Obloukový most nad rychlostní komunikací R1 u Nitry

Obloukový most nad rychlostní komunikací R1 na Slovensku je popsán z hlediska architektonického a konstrukčního řešení, statické a dynamické analýzy a postupu stavby. Most tvoří samokotvený konstrukční systém, ve kterém mostovka přenáší vodorovnou složku obloukové síly. Protože most je navržen bez ložisek a kloubů, vytváří integrální systém, ve kterém jsou krajní opěry nahrazeny koncovými příčníky. Most tvoří vstupní bránu do úseku komunikace stavěné jako PPP projekt.

Architektonické a konstrukční řešení

Bránu rychlostní komunikace R1, stavěné jako PPP projekt, tvoří obloukový nadjezd (obr. 1). Most s rozpětím oblouku 70,57 m převádí větev mimoúrovňové křižovatky Lehota přes rychlostní komunikaci R1 a přes odbočovací a napojovací rampy. Směrově je komunikace na mostě vedena v přechodnici, výškově je niveleta vedena ve vrcholovém zakružovacím oblouku. Úhel křížení je 69,1°.

Protože základovou půdu tvoří jíly, které nejsou schopny hospodárně přenést vodorovnou složku obloukové síly, byl použit takzvaný samokotvený konstrukční systém. Patky oblouku jsou spojeny s koncovými příčníky šikmými vzpěrami, přenášejícími vodorovnou složku obloukové síly do mostovky, která jí vzdoruje svou tahovou únosností. Moment vyvolaný dvojicí vodorovných sil H působících v patkách oblouků a v mostovce je zachycen momentem dvojice svislých sil působících v patkách a koncových příčnících. Tyto svislé síly přitěžují patky oblouků a odlehčují koncové příčníky.

Jak patky oblouků, tak i koncové příčníky jsou podepřeny vrtanými pilotami průměru 1,20 m a délky od 16 do 19 m. S ohledem na redukci ohybového namáhání je průměr koncových pilot v horní části v délce 4 m zmenšen na 0,90 m.

Oblouky obdélníkového průřezu konstantní šířky 0,40 m a proměnné výšky od 1,20 do 0,60 m jsou tvořeny ocelovými komorami vyplněnými betonem. S ohledem na šikmé uspořádání mostu nejsou oblouková žebra spolu vzájemně spojena. Jakékoliv příčné ztužení oblouků by totiž vytvářelo neuspořádanou změť prvků. Stabilita oblouků je dána nelineární tuhostí závěsů. Oblouková žebra byla při stavbě spojena s mostovkou kloubově, za provozu rámově. Oblouky tak spolu s mostovkou vytvářejí příčný rám odolávající příčnému zatížení. Také koncové vzpěry, které jsou rámově spojené s patkami oblouků a koncovými příčníky, vytvářejí tuhé příčné rámy garantující příčnou stabilitu konstrukce (obr. 5).

Mostovka je na okrajích zavěšena na obloucích ve dvou rovinách šikmých tyčových závěsů. Závěsy tvořené tyčovými táhly MacAlloy o průměru 52 mm jsou vedeny vějířovitě s průsečným bodem situovaným nad středem oblouků. Toto uspořádání dalo konstrukci nejen dynamický vzhled, ale také ztužilo konstrukci. Vodorovná složka závěsů totiž předpíná mostovku. S ohledem na vějířovité uspořádání závěsů netvoří střednici oblouků parabola druhého stupně, ale výslednicová čára vyplývající z této geometrie. Výslednicová čára, která se blíží parabole čtvrtého stupně, byla určena iteračně.

Most tvoří integrovaný konstrukční systém bez ložisek a kloubů, ve kterém funkci koncových opěr nahrazují koncové příčníky podepřené pilotami. Dilatační závěry jsou situovány mezi koncovými příčníky a přechodovými deskami. Přechodové desky jsou na přední straně posuvně uloženy na krátké konzoly příčníků; na zadních stranách jsou opatřeny ozuby bránícími jejich vodorovnému posunu.

Postup výstavby

Po provedení pilot a spodních částí patek oblouků byla smontována ocelová mostovka. Nejdříve byly na montážní podpěry osazeny a vzájemně svářeny podélné nosníky, potom byly osazeny a zavařeny příčníky. Dále byly smontovány ocelové oblouky, vybetonovány horní části obloukových patek, koncové vzpěry a příčníky. Potom následovala betonáž mostovkové desky. Jak ocelové oblouky, tak i podélné nosníky jsou vyztuženy ocelovými patkami zajišťujícími jejich zakotvení do patek a příčníků (obr. 6). Protože železobetonová mostovka působí spolu s podélnými nosníky jako táhlo, byla betonářská výztuž spojkována (obr. 7).

Vnitřní část ocelových oblouků je vyplněna betonem C 35/45. Oblouky se betonovaly ve dvou fázích, vždy odspodu směrem nahoru, symetricky z obou stran oblouku. Nejdříve byly vybetonovány spodní části končící nad mostovkou, následně zbývající horní části. Pro dokonalé probetonování byly ve vrcholech oblouků na horní pásnice oblouků navařeny 1,00 m dlouhé trubky. Betonáž byla ukončena po vytlačení betonu z trubek. Tlak sloupce betonu nad oblouky tak garantoval jejich řádné probetonování. Po zatvrdnutí betonu byly trubky odstraněny a otvory byly zavařeny. Po osazení a napnutí závěsů byly montážní podpěry odstraněny. Následně byly oblouky přivařeny k podélným nosníkům. Po dokončení vozovky a chodníků byly síly v závěsech upraveny

.

Statická a dynamická analýza

Konstrukce mostu byla analyzována jako prostorová konstrukce v programovém systému Midas. Byl vytvořen prostorový deskostěnový model s uvažováním postupu výstavby a vlivu objemových změn. Tyčové závěsy byly modelovány nelineárními prvky přenášejícími jak osové síly, tak i ohybové momenty. Piloty byly modelovány pruty podepřenými vodorovnými a svislými pružinami vystihujícími funkci podloží.

Složité prostorové detaily spojení oblouků s mostovkou se modelovaly pomocí podrobnějších modelů využívajících objemové a deskostěnové prvky v programu Ansys. Při výpočtu stability mostu byly uvažovány počáteční imperfekce. Protože příčná stabilita vzájemně nespojených oblouků je dána geometrickou tuhostí závěsů, byla mimořádná pozornost věnována analýze namáhání závěsů. Při příčném vychýlení oblouků totiž vznikají v závěsech významná ohybová namáhání, která je nutno přičíst k základním tahovým napětím.

Předpoklady projektu a kvalita provedení byly ověřeny podrobnými statickými a dynamickými zatěžovacími zkouškami. Funkce mostu byla ověřena třemi polohami vozidel situovaných tak, aby byla ověřena nejen stabilita a tlaková únosnost oblouku, ale také ohybová únosnost oblouku a mostovky. Velká pozornost byla věnována nejen měření deformací mostovky, ale také měření vodorovných a svislých deformací obloukových žeber a napětí v závěsech (obr. 8 a 9). Dynamická zkouška byla provedena přejezdem vozidla přes normovou překážku. Jak deformace, tak i dynamická odezva odpovídaly vypočítaným hodnotám a byly v mezích dovolených v Evropských normách.

Závěr

Stavba mostu byla zahájena v roce 2009, dokončena byla v roce 2010. Most byl příznivě přijat jak veřejností, tak i odborníky.

Koncesionářem PPP stavby je Granvia, a. s. Architektonické a konstrukční řešení mostu bylo vypracováno projekční kanceláří Stráský, Hustý a partneři, s. r. o., která také vypracovala prováděcí projekt. Hlavním zhotovitelem byla firma Granvia Construction, s. r. o.

Tomáš Romportl – Pavel Kolenčík – Milan Šandera – Jiří Stráský

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.