Inovace v oblasti ocelových mostů s dolní mostovkou

• Foto

Vývoj ocelových mostů s dolní mostovkou
K návrhu železničních mostů s plně integrovanou mostovkou do nosného systému nás postupem času přivedly projekty silničních mostů s dolní mostovkou, které jsme v naší kanceláři projektovali. Tyto silniční mosty byly vesměs navrženy jako trám vyztužený příhradovinou či obloukem. Dolní pas byl tvořen svařovaným I-profilem, který byl vytažen nad povrch římsy. Mostovku jsme navrhovali jako železobetonovou desku spřaženou s ocelovými příčníky s využitím spřahovací lišty. Železobetonová deska mostovky nebyla dotažena až ke stěně I-profilu dolního pasu, ale byla ukončena krycím plechem, který se stěnou I-profilu tvořil uzavřenou komoru. Pásnice diagonál pak navazují na tvarované styčníkové plechy, které přechází do příčných výztuh tvaru písmene "T".

Železniční mosty s mostovkou integrovanou do nosného systému
Při návrhu nových železničních mostů jsme se snažili odstranit nevýhody, které jsme viděli u návrhu styčníku dolního pasu podle MVL 212:

• problematický prostup diagonál přes obslužnou lávku
• obtížná údržba
• konstrukčně složité řešení z hlediska výroby (množství prvků...)
• obtížně přístupné detaily z hlediska aplikace PKO
• mostovka spolupůsobí s dolním pasem pouze přes ohybovou tuhost příčníků

U námi projektovaných mostů jsme navrhli dolní pas s mostovkou plně integrovanou do nosného systému, kde je mostovkový plech dotažen až ke stěně svařovaného I-profilu dolního pasu. Svařovaný I-profil je vytažen nad povrch kolejového lože. Bok žlabu pak tvoří společně s horní pásnicí I-profilu a s mostovkovým plechem uzavřenou komoru. Pásnice diagonál navazují na tvarované styčníkové plechy, které jsou součástí boku kolejového žlabu (z vnitřní strany) a z vnější strany navazují na příčnou výztuhu tvaru písmene "T".

Toto řešení má oproti tradičnímu návrhu dle MVL 212 tyto výhody:

• jednoduché a estetické detaily styčníku diagonál a DP
• jednodušší výroba
• odstranění obtížně přístupných detailů z hlediska aplikace PKO
• mostovka spolupůsobí s dolním pasem po celé délce DP
• nedochází k hromadění nečistot, je zajištěn plynulý odtok vody z povrchu DP
• ukazuje se, že řešení je úsporné i s ohledem na spotřebu materiálu
• dolní pás o větší tuhosti umožňuje snížit celkovou výšku příhradového nosníku oproti řešení dle MVL 212, což působí dobře z hlediska estetiky

Snížení celkové výšky příhradového nosníku má také za následek zvýšení tuhosti příčných polorámů, které zajišťují stabilitu horního tlačeného pásu. U dále prezentovaných mostů jsme navrhli horní pas příhradového nosníku z uzavřeného truhlíkového profilu, který přechází plynule do krajní diagonály stejného průřezu. Zesílení krajní tlačené diagonály zvyšuje tuhost koncového polorámu a také přispívá ke stabilitě horního tlačeného pásu. Uzavřený truhlíkový průřez horního pasu vykazuje vhodnější tvar z hlediska aplikace a údržby PKO (menší plocha, obvod dobře přístupný pro opravu PKO) a také z hlediska stability proti „kloboukovému“ profilu dle MVL 212 (použití výhodnější vzpěrnostní křivky pro uzavřený průřez). Výše uvedené úpravy oproti MVL 212 umožňují navrhnout příhradové nosníky kosoúhlé soustavy i pro větší rozpětí.

Řešení dolního pasu s mostovkou plně integrovanou do nosného systému budeme dále prezentovat na dvou příkladech již zrealizovaných železničních mostů.

Most u české Skalice na přeložce silnice I/33
První železniční most, u kterého jsme použili dolní mostovku plně integrovanou do nosného systému je SO651 u České Skalice na přeložce silnice I/33.

Jedná se o mimoúrovňové křížení stávající železniční tratě s tehdy nově budovanou přeložkou silnice I. třídy. V okamžiku výstavby mostu nebyl proveden zářez pro budoucí komunikaci, proto byla nosná ocelová konstrukce montována více méně v úrovni původního terénu, což zjednodušovalo montáž nosné konstrukce. Na obr. 3 jsou ukázány detaily styčníku dolního pasu s diagonálami z vnější a vnitřní strany. Stěny diagonál jsou ukončeny výpalem na celou šířku stěny, aby byl umožněn plynulý odtok vody a tím bylo zabráněno hromadění nečistot na povrchu konstrukce. Most byl dokončen v roce 2004.

Most u Pavlova na trati Praha Smíchov - Středokluky 
Další železniční most, na kterém jsme použili mostovku integrovanou do nosného systému, je objekt SO 210 Železniční most v km 25,486 trati Praha Smíchov - Středokluky. Jedná se znovu o mimoúrovňové křížení stávající železniční tratě s přeložkou silnice I. třídy, kolej je však ve směrovém oblouku o poloměru R = 350 m, převýšení koleje p = 130 mm. Most je navržen na základní zatěžovací vlak. Most je opět navržen jako prostě uložený trám vyztužený příhradovinou o rozpětí 54,8 m. Celková výška nosné konstrukce byla oproti DZS snížena z 7300 mm na 6 500 mm. Snížení výšky hlavních nosníků bylo umožněno tužším dolním pasem (v DZS původně navržen „kloboukový“ průřez dle MVL 212). Navržen byl příčník se zalomeným dolním lícem, aby byla snížena pohledová výška dolního pasu hlavního nosníku při zachování nutné stavební výšky příčníku uprostřed rozpětí.

V průběhu zpracování RDS podmínili zástupci ČD schválení změn oproti MVL 212 zpracováním nezávislého expertního posudku. Tento expertní posudek zpracoval Doc. Ing. Tomáš Rotter, CSc.. Na základě závěrů tohoto posudku byl doplněn statický výpočet o podrobný posudek styčníků dolního pasu (deskostěnový model) a o výpočet stability horního tlačeného pásu pomocí teorie II. řádu. Ukázalo se, že přírůstky napětí zjištěné v horním pase výpočtem teorií II. řádu byly menší, než přírůstky napětí stanovené vzpěrnostním výpočtem pomocí metody příčných polorámů.

Nosná konstrukce byla rozdělena na montážní dílce takto: dolní pas hlavního nosníku spolu s polovinou mostovky byl rozdělen po délce na dva dílce se stykem přibližně uprostřed rozpětí, příhradovina (horní pas a diagonály) byla rozdělena na tři dílce. Nosná OK byla montována na staveništi v definitivní poloze na předem zhotovených opěrách a jedné montážní podpěře přibližně uprostřed rozpětí. Nejdříve byly osazeny a svařeny čtyři díly mostovky a dolních pasů hlavních nosníků. Při montáži mostovky bylo nutné podepřít konstrukci čtyřmi mobilními stojkami v ose mostu tak, aby bylo zabráněno zkroucení mostovky a z toho plynoucí deformaci. Na kompletní mostovku a dolní pasy pak byly přivařeny dílce příhradoviny. Vzhledem ke skutečnosti, že se dílce příhradoviny montují na již osazené dílce mostovky a dolního pasu, mají tyto dílce jiný průběh výrobního nadvýšení. Proto při dílenské přejímce přisazených hlavních nosníků musely být dílce mostovky a dolního pasu zdeformovány do tvaru odpovídajícího průhybu od vlastní tíhy. Most byl dokončen na konci roku 2007.

Na obrázku 5 a 6 je zachycen most v září roku 2009. Na obrázku 6 je vidět, že styčníky dolního pasu zůstávají čisté bez usazenin. U tohoto objektu bylo po dohodě se správcem navrženo šroubované úhelníkové zábradlí dle MVL. Srovnáme-li však tyto detaily s vařeným trubkovým zábradlím navrženým na mostě u České Skalice, působí lépe trubkové zábradlí. Trubkové svařované zábradlí považujeme za vhodnější i s ohledem na údržbu a hromadění nečistot.

Připravované projekty 
V roce 2008 jsme zpracovali přípravnou dokumentaci nosné OK pro chystanou rekonstrukci mostu přes Vltavu u Boršova nad Vltavou. Stávající most je tvořen dvěma prostými poli o rozpětí 51,94 m. Nová nosná konstrukce je navržena na základní zatěžovací vlak "Z". Hlavní nosnou konstrukci tvoří spojitý trám vyztužený příhradovinou o celkové výšce 5,9 m. Nová nosná konstrukce bude uložena na stávající spodní stavbu. U tohoto mostu jsme navrhli uzavřené podélné výztuhy mostovky. Jejich výhodou je úspora materiálu a torzní tuhost, která zajišťuje lepší roznos zatížení v příčném směru.

Výhledově by jsme chtěli prověřit a případně použít návrh dolní spřažené příčníkové mostovky i u železničních mostů. Příklad řešení je ukázán na obrázku 9. Výhody tohoto řešení vidíme zejména v úspoře oceli, zjednodušením výroby a výrazném snížení hlučnosti konstrukce, což se jeví jako velmi výhodné především při použití v zastavěném území. Nevýhodou je však větší nárok na čas na stavbě nutný pro přípravu bednění a betonáž desky.

Literatura:
[1] Krása, D.: MVL 212, příhradová ocelová konstrukce s dolní mostovkou a kolejovým ložem, verze č. 3, SUDOP Praha, 10/1989
[2] Rotter, T. : Posudek konstrukční změny nosné konstrukce objektu SO210, 2005


Tento článek byl publikován ve sborníku konference ŽELEZNIČNÍ MOSTY A TUNELY 2010.

Autoři

• Ing. Pechal Antotín CSc.
• Ing. Konečný Vojtěch
• Ing. Franc David