Pohled na most.
Předmětem studie je řešení modernizace mostu D-020..1 a ..2 s ohledem na plánované rozšíření dálnice D5 na kategorii D34. Studie měla za úkol prověřit možnosti rozšíření stávajícího mostu na plnou kategorii, tj. D34 (3 + 3 + odstavné pruhy) a také na kategorii D 29 (3 + 3 bez odstavných pruhů).
STÁVAJÍCÍ KONSTRUKCE
Stávající mosty tvoří dvě souběžné samostatné mostní konstrukce shodného příčného uspořádání. Nosnou konstrukci mostu tvoří spojitý nosník konstantního průřezu z předpjatého betonu o 15 polích s rozpětími 39 + 13 × 49,5 + 39 m (Velký Beroun), resp. o šesti polích s rozpětími
30 + 33 + 49,5 + 39 + 49,5 + 39 m (Malý Beroun). Nosná konstrukce má dvoutrámový příčný řez. V příčném směru působí mostovka jako železobetonová. Příčná ztužidla jsou umístěna pouze na krajních podpěrách. Výstavba nosné konstrukce se prováděla metodou betonáže na výsuvné skruži. Most byl dokončen v roce 1985.
ZATÍŽITELNOST
Na základě ověření skutečného stavu mostu diagnostickým průzkumem byla stanovena jeho zatížitelnost podrobným statickým výpočtem dle ČSN 73 6222. Byla zohledněna skutečná pevnostní třída betonu a zjištěné oslabení předpínací výztuže – dle doporučení byl vynechán jeden předpínací kabel nad podporou (= oslabení cca 7 %). Byly použity dvanáctilanové popouštěné kabely – 12 ∅ Lp 15,5.
Nebyla splněna dekomprese pro kvazistálou kombinaci, proto je zatížitelnosti stanovena pro zbytkovou životnost S3 (15 až 30 let) dle kritérií ČSN 73 6222. Pro provoz v režimu 2 + 2, který je požadovaný během rozšíření/stavby nového mostu, bude nutno konstrukci levého mostu provizorně rozšířit (z 11,75 m na 12,5 m mezi svodidly). Tento stav byl také staticky posouzen a při uvažování zbytkové životnosti S1 (10 let) není limitující pro zatížitelnost provizorně rozšířeného stávajícího mostu a platí hodnoty zatížitelnosti Vn = 27 t, Vr = 90 t, Ve = 254 t.
Varianty konstrukčního řešení
Cílem studie je prověření využitelnosti stávajícího mostu pro budoucí rozšíření dálnice. Stávající mosty mají šířku mezi svodidly každý 11,75 m. Provozně optimální řešení představuje rozšíření obou mostů na kategorii D34.0 – to znamená 15,5 m mezi svodidly (viz úvodní obrázek). Rozšíření na kategorii nebude vzhledem k omezenému prostoru komentováno.
Varianta 1
(zachování stávající nosné konstrukce)
Stávající levý i pravý most jsou rozšířeny tak, aby umožnily převést dálnici s kategorií D34.
Varianta 2
(zachování stávající spodní stavby)
Stávající nosná konstrukce je vyměněna za novou, respektující šířkové uspořádání dálnice D34. Stávající spodní stavba bude zachována.
Varianta 3
(zachování stávajícího založení)
Stávající nosná konstrukce včetně spodní stavby je kompletně zdemolována a nahrazena novou. Zachováno zůstává pouze založení. Levý i pravý most respektují šířkové uspořádání dálnice D34.
Varianta 1 (zachování stávající nosné konstrukce)
Rozšíření stávající nosné konstrukce se předpokládá doplněním nové části podélné nosné konstrukce, která by byla se stávající konstrukcí spojena v příčném směru. Možnost, že by stávající konstrukce byla rozšířena jen v příčném směru a byla podpírána pouze původní nosnou konstrukcí, není při šířce rozšíření více než 4 m reálná.
Byly zvažovány varianty rozšíření konstrukcí z předpjatého betonu a ocelobetonová spřažená konstrukce. Ideálně by měla být zvolena taková nová konstrukce, která bude mít co nejmenší dlouhodobé deformace od reologických vlivů (smršťování a dotvarování). V opačném případě by svislé deformaci od reologických vlivů (v případě předpjaté konstrukce navíc i zkrácení od předpětí) bránila stávající nosná konstrukce (nyní již vysmršťovaná a dotvarovaná), a v důsledku toho by pak docházelo k nepříznivému zvýšení jejího namáhání.
Z výše uvedených důvodů bylo zvoleno rozšíření pomocí ocelobetonové spřažené konstrukce. Specifikem tohoto návrhu je snaha minimalizovat rozdílný průhyb ocelové a betonové konstrukce od nahodilého zatížení – snaha přiblížit se tuhostí nové ocelové části (E * I / 1 m) k tuhosti stávající betonové části.
To vede v porovnání se standardním návrhem nového mostu k výrazně větším spotřebám oceli a ke zdánlivě neekonomickému návrhu.
Zároveň stávající konstrukce nevyhovuje kritériím ČSN EN 1992-2 pro dodatečně předpjaté konstrukce – není splněno kritérium dekomprese v kvazistálé kombinaci. Pro splnění kritérií požadovaných ČSN EN 1992-2 je stávající nosnou konstrukci nutné zesílit v podélném směru. Zesílení se provede přidanými externími kabely, které budou vedeny ve zdvihaných trajektoriích po celé délce mostu.
Dle výsledků statického výpočtu je nutné konstrukci zesílit i v příčném směru, a to jednak na účinky ohybového namáhání, tak zejména na účinky smykového namáhání.
Varianta 2 (zachování spodní stavby)
Tato varianta předpokládá zhotovení kompletně nové nosné konstrukce s maximálním možným využitím stávající spodní stavby. Vlastní nosná konstrukce je navržena jako ocelobetonová dvoukomorová. Oba dopravní pásy dálnice budou v definitivním stavu podporovány jednou nosnou konstrukcí.
Široké vnější konzoly jsou podporovány podélníky a šikmými vzpěrami. Deska je navržena jako železobetonová (bez příčného předpětí).
Důvodem spojení dvou komor nosné konstrukce je využití stávající spodní stavby, a tudíž velmi velké vyložení vnějších konzol. Bez tohoto spojení by konstrukce při excentricky rozloženém zatížení v příčném směru nebyla stabilní. Toto spojení je staticky nutné až ve finálním stavu při využití plné šířky konstrukce pro dopravu. Během výstavby je tedy možné používat jen jednu polovinu nosné konstrukce (tedy bez spojení s druhou konstrukcí) v režimu 2 + 2 jízdní pruhy odsunuté 3,0 m od vnější římsy. Stejným způsobem bude v případě potřeby v budoucnu možné jednu polovinu nosné konstrukce vyměnit při zachování provozu po druhé polovině. Jedná se tedy o jednu společnou konstrukci, ale v případě potřeby je její rozdělení na dvě oddělené a samostatně provozované konstrukce (byť v provizorním režimu dopravy) možné.
Varianta 3 (zachování stávajícího založení)
Tato varianta předpokládá zhotovení kompletně nové nosné konstrukce a spodní stavby s maximálním možným využitím stávajícího založení. Vlastní nosná konstrukce je navržena jako ocelobetonová jednokomorová. Každý dopravní pás dálnice zůstane podporován samostatným mostem.
Jednokomorová konstrukce je vhodná zejména díky malé šířce ve spodní části. Díky tomu lze navrhnout jednodříkový pilíř, který bude výhodně zatěžovat základ v podstatě v místě jednoho dnešního sloupu.
Spřažená ocelobetonová konstrukce (varianty 2 a 3) je navržena z důvodu maximalizace rychlosti výstavby (monolitické konstrukce nemohou konkurovat) – metoda postupné montáže s mezilehlými bárkami nebo výsuv. U takto dopravně exponované komunikace je celková doba výstavby zásadní faktor k uvážení.
TECHNICKO-EKONOMICKÉ POSOUZENÍ VARIANT
Technicko-ekonomické porovnání je provedeno pouze pro investiční náklady. Nejsou zohledněny celkové náklady v celém životním cyklu stavby, tedy náklady na budoucí údržbu a opravy (viz tabulka 1).
Tabulka 1 – Porovnání stavebních nákladů jednotlivých variant
| Číslo SO | Název SO | Stavební náklady* | R1 | R2 | R3 | R4 | R5 | R6 | R | Ocenění rizik | Celkem celkem bez DPH vč. ocenění rizik |
| D5-020 | Varianta 1 | 1 197 003 838 | 15 % | 5 % | 10 % | 1 % | 2 % | 1 % | 138,20 % | 457 311 464 | 1 654 315 302 |
| D5-020 | Varianta 2 | 1 255 257 845 | 15 % | 5 % | 10 % | 1 % | 2 % | 1 % | 138,20 % | 479 567 220 | 1 734 825 065 |
| D5-020 | Varianta 3 | 1 395 999 310 | 15 % | 5 % | 10 % | 1 % | 2 % | 1 % | 138,20 % | 533 337 043 | 1 929 336 353 |
ZÁVĚR A DOPORUČENÍ
- Varianta zachování a rozšíření nosné konstrukce (varianta 1) je ze statického hlediska možná, ale:
- Z hlediska živtnosti je nevýhodná – stávající konstrukce byla postavena v 80. letech minulého století podle tehdejších norem, je ji sice možné zesílit, tak aby staticky vyhověla i dnešním návrhovým normám, ale některé významné normové požadavky žádným způsobem splnit nelze – např. spojkování 100% předpínací výztuže v pracovních spárách mezi takty.
- Staticky a technlogicky mimořádně složité řešení s řadou neznámých vstupních parametrů (nutná dodatečná diagnostika předpětí během výstavby) &qut; výrazné rizik zdržení a víceprací při realizaci (v extrémním případě přechod na jiné řešení).
- Vyžaduje větší trvalé zábry pro pilíře než nová konstrukce (varianta 2 a 3).
- U tét varianty je nutno uvážit i polohu mostu. Most je v intravilánu a vytváří vizuální dominantu části Berouna. Variantu 1 rozhodně nelze označit za esteticky vhodnou dominantu města.
- Všechny varianty počítají s využitím stávající konstrukce pro provoz 2 + 2 během výstavby s šířkou 12,5 m mezi svodidly. Pro provoz 2 + 2 je nutno stávající konstrukci levého mostu provizorně rozšířit.
- Z hlediska očekávané životnosti stavby a nákladů po celou dobu životního cyklu stavby doporučujeme varianty s novou nosnou konstrukcí.
- Varianta 2 je výhodná z hlediska omezení prací pod mostem a má nižší pořizovací náklady než varianta 3. Z druhé strany bude vyžadovat zvýšené úsilí při následné údržbě – starší spodní stavba, společná n. k. pro oba jízdní pásy. Varianta 3 je řešení nejrobustnější a z hlediska životnosti nejtrvalejší. Na takto vytížené a pro Česko páteřní komunikaci doporučujeme řešení, které bude mít nejvyšší životnost, tedy variantu 3.
Autoři: Ing. Martin Blatský, blatsky@pontex.cz
Ing. Václav Hvízdal, hvizdal@pontex.cz
Pontex spol. s r.o.
