asb-portal.cz - Odborný portál pro profesionály v oblasti stavebnictví
Partneři kategorie

Konstrukce s postupně budovaným příčným řezem

22.01.2014

Statická analýza a sledování mostů tvořených páteřním komorovým nosníkem s velmi vyloženými konzolami je popsána. Mostovka je vytvářena postupně; nejdříve byl v bednění zavěšeném na speciální výsuvné skruži s takzvaným organickým předpětím, které eliminuje deformaci skruže, vybetonován páteřní nosník; potom byly osazeny vzpěry a byla vybetonována mostovková deska. Mosty celkové délky 2 170 m mají rozpětí délek až 69 m, jejich šířka je až 28,70 m

Před třiceti lety byl u Poděbrad postaven zavěšený most přes Labe (obr. 1) [1]. Jeho 31,80 m široká mostovka byla tvořena páteřním nosníkem s velmi vyloženými konzolami podporovanými vzájemně nespojenými prefabrikovanými vzpěrami deskového průřezu. Jednokomorový nosník sestavený z prefabrikovaných segmentů byl postaven nejdříve, potom byly smontovány prefabrikované vzpěry a následně byly vybetonovány konzoly do bednění, které bylo podporované těmito vzpěrami. Podobné uspořádání bylo užito při stavbě zavěšeného mostu v Praze Vršovicích a u několika mostů projektovaných jinými projektanty.

Nedávno byl podobný postup užit u staveb několika dlouhých viaduktů, které jsou nyní stavěny na Slovensku (obr. 2). Tyto mosty mají rozpětí délek až 69 m, jejich šířka je až 28,70 m (obr. 3 a 4). Páteřní nosník je betonován po polích v bednění zavěšeném na speciální výsuvné skruži s takzvaným organickým předpětím (OPS), které eliminuje deformaci skruže. S ohledem na co možná největší redukci váhy páteřního nosníku je nosník velmi úzký. Proto je příčné vyložení konzol až 11,00 m.

Obr. 2 Konstrukce mostu

Je zřejmé, že toto řešení vyžaduje nejen pečlivou analýzu a řešení detailů, ale také zkušeného zhotovitele. Také stavba a provoz těchto mostů musí být pečlivě kontrolovány a sledovány.

Nové konstrukce

První konstrukcí tohoto systému je 975 m dlouhý viadukt postavený přes údolí Hosťovského potoku na Rychlostní komunikaci R1 poblíž Nitry (obr. 3, R1 205). Most šířky 25,66 m má 17 polí délek 42,0 + 45,0 + 48,0 + 9 × 69,0 + 48,0 + 45,0 + 42,0 + 33,0 m. Výška nosníku se mění od 4,00 do 2,60 m. Most byl otevřen v září 2011 [2].

Dva mosty podobného uspořádání se nyní stavějí na úseku Fričovce – Svinia poblíž Prešova na dálnici D1 (obr. 3, D1 202 a 203). Mosty, které se stavějí přes potoky Lazný a Štefanovský, mají celkovou délku 269 a 182 m; rozpětí typického pole je 45 m. Oba směry dálnice jsou vedeny po jednom mostě celkové šířky 29,80 m. Výška nosníků je 2,60 m. Mostovky mostů, které jsou rámově spojeny s pilíři tvaru písmene H, tvoří semi-integrální konstrukční systém.

Další dva mosty podobného uspořádání se nyní stavějí také na úseku Jánovce – Jabloňov poblíž Levoči na dálnici D1 (obr. 3, D1 216 a 217). Mosty, které se stavějí přes údolí potoků Lodina a Dolianský, mají celkovou délku 367 a 414 m; rozpětí typického pole je 65 m. Oba směry dálnice jsou vedeny po jednom mostě celkové šířky 28,70 m. Výška nosníků je od 4,00 do 2,60 m. Mostovky mostů, které jsou kloubově spojeny s dvojicemi štíhlých podpěr, tvoří semi-integrální konstrukční systém.

Páteřní komorový nosník je betonován postupně po polích s přečnívající konzolou do bednění zavěšeném na horní výsuvné skruži. Mostovky jsou podélně předepnuty vnitřními soudržnými kabely situovanými v průřezu a vnějšími, nesoudržnými kabely situovanými v komoře. Soudržné kabely jsou spojkovány v každé konstrukční spáře. Vnější kabely jsou kotveny v podporových příčnících a jsou v poli ohýbány v deviátorech.

V příčném směru je mostovková deska předepnuta kabely tvořenými čtyřmi lany vedenými v plochých kanálcích situovaných ve vzdálenosti 1,50 m. Během montáže jsou vzpěry zavěšeny na dvě předpínací tyče, které jsou kotveny v konzolách základního průřezu.

Vzpěry nominální šířky 3,00 nebo 2,50 m jsou podporovány krátkými spodními konzolami komorového nosníku (obr. 5). Mostovková deska je betonována do bednění podepřeném již smontovanými vzpěrami (obr. 6). Po předepnutí příčných kabelů jsou napnuty podélné kabely

Obr. 5 Zavěšení prefabrikovaných vzpěr.

Statická analýza

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 (obr. 7). 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. Protože všechny aspekty návrhu jsou uvedeny v [3], je zde diskutován pouze speciální problém funkce prefabrikovaných vzpěr (obr. 8). Výsledky analýzy jsou prezentovány pro most přes Lazný potok (Most D1 203).

Obr. 8 Prefabrikované vzpěry

Vzpěry mají deskový průřez, který je u spodního a bočních okrajů ztužen žebry. Jak vzpěry, tak i podporující konzoly jsou zakřiveny (obr. 9). Aby při montáži byly vzpěry podepřeny jen na krajních okrajích, je střední část dolního okraje navržena s vybráním. Po vybetonování konzol je horní část spáry vyplněna plastbetonem, který garantuje vodotěstnost spáry.

Vzpěry – Příčné namáhání

V příčném směru mostu působí vzpěry jako konstrukční prvek, který je namáhán normálovými a smykovými silami a ohybovými momenty. Při stavbě působí spára mezi vzpěrou a podporujícím nálitkem jako mimostředný kloub. Protože za provozu vznikají ve spáře jenom tlaková namáhání, je možné považovat spáru vyplněnou plastbetonem za pevné spojení.

Významné ohybové namáhání vzniká ve vzpěrách hlavně při betonáži vnějších konzol, kdy vzpěry působí jako skruž podporující posuvné bednění (obr. 10 a 11).

Obr. 11 Příčný řez – namáhání za provozu

Vzpěry – Podélné namáhání

Ačkoli vzpěry nejsou vzájemně spojeny, přispívají k resistenci konstrukce jak v ohybu, tak i krutu. Obr. 12 ukazuje rozdělení normálových napětí a takzvanou spolupůsobící šířku beff, kterávyniká od zatížení LM1 v horních a spodních vláknech mostovky v řezu vzdáleném 2,50 m od vnitřní podpěry. Obr. 13 ukazuje smykový tok od charakteristické kombinace zatížení, které vyvozuje maximální kroucení. Výsledky jsou ukázány pro podmínky:

  • vzpěry jsou zanedbány,
  • vzpěry nejsou vzájemně spojeny (obr. 8),
  • vzpěry jsou vzájemně spojeny.

Z obr. 9 a 10 je zřejmé, že vzájemně nespojené vzpěry přispívají k resistenci konstrukce k návrhovému zatížení – avšak za předpokladu perfektního spojení vzpěr s podporujícími nálitky komorového nosníku. Protože funkce mostu závisí na perfektním provedení, byl přijat dále popsaný konzervativní přístup.

Páteřní nosník byl navržen bez přispění vzpěr k přenosu ohybu i krutu. Naopak, prefabrikované vzpěry byly navrženy pro namáhání, které vzniká za předpokladu perfektního spojení vzpěr a nálitky komorového nosníku. Tento přístup garantuje, že vzpěry nebudou poškozeny při provozu mostu.

Sledování mostu při stavbě a za provozu

První konstrukce, viadukt přes údolí Hosťovského potoka (R1 205), byla 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 (obr. 14). Dva řezy (C, D) jsou v poli č. 6 a dva řezy (A, B) jsou v poli 7. Pole 6 představuje typické pole s kluzným uložením na pilíři 6 a s kloubovým uložením na pilíři 7; pole 7 je speciální pole kloubově spojené s pilířem 7 a rámově spojené s pilířem 8. V obou polích je jeden řez umístěn uprostřed rozpětí a jeden asi 0,5 m od líce zárodku pilířů. V každém řezu bylo osazeno 10 tenzometrů. Protože byla měřena podélná přetvoření, byly tenzometry uloženy podélně uprostřed tlouštěk jednotlivých desek.

Tenzometry byly spojeny s měřicí ústřednou DataTaker situovanou v dutině mostu. Ve vybraných intervalech měřicí ústředna ukládá hodnoty frekvencí jednotlivých strunových tenzometrů a jejich teplotu. V dutině mostu je dále sledována teplota a vlhkost vzduchu.

Nad rámec běžných laboratorních zkoušek byly z betonové směsi pole 6 vyrobeny další vzorky:

  • 6 hranolů 400/100/100 + 6 zkušebních krychlí 150/150/150 pro nezávislé ověření pevnosti a modulu pružnosti betonu,
  • 7 hranolů 400/80/80 pro ověření reologických vlastností, na dvou vzorcích je sledováno smršťování a dva vzorky jsou zatíženy ve speciálních lisech pro sledování dotvarování, na jednom jsou sledovány hmotností úbytky. Tyto vzorky byly umístěny v laboratoři VUT FAST Brno. Do zbývajících dvou hranolů byly osazeny strunové tenzometry. Tyto hranoly byly umístěny na stavbě do dutiny mostu a jsou spojeny s měřicí ústřednou.
  • Sledování reologických vlastností v laboratoři i na stavbě stále probíhá.

Po betonáži konstrukčních prvků, ve 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. Obr. 15 ukazuje vypočítané a změřené hodnoty, z nichž je zřejmá dobrá shoda výsledků.

Poměrné přetvoření bylo také sledováno při statické zatěžovací zkoušce (obr. 14). Pole 5 a 7 byla zatížena 16 vozidly Mercedes průměrné hmotnosti 32,05 t situovanými symetricky k ose mostu, která vyvodila maximální kladný moment. Pole 6 bylo zatíženo 8 vozidly situovanými na levé straně mostu, která vyvodila maximální kroucení. Na obr. 16 a 17 jsou uvedeny změřené a vypočítané hodnoty poměrných přetvoření vyvozených při zatěžovací zkoušce.

Závěr

Architektonické a konstrukční řešení shora popsaných mostů bylo vypracováno projekční kanceláří Stráský, Hustý a partneři, s. r. o., (SHP) Brno, která také vypracovala prováděcí projekty (obr. 18).

Sledování mostů je prováděno Měřící laboratoří SHP. Mosty jsou stavěny firmou Eurovia, a. s., závod Mosty a konstrukce.

Obr. 18 Most přes údolí Hosťovského potok

Literatura
[1] Stráská, J.: Design and construction of cable-stayed bridges in the Czech Republic. PCI JOURNAL, November – December 1993.
[2] Novotný, P. – Stráský, J. – Klimeš, P.: Bridge across the Hostovsky Creek Valley, Expressway R1. In: Inzenyrske stavby, roč. 61, 2013, č. 6.
[3] Novotný, P. – Juchelková, P. – Jurík, M. – Pawelczak, M.: Bridges with progressively erected cross section. Design of Concrete Structures Using Eurocodes. Third International Workshop – Vienna, September 20. – 21., 2012.

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.

Komentáře

Prepíšte text z obrázku do poľa. Ak nedokážete text rozoznať, kliknite na obrázok.

Další z Jaga Media