Partneři sekce:
  • OSMA
  • Českomoravský beton

Sedla a tlumiče kmitání mostních závěsů

Sedla a tlumiče kmitání mostních závěsů

Počet realizovaných zavěšených mostů se meziročně neustále zvyšuje, přičemž důležitý podíl na tomto trendu má další posun v možnostech technologie mostních závěsů. Klíčová je větší flexibilita systému závěsů bez kompromisů v kvalitativním standardu. Závěsy je tak možné optimalizovat podle potřeb konstrukce z hlediska návrhu a výstavby a po dokončení. Tím se dosahuje snížení celkových investičních a provozních nákladů. Zavěšené konstrukce pak lépe konkurují i v pásmu s dosahem „standardních“ konstrukcí.

Vývoj mostních závěsů probíhá prakticky neustále, prioritou je celkové zvýšení flexibilnosti, resp. efektivnosti systému. Výsledky vývoje se daří poměrně velmi rychle uplatnit. Závěsy se v současnosti přizpůsobují konkrétním konstrukcím a požadavkům, některé komponenty jsou konfigurovatelné, nebo se volí vhodná alternativa. V případě kmitání závěsů od povětrnosti, které se může projevit až po dokončení, případně po uvedení do provozu, není ekonomické použití tlumičů takzvaně pro jistotu. Řešením je dodatečná instalace tlumičů podmíněná minimální přípravou a snadnou instalací. Bližší informace k tlumičům kmitání jsou uvedeny dále v článku. Samostatnou kategorii tvoří nová generace sedel, kde je pokrok nejmarkantnější.

Sedla umožňují subtilní návrh pylonu i při větší kapacitě závěsu, v tomto případě 75 lan.

Sedla umožňují subtilní návrh pylonu i při větší kapacitě závěsu, v tomto případě 75 lan.

Nová generace sedel překonává omezující parametry

Efektivnost náhrady dvojice kotev v pylonu sedlem je zřejmá. Kontinuita závěsu eliminuje značné horizontální síly, které by jinak musel přenést pylon, navíc s dutým nebo členěným průřezem z důvodu nutnosti zajištění přístupu ke kotvám. Nicméně, až s novým typem sedla je možné tuto výhodu reálně využívat v širokém měřítku a bez negativních dopadů zejména z hlediska životnosti a případné vyměnitelnosti lan či závěsu.

Most Smaalenene, Norsko, první instalace elastomerových tlumičů v Evropě

Most Smaalenene, Norsko, první instalace elastomerových tlumičů v Evropě

Koncept SSI sedla v mnohém vychází právě z kotvení. Lana procházejí sedlem individuálně, vzájemně se neovlivňují a mají zajištěnou i individuální protikorozní ochranu. Z hlediska životnosti lan je zásadní, aby lana v sedle neprokluzovala při rozdílných silách v závěsech vstupujících do sedla. Z důvodu v současnosti požadovaného standardu vyměnitelnosti lan toto není možné řešit trvalou soudržností. V případě SSI sedla jsou použity otvory pro lana s patentovaným tvarem obrácené kapky, který zajišťuje vysoce nadstandardní součinitel tření lan s hodnotou 0,5 ve stavebních stádiích a hodnotou 0,4 po vyinjektování speciálním protikorozním gelem. Únavová pevnost byla prokázána testy s parametry pro zavěšené (max. síla 45 % ze zaručené pevnosti, rozkmit napětí 200 MPa) a extradosed (max. síla 60 % ze zaručené pevnosti, rozkmit napětí 140 MPa) mosty, a to při 2 milionech cyklů v obou případech. Minimální testovaný poloměr zakřivení je pouze 1,5 m bez ohledu na množství lan v sedle, a to díky UHPC, který tvoří výplň sedla, a již zmiňovanému individuálnímu vedení lan. Geometrie ani kapacita závěsů již tedy nejsou limitující, a to ani v případě nejkratších závěsů.

Výplň sedla VSL SSI je z UHPC, na stavbu se dodává prefabrikované vč. rámu pro snadnější osazení.

Výplň sedla VSL SSI je z UHPC, na stavbu se dodává prefabrikované vč. rámu pro snadnější osazení.

Tlumiče kmitání s možností následné instalace

Případné kmitání závěsů má 2 příčiny – aerodynamické síly působící na závěs, nebo dynamické zatížení působící na konstrukci. Zatímco excitaci závěsů od provozního zatížení kontroluje návrh konstrukce v zásadě porovnáním vlastních frekvencí konstrukce a závěsů, v případě kmitání závěsů od povětrnosti je nutné zajistit efektivní tlumení. Potíž je s predikcí tohoto jevu, objevuje se často pouze na jednotlivých závěsech, pokud vůbec. Možnost snadné dodatečné instalace tlumičů podle potřeby, která je v současnosti k dispozici, podstatně snižuje náklady. V systému závěsů SSI 2000e jsou na výběr 2 typy tlumičů, třecí a elastomerový, přičemž vnější vzhled závěsů je identický. Z tohoto důvodu je možné použít oba typy tlumičů, volba záleží hlavně na délce závěsu. Tlumiče mají dlouhou životnost díky použitým materiálům a také konstrukčnímu řešení, zejména v případě třecího tlumiče. Ten se zapojí až po dosažení přednastavené amplitudy výchylky závěsu, na nevýznamné výchylky nereaguje.

SSI třecí tlumič, princip odpovídá kotoučovým brzdám.

SSI třecí tlumič, princip odpovídá kotoučovým brzdám.

Závěr

V celkovém hodnocení systému závěsů je zásadní, aby materiálová efektivita byla zkompletována efektivitou při instalaci, lehkým strojním zařízením, dlouhou životností, úspornou údržbou a také vysokou estetickou úrovní, která se od zavěšených konstrukcí očekává. SSI sedla a tlumiče vynikají v každém jednotlivém parametru a zásadně rozšiřují možnosti uplatnění celého systému závěsů.

SSI elastomerový tlumič pohlcuje energii kmitání smykovou deformací pryže.

SSI elastomerový tlumič pohlcuje energii kmitání smykovou deformací pryže.

TEXT: Ing. Pavel Smíšek
FOTO: VSL SYSTÉMY /CZ/, s. r. o.

Pavel Smíšek je vedoucí obchodního oddělení ve společnosti VSL SYSTÉMY /CZ/, s. r. o.

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.