Vizualizace lávky
Článek popisuje návrh a postup výstavby nové mostní konstrukce pro pěší a cyklisty přes řeku Labe v Hradci Králové. Konstrukční a materiálové řešení mostu vychází z vítězného návrhu architektonicko-konstrukční soutěže, která probíhala v roce 2014. Jedná se o unikátní konstrukční systém kombinující mostovku z prefabrikovaných panelů z UHPFRC podepřenou ocelovými žebry a nosnými kabely.
ÚVOD
Nová lávka přes Labe v Hradci Králové je realizována za účelem propojení centra města a rozvíjející se lokality na levém břehu v blízkosti kongresového centra ALDIS a nové centrály ČSOB. Velmi důležitá je i dopravní funkce lávky – po obou březích řeky Labe (Smetanovo a Eliščino nábřeží) jsou vedeny hojně využívané stezky pro pěší a cyklisty. Realizací lávky bude vytvořena jejich přirozená spojnice, pro přechod Labe již nebude nutné využívat Labský most na městském okruhu.
Finální návrh mostní konstrukce vycházel striktně z vítězného návrhu. Jedná se o velmi komplexní projekt, jenž je definován řadou okrajových podmínek zejména s ohledem na umístění mostu v intravilánu města, parametry převáděné komunikace a omezení plynoucí z charakteru a umístění překračovaných překážek. Základním sjednocujícím parametrem jsou tvary dílčích částí konstrukce a finální celková geometrie konstrukce, která je charakterizována přirozeným a optimálním rozložením tuhostí a vnitřních sil.
POPIS KONSTRUKCE MOSTU
Základní uspořádání konstrukce
Konstrukce lávky je navržena jako nesymetrický spojitý nosník o dvou polích. Hlavní pole, překračující řeku Labe se zaručeným plavebním gabaritem a dvojici nábřežních stezek, má rozpětí 69 m. Vedlejší pole má pak rozpětí 32 m. Staticky se jedná o „samokotvenou“ visutou konstrukci tvořenou mostovkou z prefabrikovaných dílců z UHPFRC, která je podepřena prostřednictví ocelových vzpěr dvojicí visutých kabelů vedených podél jejích vnějších okrajů. Hlavní nosné kabely jsou kotveny v ocelových příčnících na krajních opěrách a v ocelovém příčníku nad pilířem. Ocelový příčník je s pilířem tuze spojen. Geometrie a napínací napětí v hlavních nosných kabelů je zvoleno tak, aby došlo k vyrovnání účinků vlastní tíhy konstrukce a ekvivalentního zatížení od účinků předepnutí těchto kabelů. Pro fázi napínání kabelů je tak nutné zabezpečit dokonalý „pokluz“ mezi kabely a ocelovými žebry. Po dosažení požadované úrovni napětí ale dojde k „uzamknutí“ polohy kabelu vůči ocelovým žebrům. Vytvořen tak bude virtuální Vierendeelův nosník, kde spodní pas je tvořen napnutými hlavními nosnými kabely. Chování celé soustavy je pak zásadně ovlivněno tuhostí tohoto spodního pasu – průřezovou plochou nosných kabelů a tuhostí aretace jejich polohy vůči ocelovým žebrům.
Založení mostu, spodní stavba
Lávka je založena pomocí mikropilot (krajní opěra na pravém břehu) a ražených prefabrikovaných pilot na levém břehu (pilíř a krajní opěra na levém břehu).
Spodní stavba je tvořena dvojicí krajních opěr a pilířem. Jak krajní opěry, tak pilíř vycházejí ze základních principů celé stavby. Jejich tvary jsou tak složité a pro zhotovitele v kombinaci s požadavky na finální povrchy znamenaly velkou výzvu. Krajní opěra na pravém břehu plní kromě standardní funkce uložení nosné konstrukce ještě roli ochrany sítí situovaných za závěrnou zídkou směrem vně mostu. Bylo tak nutné vytvořit „skrytý“ most, který překonává prostor se sítěmi, zaručuje jejich ochranu a umožňuje jejich případnou inspekci a opravu bez zásahu do konstrukce lávky.
Nejvýraznějším prvkem spodní stavby je mezilehlý pilíř na levém břehu situovaný v těsné blízkosti nábřežní stezky. Zatímco na krajních opěrách je konstrukce uložena na dvojici ložisek, s pilířem je tuze spojena. Vytvořen je zde pevný bod celého konstrukčního systému. Pilíř je tvořen dvojicí dříků se společným základem a spodním blokem. Geometricky se jedná o velmi složitou konstrukci tvořenou plochami s dvojí křivostí a malými poloměry. Z tohoto důvodu zhotovitel zvolil technologii digitální fabrikace, bednící formu vlastními kapacitami prefabrikoval a následně zkompletoval na stavbě.
Nosná konstrukce
Mostovka je tvořena celkem 39 prefabrikovanými segmenty z UHPFRC (37 standardních segmentů a 2 zesílené, které jsou umístěné před a za pilířem). Segmenty jsou tvořeny dvojicí podélných krajních trámů a subtilní deskou, která trámy vzájemně propojuje. Pro zajištění dostatečné tuhosti segmentů a pro umístění kabelů vnějšího předpětí je navržena dvojice příčných žeber. Spára mezi segmenty bude před realizací předpětí vyplněna vysokopevnostní cementovou zálivkou.
Segmenty jsou podepřeny soustavou radiálních žeber, která zároveň zajišťují propojení mostovky s hlavními nosnými kabely a tím i přenos vynášecích sil. Tvarově žebra přecházejí nad mostovkou do sloupků zábradlí. Zábradlí kopíruje rastr celé konstrukce, členěno je do částí odpovídajících délce segmentů. Do madla zábradlí bude integrováno LED osvětlení lávky. Prostor mezi sloupky bude vyplněn napnutou nerezovou sítí. Součástí ocelové konstrukce mostovky jsou i příčníky umístěné nad krajními opěrami a nad pilířem.
Napjatost mostovky (dekomprese při MSP) je zajištěna čtyřmi nesoudržnými předpínacími kabely, které procházejí UHPFRC segmenty. Tyto kabely zvyšují tlakové napětí především ve spárách mezi segmenty. Kabely jsou navrženy ze 13 lan a jsou kotveny do ocelových příčníků nad krajními opěrami.
Hlavním nosným prvkem jsou 4 uzavřené kabely o průměru cca 130 mm, kotvené v mostovce pomocí pevných kotev (na pilíři) a aktivních kotev (umožňujících napínání) na krajních opěrách. Geometrie hlavních nosných kabelů vychází z optimalizovaného tvaru definovaného okrajovými podmínkami (požadovanými volnými prostory pod lávkou pro vedení lodní a cyklistické dopravy) a statickým chováním konstrukce. Kabely jsou zakřivené jak ve vertikální, tak i v horizontální rovině. Vedeny jsou na teoretické kuželové ploše, což vytváří spolu s ocelovými žebry tuhý konstrukční systém. V rámci realizační dokumentace byly kabely rozděleny pro hlavní a vedlejší pole. Jejich propojení je zajištěno přes konstrukci příčníku nad pilířem.
Pro statický výpočet byla použita řada výpočetních modelů. Tyto modely zohledňovaly komplikované statické působení konstrukce ve všech fázích výstavby a během celé životnosti konstrukce. Pro navržení a posouzení detailů konstrukce byly vytvořeny samostatné modely založené na 3D metodě konečných prvků. Všechny výsledky z výpočetních modelů byly ručně porovnány s výsledky dosaženými analytickým řešením.
POSTUP VÝSTAVBY
Prostor celého staveniště je velmi stísněný, což je dáno polohou mostu v širším centru města a charakterem okolí. V prostoru stavby se nachází 27 různých inženýrských sítí, které bylo nutné před samotným započetím výstavby ochránit, vymístit, či přeložit.
Pro instalaci mostní konstrukce a podepření všech dílčích částí bylo zvoleno použití kombinace těžké podpůrné skruže a prostorové lešeňové konstrukce. Manipulace s dílci je zajištěna pomocí portálového jeřábu, který obsluhuje celé staveniště.
Montáž nosné konstrukce započala umístěním ocelových žeber do správné polohy a instalací jejich ztužení, pomocí kterého je zaručena dostatečná globální stabilita konstrukce během procesu montáže a aktivace. Zároveň došlo i k osazení nadpodporových příčníků v oblasti krajních opěr a pilíře. Do připravených svorek byly následně umístěny hlavní nosné kabely. Dalším krokem je postupná montáž segmentů, která postupuje od krajní opěry na pravém břehu k pilíři a následně k levé krajní opěře. Geometrie konstrukce je průběžně rektifikována, aby byla zaručena možnost správné instalace a propojení všech částí mostu.
Po dokončení zalití spár mezi segmenty a jejich vytvrdnutí bude realizováno předpětí kabely vedenými skrze žebra segmentů. Zaručena tak bude dostatečná tlaková rezerva ve spárách mezi segmenty před finální aktivací konstrukce. Tato aktivace bude provedena napnutím hlavních nosných lan, čímž dojde k eliminaci sil v podpůrné konstrukci a částečnému zvednutí z montážních podpor. Po dosažení definované napjatosti v hlavních kabelech bude jejich poloha vůči ocelovým žebrům uzamknuta pomocí dvojic svorek. Hlavní nosné kabely tak budou pro další etapy fungování konstrukce působit jako spodní pas Vierendeelova nosníku.
ZÁVĚR
Ve všech ohledech se jedná o zcela výjimečnou konstrukci, která se svými požadavky na přesnost a kvalitu vymyká běžným zvyklostem stavební praxe. Celý proces výstavby probíhá v režimu velmi úzké spolupráce mezi všemi zúčastněnými partnery (autoři návrhu, projektanta RDS, zhotovitel). Jedině tak je možné splnit teoretické předpoklady návrhu konstrukce a zdárně je přenést do realizace.
Je oprávněné předpokládat, že se most stane významnou dominantou této části Hradce Králové a bude znamenat milník v možnostech návrhu a výstavby mostních konstrukcí s využitím současných technologií a know-how.
Lukáš Vráblík, Petr Harazim
VALBEK, spol. s r. o.
Libor Kábrt, Gabriela Elichová, Martin Elich
GEM VISION
Jiří Keclík, Lucie Navarová, Viktor Stržínek
SMP CZ, a. s.
LITERATURA:
[1] VALBEK, spol. s r. o. – Projektová dokumentace RDS, 2021/2022
