Most přes řeku Darga v Jeruzalémě

Most přes řeku Darga je součástí projektu The American Road, jehož název vychází z pojmenování nedokončené silnice ze 60. let, jejíž stavba byla opuštěna v průběhu Sedmidenní války v roce 1967. Nová silnice American Road má spojit severní a jižní izraelské osady na Západním břehu a zkrátit jízdní doby ve východní části Jeruzaléma. Most překonává hluboké údolí wádí Darga za pomocí pilířů vysokých přes 20 m a s rozpětím polí 67,0 m + 96,0 m +  67,0 m.

ÚVOD

Naše kancelář zpracovávala přepočet a optimalizaci původního návrhu, analýzu montážních stavů, realizační dokumentaci pilířů a nosné konstrukce a poskytovala podporu zhotoviteli v průběhu celé výstavby. Původní průřez komory navržený izraelským projektantem byl optimalizován, při zachování vnějších rozměrů, délky lamel byly uzpůsobeny potřebám zhotovitele a byl kompletně přepracován koncept a návrh předpětí.

Co se týká technických parametrů, směrové a výškové poměry mostu jsou jednoduché. Most se nachází v přímé s podélných sklonem -2 % ve směru staničení. 

SPODNÍ STAVBA

Most je založen na velkoprůměrových pilotách o průměru 1,00 m a délce až 33.0 m, vetknutých do skalního podloží. Základ mostu je stupňovitý o rozměrech 14,9x12,2x3,0 m. Z důvodů napjatého harmonogramu nebylo vhodné zasahovat do návrhu založení, a tak rozměry pilot a základu zůstaly oproti původnímu návrhu nezměněny.

Pilíře jsou tvořeny dvojicí železobetonových stojek o výšce 20,5 m, které jsou integrovány do nosné konstrukce. Toto řešení bylo zvoleno jako nejvhodnější z důvodu eliminace drahých ložisek, které by musely přenášet velké horizontální síly od zemětřesení, a navíc odpadla nutnost použití dočasných konstrukcí při betonáži vahadel. Estetické působení stojek o průřezu 1,2x(4,5-5,9)m je zvýrazněno zeštíhlením ve střední části a výsekem v horní části pilíře. Jedná se o monolitickou konstrukci z betonu třídy B40 (eq. C30/35), která byla betonována ve třech částech a navržená na účinky zemětřesení o PGA = 0,33 g. Krajní opěry mostu jsou rovněž monolitcké ze stejné třídy betonu. Na opěrách se nachází elastomerová ložiska, která podpírají koncový příčník mostu a umožňují dilataci nosné konstrukce.

NOSNÁ KONSTRUKCE

Trámová nosná konstrukce mostu je tvořena jednoduchým komorovým průřezem s proměnou výškou, sledující parabolu druhého stupně definovanou výškou 5,35 m nad pilířem a 2,60 m nad opěrami a uzavírací lamele hlavního pole. Šířka horní desky je konstantní 16,0 m a šířka spodní desky se díky ukloněným stojinám mění od 5,37m do 6,20m. Stojiny mají sklon 3:1 a pro zjednodušení bednění segmentů byla zvolena konstantní tloušťka 450 mm. Tloušťka horní desky se mění od min. 230 mm na vyložení a v centrální části až do 690 mm v oblasti nad stěnami komory. Tloušťka spodní desky je proměnná od 230 mm v poli do 750 mm nad pilířem. 

Nad každou stojkou pilíře a nad opěrami se nachází masivní ztužující diafragmy, které zajišťují přenos sil do podpor a stabilitu příčného řezu.

Systém podélného předpětí nosné konstrukce je tvořen dvěma osnovami lan, konzolovými kabely a kabely ve spodní desce komory kotvenými v blocích. Konzolové kabely mají velikost 17-15,7f a 12-15,7f, spodní kabely mají velikost 22-15,7f. Příčné předpětí v horní desce se skládá z lan velikosti 4-15,7f v rozestupech po 1,20 m. V nosné konstrukci se nachází dále svislé předpětí, tvořené předpínacími tyčemi a průměru 32 mm, umístěnými v blízkosti podporových oblastí (pilíře, opěry) z důvodů redukce smykového napětí v relativně štíhlých stojinách.

OPTIMALIZACE NÁVRHU

Původní návrh počítal s tloušťkou horní desky 450 mm, stěnami o proměnné tloušťce 400-600 mm a spodní deskou tloušťky 300-1000 mm. Vahadla byla rozdělena na 11 lamel různých délek, od 2,85m do 5,00m, čímž mělo být dosaženo přibližně stejné hmotnosti jednotlivých segmentů. Zárodek byl navržen jako symetrický délky 9,80 m. Předpínací kabely tvořily jednak vahadlové kabely (celkově 20 párů kabelů), horní kabely spojitosti mezi jednotlivými podporami (1 pár kabelů v hlavním poli a 2 páry ve vedlejších polích) a spodní kabely (13 párů kabelů v krajních polích, 16 párů kabelů v hlavním poli).

Klíčová úprava původního návrhu spočívala v umístění příčného předpětí do horní desky konstrukce, která byla v původním návrhu pouze železobetonová. Tím došlo ke zmenšení tloušťky horní desky i stěn průřezu a následně i tloušťky spodní desky. Redukcí vlastní tíhy konstrukce bylo možné zefektivnit účinky podélného předpětí a snížit potřebnou výztuž jak v nosné konstrukci, tak v pilířích. Délky jednotlivých lamel byly sjednoceny na 4,70 m a počet lamel na vahadle byl snížen na devět, čímž se usnadnil návrh bednění i betonážního vozíku se zvýšením maximální váhy segmentu o pouhých 15% (195 tun). Snížení počtu segmentů z 44 na 36 (-20 %) vedlo ke zkrácení potřebné doby výstavby o několik týdnů. Celkové úspory materiálu po přepočtu činily 12 % betonářské výztuže, 15 % objemu betonu a 18 % předpínací výztuže. 

POSTUP VÝSTAVBY

Nosná konstrukce byla zhotovena pomocí tradiční metody letmé betonáže za použití dvojice betonážních vozíků, startujících společně z asymetrického zárodku. Díky tomuto řešení jsou vnášeny do konstrukce a spodní stavby menší síly při nevyrovnaném počtu zhotovených lamel na vahadle oproti symetrickému zárodku. 

Stavební práce byly zahájeny upravou ternénu, vyvrtáním pilot a vybudováním základů. Následně byly zhotoveny pilíře se zárodkem, betonovaným do bednění na lehké skruži. Poté byl na pilíři 2 sestaven betonážní vozík a začala betonáž první lamely ve směru staničení. Když byla lamela dokončena a předepnuta, posunul se vozík do pozice pro betonáž lamely následující. Následovalo sestavení druhého betonážního vozíku, betonáž první lamely v protisměru staničení, její tvrdnutí, předepnutí konzolových kabelů a posunutí vozíku do další pracovní pozice. Tento cyklus se opakoval, dokud nebylo postaveno celé vahadlo. V průběhu betonáže vahadla byla vybetonována koncová část pole 1 na pevné skruži. Po dokončení vahadla byly tyto dvě části spojeny uzavírací lamelou a byly předepnuty spodními kabely soudržnosti. 

Výstavba pokračovala přesunutím betonážních vozíků na pilíř 3, zhotovením vahadla a vybetonování koncové části pole 3 na pevné skruži. Uzavírání polí začalo polem 2 s ponechaným betonážním vozíkem. Tím se docílilo většího předpětí dolních vláken středního pole. Nakonec bylo uzavřeno pole 3. Po dokončení všech betonážních prací na nosné konstrukci byly zhotoveny římsy, chodníky a vozovka, a instalováno zábradlí a veřejné osvětlení. 

Celá výstavba trvala od podzimu 2018 do léta 2021, kdy proběhlo uvedení do provozu. Po celou dobu výstavby naše kancelář dodávala, kontrolovala a vyhodnocovala geometrická data z průběhu betonáže jednotlivých lamel. Výsledná geometrie mostu byla v souladu s tolerancemi a případné drobné nerovnosti byly opraveny při pokládce vrstev vozovky. 

Z průběhu realizace stojí za zmínku, že naměřené protažení vahadlových kabelů z důvodů vyšších ztrát třením výrazně neodpovídalo předpokladům statického výpočtu (až o -12 %). Jelikož se jednalo o kabely se sedmnácti lany, umístěných v kotvách 19-15,7, byly poslední kabely na vahadle doplněny do devatenácti lan, aby se dosáhlo požadované předpínací síly v konstrukci.

PODÉLNÁ ANALÝZA MOSTU

Most byl analyzován v prostředí výpočetního programu SOFiSTiK. Byl vytvořen trojrozměrný prutový model s využitím efektivních šířek dle AASHTO LRFD[1]. Analýza zahrnovala vliv postupu výstavby, vlivy dotvarování a smršťování a vliv předpětí a ztrát předpětí na výsledné vnitřní síly a napětí. Vzhledem k tomu, že je místní prostředí oproti evropským poměrům suché, jako vstupní data (relativní vlhkost a průměrná teplota) pro výpočet dotvarování a smršťování byly použity hodnoty z IMS[2] (Israeli Meteorological Service) v jednotlivých měsících výstavby. Pro výpočet dlouhodobějších účinků byly použity průměrné roční hodnoty. Zatížení dopravou bylo uvažováno dle místních poměrů a byly použity zatěžovací modely vozidel dle IDS[3] (Israeli Design Standard). 

Oblast Blízkého východu je seizmicky aktivní, a tudíž bylo nutné provést analýzu odezvy na zemětřesení. Byla použita metoda analýzy pomocí spektra odezvy (Response Spectra Analysis). Vstupní údaje vycházely z místních poměrů a tvar křivky spektra odezvy byla uvažována dle AASHTO LRFD. Analýza byla provedena s pilíři se sníženou tuhostí (zahrnutí vlivu trhlin na tuhost spodní stavby) a s dynamickými hodnotami tuhosti ložisek. Výsledné vnitřní síly a napětí nakonec neměly zásadní vliv na návrh mostu. 

PŘÍČNÁ ANALÝZA MOSTU

Pro příčnou analýzu byly vytvořeny trojrozměrné deskostěnové modely v programu LUSAS. V prvním modelu byly nastaveny okrajové podmínky tak, aby zohledňovaly provozní fázi mostu. Byl modelován výsek délky deseti lamel a na základě výsledků z analýzy byl určen požadavek betonářské výztuže do jednotlivých částí konstrukce. Tyto požadavky byly následně zohledněny v celkovém návrhu vyztužení průřezu. Druhý a třetí model posloužil pro analýzu konstrukce v průběhu výstavby, model číslo 2 reprezentoval část průřezu s nejmenší výškou a model 3 část s nějvětší výškou konstrukce. Modely byly zatíženy vlastní tíhou, reakcemi z betonážního vozíku a konstrukčním zatížením. Výsledné síly sloužili pro posouzení navržené výztuže. Koncové lamely vahadla byly na základě posudků z příčné analýzy doplněny o výztuž ve spodní desce a ve stěnách. 

V rámci příčné analýzy byly navrženy i bloky pro kotvení předpínacích kabelů ve spodní desce, pilířové a koncové diafragmy. Jednotlivé části byly modelovány a vyztuženy na základě principů strut-and-tie modelů. Výztuž prvků vycházela z principů a doporučení dle AASHTO LRFD.

Ing. Jindřich Potůček P.E., COWI Czech Republic, s.r.o.