Most Natal, Brazílie

• Foto

ÚVOD
V souvislosti s konáním fotbalového mistrovství světa v roce 2014 se v Brazílii před 5 lety rozběhla intenzivní výstavba dopravní infrastruktury a sportovišť. Město Natal, situované na severovýchodě země leží v tropické oblasti Brazílie s malými teplotními výkyvy mezi dnem a nocí a mezi obdobím such a dešťů. Město je především známé svými bílými písčitými plážemi a několik desítek metrů vysokou písečnou dunou. Ve městě žije 1 milion obyvatel.

Blízko centra města na původně nezastavěném území vyrostl v roce 2013 moderní fotbalový stadion se zázemím. Součástí stavby je i modernizace a zkapacitnění přilehlých komunikací v okolí stadionu. Most Natal (úplný název stavby“ Encontramento Av. Prudente de Morais e Av. Lima a Silva) umožňuje mimoúrovňové křížení stávajících komunikací a přemostění podcházejícího rámového mostu.

USPOŘÁDÁNÍ PŘEMOSTĚNÍ
Při zpracování realizační dokumentace mostu se navázalo na předběžné řešení schválené v územním řízení. Most celkové délky 280 m převádí 7,10 m širokou dvoupruhovou komunikaci přes tři větve křižovatky a sousedí s vyústěním tunelu. Přemostění je tvořeno třemi částmi – hlavním mostem a oboustranně navazujícími (přístupovými) viadukty. Hlavní monolitický most délky 120 m má dvě symetrická pole zavěšená na středním pylonu – obr. 1, 2 a 3a, navazující viadukty délek 100 a 60 m mají typické rozpětí délky 20 m. Jsou tvořeny prefabrikovanými nosníky a spřaženou mostovkovou deskou – obr. 3b. Směrově je most veden v přímé, v přechodnicích a oblouku s poloměrem 250 m. Výškově je most ve vrcholovém zakružovacím oblouku se stoupáním tečen až 6 %. Příčný sklon na mostě je proměnný od 2 % střechovitého sklonu po 4 % jednostranného sklonu.

ZAVĚŠENÝ MOST
Zavěšený most je tvořen nosnou konstrukcí tvaru parapetního nosníku, pylonem tvaru písmene V a závěsy v harfovém uspořádání (obr. 4 a 5). Parapetní nosník je 1,30 m vysoký, mostovková deska má tloušťku 420 mm. Rozpětí polí je 60 m. Závěsy jsou kotveny v nosníku po 5,00 m, první závěs je kotven ve vzdálenosti 10,00 m od pylonu. Nosná konstrukce je vetknuta do pylonu, na krajních podpěrách uložena prostřednictvím monolitického příčníku na elastomerových ložiscích situovaných na dvojici sloupů krajní podpěry.

V původním projektu byl pylon tvořen dvěma štíhlými sloupy ztuženými obloukovou příčlí, příčníkem a masivním nadzemním základem (obr. 6). S ohledem na půdorysné zakřivení byly stojky namáhány velkými příčnými momenty od příčných sil působících v místě jejich kotvení v pylonu. Proto bylo přijato alternativní řešení, ve kterém má pylon tvar písmene V (obr. 5, 7 a 8). Příčným nakloněním stojek se zmenšil půdorysný lom kabelů, odpovídající radiální síly i příčný ohybový moment. Pylon má výšku 34 m a je ztužen dvěma příčníky. První příčník je v úrovni nosné konstrukce a je s ní integrován. Druhý je přibližně ve dvou třetinách výšky pylonu a má proměnnou výšku. Průřez pylonu tvoří obdélník o rozměrech 1,10 a 3,50 m.

Závěsy systému VSL jsou situovány ve dvou skloněných rovinách, prochází krajními nosníky mostovky a jsou kotvené v nálitcích situovaných na jejich spodním okraji. V pylonu prochází sedly, které zabraňují prokluzu lan (obr. 4a). Každý závěs je tvořen 19 lany s tří násobnou protikorozní ochranou. Lana jsou vedena v HDPE trubkách, které jsou do výšky 2,50 m nahrazeny anti-vandalovými ocelovými trubkami. Závěsy byly napínány symetricky z nosné konstrukce.

Pylon je vetknut do obdélníkového základu založeného na čtveřici velkoprůměrových pilot délky 30 m a průměru 1,80 m. Pylon je ve spodní části ztužen stěnou tloušťky 0,90 m eliptického tvaru. Krajní podpěry jsou tvořeny dvěma sloupy průměru 1,2 m, které pod terénem plynule přecházejí do vrtaných pilot stejného průměru.

PŘÍSTUPOVÉ VIADUKTY
Jižní přístupový viadukt má pět polí s rozpětími 19,2 + 4 × 20,0 m, severní přístupový viadukt má tři pole s rozpětími 2 × 20 + 19,2 m. V každém poli tvoří nosnou konstrukci tři předpjaté prefabrikované nosníky spřažené s betonovou monolitickou mostovkou, která byla betonována do ztraceného bednění tvořeného prefabrikovanými deskami – obr. 3b a 9. Prefabrikované nosníky délky 18,80 m a výšky 1,45 m jsou dodatečně předepnuty dvěma 6lanovými kabely – obr. 10. Pro jejich kotvení je tloušťka stěny 240 mm u podpěr zvětšena na 600 mm.

Každý nosník je uložen prostřednictvím elastomerového ložiska na monolitický příčník. V podélném směru se jedná o soustavu prostých polí, které jsou nad vnitřními podpěrami spojeny krátkou monolitickou deskou tloušťky 200 mm. Železobetonové příčníky obráceného T průřezu jsou rámově spojeny s pilíři.

Pilíře jsou kruhového průřezu a na terénu přecházejí plynule do velkoprůměrových vrtaných pilot průměru 1,80 m. Výška pilířů je od 0,50 m do 4,80 m. Krajní opěra je tvořena úložným prahem s monoliticky spojenou závěrnou zídkou s přechodovou deskou. Křídla opěr tvaru úhlových opěrných zdí jsou oddilatována a jsou samostatně založena. Tvoří opěrnou zeď pro přilehlou komunikaci ve stísněných prostorových podmínkách. Úložný práh opěry je založen na dvojici vrtaných pilot průměru 1,20 m.

STATICKÁ A DYNAMICKÁ ANALÝZA
Statická a dynamická analýza konstrukce byla vyšetřována na globálním roštovém modelu i na lokálních deskostěnových modelech. Roštový model zahrnoval jak hlavní zavěšenou část, tak i obě přístupové rampy. Na něm byly vyhodnocovány účinky zatížení při postupné výstavbě i v definitivním stavu. Sloužil též pro vyhodnocení dynamických vlastností konstrukce (obr. 11a).

Lokální deskostěnové modely byly použity pro dimenzování spřažené desky přístupových polí, ověření průběhu efektivních šířek mostovkové desky zavěšené části, pro návrh spojující desky a pro návrh uložení předpjatých prefabrikovaných nosníků (obr. 11b). 

Geometrie pylonu byla zvolena tak, aby jeho ohybová namáhání od stálých zatížení byla minimalizována. Vzhledem k půdorysnému zakřivení nosné konstrukce zavěšené části by v ideálním případě měly mít obě stojky pylonu rozdílný odklon od svislé roviny. Pro symetrický sklon byla optimalizace geometrie určena tak, aby v obou stojkách pylonu byly špičky ohybových momentů přibližně shodné (obr. 12).

Mostovka zavěšeného mostu byla navržena jako železobetonová deska zatížená vnějšími osovými silami působící v příčném i podélném směru. Příčné i podélné předpětí je vedeno v plastových kanálcích. Obr. 13 ukazuje obalovou čáru ohybových momentů v trámech mostovky.

Pro posouzení aerodynamické stability byly nejdříve určeny vlastní tvary a frekvence kmitání. Poměr první kroutivé frekvence f t(1) = 1,91 Hz k první ohybové frekvenci f o(1) = 0,81 Hz je 2,4. To ukazuje, že konstrukce má pro zatížení větrem dostatečný stupeň bezpečnosti [1], [2].

VYBAVENÍ MOSTU
Vozovka je tvořena betonovou přímo pojížděnou mostovkou. Svodidla jsou monolitická betonová tvaru New Jersey a jsou monoliticky spojená s nosnou konstrukcí. Na svodidla jsou upevněny stožáry veřejného osvětlení. Přívod napájení k osvětlení je veden skrz svodidla. Odvodnění mostu je řešeno osazením PVC trubek procházejících skrz nosnou konstrukci. Trubky jsou rozmístěné po dvou metrech a voda je jimi odváděna volným pádem pod most. Všechna ložiska jsou vyztužená elastomerová, všesměrná. Mostní závěry na opěrách a podpěrách 6 a 8 jsou z vyztuženého elastomeru, typ EuroFlex. Součástí mostu je i slavnostní osvětlení (obr. 18).

STAVBA MOSTU
Po zhotovení monolitických částí založení a spodní stavby byly na příčníky osazeny předpjaté nosníky (obr. 16). Na nosníky byly uloženy prefabrikované desky a v každém poli byla vybetonována spřažená deska. Následně byla vybetonována část desky nad podpěrami. 

V zavěšené části byl pylon betonován do překládaného bednění po 2 m. Mostovka byla betonována na pevné skruži. Po osazení betonářské a předpínací výztuže (obr. 17) byla po 20 m dlouhých segmentech poutnicky (střídavě) vybetonovány podélné trámy a deska mostovky. Po napnutí příčného předpětí byla napnuta dvojice krátkých podélných kabelů. Průběžně byly instalovány a napínány závěsy. Napínání závěsů bylo předepsáno v min. dvou krocích. Po napnutí všech závěsů na projektovanou hodnotu se pevná skruž demontovala a proběhly dokončovací práce.

ZÁVĚR
Stavba mostu byla zahájena v říjnu 2013, most byl dokončen v červnu 2014. Most byl postaven bez podstatných problémů v požadované kvalitě (obr. 19).

Volba konstrukčního uspořádání a řešení detailů příslušenství mostu je v Brazílii značně odlišné od středoevropských zvyklostí. Velký důraz je kladen na využití prefabrikovaných nosníků. Svodidla jsou zásadně betonová monolitická, mostní závěry gumové, vtlačené do spáry mezi betonovými konstrukcemi či kobercového typu. IG průzkum je prováděn vždy pouze formou SPT (Standard Penetration Test). Řešení detailů spodní stavby a nosné konstrukce musí být co nejjednodušší. Bohužel je kvalita provádění na řádově nižší úrovni než v ČR. Schvalování změn při výstavbě je přímočaré a není zatíženo příliš mnoha stupni odsouhlasení. Míra požadovaných změn v průběhu prací odpovídá středoevropským zvyklostem. Odborná spolupráce se zhotovitelem byla v průběhu zpracování projektu velice dobrá.

Investorem mostu byl SEMOPI, Prefeitura Municipal do Natal, Brasil, zhotovitelem bylo sdružení Grupo AGIS, São Paulo, Brasil, hlavním inženýrem projektu byla firma Enescil, São Paulo, Brasil. Realizační dokumentaci vypracovala firma Stráský, Hustý a partneři, Brno. Na základě dobré zkušenosti s projektem mostu Natal získal projektant v Brazílii další zakázku na projekt nového půdorysně zakřiveného zavěšeného mostu.

LITERATURA:
[1] Mathivat, J.: The cantilever construction of prestressed concrete bridges. John Wiley & Sons. New York 1983.
[2] Walther, R. – Houriet, B. – Walmar, I. – Moïa, P.: Cable Stayed Bridges. Thomas Telford Publishing, London, 1998.

The Bridge Natal, Brazil
The cable stayed bridge curved in diameter is described with respect to an architectonic and construction solution, a static and dynamic analysis and a procedure of the construction. The bridge being 280 m long is made of the three parts – the main bridge and the two viaducts following from both sides. The main monolithic bridge being 120 m long consists of a parapet beam that is stayed on at its inner edges on the middle pylon having the shape of a letter V; the following viaducts are formed by the precast beams. In diameter circle, the bridge has the radius of 250 m.

Autoři

• Ing. Novák Richard
• Ing. Kocourek Petr Ph.D.
• Prof. Ing. Stráský Jiří DrSc.