Extradosed most přes nádraží v Bohumíně

• Foto

ARCHITEKTONICKÉ A KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ
S ohledem na stísněné prostorové podmínky bylo nutno navrhnout konstrukci minimální stavební výšky. Při požadovaném rozpětí 70 m tak bylo nutno navrhnout konstrukci s hlavním nosným systémem situovaným nad mostovkou. Zvažovány byly konstrukce příhradové, obloukové a zavěšené. Daným podmínkám nejlépe vyhovovala konstrukce s mostovkou zavěšenou na nízkých pylonech. Tato konstrukce je v zahraničí nazývána extradosed.

Nízké pylony umožnily návrh konstrukce, která odpovídá měřítku města, konstrukci, která nepřehlušuje okolí a současně vytváří výraznou architekturu obohacující město. S ohledem na půdorysné zakřivení mostu jsou pylony příčně skloněny vně tak, aby po architektonické stránce otevřely prostor a aby při malém půdorysném a zakružovacím oblouku nebránily volnému výhledu řidiče. Sklon pylonu je navržen tak, aby jeho tíha vyrovnávala příčné ohybové momenty vyvolané příčnou výslednicí sil v závěsech, která vyplývá z půdorysného zakřivení mostu. Geometrie pylonů tak splňuje provozní a estetická hlediska.

Snahou autorů projektu bylo navrhnout úspornou a transparentní konstrukci, jejíž krása vychází ze statické funkce. Současně bezpečnou konstrukci, která nevyvolává u chodců nepříjemné pocity způsobené vibrací při chůzi a větru. Proto, s ohledem na zajištění aerodynamické stability, je mostovka tvořena parapetními nosníky komorového průřezu proudnicového tvaru. Most má tři pole s rozpětími 30,0 + 70,0 + 30,0 m, jeho celková délka je 140,3 m. Mostovka je tvořena dvěma ocelovými parapetními nosníky vzájemně spojenými nízkými příčníky spřaženými s betonovou deskou. Výška nosníků je 1,5 m, z toho přibližně 0,75 m nad a 0,75 m pod vozovkou. Příčníky jsou osově vzdáleny 3,0 m, spřažená železobetonová deska má tloušťku 220 mm.

MOSTOVKA
Hlavní nosníky z oceli třídy S355 jsou tvořeny základním I průřezem se šikmou stojinou, který je doplněn skruženou kapotáží. Proti boulení je nosník vyztužen podélnými a příčnými výztuhami. Příčníky z oceli třídy S355 rozpětí 13,3 m jsou vevařeny mezi podélníky radiálně ke směrovému oblouku, dolní pásnice příčníku navazuje na dolní pásnici podélníku, horní pásnice příčníku je připojena ke stojině hlavního nosníku, která je v tomto místě vyztužena lokálně zesíleným diafragmatem. Příčníky v polích jsou jednostěnné, podporové jsou dvoustěnné, komůrkové.

Spřažená železobetonová deska tloušťky 220 mm je umístěna přibližně v těžišti hlavních ocelových nosníků. Šířka desky mezi hlavními nosníky je 13,50 m, v podélném směru působí deska jako spojitá konstrukce s rozpětím 3,0 m mezi příčníky. Materiál desky je beton C 35/45–XF1 se speciálně upravenou recepturou pro omezení vzniku smršťovacích trhlin. Spojení desky s příčníky je realizováno svislými spřahovacími trny na horních pásnicích příčníků, propojení se stěnami hlavních nosníků je zajištěno vodorovnými spřahovacími trny, přivařenými ke stěně hlavních nosníků.

ZÁVĚSY
Závěsný systém tvoří celkem 56 ks tyčových zavěsů systému Macalloy z jemnozrnné uhlíkové oceli, z toho 48 ks typu Macalloy 460 a 8 ks Macalloy 520 (s mezí kluzu 460 MPa, resp. 520 MPa). Z každého ze čtyř pylonů je spuštěno 7 + 7 kusů zavěsů. Jsou použity 3 průměry závěsů – M100 (8 ks Macalloy 460), M90 (8 ks Macalloy 520) a M85 (40 ks Macalloy 460). Každý závěs je opatřen dvojicí systémových koncovek s krytkou. Z důvodu maximální výrobní délky tyčí 12 m jsou závěsy sestaveny ze tři částí, spojených systémovými spojkami s napínáky Macalloy, umožňujícími dopnutí a rektifikaci závěsů.

PYLONY
Pylony z oceli třídy S355 vysoké 13,01 m jsou umístěny nad vnitřními podpěrami mostu a spolu s podporovým příčníkem tvoří příčný polorám přenášející příčné a svislé účinky od závěsů. Pylon má pětistěnný uzavřený průřez. Vnitřní prostor pylonu je vyplněn betonem spojeným se stěnami spřahovacími trny. Kotvení závěsů je umístěno v horní zeslabené třetině pylonu. Koncovky tyčí jsou připojeny na kotevní plechy. Po betonáži výplně byly zakryty krycími plechy. Pylony byly navrženy pro působení ostatního stálého a nahodilého zatížení jako ocelobetonové průřezy – ocelový profil vyplněný betonem C 30/37–XF1. Ve fázi napínání závěsů působil pouze průřez ocelový. Betonáž pylonu byla provedena dvěma plnicími otvory vytlačováním betonu odspodu nahoru, v horní části pylonů byl ponechán odvzdušňovací otvor.

ZALOŽENÍ A SPODNÍ STAVBA
Spodní stavbu tvoří dvě krajní opěry a dvě vnitřní podpěry, všechny hlubině založené na pilotách průměru 900 mm. Podpěry z betonu C 30/37-XF2 jsou v příčném směru mostu tvaru písmene „U“ se zaoblenou vnitřní částí a podkosením bočních stěn. Tloušťka podpěr je 2,00 m. Příčný ohyb pilířů je redukován předpětím vyvozeným 7 lanovými kabely Ø 15,7 – Y1680S2 systému BBV. Výstavba dříků pilířů proběhla v jednom pracovním taktu bez pracovní spáry. Krajní opěry jsou železobetonové z betonu C 30/37-XF2, členěné, svým tvarem korespondují s vnitřními podpěrami, a to včetně sešikmeného bočního líce zavěšených mostních křídel. Křídla jsou „vytažena“ do úrovně horního povrchu hlavních nosníků ocelové nosné konstrukce, na niž plynule navazují a respektují její zaoblený tvar. Horní část křídel byla vyrobena jako prefabrikát, který byl přesně osazen do potřebné polohy před betonáží monolitické části křídel.

V opěrách je pod oběma hlavními nosníky provedeno vybrání pro osazení ocelových táhel sloužících k zachycení tahových reakcí z nosné konstrukce. Kotvení táhel je zajištěno předepnutými HPT tyčemi Ø 36 mm, pro každé táhlo v počtu 4 ks. HPT tyče byly osazeny při betonáži základů opěr, co nejpřesnější poloha byla zajištěna jejich osazením do speciálních kotevních ocelových přípravků, jež byly přesně vytyčeny a zůstaly v opěrách zabetonovány. Nosná konstrukce je na spodní stavbu uložena na hrncová ložiska, na vnitřních podpěrách jsou ložiska pevná, na opěrách vždy jedno ložisko podélně a jedno všesměrně posuvné.

MOSTNÍ PŘÍSLUŠENSTVÍ A VYBAVENÍ
Na obou okrajích nosné konstrukce byly provedeny monolitické římsy z betonu C30/37-XF4. Šířka levé římsy je 1,52 mm, pravé 4,00 mm. Prostor nad římsami pod horní pásnicí hlavních nosníků je vyplněn monolitickým betonem C30/37-XF4. Dobetonávka byla prováděna v pracovních celcích odpovídajících rozdělení pracovních spár říms. V dobetonávce jsou vedeny PE chráničky pro uložení napájecích kabelů veřejného osvětlení s vyvedením do stožárů veřejného osvětlení.

Pro odvodnění mostu slouží odvodňovače 500/300 mm typu „Labe“ (celkem 9 ks). Kapacita odvodnění povrchu vozovky je zvětšena zřízením sníženého odvodňovacího žlábku z litého asfaltu hloubky 20 mm šířky 250 mm podél obrubníku na nižší straně vozovky. Z odvodňovačů je voda dále odváděna podélným svodným potrubím. Potrubí prochází otvory vytvořenými ve všech příčnících a je vyústěno u opěr svislým svodem do žlábku v přídlažbě a do vývařišť. Na obou koncích mostu jsou osazeny jednoštěrbinové mostní závěry maximální šířky dilatační spáry 80 mm. Na horní pásnice ocelových hlavních nosníků je osazeno zábradlí výšky 1,4 m tvořené ocelovými sloupky, ocelovým madlem ve výšce 1,1 m nad povrchem chodníku a plnou výplní z polykarbonátu čiré barvy s vyleptanými svislými proužky. Zábradlí současně plní funkci zábrany proti nebezpečnému dotyku nad tratí ČD.

POSTUP VÝSTAVBY NOSNÉ KONSTRUKCE
Ocelová konstrukce mostovky byla vysouvána od opěry č. 4 ve dvou etapách pomoci hydraulického tažného zařízení. Výsun probíhal po kluzných ložiscích umístěných na sedmi provizorních podporách. Nejprve se na předmontáži ve zvýšené poloze přibližně 2 m nad definitivní niveletou svařila z jednotlivých montážních dílců první část ocelové konstrukce, která se následně vysunula. Poté se svařila druhá část ocelové konstrukce a opět vysunula. Následně proběhla betonáž spřažené železobetonové desky. Po vybudování desky byla konstrukce spuštěna do výsledné výškové polohy, směrově zrektifikována, zafixována na jedno pevné ložisko na podpěře č. 3 a uložena na všechna ložiska na opěrách (vždy jedno podélně a jedno všesměrně posuvné).

Následovalo osazení ocelových pylonů. Před zavěšením mostovky byla aktivována ocelová táhla na opěrách. Poté byly instalovány a napnuty tyčové závěsy. Po aktivaci závěsů byly pylony vyplněny betonem a zajištěno uložení nosné konstrukce na ostatní pevná ložiska na podpěrách. Dále byly provedeny veškeré dokončovací práce. Předpoklady projektu a kvalita prací byly ověřeny zatěžovacími zkouškami, statickou i dynamickou.

STATICKÁ A DYNAMICKÁ ANALÝZA
Veškeré modely pro návrh a posouzení všech prvků nosné konstrukce byly vytvořeny v programovém systému MIDAS Civil 2006. Vysoká hladina napětí v závěsech umožnila lineární analýzu konstrukce a superpozici výsledků řešení. Síly v závěsech byly navrženy tak, aby vyrovnávaly účinky zatížení stálého, to znamená, že velikost a průběh momentů od obou zatížení byl stejný, ale opačného znaménka. Most byl analyzován jako prostorová konstrukce, ve kterém byly podélné nosníky, příčníky, pylony a závěsy modelovány jako pruty, spřažená betonová deska jako deskostěna. Takto modelována konstrukce byla využita jak pro analýzu postupu výstavby, tak i pro analýzu provozního stavu.

Časově závislá analýza zahrnula sestavení ocelového roštu, postupnou betonáž mostovky, osazení pylonů, postupné napínání jednotlivých párů závěsů, zhotovení vozovky a chodníků a betonáž pylonů. To vše s odpovídajícím podepřením (v průběhu výstavby se mění fixace nosné konstrukce na jednotlivých podpěrách) a zohledněním reologického chování betonu. Při analýze provozních stavů byly určeny statické účinky od nahodilého zatížení, vliv teplotních změn a zatížení větrem, brzdnými, rozjezdovými a odstředivými silami.

Závěsy jsou modelovány prutovými prvky přenášejícími pouze normálovou sílu, na nichž je zadáno předpětí. Závěsy byly rovněž posouzeny na namáhání koncových částí ohybovým momentem a posouvající silou. Důležité detaily byly analyzovány na výsecích konstrukce modelované deskostěnovými prvky. V rámci dynamické analýzy byly stanoveny frekvence vlastních tvarů kmitání nosné konstrukce. Pro vyšetření dynamické odezvy chování mostu byl rovněž stanoven hmotný moment setrvačnosti a kritická rychlost větru, při níž dojde k rozkmitání konstrukce. Výpočty prokázaly, že z hlediska dynamického chování je mostní konstrukce navržena bezpečně.

ZÁVĚR
Stavba mostu byla zahájena v červnu 2009 a dokončena v říjnu 2011. Autorem architektonického a konstrukčního řešení je firma Stráský, Hustý a partneři, s. r. o., která také vypracovala všechny stupně projektové dokumentace. Projekt ocelové konstrukce byl vypracován ve spolupráci s kanceláři FEVIA s. r. o. Zhotovitelem mostu byla společnost FIRESTA-Fišer, rekonstrukce, stavby a. s., dodavatelem tyčových závěsů byla společnost Tension systems, s. r. o.

V projektu mostu byly využity výsledky řešení projektu Ministerstva průmyslu a obchodu „Impuls“ FI – IM5/128 Progresivní konstrukce z vysokohodnotného betonu a projektu 1M0579 MŠMT. Příspěvek byl vypracován v rámci výzkumného záměru MSM 0021630519 „Progresivní spolehlivé a trvanlivé nosné stavební konstrukce“.

Extradosed Bridge Over the Railway Station in Bohumín
The road I/67 is being relocated using the bridge over the railway track of the Czech railways Přerov – Žilina, over Jan Palach street with sidewalk and bike path, service road and stream bed of Bohumín rill. The bridge is located in the place of the originally demolished bridge. The road I/67 has been an important carriageway of regional significance with strong traffic load in the direction to Karvina. The carriageway of category MS 9/50 with unilateral sidewalk and bike path is in the right side ground arch, having a radius of 256 m. Vertically, the formation line follows the top vertical curve, having a radius of 1,200 m. Transverse gradient of the carriageway on the bridge is one-sided of 2.5 %.

Autoři

• Prof. Ing. Stráský Jiří DrSc.
• Ing. Šoukalová Gabriela
• Ing. Zapletalová Lenka
• Ing. Puda Vladimír