ROZWIĄZANIA BUDOWLANE W WILCZYM SZAŃCU

Artykuł prezentuje inżynierskie podejście do historii i technologii wznoszenia zabudowy fortyfikacyjnej na przykładzie kwatery głównej Hitlera w Wilczym Szańcu. To niewątpliwie pierwsze zastosowanie betonu sprężonego na ziemiach polskich.

W miarę udoskonalania schronów na przestrzeni kilku lat rozbudowy Wilczego Szańca ewoluowała również konstrukcja i technologia wykonywania stropów betonowych. Poniżej przedstawiono stosowane rozwiązania stropów. Tradycyjny strop żelbetowy w drewnianym deskowaniu wykorzystywany był przy niewielkich obiektach defensywnych. Rozpiętość stropu nie przekraczała 5 m. Drewniane szalunki często były we fragmentach pozostawiane i widoczne są we wnętrzach budowli do dzisiaj. Doskonalszą formą deskowań była blacha fałdowa używana jako szalunek tracony. Zastosowanie blach eliminowało konieczność budowy szalunków drewnianych o gęstym podparciu.

Strop żelbetowy na belkach stalowych

Zdecydowanie skuteczniejszym i trwalszym systemem był strop żelbetowy wykonywany na samonośnym szalunku z belek stalowych IPN oraz wypełniającej blachy stalowej opartej na dolnych stopkach belek (rys. 1). Dwuteowniki stalowe w rozstawie 40–70 cm opierano na ścianach żelbetowych. Maksymalna rozpiętość stropu wynosi 7,20 m. Belki stalowe stanowiły z jednej strony podparcie na czas betonowania, z drugiej dolne zbrojenie płyty żelbetowej (rys. 2). Rozwiązanie takie pozwalało na wylanie płyty o grubości do 2 m bez dodatkowego podparcia. Płytę zbrojono przestrzennie siatką zarówno w kierunku poziomym w obu kierunkach, jak i w kierunku pionowym.

Strop na belkach strunobetonowych

Kolejnym rozwiązaniem w konstruowaniu stropów był strop na belkach strunobetonowych. Nowoczesna forma betonu zbrojonego aktywnie w budownictwie zaczęła być stosowana w latach 30. ubiegłego stulecia. Jest to technologia tzw. zbrojenia czynnego, gdzie w beton wprowadzane są wstępne naprężenia ściskające przeciwdziałające naprężeniom rozciągającym od obciążeń zewnętrznych. Teowe belki strunobetonowe używane były początkowo do wykonywania stropów dużych rozpiętości, niezbędnych do ochrony broni wielkogabarytowej (np. U-bootów). Ze względu na znaczną przewagę konstrukcji sprężonych pod względem nośności w stosunku do innych rozwiązań zaczęto je także stosować w mniejszych, ale znaczących strategicznie ośrodkach dowodzenia. Wilczy Szaniec to niewątpliwie pierw

sze zastosowanie betonu sprężonego na ziemiach polskich. Podczas drugiego etapu modernizacji twierdzy wojennej strunobetonowe belki dostarczano z Kolonii i stosowano do wzmacniania lekkich budynków murowanych. Belki o przekroju w kształcie odwróconego T miały maksymalną rozpiętość 12 m i wysokość 40 cm (rys. 3.). Dostępne do zinwentaryzowania dla autora przekroje belek były sprężone 82 strunami o średnicy 2,5 mm, ulokowanymi w dolnej stopce o szerokości 25 cm. Rysunek 3a pokazuje przekrój belki odwróconej o 180 stopni względem pozycji wbudowania w strop, a rysunek 3b przekrój stropu. Zespolone stropy miały rozmaite grubości – w zależności od rozpiętości i potrzebnej nośności. Od wysokości belek, czyli 400 m, do całkowitej wysokości około 0,8 m. W zależności od przewidywanych obciążeń na stropie i jego rozpiętości stosowano różne rozstawy belek. Przy potrzebnej większej ilości sprężenia belki układane były na styk (rys. 4a). Przy mniejszych rozpiętościach i grubościach płyt belki rozsuwano, a przestrzeń pomiędzy nimi uzupełniano deskami szalunkowymi opartymi na dolnych stopkach (4b).

Obecny stan zachowania obiektów

Większość ciężkich betonowych schronów w twierdzy Wilczy Szaniec została całkowicie bądź częściowo wysadzona. W odległości około 25 km na północny wschód znajduje się twierdza wojenna Mamerki z licznymi podobnymi, lecz nienaruszonymi schronami. Kondycja betonowych obiektów w Mamerkach jest wręcz doskonała pomimo powierzchniowej korozji belek stalowych. Charakter ruin wysadzonych schronów pokazuje natomiast wytrzymałość konstrukcji oraz trudność i duży koszt ich zniszczenia. Wiele ścian bunkrów zachowało się niemal w całości bądź z niewielkimi pęknięciami (rys. 5.) pomimo mocnych wybuchów. Masywne ściany betonowe często spoczywają w wielkich betonowych blokach (rys. 6). Ilość materiałów wybuchowych potrzebna na ich rozdzielenie i przesunięcie na znaczne odległości musiała być imponująca. Rysunek 7. przedstawia natomiast rolę zbrojenia w odporności konstrukcji na wybuchy. Fragmenty ścian uległy wprawdzie przesunięciu na odległość kilkudziesięciu centymetrów, jednak nie zostały rozdzielone. Na rysunku 7b jest to szczególne widoczne: powierzchnia odłamu na lewym fragmencie dokładnie odpowiada powierzchni na prawym fragmencie. Świadczy to o rozsunięciu fragmentów i wydłużeniu prętów zbrojeniowych. Taką ciągliwość (ductility) konstrukcji żelbetowych osiągnięto z pewnością dzięki stosowaniu prętów gładkich, które tracą przyczepność na dłuższym odcinku niż żebrowane i zapewniają dzięki temu możliwość ich większego wydłużenia.

Niewątpliwie wiele używanych dzisiaj technologii, z których korzystamy, takich jak telefonia komórkowa, internet itd., zostało stworzonych dla potrzeb wojska i w późniejszym terminie spopularyzowanych dla potrzeb cywilnych. Choć o budownictwie betonowym trudno powiedzieć, iż zostało wymyślone dla potrzeb militarnych, to można jednak śmiało stwierdzić, iż przyczyniły się one znacząco do jego rozwoju i udoskonalenia.

Katarzyna Bednarz Wydział Inżynierii Lądowej Politechnika Krakowska
Opiekun naukowy: dr inż. Rafał Szydłowski Instytut Materiałów Konstrukcji Budowlanych, Zakład Konstrukcji Sprężonych Politechnika Krakowska