Zavěšený most přes Labe je první stavbou ŘSD soutěženou formou Design & Build

Zavěšený most přes Labe je součástí stavby silnice I/36 – úsek Trnová, Fáblovka, Dubina. Jedná se o první velkou stavbu ŘSD, která byla soutěžena formou Design & Build. To umožňovalo uchazečům upravit návrh konstrukcí svým možnostem a tomu přizpůsobit nabídkovou cenu.

Článek se soustřeďuje na most přes Labe, který je nejvýznamnějším objektem stavby. Zadavatel stanovil závazné parametry mostu, jimiž jsou zejména typ konstrukce – jednopylonový zavěšený most, rozpětí hlavního pole 135 m, niveleta a příčný řez převáděnou komunikací, plavební profil a pak řada dalších kritérií. Článek navazuje na text uvedený v čísle 4/24 na straně 60, kde jsou uvedeny informace o projektu a mimo jiné je podrobně popsána výstavba mostovky.

Obr. 1 – Návrh zhotovitele – podélný řez, příčný řez.

Výstavba pylonu

Pylon je ve spodní části členěn do dvou dříků, každý o průřezu 1,8 × 2,2 m. Spodní takt o výšce 8 m byl budován do standardního systémového bednění. Dále bylo instalováno překládané šplhací bednění o výšce taktu 4 m (obr. 2). Aby se urychlil proces výstavby, byly předvyrobeny armokoše (obr. 3), které se jeřábem ukládaly do bednění.

 

Obr. 2 – Výstavba dříků pylonu pomocí šplhacího bednění.

Obr. 3 – Sestavený armokoš.

Pylon byl navržen z betonu C50/60, jenž je charakteristický již poměrně značným vývinem hydratačního tepla. Vzhledem k tomu, že výstavba probíhala v letních měsících za horkého počasí, byla uložená směs chlazena průtokem vody v plastových trubkách instalovaných do profilu pylonu.

Ukloněné dříky jsou během výstavby vlivem působení vlastní tíhy namáhány ohybem. Aby se elimininoval vliv průhybu, byly ve dvou výškových úrovních dříky vzájemně rozepřeny vzpěrami s hydraulickými lisy tak, aby se dosáhlo přímého tvaru obou dříků (obr. 4, 5).

Obr. 4 – Výstavba hlavy pylonu pomocí šplhacího bednění, dočasné rozpěry dříků.

Následoval atypický díl, kdy se dva dříky spodní části pylonu spojily v jeden prvek. Poté se rekonfigurovalo šplhací bednění a pokračovala betonáž společného dříku. V této horní části pylonu bylo osazeno sedm sedel pro převedení závěsů přes pylon.

Sedlo je tvořeno ocelovým pláštěm, který je vyplněn vysokohodnotným betonem, v němž jsou vytvořeny kanálky pro každé lano závěsu. Kanálky mají tvar obrácené kapky proto, aby se po napnutí lana toto zaklínilo a bylo schopné přenášet do jisté míry rozdílnou sílu z každé strany závěsu.

 

Obr. 5 – Detail dočasné rozpěry dříků.

Obr. 6 – Sedlo uložené ve fixačním rámu.

Výhodou systému sedel je, že je pylon namáhán zejména radiální silou působící pod sedlem. Není tedy potřebné přenášet kotevní síly závěsů, jak je tomu u jiných systémů. Dominantní radiální namáhání vyžaduje především vyztužení pod sedlem pro přenos příčných tahů, obdobně jako pod ložisky.

Jelikož je potřebné, aby sedla byla uložena v přesné poloze, byl vyroben dostatečně tuhý ocelový rám, do kterého se přesně uložilo každé sedlo (obr. 6). Následovala instalace výztuže, přesun bednění a betonáž. Ocelový rám byl rovněž zabetonován a činil tak tuhou podporu pro fixaci dalšího patra rámu s následujícím sedlem.

Z důvodu kvalitního probetonování pod sedlem se využíval samozhutnitelný beton. Proces betonáže se nejprve ověřil na vzorcích skutečné velikosti, kde se prokázalo kvalitní podbetonování pod sedlem.
 

Příčná šikmá táhla

Zvláštní pozornost je třeba věnovat příčným šikmým táhlům, která přenášejí svislou sílu ze závěsu k dolním okrajům komory. Sílu ze závěsu lze rozložit do vodorovné složky působící podélně a svislé složky. Podélná síla se z kotvy závěsu přenáší přímo do podélného žebra umístěného v prostoru středního dělicího pásu vozovky a postupně se roznáší do celého průřezu komory, kde významně přispívá k podélnému předpětí.

Obr. 7 – AF kotva připravená k zabetonování.

Svislou složku je zapotřebí přenést především do stěn komory, k čemuž slouží šikmá táhla. Z technologických důvodů bylo potřebné mít během výsuvu volný prostor v komoře, aby se mohlo přesunovat bednění horní desky do dalšího taktu. Proto byly osazeny pouze horní kotvy s průchodkami středním podélným žebrem a dolní kotvy v rozích komory. Dole jsou osazeny speciální kotvy firmy VSL označené AF, které slouží k pasivnímu zakotvení lan, bez nutnosti přístupu zvenčí. Jedná se o masivní ocelový hrnec kónického tvaru zužující se směrem vzhůru (obr. 7). Na něj navazuje kanálek.

Po výsuvu mostovky se do AF kotev vložila lana zakončená nalisovanými válečky. Vnitřní prostor hrnce se zaplnil vysokohodnotným betonem (UHPC). Po zatvrdnutí UHPC byla kotva připravena k napínání. Ze statického hlediska je vhodné, aby táhlo mělo dostatečnou tuhost, proto je tvořeno betonovým prvkem kruhového průřezu, kde předpínací kabel je veden uprostřed. Tento prvek byl vytvořen tak, že se kolem táhla instalovala tenkostěnná ocelová trubka a prostor mezikruží mezi trubkou a kanálkem se zaplnil betonem. S ohledem na možnost montáže a instalace kanálku byla trubka rozdělena na dvě teleskopické části (obr. 8, 9). Ocelová trubka se tedy využívá jako ztracené bednění a rovněž pro přenos příčných tahů vznikajících při stlačení táhla předpětím, obdobně jako je tomu u sloupů z ovinutého betonu.

 

Obr. 8 – Instalace kanálku předpětí a nastražené teleskopické trubky.

Obr. 9 – Dokončená betonová předpjatá táhla.

Poté co byla zhotovena příčná táhla a instalována předpínací lana, přistoupilo se k jejich předpětí. Využití lanového předpětí pro příčná táhla je poměrně atypické řešení. Velkou výhodou oproti tyčovému předpětí je menší citlivost na případné geometrické odchylky. Pokud vlivem nepřesné instalace tyče dojde k jejímu ohybu, vlivem vzniklého ohybového momentu výrazně klesá únosnost. Navíc dodaný systém byl i ekonomicky výhodnější. Obavy ze ztráty předpětí vlivem prokluzu v kotvě se daly eliminovat podložením celé kotvy, ale tuto možnost nebylo potřebné využít.

Instalace závěsů

Závěsy instalovala firma VSL v rámci subdodávky. Postupně byly instalovány plastové průchodky pro závěsy, do nichž se protahovala jednotlivá lana závěsu. Lana závěsu jsou pozinkovaná a potažená plastovou ochranou. Plast se z lana odstraňuje v kotevní oblasti a v délce průchodu sedlem (obr. 10).

Každé lano se jednotlivě předpíná synchronně z obou stran, čímž dojde k jeho zaklínění do kapkovitého kanálku sedla a aktivuje se tak tření mezi lanem a kanálkem (obr. 11). V oblasti kotev a sedla je pak závěs zainjektován gelem, který zajišťuje protikorozní ochranu lana.

 

Obr. 10 – Instalace závěsů.

Obr. 11 – Synchronní napínání a kotvení lan.

Delší závěsy (4 ks ze 7 ks) jsou vybaveny třecími tlumiči umístěnými na koncích průchodek mostovkou. Tlumiče eliminují kmitání závěsů způsobené větrem a účinky dopravy. Nejvíce zatížené závěsy jsou sestaveny až ze 169 předpínacích lan.

Přestože je ochraně lan závěsů proti korozi věnována patřičná pozornost, počítá se s možností výměny jednotlivých lan. K poškození lan by také mohlo dojít při vážné nehodě nebo při útoku na most. Pokud by bylo lano kdekoli přerušeno, došlo by k jeho vyvléknutí ze sedla a pylon by nebyl dlouhodobě nesymetricky namáhaný, samozřejmě dynamickému rázu předejít nelze.

Obr. 12 – Nainstalované závěsy, pomocné lávky na pylonu.

Aktivací závěsů se most dostává do definitivního statického schématu, kdy nastává odlehčení dočasných podpor (obr. 12). Dočasné podpory se postupně odstraňují (obr. 13).

 

Obr. 13 – Demolice dočasných podpor..

Obr. 14 – Osazený římsový prefabrikát z UHPC.

Dokončovací práce

V průběhu výstavby pylonu se instalovaly prefabrikované prvky říms, římsa úzkého služebního chodníku je tvořena masivním prefabrikátem z běžného betonu, naopak široká římsa veřejného chodníku je z vylehčeného prefabrikátu z UHPC (obr. 14), čímž se vyvažuje příčný řez a zcela se eliminuje kroucení mostu od vlastní tíhy.

Následuje instalace mostní izolace, výstavba monolitických částí říms, vozovky, svodidel, protihlukových stěn a realizace dalších drobných prací.

Závěry

Při návrhu mostu přes Labe bylo dbáno na ekonomickou efektivitu. Dimenze konstrukce odpovídají statickému působení. Vetknutí do středního pilíře přispívá k tuhosti konstrukce a její odolnosti proti působení nesymetrického nahodilého zatížení. Rovněž i jednostranné zakotvení nejdelšího závěsu do opěrového příčníku příznivě působí na tuhost konstrukce.

Návrh konstrukčního řešení vycházel z technologie výstavby. Veškeré předpětí potřebné ve stavebních stavech je plně využito v definitivním působení konstrukce. Potřebná tuhost mostovky pak vedla k malému počtu závěsů.

Výstavba pylonu pomocí šplhacího bednění se ukázala jako efektivní a v zásadě jednoduchá.

Rozkročený tvar pylonu a užití sedel pro převedení závěsů vedou k minimalizaci namáhání konstrukce. Využití betonu na výstavbu pylonu daného tvaru je výhodné a jeho vyztužení je na přijatelné úrovni.

Přestože se jedná o konstrukci, u níž je rozhodující minimalizace nákladů, využitím jednoduchých tvarů a přísným respektováním statického působení se podařilo vytvořit esteticky příznivě působící dílo.

Autor: Dr. Ing. Petr Vítek,
HOCHTIEF CZ, a. s.