Viadukty s postupně betonovanou nosnou konstrukcí

• Foto

ÚVOD
Je všeobecně známo, že pro viadukty s rozpětími do 45 m, které jsou vedeny ve výšce do 10 m, představují betonové mosty dvoutrámového průřezu (obr. 1a) optimální řešení jak s hlediska ceny, ta i údržby. Pro větší rozpětí, které odpovídá větší výšce mostu nad terénem, jsou vhodné komorové konstrukce (obr. 1b). Pro vyšší mosty, které přemosťují hluboká údolí, jsou vhodné komorové konstrukce s hodně vyloženými konzolami podporovanými vzpěrami (Obr. 1c).

Vzpěry mohou být tvořeny osamělými pruty (obr. 2a), příhradovinou (obr. 2b), anebo deskami (obr. 2c). Nedávné realizace v zahraničí i u nás prokázali, že vzájemně nespojené deskové vzpěry představují velmi ekonomické řešení a to nejen s ohledem na technologii výstavby, ale také s ohledem na statické působení konstrukce.

Příhradové a deskové vzpěry spolu s horní deskou tvoří pseudo-tříkomorový průřez a tak přispívají k přenosu ohybového a smykového namáhání nosné konstrukce.

Popisované konstrukce mohou být vytvářeny najednou anebo postupně. Při postupné výstavbě se nejdříve vybetonuje anebo smontuje základní komorový průřez a následně se vybetonují vnější konzoly. Pokud jsou navrženy prutové anebo příhradové vzpěry, je nutno betonovat desku do bednění zavěšeném na posuvné skruži pojíždějící po již vybetonované části konstrukce. Pokud se použijí deskové vzpěry, lze je vhodně využít jako prvek podporující bednění vnějších vzpěr.

Tento postup byl u nás poprvé použit před 30 lety při stavbě zavěšeného mostu přes Labe u Poděbrad, kdy 31,80 m široká mostovka byla tvořena páteřním komorovým nosníkem s velmi vyloženými konzolami podepíranými vzájemně nespojenými vzpěrami (obr. 4). Základní komorový nosník byl sestaven z prefabrikovaných, kontaktně betonovaných segmentů. Podobně byl postaven i zavěšený most v Praze-Vršovicích. Podobný postup byl také využit při stavbě Extradosed mostu přes řeku Hron na Slovensku u kterého byl páteřní nosník betonován letmo.

NEDÁVNÉ REALIZACE
Postupná výstavba příčného řezu byla nedávno také využita při stavbě viaduktů realizovaných na Rychlostní komunikaci R1 – obr. 5a a na Dálnici D1 na Slovensku. Páteřní nosník všech těchto viaduktů byl betonován postupně, po polích s převislou konzolou v bednění zavěšeném na výsuvné skruži (obr. 5b). Protože rozpětí těchto viaduktů je až 69 m, bylo, s ohledem na hmotnost skruže, snahou navrhnout základní nosník co nejlehčí. Proto je páteřní nosník velmi úzký (6,50 m) a následně betonované vnější konzoly mají vyložení až 11,10 m – obr. 6a. Je samozřejmé, že při tomto uspořádání je nutno věnovat velkou pozornost možnému nesymetrickému zatížení, které se vyskytne při opravě vozovky, kdy oba směry komunikace jsou vedeny jen na jedné straně konstrukce – obr. 6b.

Je zřejmé, že nosné konstrukce s velmi vyloženými konzolami vyžadují nejen pečlivý návrh, ale také velmi pečlivé provedení.

První konstrukcí tohoto druhu je viadukt postavený přes Údolí Hošťovského potoka na Rychlostní komunikaci R1 u Nitry na Slovensku – obr. 5. Most šířky 25,66 m má 17 polí s rozpětími od 33,0 do 69,0 m. Výška nosníku je od 4,00 do 2,60 m. Most byl uveden do provozu v září 2011.

Další dva viadukty přemosťující údolí potoků Lazný a Štefanovský jsou nyní dokončovány na stavbě dálnice D1 v úseku Fričovce – Svinia poblíž Prešova. Mosty délek 269 a 182 m mají stejné konstrukční řešení; typické rozpětí polí je 45 m – obr. 7. Nosná konstrukce šířky 29,50 m a výšky 2,60 m je rámově spojena s pilíři tvaru písmene H. Mosty tak tvoří semi-integrální konstrukční systémy.

Na stavbě dálnice D1 v úseku Jánovce – Jabloňov jsou poblíž Levoče přes údolí potoků Lodina a Dolianský dokončovány další dva podobné viadukty délek 367 a 414 m – obr. 8 a 9. Nosné konstrukce s typickým rozpětím 65 m mají šířku 28,70 m; výška konstrukce je od 4,00 do 2,60 m. Pilíře výšky až 55,10 m jsou tvořeny dvojicemi štíhlých stěn, které jsou v dolní části vzájemně spojeny podélnými stěnami – obr. 10. Protože stěny jsou s nosnou konstrukcí spojeny vrubovými klouby, tvoří mosty semi-integrální konstrukční systémy.

KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ
Páteřní nosníky všech těchto viaduktů byly betonovány postupně, po polích s převislou konzolou do bednění zavěšeném na výsuvné skruži. Pro stavbu mostů byly využity výsuvné skruže s tak zvaným organickým předpětím – obr. 11. Skruže jsou tvořeny příhradovými obloukovými konstrukcemi, které jsou v uložení spojeny lanovým táhlem. Při betonáži je možné napětí v táhle upravit a tak eliminovat deformaci skruže.

Nosné konstrukce všech mostů jsou předepnuty vnitřními soudržnými kabely vedenými v průřezu páteřního nosníku a vnějšími kabely situovanými v komoře nosníku. Páteřní nosníky byly postupně předpínány kabely spojkovánými v pracovních sparách. Vnější kabely jsou kotveny v podporových příčnících a jsou ohýbány v deviátorech situovanými v polích.

Dvě pole za betonovanými poli byly postupně osazeny vnější vzpěry a do bednění podepíraném těmito vzpěrami byly postupně betonovány vnější konzoly. S ohledem na dopravu a montáž je nutno deskové vzpěry ztužit krajními žebry. U prvních konstrukcí (obr. 4) měly vzpěry hladký vnější povrch a žebra byly situována směrem do dutiny, u popisovaných konstrukcí je vnitřní povrch hladký a žebra jsou situována vně. To umožnilo nejen zjednodušit výrobu, ale také zvýšit bezpečnost práce pracovníků pohybujících se po hladkém povrchu.

Vzpěry skladebné šířky 3,00 nebo 2,20 m byly osazeny na spodní krátkou konzolu, jejich poloha byla zajištěna dvěma předpínacími tyčemi zakotvenými v páteřním nosníku obr. 12 a 13. Konzoly jsou po 1,50 m předepnuty čtyřlanovými kabely vedenými v plochých plastových kanálcích. Po příčném předepnutí mostovky byly předepnuty vnější kabely.

STATICKÁ ANALÝZA A SLEDOVÁNÍ KONSTRUKCÍ
Konstrukční řešení bylo vyvinuto na základě velmi detailní statické a dynamické analýzy. Konstrukce byla analyzovaná programovým systémem MIDAS. Konstrukce byla modelována jako 3D konstrukce sestavená z nosníkových prvků a jako 3D konstrukce sestavená z deskostěnových a prostorových prvků. Detailní časově závislá analýza postupně stavěné konstrukce byla také provedena. Příhradová analogie byla užita pro kontrolu důležitých detailů.

Projekt první konstrukce – Viaduktu přes údolí Hošťovského potoka – byl proveden podle Slovenských norem (STN) platných v době projektování. Následně ostatní viadukty byly navrženy podle Eurokódů.

Konstrukce viaduktu přes údolí Hošťovského potoka byla také pečlivě sledována během stavby, při zatěžovací zkoušce a je dále sledována za provozu. Pro sledování napjatosti v betonu byly ve čtyřech řezech osazeny strunové tenzometry. Dva řezy jsou uprostřed rozpětí typických polí a dva řezy jsou u podpěr. V každém řezu bylo osazeno 10 tenzometrů, které jsou spojeny s měřící ústřednou Data-Taker situovanou v dutině mostu. Ve vybraných intervalech měřící ústředna ukládá hodnoty frekvencí jednotlivých strunových tenzometrů a jejich teplotu. V dutině mostu je dále sledována teplota a vlhkost vzduchu.

Po betonáži konstrukčních prvků, v kterých jsou umístěny tenzometry, byla provedena měření. Měření byla dále provedena před a po předepnutí soudržných kabelů, po odskružení, po montáži vzpěr, po betonáži konzol, po předepnutí volných kabelů, po provedení ostatního stálého zatížení, při zatěžovací zkoušce a při uvedení mostu do provozu. Měření jsou dále prováděna dvakrát ročně. Dosud získané hodnoty potvrzují dobrou shodu vypočítaných a změřených hodnot i kvalitu provedení.

ZÁVĚR
Dosavadní realizace potvrdily hospodárnost popsaného řešení. Osové podepření dálničních mostů umožnilo návrh konstrukcí, které mají minimální vliv na životní prostředí jak při stavbě, tak i za provozu. Postupná betonáž ve výsuvné skruži montáž a následná montáž vnějších vzpěr umožnila rychlou výstavbu mostů nezávislou
na terénu.

Konstrukce mají čisté, jednoduché tvary, působí lehce a transparentně. Kombinace hladkého povrchu pilířů a páteřního nosníku se staticky nutným žebrováním vnějších vzpěr vytváří hru stínů odlehčující konstrukci. To spolu s kvalitním povrchem prefabrikátů umožňuje návrh konstrukcí bez dodatečných nátěrů.

Architektonické a konstrukční řešení shora popsaných mostů bylo vypracováno projekční kanceláří Stráský, Hustý a partneři, s. r. o., (SHP) Brno, která také vypracovala realizační dokumentaci. Zodpovědnými projektanty mostů byly Ing. Petr Novotný, Ph.D., Ing. Pavel Svoboda, Ph.D., Ing. Richard Novák a Ing. Libor Hrdina. Sledování mostů je prováděno pod vedením doc. Ing. Miloše Zicha, Ph.D., Měřící laboratoří SHP. Mosty postavené na rychlostní komunikaci R1 a na úseku dálnice D1 Jánovce Jabloňov byly postaveny firmou Eurovia a. s., závod Mosty a konstrukce, která také realizuje nosné konstrukce mostů na úseku dálnice Fričovce – Svinia. Generálním dodavatelem úseků dálnic na Slovensku je Eurovia SK, Košice, and Strabag, Bratislava.

Viaducts with progressively cast decks
Viaducts with decks formed by a spine box girders with large overhangs supported by slab struts are described in terms of the architectural and structural solution, static analyses and process of construction. The viaducts with span length up to 69 m and width up to 29.50 m were erected progressively. At first, the spine girder was cast in a formwork suspended on an overhead launching scaffolding; then the struts were erected and the deck slab was cast.

Autor

• Prof. Ing. Stráský Jiří DrSc.