny w odbiorze przez użytkowników oglądających konstrukcję z bliska. W przypadku zastosowania schodów ich konstrukcję trzeba rozwiązać w sposób pozwalający na uniknięcie gromadzenia się śmieci w trudno dostępnych miejscach pod nimi. W obrębie kładki niedopuszczalne jest kształtowanie wnęk, zakamarków, zacienionych obszarów mogących wywoływać wśród użytkowników obawy o własne bezpieczeństwo.
– Geometria ramp powinna być możliwie najprostsza, zgodna z przebiegiem linii wyznaczonej przez główny kierunek ruchu pieszych. Korzystne, ze względu na komfort użytkowania i walory estetyczne, jest stosowanie ramp spiralnych o dużych promieniach łuków. W miarę możliwości unikać należy ramp wielopoziomowych załamywanych pod kątem 180°. Istniejące w pobliżu kładki krzewy i drzewa wykorzystać można do wizualnego ukrycia schodów i ramp.
– W celu ochrony prywatności i zapewnienia wyższego komfortu użytkowania kładki niezalecane jest stosowanie ażurowych stopni schodów oraz ażurowych nawierzchni pomostu, szczególnie w przypadku pomostów przebiegających nad innymi ciągami pieszymi.
– Podczas projektowania obiektu uwzględnić należy fakt, że sposób oświetlenia pomostu, kolor i struktura zewnętrzna nawierzchni mają wpływ na ocenę warunków użytkowania i mogą poprawić komfort użytkowania konstrukcji.
– Zarówno konstrukcje proste, jaki i złożone należy kształtować przejrzyście, nieskomplikowanie i estetycznie. Zaleca się wykorzystywanie konstrukcji kładek dla pieszych w celach urozmaicenia monotonnego krajobrazu.
Fot. 4 Pontonowa kładka West India Quay (3 x 21,0 + 2 x 15,0 m), Londyn, Wielka Brytania
Główne tendencje obserwowane w projektowaniu kładek dla pieszych oprócz małej szerokości pomostu i dużego znaczenia zagadnień estetyki to także:
– skala konstrukcji dostosowana do skali ludzkiej (dopasowanie skali wielkości obiektu i przestrzeni do wymiarów fizycznych i cech psychicznych człowieka);
– mały ciężaru własny i duża smukłość konstrukcji przęseł;
– duża swoboda w kształtowaniu obiektu w planie i przekroju podłużnym (możliwość kształtowania pomostów o dużej krzywiźnie, możliwość wprowadzania zwiększonych spadków podłużnych);
– stosowanie nowych materiałów konstrukcyjnych (beton wysokiej wytrzymałości, aluminium, szkło laminowane, tworzywa sztuczne wzmacniane włóknami);
– wzrost rozpiętości przęseł.
Rys. Podstawowa częstotliwość drgań własnych pionowych fv kładek belkowych w funkcji rozpiętości przęsła L [6]
Wzrost rozpiętości, zmniejszanie ciężaru własnego oraz wzrost smukłości przęseł kładek dla pieszych możliwe są m.in. dzięki stosowaniu materiałów o dużej wytrzymałości pozwalających na zmniejszenie przekrojów elementów konstrukcyjnych. Zmniejszenie przekrojów elementów konstrukcyjnych prowadzi do zmniejszenia ciężaru własnego oraz redukcji sztywności giętnej – pionowej i poziomej (poprzecznej) – konstrukcji. W efekcie tego zwiększa się podatność dynamiczna obiektu. Projektowanie kładek dla pieszych, opierając się wyłącznie na analizach statyczno-wytrzymałościowych, staje się niewystarczające. Bardzo często konieczne jest wykonanie analiz dynamicznych dotyczących określenia ryzyka wzbudzania drgań o charakterze rezonansowym przez użytkowników obiektu oraz oceny kryteriów komfortu użytkowania kładki. Duży wpływ na typ uwzględnianych w analizach wymuszeń dynamicznych ma lokalizacja obiektu wpływająca na konieczność uwzględniania oddziaływań pojedynczych osób lub tłumu pieszych.
Fot. 5 Łukowa kładka Butterfly (32,0 m), Bedford, Wielka Brytania
Wymogi wykonywania analiz dynamicznych kładek dla pieszych określone są m.in. w Dz.U. Nr 63, poz. 735 § 147 ust. 3 [2] oraz w rozdziale A2.4.3 normy PN-EN 1990:2004/A1:2008 [3]. Jeśli częstotliwość drgań własnych kładki mieści się w przedziale częstotliwości oddziaływań użytkowników w różnych formach ich aktywności (tab. 2), zwiększa się ryzyko występowania dużych poziomów drgań pomostu. Zagadnienie to staje się szczególnie istotne w przypadku kładek o rozpiętości przęsła przekraczającej 30.0 m (rys.).
Tab. 2 Częstotliwości oddziaływania pieszych podczas chodu, biegu i skoków [5]
|
Zakres całkowity |
Wolno |
Normalnie |
Szybko |
Chód |
1,4-2,4 |
1,4-1,7 |
1,7-2,2 |
2,2-2,4 |
Bieg |
1,9-3,3 |
1,9-2,2 |
2,2-2,7 |
2,7-3,3 |
Skoki |
1,3-3,4 |
1,3-1,9 |
1,9-3,0 |
3,0-3,4 |
Obiekty o podstawowych częstotliwościach drgań pionowych mniejszych od 3.0 Hz i/lub częstotliwościach drgań poziomych mniejszych od 1,5 Hz są szczególnie podatne na wzbudzanie dużych amplitud drgań przez użytkowników. Użytkownicy mogą podświadomie lub celowo zsynchronizować swój krok (ruch marszowy) i dostosować go do częstotliwości drgań konstrukcji, wzbudzając drgania konstrukcji o charakterze rezonansowym. Drgania takie powodują znaczne utrudnienia w ruchu pieszych i grożą uszkodzeniem konstrukcji. Projektowany obiekt powinien spełniać wymagania kryteriów komfortu wibracyjnego.
Fot. 6 Kładka nad jeziorem Vranov (252 m), Vranov nad Dyji, Czechy
Na kładkach o częstotliwościach drgań własnych niższych od określonych wartości granicznych przeprowadzać należy dynamiczne badania odbiorcze w celu weryfikacji właściwości dynamicznych konstrukcji oraz oceny stanów zagrożenia wzbudzaniem nadmiernych drgań konstrukcji. W razie konieczności przewidzieć należy zastosowanie rozwiązań pozwalających zredukować drgania konstrukcji, w tym instalację tłumików drgań.
Choć potrzeba wznoszenia kładek dla pieszych najczęściej wynika z problemów komunikacyjnych występujących w obszarach silnie zurbanizowanych, obiekty te równie często wznoszone są także poza terenami aglomeracji miejskich i tras szybkiego ruchu. Obiekty o najdłuższych obecnie roz- piętościach przęseł to kładki w ciągu szlaków turystycznych wzniesione nad dużymi przeszkodami terenowymi – wymieniono je w tab. 3.
Tab. 3 Rekordowe rozpiętości kładek dla pieszych
Kładka |
Rozpiętość [m] |
Lokalizacja |
SkyBridge |
439,0 |
Rosja |
Highline-179 |
406,0 |
Austria |
Kokonoe „Yume” Otsurihashi |
390,0 |
Japonia |
Ryujin |
375,0 |
Japonia |
Raiffeisen Skywalk |
374,0 |
Szwajcaria |
Tanise |
297,0 |
Japonia |
Vranov Lake |
252,0 |
Czechy |
Teruha |
250,0 |
Japonia |
Trift |
170,0 |
Szwajcaria |
Gorge de Coaticook |
167,0 |
Kanada |
Capilano |
140,0 |
Kanada |
Projektując kładki dla pieszych, pamiętać należy o głównej funkcji, jaką konstrukcje te mają spełniać. Poprawne ich kształtowanie wymaga od projektanta oprócz wiedzy z zakresu inżynierii, architektury krajobrazu i estetyki również odpowiedniej świadomości: co, dlaczego i po co projektuje. Świadomość ta dotyczyć musi znaczenia podejmowanych decyzji i ich wpływu na zmiany, jakie te decyzje wywołają w otoczeniu i środowisku. Nie ma tu miejsca na nieudolność, niedbałość, niedokładność i niestaranność. Nie można dopuścić, by cechy takie stanowiły wytłumaczenie dla przyjmowania niewłaściwych rozwiązań przestrzennych [7]. Podejście nieświadome niweczy założenia leżące u podstaw planowania nowej trasy komunikacyjnej związane z dążeniem do polepszenia warunków życia społeczeństwa.
dr inż. Marek Pańtak
Katedra Budowy Mostów i Tuneli
Politechnika Krakowska
Zdjęcia autora
Bibliografia
1. Z. Wasiutyński, O architekturze mostów, PWN, Warszawa 1971.
2. Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 63, poz. 735).
3. PN-EN 1990:2004/A1:2008 Podstawy projektowania konstrukcji. Załącznik A2, PKN, Warszawa 2008.
4. Design manual for roads and bridges, Volume 2. Highway structures: Design (substructures) materials, Section 2 Special structures, Part 8, BD29/04 Design criteria for footbridges, Department for Transport, Highway Agency, Wielka Brytania, 2004.
5. H. Bachmann, Lively footbridges – a real challenge,Proceedings of the 1st International Conference on Design
and dynamic behavior of footbridges – Footbridge 2002, OTUA, Paryż 2002.
6. H. Bachmann i inni, Vibration problems in structures – practical guidelines,2nd edition, Birkhauser Verlag, Basel Berlin Boston, 1997 (CEB Bulletin d'information No. 209: „Vibration problems In structures – practical guidelines”, 1st edition 1991).
7. A. Buchner, Trasy mostowe w krajobrazie miasta, PWN, Warszawa-Łódź 1982.
8. J. Bogdanowski, Kompozycja i planowanie w architekturze krajobrazu, Wydaw. Polskiej Akademii Nauk, Wrocław 1976.