Atypické konstrukce pro trakční vedení Nového spojení Praha

• Foto

PROJEKTOVÉ ŘEŠENÍ
První spolupráce s projekční firmou začala počátkem roku 2001, kdy nám bylo nabídnuto podílet se na návrhu a dimenzování atypických ocelových obloukových konstrukcí kruhového průřezu pro trakční vedení Nového spojení v Praze, navržených dle architektonického řešení Patrika Kotase. Samotný projekt předpokládal totální změnu trasování stávajících kolejí v oblasti mezi Vítkovem a tramvajovou estakádou Krejcárek, ražbu dvou nových tubusů tunelů pro 2 × 2 koleje pod vrchem Vítkov a stavbu nové čtyřkolejné estakády, spojující tunely s Hlavním nádražím. Projekt v těchto oblastech předpokládal použití atypických obloukových nosných konstrukcí pro zavěšení trakčního vedení s uchycením pomocí patek na čtveřici svorníků v betonovém základu.
Pro výpočet průřezů konstrukcí zpracoval nejprve statik model vycházející z architektonického návrhu a poté pro výpočet a dimenzování použil osvědčený program Ansys, ve kterém se ukázalo jako zcela vyhovující použití trubek standardních rozměrů 245/10. Poněkud komplikovanější situace nastala později na čtyřkolejné estakádě, kde byly původně navržené obloukové konstrukce změněny na dvojici trojbokých trubkových konstrukcí spojených vodorovným zdvojeným trubkovým břevnem, doplněným vyvěšením z nerezových lan a táhel. Trojboké stožáry byly navrženy jako dvojice svislých rovných trubek o průměru 245 mm s osovou vzdáleností 1.000 mm, spojené vodorovnými trubkovými příčkami. Tento „žebřík“ je pak doplněn obloukovou částí, která jednak zabíhá pod estakádu a jednak asi 2 m pod vrcholem protíná uprostřed příčku svislých trubek. Ve vrcholu tohoto oblouku bylo pak navrženo připojení hlavního vyvěšovacího lana. Celý stožár byl navržen pro uchycení na svorníkové koše pomocí patek. Vzhledem k poměrně složité prostorové konstrukci těchto stožárů byl pro výpočet namáhání a dimenzování rozměrů trubek použit program SCIA ESA PT. Velmi netypický byl také požadavek architekta na způsob uchycení spodní trubky trubkové konzoly pro upevnění troleje a nosného lana, který se vyznačoval netradičním tvarem. Pro tento prvek se vžil název „rybí kost“. Všechny uzavřené obloukové konstrukce byly vzhledem ke tvaru a velikosti navrženy jako dělené, skládající se vždy ze dvou obloukových stožárů a střední obloukové části, v některých případech nesoucí osvětlovací těleso. Požadavek architekta na maximální zachování neproměnnosti průřezu konstrukce v místě spoje znamenal nemožnost použití přírubového spojení, a proto byl na základě několika návrhů a mechanických zkoušek prototypů nakonec schválen spoj pomocí trojice stavěcích šroubů, který je na všech konstrukcích použit vždy dvakrát.

POVRCHOVÁ ÚPRAVA KONSTRUKCÍ
Po ukončení návrhové fáze byl zahájen výběr dodavatele trubkových ohybů pro konstrukce. Vzhledem k velmi dobrým referencím, získaným dodávkou obdobných konstrukcí na stavbu tramvajové trati Hlubočepy – Barrandov, byla celá zakázka svěřena fi rmě Jinpo Plus z Ostravy. Souběžně pak byla projednávána technologie protikorozní ochrany konstrukcí s ohledem na požadavek použití kombinovaného „duplexního“ systému, ve kterém je spodní vrstva tvořena kovovým povlakem a vrchní vrstva pak nátěrovým systémem. Původně předpokládané žárové zinkování ponorem bylo vzhledem ke značným rozměrům, vysoké hmotnosti a obloukovému tvaru konstrukce shledáno jako ne zcela vhodné a bylo rozhodnuto použít technologii žárového nástřiku kovového povlaku – metalizaci. Následně byly konstrukce ve výrobním závodě opatřeny pouze základním uzavíracím nátěrem, aby při přepravě na místo montáže nedošlo k poškození vrchní vrstvy nátěru (opět na základě zkušeností z tramvajové trati). Nátěr vrchní vrstvy pak byl realizován následně po montáži na staveništi, a to ve dvou odstínech – antracitová a stříbrná pro jednotlivé části konstrukce, přesně dle požadavku architektonického řešení.

REALIZACE STAVBY
V první polovině roku 2006 byla zahájena realizace první etapy stavbou jednoduchých obloukových stožárů na opěrné zdi nad kolejí nejblíže od Karlína, Masarykovo nádraží – Libeň, a několika velkých uzavřených oblouků v oblasti pod estakádou Krejcárek. Na základě zkušeností s touto první částí stavby a na základě připomínek architekta byly provedeny drobné změny v technologii výroby a montáže a zahájena příprava na další etapu. Původně předpokládaný termín dokončení celé stavby byl však v této době výrazně zkrácen a znamenal, po zahájení druhé etapy v březnu 2007, prakticky nepřetržitou montážní činnost na celé stavbě až do zahájení provozu dne 1. 9. 2008. Vzhledem k minimální době potřebné k realizaci konstrukcí bylo rozhodnuto realizovat trubkové ohyby polotovarů pro konstrukce u dodavatele v předstihu, dle projektovaných řezů v místech podpěr pro trakční vedení. Vlastní zpracování výrobní dokumentace pro stožáry pak probíhalo až po geodetickém zaměření skutečné polohy svorníků v základu a zjištění případných odchylek od projektovaného stavu. V případě větších odchylek byly upraveny rozměry konstrukce ve výrobě tak, aby montáž proběhla takřka bez problémů. Případné větší kolize či odchylky stavebních částí mostů a opěrných zdí s potřebami realizátorů základů pro stožáry byly řešeny kromě pravidelných centrálních porad také častými schůzkami všech zainteresovaných stran přímo na stavbě tak, aby problém byl v co nejkratším čase odstraněn. Velice podstatnou roli zde hrála pozice koordinátora stavební části pro potřeby trakčního vedení.
Po dokončení betonáže nových tunelů byla koncem roku 2007 zahájena montáž trubkových konstrukcí pro šikmé otočné konzoly ve stropě obou tunelů a přípravné práce pro montáž kotvení 1 : 3 ve výklencích tunelů. Vlastní vedení pak bylo nataženo a kotveno v průběhu července a srpna 2008.

KONSTRUKCE A TRAKČNÍ VEDENÍ
Samostatnou kapitolou byla realizace konstrukcí a vedení na estakádě z Hlavního nádraží. Celkem zde bylo navrženo 14 trubkových zdvojených břeven podepřených 28 stožáry doplněnými nerezovým závěsným systémem. Vlastní stavbě zbývajících 13 konstrukcí předcházela dne 13. 3. 2008 montáž a následný finální nátěr jedné kompletní konstrukce, včetně doplnění části zábradlí na římse mostovky pro následné posouzení vzhledu. Pro značný nárazový vítr musela být montáž břevna a spojení celé konstrukce odloženo o několik dní. Až následné komisionální schválení zástupců architekta, památkářů a města umožnilo dokončit výrobu a montáž ostatních konstrukcí. Poměrně komplikované bylo zpracování dokumentace krajních podpěr jak u portálů tunelů, tak na straně Hlavního nádraží. Na obou těchto místech nebyly již z důvodu rozbíhajících se kolejí římsy mostovky rovnoběžné a osy svorníkových košů pro upevnění stožárů neležely na jedné přímce. Z důvodu natočení protilehlých stožárů pak musely být jednotlivé konce trubek břevna individuálně délkově upraveny dle geodetického zaměření skutečné polohy svorníků. Spojení břevna se stožárem bylo navrženo šroubovým spojem s dvojicí svorníků M36 na každém stožáru. Břevno bylo nejprve volně položeno na krátké krakorce ve tvaru U, které byly součástí stožárů, a poté upevněno pomocí svorníků uchycených v trubkách břevna čelními přírubami se závitem. Po spojení konstrukce následovala montáž nerezového závěsného systému, sestávajícího z hlavního nosného lana o průměru 16 mm, opatřeného napínacími šrouby na obou koncích a pravidelně rozmístěnými závěsnými prvky pro připojení zpravidla 9 dvojic svislých táhel. Každé táhlo o průměru 16 mm je také opatřeno napínacím šroubem pro regulaci délky a je v pravidelných vzdálenostech připevněno k břevnu. Pro eliminaci následného průhybu břevna od zatížení trakčním vedením byl nerezový závěsný systém namontován tak, aby břevna byla namontována mírně vyboulená, ve střední části až o 150 mm. Pro každou tuto konstrukci byl zpracován statický výpočet a montážní postup v závislosti na finálním zatížení od trakčního vedení.
Aby mohl být dodržen vnější průměr trubek u všech konstrukcí, mají nejvíce zatížené stožáry tloušťku stěny až 25 mm. Hmotnost stožárů se pohybuje mezi 3.500 až 4.600 kg, celková délka je 13,5 m, břevna mají hmotnost okolo 3.000 kg a délku 21,5 až 24,5 m. Svým rozsahem, množstvím atypických konstrukcí, celkovou dispoziční náročností a velmi krátkou dobou realizace nemá tato železniční dopravní stavba u nás dosud konkurenci. Jsou ale již známy představy architektů a projektantů o podobě dvou dalších velmi zajímavých staveb, a to vysokorychlostního železničního tunelu Praha- Smíchov – Beroun a rekonstrukce a stavba železniční tratě Praha – Kladno s odbočkou na letiště Ruzyně.

Autor

• Ing. Křtěnský Štěpán