Statické posouzení konstrukcí „Starého mostu“ v Bratislavě v průběhu demontáže

• Foto

Naše projekční kancelář byla realizační firmou požádána o zabezpečení statické části projektu, tj. posouzení stávajících konstrukcí, návrh na jejich zesílení, návrh pomocných konstrukcí pro demontáž a v rámci samotné demontáže dohlížet na soulad předpokladů projektu se samotnou realizací.

POPIS DEMONTOVANÝCH KONSTRUKCÍ
Starý most byl sedmipolový, sestával z prostých polí s osovými vzdálenostmi podpěr 32,07 + 75,85 + 75,85 + 92,08 + 75,73 + 76,11 + 31,9 m. Podpěry mostu byly původní z let 1888 – 1890, a byly opravované po 2. světové válce.

Železniční most byl vyroben a postaven společností Vítkovické železárny, Ostrava v letech 1947 – 1948. Byl uveden do provozu v roce 1950 a sloužil do roku 1983, kdy byl uveden do provozu Přístavní most. Jednalo se o dvojtrámový nýtovaný most příhradové konstrukce rombického typu, jehož nosná část byla vyrobená z neuklidněné oceli typu S275 JR. Ocel velmi nízké, nevyhovující rázové houževnatosti byla označena jako nevhodná ke svařování a jako náchylná na porušení křehkým lomem až do teploty +30 °C.

Silniční most byl navržen jako dvojtrámový příhradový, sestavený z nýtovaných konstrukčních prvků Roth Wagner. Ocelová nosná konstrukce byla v roce 1980 v polích 1, 6 a 7 nahrazená novou ocelovou konstrukcí navrženou projekční a konstrukční pobočkou k.p. Vítkovice v Bratislavě. Montážní spoje byly šroubové s VP šrouby M20 a M24. Most byl v provozu až do roku 2010, kdy byl odstaven. Byl vyrobený z neuklidněné oceli typu S235 J0. Materiál nosné konstrukce byl označen jako nevhodný na svařování s nízkou houževnatostí s náchylností na křehký lom.

ZHODNOCENÍ STÁVAJÍCÍCH KONSTRUKCÍ
Pro potřeby statického posouzení, návrhu zesílení a návrhu dodatečných pomocných konstrukcí pro demontáž byla provedena diagnostika nosných prvků nosné konstrukce. Z méně namáhaných částí horních pásů, dolních pásů a diagonál byly odebrány vzorky plechů, z nichž byla následně vyrobena zkušební tělíska.

Na tělesech plechů byly provedeny následující zkoušky:

• chemické složení,
• mechanické vlastnosti zkouškou v tahu a zkouškou rázem v ohybu C,

U svarových spojů byly provedeny zkoušky:

• nedestruktivní kontrola vizuálně a zkouškou prožárením,
• makrostruktura svarových spojů podle STN EN 1321,
• tvrdost svarových spojů Vickersovou metodou podle STN EN ISO 9015-1,
• zkoušku v tahu napříč tupými svarovými spoji,
• zkouškou rázem v ohybu TOO.

Výsledkem zkoušek bylo potvrzení předpokladu svařitelnosti a únosnosti svarových spojů minimálně po dobu nutné pro demontáž.

PŘEDPOKLADY A OMEZENÍ DEMONTÁŽE
Projekt demontáže a potažmo statický výpočet nosných konstrukcí byl zpracovaný za předpokladů a omezení, za kterých bylo reálné demontáž uskutečnit. Jednalo se především o návrhové zatížení klimatickými jevy – zatížení větrem, tj. stanovení maximální rychlosti, při které je možné konstrukci demontovat a měnit její statické schéma, zatížení změnou rychlosti proudění Dunaje, tj. nárůst sil do kotvení soulodí a z toho vyplývající nárůst vodorovných deformací nosných konstrukcí mostu, zatížení změnou výšky hladiny Dunaje a z toho plynoucí nárůst svislých deformací nosných konstrukcí, zatížení teplotními změnami s ohledem na předpokládané období pro demontáž.

Byly tedy přijaty následující podmínky a omezení:

• deformace nosné konstrukce vlivem změny polohy soulodí v příčném směru mostu v charakteristické hodnotě ± 30 mm v místě uložení na montážní podpěry vlivem nárůstu rychlosti proudění a částečně vlivem zatížení větrem,
• svislá deformace vlivem vzdutí nebo poklesu hladiny Dunaje v charakteristické hodnotě změny výšky hladiny ± 100 mm, čemuž odpovídala deformace nosných konstrukcí cca ± 25 mm v místě uložení na soulodí.

V průběhu demontáže bylo několikrát měněno statické schéma konstrukce. Před zahájením zvedání každého pole působily obě konstrukce jako prosté nosníky. V průběhu zvedání každého pole se jednalo o spojitý nosník, v průběhu dělení dílců a demontáže bylo statické schéma nosníku s převislým koncem a v závěru demontáže byla část konstrukce jako volná konzola. Výstupem ze statických výpočtů byl tedy nezbytný rozsah zesílení v místech podepření na soulodí, jakož i u bočních vedení, tj. v místech příčně neposuvných ložisek mostů.

TECHNOLOGIE DEMONTÁŽE
Demontáž konstrukcí byla navržena jako bloková demontáž po dílcích. Postupovalo se podle staničení od břehů Starého města ke břehům Petržalky. Při demontáži se uplatnily jako montážní podpěry tlačné čluny DE 1600, na nichž byly osazeny zesílené ocelové části předpolí silničního mostu z polí č. 6 a 7. Čluny s montážními podpěrami byly spojeny pomocí středového člunu TTČ v soulodí a pomocí lan a ocelových kotevních bloků zakotveny ke stávajícím pilířům mostu.

V rámci spojení sousedních prostých polí mostu do spojitého celku bylo nejdříve aktivováno spojení dolních pásů nosníků, na horních pásech byla provedena pouze příprava pro spojení. Zároveň byly aktivovány předpínací tyče ve spojení, které zabezpečovaly dostatečný přítlak na ložiscích a tím boční vedení demontovaného pole konstrukce.

V rámci zesílení byly před aktivací podpěr instalovány prvky zabraňující selhání svislic v místech podepření. V rámci přípravy na zvedání byla provedena nezbytná kontrola předpovědi počasí a analýza rizik možného vzdutí hladiny řeky. Součástí kontroly byl sběr dat z měřícího stanoviště, které v intervalu 5 sekund sbíralo polohová data a data o podélných i příčných náklonech podpěrných konstrukcí.

Samotné podepírání konstrukcí začalo navyšováním tlaku v lisech v úložných bodech konstrukce. Překládáním podkladků a střídáním pozic lisů docházelo ke zvedání konstrukcí za současného zatlačování soulodí do vodní masy. Zvedání konstrukcí proběhlo v přibližně 7 – 8 krocích, po ukončení zvedání byly lisy aretovány v poloze umožňující v případě potřeby rektifikaci polohy nosných konstrukcí.

Pro demontáž prvních dílů konstrukcí byl použit jeřáb AC-40 osazený a kotvený k hornímu pásu nosníků železničního mostu. Tak, jak probíhalo odebírání jednotlivých kusů konstrukce, a zmenšovala se tíha uložená na montážních podporách, probíhala kontrola polohy soulodí a výšková rektifikace lisů. Po rozebrání čela nosných konstrukcí bylo aktivováno spojení horních pásů hlavních nosníků a zbývající části konstrukcí byly rozděleny v polohách mezi soulodím a pilířem na část demontovanou na soulodí a část demontovanou ve statickém schématu konzoly.

STATICKÝ VÝPOČET DEMONTÁŽE
Pro úspěšný návrh demontáže bylo nutné zpracovat detailní výpočtový model věrně simulující důležité okrajové podmínky a rozhodující fáze demontáže.

Statický výpočtový model byl vytvořen ve výpočtovém prostředí MIDAS Civil. Nosná konstrukce byla modelovaná pomocí prutových a desko-stěnových elementů, které reprezentovaly jednotlivé prvky konstrukce, tj. diagonály, svislice, horní a dolní pásy, horní a dolní zavětrování, podélníky, příčníky, ztužení příčných vazeb apod. 

Montážní podepření soulodím bylo nahrazeno pružnou podporou odpovídající tuhosti člunu zatlačovaného pod zatížením do vody. Zvedání bylo ve výpočtovém modelu simulováno pomocí elementů zatěžovaných teplotou. Simulovány byly všechny předpokládané fáze zvedání jednotlivých polí, jakož i fáze demontáže po jednotlivých blocích příhrad.

ZÁVĚR
V průběhu prací se potvrdilo, že demontáž vysloužilých konstrukcí s materiálem nejasného určení nad velkým a silným říčním tokem není jednoduchý proces. Úspěch demontáže byl dosažen díky postupné systematické přípravě, podrobným rozborem ocelí obou mostů, vhodným způsobem modelování chování konstrukcí během celé demontáže a odpovídajícím návrhem pomocných konstrukcí.

PROJEKT DEMONTÁŽE:

• Zhotovitel demontáže: Eurovia CS, a. s.
• Koncepce, technologie, montážní podpěry: LKM Consult, s. r. o.
• Statické posouzení demontáže, zesílení: Stráský, Hustý & partneři, s. r. o.
• Návrh prvků pro zesílení konstrukcí: OKF, s. r. o.
• Návrh prvků pro spojení polí: PIS, Ing. Antonín Pechal, s. r. o.

Statics Assessment of the “Old Bridge” Construction in Bratislava during Disassembly
At the beginning of 2014, the visible part of disassembly of the “Old Bridge” – load bearing structures of the road and railway bridge connecting the banks of Danube in city parts Staré mesto and Petržalka in Bratislava started in front of public. The successful start of disassembly was preceded by weeks and months of preparations, during which a technologically appropriate method of disassembly had to be designed, retired load bearing structures had to be assessed and their reinforcement had to be proposed and also the supporting structures needed for the technology had to be designed.

Autoři

• Ing. Sliwka Pavel
• Ing. Kirishchyan Gabriel