Obsah sborníku
Návrh rekonstrukce železničního mostu v km 5,872 na trati Český Těšín – Ostrava Kunčice ("GAGARIN") Ing. Jan Šedivý, SUDOP BRNO, spol. s r.o. Ing. Miroslav Teršel, SŽDC, s.o., OMT Ing. Lumír Dobiáš, SŽDC, s.o., SDC SMT Ostrava doc. Ing. Ladislav Klusáček, CSc., Ing. Radim Nečas, Ph.D., VUT Brno Je popsána náročná rekonstrukce železničního mostu, který tvoří předpjatá železniční mostní konstrukce o pěti polích rozpětí 5x30,0 m z roku 1960-1961. Původní předpjatá konstrukce z prefabrikovaných dodatečně předpínaných nosníků byla zesílena spřaženou deskou ve tvaru koryta průběžného štěrkového lože a dodatečným předpětím volnými kabely. Jde o rekonstrukci původní předpjaté konstrukce a její zesílení pro zvětšenou tíhu nového průběžného štěrkového lože a zatížení soupravami SW2 podle EN 1991 -2. Úvodem Železniční most o pěti otvorech, převádějící jednokolejnou železniční trať Český Těšín – Ostrava Kunčice přes silnici I/57 a dvoukolejnou železniční trať Státní hranice SR – Dětmarovice byl uveden do provozu v roce 1961 v době, kdy první člověk vzlétl do vesmíru. V rámci všeobecné euforie té doby získal v reakci na tuto událost neoficiální přezdívku „Gagarin“, která mu již zůstala. Po téměř půl století provozu se díky nešťastné kombinaci nevhodného technického řešení mostovky a nedostatečné údržby rozvinuly u nosných konstrukcí mostu závažné statické poruchy, způsobené z převážné části vlivem srážkových vod, protékajících nefunkčními izolacemi do nosných konstrukcí. Pro odstranění tohoto stavu zadal v roce 2006 správce objektu, SDC SMT Ostrava, vypracování přípravné projektové dokumentace s úkolem technického návrhu obnovy hydroizolačního systému mostovky. Jelikož původní konstrukce mostovky neumožňovala provedení spolehlivého hydroizolačního sytému, byla do této dokumentace zapracována i nová konstrukce mostovky, tvořená železobetonovou vanou, spřaženou s původní nosnou konstrukcí z dodatečně předepnutých betonových nosníků. Při projednávání tohoto technického řešení byl z titulu potřeby přepravy mimořádně těžkých vlakových souprav pro hutnický průmysl v regionu vznesen dodatečný požadavek na zesílení objektu pro statický účinek zatížení železniční dopravou modelu zatížení SW/2 podle EN, který vedl k doplnění původního návrhu o statické zesílení nosných konstrukci volně vedenými předpínacími kabely. Na základě takto schváleného řešení byla následně vypracována prováděcí projektová dokumentace a provedena vlastní rekonstrukce mostu, při které bylo dosaženo statických a prostorových parametrů v kvalitě nového mostu při vynaložení cca 30 % investičních nákladů, které by bylo nutné vynaložit pro realizaci nových nosných konstrukcí. Původní stav mostu Jednokolejný železniční most o pěti otvorech. Nosná konstrukce mostu je tvořena pěti deskovými konstrukcemi, prostě uloženými, každá konstrukce ze čtyř příčně sepnutých dodatečně předpjatých nosníků. Rozpětí jednotlivých polí je 30,0 m. Osazení konstrukcí je na typizovaných ocelových ložiskách. Pevná ložiska jsou ocelová tangenciální (II.P.3), pohyblivá jsou ocelová dvouválcová ložiska (II.V.3). Spodní stavba masivní, tížné opěry s rovnoběžnými zavěšenými křídly, mezilehlé pilíře s kruhovými dříky a stativy půdorysu nepravidelného šestiúhelníku. Na stativech pilířů jsou vpravo koleje osazeny trakční stožáry. Založení konstrukcí spodní stavby je plošné. Konstrukce mostovky byla tvořena nosníkovými konzolami, kotvenými do spádového betonu nosných konstrukcí a do horních pásů krajních nosníků. Konzoly nesly konstrukci chodníků, tvořenou prefabrikovaným železobetonovým kabelovým žlabem.
Obr. 1 Nový stav mostu m
Prov vedené diag gnostické práce a vy hodnoceníí stavebně technickéh ho stavu Při provedených h průzkume ech a prohlíd dkách objek ktu byly zjištěny tyto záávady: bě nebyly u obou opěr zzjištěny záva ažnější záva ady s výjimkkou znečiště ěných Na spodní stavb ných lavic a nevyhovujjících říms. Mezilehlé pilíře byly narušeny n zeejména v oblasti o úložn stativv, kde je mísstně ve velký ých plochácch odvětraná á povrchová á vrstva betoonu až na vý ýztuž. Na p prazích bylo o patrné pro otékání vodyy na úložno ou lavici a je ejí prosakovvání až k dřříkům pilířů ů. Válcové dříky d pilířů byly b lokálně narušeny až a na výztuž ž. Poru uchy nosnýcch konstrukcí byly vyvo olané hlavn ně erozním působícím vody prosa akující nefun nkčními izo olacemi a příčnými d dilatačními spárami. U konstrukkcí bylo zřřejmé zejm ména zatéká ání vody do středních h podélnýc ch spár, ka am byla vooda soustře eděna spád dováním ke středovým odvodňovač o čům. Bylo zde patrné zatékání mim mo odvodňo ovače, kdy vvoda prosakkovala podé élnou střední spárou s výluhy v a krápníky. Vážnnější koncen ntrace porucchových po ovrch beton nu byly sou ustředěny kolem pros stupů trubeek odvodňovačů. Voda a rovněž protékala p ne etěsnými kkabelovými žlaby, tvořřícími konsstrukci chod dníků. Další výrazné poruchy byly zapříči něny proté ékáním vod dy příčným mi spárami mezi nosn nými konstrukcemi, kdy došlo k vvážnému eroznímu na arušení nossných konstrukcí v pro ostorech na ad ložisky. Zjištěné po oruchy nosných konstrukcí lze v plném roz zsahu přiso oudit škodlivvému půso obení vody. Poruchy vlivem v statického půsoobení zatíž žením nebyyly zjištěny. Únosnost konstrukcí byla v roce e 1990 ově ěřena zatěžžovací zkouškou, která á potvrdila, že ž konstruk kce vyhovujjí pro návrhové zatížen ní zatěžovaccím vlakem m třídy „A“ d dle ČSN 73 6202 z roku u 1953. Při diagnostick kém průzkumu, proveddeném v 04//2008 skup pinou Ing. Klusáčka, FAST VUT T Brno, by yla prověře ena kvalita betonů a stav předpínacích ka abelů a jejic ch zainjektovvání.
Obr. 2 Přříčný řez NK – stávající stav v
Při p provedených h průzkume ech byl zjišštěn s výjim mkou nedostatečné injeektáže střed dního části nosníků čtvrtého č pole vyhovujíící stav těc chto prvků, odpovídaj ící dokume entaci skute ečného provvedení mos stu. Součassně s tímto průzkumem m byl proveeden, na základě zjiště ěných výsle edků, upřes sněným sta atickým výpočtem prů ůkaz dostattečné únos snosti navrh hovaných úprav ú mostn ní konstrukcce podle výš še zmíněných požadavvků. Kolejj na mostě byla stykova aná na dřevvěných praž žcích a s oc celovými pojjistnými úhe elníky. Kolejjové lože silně s znečišttěno a zna čně přesyp páno nad úroveň konsstrukcí chod dníků, kdy p padání štěrkku pod mos st provizorně ě zabraňov valy desky opřené o o zá bradlí. Nový ý stav mos stu Řeše ení rekonstrrukce mostu u navrhovallo proveden ní těchto pra ací: – O Odbourání stávajících s říms ř a kons trukcí chodníků a kabe elových žlabbů – O Odbourání stávajících s iz zolací a spá ádových be etonů – V Vyzdvižení konstrukcí, k vyjmutí a ssanace stávajících ocelových ložžisek, povrc chová úprava úložžných lavic,, elektroizo olační úprav va pod lož žisky plastbbetonem, zp pětné o osazení konstrukcí na ložiska – N Nové úložné é bloky kotvení trakčnícch stožárů na n pilířích mostu m – N Nová železobetonová konstrukcce vany kolejového lo ože, statickky spřažen ná se stávajícími nosnými n kon nstrukcemi – S Statické zesílení předpě ětím volným mi předpínac cími kabely – N Nové stěrkovvé izolace a nové závě ěry dilatačních spár – N Nové závěrn né zdi a římsy rovnobě žných kříde el opěr – N Nové ocelovvé zábradlí – S Sanace povrrchů nosnýc ch konstrukkcí – S Sanace povrrchů konstrukcí spodníí stavby – Z Zesílené kon nstrukce ZK KPP – B Betonové op pěrné zdi přřechodů drá ážní stezek
Popiis rozhodujjících kons strukcí Železzobetonová á vana kolejjového lože e Pro vvytvoření do ostatečného profilu kole ejového lože e byla na stá ávajících noosných kons strukcí zříze ena nová železobeton ž ová vana, tvořená de eskou spřaž ženou se sstávající no osnou konsstrukcí z pře edpjatých nosníků. n Va ana je prove edena z be etonu pevnoosti C45/55-XF3, výztu už 10 505(R R), spřažení ke stávajíící konstruk kci je trny z betonářskéé oceli, lepe enými do předvrtaných h děr kotev vní zálivkou u. Odvodnění této vany y je proveddeno excen ntricky mimo o původní předpjatou p mostní m konsstrukci.
Obr. 3 Příčný řezz NK – nový stav s
Zesíllení předpětím Zesíllení jednotlivých polí mostu je n avrženo přředpětím vo olnými předdpínacími kabely k a spřřaženou ko onstrukcí ko olejového llože. K zesílení byly použity čttyřlanové kabely k slože ené z mono ostrendů, ktteré jsou ve edeny v po olygonální dráze, d kotveeny ve spřa ažené descce koryta a jsou j napíná ány z obou konců. Pou užila se nízk korelaxačníí předpínací lana obalo ovaná typu MONOSTR REND 15 5,7/20 mm. Ze 4 ks byl sestaven kabel; v každém Kabely pro mosttním poli je e použito třří kabelů. K ocházejí betonem půvo vodní konstrukce náhra adními kabe elovými kan nálky zhotovvenými diam mantovou vrrtací technoologií v mez zerách mezii nosníky. Mezery me ezi nosníkyy byly vypllněny při stavbě s půvoodní konstrukce beton nem a násle edně byly nosníky n vzájjemně zmonolitněny příčnými přeepínacími ka abely. Proto o nedojde k oslabení konstrukce k p přerušením původních kabelů v noosnících. Kabely K jsou kotveny v kotevních oblastech o u uzavřeným (zapouzdře eným) kotevvním systém mem. Prosttory pod a nad n kotvami jsou zality vvysokopevnostní cemen ntovou zálivvkou. Na spo odním líci ko onstrukce jssou kabely ochráněny přikotveným m a vyztuže eným betonnovým krytím m.
Kolej na mostě m Z titulu nové stave ební výškyy konstruk kcí je v prostoru mostu upra avena niveleeta koleje s max. výškový zdvihem z do 110 mm m a směrrovým posunem do 100 mm. Směrovvé řešení koleje k bylo zach hováno a provedlo p see dle původních projektový ých předpok kladů s výjiimkou přev výšení koleje v hodnotě 120 1 mm ((stávající převýp šení 114 mm). Náv vrhová rychhlost na mostě m 90 km/hod d. Směrový oblouk o je uvvažován o stávas jícím polom měru, t.j. 45 50 m. Na m mostní konstrukci a nad na avazujícími konstrukceemi ZKPP byla provedena a výměna stávajícího kkolejového roštu, r nový svrše ek je prove eden tvaru U UIC 60 na betonových prražcích B 91 9 s pružnýým bezpod dkladnicovým upevněním. Kolej K na moostě je prove edena jako bezs styková. S ohledem na konstrrukční uspořádán ní mostu (5 5x prostý nnosník o ro ozpětí 30 m) neb bylo nutno uvažovat u s dilatací nos sných konstrukcíí na napětí v bezstykovvé koleji. Zvedání ko onstrukcí, le ešení, pomoocné konstrrukce Pro sanac ci ložisek a povrchů úloožných lavic c bylo provedeno o zvedání stávajíccích konstrukcí o hmotnos sti cca 400 0 t, předpookládaná výška v zdvihu kon nstrukcí ve 2 a 4 poli byla cca 2,3 2 m tak, aby bylo možno provést sannaci čel nos sných konstrukcíí. Konstruk kce v polii 1, 3, 5 byly vyzdviženy y do výšky cca 0,3 m pro vy yjmutí a sanaci ložisek a sanaci a elektroiz zolaci horních ploch úložný ých lavic. S Sanace kra ajních čel konstrrukcí v 1 a 5 poli bylaa proveden na při odbouráníí stávajících h zárubních zdí. Technologií provádění stavby a zdvihání konstrukcíí řeší samostatn ný příspěvek k firmy Firessta a.s. Realizace e stavby Práce na rekonstruk kci mostu byly prove edeny za dlouhod dobého vyloučení v traťové koleje k v délce trv vání 12 tý ýdnů. Provooz pod mo ostem byl zachov ván s minim málním rušeením, kdy na a trati st. Hranice e – Dětmaro ovice bylo zzavedeno několik krátkodobý ých 12-ti hodinovýcch proudo ových a dopravních výluk z titulu zajišttění bezpeč čnosti při zřizová ání pomocn ných konstrrukcí a zdv víhání nosné kon nstrukce nad d touto tratíí. Na silnici SI/67 byl zaveden jednoprruhový provvoz, řízený ý přenosnou sv větelnou signalizací. < Obr. 4 Pře edpínací výztu už
Před hlavní prohlídkou mostu před uvedením do zkušebního provozu byla provedena ověřovací zkouška účinnosti provedeného statického zesílení. Zkouška se provedla na dvou polích mostu zatížením konstrukce zkušebním zatížením s účinností min. 0,5 zatěžovacího schématu LM 71. Zatížení bylo realizováno zatěžovacím etalonovým vozem s hmotností 120 t. Výsledky zkoušky plně prokázaly předpoklady projektového řešení. Zkoušky a sledování objektu Pro ověření statického působení spřažené železobetonové desky je prováděno dlouhodobé sledování konstrukce za účelem ověření předpokladů projektu v dlouhodobém provozu a prokázání vhodnosti použité technologie pro sanaci obdobných objektů v železniční síti. Cílem dlouhodobého sledování konstrukce je sledování během provádění rekonstrukce, dále během ověřovací zkoušky a potom během několikaletého provozu zesílené konstrukce. Sledování bylo rozčleněno na část krátkodobou a dlouhodobou. V krátkodobé části, která probíhala během rekonstrukce a bezprostředně po ní při zatěžovací zkoušce, šlo o potvrzení základních předpokladů zesílení dodatečným předpětím a spřažením. V dlouhodobé části, která je v současné stále prováděna, jde o prokázání úrovně ztrát předpětí, jeho trvanlivosti a vlivu smrštění betonu na výsledné zesílení. Podrobný popis použitých technologií, jejich realizaci a výsledky provedených sledování řeší samostatný příspěvek této konference, zpracovaný zástupci VUT Brno. Závěr Provedená rekonstrukce mostu prokázala, i přes počáteční nedůvěru v kvalitu provedení původních dodatečně předpínaných nosných konstrukcí, možnost nákladově přijatelné technologie sanace zesílení obdobných mostních objektů, jejichž výstavba byla v šedesátých a sedmdesátých letech minulého století poměrně preferována. Na přípravě a realizaci stavby se podíleli SUDOP BRNO spol. s r.o., Vysoké učení technické Brno a FIRESTA – Fišer, rekonstrukce, stavby a.s. Investorem stavby byla SŽDC, s.o., zastoupená Stavební správou Olomouc a správcem objektu, SDC SMT Ostrava. Literatura: [1] Klusáček, L.: Železniční most „Gagarin“ v km 5,872 trati Český Těšín – Ostrava Kunčice. Diagnostika mostu. KL-projekt, Brno, 2008. [2] Klusáček, L.; Bureš, J.; Nečas, R.: Železniční most "GAGARIN" v km 5,872 trati Český Těšín – Ostrava Kunčice. Sledování mostu v průběhu rekonstrukce. Souhrnná zpráva HS12938003, VUT v Brně, Fakulta stavební, 2009. [3] Klusáček, L.; Bureš, J.; Nečas, R.: Železniční most "GAGARIN" v km 5,872 trati Český Těšín – Ostrava Kunčice. Ověřovací zatěžovací zkouška. Závěrečná zpráva HS12938003, VUT v Brně, Fakulta stavební, 2009. [4] SUDOP BRNO spol. s r.o.: Rekonstrukce mostu v km 5,872 trati Český Těšín – Ostrava Kunčice. Projekt stavby, 02/ 2008. [5] Šedivý, J.: Rekonstrukce mostu v km 5,872 trati Český Těšín – Ostrava Kunčice. Přípravná dokumentace stavby, 04/ 2007.
