Wtórne przesklepienia

Podczas badań stwierdzono, że wtórne przesklepienia, ściany czołowe i poprzeczne mają znaczny wpływ na układ sił wewnętrznych w sklepieniu głównym. Doświadczenie to wskazało, że dotychczasowy sposób wyznaczania sił wewnętrznych bez uwzględnienia sztywności konstrukcji utrzymującej jezdnię na sklepieniu głównym jest nieścisły (program uprawnienia budowlane na komputer). Mimo to nie wyciągnięto z tej obserwacji wniosków zmierzających do zmodyfikowania analizy statycznej mostów łukowych.

Uwagę na to zagadnienie zwrócił dopiero R. Maillart. Już w roku 1925 zaprojektował on i zbudował pierwszy most betonowy o ustroju uwzględniającym współpracę pomostu ze sklepieniem. Był to most drogowy przez wąwóz Val Tschiel pod Donath w Kantonie Graubiinden w Szwajcarii, o rozpiętości 43,20 m. Pomost jego ma znacznie większą sztywność od sklepienia i od ścian poprzecznych. Wraz z umyślnie sztywno ukształtowanymi belkami podłużnymi, tworzącymi poręcze, przejmuje on momenty zginające ze sklepienia, w którym siły wewnętrzne sprowadzają się do sił ściskających.

W następnych latach Maillart zbudował wiele takich mostów (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Mimo że od tego czasu upłynęło przeszło 40 lat, do niedawna nie zwracano uwagi na wpływ sztywności pomostów na układ sił wewnętrznych w lukach. Jest to normalny bieg rozwoju techniki. Dawne rozwiązania nie znikają od razu z chwilą wynalezienia doskonalszych. W danym przypadku powolny proces zanikania dawnych form spowodowany został brakiem dowodów wskazujących na nieracjonalność starych rozwiązań. Oprócz doskonalenia form konieczne jest bowiem znalezienie dowodów stwierdzających wadliwość form dawnych (uprawnienia budowlane).
We współczesnych betonowych mostach łukowych wytrzymałość betonu sklepień jest lepiej wykorzystana niż w dawnych, a pola przekrojów sklepień są znacznie mniejsze od pól przekrojów pomostu. Dlatego łatwiej jest w nich zwiększyć sztywność pomostu niż sztywność łuków. Możliwość dowolnego zwiększenia bądź sztywności pomostu, bądź sztywności łuków stwarza zagadnienie właściwego wyboru stosunku tych sztywności. Jest to jedno z podstawowych zagadnień kształtowania mostów łukowych (program egzamin ustny).

Zagadnienie usuwania sił dodatkowych

Istnieją trzy tendencje w rozwiązywaniu tego zagadnienia. Jedni konstruktorzy są zdania, że lukom i belkom usztywniającym należy nadawać zbliżone sztywności. Inni konstruktorzy są zwolennikami układów o sztywnych lukach i gibkich pomostach, wreszcie jeszcze inni są zwolennikami układów o sztywnych pomostach i gibkich lukach. Zagadnienia te dotyczą zarówno mostów łukowych o pomostach leżących nad lukami, jak i mostów łukowych o pomostach położonych pod lukami (opinie o programie).

Przyczyną różnicy zdań jest niewątpliwie brak przejrzystej analizy tego zagadnienia, pomijanie zależności sił wewnętrznych od kształtu ustroju, nieodróżnianie sił głównych od sił dodatkowych.
W rozdziale o kształtowaniu ustrojów mostów dowiedziono błędności twierdzenia o optymalności układów, w których pomosty mają sztywność zbliżoną do sztywności łuków i podano dowód stwierdzający celowość dużej sztywności bądź łuków, bądź pomostów.

W ustrojach mostów łukowych powstają dodatkowe siły wewnętrzne od zmian temperatury, skurczu betonu, pełzania, bądź wskutek połączenia łuków z pomostami, bądź wskutek sztywności łuków. Wielkość tych sił zależy od ukształtowania i od sposobu połączenia części tych ustrojów (segregator aktów prawnych). Stąd wypływa zagadnienie usuwania sił dodatkowych przez właściwe kształtowanie i łączenie części. Jest to zagadnienie znane od dawna. W czasach, w których zakładano, że obciążenia zewnętrzne działają bezpośrednio na sklepienia, rozwiązywano je przez wprowadzenie przegubów do sklepień lub łuków. Ustroje tego rodzaju wzorowano na konstrukcjach stalowych, w których zagadnienie to występowało ostrzej, ponieważ stal ulega silniej zmianom temperatury niż beton.

Przeguby sklepień betonowych budowano podobnie do przegubów łuków stalowych. Wobec kilkakrotnie większego ciężaru konstrukcyj betonowych od stalowych prowadziło to do wadliwych rozwiązań o ciężkich przegubach, a przy tym - wskutek tarcia - nie działających według przyjmowanych założeń kinematycznych (promocja 3 w 1).