Nepaisant to, kad tiltai dažniausiai yra tik priemonė susisiekimui pagerinti, neretai įvairios, dažniausiai didelių ambicijų turinčios finansiškai turtingos šalys įsitraukia į neoficialias lenktynes dėl gražesnio, ilgesnio, aukštesnio ar tiesiog inovatyvių konstrukcijų tilto projekto įgyvendinimo. Reikia pastebėti, kad pastarosios tendencijos ypač taikytinos Kinijai, kurioje 1980–2010 m. pastatyta daugiau nei 17,6 tūkst. tiltų kasmet. Iki 2011 m. Kinijoje iš viso pastatyta apie 690 tūkst. tiltų (bendras ilgis – apie 33,5 tūkst. km). Nemažai šių tiltų yra rekordinių parametrų savo kategorijose arba patenka į rekordinių pasaulio tiltų dešimtukus. Pagal tiltų skaičių konkurenciją Kinijai sudaro Jungtinės Amerikos Valstijos, kur yra apie 600 tūkst. tiltų, tačiau pastarieji (išskyrus pavienius atvejus) nėra konkurencingi tiltų parametrų atžvilgiu. Šias tendencijas lėmė tiltų statybos laikotarpių skirtumas.

Informacijos apie tikslų Lietuvoje esančių tiltų skaičių nėra. Manoma, kad jų yra apie 4 000. Kiek daugiau nei 1 500 tiltų prižiūri Lietuvos automobilių kelių direkcija, apie 500 – AB „Lietuvos geležinkeliai“ ir apie 2 000 – miestų ir rajonų savivaldybės. 71 senas, istoriniu bei architektūriniu požiūriu reikšmingas tiltas saugomas valstybės ir įrašytas į Lietuvos Respublikos nekilnojamųjų kultūros vertybių registrą. Iki šių dienų Lietuvoje išlikę tiltai pradėti statyti XIX a. antroje pusėje, o statybos piką pasiekė XX a. 6-ajame ir 7-ajame dešimtmečiuose. Pastaraisiais metais jaučiamas naujų tiltų statybos renesansas, susijęs su stambių transporto infrastruktūros projektų įgyvendinimu – miestų kelių tinklo plėtra (pavyzdžiui, Vilniaus m. aplinkkelis), geležinkelio linijų plėtra (projektas „Rail Baltica“ ) ir kt.

Tilto struktūra ir pagrindiniai rodikliai

Tiltas, kaip konstrukcinė struktūra, pagal sandarą mažai kuo skiriasi nuo įprastų pastatų ar statinių. Vienas pagrindinių tilto konstrukcinių elementų yra perdanga, laikanti tilto paklotą ir perimanti vertikalias bei horizontalias kintamąsias apkrovas: transporto priemonės, vėjas, temperatūra ir kt. Perdangos apkrovos perduodamos kraštinėms ir tarpinėms atramoms, kurios vadinamos specifiniais tik tiltų inžinerijoje sutinkamais terminais: kraštinė atrama – ramtu, o tarpinė – tauru. Reikia atkreipti dėmesį, kad taurai tiltuose įrengiami tada, kai tilto ilgis yra santykinai didelis ir perdengti kliūtį be tarpinių atramų nėra ekonomiškai naudinga. Be ramtų paprastai neįsivaizduojamas nė vienas tiltas, neatsižvelgiant į tai, koks jo tipas ir geometriniai parametrai. Atramos remiasi į pamatus, kurie visas apkrovas perduoda grunto masyvui, vadinamam pagrindu. Taigi tilto konstrukcinę sistemą sudaro tie patys laikantieji elementai, kaip ir, pavyzdžiui, karkasinių visuomeninių pastatų. Kita vertus, tiltai yra specifiniai statiniai, kurie skiriasi nuo kitų pastatų ir inžinerinių statinių šiais bruožais:

• strateginė reikšmė šalies, miesto ir rajono ekonominiam, politiniam ir kultūriniam gyvenimui;
• įvairios sistemos, didelių tarpatramių konstrukcijos ir elementai, speciali statybos (montavimo) technologija ir organizacija, naudojami tik tiltams;
• specifinės eksploatacijos sąlygos ir priežiūra;
• sunkios materialinės ir socialinės pasekmės, staiga nutraukus statinio eksploataciją (dėl gedimų, avarijų, remontų ir pan.).

Be išvardytų pagrindinių laikančiųjų konstrukcijų, galima išskirti kitus pagalbinius, tačiau ne mažiau svarbius tiltų elementus: paklotas – visi virš perdangos esantys elementai, apsaugantys laikančiąsias konstrukcijas nuo išorinių aplinkos poveikių (hidroizoliacija, apsauginis sluoksnis ir kt.) bei suformuojantys važiuojamąją dangą (asfaltbetonis, betonas), atsižvelgiant į eismo pobūdį tiltu; atraminiai guoliai – tarpiniai elementai, kurie paskirsto apkrovas nuo perdangos atramoms ir užtikrina perdangos atitiktį skaičiuotinei schemai; deformaciniai pjūviai – pakloto elementai, užtikrinantys pakloto horizontalius ir vertikalius nevaržomus poslinkius ir posūkius; pereinamosios plokštės – tiltą su prietilčiu jungiantys elementai, užtikrinantys sklandžią tilto jungtį su kelio pylimu; vandens nuvedimo sistema, užtikrinanti laiku vykstantį ir nenutrūkstamą vandens nuvedimą nuo kelio konstrukcijos; apsauginiai važiuojamosios dalies ir šalitilčių (pėstiesiems ir dviratininkams skirtų zonų) elementai (atitvarai ir turėklai), užtikrinantys visų eismo dalyvių saugą; inžineriniai priežiūros įrenginiai, skirti saugiai ir patogiai tiltų priežiūrai eksploatacijos metu, bei kitos inžinerinė sistemos (apšvietimas, eismo reguliavimo įranga ir kt.).

Inžinerinės sistemos visuma

Labai svarbu, kad ne tik tilto konstrukcija, bet ir visos inžinerinės sistemos – taip pat ir paviršinio vandens nuvedimo sistema – tinkamai funkcionuotų, nes tai ne tik taupo eksploatacines išlaidas, bet ir saugo eismo dalyvius nuo nelaimingų atsitikimų. Sugedus ar tinkamai nefunkcionuojant tilto drenažui, ant kelio dangos susikaupę krituliai gali sutrikdyti normalias eismo sąlygas ar net sukelti nelaimingą atsitikimą. Pavyzdžiui, lietaus metu neveikiant tilto drenažui gresia vandens pleištas (akvaplaningas), o žiemą – kelio apledėjimas.

ACO specialistai teigia, jog renkantis tiltų trapus, svarbu, kad gaminiai būtų sertifikuoti – tik kompetentingų institucijų išduoti sertifikatai garantuoja, jog pasirinkti trapai bus kokybiški. Be to, nereikia pamiršti, kad trapus, kaip ir patį tiltą, veikia didelės dinaminės apkrovos, todėl reikalingi gaminiai, atitinkantys D 400 klasę pagal EN 124 standartą. Tik įrengus šiuos kriterijus atitinkančius trapus, bus garantuotas tinkamas vandens surinkimas ir nuvedimas. Taip pat užtikrinama, kad trapas nebus pažeistas pradėjus eksploatuoti tiltą. Verta atkreipti dėmesį į trapą dengiančias groteles, kurios turi būti ne tik tvirtos, bet ir saugiai įtvirtintos ir apsaugotos nuo atsitiktinio nuėmimo.

ACO komanda primena, kad neužtenka parinkti kokybiškus tiltų trapus ir kokybiškai juos sumontuoti. Dar reikia, kad jų kiekis būtų pakankamas. Per mažas trapų skaičius ar parinkti netinkamo skersmens vamzdynai nesusitvarkys su dideliais vandens debitais liūčių metu ir vanduo nebus sparčiai surinktas ir pašalintas nuo kelio dangos ir tilto konstrukcijų.

Būtina užtikrinti pa rametrus

Tiltas, kaip ir kiekvienas statinys, apibūdinamas pagrindiniais geometriniais rodikliais:

ilgis – atstumas tarp ramtų sparnų kraštinių taškų. Ilgiausias pasaulyje tiltas – 2011 m. pastatytas greitaeigio geležinkelio linijoje tarp Pekino ir Šanchajaus, Kinijoje. Jo ilgis siekia 165 kilometrus. Ilgiausias Lietuvos tiltas – Jakų žiedo estakada kryptimi Kaunas–Klaipėda. Estakados ilgis – 610 m;

tarpatramio ilgis – atstumas tarp atraminių guolių centrų arba tarp gretimų atramų ašių. Pasaulyje ilgiausią tarpatramį turi Akašio sąsiaurio tiltas Japonijoje, kurio centrinio tarpatramio ilgis siekia 1991 metrą. Tiltas pastatytas 1998 metais. Lietuvoje didžiausią 128 m tarpatramį turi Vingio parko pėsčiųjų tiltas Vilniuje, pastatytas 1985 m;

plotis – atstumas tarp tilto konstrukcijų kraštinių taškų arba tarp turėklų porankių vidinių briaunų. Plačiausias pasaulyje tiltas – 2013 m. po rekonstrukcijos atidarytas San Francisko ir Ouklando miestus (JAV) jungiantis Įlankos tiltas (angl. San Francisko–Oakland Bay Bridge), kuriuo abiem važiavimo kryptimis praeina 10 eismo juostų. Bendras tilto plotis – 78 metrai. Lietuvoje plačiausias yra Geležinio Vilko tiltas Vilniuje, kuriuo praeina 8 eismo juostos. Bendras tilto plotis – 39 m;

aukštis – atstumas nuo kertamos kliūties viršaus altitudės iki važiuojamosios dalies viršaus; jei projektuojamas statinys virš vandens telkinio, tilto aukštis matuojamas nuo vidutinio vasaros vandens lygio. Aukščiausias pasaulyje tiltas – Mijo viadukas Prancūzijoje. Jo konstrukcijų aukštis siekia 343 metrus. Aukščiausiai virš žemės paviršiaus pastatytas tiltas – Sidu upės tiltas Kinijoje, jo aukštis nuo žemės paviršiaus iki konstrukcijos viršutinės altitudės siekia 496 metrus. Aukščiausias tiltas Lietuvoje – Lyduvėnų geležinkelio tiltas per Dubysos slėnį Raseinių rajone. Jo aukštis siekia 42 metrus. Reikia atkreipti dėmesį, kad šis tiltas ilgą laiką buvo ir ilgiausias tiltas Lietuvoje (ilgis 599 m).

Projektuojant tiltus, būtina užtikrinti tam tikrus važiuojamosios dalies bei po tilto esančios erdvės parametrus, kurie apibrėžiami bendruoju terminu – gabaritu. Tilto gabaritas – tai važiavimo krypties statmenas kontūras, į kurį neturi patekti joks statinio elementas. Gabarito kontūru apribota erdvė skirta tik transporto priemonių eismui. Virš tilto esanti erdvė apribojama artumo gabaritu, kuris apibrėžia važiuojamosios dalies plotį, pėstiesiems, dviratininkams ar techninei priežiūrai skirtų šalitilčių plotį, skiriamosios juostos bei kelių priežiūros tarnybai skirtų zonų plotį (automobilių tiltuose). Po tiltu esanti erdvė apibūdinama patiltės gabaritu, kuris apibrėžia vertikalų atstumą nuo kertamos kliūties viršaus altitudės iki perdangos apatinės altitudės bei horizontalų atstumą nuo vertikalių elementų (pavyzdžiui, atramų) iki važiuojamosios dalies po tiltu krašto. Gabaritų parametrai priklauso nuo eismo pobūdžio tiltu (automobilių, geležinkelio ar pėsčiųjų) bei po tiltu (geležinkelio, vandens transportas ir pan.) ir reglamentuojami projektavimo normomis STR 2.06.02:2001 „Tiltai ir tuneliai. Bendrieji reikalavimai“.

Tiltų klasifikacija ir inovatyvūs inžineriniai sprendimai

Techninėje literatūroje tiltai klasifikuojami pagal įvairius rodiklius: paskirtį, dydį, medžiagas, statinę schemą ir kt. Pagal paskirtį galima išskirti automobilių kelio, geležinkelio, pėsčiųjų, vandens transporto, inžinerinių komunikacijų ir mišrios paskirties tiltus.

Pagal dydį tiltai gali būti: maži, kai bendras ilgis siekia iki 25 m; vidutiniai, kai bendras ilgis siekia 25–100 m, o didžiausias tarpatramis – iki 50 m; dideli, kai bendras ilgis siekia 100–1 000 m, o didžiausias tarpatramis – 50–200 m; unikalūs, kai bendras ilgis yra didesnis nei 1 000 m arba tarpatramio ilgis didesnis nei 200–500 m, atsižvelgiant į konstrukcinę tilto schemą. Tiltai gali būti unikalūs ir kitais aspektais, pavyzdžiui, išskirtiniu architektūriniu sprendimu.

Pagal medžiagas tiltus galima klasifikuoti į: armuotojo betono (armuoti plieniniais arba neplieniniais strypais), plieninius, kompozitinius plieno ir betono, medinius, polimerinius, mūrinius ir kt. Populiariausi pasaulyje – tradicinio gelžbetonio tiltai. Jie sudaro didžiąją dalį visų tiltų. Kai kuriose šalyse gelžbetoniniai transporto statiniai sudaro iki 90 % visų statinių.

Antra pagal populiarumą medžiaga – plienas. Plieninės perdangos dėl mažo savojo svorio dažniausiai taikomos didelių tarpatramių tiltams, todėl, lyginant bendrą gelžbetoninių ir plieninių tiltų perdangų ilgį, plieninių tiltų santykinė dalis padidėja.

Pastaraisiais metais populiarėja kompozitinės plieno ir betono tiltų perdangos, kurios leidžia racionaliai išnaudoti medžiagų savybes. Kita vertus, dėl dviejų skirtingų medžiagų sąveikos tilto konstrukcija tampa daug sudėtingesnė projektavimo bei statybos požiūriu.

Mediniai tiltai yra išskirtiniai architektūriniu požiūriu. Be to, tai ekologiška vietinė medžiaga. Tačiau didelis šių tiltų trūkumas – santykinai aukšta statybos bei priežiūros kaina.

Transporto infrastruktūros gerinimas

Transporto infrastruktūros gerinimas bei plėtotė yra viena prioritetinių krypčių. Transporto tinklų plėtra ir atnaujinimas visame pasaulyje (taip pat ir Lietuvoje) pastaraisiais metais įgauna vis didesnį pagreitį. Tiltai yra neatsiejama transporto kelių infrastruktūros dalis. Nuolat augančių transporto priemonių srautai, jų greičiai bei apkrovos lemia naujų ir racionalesnių tiltų konstrukcinių sprendimų paiešką ir jų diegimą realiuose projektuose. Visame pasaulyje greta tradicinių statybinių medžiagų jau daug metų taikomos inovatyvios statybinės medžiagos. Didžiulis dėmesys skiriamas inovatyviems konstrukciniams sprendimams kurti bei skaičiavimo metodams tobulinti adekvatumo požiūriu, siekiant užtikrinti didesnę statybinių konstrukcijų (taip pat ir betoninių, ir gelžbetoninių) ilgalaikiškumą. Tradiciniai betoniniai ir gelžbetoniniai elementai turi nemažai trūkumų: plieninė armatūra nėra atspari korozijai, o betonas yra trapus ir turi mažą tempiamąjį stiprį. Pastaraisiais metais vietoj tradicinio gelžbetonio vis dažniau vartojama platesnė armuotojo betono sąvoka, nusakanti įvairių armatūros rūšių ir betono kompozitą, patikimumą ir saugą. Betono konstrukcijoms armuoti taikomos kompozitinės medžiagos: dispersinis plaušas bei polimerais armuotų pluoštų (anglies, stiklo, aramido) strypai.

Jau kelis dešimtmečius dispersinė (plaušinė) armatūra visame pasaulyje įvairiai naudojama kaip priedas betono ir cementinio skiedinio mišiniams, gaminant statybines konstrukcijas. Lietuvoje dispersinis armavimas dažniausiai apsiriboja įvairios paskirties pastatų grindų betonavimu, tačiau kitose pasaulio šalyse (JAV, Japonijoje, Vokietijoje ir kt.) plaušinė armatūra naudojama daug įvairesnėje statybinių konstrukcijų srityje, pavyzdžiui, tiltų perdangoms, plonasienėms, tunelių, rezervuarų ir kitoms konstrukcijoms, automobilių kelių dangoms, oro uostų kilimo ir tūpimo takams, vamzdynams bei poliniams pamatams. Daugelyje šalių įrengta nemažai didelio tarpatramio besijų perdangų, kuriose plieno plaušu armuotas betonas derinamas su išankstiniu armatūrinių lynų įtempimu. Dispersinis armavimas labai pagerina eksploatacines betono savybes. Jis neturi didesnės įtakos gniuždomajam betono stipriui ir deformacijų moduliui, tačiau visiškai pakeičia tempiamojo betono suirimo pobūdį. Dispersiškai armuotas betonas tampa izotropiškai atsparus pleišėjimui, sumažėja lokalių struktūros defektų įtaka mechaninėms jo savybėms. Betoninis elementas, veikiamas apkrovos, suyra trapiai, o dispersiškai armuoto betoninio elemento suirimas yra plastiškas. Lėtesnis plyšių formavimasis, didesnis tempiamasis stipris, atsparumas smūgiams ir nuovargiui bei plastinis suirimas yra pagrindiniai veiksniai, lemiantys dispersiškai armuotų betoninių konstrukcijų pranašumą, palyginti su įprastomis betoninėmis konstrukcijomis. Kaip vieną pagrindinių dispersinio armavimo trūkumų galima įvardyti problemas, kylančias maišant ir liejant betoną. Standartinė maišymo metodika leidžia pagaminti betono mišinį su gana mažu plieno plaušų kiekiu (skirtingų šaltinių duomenimis, nuo 1 iki 1,5 % pagal tūrį). Be to, plaušų kiekio ribojimų atsiranda, jeigu betono mišinys tiekiamas siurbliu. Taip pumpuojant dispersiškai armuotą betoną plaušas gali sukibti į gniužulus, o šie – užkimšti pumpavimo sistemą. Todėl siurbliu galima tiekti tik betoną, armuotą ne didesniu kaip 1 % plaušo kiekiu. Be šių trūkumų, galima įvardyti dar vieną, būdingą dispersiniam armavimui, naudojant plieno plaušus, tai – korozija. Šis procesas dažniausiai vyksta tada, kai elementas eksploatuojamas agresyvioje aplinkoje. Pleišėjant konstrukciniams elementams, drėgmė pasiekia plieninius plaušus, per tam tikrą laiką sumažindama jų veiksmingumą, o kartu ir viso elemento laikomąją galią. Kaip jau buvo minėta, šis trūkumas būdingas tik vienai iš dispersiniam armavimui naudojamų medžiagų – plienui. Labai agresyvioje aplinkoje gali būti naudojami nerūdijančiojo plieno plaušai.

Polimerinės medžiagos pritaikymas betoniniams elementams yra alternatyvus, efektyvus ir technologiškai geras sprendimas. Kompozitinės medžiagos statybos pramonėje pradėtos taikyti palyginti neseniai. Tokios medžiagos plaušu armuoti polimerai (angl. fiber reinforced polymer) pirmiausia pradėti taikyti karinėje, aviacijos ir automobilių pramonės šakose. Pastaraisiais dešimtmečiais tokios medžiagos vis daugiau naudojamos statant naujus ir stiprinant eksploatuojamus statinius bei jų konstrukcijas. Vis dažniau naudoti kompozitines medžiagas statyboje skatina keli pagrindiniai aspektai: šių medžiagų atsparumas korozijai, puikios mechaninės savybės ir lengvas apdirbimas. Tobulinant gamybos technologiją, siekiama sumažinti kompozitinių gaminių kainą. Todėl šiuo metu polimerinės medžiagos jau tampa įprasta tradicinių statybinių medžiagų – plieno, medžio, betono – alternatyva. Tiltų konstrukcijų srityje kompozitinės medžiagos dažniausiai naudojamos: 1) kaip strypinė armatūra betoninėms konstrukcijoms; 2) kaip išorinė lakštinė armatūra eksploatuojamoms konstrukcijoms stiprinti; 3) kaip statybiniai profiliuočiai.

Didelis kompozitinių medžiagų tempiamasis stipris, atsparumas korozijai leidžia konstrukcijas naudoti agresyvioje, drėgnoje, druskingoje aplinkoje, pavyzdžiui, tuneliuose, rezervuaruose, dūmtraukiuose, pamatuose, chemijos pramonės statiniuose, naftotiekiuose ir t. t. Dėl didelio pasipriešinimo nuovargiui ir dinaminėms apkrovoms betoniniai elementai, armuoti polimerine armatūra, tinka kasybos šachtose, tiltuose, statiniuose, pritaikytuose vibraciniams mechanizmams. Anglies, stiklo pluoštas, aramidas yra apytiksliai penkis kartus lengvesnė medžiaga nei įprastas plienas, todėl pačios konstrukcijos yra puikių fi zinių charakteristikų, liaunos bei estetiškos architektūriniu požiūriu. Pastarąjį dešimtmetį kai kuriose šalyse (JAV, Kanada ir kt.) pastatyti tiltai, kurių betoninės konstrukcijos armuotos tik kompozitiniais polimeriniais strypais. Vis dėlto galima pastebėti ir kai kuriuos kompozitinės armatūros trūkumus: mažas tamprumo modulis (ypač stiklo pluošto), mažas stiprumas kirpimui, blogas sukibimas su betonu (anglies pluošto), jautrumas UV spinduliams, blogas stiklo pluošto ir aramido atsparumas šarmų ir rūgščių poveikiui, mažas medžiagos atsparumas aukštoms temperatūroms, armatūra neefektyvi gniuždomoje zonoje. Naujų medžiagų taikymas realių statinių konstrukcijoms neišvengiamai susijęs su rizika. Nors pasaulyje jau sukaupta nemaža kompozitiniais strypais armuotų konstrukcijų projektavimo, statybos ir eksploatacijos patirties, tačiau dėl didelės kompozitinės armatūros įvairovės ir specifi nių mechaninių savybių kompozitiniais strypais armuotų konstrukcijų projektavimas išlieka gana sudėtingas uždavinys.

Inovatyvių medžiagų kūrimas palietė ir betoną. Viena pastarųjų metų gelžbetonio pramonės naujovių – savaime sutankėjantis betonas (angl. self-compacting concrete). Tai betonas, kurio specialiai parinktos sudėties, nevibruotas ir kitokiais būdais netankintas mišinys, veikiamas tik sunkio jėgos, tolygiai, neišsisluoksniuojant užpildams ir paviršiuje neatsiskiriant vandeniui, užpildo formas ar klojinius. Savaime sutankėjančio betono mišinio pritaikymas gerokai palengvina betonavimo darbus, ypač betonuojant gausiai armuotas tiltų konstrukcijas, kai dėl arti išdėstytų armatūros strypų, sudėtingos gaminio formos įprastą betono mišinį sutankinti ir sukloti įprastu būdu vibruojant yra sudėtinga. Kita vertus, architektūroje didėjant originalių ir sudėtingų konstrukcijų poreikiui, keliami vis griežtesni reikalavimai jų paviršiui. Naudojant šį betoną galima gauti ne tik didelio stiprio paviršių, bet ir labai gerą jo kokybę.

Daugelyje šalių vertinami savaime sutankėjančio betono mišinių pranašumai, palyginti su įprastu betonu. Tai lemia mažesnis triukšmo lygis, nes nenaudojama vibravimo įrenginių, gaminiams betonuoti reikia žymiai paprastesnės ir lengvesnės įrangos, kuri laikui bėgant mažiau dėvisi. Pavyzdžiui, Japonijoje 2000 m. įvairioms konstrukcijoms betonuoti panaudota apie 400 tūkst. m3 savaime sutankėjančio betono. Planuojama, kad ateityje šioje šalyje daugiau nei 50 % viso pagaminamo betono bus savaime sutankėjantis. Užsienio praktika rodo, kad tokie mišiniai savo stiprį pasiekia 40 % greičiau nei įprasti betonai. Be to, dėl mažesnių darbo sąnaudų konstrukcijų kaina sumažėja maždaug 10 %. Savaime sutankėjantis betonas pritaikytas statant daug garsių pasaulio tiltų, pavyzdžiui: betonuojant Akašio sąsiaurio tilto Japonijoje tarpines atramas (pilonus).

Kita kryptis, gerinant betono stiprį bei eksploatacijos savybes, yra aukšto stiprio ir lengvasvorio betono naudojimas (angl. high-strength / high-performance concrete ir lightweight concrete). Stipriuoju betonu priimta vadinti betoną, kurio stipris viršija 60 MPa. Betono technologijos nuo pat šios medžiagos atsiradimo buvo tobulinamos ir šiuo metu 60 MPa stiprio betonai nieko nestebina. Pasaulyje galima rasti nemažai atvejų, kai betono stipris siekia net 120 MPa ar daugiau. Didelis stipris pasiekiamas naudojant mišinio poringumą mažinančius priedus: silicio dulkes, lakiuosius pelenus, aliuminio dulkes ir kt. Šie mišiniai greitai kietėja, dėl to su jais dažniausiai kartu naudojama ir dispersinė armatūra. Taikant šį betoną, pasaulyje pastatyta nemažai tiltų. Pavyzdžiui, Kvebeke, Kanadoje, 1997 m. pastatytas pėsčiųjų tiltas iš labai stipraus betono, kurio gniuždomasis stipris siekė net 200 MPa.

Kita kryptis, kuria gali būti tobulinamos gelžbetoninės konstrukcijos, – lengvojo armuotojo betono naudojimas. Šio betono mišiniui pagaminti greta sunkaus užpildo (smėlio, žvyro, skaldos) naudojami lengvieji užpildai (dažniausiai keramzitas). Tokio betono kaina, fizinės ir mechaninės savybės yra labai panašios į įprasto svorio betono, o tūrinis svoris gali būti net iki 40 % mažesnis. Daugelyje šalių lengvasis betonas dažnai naudojamas tiltų perdangų konstrukcijoms. Konstrukcinis lengvasis betonas turi efektyvesnį stiprio ir savojo svorio santykį, todėl mažėja reikiamas betono ir armatūros kiekis, o tai leidžia gerokai sumažinti bendrą statinio kainą. Lengvasis betonas ypač svarbus stiprinant ar platinant senų tiltų konstrukcijas, kai papildoma atramų bei pamatų apkrova nėra galima. Vienas geriausių lengvojo betono taikymo tiltų inžinerijoje pavyzdžių – rėminės sistemos Stoma tiltas Norvegijoje, kurio centrinis tarpatramis yra vienas didžiausių pasaulyje ir siekia 301 metrą. Šio tarpatramio konstrukcija pagaminta iš lengvojo betono, kurio tankis 1 940 kg/m3, o gniuždomasis stipris ~70 MPa.

Modernus sprendimas – „Tap ered Thread“ kūginio sriegio armatūros jungtis

Nuolat tobulėja ir gelžbetoninių elementų konstrukcinių mazgų konstrukcijos. Monolitinių gelžbetoninių tiltų statyboje didelio skersmens armatūros strypų jungimas tradiciniu būdu – virinant „vonele“ – atima daug laiko, be to, tam reikia daug kvalifikuotos darbo jėgos. Siekdama pagreitinti ilgą armatūros strypų karkasų surinkimo ir sujungimo darbų procesą, UAB „Betono apsaugos sistemos“ tiltų statytojams siūlo kompleksinę paslaugą – nuomoja armatūros kūginio sriegimo stakles, apmoko ir sertifikuoja darbuotojus atlikti armatūros sriegimo darbus, tiekia kūginio sriegio armatūros movas, skirtas jungti to paties ar skirtingo skerspjūvio armatūros strypams.

Armatūros strypų sriegimas atliekamas statybos įmonėje, pas armatūros tiekėjus ar statybvietėje ir į darbo vietą patenka visiškai paruoštas jungti armatūros strypas. Dinamometriniu raktu dviejų strypų jungimas trunka porą minučių. Gautos jungties stipris 15 % viršija plieno takumo ribą.

„Ancon“ movos, pritaikytos 12–50 mm skersmens armatūros strypams, yra greitai ir lengvai įmontuojamos tiesiog darbo vietoje – nereikia nei specialiai apmokyti personalo, nei pasirūpinti brangia specializuota įranga. Dėl kompaktiško dizaino jas galima naudoti, kai yra mažai vietos arba kai būtina užtikrinti, kad būtų uždengtas kuo mažesnis strypo paviršiaus plotas“, – sako UAB „Betono apsaugos sistemos“ direktorius Gediminas Janulis. Pasak įmonės vadovo, tokios armatūros jungtys buvo naudotos Vilniaus aplinkkelio statiniams, Akmenės cemento gamyklos rekonstrukcijai, europinės vėžės geležinkelio statyboms.

Standartinė mova tinka tais atvejais, kai reikia sujungti du vienodo skersmens strypus, iš kurių bent vienas sukasi apie savo ašį. Srieginė mova susideda iš dviejų dešininių vidurio link smailėjančių sriegių. Armatūros strypo galas nupjaunamas statmenai ir specialiomis sriegimo staklėmis suformuojamas smailėjantis sriegis, o ant vieno strypo reikiama jėga užsukama mova. Kai strypas visiškai pritvirtintas prie strypyno ar įmonolitinamas konstrukcijoje, kitas strypas prijungiamas naudojant dinamometrinį raktą.

Pozicinė mova pritaikyta tais atvejais, kai reikia sujunti du strypus, iš kurių nė vienas nesisuka. Reguliuojama pozicinė mova tinkama naudoti kaip užbaigimo detalė tarp dviejų pritvirtintų strypų. Visi elementai tvirtinami dinamometriniu raktu. Plastikinės sriegio apsaugos naudojamos srieginiams strypų galams apsaugoti, o vidinius jungčių sriegius saugo plastikiniai dangteliai.

Pereinamoji mova skirta skirtingų skersmenų strypams, iš kurių tik vienas sukasi, sujungti. Pereinamoji mova išsiskiria visais standartinių movų serijos pranašumais.

Tradicijas keičia naujovės

Daugelyje šalių (JAV, Danijoje, Vokietijoje, Olandijoje ir kt.) tradicines statybines medžiagas vis dažniau keičia šiuolaikiniai polimeriniai kompozitai. Dėl mažo svorio, didelio tvirtumo ir ilgalaikiškumo ši alternatyva įgauna vis didesnį pasitikėjimą statybos inžinerijos pramonėje. Mažesnis svoris lemia:

• lengvesnį, greitesnį ir ekonomiškesnį montavimą – reikalingi paprastesni statybiniai montavimo mechanizmai (kranai ir pan.);
• galimybę į statybvietę pristatyti didesnių gabaritų montuojamuosius blokus, sumažinant statybos laiką ir sąnaudas;
• mažesnes transportavimo sąnaudas.

ilgalaikiškumo požiūriu užtikrinamas:

• didesnis atsparumas atmosferos poveikiui, druskoms;
• mažesnės eksploatacinės išlaidos, palyginti su tradicinėmis konstrukcijomis.

kompozitų gamybos technologija suteikia galimybių:

• suformuoti išraiškingus architektūrinius konstrukcinius sprendimus;
• suformuoti geometriškai efektyvesnius sprendimus.

Geležinkelio linijas kertantys tiltai yra veikiami agresyvios aplinkos, klaidžiojančių srovių, kurias sukuria elektrifi kuotas geležinkelis. Dėl šių priežasčių tiltai sensta, didėja jų priežiūrai reikalingos išlaidos. Būtent tai paskatino Rusijos įmonių grupę pastatyti pirmąjį pasaulyje kompozitinį pėsčiųjų tiltą Čertanove Maskvoje, pritaikant bendrovės „Fiberline Composites“ gaminamus FRP profi – liuočius. Čertanovo tilto ilgis – 41,4 m, plotis – 3 metrai. Gamykloje pagamintos trys tilto sekcijos – 2 × 15 m + 13 m – statybos aikštelėje sumontuotos į vientisą konstrukciją. Tilto statyba truko vos 49 minutes. Čertanovo tiltas pagamintas iš bendrovės „Fiberline Composites“ standartinių FRP profi liuočių: kompozitinio pakloto, kvadratinių vamzdžių, „U“ profi lių, turėklų ir kt. Naudoti produktai tenkino šiuolaikinius projektinius ir eksploatacinius reikalavimus, keliamus tiltų konstrukcijoms. „Bendrovė „Fiberline Composites“ yra vienintelė gamintoja Europoje, turinti sertifi katą, įrodantį profi liuočių atitiktį Europos kokybės standartui EN 13706, E23 – griežčiausios kokybės specifi kacijas“, – sako „Fiberline Composites“ atstovybės Lietuvoje UAB „Fibro.lt“ vadovas Simas Bielinis.

Bendradarbiaudama su Vilniaus Gedimino technikos universiteto Tiltų ir specialiųjų statinių katedros ekspertais, UAB „Fibro.lt“ inicijuoja mokslinius tyrimus, susijusius su „Fiberline Composites“ profi liuočių taikymu pėsčiųjų tiltams Lietuvoje. Projekto metu bus atlikti eksperimentiniai ir skaitiniai kompozitinių tiltų tyrimai, padėsiantys pagrindus šio tipo tiltų plėtrai. Pradedami tyrimai yra pirmieji žingsniai, susiję su inovatyvių tiltų konstrukcinių sprendimų adaptacija ir diegimu Lietuvos transporto infrastruktūros projektuose.

Tilto statinė schema

Tilto statinė schema – vienas svarbiausių ir reikšmingiausių tilto rodiklių, lemiančių jo konstrukcijų išskirtinumą bei architektūrinę išvaizdą. Galima išskirti sijinius, rėminius, arkinius, vantinius ir kabamuosius, mišrios sistemos, pakeliamuosius, kilnojamuosius bei pontoninius tiltus. Tilto schemos pasirinkimą dažniausiai lemia vietovės sąlygos, ekonominiai ir estetiniai rodikliai. Kiekviena schema turi efektyvųjį taikymo diapazoną, kurį dažniausiai riboja tarpatramio ilgis.

Mažiausiems ir vidutiniams tarpatramiams geriausiai tinka sijinės perdagos – viena primityviausių statinių schemų, kurių konstrukcijos pagrindinis elementas skaičiuojamas kaip sija. Praktiškai dažniausiai naudojamos sijinės karpytos dviejų arba daugiau atramų perdangos bei sijinės nekarpytos dviejų ir daugiau tarpatramių perdangos. Sijiniai tiltai visame pasaulyje yra labiausiai paplitę, nesudėtingas jų projektavimas

Mažiausiems ir vidutiniams tarpatramiams geriausiai tinka sijinės perdagos – viena primityviausių statinių schemų, kurių konstrukcijos pagrindinis elementas skaičiuojamas kaip sija. Praktiškai dažniausiai naudojamos sijinės karpytos dviejų arba daugiau atramų perdangos bei sijinės nekarpytos dviejų ir daugiau tarpatramių perdangos. Sijiniai tiltai visame pasaulyje yra labiausiai paplitę, nesudėtingas jų projektavimas jėga. Atsižvelgiant į vietovės sąlygas, rekomenduojama įrengti iškilias arkas, kurių f/l santykis 1/4÷1/6. Bendruoju atveju f/l santykis svyruoja 1/2÷1/18.

Mažiausiems ir vidutiniams tarpatramiams geriausiai tinka sijinės perdagos – viena primityviausių statinių schemų, kurių konstrukcijos pagrindinis elementas skaičiuojamas kaip sija. Praktiškai dažniausiai naudojamos sijinės karpytos dviejų arba daugiau atramų perdangos bei sijinės nekarpytos dviejų ir daugiau tarpatramių perdangos. Sijiniai tiltai visame pasaulyje yra labiausiai paplitę, nesudėtingas jų projektavimas ir statyba, aiški statinė schema. Perdangų matmenys parenkami, atsižvelgiant į statinio schemą, tarpatramio ilgį ir eismo pobūdį. Racionalūs karpytų perdangų ilgiai priklauso nuo konstrukcijoms taikomos medžiagos: gelžbetoninėms perdangoms l≤15 m, įtemptojo gelžbetonio perdangoms l≤35 m, metalinėms perdangoms l≤50 m.

Nekarpytų sijinių tiltų geometriniai parametrai didėja, nes veikiančias išorines apkrovas perima ir pjūviai ties tarpinėmis atramomis. Racionalūs nekarpytų perdangų ilgiai: gelžbetoninėms perdangoms l=15÷40 m, įtemptojo gelžbetonio perdangoms l=40÷120 m, metalinėms perdangoms l≤40÷150 metrų.

Rėminė tiltų konstrukcinė schema mažai skiriasi nuo tradicinių sijinių. Išskirtinis šių perdangų bruožas – standi tilto perdangos ir atramų jungtis, elementai sudaro vientisą konstrukciją – rėmą. Rėminiuose tiltuose veikia mažesnės įrąžos nei tų pačių parametrų sijiniuose tiltuose. Kita vertus, šio tipo konstrukcijos yra daug sudėtingesnės tiek projektavimo, tiek statybos, tiek priežiūros požiūriu. Šie tiltai jautrūs temperatūros poveikiams, atramų sėdimui, sudėtingi atramų ir perdangų jungimo mazgai. Racionalūs nekarpytų perdangų ilgiai artimi sijinėms perdangoms: gelžbetoninėms perdangoms l=15÷40 m, įtemptojo gelžbetonio perdangoms l=40÷150 m, metalinėms perdangoms l≤40÷180 metrų.

Arkinių perdangų pagrindinis laikantysis elementas – arka, ji važiuojamosios dalies atžvilgiu gali būti išdėstyta apačioje, viršuje ir viduryje. Pagal konstrukcinę schemą arkiniai tiltai gali būti be lankstų (standžios arkos), dviejų arba trijų lankstų. Svarbus arkos parametras yra jos pakylos f ir tarpatramio ilgio l santykis. Kuo mažesnis šis santykis, tuo lėkštesnė arka ir didesnė jos skėtimo jėga. Atsižvelgiant į vietovės sąlygas, rekomenduojama įrengti iškilias arkas, kurių f/l santykis 1/4÷1/6. Bendruoju atveju f/l santykis svyruoja 1/2÷1/18.

Patys ilgiausi ir didžiausių tarpatramių tiltai yra vantinės ir kabančiosios sistemos. Šiems tiltams paprastai būdingos ir išraiškingos bei išsiskiriančios architektūrinės formos. Tai visais požiūriais pačios sudėtingiausios konstrukcijos tiltai. Konstrukcinę schemą sudaro kabantieji lynai ar jų sistemos, kurios tvirtinamos prie atramų – pilonų bei standumo sijų. Lynai ir jų sistemos yra tarpinė laikančioji grandis tarp perdangos standumo sijos ir atramų. Šio tipo tiltams išskirtinį architektūrinį vaizdą dažniausiai suteikia vertikalūs arba pasvirę pilonai, kurie gali būti „H“, „A“ arba „I“ formos.

Tiltų projektavimo ypa tumai

Pagrindinis teisinis dokumentas, apibrėžiantis su statinių projektavimu, statyba ir priežiūra susijusių subjektų teisinius santykius, yra LR Statybos įstatymas. Šiuolaikiniai transporto statiniai Lietuvoje paprastai projektuojami, taikant Lietuvoje perimtus darniuosius Europos standartus. Reikia atkreipti dėmesį, kad šie standartai nėra privalomi projektuojant statinius, tačiau jų taikymas dažniausiai grindžiamas projektavimo darnumo, saugos ir patikimumo kriterijais.

Visi Europos standartai Lietuvoje galioja kaip LST EN standartai. Europos normų sistema apima šiuos dokumentus:

• EN 1990 Eurocode: Konstrukcijų projektavimo pagrindai;
• EN 1991 Eurocode 1: Poveikiai konstrukcijoms;
• EN 1992 Eurocode 2: Gelžbetoninių konstrukcijų projektavimas;
• EN 1993 Eurocode 3: Plieninių konstrukcijų projektavimas;
• EN 1994 Eurocode 4: Kompozitinių plieninių ir betoninių konstrukcijų projektavimas;
• EN 1995 Eurocode 5: Medinių konstrukcijų projektavimas;
• EN 1996 Eurocode 6: Mūrinių konstrukcijų projektavimas;
• EN 1997 Eurocode 7: Geotechninis projektavimas;
• EN 1998 Eurocode 8: Atsparių žemės drebėjimui konstrukcijų projektavimas;
• EN 1999 Eurocode 9: Aliuminio konstrukcijų projektavimas.

Kiekvieno „Eurokodo“ pratarmėje pažymima, kad kiekvienoje ES šalyje narėje šių norminių dokumentų sistema reglamentuoja:

• esminių statinio reikalavimų pagal Europos Tarybos direktyvą 89/106/EEB – (1) mechaninis patvarumas ir pastovumas, (2) gaisrinė sauga, (3) higiena, sveikata ir aplinkos apsauga, (4) naudojimo sauga, (5) apsauga nuo triukšmo, (6) energijos taupymas ir šilumos išsaugojimas atitikimą;
• darnias statybinių medžiagų ir konstrukcinių elementų technines specifi kacijas.

Europos normose reglamentuojamas naujų statinių projektavimas, taikant tradicines statybines konstrukcijas: įprasto ir įtemptojo gelžbetonio konstrukcijas, plienines konstrukcijas, kompozitines plieno ir betono konstrukcijas, medines konstrukcijas, mūrines konstrukcijas, aliuminio konstrukcijas. Vis dėlto bendruoju atveju projektavimo normose „EN 1990. Konstrukcijų projektavimo pagrindai“ nuostatos gali būti taikomos medžiagoms bei poveikiams neapibrėžtiems EN normose (pavyzdžiui, inovatyvioms kompozitinėms medžiagoms, neplieninei armatūrai, dispersiniam armavimui ir pan.), vertinant eksploatuojamų statinių patikimumą, priimant jų remonto ar rekonstrukcijos sprendimus (pavyzdžiui, stiprinant ar platinant tiltus), tačiau taikant šias nuostatas būtina atsižvelgti į individualius kiekvieno projekto ypatumus.

Visi tiltai Lietuvoje projektuojami, taikant ribinių būvių metodą, kurio pagrindinė sąlyga apibendrintu atveju:

E ≤ R

Ribiniai būviai – tai tokie būviai, kuriuos peržengus konstrukcija (elementas) nebetenkina esminio statinio reikalavimo (mechaninis patvarumas ir pastovumas) arba projektavimo normose nustatytų eksploatacinių reikalavimų (pleišėjimas, įlinkiai, dinaminiai svyravimai ir kt.). Skiriamos dvi ribinių būvių grupės: saugos ribinis būvis (angl. Ultimate Limit State) ir eksploatacinis ribinis būvis (angl. Serviceability Limit State). Saugos ribiniai būviai yra susiję su virsmu, griuvimu, suirimu ar kitokia panašia konstrukcijų ribos būvio viršijimo forma. Šie ribinio būvio sąlygų pažeidimai dažniausiai yra lydimi tiltų avarijų, kurios atsitinka dėl: pernelyg nusidėvėjusių tilto konstrukcijų (pavyzdžiui, plieno ir betono korozija), transporto priemonių susidūrimo su tiltų elementais, grunto išplovimo ties vandenyje eksploatuojamomis atramomis, nuovargio plyšių atsiradimo plieninėse konstrukcijose, trapios konstrukcijų elgsenos, esant žemoms temperatūroms (pavyzdžiui, plienas) ir kitų pažaidų. Tiltų avarijos paprastai susijusios su milžiniškais socialiniais ir fi nansiniais nuostoliais. Kaip pavyzdį galima paminėti automobilių kelių tilto per Misisipės upę Minesotoje (JAV) griūtį 2007 metais. Avarijos metu 13 žmonių žuvo ir 145 buvo sužeisti. Su tilto avarija susijusių nuostolių kompensavimo suma siekė 38 mln. JAV dolerių.

Tinkamumo ribiniai būviai apibrėžia konstrukcijų tinkamumą normaliai eksploatacijai. Tinkamumo ribinių būvių rūšys – deformacijos ir poslinkiai, bloginantys išvaizdą ar efektyvų konstrukcijos naudojimą, sukelia apdailos arba nekonstrukcinių elementų suirimą, vibracijos, sukeliančios žmonėms diskomfortą, kenkiančios konstrukcijoms arba jų atramoms, mažinančios ilgalaikiškumą arba naudojimo efektyvumą, pažeidimai (pavyzdžiui, plyšiai), kurie neigiamai veikia konstrukcijų išvaizdą, ilgalaikiškumą arba jų funkcionalumą. Vienas geriausių šio ribinio būvio pažeidimo pavyzdžių – Londono centre esantis Tūkstantmečio tiltas, kuris antrą dieną po atidarymo dėl horizontaliųjų svyravimų buvo uždarytas keliems mėnesiams. Vėliau svyravimams slopinti tilte įrengti slopintuvai.

Sudarant transporto infrastruktūros statinių projektus, būtina žinoti transporto srautų sudėtį bei jų kitimo prognozę ateityje, kertamos kliūties pagrindines charakteristikas, vietovės gamtines bei aplinkos sąlygas ir kt. su statinio projektu susijusią informaciją. Kaip ir daugybės kitų statinių, transporto statinių projektavimas paprastai atliekamas dviem etapais. Pirmojo etapo metu sudaromas techninis projektas, kuriame sprendžiami pagrindiniai konstrukcinio, organizacinio, ekonominio ir aplinkosauginio pobūdžio klausimai, sudaroma priimto sprendimo statybos sąmata. Antrojo etapo metu sudaromas darbo projektas, apimantis techniniame projekte priimtų sprendimų detalizavimą.

Šiuolaikinė tiltų inžinerija nuolat veržiasi į priekį. Dauguma tiltų projektuotojų disponuoja moderniomis šiuolaikinėmis integruotomis kompiuterinėmis sistemomis, apimančiomis tiltų projektavimą, statybą, būklės stebėseną bei priežiūrą, pažaidų prognozavimą.

Daugelyje šalių (pavyzdžiui, JAV, Jungtinėje Karalystėje, Vokietijoje) kuriamos modernios tiltų valdymo ir priežiūros sistemos, apimančios modernias kompiuterines programas bei sumaniąsias technologijas, signalizuojančias apie galimų grėsmių atsiradimą realiuoju laiku. Visame pasaulyje didelis dėmesys skiriamas konstrukcijų analizės ir projektavimo metodams tobulinti, todėl atsiranda galimybė projektuoti išskirtinių architektūrinių formų ir geometrinių parametrų statinius. Galima įvertinti ir modeliuoti konstrukcijų elgseną realiomis eksploatacijos sąlygomis, atsižvelgiant į taikomos medžiagos ypatumus bei savybių kaitą laikui bėgant.