M O S T Y

4/2005

MOSTY

SPOLEČNOSTI

A

SVAZY

CO

SVAZ VÝROBCŮ CEMENTU ČR K Cementárně 1261, 153 00 Praha 5 tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798 e-mail: [email protected] www.svcement.cz

PODPORUJÍCÍ

ČASOPIS

NAJDETE V TOMTO ČÍSLE

8/

JEAN MULLER –

IN MEMORIAM

SPODNÍ STAVBA

/58

MOSTU PŘES

RYBNÝ POTOK

SVAZ VÝROBCŮ BETONU ČR Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4 tel./ fax: 261 215 769 e-mail: [email protected] www.svb.cz

1 7/ O OPRAVA KARLOVA MOSTU - OCHRANA ZÁKLADŮ PILÍŘŮ Č. 8 A 9

/30

OPRAVA ŽELEZNIČNÍHO MOSTU V

OSTROVĚ NAD OHŘÍ

22/ SDRUŽENÍ PRO SANACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ Sirotkova 54a, 616 00 Brno tel.: 541 421 188, fax: 541 421 180 mobil: 602 737 657 e-mail: [email protected] www.sanace-ssbk.cz, www.ssbk.cz

ČESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST ČSSI Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 173 fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] www.cbz.cz

26/

PREFABRIKOVANÉ MOSTY VE VELKÉ BRITÁNII OCENĚNÉ BETONÁŘSKOU SPOLEČNOSTÍ V ROCE 2004

MOSTOCH NA

SLOVENSKU

/34

MOSTY NA MIMOÚROVŇOVÉ KŘIŽOVATCE DÁLNICE D5 A SILNICE I/20 NA OBCHVATU PLZNĚ

VÝSTAVBA

MOSTNÍCH KONSTRUKCÍ V

PORTUGALSKU

/56

Ročník: pátý Číslo: 4/2005 (vyšlo dne 17. 8. 2005) Vychází dvouměsíčně Vydává BETON TKS, s. r. o., pro: Svaz výrobců cementu ČR Svaz výrobců betonu ČR Českou betonářskou společnost ČSSI Sdružení pro sanace betonových konstrukcí Vydavatelství řídí: Ing. Vlastimil Šrůma, CSc. Šéfredaktorka: Ing. Jana Margoldová, CSc. Redaktorky: Kateřina Jakobcová, Petra Johová

OBSAH ÚVODNÍK S VAZ

V ÝR OBC Ů C E M E N T U

ČR

P O DP OR U J E B E TO NOVÉ STAVI T E LST VÍ

/2

Jan Gemrich

P RO F I LY S TAVE B N Í SOF T WAR E RIB – PARTN E R ST VÍ P R O STAB I LN Í

M AT E R I Á L Y /4

R OZ V O J

C H L ÁD E K & T I N TĚ R A , A . S .

S TAV E B N Í

/6

KONSTRUKCE

S P ODN Í STAVB A MOST U P Ř E S R YB NÝ Jiří Stráský, Robert Brož, Jan L. Vítek, Alexander Tvrz

P RVN Í

PR OV OZN Í V YUŽI T Í V Y S O KO P E V N O ST N Í H O

C 80/95 Robert Coufal B E TO N U

VĚDA P OTO K

K /8

M O ST N Í OB J E KT Y NA PŘ E LOŽC E S I L N I C E I/14 V L I B E RC I Roman Lenner, František Hanuš, /14 Jiří Ehrenberger, Josef Kubíček O MOSTOC H NA S LOVE NSKU Miroslav Maťaščík

/17

A TECHNOLOGIE

Z

TBG M ETROSTAV /38

Grafický návrh: DEGAS, grafický ateliér, Heřmanova 25, 170 00 Praha 7

A VÝZKUM

Ilustrace na této straně a na zadní straně obálky: Mgr. A. Marcel Turic

OTÁZC E Ř ÍZ E N Í PR Ů H YB Ů MOST Ů

Z PŘ E DPJAT É H O B E TO N U

Vladimír Křístek, Lukáš Vráblík

/42

O DEŠE L P R O F . L U B O R J AN DA

/46

SOFTWARE FEM P R O SPŘ AŽE N É O C E LO B E TO N OVÉ MOST Y – KOM F O RTN Í Ř EŠ E N Í STAN DAR DN ÍC H T Y PŮ KO NST R U KC Í

M OST Y DÁL N IC E

S. Kimmich, E. Held, Libor Švejda, J. Kina

NA M I MO Ú R OVŇ OVÉ KŘ IŽOVATC E

D5

A SILNICE

I/20

P LZN Ě Miroslav Teuchner, Jiří Mikula

/47

NA OBC HVATU

/22

PREFABRIKACE P R E FA B R I KOVAN É MOST Y VE V E LK É B R I TÁN I I OC E N Ě N É B E TO N Á Ř S KO U SP OLEČ NOST Í V ROC E 2004 /26

SAN ACE O PR AVA K AR LOVA MOST U - O C H R A N A PI LÍ Ř Ů Č . 8 A 9 Michael Remeš, Lucie Švermová, Jan Zemánek

NORMY •

J AKOST

•

C E RT I F I K AC E

E U R O KÓD 1 ČSN EN 1991-2 Z AT ÍŽE N Í KO NST R U KC Í – Č ÁST 2: Z AT ÍŽE N Í MOST Ů DOPR AVOU (1. ČÁST –

P OZE M N ÍC H KOM U N I K AC Í A L ÁV KY P R O C H O DC E )

/50

Marie Studničková

V Ý STAV B A MOST N ÍC H V P ORTUGALSKU

O PR AVA ŽE LEZN IČ N Í HO MOST U V O ST ROVĚ NAD O H Ř Í Jiří Kuruc, Blanka Hejlová, Roman Šafář, Zdeněk Vokál

/30

J EAN M U LLE R – I N Karel Dahinter

KO NST R U KC Í

S E M I NÁ Ř E ,

Adresa vydavatelství a redakce: Beton TKS, s. r. o. Samcova 1, 110 00 Praha 1 www.betontks.cz Vedení vydavatelství: tel.: 222 316 173, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected] Redakce, objednávky předplatného a inzerce: tel./fax: 224 812 906 e-mail: [email protected] [email protected]

Vydávání povoleno Ministerstvem kultury ČR pod číslem MK ČR E-11157 ISSN 1213-3116 Podávání novinových zásilek povoleno Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy, Praha 1 čj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000 Za původnost příspěvků odpovídají autoři. Označené příspěvky byly lektorovány.

/58

Foto na titulní straně: Pílíře mostu přes Rybný potok, autor: Josef Husák, Metrostav, a. s.

M E MO R IA M

Beton TKS je přímým nástupcem časopisů Beton a zdivo a Sanace.

KO N FE R E N C E A SYM P OZIA

BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

Tisk: Libertas, a. s., Drtinova 10, 150 00 Praha 5

/56

AKTUALITY /34

Sazba: 3P, s. r. o., Staropramenná 21, 150 00 Praha 5

Roční předplatné: 540 Kč (+ poštovné a balné 6 x 30 = 180 Kč), cena bez DPH

MOST Y

SPEKTRUM Z ÁK L AD Ů

Redakční rada: Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Luděk Bogdan, Doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, Doc. Ing. Petr Hájek, CSc. (předseda), Doc. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místopředseda), Ing. Jan Hutečka, Ing. Zdeněk Jeřábek, CSc., Ing. arch. Patrik Kotas, Ing. Jan Kupeček, Ing. Petr Laube, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada Mazurová, Ing. Martin Moravčík, Ph.D., Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Paříková, Petr Škoda, Ing. Ervin Severa, Ing.Vlastimil Šrůma, CSc., Prof. Ing. RNDr. Petr Štěpánek, CSc., Ing. Michal Števula, PhD, Ing. Vladimír Veselý, Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc.

4/2005

/64 1

P RV OO FDI L Y Ú EDITORIAL

SVAZ

VÝROBCŮ CEMENTU STAVITELSTVÍ

ČR

Svaz výrobců cementu České republiky byl založen v roce 2002 jako samostatný svaz po desetileté spolupráci s vápenickou obcí v rámci dřívějšího svazu výrobců cementu a vápna. Od roku 1993 jsou čeští cementáři rovněž členy evropské asociace výrobců cementu Cembureau, odkud čerpají zkušenosti cementářských výrobců z celé Evropy. Rychlá privatizace českých cementáren, která byla založena na vstupu zahraničního kapitálu s přenosem vysokého know-how moderní výroby cementu, zajistila nezbytné finanční prostředky k rychlé modernizaci výrobní základny. Modernizace, rekonstrukce a nové investiční akce přímo či nepřímo směřovaly i do ochrany životního prostředí. Důsledky cílevědomě orientovaných aktivit se intenzivně projevily v dramatickém snížení prašných i plynných emisí. Cementárny v posledním desetiletí snížily své prašné emise o 95 %, emise oxidů síry o 75 % a oxidů dusíku o 50 %. Málokterý výrobní obor se může prokázat takovými ekologickými výsledky. Trvale udržitelný rozvoj je rozvoj uspokojující potřeby současné doby, aniž by byla ohrožena schopnost budoucích generací uspokojovat jejich vlastní potřeby. Motto environmentálních organizací si výrobci cementu vzali za své jako jedni z prvních a zahájili přípravu na nejožehavější problém budoucnosti, tj. snižování emisí oxidu uhličitého. Navázali tak na aktivity Světové rady pro trvale udržitelný rozvoj a Prohlášení světových cementářských uspolečností z července 2002 v rámci přípravy na světové setkání v Johannesburgu. Vlastní ekologický program vycházející z mezinárodního programu integrované prevence a omezování znečištění (IPPC) přijatého v roce 2002 je průběžně realizován. Řada spotřebitelů cementu si vůbec neuvědomuje, že výroba cementu je výsostně chemickou vysokoteplotní výrobou. Technologické principy výroby cementářského slínku umožňují zpracovat značná množství druhotných paliv a dalších alternativních materiálů při dodržování veškerých přísných kriterií ochrany přírody. Spoluspalování alternativních paliv, veškerých upotřebených a použitých olejů, které jinde dosloužily a nelze je obvykle recyklovat, využijí vícecestné cementářské hořáky, kon-

PODPORUJE BETONOVÉ

struované na vysoké teploty, pro výrobu slínku. V poslední době tímto způsobem využívají i tuhá alternativní paliva na bázi vytříděného průmyslového odpadu a z něj složeného paliva. Přesná receptura, kontrola složení, dokonalé řízení procesu výpalu při teplotách cca 1 500 °C a nezpochybnitelný emisní monitoring dovolují využívat výrobek – palivo s dvojí certifikací, tj. výrobkovou i emisní, a tím naprosto odstraňují pochybnosti o spalování odpadů. Stejně tak lze využít jako paliva i masokostní moučky. Neméně významnou oblastí vlivu výrobního procesu na životní prostředí je vliv těžby. Moderní postupy umožňují snížit obtěžování okolí např. otřesy a vytvářejí podmínky proto, aby po skončení těžby mohlo být příslušné území vráceno zemědělské produkci nebo přírodě a rekreačním účelům. Pečlivě dodržované zásady komplexní těžby zároveň zabezpečují, aby všechny čisté frakce vysokoprocentních vápenců, pokud se vůbec na cementářských ložiscích vyskytují, byly použity pro náročné účely průmyslu, potravinářství a ekologie a naopak méně čisté frakce a nebo méně čisté partie ložisek byly jednoznačně využity pro výrobu cementu. Pozitivní úloha výrobků z cementu pro život a životní prostředí je základním důvodem, proč od nepaměti dochází k výrobě tohoto druhu. Cementový beton je základem všech staveb vodohospodářských, ekologických, dopravních, vytváří infrastrukturu ochranných konstrukcí proti škodám a nebezpečím všeho druhu. Sebevíce zostouzené betonové panelové domy jsou zejména po renovacích kvalitním bydlením pro významné procento našeho obyvatelstva, rodinné domy s betonovými základy odolávají povodňovým živlům, bezpečné betonové přehradní nádrže již několik desetiletí zadržují srážky jako zásobu budoucí pitné vody – opět pro lidi, voda je do čističek vedena na velkou vzdálenost opět potrubím z betonových skruží. Betonové mosty jsou v nadsázce společenským pojítkem mezi lidmi. Význam bezpečné kvality cementu a betonu jen podtrhuje skutečnost, že pro tyto dva stavební materiály byly v České republice jako vůbec první přijaty moderní evropské normy, tj. ČSN EN 197 – Cement pro obecná použití a ČSN EN 206 – Beton. Ve stavebnictví v příštím desetiletí začne platit moderModerní cementářský závod

2


4/2005

ÚVOD EDITORIAL

ní normový systém Eurokódů, který jen zvýrazní význam, efektivnost, bezpečnost a environmentální pozitiva betonových staveb. Beton sám není zase tak jednoduchým materiálem. Vždyť jako studijní předmět na vysokých školách stavebního typu bývá jedním z nejobávanějších. Proto cementářští odborníci spolupracují s vysokoškolskou i středoškolskou obcí a vysvětlují moderní trendy a možnosti cementu a betonu. Samozřejmostí je i finanční podpora v tomto směru. Beton sám však za svou konečnou estetickou podobu, a tedy i to, jak se budou stavby z betonu lidem líbit, vděčí architektům a projektantům. Moderní vzdušné obytné soustavy, plné balkonů a lodžií, pohledové zdi, navíc zlidštěné obarveným betonem s pigmentovými barvami, náměstí plná květinových zákoutí a vodních fontán mohou být z betonu. Mnoho betonových staveb však zůstává v běžném každodenním životě utajeno. Plochy vojenských letišť jsou nedílnou součástí našeho vojenského vybavení a členství ve světových bezpečnostních a vojenských systémech, sem patří (i nikdy v minulosti a doufejme, že i v budoucnosti) nepoužité kryty civilní ochrany, které však dávají jistotu pro dnešní klidný život. A nezapomeňme zejména na systémy betonových přehrad, které zachránily statisíce životů při nedávných záplavách. V letech 2002 a 2003 byl Svaz výrobců cementu spolupořadatelem architektonické soutěže Betonový dům, která měla vynikající ohlas mezi architekty a projektanty a v letošním roce je organizátorem sochařského sympozia Sochy v betonu. Beton slouží však i tam, kde bychom jej nečekali. Když v ekologii selžou jiné stabilizační materiály, pro moderní prvky solidifikace nastoupí opět cement v betonu. Solidifikace znamená vytvoření speciální betonové směsi z cementu, škodlivých odpadů a inertních materiálů tak, aby výsledkem po zatuhnutí byla pevná hmota, jejíž složení, vodonepropustnost a vyluhovatelnost jsou pečlivě kontrolovány. Takto připravené stabilizáty mají životnost několik stovek let. Není proto divu, že beton našel své místo i při meziukládání vyhořelého jaderného paliva. Nakonec nezapomeňme, že jsme celou dobu hovořili o téměř BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

přírodním materiálu, který po doběhu svého životního poslání a cyklu, jenž je odhadován na více než sto let, se opět bezpečně vrací do přírody. Jeho estetické použití, krása a podoba je vždy v lidských rukou. Proto se Svaz výrobců cementu ČR oprávněně domnívá, že výroba cementu a uplatnění v betonu je navýsost ekologický proces výroby materiálu, který je k dispozici všem stavbařům, projektantům a architektům. Ing. Jan Gemrich tajemník Svazu výrobců cementu ČR

4/2005

3

PROFILY PROFILES

STAVEBNÍ SOFTWARE RIB – PARTNERSTVÍ PRO STABILNÍ Společnost RIB (původní německý název Recheninstitut im Bauwesen), založená v roce 1961 ve Stuttgartu trojicí profesorů V. Hahn, F. Leonhardt a F. W. Bornscheuer, patří vůbec k nejstarším oborově specializovaným softwarovým domům. První programové aplikace a služby poskytované RIB (obr. 2) byly statické výpočty na tehdejších high-tech počítačích IBM 1620 (s kapacitou 12,5 kB!). Od té doby prošla značka RIB stabilním a úspěšným vývojem až do dnešní podoby holdingu RIB Software AG s více než 250 zaměstnanci (tab. 1). ZÁKLADNÍ PŘEHLED PRODUKTŮ R I B Původní nabídku softwaru na statickou analýzu a posuzování stavebních konstrukcí společnost RIB postupně rozšířila na další obory stavební činnosti. Dnešní hlavní pilíře palety produktů RIB tvoří zejména následující aplikační obory uvedené přibližně v pořadí jejich vzniku: • RIBTEC® – statika stavebních konstrukcí • STRATIS® – silniční CAD, DMT, kanalizace, voda, infrastruktura • ARRIBA® CA3D – stavařský 3D CAD • ARRIBA® planen – management stavebních projektů • ARRIBA® bauen – management stavební výroby • ARRIBA® finanzen – ekonomika stavební firmy • ARRIBA® openFM – facility management S T AT I K A S T A V E B N Í C H K O N S T R U K C Í R I BT E C ® Tento historicky nejstarší obor softwaru RIB je zaměřen na navrhování zejména betonových konstrukcí a geotechnických staveb. Vnitřní členění produktů RIBTEC® je následující: • RIBtec – statika konstrukčních dílců • RIBfem – metoda konečných prvků, mosty • RIBcad – betonářský CAD na výkresy tvaru a výztuže • RIBgeo – geotechnika a zakládání staveb Charakteristickým rysem produktů RIBTEC® je jejich výrazná orientace na inženýrskou praxi s důrazem na nejnovějších poznatky v oboru navrhování staveb (aktuální normy, předpisy, metody apod.), přehledné a použitelné výsledky, moderní počítačové technologie a rostoucí stupeň efektivního datového provázání jednotlivých programů.

ROZVOJ 1961 1966 1969 1982 1986 1997 1998 1999 2000 2001

založení společnosti Recheninstitut im Bauwesen počátky inovativního vývoje silničního softwaru STRATIS® statika každého druhého mostu v SRN se analyzuje softwarem RIBTEC® RIBCON® – první stavařský, plně 3D CAD na německém trhu poptávkový a nabídkový software IDEALOG® (předchůdce ARRIBA®) vznik pražské pobočky RIB pro Českou a Slovenskou republiku nová generace softwaru ARRIBA® na stavební management založení a transformace na holding RIB Software AG další rozvoj skupiny RIB, více než 10 000 zákazníků spoléhá na software RIB založení britské pobočky RIB a expanze do USA založení RIB ASIA, založení RIB Software Americas a čínské pobočky 2003 Luban Software Tab. 1 Některé významné milníky v historii RIB

R I B T E C , S T AT I K A K O N S T R U K Č N Í C H D Í L C Ů Skupina produktů RIBtec zahrnuje paletu výpočetních statických a posudkových programů konstrukčních železobetonových, předpjatých, zděných, ocelových a dřevěných dílců. Jejich přehledné grafické zadání a výpočet kombinovaný s technikou šablon vedou na maximální časové úspory. Z mnohých programů RIBtec lze na základě zadání a provedeného výpočtu přímo generovat parametrizované výkresy konstrukčního provedení a tyto automaticky přenášet do libovolných systémů CAD. U mnohých projektantů prefabrikovaných, monolitických a skeletových konstrukcí se osvědčují např. následující produkty RIBtec: BALKEN, BEST, FUNDA, FERMO, ZWAX, RTec kompakt, RTslab aj. R I BFEM, METODA KONEČNÝCH PRVKŮ, MOSTY Technologie FEM společnosti RIB představují výkonem a aplikačním rozsahem již několik desetiletí technologickou špičku v oboru statiky stavebních konstrukcí. Základním prostorovým, nelineárním řešičem RIBfem vyvinutým pro aktuální hardware a operační systémy Windows je systém TRIMAS® s celou řadou volitelných licenčních modulů jako např. libovolné prostorové předpínání, technologie stavebních stádií, geometrická a materiálová nelinearita, stabilitní výpočty, vrstevnatý pružný poloprostor aj. Již tradiční aplikací technologií RIBfem je mostařský balík výpočetních a posudkových programů PONTI®. Původní řeše-

Obr. 1 F. Leonhardt: první železobetonová televizní věž s předpjatou základovou deskou, výška 217 m, Stuttgart, rok 1954

Obr. 2 Kochertalbrücke (délka 1 128 m, výška 185 m), časová analýza chování betonu v tehdejším softwaru RIB PRAXI, SRN 1968

4


4/2005

PROFILY PROFILES

Obr. 3 Správní budova firmy Pfeiderer

Obr. 4 Vysouvaný most Hlubočepy– Barrandov, statický model v PONTI®, IK Novák & Partner, s. r. o., Praha

Obr. 5 Stavební jáma Galileo, Frankfurt/M, přepočet deformací ve FEWALLS, IK Krebs a Kiefer, Darmstadt, SRN

ní RIB pro monolitické železobetonové a předpjaté mosty bylo navíc aktuálně rozšířeno o komplexní výpočty a posuzování spřažených ocelobetonových mostů PONTI® verbund. Tvorbu, vyhodnocování a dimenzování výpočetních modelů aktivně podporuje komfortní grafické prostředí, které umožňuje řešení standardních případů i realizaci náročných inženýrských projektů (obr. 4). Se systémy RIBfem lze řešit a posuzovat nejen rovinné a prostorové prutové, deskové a stěnové systémy, ale i velmi komplexní kombinované prutové a skořepinové výpočetní modely. RIBCAD,

BETONÁŘSKÝ

CAD

NA V ÝKR ESY T VAR U

A VÝZTUŽE

Software ZEICON® je profesní betonářský 2,5D CAD pro kresliče, konstruktéry, inženýry a statiky na rychlé a spolehlivé kreslení výkresů tvaru a výztuže včetně souvisejících automaticky generovaných soupisek a výkazů. Díky snadné a optimalizované obsluze umožňuje rychlé zapracování a konstantně vysokou produktivitu práce. Řešení RIBcad navíc otevírá svým inteligentním propojením s výpočetními a posudkovými aplikacemi RIB další možnosti racionalizace. Obojí je výsledkem dlouhodobého a důsledně prakticky zaměřeného vývoje. ZEICON® je rovněž otevřený pro přenos dat mezi jinými systémy CAD: vedle standardních rozhraní typu DXF, DWG nebo HPGL je možný samostatný výstup výkazů výztuže aj. Zajímavým licenčním rozšířením RIBcad ZEICON® je podpora automatické tvorby výkresové a výrobní dokumentace filigránových stropních desek včetně výstupu CAM na řízení výrobních automatů. R I B G E O , G E OT E C H N I K A A Z A K L Á D Á N Í S TAV E B Aplikace RIBgeo optimálně spojují dlouholeté zkušenosti RIB s moderní počítačovou technologií. Integrované, prakticky orientované zohlednění stavebních stádií a historie zatěžování geotechnických staveb umožňují přehledný a bezpečný výpočet a posouzení konkrétního stavebního objektu (obr. 5). V oblasti zakládání staveb umožňují produkty RIBgeo RTwalls, FEwalls, PINWALLS, LIMES, PFAHL, GLEITK, výpočty a dimenzování stavebních jam, podchycení základů budov, opěrných stěn, prostorových soustav pilot, vyšetřování stability svahů a hrází aj. Rovněž v oblasti zakládání staveb se již prosadila při posuzováBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

ní mezních stavů použitelnosti metoda konečných prvků, která umožňuje např. přesnější predikci deformací a napětí v oblastech ovlivněných stavbou. RIB nabízí i pro tyto náročné nelineární geotechnické výpočty kvalitní řešení, se kterými lze rozhodně počítat. BUDOUCNOST A VIZE Společnost RIB je renomovaným a stabilním poskytovatelem inovativních softwarových řešení pro navrhování, realizaci a provoz stavebních objektů. Vedle nabídky kvalitního stavebního softwaru klade RIB tradičně velký důraz na kompetentní podporu zákazníků svými odborníky se zkušenostmi v daném aplikačním odboru. Tato denní, aktivní spolupráce s RIB významně přispívá k vyšší efektivitě investice do softwarového vybavení u zákazníka a současně zajišťuje pro RIB důležitou zpětnou vazbu a přenos požadavků stavební praxe do vývoje nových softwarových řešení. Ing. Libor Švejda RIB stavební software, s. r. o. Antala Staška 1565/30 140 00 Praha 4 tel.: 241 442 078, 241 442 079, fax: 241 442 085 email: [email protected], http: www.rib.cz

4/2005

5

PROFILY PROFILES

CHLÁDEK & TINTĚRA, A. S. „NAŠE

M O Ž N O S T I J S O U L I M I T O VÁ N Y P O U Z E VA Š I M I P Ř E D S TAVA M I “

Pánové Jaroslav Tintěra a Ing. Ondřej Chládek založili v Litoměřicích v roce 1990 stavební firmu, jednu z prvních ryze soukromých firem v tehdejším Československu. Firma patří v rámci polistopadového podnikání k těm, které již mají svojí tradici i s ohledem na zkušenosti pracovníků. Od založení se firma – postupně po jednotlivých krocích – rozvíjela a rozšiřovala, a to nejen počtem zaměstnanců (v současnosti 307) a zvyšujícím se objemem výkonů, ale i rozsahem působnosti a především rozsahem prováděných výkonů v jednotlivých odbornostech. Nyní firma aktivně působí a realizuje své zakázky na celém území České republiky. V letech 1990 až 1995 se tak, jak to vyžadoval její zpočátku i překotný rozvoj, několikrát změnila právní forma, aby nakonec v roce 1995 vznikla a v roce 1997 i plnohodnotně zahájila činnost samostatná společnost Chládek & Tintěra, a. s., se sídlem v Litoměřicích. Předsedou představenstva společnosti je pan Jaroslav Tintěra a generálním ředitelem pan Ing. Pavel Juračka. V současné době realizuje společnost širokou škálu výkonů téměř ve všech oborech stavební činnosti. Akciová společnost Chládek & Tintěra je stále se rozvíjející stavební společností. Zvyšující se objem prováděných výkonů je dosahován nejen profesionálním a vstřícným jednáním se zákazníky a seriózní cenovou politikou včetně nezbytného dodržování lhůt realizace zakázek, ale i nadstandardními zárukami umožněnými trvalým výrazným tlakem vedení společnosti na kvalitu prováděných prací. Sanace betonových konstrukcí patří mezi nejmladší obory firmy, avšak svým dynamickým krokem v celé stavební společnosti nezůstávají na chvostu ve svém oboru. Společnost Chládek & Tintěra, a. s., Litoměřice je aktivním členem Sdružení pro sanace betonových konstrukcí (SSBK) v sekci technologické. Ekonomika firmy je stabilní, což dokládají každoroční kladné hospodářské výsledky a v posledním desetiletí verdikt nezávislého auditora vždy zněl „Bez výhrad“. Současně, vzhledem ke stálému zvyšování technicko-technologické a kulturní úrovně firmy, trvale roste i její vnitřní tržní hodnota. I přes dosud stále pozitivní vývoj ve výsledcích hospodaření si společnost dostatečně včas uvědomila, že v současném náročném podnikatelském prostředí je třeba pro udržení a případné zvýšení konkurenceschopnosti a obhájení a rozšíření pozic na trhu práce i nadále investovat nejen do modernizace strojního a me-

chanizačního vybavení a odborného růstu zaměstnanců, ale i do zvýšení kvality a zlepšení organizace práce. Proto bylo v roce 1998 rozhodnuto zavést a udržovat systém řízení jakosti. V roce 1999 se společnost certifikovala dle normy ČSN EN ISO 9002 a následně, v roce 2001, se certifikovala dle novelizované normy ČSN EN ISO 9001:2001. Cílem náročných certifikačních řízení byla deklarace vysoké úrovně kvality a organizace práce společnosti nejen současným, ale i potencionálním budoucím obchodním partnerům. Jako velmi důležitou vnímá společnost i otázku ochrany životního prostředí, a proto přijala rovněž rozhodnutí získat certifikaci v této oblasti. Certifikát dle ČSN EN ISO 14001:1997 firma získala v posledním čtvrtletí roku 2004. Tímto dává společnost svým zákazníkům na vědomí, že uvedená problematika jí není opomíjena, ba naopak je této otázce průběžně věnována významná pozornost. Z bezpečnostní politiky CHT, a. s. – Ochrana utajovaných skutečností: Společnost Chládek & Tintěra, a. s., si je vědoma významu ochrany utajovaných skutečností a vnímá bezpečnost jako důležitý aspekt své činnosti a chrání důvěrnost informací, které získala v průběhu vykonávání profesionálních služeb. K naplnění těchto cílů získala na základě prověření Národním bezpečnostním úřadem v roce 2005 „Potvrzení“ podle § 62 odst. 1 Zák. č. 148/1998 Sb. do a včetně stupně utajení „důvěrné“. Stejně tak oblast BOZP prochází v poslední době rychlým vývojem ve snaze přiblížit se evropským standardům. Tyto kroky kladou zvýšené nároky na pracovníky všech stupňů řízení a vyžadují proto systémové řízení této oblasti. Z tohoto důvodu se společnost CHT, a. s., na konci roku 2004 rozhodla zavést systém managementu BOZP podle OHSAS 18 001:1999, který v březnu 2005 úspěšně certifikovala a po zavedení systémů řízení jakosti a enviromentu tak završila řídící systém průřezových činností. Závěrem našeho krátkého představení nám dovolte uvést trvalý cíl naší akciové společnosti, kterým je budovat a nadále rozvíjet firmu, jejíž jméno bude pro vás – naše obchodní partnery – zárukou spolehlivosti, serióznosti a vysoké kvality odvedené práce. V Ý R O B N Í P R O G R A M J E D N OT L I V Ý C H Z ÁV O D Ů F I R MY Silniční stavby • výstavba a rekonstrukce silnic a ploch pro parkování • rekonstrukce městských komunikací a pěších zón Rekonstrukce SO 2506 žel. most v km 535,437 – Malšovice

Rekonstrukce komunikace a odvodnění – Hrdly

6


4/2005

PROFILES PROFILES

Výstavba bytových jednotek – Meruňková ul. Litoměřice

Sanace vnějšího beton. pláště chladící věže – Škoda Auto Mladá Boleslav

Sanace devíti kleneb mostu – Děčín

Rekonstrukce mostu v km 47,617 trati Žel. Ruda – Plzeň

• stavba zpevněných ploch a chodníků • výstavba a rekonstrukce inženýrských sítí • sportovní areály pro volný čas Mostní stavby • opravy a novostavby mostů, propustků a podchodů • opravy a stavby opěrných zdí, i z gabionů • veškeré izolace metodami francouzské společnosti SIPLAST • jádrové vrtání diamantovou technikou • injektáže, spárování a sanace zdiva • spodní stavby kolejových a silničních vah • otryskávání a omývání povrchů konstrukcí • opracovávání a montáž mostnic na mostech včetně výroby Pozemní stavby • výstavba rodinných domů tzv. „na klíč“, bytové stavby bez omezení velikosti • stavby občanské vybavenosti, tj. nákupní střediska, hotely, školy, zdravotní střediska • průmyslové stavby, tovární haly, výrobní haly apod. • stavby technické vybavenosti, např. inženýrské sítě, komunikace, oplocení • rekonstrukce fasád památkových objektů • zateplování objektů, opravy vad panelové výstavby a půdní vestavby Sanace betonových konstrukcí • sanace a rekonstrukce železobetonových objektů a dopravních staveb • sanace betonových konstrukcí průmyslového charakteru a podlah • sanace panelových domů a inženýrských staveb • návrh výstavby a sanace konstrukcí, kompletní diagnostika železobetonových objektů • otryskávání povrchů konstrukcí a speciální konečné úpravy BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

• ochrana betonových konstrukcí proti chemickým vlivům speciálními nátěrovými hmotami • injektážní práce a sanace trhlin, sanace památek, hradeb • stříkané betony, zesilování železobetonových konstrukcí Železniční stavby • opravy a udržování kolejí a výhybek • zřizování kolejového lože, kolejí, kolejového rozvětvení • strojní podbíjení kolejí, výhybek • rozebírání a odstranění konstrukcí železničního svršku • stavba úrovňových přejezdů • svařování kolejnic el. obloukem technol. ESAB, INNERSHIELD • montáž ambulantních lepených izolovaných styků • vypracování dokumentace bezstykové koleje dle předpisu S3 Elektro – drážní doprava • elektroinstalace bytové i průmyslové • elektrorozvody do 1000 V, venkovní i vnitřní, kabelové rozvody do 35 kV • trakční vedení na kolejových drahách ČD, vlečkách a tramvajových tratích • veřejné osvětlení • u všech činností provádíme projektování., výstavbu, údržbu a revize • pronájem lokotraktorů se strojvedoucím • zajištění přeprav substrátů v ucelených vlacích v pronajatých vozech David Jedinák vedoucí střediska 07 – Sanace Chládek & Tintěra, a. s. Nerudova 16, 412 01 Litoměřice tel.: 416 741 668, fax: 416 741 669 e-mail: [email protected], www.cht.cz

4/2005

7

STAVEBNÍ

KONSTRUKCE STRUCTURES

SPODNÍ

STAVBA MOSTU PŘES RYBNÝ POTOK SUBSTRUCTURE OF THE BRIDGE OVER RYBNY CREEK JIŘÍ STRÁSKÝ, ROBERT BROŽ, JAN L. VÍTEK, ALEXANDER TVRZ Most přes Rybný potok je jednokomorový spojitý nosník o sedmi polích z předpjatého betonu. Délka polí se mění od 34 do 58 m. Jediná nosná konstrukce, která nese dálnici o čtyřech jízdních pruzích má šířku 31,1 m. Most je stavěn metodou vysouvání. Pilíře mají jednoduchý příčný řez tvaru I a jejich výška se mění od 13 do 47 m. Pilíře byly betonovány do posuvného bednění. Rychlost betonáže cca 5 m za 24 hod. umožnila postavit všechny pilíře během dvou měsíců. Technologie betonáže a vyztužování byla ověřena během rozsáhlých přípravných prací dříve než byla použita pro výstavbu pilířů. The bridge over the Rybny creek is formed by a continuous single box girder of seven spans made of prestressed concrete. The span length varies from 34 to 58 m. One superstructure carrying the motorway with four lanes is 31.1 m wide. The bridge is erected by an incremental launching method. Piers have a simple I shape cross-section and their height varies from 13 to 47 m. The piers were cast into the sliding formwork. The speed of casting about 5 m within 24 hours made it possible to complete all piers in two months. However, an extensive preparation works were necessary in order to verify the casting and reinforcing technology before its application for piers erection. Začátkem června byl vysunut první segment 356 m dlouhého dálničního mostu přes Rybný potok, který se staví na úseku

8

0807/II, část H dálnice D8. Most, který je veden ve výšce až 52 m nad terénem, je tvořen spojitým nosníkem o sedmi polích s rozpětími od 34 do 58 m. Most staví Metrostav, a. s., jako podzhotovitel Sdružení 0807/II H, které tvoří STRABAG, a. s., Beroun a SKANSKA DS, a. s., Prostějov. V nabídkovém projektu bylo přemostění tvořeno dvěma mosty samostatně převádějícími oba směry dálnice. Konstrukci každého mostu tvořil jednokomorový nosník podepíraný pilíři komorového průřezu výšky až 47 m. Projekt předpokládal, že komorový nosník bude postupně betonován za opěrou a následně vysouván do projektované polohy. Statické účinky ve vysouvané konzole byly redukovány ocelovým nosem. S ohledem na technologii vysouvání měl komorový nosník poměrně velkou výšku – 4,2 m. Protože most je nutno postavit ve dvou stavebních sezónách, bylo by třeba stavět oba mosty současně, tudíž vybudovat dvě výrobní formy, zajistit dvoje výsuvné zařízení a dva výsuvné nosy. Proto Metrostav, a. s, objednal v červnu 2004 u Ústavu betonových konstrukcí a mostů FAST VUT v Brně architektonickou a konstrukční studii mostu, který převádí oba směry dálnice po jediné konstrukci. Studie byla vypracována ve dvou alternativách. V první alternativě (obr. 1) měl most stejná rozpětí a konstrukční výšku jako v nabídkovém projektu, ve druhé bylo rozpětí dvojnásobné, konstrukční výška byla zvětšena na 5,2 m Obr. 1 Most přes Rybný potok – zákres do fotografie Fig. 1 Bridge over Rybny creek – rendering in the photograph

a vysouvání bylo prováděno za pomocí montážních podpěr situovaných v místě vynechaných podpěr. V obou alternativách byla nosná konstrukce tvořena jednokomorovým nosníkem s velmi vyloženými konzolami podepíranými osamělými vzpěrami (obr. 2). Po ekonomickém zhodnocení obou alternativ předložil Metrostav, a. s., první alternativu jak Sdružení 0807/II H, tak investorovi Ředitelství silnic a dálnic ČR, Praha ke schválení. Po přijetí navrhovaného řešení byla firmou Stráský, Hustý a partneři, s. r. o., vypracována realizační dokumentace mostu. POPIS MOSTU V místě přemostění je osa dálnice ve směrovém oblouku s poloměrem 1 750 m, na který navazuje přechodnice s parametrem A = 1 387 a v údolnicovém oblouku s poloměrem R = 24 500 m. Dálnice byla navržena v jednostranném příčném sklonu 2,5 %. Pro účely vysouvání je prostorová křivka nivelety nahrazena kružnicí s poloměrem R = 2 021,93 m, jejíž rovina je 8,7 % nakloněna k vodorovné. Kružnice výsunu je navržena tak, aby co možná nejvíce sledovala niveletu dálnice – maximální odchylka je +/- 3 mm. Odchylka od směrového řešení (maximálně +/- 140 mm) je vyrovnávána proměnným vyložením konzol. Nakloněním kružnice výsunu dochází při výsunu k plynulému příčnému zkroucení konstrukce od 2,5 do 3,04 %. Proto byl příčný sklon dálnice upraven. Most tvoří spojitý nosník o sedmi polích s rozpětími 34 + 48 + 54 + 58 + 58 Obr. 2 Nosná konstrukce – vizualizace Fig. 2 Bridge superstructure – visualization


4/2005

STAVEBNÍ

+ 58 + 44 m (obr. 3). Šířka mostu je 31,1 m, šířka nosné konstrukce 30,5 m. Nosnou konstrukci tvoří poměrně úzký komorový nosník s velmi vyloženými příčně předepnutými konzolami po 4 m podepíranými prefabrikovanými vzpěrami o rozměrech 0,4 x 0,5 m (obr. 4). Nosník je podepřen štíhlými pilíři otevřeného průřezu tvaru písmene I. Na vnitřních podpěrách 30, 40, 50 a 60 je nosník uložen na dvojici vrubových kloubů, na pilířích 20 a 70 je nosník uložen na dvojici podélně jednosměrných ložisek. Protože kroutící moment, který vzniká od zatížení situovaného na jedné podélné polovině mostu, je přenášen až do krajních opěr, je komorový nosník nepřímo podepřen širokým koncovým příčníkem. Příčník je uložen na dvojici všesměrných ložisek situovaných na jeho okrajích. Příčná vodorovná síla je zachycena vodícím ložiskem umístěným v podélné ose mostu. Při vysouvání je komorový nosník předepnut centrickými, postupně spojkovanými kabely situovanými jak v horní a spodní desce, tak i ve stěnách. Po vysunutí je nosník předepnut spojitými vnějšími kabely vedenými přes celý most v dutině konstrukce. Vnější kabely, jejichž průběh odpovídá průběhu momentů spojitého nosníku, jsou ohýbány v dodatečně betonovaných deviátorech. Podporové deviátory jsou ztuženy příčníky přenášejícími radiální síly přímo do ložisek. Radiální síly z deviátorů v polích jsou přenášeny do stěn nosníku ztužujícími žebry. Konstrukce je postupně vysouvána od opěry 80 po úsecích 30 m. Komorový nosník je vytvářen postupně ve formě dlouhé 2 x 30 m; nejdříve je betonován 30 m dlouhý úsek tvořený spodní deskou a stěnami, po jeho vysunutí jsou osazeny vzpěry a vybetonována horní deska. Po dosažení 80 % krychelné pevnosti betonu je konstrukce příčně a podélně předepnuta. Předpínání a vysouvání provádí VSL Systémy (CZ), s. r. o. Posun konstrukce je zajišťován tahem čtyř předpínacích kabelů kotvených do ocelových konzol vsunutých do otvorů v dolní a horní desce. Kabely táhnou hydraulické válce opřené o ocelové konzoly přikotvené k opěře. Konstrukční řešení a postup stavby byly navrženy na základě detailní statické analýzy. Prostorová analýza konstrukce sestavené z deskostěnových prvků sloužila pro návrh mostovkové desky a příčníků. Na základě této analýzy bylo určeno rozdělení normálových a smykových napětí po


Obr. 3 Podélný řez mostem Fig. 3 Longitudinal section of the bridge

Obr. 4 Podpěra 40: a) příčný řez mostem, b) pohled na pilíř Fig. 4 Pier No. 40: a) cross section od the bridge, b) view of the pier

průřezu a vymezena omezující kritéria pro použití prutové náhrady. S ohledem na poměrně velký poměr šířky konstrukce k rozpětí polí vznikají nad stěnami komorového nosníku velké koncentrace normálových napětí. Tlaková napětí jsou menší než povoluje norma; špičky tahových napětí jsou zachyceny betonářskou výztuží – průřezy jsou posouzeny jako částečně předpjaté prvky. Detail připojení výsuvného ocelového nosu ke komorovému nosníku, analýza smykových sil od možného zkroucení konstrukce vyvolané nepřesností výsuvných bloků, podporové příčníky a žebra deviátorů byly ověřeny pomocí metody příhradové analogie – metodou strut and tie. Vnější předpínací kabely byly navrženy nejen s ohledem na namáhání konstrukce v provozním a mezním stavu, ale také s ohledem na omezení dlouhodobých deformací. Časově závislá analýza sledující postupnou výstavbu mostu byla provedena s uvážením funkce dotvarování podle doporučení CEB-FIP z roku 1990. Z A LO Ž E N Í M O S T U Most překlenuje hluboce zaříznuté údolí Rybného potoka. Předkvartérní skalní pod-


4/2005

klad je tvořen jemnozrnnými stébelnatými rulami, které jsou při povrchu silně zvětralé. Stupeň zvětrání s hloubkou rychle klesá, místy byla mírně zvětralá hornina zjištěna již v hloubce 0,9 až 1,5 m pod terénem. Pouze poblíž pilíře 50 je skalní podklad překryt až 9m mocnou vrstvou hlinitokamenitých sutí až kamenitých hlín. Založení mostu odpovídá geologickým podmínkám. Krajní opěry a všechny pilíře mimo pilíř 50 jsou založeny plošně v úrovni mírně zvětralé ruly (obr. 5), pilíř 50 je založen na vrtaných pilotách průměru 1,18 m délky 9 m. Výztuž základu je vidět na obr. 6. Základy pilířů 20 a 70 mají velikost 11 x 11 m, jejich výška v ose mostu je 2 m; základy pilířů 30, 40 a 60 mají velikost 12 x 12 m a výšku 2,5 m; základ pilíře 50 má půdorys 14 x 17 m a výšku 3 m. Základy pilířů byly betonovány po vrstvách 1 a 1,25 m tlustých. V Ý S TAV B A

PILÍŘŮ

Návrh tvaru pilířů a jejich vyztužení Pilíře výšky až 47 m mají jednoduchý otevřený průřez. Jejich tvar vyplynul ze statických a technologických požadavků. V definitivní konstrukci i při výsuvu jsou pilíře 9

STAVEBNÍ


Obr. 5 Základová spára opěry č. 80 založené plošně Fig. 5 Rock basement of the abutment 80 (flat foundation)

namáhány svislou, ale i vodorovnou silou. Tomuto namáhání by odpovídal tvar pilíře, který by se v podélném směru mostu od ložiska k základům lineárně rozšiřoval. Na druhou stranu bylo nutné navrhnout hlavu pilíře tak, aby zde bylo možno umístit hydraulické lisy jak při případné výměně ložisek, tak i v průběhu stavby při náhradě výsuvných ložisek vrubovými klouby nebo ložisky. Protože při vysouvání není komorový nosník ztužen příčníky, je nutné umožnit podepření konstrukce pod stěnami komorového mostu – tedy v podélném směru mostu. Proto mají pilíře konstantní průřez. Jsou tvořeny dvěma podélnými osmiúhelníky vzájemně spojenými příčnou stěnou (obr. 4). Podélná tuhost pilířů byla volena tak, aby pilíře byly dostatečně tuhé pro přenesení všech normových zatížení a aby jejich deformace byla při výsuvu v rozumných mezích, současně však, aby byly dostatečně poddajné, aby bylo možno navrh-

Obr. 6 Výztuž základu pilíře č. 50 Fig. 6 Reinforcement of the foundation of the pier No. 50

nout vrubové klouby u převážné většiny podpěr. Pilíře mají velkou příčnou tuhost, která zajišťuje minimální zkroucení nosné konstrukce od nahodilého zatížení situovaného na podélné polovině mostu. Při návrhu pilířů byly uváženy možné nepřesnosti jejich výstavby i výstavby nosné konstrukce (směrově +/- 50 mm). Výškové nepřesnosti jsou eliminovány úpravou výšky úložných bloků. Při výsuvu jsou pilíře ztuženy předpínacími kabely kotvenými v jejich hlavicích a v krajní opěře. Tahová tuhost kabelů je v porovnání s ohybovou tuhostí pilířů malá. Kabely zatěžují pilíře opačnou silou, než síla, která je zatěžuje při výsuvu – funkcí kabelů je zvýšit ohybovou únosnost podpěr. Pilíře jsou vyztuženy podélnými vložkami rovnoměrně rozmístěnými u povrchu pilířů (obr. 7). Podélné vložky délky 7 m byly postupně stykovány přesahem. Podélné vložky jsou svázány třmínky zajišťujícími jejich ovinutí (confine-

ment). S ohledem na technologii výstavby byl tvar třmínků upraven tak, aby je při zajištění jejich statické funkce bylo možné rychle a jednoduše osadit. Uzavřené třmínky byly nahrazeny dvěma U profily (obr. 7b), u kterých je přenos tahu zajištěn dostatečně dlouhým přesahem. Protože pilíře nejsou dynamicky namáhány, lze tuto úpravu připustit. Volba posuvného bednění Pro výstavbu mostních pilířů bývá používáno překládané bednění. Výška jednoho záběru se pohybuje obvykle od 3 do 5 m, což umožňuje kvalitní probetonování a přiměřeně rychlý postup výstavby. Pro most přes Rybný potok se též předpokládal takový postup. Po vyhodnocení časových možností a nákladů se však ukázalo, že by použití posuvného bednění mohlo přinést zrychlení postupu výstavby. U nás se dosud od roku 1990 posuvné bednění pro mostní pilíře nepoužívalo. Důvodem

Obr. 7 a) Základní výztuž pilíře, b) postup vkládání třmínků Fig. 7 a) Reinforcement of the pier, b) stirrups assembly

10


4/2005

STAVEBNÍ

Obr. 8 Betonáž modelu pro měření hydratačního tepla Fig. 8 Casting of the model used for the measurement of hydration heat development

byly nepříliš dobré zkušenosti s jeho aplikací, např. na mostě Vysočina, a též vysoké požadavky na kvalitu betonu, které se objevují v TKP a ZTKP investora. Dosud nebyly zkušenosti, zda povrch betonu vytvořený posuvným bedněním je schopen splnit požadavky na množství povrchových nerovností a požadavky na odolnost proti účinkům prostředí (mráz, CHRL). Před vlastní betonáží pilířů posuvným bedněním bylo proto nutné ověřit řadu skutečností. Beton musí splňovat podmínky pro rychlé tuhnutí a tvrdnutí, aby po posunutí bednění byl schopen přenášet zatížení; bylo nutné vytvořit referenční povrchovou plochu, aby investor mohl posoudit, zda jsou splněny jeho požadavky, a též zda odolnosti zjištěné na vývrtech jsou v souladu se zadávacími podmínkami. Posuvné bednění bylo u nás užíváno pro stavbu komínů nebo nádrží. Ty se liší od mostních pilířů Obr. 10 Hotová experimentální stěna Fig. 10 Completed experimental wall


Obr. 9 Betonáž experimentální stěny v posuvném bednění Fig. 9 Casting of the experimental wall in sliding formwork

zejména tím, že mají relativně méně výztuže. Proto bylo nutné navrhnout vyztužení tak, aby stykování podélných prutů mohlo být plynulé a ověřit, zda při standardní rychlosti posuvu bednění je možné hustou výztuž sestavit a spolehlivě uložit na místo v daném krátkém časovém úseku. Zejména dlouhé příčné pruty se do bednění z úzké plošiny obtížně instalují. Po zvážení uvedených okolností se přistoupilo k sérii ověřovacích pokusů, které podmiňovaly možnost použití posuvného bednění. Beton pilířů a návrh receptury Beton pilířů třídy C30/37 byl požadován projektem mostu. Dále byla specifikována odolnost proti účinkům prostředí klasifikací XF3 ve smyslu ČSN EN 206-1. Byl používán provzdušněný beton z betonárny Nakléřov. Pro náběh pevnosti pro použití posuvného bednění byl požadován beton

pevnosti po šesti hodinách cca 5 MPa. Tvar pilířů má dvě části masivní (cca 4 x 2 m pod ložisky) propojené poměrně tenkou stěnou tloušťky 0,8 m. V masivních částech dochází ke značnému vývoji hydratačního tepla, zatímco v tenké části může teplo lépe unikat do okolí. Dalším požadavkem byl co možná nejnižší vývoj hydratačního tepla. Všechny požadavky byly konzultovány s technology a na základě zkušeností byla zvolena receptura. Měření a experimenty První experiment byl zaměřen na měření hydratačního tepla. Přímo na staveništi byl vytvořen model poloviny pilíře mostu o výšce 1,2 m, kde byla instalována čidla pro měření teplot v různých částech pilíře. Měření provedl Doc. Šťastník z VUT Brno, který již v minulých letech prováděl podobná měření. Experiment bylo nutné realizovat rychle, aby bylo možné

Obr. 11 Tři betonové vzorky betonované posuvným bedněním pro odladění složení betonu Fig. 11 Three concrete elements cast in sliding formwork to fix the concrete composition


4/2005

11

STAVEBNÍ


Obr. 12 Betonáž pilíře 40 posuvným bedněním Fig. 12 Casting of the pier No. 40 using sliding formwork

pokračovat v přípravě stavby a případných úpravách složení betonu. Betonáž padla do nepříznivého zimního období, kdy po poměrně teplém lednu nastaly první velké mrazy. Bednění bylo vyhříváno na teplotu cca 5 °C a izolováno vrstvou pěnového polystyrenu (obr. 8), avšak beton dovážený z betonárny Nakléřov dosahoval teplot jen 11 až 13 °C. Tuhnutí bez použití urychlovačů se posunulo na dobu cca 11 hod. po uložení betonu, což bylo pro reálnou výstavbu nemožné. Měření teplot ukázalo, že max. hodnoty dosáhly kolem 50 °C, což by při betonáži za normálních teplot odpovídalo asi 65 °C. Výsledkem experimentu a numerických analýz vývoje hydratačního tepla bylo zjištění, že betonáž lze provést i za normálních teplot bez nutnosti speciálních opatření (jako např. chlazení betonu) a že při použití urychlovačů lze dosáhnout i požadovaného náběhu pevnosti, a tak umožnit posun bednění standardní rychlostí. Druhým experimentem byla ověřována vlastní funkce bednění. Opět byl celý vývoj ovlivněn časovým tlakem, neboť betonáž pilířů měla začít již během března. Protože klimatické podmínky v únoru byly velmi nepříznivé a množství sněhu na staveništi neumožňovalo příjezd automíchačů, byl experiment proveden v zatepleném stanu v prostorách přístavu v Ústí nad Labem. Pomocí posuvného bednění v reálné velikosti byla betonována stěna o půdorysných rozměrech 4 x 12

0,9 m a výšce 4 m (obr. 9). Experiment měl ověřit průběh betonáže, tj. práce při vyztužování stěny, vlastní betonáž, dodržení krycích vrstev betonu a geometrie průřezu a v neposlední řadě kvalitu povrchu a odolnost povrchových vrstev proti účinkům prostředí. Experiment odhalil některé drobné nedostatky v konstrukci bednění, zejména jeho tuhost, a pomohl ověřit citlivost kvality díla na pravidelnost dodávek betonu do bednění. Povrch betonu po výjezdu z bednění byl v části opatřen nástřikem zamezujícím odpařování vody, který se stal jedním ze způsobů ošetřování betonu při výstavbě pilířů. Do tělesa stěny byly zabudovány i další přípravky (průchodky, kotvení), aby se ověřilo, jak bude vypadat kvalita betonu při prvcích zabudovaných do tělesa pilířů. Po zatvrdnutí betonu byl hodnocen povrch betonu a odebrány vzorky (vývrty) pro měření mechanických vlastností a odolností, a to vše za přítomnosti technických pracovníků investora (obr. 10). Hodnocení povrchu dopadlo dobře. I přes některé nedostatky se dalo konstatovat, že povrch vycházející z posuvného bednění bez dalších úprav (např. hlazení) může splňovat požadavky investora. Podmínkou je přísné dodržování technologického postupu při betonáži a vhodný návrh betonové směsi. Po vyhodnocení všech získaných zkušeností se přistoupilo k poslednímu z experimentů – betonáži tří malých vzorků

(obr. 11), které měly napomoci doladění složení betonu tak, aby bylo spolehlivě dosaženo požadované kvality povrchu. Vzorky byly betonovány již opět na staveništi a podle vyhodnocení byla vybrána jedna ze tří variant receptury. Povrch byl hodnocen zjištěním množství pórů o různých velikostech na povrchu betonu v čtvercové síti o rozměrech 100 x 100 mm. Kromě pokusů zjišťujících kvalitativní poměry betonu, bylo nutné zjistit, zda je technicky možné instalovat hustou výztuž do bednění. Podélné pruty měly zpočátku délku 9 pak 7 m a bylo nutné garantovat jejich stabilitu během instalace. K tomu účelu bylo posuvné bednění opatřeno nad obslužnou lávkou další plošinou, která stabilizovala nahoru přesahující podélnou výztuž a zároveň umožňovala pohyb železářů. Jako závažný problém se ukázala montáž příčné výztuže. Po intenzívní spolupráci projektanta a dodavatele výztuže se podařilo příčnou výztuž upravit tak, aby splňovala požadavky na nosnou funkci, konstrukční zásady a zároveň, aby ji bylo možno instalovat v krátké době, dané rychlostí posuvu bednění. Příčná výztuž byla osazována mezi závěsný rám bednění a horní hranou bednění, které jsou vzdáleny pouze cca 600 mm. Během posunu o 600 mm bylo nutné instalovat veškerou příčnou výztuž. Protože se tato operace jevila od začátku jako kritická, bylo osazení výztuže zkoušeno na dvoře armozávodu Metrostavu sestavením její jedné vrstvy v měřítku 1 : 1. Činnost, která v podmínkách zkoušky byla zvládnuta v krátkém čase, trvala na stavbě dvakrát déle. Po zapracování železářů se však dostala do termínů předpokládaných během přípravy stavby. Po konečném zhodnocení výsledků všech druhů experimentů byl učiněn závěr, že betonáž pomocí posuvného bednění je možná a že ji lze použít pro výstavbu pilířů tak exponované konstrukce, jako je most přes Rybný potok. Posuvné bednění a postup výstavby Posuvné bednění má několik základních částí. Vlastní bednění konstrukce má výšku cca 1,2 m a je ztuženo vodorovnými dřevěnými rámy. Bednění je zavěšeno na ocelových svislých polorámech, které jsou podporovány trubkami zakotvenými v zabetonované části konstrukce. Na trubkách jsou umístěny hydraulické jednotky, které


4/2005

STAVEBNÍ

po malých krocích bednění vysunují nahoru. Délka kroku byla v popisovaném případě 25 mm. V základní formě je bednění dále v úrovni horního okraje opatřeno obslužnou lávkou. Pod úrovní spodního okraje bednění je zavěšena druhá lávka, kterou lze použít k případným opravám povrchu, nebo k dalším úpravám povrchů. Ty mohou zahrnovat hlazení použité např. v Rakousku. U nás se hlazení po dohodě s investorem nepoužívalo. Ze spodní lávky byl však povrch betonu opatřován nástřikem pro zamezení odpařování vody. Nad horní obslužnou lávkou byla osazena ještě třetí lávka pro montáž podélné výztuže. Prostor mezi horní a spodní lávkou byl zakryt geotextilií, aby byl vytvořen uzavřený prostor omezující nadměrné ochlazování betonu nebo oslunění povrchu, a aby tak byly vytvořeny příznivé podmínky pro zrání betonu (obr. 12). Pod spodní lávkou byla zavěšena další zábrana z geotextilie a PE fólie, ochraňující beton při jeho zrání. Délka ochrany byla stanovena na základě analýzy vývoje hydratačního tepla, aby nevznikaly nepřípustné teplotní gradienty v betonu pilířů. Přístup na hlavní pracovní plošinu byl zajištěn pomocí výtahu. Beton byl do bednění dopravován jeřábem pomocí bádií. Rychlost posuvu po zaběhnutí všech prací dosahovala 5 m za 24 hod. Nejvyšší pilíř má výšku 47 m, další jsou nižší, avšak celý objem betonu na všech pilířích činil 3 100 m3. Pilíře byly postaveny v období dubna až začátku června, tj. za méně než dva měsíce. Technologie výstavby se ukázala jako velmi efektivní a dosažená kvalita je srovnatelná, či spíše lepší než u běžných typů překládaných bednění (obr. 13). Klade však mimořádné nároky na disciplínu zúčastněných stran. Přesná a kontinuální práce všech pracovníků (betonářů, železářů, obsluhy bednění), ale i pravidelnost a vysoká kvalita všech dodávek jsou nutnými podmínkami kvalitního výsledku. Zúčastněné subjekty Výstavbu pilířů zajišťoval Metrostav pro vyššího dodavatele (Skanska). Nabídku na použití posuvného bednění předložila firma Teplotechna Omega, a. s. Metrostav i investor z výše uvedených důvodů přistupovaly k nabídce nejprve s jistými obavami, neboť šlo o významnou mostní stavbu, navíc jak bylo zmíněno v úvodu, šlo o výstavbu podle změněného projektu proti původnímu záměru při zadání stavby. Proto jednání s Teplotech-


nou nebyla jednoduchá. Brzy se ukázalo, že pro řešení řady technických otázek je třeba přizvat firmu, která posuvné bednění měla skutečně dodávat (Teplotechna Omega byla do jisté míry prostředník), a to Gleitbau Salzburg GmbH. Rakouští odborníci se postupně začali jednání zúčastňovat a byli přítomni i při popsaných experimentech převážně prováděných a hrazených Metrostavem. Nutno podotknout, že na vývoji receptury a na uspořádání výztuže se podíleli výhradně pracovníci Metrostavu, projektanta (SHP) a technologové betonárny (Sdružení D8 Skanska– TBG) s pomocí externích konzultantů. Na vývoji receptury spolupracoval a na kvalitu betonáže dohlížel nezávislý specialista firmy Betotech. Je možné konstatovat, že Teplotechna Omega v konečné fázi zajišťovala svými pracovníky betonáž a posun bednění za účasti zástupce firmy Gleitbau Salzburg. Výztuž, dodávky betonu a další práce (např. instalace výtahů, obslužných lávek, realizace kontrolních měření) byly zajišťovány Metrostavem. Z ÁV Ě R Architektonické a konstrukční řešení mostu navazuje na úspěšné konstrukce postavené v Německu. Při šířce mostu 31,1 m je konstrukční výška nosníku 4,2 m logická a dává příčnému řezu proporci. Konstrukce má čistý jednoduchý tvar a minimálně zasahuje do krajiny. Velmi vyložené konzoly opticky odlehčují konstrukci, otevřený průřez podpěr dává konstrukci lehkost a vytváří hru stínů. Jediný komorový nosník umožní zrychlit výstavbu, a tak přináší ekonomii stavbě. Výstavba mostu přes Rybný potok je v časové tísni. Změnou koncepce mostu v polovině roku 2004 byly vytvořeny předpoklady pro splnění plánovaného termínu otevření mostu. Jednou z kritických činností byla výstavba pilířů mostu, která se zdála omezující pro zahájení výsuvu mostní konstrukce. Použití technologie posuvného bednění se projevilo jako krok umožňující zrychlení výstavby při dosažení všech kvalitativních požadavků investora. Vlastní použití posuvného bednění nebylo rutinní záležitostí. Předcházela mu řada zkoušek a ověření jednotlivých složek systému, po stránce technické, technologické i organizační. Bez součinnosti mnoha subjektů by úspěšné použití „nové“ technologie posuvného bednění v mostních stavbách nebylo vůbec možné.


4/2005

Obr. 13 Hotový nejvyšší pilíř – detail hrany Fig. 13 The highest pier – detail of the contour

V současné době (červen 2005) se zabíhá výsuv nosné konstrukce. Přestože je již téměř polovina roku, realizační tým věří, že se mu podaří nosnou konstrukci dokončit do začátku zimního období. Další informace o výstavbě budou publikovány v některém z příštích čísel časopisu. Prof. Ing. Jiří Stráský, CSc., P. E. e-mail: [email protected] VUT-FAST, Veveří 95, 662 37 Brno a SHP, s. r. o., Bohunická 50, P.B. 641, 639 41 Brno Ing. Robert Brož, Ph.D. e-mail: [email protected] SHP, s. r. o., Bohunická 50, P.B. 641, 639 41 Brno tel./fax: 547 101 811 Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. e-mail: [email protected] Metrostav, a. s., Koželužská 12, 180 00 Praha 8 tel.: 266 709 317, fax: 266 709 193 Alexander Tvrz e-mail: [email protected] Metrostav, a. s., Divize 5 Na Zatlance 1350/13, 150 00 Praha 5 tel.: 602 345 646, fax: 241 776 787

13

STAVEBNÍ


MOSTNÍ

OBJEKTY NA PŘELOŽCE SILNICE I/14 V LIBERCI B R I DG ES OF TH E DIVE RSION OF TH E ROAD I/14 I N LI B E R EC ROMAN LENNER, FRANTIŠEK HANUŠ, JIŘÍ EHRENBERGER, JOSEF KUBÍČEK Důvodem stavby bylo odstranění nevyhovujícího silničního spojení mezi Libercem a Jabloncem nad Nisou. Dokončením přeložky I/14 dojde ke zlepšení příjezdu do oblasti Jizerských hor a Krkonoš a ke snížení hlukové zátěže v oblasti Liberce, zejména městských částí Rochlice, Vesec a Vratislavice. ZÁKLADNÍ

ÚDAJE CHARAKTERIZUJÍCÍ

S TAV B U

Přeložka silnice I/14 se odpojuje mimoúrovňovou křižovatkou tvaru „trubky“ od silnice I/35 v prostoru Klatovské ulice. Trasa pokračuje mostním objektem přes železniční vlečku a Mosteckou ulici, násypem a odřezem je vedena souběžně s řekou Lužická Nisa směrem k Poštovnímu náměstí, které přechází nejdelším mostem v trase. Dále přechází dvěma jednopolovými mosty přes Vesecký potok a přes Lužickou Nisu. V prostoru Poštovního náměstí v městské části Rochlice je komunikace vedena souběžně s kolejí ČD, tratí Liberec–Tanvald–Harrachov. V tomto úseku je trasa lemována vysoký-

mi opěrnými zdmi. I. etapa končí mimoúrovňovou křižovatkou Rochlická v Zeleném údolí, kde bude napojena na stávající silnici I/14. Přeložka silnice I/14 je navržena v kategorii S22,5/80 v délce 1 835 m. V trase jsou dokončeny čtyři mostní objekty o celkové délce 215 + 335 + 9 + 35 = 594 m. Na konci úseku, v mimoúrovňovém křížení, je vybudován podchod pro pěší. Podél silnice je navrženo celkem sedm opěrných zdí (obr. 1) a pět protihlukových stěn. POPIS

Obr. 2 Pohled na most přes Mosteckou ulici od Nisy Fig. 2 View of the bridge over Mostecká street from the river Nisa

14

KONSTRUKCE MOSTŮ

Most přes Mosteckou ulici Vrchní stavba mostu (obr. 2 a 3) je navržena jako jednotrámová spojitá deska o osmi polích ve dvou samostatných mostech – levý most směr Liberec a pravý most směr Jablonec nad Nisou. Rozpětí levého mostu v ose jsou 20 + 26,5

Obr. 1 Odbočující větev z I/35 na I/14 – opěrná zeď podél přeložky Doubské ulice Fig. 1 The roadway junction from I/35 to I/14 – retaining wall along relaying of Doubská street

+ 22 + 4 x 30 + 24,24 = 212,74 m. Rozpětí pravého mostu v ose jsou 23 + 2 x 30 + 26 + 27 + 2 x 24 +21 = 205 m. Postup výstavby obou mostů byl rozdělen na sedm etap. Nosná konstrukce celkové šířky 11,2 m je z předpjatého betonu C30/37-XF2. Trám má lichoběžníkový tvar o šířce ve spodní ploše 3,6 m a horní ploše 5,2 m se šikmými hranami na výšku 0,9 m k vetknutí desky. Výška trámu je 1,4 m. Obr. 3 Pohledové betony nosné konstrukce a spodní stavby z Mostecké ulice Fig. 3 Visual concretes of the bearing structure and the substructure a view from Mostecká street


4/2005

STAVEBNÍ

Obr. 4 Most přes Poštovní náměstí Fig. 4 The bridge over Poštovní square

Po stranách trámu navazují deskové konzoly tloušťky 0,25 m na volném konci a 0,5 m ve vetknutí. Před opěrami 00 levého i pravého mostu se nosná konstrukce rozšiřuje s napojením na mimoúrovňovou křižovatku Klatovská. Rozšíření nosné konstrukce se odehrává ve dně trámů, délka konzol se nemění. Pro předpětí vrchní stavby je použito kabelů z lan o průměru 15,3 mm (0,6“) z oceli St 1570/1770 a kotevní systém Dywidag. Veškeré viditelné plochy byly bedněny nehoblovanými prkny spojenými na polodrážku kladenými rovnoběžně s podélnou osou mostu. Pilíře jsou obdélníkového tvaru z betonu C30/37 o základních rozměrech 1,2 x 3 m s proměnnou výškou. Na pilířích jsou zhotoveny hlavice s náběhem na šířku 3,6 m, výšky 2 m v ose pilířů. Založení mostu je na atypických základech s rozdílnými délkami a roztečemi vrtaných pilot ∅ 1,22 m. Rozdílné založení mostu a atypická rozpětí jednotlivých polí byla navržena s ohledem na křížení podcházejících komunikací a inženýrských sítí, parovodů, odpadních stok ad.

+ 21,6 = 316,7 m, respektive 15,1 + 4 x 20 + 20,5 + 24,5 + 2 x 20,5 + 24,5 + 18,6 = 224,2 m. Nosná konstrukce byla budována postupně na prostorové stacionární skruži po patnácti, respektive po jedenácti etapách. Nosná konstrukce je navržena z betonu C30/37–XF2. Pro předpětí nosné konstrukce byla použita předpínací lana Ls ∅ 15,5–1620/1800 a kotevní systém SOLO, pro vyztužení betonářskou výztuží byla použita ocel třídy 10 505(R). Konstrukční výška trámu je 1,1 m, šířka ve spodní ploše je 3,5 m. Konzoly mají při vyložení 3 m, tloušťku 0,5 m ve vetknutí a 0,25 m na volném konci. Změna tloušťky konzoly je realizována lineárním náběhem. Celková šířka nosné konstrukce pro jeden dopravní směr je 11,2 m. Horní plocha nosné konstrukce je ve sklonu 6 %, jako povrch vozovky, s úžlabím 0,25 m od obrubníku a s protispádem 4 %. Bednění nosné konstrukce bylo provedeno z řezaných hoblovaných prken spojených na polodrážku kladených rovnoběžně s podélnou osou


Obr. 5 Pohledové betony nosné konstrukce a spodní stavby z Poštovního náměstí Fig. 5 Visual concretes of the bearing structure and the substructure a view from Poštovní square

mostu. Uložení nosné konstrukce je provedeno na hrncových ložiscích. Spodní stavba mostu je tvořena dvěma krajními opěrami a čtrnácti, respektive deseti mezilehlými železobetonovými štíhlými pilíři. Krajní opěry byly navrženy masivní monolitické ze železového betonu C25/30-XF2. Součástí opěr jsou úložné prahy se závěrnými zídkami z betonu Obr. 7 Pohled na sil. I/14, most přes Poštovní náměstí a přeložku Nisy Fig. 7 View of the road I/14, bridge over Poštovní square and the relaying of Nisa

Most přes Poštovní náměstí Nosná konstrukce mostu (obr. 4 a 5) je navržena jako spojitá monolitická předpjatá jednotrámová deska, levý most o patnácti polích, respektive pravý most o jedenácti polích. Rozpětí jednotlivých polí v ose mostu jsou 15,1 + 9 x 20 + 4 x 25 Obr. 6 Spodní stavba mostu podél přeložky Nisy, detaily odvodnění Fig. 6 Substructure of the bridge along relaying of the river Nisa, details of draining BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

4/2005

15

STAVEBNÍ


Obr. 8 Most přes Vesecký potok Fig. 8 The bridge over Vesecký brook

Obr. 10 Podchod pro pěší v MÚK Zelené údolí Fig. 10 The pedestrian subway in the grade-separated crossing Green valley (Zelené údolí)

bovou konstrukcí TOM2 S1 s atypickými prefabrikáty na vstupu a monolitickou částí na výstupu objektu (obr. 10). Přesypaný objekt je délky 29,4 m s šířkou podchodu 3 m.

Obr. 9 Most přes Nisu s pohledem na Ještěd Fig. 9 The bridge over the river Nisa with a view of Ještěd

C30/37-XF4 a rovnoběžná křídla. Mezilehlé pilíře mají jednotný tvar, se základním obdélníkovým průřezem o rozměrech 2,4 x 1,2 m. Pilíře byly navrženy ze železového betonu C30/37-XF3, respektive XF4. V horní části pilířů je navržena hlavice s lineárním náběhem na šířku 3,5 m a na výšku 2,5 m v ose pilíře. Horní plocha hlavice sleduje příčný sklon nosné konstrukce. Vzhledem k proměnnému stupni zvětrání skalního podloží a jeho proměnné hloubce jsou u mostního objektu kombinovány oba způsoby založení, plošné i hlubinné. Některé pilíře byly založeny plošně přímo na skalním podloží, některé na plombách z podkladního betonu a některé na štěrkopískových polštářích. Další pilíře byly založeny na vrtaných pilotách ∅ 1,02 m a dvojice pilířů byla založena na roštech z mikropilot. Proměnnost základových poměrů byla patrná zejména u Liberecké opěry pravého mostu, která je založena hlubinně, na 16

plovoucích pilotách délky 6,5 m, přičemž sousední pilíř levého mostu je založen plošně, přímo na skalním podloží. Most přes Vesecký potok Nosnou konstrukci mostu v km 1,135 tvoří uzavřený monolitický obloukový železobetonový rám se světlostí 7,2 m. Líc konstrukce na výtokové straně je tvořen obloukem (obr. 8). Líc konstrukce na vtoku je tvořen plentou, která je plynule napojena na opěrnou zeď. Tloušťka nosné konstrukce je 0,4 m. Beton nosné konstrukce je C30/37-XF3. Most přes Nisu Vrchní stavba mostu v km 1,311 je navržena jako rozpěrák tvořený předem předpjatými prefabrikovanými nosníky T délky 21,75 m a výšky 0,95 m (obr. 9). Nosníky jsou z betonu C35/45-XF2, předepnuty předpínací výztuží St 1570/1770 a spřaženy železobetonovou deskou tloušťky 0,22 m. Obě opěry jsou masivní monolitické, železobetonové, založené na vrtaných pilotách ∅ 1,02 m. Podchod pro pěší MÚK Rochlická Podchod je tvořen prefabrikovanou klen-

Z ÁV Ě R Umělé stavby přeložky silnice I/14 jsou navrženy převážně z pohledových betonů. Náročné křížení komunikací a inženýrských sítí si vyžádalo navržení atypických založení mostů a zdí. Pohledový prvek nosných konstrukcí a spodní stavby mostů zvýrazňuje členění a ztvárnění monolitického betonu. Stavba přeložky silnice I/14 v Liberci byla zahájena v listopadu 2002, dokončení stavby je plánováno na říjen 2005. Celkové náklady stavby činí 1 126 mil. Kč. Ing. Roman Lenner, Ing. František Hanuš Ing. Jiří Ehrenberger všichni: VALBEK, spol. s r. o., Vaňurova 505/17, 460 01 Liberec tel.: 485 103 336, fax: 485 106 447 e-mail: www.valbek.cz Ing. Josef Kubíček CSc. KC Liberec tel./fax: 485 123 088, 485 106 447

Název stavby

Přeložka silnice I/14 Liberec– Kunratická, I. etapa

Místo stavby

Liberec

Investor stavby

Ředitelství silnic a dálnic ČR , Správa Liberec

Zhotovitel stavby

Sdružení Liberec–Kunratická, Stavby silnic a železnic, a. s., Skanska DS, a. s.

Projektant stavby

VALBEK, spol. s r. o.


4/2005

STAVEBNÍ


O

MOSTOCH NA SLOVENSKU ON BRIDGES IN SLOVAKIA

M I R O S L A V M AŤ A Š Č Í K Článok dokumentuje na niekoĺkých ukázkach mostné staviteĺstvo v Slovenskej republike za posledné obdobie. This paper documents bridge building in the Slovak Republic in recent years using examples. Pre slovenských stavbárov a predovšetkým staviteľov diaľnic sa od roku 1989 striedali „suché a úrodné“ obdobia v rytme volebných cyklov. V takom istom rytme sa striedal aj režim prác projektantov. To spôsobilo, že najmä v období pretlaku prác a pod tlakom termínov projektanti mostov radi siahali po osvedčených a vyskúšaných riešeniach. Nič proti tomu, veď zdravá rutina patrí k našej profesii, ale predsa len „nevstúpiš dvakrát do tej istej rieky“. A tak môžeme vidieť po Slovensku dobré ale aj nepodarené ukážky „štandardných“ riešení. Našťastie stále sa vyskytujú aj premostenia, ktoré sú výzvou pre projektanta a ktoré sú zárukou, že naša profesia neskĺzne iba do remesla. Že sa to tak na Slovensku nestalo, by som rád dokumentoval na niekoľkých ukážkach mostov z posledného obdobia. MOSTY NA DIAĽNICI D1 HYBE – VAŽEC Mosty na tomto úseku diaľnice sú ukážkou „poctivého štandardu“ v štádiu projektovania aj realizácie (obr. 1). Dva najväčšie objekty stavby boli budované technológiou „letmá betonáž“ a „výsuvná skruž“ (skruž vyvinutá a vyrobená zhotoviteľom). Zhotoviteľ stavby firma Hydrostav, mala relatívne malé skúsenosti s výstavbou mostných objektov. Napriek tomu zásluhou „pokorného“ prístupu zhotoviteľa a operatívnej spolupráce projektan-

ta počas celej výstavby bolo realizované dielo k plnej spokojnosti investora stavby.

Obr. 2 Most Pustý hrad vo Zvolene Fig. 2 The bridge Pustý hrad in Zvolen

MOST PUSTÝ HRAD VO ZVOLENE Komunikácia I/50 patrí k vybraným cestným ťahom na Slovensku a je zaradená do medzinárodnej siete E571. Most „Pustý hrad“ je súčasťou prieťahu tejto komunikácie mestom Zvolen (obr. 2). Názory na koncepciu mosta prešli zaujímavým vývojom. Objekt premosťuje rieku Hron, sústavu koľají pri železničnej stanici Zvolen, miestnu komunikáciu, rieku Slatinu a lávku ponad rieku Slatinu. Most zároveň umožňuje viesť trasu v úzkom koridore medzi riekou Slatina a strmým svahom vrchu Pustý hrad. Náročné je najmä jeho kríženie s veľmi frekventovanou železničnou traťou, ktorá musela byť počas celej výstavby mosta v prevádzke. Hlavne táto prekážka spôsobila, že v prvej etape projektových prác projektant navrhol nosnú konštrukciu z prefabrikovaných segmentov, ktoré sa mali montovať pomocou montážneho mosta „zhora“.

Komunikácia je zhodou okolností vedená tak, že most okrem už uvedených prekážok premosťuje aj stavebný dvor firmy Doprastav. Na tejto ploche bola už v tom čase vybudovaná betonárka a hala na ohýbanie betonárskej výstuže. A keďže sa Doprastav na základe súťažného konkurzu stal zhotoviteľom objektu, je prirodzené, že pôvodná koncepcia objektu bola prehodnotená tak, aby boli využité zariadenia Doprastavu priamo pod mostom. Preto bola nosná konštrukcia definitívne navrhnutá z monolitického dodatočne predpätého betónu. Stiesnené priestorové pomery nad železničnou traťou neumožnili použiť niektorú progresívnejšiu technológiu výstavby monolitických mostov. Most bol vybudovaný na podpernej skruži PEINER. Napriek použitiu tejto, dnes už nie najmodernejšej technológie, výsledné ekonomické parametre monolitického variantu zásluhou už spomínaných skutočností boli priaznivejšie, ako boli ekonomické parametre pôvodného prefabrikovaného variantu. Najproblémovejší úsek mosta bol však ten, kde je vedený v strmom svahu kopca Pustý hrad a po nábreží rieky Slatina. Pôvodné dve výškovo súbežné Obr. 1 Mosty na diaľnici D1 Hybe – Važec Fig. 1 Bridges on the highway D1 Hybe – Važec


4/2005

17

STAVEBNÍ


komunikácie s veľmi agresívnym zásahom do strmého svahu kopca Pustý hrad, s veľkým objemom oporných múrov na jednej strane a s podperami estakády v toku Hrona na druhej strane boli nahradené výškovým vedením komunikácie v dvoch úrovniach, ktoré kopírujú terén. Sú vedené na estakádach, kde ľavá nižšia estakáda je podsunutá pod mostovku pravej vyššej. To umožnilo umiestniť komunikáciu do úzkeho koridoru medzi Hronom a svahom Pustého hradu bez toho, aby boli nutné necitlivé zásahy do prírodného prostredia. V roku 1998 získal most 1. cenu Národného komitétu FIP. MOST CEZ SÚČANKU PRI OBCI SKALKA Úsek diaľnice medzi obcami Chocholná a Nemšová je časťou diaľničného ťahu D1 severo-južnej transeurópskej magistrály E75, ktorá v blízkej budúcnosti prepojí diaľničnú sieť Maďarska a Poľska. Medzi najväčšie objekty tohto úseku diaľnice patrí diaľničný objekt cez rieku Súčanka pri obci Skalka, ktorý tvorí diaľničná 2-estakáda celkovej dĺžky 354 m (obr. 3). Najnáročnejším úsekom premostenia nebola však rieka Súčanka, ale strmý svah brala nad obcou Skalka, ktorý má pod mostom sklon vyše 45°. Navyše svah je zložený z latentne zosuvných suťových materiálov a každý stavebný zásah do terénu hrozil narušením krehkej stability. Umiestnenie podpier, rozpätia polí, spôsob zakladania aj technológia výstavby nosnej konštrukcie boli prispôsobené uvedenému najobtiažnejšiemu úseku premostenia. Výsledkom je návrh konštrukcie s excentricky umiestnenou rámovou podperou a dlhým krajným poľom dĺžky 69 m budovaným letmou betonážou, čo umožnilo premostiť zosuvné suťové územie bez výrazného zásahu do terénu a vhodne zakomponovať most do prírodnej scenérie. Parametre objektu nie sú nijako výnimočné (rozpätia polí 69 + 92 + 58 + 53 + 48 + 32 m), avšak „vynútená“ dĺžková neproporčnosť krajného poľa a tri nesymetrické lamely v tomto poli vyvolali niekoľko „zaujímavých“ problémov v návrhu predpínacej výstuže. Neštandardné na objekte tiež boli konštrukčné úpravy pre budúce potenciálne zosilnenie objektu voľnými káblami.

Obr. 3 Most cez Súčanku pri obci Skalka Fig. 3 The bridge over the Súčanka river by the village Skalka

dilatačnú dĺžku museli ložiská mosta v jednotlivých štádiách výstavby meniť svoju funkciu.

Most obdržal 2. cenu Národného komitétu FIP za rok 1998.

Mosty na križovatke Beluša Mosty sú súčasťou mimoúrovňovej diaľničnej križovatky. Vzhľadom na značnú koncentráciu mostov na relatívne malej ploche štandardný dvojložiskový podperný systém (napr. steny alebo dvojice stĺpov) by vytváral hustý zhluk betónovej hmoty. Vzhľadom k tomu, že v tesnej blízkosti križovatky sa nachádza obec Beluša a tiež často navštevovaný motorest, takéto riešenie by bolo rušivé a disharmonické. Preto bol pre všetky uvedené mosty zvolený úsporný podperný systém tvorený prevažne centricky umiestnenými stĺpami. Nosné konštrukcie, ktoré sú podopierané prevažne jedním stĺpom s jedním ložiskom, sú po troch poliach „stabilizované“ dvojicou stĺpov. Takýto podperný systém je hmotovo veľmi úsporný. Stĺpy kruhového priečneho rezu majú navyše rovnaký vzhľad v každom zornom uhle, čo aj pri relatívne veľkom počte podpier (spolu 34 podpier) nepôsobí disharmonicky (obr. 6).

MOSTY NA DIAĽNICI D1 LADCE- SVEREPEC Predmetný úsek diaľnice je súčasťou európskej cesty E50 v smere „západ-východ“ a tiež súčasťou európskej cesty E75 v smere „sever-juh“. Diaľnica tu prechádza veľmi členitým terénom, čo si vyžiadalo na tomto 10km úseku postaviť tridsať dva mostov. Príspevok informuje o najvýznamnejších objektoch stavby. Most Pružinka Most dĺžky 902 m tvorí jeden dilatačný celok (obr. 4). Nosná konštrukcia objektu bola vybudovaná technológiou „výsuvná skruž“. Zakladanie objektu bolo veľmi náročné vzhľadom na geologickú skladbu podložia, vysokú hladinu spodnej vody a tendenciu podložia k zosúvaniu. Vzhľadom na pôdorysné zakrivenie a veľkú

Obr. 4 Most Pružinka Fig. 4 The bridge Pružinka

18


4/2005

STAVEBNÍ


mi a následne sú spojené monolitickou časťou priečnika a monolitickou spriahujúcou doskou do spojitej konštrukcie.

Obr. 5 Most nad motokrossom Fig. 5 The bridge over the motocross centre

pery objektu boli umiestnené do polôh, ktoré sú prístupné po existujúcich poľných cestách.

Most nad motocrossom Most je súčasťou atraktívnej zóny, v ktorej sa popri ďalších troch mostoch nachádza aj motocrossový areál (každý rok sa tam konajú medzinárodné preteky), hotel, diaľničné odpočívadlo, futbalové ihrisko a oddychové plochy pri blízkom potoku. Mostný objekt nad takýmto územím nie je preto iba účelová dopravná stavba, ale má šancu byť aj architektonickým dielom, ktoré vhodne doplní spomínané atraktívne územie (obr. 5). „Náš objekt“ tieto ambície má, a preto sa jeho dizajn vymyká z bežného rutinného rámca. Vysoké štíhle podpery rafinovaného tvaru, nosná konštrukcia so subtílnymi priehradovými vzperami mostovkovej dosky a výsledná farebná úprava, ktorá zvýrazní tvarovanie konštrukcie, to všetko vytvára predpoklady, že návštevník hotela alebo motocrossového areálu, či odpočívajúci motorista si estakádu nad areálom „všimne“.

Most nad Juríčkovým potokom Most je ukážkou návratu k „starej“ technológii s novými prvkami. Jeho nosnú

Most nad údolím Záhlbočského potoka Objekt prevádza diaľnicu D1 vo výške až 32 m nad údolím Záhlbočského potoka a terén pod mostom je obtiažne prístupný (obr. 7). Uvedené okolnosti boli dôvodom, že nosná konštrukcia sa realizuje technológiou letmej betonáže. Pod-

konštrukciu tvoria novovyvinuté tyčové prefabrikované mostné nosníky dodatočne zmonolitnené do spojitého nosníka. Nosníky dĺžky 32 m s kombinovanými predpínacími prvkami (strunobetón + monostrand) boli ukladané na prefabrikovanú priečnikovú dosku nad podpera-

MOSTY NA DIAĽNICI D61 M I E R O V Á – S E N E C K Á V B R AT I S L A V E Projekt tejto diaľnice prechádzajúcej intravilánom mesta Bratislavy sa stretával s veľkým odporom obyvateľstva. V rámci aktivít na „zlomenie“ tohto odporu ponúkal investor mimo iného aj nadštandardné architektonické riešenia objektov stavby. Veľká koncentrácia mostných objektov na iba 6,5 km úseku diaľnice, ale predovšetkým dominantný objekt stavby – diaľničná estakáda „Prievoz“ s dĺžkou 1752 m (obr. 8) a spolu s mostami na križovatkových vetvách až 4175 m, to boli veľké výzvy pre projektanta. Výsledkom požiadavky na veľmi rýchle tempo výstavby veľkého objemu mostných konštrukcií, ale aj požiadavky vytvoriť atraktívne mestotvorné architektonické dielo bol projekt, ktorý sa vymyká slovenskému

Obr. 6 Mosty na križovatke Beluša Fig. 6 Bridges on the Beluša crossing

priemeru. V tvarovaní väčšiny mostných objektov stavby sa opakuje ten istý motív v rôznych obmenách. Extravagantné tvarovanie však nemalo negatívny dopad

Obr. 7 Most nad údolím Záhlbočského potoka Fig. 7 The bridge over the valley of Záhlbočský creek BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

4/2005

19

STAVEBNÍ


Obr. 8 Diaľničná estakáda „Prievoz“ Fig. 8 The highway elevated road „Prievoz“

na náklady stavby. Veľká opakovateľnosť prvkov a stavebných operácií (115 mostných polí, vyše 140 podpier, vyše 4000 prefabrikovaných vzpier, ...) a technológia výstavby nosnej konštrukcie estakády (rozčlenenie konštrukcie na viaceré prefabrikované aj monolitické časti a ich budovanie „prúdovou metódou“), to všetko malo pozitívny dopad na výslednú ekonomiku diela.

Obr. 9 Mosty na dialnici D1 v Bratislave Fig. 9 Bridges on the highway D1 in Bratislava

U ostatných mostných objektov napriek rozdielom v tvare nosných konštrukcií sa u väčšiny v rôznych obmenách opakoval základný tvar priečneho rezu, čo umožnilo viackrát použiť najdrahšie prvky debnenia, ale tiež umocňuje tvarovú harmóniu celej stavby (obr. 9). Neštandardný vzhľad objektov, rýchle tempo výstavby a rozsiahle protihlukové opatrenia zabezpečili, že obyvatelia „dotknutého“ územia sa so stavbou stotožnili. Stavba dokonca pritiahla viaceré investičné aktivity, takže územie v okolí diaľnice získalo aj na hospodárskej atraktívnosti. Most obdržal cenu Slovenského zväzu

stavebných inžinierov „Inžinierska stavba roka 2004“. O B N O VA M O S TA M Á R I E – V A L É R I E CEZ DUNAJ Výstavba mosta cez Dunaj medzi Štúrovom a Ostrihomom sa v každom ohľa-

de vymyká štandardu. Či už históriou mosta, komplikovanou investorskou prípravou, medzinárodným projektom, konštrukčným riešením, spôsobom montáže alebo, a to nie v poslednom rade, tým, že obnovený most spoluvytvára „genius loci“ tohto historicky unikátneho miesta. Most Márie-Valérie bol postavený v roku 1895. Odvtedy prešiel búrlivou históriou, niekoľkokrát bol poškodený, naposledy na sklonku 2. svetovej vojny. Do roku 2001 to bol posledný neobnovený most cez Dunaj. Keď sa roku 1995 slovenská a maďarská vláda rozhodli, že za pomoci fondu PHARE tento hraničný most obnovia, urobilo sa viacero variantov rekonštrukcie mosta. Pokusy riešiť obnovu pragmaticky, t.j. zbúrať existujúce polia a postaviť na povodnych pilieroch novú modernú konštrukciu sa nestretli s pozitívnymi reakciami ani u laickej verejnosti, ale ani u projektantov. Za tých vyše sto rokov tento most doslova „zrástol“ s priestorom, v ktorom bol postavený. Krásna pätpoľová oceľová konštrukcia s priehrado-

Obr. 10 Obnovený most spojujúcí Štúrovo a Ostrihom Fig. 10 The renewed bridge connecting Slovak town Štúrovo with Hungarian Esztergom

20


4/2005

STAVEBNÍ

vými nosníkmi kosákového tvaru a silueta historicky vzácnej baziliky na ostrihomskej strane Dunaja, to je scenéria, ktorá sa doslova tlačí maliarovi do štetca. A tak výsledkom všeobecnej zhody bol tzv. nostalgický variant – boli zosilnené existujúce krajné polia a tri stredné polia boli vybudované z nového materiálu, ale v pôvodnom tvare. Zábradlia, osvetlenie a ďalšie prvky príslušenstva mosta boli tiež obnovené v pôvodnom dobovom štýle, takže vynovený most „dýcha históriou“. Unikátny bol spôsob montáže troch stredných polí. Tie sa zmontovali na ľavom brehu Dunaja asi 2 km nad mostom, potom sa komplikovane nalodili na súlodie, ktorým sa doplavili pod most a špeciálnou dvíhacou súpravou sa osa-

navzájom monoliticky spojené. Tvoria ho – hlavná estakáda pre automobilovú dopravu, lávky pre chodcov z oboch strán estakády a lávka pre cyklistov. Koncepciu objektu najviac ovplyvňovalo podložie mosta. Pozdĺž celého objektu sa nachádza kanalizačný zberač profilu 4 m. Pod mostom sa tiež našiel rozľahlý zaplavený podzemný bunker a ďalšie nepreskúmané podzemné dutiny. Okrem toho sú tam viaceré funkčné aj nefunkčné stoky a veľké množstvo rôznych káblov, väčšinou neidentifikovaných správcov. A aby nebol problémom koniec, územie bolo silne kontaminované ropnými látkami po bombardovaní rafinérie „Apollo“ počas 2. svetovej vojny. A keďže tu bolo riziko, že v podloží môže byť aj nevybuchnutá munícia, musel sa robiť

Obr. 11 Ľavobriežná estakáda mostu cez Dunaj, počítačová vizualizácia Fig. 11 The elevated road on the left bank of the Danube river, computer visualization

dili do definitívnej polohy. Most bol obnovený v súlade so slovenskými, maďarskými, ale aj európskymi normami, projektovali ho slovenskí aj maďarskí projektanti, opravu realizovalo maďarsko-slovenské konzorcium a veľkú spokojnosť s jeho obnovou denno-denne vyslovujú obyvatelia Štúrova, Ostrihomu, ale aj veľké množstvo turistov z celého sveta. Most obdržal „Cenu STV“ v rámci súťaže „Stavba roka 2002“ a 2. cenu Českej a slovenskej spoločnosti pre oceľové konštrukcie. E S TA K Á DY A L ÁV K Y N O V É H O M O S TA C E Z D U N A J V B R AT I S L A V E Hlavný mostný objekt Mostu Košická akoby zatienil zaujímavé nábrežné estakády tejto stavby. Venujme im teda trochu pozornosti. Ľavobrežná estakáda je tvorená čtyrmi súbežnými mostami, z ktorých tri sú

ešte aj pyrotechnický prieskum. Takže pod mostom doslova nebolo miesto, kam by sa bez problémov dala umiestniť podpera. Ďalším faktom, ktorý pri návrhu koncepcie objektu bolo nutné brať na zreteľ, bolo samotné situovanie mosta. Neďaleké nové Národné divadlo, areál Pressburgcentra, nová moderná zástavba v zóne „Pribinova“, či výhľadová promenáda na nábreží Dunaja, to sú, alebo v krátkej dobe budú, noví „susedia“ tejto estakády. A tak „dizajn“ objektu musel zohľadniť túto budúcu exkluzívnu spoločnosť (obr. 11 a 12). A musel, samozrejme, mať na zreteli aj tvarovú koncepciu hlavného mostného objektu nad Dunajom. Výsledkom týchto obmedzení, ale aj výziev je dosková konštrukcia z monolitického dodatočne predpätého betónu. Priečne rezy nosných konštrukcií estakády, ale aj lávok v tvare „slzy“ opakujú niektoré motívy z tvaru hlavného mostného objek-


4/2005


tu. „Ťažký“ podhľad nosnej konštrukcie je odľahčený rastrom rebier v strednej časti. Aby nebol priestor pod súmostím zaplnený veľkým množstvom podpier, lávky pre chodcov a cyklistov sú podopierané „odvážne“ vyčnievajúcimi priečnikovými konzolami hlavnej estakády. Spodná stavba je tvarovaná tak, že základné teleso každej podpery – stena elipsovitého priečneho rezu je upravované rôznymi „výrezmi“ do staticky alebo funkčne logického tvaru. Povrch betónu výrezov bude farebne odlíšený od farby povrchu stien. Na Obr. 12 Ľavobriežná estakáda mostu cez Dunaj Fig. 12 The elevated road on the left bank of the Danube river

obdobnom princípe bude farebným odtieňom (svetlošedá a tmavošedá) zvýraznené aj tvarovanie nosnej konštrukcie a ríms. Tvar ríms, zábradlí, protihlukových stien a výťahových veží už iba dopĺňa a farebne koloruje (oceľové časti sú modré) tento komplex mostov. Staticky aj konštrukčne najobtiažnejšou časťou týchto objektov bolo však ich zakladanie. Ako už bolo spomínané, podložie tohto súmostia je preplnené rôznymi objektami a rôznymi obmedzeniami. Preto museli byť základové pásy podpier navrhnuté ako komplikované podzemné väčšinou predpäté betónové mosty, ktoré premosťujú spomínané prekážky. Ing. Miroslav Maťaščík Alfa 04, a. s. Jašíková 6, 821 03 Bratislava 2 Slovenská republika tel.: +421 248 291 535 gsm: +421 915 755 081 fax: +421 248 291 532 e-mail: [email protected]

21

STAVEBNÍ


MOSTY

NA MIMOÚROVŇOVÉ KŘIŽOVATCE DÁLNICE D5 A SILNICE I/20 NA OBCHVATU PLZNĚ T WO B R I DG ES AT TH E J U NCTION OF D5 MOTORWAY AN D 1 ST C L A S S R O A D I / 2 0 N E A R P I L S E N

M I R O S L AV T E U C H N E R , J I Ř Í M I K U L A Článek popisuje návrh a způsob výstavby dvou monolitických jednotrámových mostů na křižovatce dálnice D5 a silnice I/20 na obchvatu Plzně. Vzhledem k tvaru jejich příčného řezu s velkým rozdílem v tloušťce i s ohledem na velké množství najednou ukládaného betonu zde bylo velké nebezpečí vzniku trhlin od nerovnoměrného chladnutí konstrukce po betonáži. Příspěvek informuje

o provedených opatřeních a o výsledcích měření průběhu teploty betonu a změn délky konstrukce. V závěru jsou uvedena doporučení pro obdobné typy konstrukcí. This article describes two single beam cast-in situ bridges at the junction of D5 motorway with 1st class road near Plzeň. It gives also an information about the process of construction. Because of the shape of cross section with big differential between thickness and because of

Obr. 1 Pohled na hotový objekt 208 Fig. 1 View of the bridge No. 208

great amount of concrete cast-in place at once there was a serious danger of the cracks due to different decrease of temperature after concreting. Article informs about provisions and measurements of both temperature and length changes. Finally it gives recommendation for this type of the structure. V loňském roce byla uvedena do provozu předposlední část dálnice D5 na obchvatu Plzně. Významnou součástí stavby je i mimoúrovňové křížení dálnice se silnicí I/20 realizované dvěma částečně souběžnými mosty. Obě komunikace se spolu kříží pod velmi malým úhlem necelých 30°, takže jak délka, tak počet a rozpětí polí vychází poměrně značné. Delší z obou mostů, objekt 208, překračuje dálnici D5 i její odbočnou větev a umožňuje jízdu z Plzně směrem na Nepomuk (obr. 1). Druhý most, objekt 220, jehož součástí je i rozvětvení do dvou směrů, přemostěním odbočné větve dálnice zajišťuje dopravní spojení od Nepomuku směrem na Prahu a přes další mimoúrovňovou křižovatku Obr. 2 Pohled na hotový objekt 220 Fig. 2 View of the bridge No. 220

22


4/2005

STAVEBNÍ

Obr. 3 Situace Fig. 3 The Plan

i do Plzně (obr. 2). Původně navrhované přímé propojení od Nepomuku směrem na Plzeň třetím mostem odbočujícím z objektu 220 a rovnoběžným s objektem 208 zatím nebylo ,realizováno (obr. 3). Objekt 208 délky 216 m má celkem sedm polí o rozpětích 21,5 + 31,5 + 31,2 + 38,1 + 35,5 + 33 + 25,2 m. Most je v celé své délce veden v půdorysném oblouku o poloměru 345,2 m. Sousední objekt 220 délky 160,8 m má v hlavním směru pět polí o rozpětích 27 + 3 x 35 + 27 m a na odbočné větvi další pole o rozpětí 22,1 m. V hlavním směru je most přímý, odbočná větev je vedena rovnoběžně s objektem 220 v oblouku o poloměru 357,75 m. Obr. 5 Tvar pilířů Fig. 5 Shape of the pier

POPIS MOSTNÍCH KONSTRUKCÍ Nosnou konstrukci obou nadjezdů tvoří poměrně mohutný monolitický jednotrámový nosník se značně vyloženými konzolami (obr. 4). Toto řešení bylo zvoleno jak s ohledem na poměrně velké rozpětí polí (až 35,5 m), tak zejména kvůli velké šikmosti křížení, která u objektu 208 dovoluje na všech pilířích pouze bodové podepření na jednom ložisku, takže nosná konstrukce musí přenášet značné kroutící momenty z celé délky mostu. Zvolený typ nosné konstrukce byl rovněž vhodný pro vyřešení rozjezdu u objektu 220. Výška nosníku je konstantní 2 m, šířka podhledu trámu je u objektu 208 a na převážné části objektu 220 jen 3,25 m, vyložení konzol je 4,25 m a celková šířka nosné konstrukce 11,75 m. U objektu 220 v místě rozjezdu dosahuje šířka podhledu trámu až 8 m a šířka horní desky až 15,1 m, než dojde k rozdělení do dvou směrů. Boční stěny trámu


4/2005


Obr. 4 Vzorový příčný řez Fig. 4 Typical cross section

jsou v přechodu do podhledu konzol plynule zaoblené kružnicí o poloměru 1 m. Nosná konstrukce mostu je navržena z betonu C30/37. S cílem urychlení výstavby byly oba mosty betonovány vždy po dvou polích s konzolou do třetího pole. Délka jednoho betonážního dílu tak dosahovala až 77 m a kubatura betonu až 850 m3. Betonáž probíhala vždy nepřetržitě cca 12 hodin. Předpětí nosných konstrukcí bylo navrženo kabely složenými z devatenácti lan pevnosti 1770 MPa. Návrh předpětí byl uzpůsoben postupu výstavby mostu. V pracovní spáře je spojkováno maximálně 50 % předpínacích kabelů, ostatní kabely jsou průběžné a dále Obr. 6 Armokoš pilíře Fig. 6 Pier’s reinforcement

23

STAVEBNÍ


Obr. 7 Graf teplot Fig. 7 Diagram of the temperatures

v poli jsou spojkovány plovoucími spojkami pro omezení jejich délky při výstavbě. Kotevní systém je od firmy VSL. Spodní stavbu obou mostů tvoří tři opěry a čtrnáct pilířů. Obě nosné konstrukce jsou na všech pilířích i opěrách uloženy na hrncová ložiska. Na každém pilíři je jedno ložisko, na opěrách jsou vždy dvě ložiska pod koncovými příčníky. Výška pilířů se pohybuje okolo 6 m. V příčném řezu mají pilíře v patě poměrně subtilní oválný průřez s rozměry 1 x 2,4 m, aby je bylo možné umístit do omezeného prostoru mezi svodidly ve středním pase dálnice při zachování požadované deformační hloubky 1 m. Směrem vzhůru se pilíře v obou směrech rozšiřují po kružnici o poloměru 19,7 m a plynule tak navazují na zaoblení podhledu trámu (obr. 5). V hlavě pilířů je díky rozšíření v obou směrech na rozměr 3,2 x 1,8 m dostatek místa jak pro umístění značně velkého ložiska s únosností až 15,5 MN, tak i pro lisy potřebné při jeho případné výměně. Pod objektem 220 jsou použity pilíře stejného tvaru, pouze na konci rozjezdu jsou doplněny dva vedle sebe stojící kruhové pilíře o průměru v patě 1 m. Směrem vzhůru se tyto pilíře rovněž plynule rozšiřují. Pilíře jsou z betonu C35/45. Výztuž pilířů je s ohledem na jejich složitý tvar, přísné požadavky na přesnost provedení i s cílem urychlení výstavby navržena ve formě předem připravených armokošů (obr. 6). Pilíře jsou vetknuté do základových desek z betonu C25/30 tloušťky 1,6 m různého tvaru podle prostorových možností pod mostem. Opěry obou mostů jsou masivní, tvořené nízkým úložným prahem, závěr24

Obr. 8 Graf teplot a délek Fig. 8 Diagram of temperatures and changes of the length

nou zídkou a zavěšenými křídly. Nepomucká opěra je pro oba mosty společná. Pilíře i opěry jsou založené hlubinně na vrtaných velkoprůměrových pilotách z betonu C25/30 délky 16 až 18 m u pilířů, resp. 10 m u opěr. Únosnost pilot průměru 1,2 m byla u objektu 208 ověřena statickou i dynamickou zatěžovací zkouškou metodou PDA. Výsledky těchto zkoušek byly využity u objektu 220, který byl stavěn o něco později, ke snížení průměru pilot na 0,9 m při malém prodloužení jejich délky. PROVEDENÁ MĚŘENÍ Vzhledem k poměrně značnému množství najednou ukládaného betonu, betonáži v zimním období i k značnému rozdílu v tloušťce mezi masivním trámem a dlouhými štíhlými konzolami panovala jistá obava z možného vzniku trhlin od nerovnoměrného chladnutí průřezu. Kromě zakrytí horního povrchu konstrukce po betonáži geotextilií byl navíc podhled konzol zateplen polystyrenovými deskami a bylo rozhodnuto sledovat u objektu 208 vývin hydratačního tepla v různých částech nosné konstrukce. Stejně tak nás zajímalo, zda vývinem hydratačního tepla a následným chladnutím nosné konstrukce dojde k délkovým změnám, které by byly významné pro velikost posunů v ložiskách. Měření zajišťoval ve spolupráci s investorem (ŘSD ČR) zhotovitel mostu – firma Max Bögl, vyhodnocení měření autor projektu mostu – firma PROMO. Pro měření teploty betonu byly v nosné konstrukci zabetonováním trubek vytvořeny otvory, do kterých byly z horní-

ho povrchu zasouvány teploměry. Celkem bylo připraveno v každém betonážním dílu pět otvorů – tři otvory, v ose nosné konstrukce, na krajích a uprostřed délky betonážního dílu, a dva otvory v konzolách. Měření teploty probíhalo každý den od ukončení betonáže po dobu 500 hodin, tj. dvacet dnů. Měření bylo prováděno uprostřed výšky v ose trámu ve středu a na krajích betonážního dílu (body 1, 3, 7), u horního a dolního povrchu v ose trámu ve středu betonážního dílu (body 2 a 4) a ještě v konzolách (body 5 a 6). Naměřené teploty byly vyneseny do grafu (obr. 7). Z průběhu teplot vyplývají tyto závěry: • Teplota uprostřed výšky trámu dosáhla největších hodnot (až 62 °C) v rozmezí 15 až 60 hodin po betonáži. Po této době již trvale klesala, až se po cca 20 dnech, kdy bylo měření ukončeno, zhruba vyrovnala s teplotou vzduchu. • Teplota u horního povrchu trámu sledovala průběh teplot uprostřed výšky průřezu. • Teplota u spodního povrchu trámu byla až do 150 hodin po betonáži o 15 až 20 °C nižší než teplota uprostřed výšky průřezu, poté zde teplota několik hodin stoupala, vyrovnala se s teplotou uprostřed výšky průřezu a následně trvale klesala. Příčina této anomálie není zcela jasná a nelze vyloučit ani chybu v měření. • Teploty v konzolách dosáhly maximálně 40 °C a byly přes provedené zateplení trvale o 20 až 30 °C nižší než teploty v trámu. Vyrovnání s teplotou vzduchu nastalo u konzol již po cca 160 hodinách, tj. po cca 6 dnech. Přestože zateplení podhledu konzol


4/2005

STAVEBNÍ

nesplnilo zcela svůj účel a teplotní rozdíl mezi štíhlými konzolami a masivním trámem překročil doporučených 20 °C (viz ČSN P ENV 206), ke vzniku podélných trhlin ve větším rozsahu naštěstí nedošlo, zřejmě i díky poměrně silné příčné betonářské výztuži. Současně s měřením teplot probíhalo rovněž měření délkových změn betonážního dílu. Toto měření bylo prováděno geodeticky v souřadnicích celkem ve čtyřech bodech umístěných po levé a pravé straně na začátku a na konci betonážního dílu. Vyhodnocené délkové změny byly vyneseny do grafu spolu s vypočtenou průměrnou teplotou betonážního dílu (obr. 8). Přes počáteční nepravidelné kolísání v řádu ±5 mm docházelo v celkovém trendu spolu s klesající teplotou ke zkracování délky dílu. Celkové zkrácení do doby ukončení měření dosáhlo 24 mm na měřené délce 55 m. Po odečtení vlivu dotvarování a smrš-

BETONOVÁ

ťování betonu, které činí celkem 6 mm, vychází změna délky 18 mm při teplotním rozdílu cca 40 °C od okamžiku, kdy délka dílu začala trvale klesat, resp. při celkovém teplotním rozdílu 50 °C od maximální teploty. Při koeficientu teplotní roztažnosti betonu 0,000012 odpovídá zkrácení délky o 18 mm teplotnímu rozdílu 27 °C. Lze tedy konstatovat, že zkrácení vlivem vývinu hydratačního tepla a následného postupného chladnutí konstrukce na teplotu vzduchu odpovídá přibližně 70 % teplotního rozdílu od okamžiku zkracování, resp. cca 60 % celkového teplotního rozdílu. Zjištěné nezanedbatelné změny délky dílu byly využity ke změně nastavení ložisek na dalších pilířích tak, aby byla schopna převzít zvětšené zkrácení konstrukce. Z ÁV Ě R Z provedených měření je možné vyvodit následující doporučení pro obdob-

ARCHITEKTURA

–

né masivní konstrukce s velkým rozdílem mezi tloušťkou trámu a štíhlými konzolami: • V masivní části průřezu dochází ke značnému nárůstu teploty, a to i při betonáži v zimních měsících. Rozdíl mezi chladnutím masivní a slabší části je velmi prudký a jeho snížení je třeba věnovat velkou pozornost. • Spolu s chladnutím konstrukce na teplotu okolního vzduchu dochází i ke zkracování délky dílu, které odpovídá přibližně 60 % celkového poklesu teploty. • Změna délky konstrukce je při větším rozpětí polí významná i z hlediska správné volby velikosti posunu ložisek a jejich nastavení. Ing. Miroslav Teuchner, Ing. Jiří Mikula Promo, spol. s r. o. K Ryšánce 16, 147 54 Praha 4 tel.: 226 066 455 e-mail: [email protected]

DESIGN A KONSTRUKCE

BURKHARD FRÖHLICH STRUČNÝ


P Ř E H L E D S T A V E B N Í H O M AT E R I Á L U B E T O N U

A JEHO VYUŽITÍ

Přibližně polovina nových budov postavených v současnosti je z betonu. Je to materiál, který může být tvarován, má dlouhou životnost a je ekonomický. K úspěšné práci s betonem architekt potřebuje mít dostatečnou technickou odbornost a povědomí o vyspělých technologiích. V osmdesátistránkové publikaci je prezentováno celkem 12 evropských projektů, které popisují široké spektrum využití betonu na stavbě. Příklady jasně ukazují, že beton nemusí být jen funkční materiál, který (aby splnil různé požadavky) musí mít určité složení a zpracování, ale může být využíván i pro naplnění estetických kritérií. Mezi vybranými budovami je například Lichtenštejnské muzeum výtvarného umění (Morger & Degelo), Muzeum PasquArt (Diener & Diener), Museo de la BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

Illustracion (Vasquez Cosuegra) a bytové stavby v Regensburgu (Fink + Jocher). K dispozici jsou jejich publikované plány, detaily a barevné fotografie. Závěr knihy obsahuje detailní praktické informace o výrobě a užívání betonu, nové aplikace a složení daného materiálu. Obsah doplňuje přehledný rejstřík. Anglicky psaná publikace je prvním vydáním z nové edice, která se zabývá různými tématy z oblasti architektonického inženýrství. Každý díl stručně představuje daný objekt a poskytuje ucelený přehled, který se bude těšit zájmu zejména u studentů. Cena: 30 Euro Vydal: Birkhäuser – Publishers for Architecture, Člen BertelsmannSpringer Publishing Group, Viaduktstrasse 42, CH-4051 Basel, Švýcarsko, tel.: +41 61 205 07 45, fax: +41 61 205 07 99, www.birkhauser.ch přeložila Kateřina Jakobcová

4/2005

25

PREFABRIKACE P R E F A B R I C AT I O N

PREFABRIKOVANÉ MOSTY VE VELKÉ BRITÁNII BETONÁŘSKOU SPOLEČNOSTÍ V ROCE 2004

OCENĚNÉ

PRECAST CONCRETE BRIDGES IN GREAT BRITAIN AWARDED BY B R ITISH CONC R ETE SOC I ET Y I N 2004

SI R THOMAS FAI R FAX BR I DG E Betonový obloukový most „Sir Thomas Fairfax Bridge“ stojí ve městě Nantwich, v hrabství Cheshire. Most navržený ve stylu retro, v souladu s historickou podobou města, byl postaven z moderních materiálů s využitím nových konstrukčních metod (obr. 1 až 3). Parametry návrhu Nový obloukový most o třech polích s 16 m dlouhým středním eliptickým obloukem a dvěma 3 m vysokými postranními oblouky pro pěší převádí silnici A534 přes řeku Weaver do centra města. Jako nejvhodnější se pro realizaci ukázalo užití prefabrikovaných betonových dílců, které mohly být vyrobeny ve vysoké kvalitě a s úzkou tolerancí mimo stavbu. Návrhu konstrukce pomohl středový oblouk překlenující řeku v celé její šířce a nezasahující do jejího toku. Vlastní hmotnost konstrukce byla snížena o 15 % díky užití vylehčeného betonu se spojkami Lenton, které zvýšily bezpečnost i proveditelnost. Prefabrikovaná technologie umožnila vytvořit bezpečnější pracovní prostředí, neboť omezila množství různých zařízení v prostoru staveniště. Návrh byl poměrně jednoduchý, prefabrikované dílce tvoří prosté nosníky, opěrné zdi a piloty byly navrženy jako obvykle. Složitější bylo řešení detailů uložení hlavního (12° zkoseného) eliptického oblouku. Ozdobné výplňové zdi a parapety mostovky, které mostu dodávají Obr. 1 Doprava hlavního mostního oblouku na stavbu Fig. 1 Main arch ribs arrive on site

26

Obr. 2a, b Ukládání hlavního prefabrikovaného oblouku Fig. 2 a, b Main arch precast spandrel unit being positioned

starší vzhled, jsou též z prefabrikovaného betonu. Obvodové prvky oblouku a krycí desky parapetu byly vyrobeny z žlutě pigmentovaného betonu a byly dodatečně opískovány. Výběr betonu pro realizaci mostu znamená pro jeho správce nízké náklady na údržbu po celou životnost mostu. Technické informace Stavba mostu o hmotnosti 1 500 t je založena na osmi betonových pilotách o průměru 750 mm v hloubce 12,5 a 18,5 m, které podpírají dva železobetonové základy vážící 520 t. Na základy bylo ve středním poli položeno sedmnáct prefabrikovaných oblouků tvaru půlelipsy z dodatečně předpjatého železobetonu a dva krajní oblouky doplněné o koncové obložení a poprsní prefabrikované „cihlové“ zdi. Postranní oblouky se skládají z třinácti půlkruhových prefabrikovaných dílců položených na vrcholu bočních monolitických betonových stěn, které mají také dva prefabrikované průčelní prvky s jakoby cihlovou fasá-

dou. Opěrné zdi jsou monolitické a parapetní zídky opět prefabrikované. Hodnocení poroty Působivá stavba dobře zapadá do okolní zástavby a doplňuje vzdálený obloukový most. Při návrhu mostu bylo využito inženýrského umění a nových poznatků výzkumu, takže konstrukce byla snadno položena přes řeku Weaver. Je to příklad dobře promyšlené stavby, včetně světlých oblouků z prefabrikovaného betonu, prefabrikovaných cihel a pigmentovaného dekorativního betonu. Vysoké kvality povrchů bylo dosaženo užitím dodatečně upraveného pohledového betonu na prefabrikátech. Beton by měl zaručit dlouhou životnost mostu, a proto je tento projekt právem hoden ocenění. V roce 2004 vyhrál Sir Thomas Fairfax Bridge i další prestižní ceny North West Institution of Civil Engineers Merit Award a Institution of Structural Engineers Award za nejlepší malou stavbu na severozápadě Anglie. Obr. 3 Jižní pohled na dokončenou stavbu Fig. 3 South elevation of the completed structure


4/2005

PREFABRIKACE P R E F A B R I C AT I O N Obr. 4 Večerní pohled na severní stranu dokončeného mostu Fig. 4 North elevation of the completed structure – night view

BALLINGDON BRIDGE Při pohledu z botelu Boathouse nebo z Freemanových mokřin vypadá nový most Ballingdon Bridge přes řeku Stour subtilně a vytváří v ní elegantní a symetrické zrcadlení. Podpěry mostu budí dojem, že se jen lehce dotýkají vodní hladiny (obr. 4). Zábradlí z nerezové oceli s horizontálními ocelovými tyčemi a dubovým madlem je otevřené, takže poskytuje nerušený výhled přes most, přestože tvoří bezpečnou bariéru vozidlům. Dostatečně prostorný chodník na mostě poskytuje chodcům krásné výhledy na řeku a mokřiny. V první etapě návrhu stavby zorganizoval Královský institut britských architektů soutěž, která umožnila občanům Sudbury a vlivným skupinám ve městě se vyjádřit k výběru designu mostu. Vítězný návrh pochází od architektů z ateliéru Brookes Stacey Randall a stavebních inženýrů ze společnosti Ove Arup. Návrh a konstrukce Tvar nového mostu doplňuje bohatou architektonickou historii Sudbury. Stavba usiluje o dokonalost v rámci města, reaguje na různorodost stavebních struktur v chráněné oblasti a byla navržena tak, aby na okolí působila svým klidným a mírným profilem. Při návrhu konstrukce byla věnována patřičná pozornost kvalitě prostředí v okolí řeky Stour a byly použity materiály odpovídající uvažované návrhové životnosti 120 let. Proto most vyžaduje jen minimální údržbu.

Z technického hlediska most představuje tuhou, integrálně vyztuženou, betonovou konstrukci bez pohyblivých a roztažných kloubů. Jeho navrhování vyžadovalo stejně jako u jiných úspěšných staveb úzkou spolupráci mezi inženýry, architekty, dodavatelem, subdodavateli a klientem, zkrátka multidisciplinární týmovou práci usnadněnou partnerstvím. Stavba byla dokončena a slavnostně otevřena v červenci 2003. Větší část mostu tvoří dvanáct vysoce kvalitních prefabrikovaných jednotek, které byly smontovány na stavbě. Užití prefabrikovaného betonu znatelně ušetřilo čas výstavby i omezilo potenciální narušení dopravy na nábřeží, protože jednotlivé prefabrikáty byly na stavbě propojeny rychle. K výrobě betonového povrchu, který by ladil s barvou okolních kostelů z vápence, byla užita betonová směs, která byla zkoušena na reprezentativním vzorku o velikosti 1 m3. Prefabrikace byla zadána firmě Buchan v Accringtonu, kde bylo možno zvedat dílce vážící přes 120 t. Tato společnost měla velké zkušenosti při dosahování architektonické

kvality povrchových úprav mostu v Ballingdonu a kromě toho vlastnila i potřebné tvarovací formy a značný výrobní potenciál. Geometrie tvaru Návrh architektonické kanceláře Brookes Stacey Randall kombinuje množství poloměrů při tvarování jemně zakřiveného profilu s kvalitními okraji a spojitě se měnící trojrozměrnou geometrií podhledu (líce klenby). Každý z prefabrikovaných prvků má jiný tvar (obr. 5). Most byl v návrhu spíše asymetrický než symetrický, a tím získal přirozenější tvar, který se lépe hodil k nábřeží Sudbury. Pečlivým vyladěním profilu a výsledných ploch prefabrikáty vytvořily diagonální symetrii. Proto bylo k odlití dvanácti prefabrikátů nosné konstrukce mostu potřeba jen šesti forem. Výkresy byly pečlivě kontrolovány týmem architektů a pomocí trojrozměrného digitálního modelu byla vypočítána váha jednotlivých dílců a jejich těžiště. To umožnilo přesně určit umístění zvedacích háků, dočasných styčných bodů a podpěrných rámů. Formy Klíčem k produkci prefabrikátů byla výroba forem v birminghamské prefě Buchan Coleshill Works, která byla údajně nejnáročnější za posledních padesát let působení firmy. Digitální geometrie byla převedena do reality vytvořením šablon z přeObr. 5a, b Části mostního pilíře po odformování s upevňovacími body pro zábradlí a osvětlení mostu v prohlubni (nice) podhledu Fig. 5 a, b The pier units after demoulding showing the cast-in balustrade fixings and lighting scoop on the side face of the unit


4/2005

27

PREFABRIKACE P R E F A B R I C AT I O N

Hodnocení poroty Tvar, povrchová úprava a barva mostu jsou celkově přiměřené situaci i funkci a jako celek asymetrické geometrie je most velice atraktivní. Je to výjimečný a velice dobře provedený návrh. Kvalita prefabrikovaného betonu je prvotřídní a je zřejmé, že jeho výrobě předcházela pečlivá příprava. Zvláštní ocenění zasluhuje příprava velmi složitých forem.

Obr. 6 Současný pohled ze severního břehu řeky Tamar Fig. 6 Current view from the north bank of the river Tamar

Obr. 7 Dvůr prefy v Calstocku, zůstalo zde po něm betonové parkoviště (1906) Fig. 7 The Calstock precast yard (1906) – the hardstanding is still there

kližky o tloušťce 6 mm. Byly užity dva typy šablon: vnitřní, které podporovaly dřevěný povrch formy, a vnější šablony. Tyto šablony měly chránit povrch formy. Byly vyrobeny i vnitřní překližkové šablony pro přesné umístění výztuže. Povrch forem byl ze speciálního hladkého dřeva Jelutong, bez suků a povrchových nerovností. Formy byly ohoblovány a osmirkovány do konečné vyhlazené podoby a před závěrečným nalakováním ještě pečlivě zkontrolovány. Po dokončení byly formy připevněny k ocelovým rámům. Ve formách chráněných lisovanými dřevitými deskami byla připravena klec výztuže, která byla po sestavení jeřábem vyzvednuta, aby bylo možno ochranné desky před betonáží odstranit. Po odlití betonu byly prefabrikované prvky prohlédnuty a povrchově upraveny leptáním kyselinou. Směs betonu byla pečlivě dávkována s použitím bílého cementu a žulového kameniva, aby byla zajištěna stejná barevnost všech prefabrikovaných dílců mostu. Montáž Prefabrikáty byly smontovány firmou Costain v únoru 2003. Po sestavení všech nosných prvků a doplňků mostu byla položena monolitická betonová mostovka. Obr. 8 Časté klamné zdání: „Ten cornwallský viadukt musí být ze žuly“ Fig. 8 The common misconception – „this is Cornwall, it must be granite“

28

CALSTOC K VIADUCT Viadukt v Calstocku v údolí Tamar Valley v Cornwallu je jedním z posledních velkých železničních mostů vybudovaných v Británii mezi lety 1904 až 1907 architektem Langem z Liskeardu (obr. 6 až 9). Ve své době byl postaven netradičně z prefabrikovaného nevyztuženého betonu, který byl za tím účelem vyroben v prozatímní prefě na břehu řeky. Bylo zde odlito přes 11 000 prefabrikovaných prvků. Dvanáctiobloukový viadukt dodnes slouží železniční dopravě. Kvalita prefabrikovaného betonu byla a stále je perfektní. Nejsou na ní viditelné známky degradace, přestože pod oblouky jsou vidět pravděpodobně původní vysprávky. Calstock Viaduct je ikonou velmi váženou místní komunitou obyvatel i návštěvníky Tamar Valley. Stavba z betonu Co se týče stavby, jeden z nejlepších popisů podal Neil Parkhouse: „Mnozí lidé, kteří se dnes na viadukt dívají, si myslí, že byl postaven z opracovaných kamenných kvádrů a jsou překvapeni, když se dozvědí, že je z betonu. Jejich mylné zdání je pochopitelné – postupem času se pilíře zbarvily do šedých, zelených a zlatavých odstínů, čímž viadukt získal vzhled, jako by byl postaven z žulových bloků. Na stavbu viaduktu bylo použito celkem 11 148 betonových bloků různých tvarů a velikostí a každý z nich vážil více než tunu. Stavba neprobíhala hladce. Mezi architektem Langem a stavebními inženýry se objevily neshody, když byl obviněn z pomalosti v zařizování výrobny betonových bloků. První náklad cementu dorazil až v červnu, dva měsíce poté, co byl získán pozemek pro prefu. Nastaly další potíže v počátečních fázích výroby betonových bloků, objevily se v nich důlky naplněné vodou, které musely být zaplňovány tekutým cementem. Místo, které bylo určeno pro prozatímní prefu, nebylo ideální, protože beton na pobřeží trpěl chla-


4/2005

PREFABRIKACE P R E F A B R I C AT I O N dem a vlhkem. Z hlediska kvality materiálu by určitě bylo lepší dovážet na stavbu již hotové prefabrikáty. Stavební dozorce měl na starost zkoumat každou dodávku cementu, testovat materiál a dohlížet na to, aby se bloky nevyráběly a nepokládaly v době, kdy mrzlo. Aby proces probíhal hladce, byly důležité pravidelné dodávky materiálů. Langovi se to však nepodařilo zajistit a výrobcům betonových bloků se několikrát stalo, že museli čekat, až přivezou cement nebo žulové kamenivo. Nebylo to způsobeno jeho neschopností, spíše tím, že byl hluboce pod rozpočtem smlouvy a měl problémy s hotovostí. Nebyl prvním kontraktorem, který se s takovými problémy potýkal a může to vysvětlovat, proč odmítal zavedení nočních směn, užití lokomotiv a proč naopak zaměstnával více lidí, aby se stihlo víc práce. Langův nízký rozpočet na stavbu činil 54 680 liber, přestože mohl zvýšit cenovou nabídku – průměrný rozpočet mohl stát o 20 000 liber více. Zdržení může být přičteno jeho nerealistickému financování. Manažer místní Lloyds Bank, Frederick

„STAVĚNÍ

Obr. 9 Kontrast starého a nového – nové betonové nábřeží Calstocku z roku 2004 Fig. 9 The old and the new – Calstock village’s newly landscaped riverside area 2004

J. Paul, fotograficky zdokumentoval výstavbu viaduktu v Calstocku. Preciznost konstrukce byla výborně podpořena lanovkou vedoucí mezi oběma břehy, kterou byly přepravovány prefabrikáty, lešení i dělníci. Byl to nápad architekta Langa, stavební inženýři požadovali, aby u každého pilíře byla postavena dřevěná konstrukce. Hodnocení poroty Viadukt je stavební dominantou vévodící obci Calstock. Beton byl pravděpodobně vybrán místním dodavatelem jako levnější náhražka kamene. Je to příklad jednoho z prvních, ne-li vůbec prvního, užití prefabrikovaného betonu. Byl to inovativní počin v dané době a lokalitě i určitá provokace v sousedství místního kamenolomu. Na viaduktu jsou sice vidět některé původní vysprávky, ale jinak je povrchová úprava výborná. Výstavba viaduktu je

MOSTŮ“

Americké Centrum pro výzkum materiálů na bázi cementu ACBM (The Center for Advanced Cement-Based Materials) je zaměřené na výzkum, vzdělávání a transfer technologií v oblasti cementářského a betonářského průmyslu. ACBM bylo založeno Národní vědeckou organizací (NSF) v roce 1989. NSF v průběhu jedenácti let finančně podporovala ACBM – prosperující centrum sloužící průmyslu mnoha různými způsoby. V roce 2000 finanční podpora NSF skončila. Vedení ACBM posledního roku s finanční podporou velmi dobře využilo. Jeho členové se zaměřili na cílové skupiny, zprostředkovali rozhovory se zástupci cementářského a betonářského průmyslu a uspořádali mnohá zasedání, na nichž se řešila nová podoba ACBM v 21. století. Drtivá většina odpovědí od zástupců průmyslu zněla, že hlavní prioritou je zaměřit se na nové technologie cementu a betonu. Některé odpovědi požadovaly na ACBM pokračování ve vzdělávacích programech a osvětových službách, hodnotily centrum jako organizaci schopnou komunikovat odborným jazykem a efektivní v transferu nejnovějších technologií do průmyslu. Od roku 2000 je ACBM podporováno výhradně jen členy průmyslu. Byl vypracován stupňovitý systém členství, který žádá o příspěvek všechny velké i malé firmy. Sponzorující firmy platily roční příspěvky ve čtyřech úrovních průmyslového partnerství od ředitelské úrovně za 100 000 USD přes nižší úrovně za 60 000 nebo 30 000 USD až po základní partnerství za 3 000 USD. K různým úrovním podpory patří různý přístup k výhodám členství. Nejvyšší úroveň tvoří představenstvo ACBM. Všechny členBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

zdokumentována ve dvou publikacích: Coleman P., A Guide to Calstock (Průvodce Calstockem), Ecosouthwest, 1988, str. 44 a Parkhouse N., Building Calstock Viaduct (Stavba viaduktu v Calstocku), Archive, Issue 2, str. 33–56. Concrete for the Construction Industry, November/December 2004, Vol. 38, No. 10, str. 28–40, redakčně zkráceno, kj, jm

ské firmy, které se zúčastňují technických zasedání (každého půl roku), mají volební právo, co se týče programů a aktivit centra. Tento systém financování ACBM prostřednictvím členských příspěvků velmi dobře sloužil během prvních čtyř let samostatného fungování centra. V létě 2003 byla ředitelem ACBM Surendrou P. Shahem ustanovena pracovní skupina, která měla vytvořit přehled všech členů průmyslového partnerství a zjistit, zda ACBM adekvátně slouží jejich potřebám, jaké kladné zkušenosti mají s ACBM, a co by naopak v jeho činnosti rádi změnili. Na základě získaných informací pracovní skupina navrhla změnu struktury stupňovitého členství s ročními poplatky 35 000 USD a vedení ACBM návrh schválilo. V roce 2004 došlo k dalším změnám a vzniku dvou nových okruhů výzkumu (Self-Consolidating Concrete a Early-Age Properties). Pro spolupráci na nových technických projektech byl vytvořen tým vědců z univerzit, průmyslových podniků, ACBM i z jiných výzkumních institucí a byly stanoveny technické priority a směry komunikace. První výsledky výzkumu byly prezentovány na technickém zasedání ACBM v říjnu 2004. Každá změna bývá provázena přechodnými problémy vývoje, přesto ACBM pokračuje ve své činnosti jako životaschopná organizace zaměřená na výzkum, vzdělávání, transfer technologií a prezentaci nejkvalitnějších výsledků cementářskému a betonářskému průmyslu. James Lingscheit ředitel průmyslových a vzdělávacích programů ACBM

The newsletter of ACBM, Fall/Winter 2004, Vol. 15, No. 1 4/2005

29

SANACE R E H A B I L I TAT I O N

OPRAVA KARLOVA

MOSTU - OCHRANA ZÁKLADŮ PILÍŘŮ Č. 8 A RECONSTRUCTION OF THE CHARLES BRIDGE – PROTECTION OF FOUNDATIONS OF PIERS NO. 8 AND 9

9

MICHAEL REMEŠ, LUC I E ŠVE R MOVÁ, JAN ZE MÁN E K Oprava Karlova mostu pokračuje zajištěním stability spodní stavby. Z tohoto hlediska bylo nutno zamezit možnost podemletí pilířů č. 8 a 9, které jediné nebyly proti tomuto nebezpečí zabezpečeny. Článek popisuje způsob zajištění základů zmíněných pilířů. The repair of the Charles Bridge continues securing of stability of foundations. From this point of view, it was necessary to preclude a possibility of scouring piers no. 8 and 9, because only these two piers were not protected against this danger. This paper describes methods used for a protection of foundations of these piers.

Obr. 2 Řez ochranné obálky Fig. 2 A cross section of a protecting cover Obr. 3 Instalování štětovnic Larsen IIIn Fig. 3 An erection of sheet piles Larsen IIIn

30

Magistrát hlavního města Prahy – Odbor městského investora pověřil konzultační a projektovou společnost Mott MacDonald Praha, s. r. o., inženýrskou činností přípravy opravy Karlova mostu. Na její doporučení byla firmou FG Consult, s. r. o., vypracována dokumentace pro výběrové řízení zhotovitele ochrany základů pilířů č. 8 a 9. Ve výběrovém řízení zvítězila firma Zakládání staveb, a. s., a realizační dokumentace byla provedena opět firmou FG Consult, s. r. o. Jedno z nebezpečí, které hrozí mostním konstrukcím s pilíři uloženými v řečišti, je jejich podemletí. V případě Karlova mostu byla většina návodních pilířů důkladně ochráněna po povodni v roce 1890, kromě pilířů č. 8 a 9, které při této povodni nebyly téměř porušeny. Vzhledem k tomu, že pilíře č. 8 a 9 jsou založeny plošně na štěrkopísku vltavského dna [1], bylo po povodni v roce 2002 zdůrazněno nebezpečí možnosti jejich podemletí. Z tohoto důvodu byly základy těchto pilířů nejprve provizorně ochráněny kamenným záhozem a po vypracování projektu a prove-

Obr. 1 Foto mědirytiny vyhotovené po povodni r. 1784 znázorňující rekonstrukci pilířů č. 5, 6 a 8; archiv Památník písemnictví na Strahově Fig. 1 A photo of a copper engraving which was made after a flood in 1784. The engraving shows a reconstruction of piers no. 5, 6 and 8; Archive Památník písemnictví at Strahov

dení výběrového řízení na dodavatele byly zahájeny práce na trvalé ochraně jejich základů ochrannou obálkou. Ochranná obálka je zapuštěna 1 m do skalního podloží a dostatečně těsná, aby zabránila pronikání proudící vody do prostoru podzákladí pilířů a zamezila tak vyplavování materiálu. Dále umožnila vyčerpat vodu z oblasti okolo pilířů, takže bylo možné provést sanaci zdiva, které se jinak nachází pod vodní hladinou. Obr. 4 Provádění tryskové injektáže pod mostním obloukem Fig. 4 Carrying out of jet-grouting under an arch of bridge


4/2005

SANACE R E H A B I L I TAT I O N KONSTRUKCE

ZÁKLADŮ PŘED

REKONSTRUKCÍ

Karlův most má celkem 17 podpěr a 16 kleneb číslovaných směrem od Starého Města po Malou Stranu. Návodní jsou dnes pilíře č. 1 až 9. Základová spára z mlýnských kamenů [3] se pravděpodobně dochovala u pilířů, jejichž základy jsou ochráněny kesonovou obálkou (pilíře č. 3, 4, 7) a u pilířů č. 2 a 9. Pilíře č. 5 a 6 byly po povodni v roce 1890 založeny na kesonech. Pilíř č. 8 byl stranou od ničivé povodně 1890. Jeho stabilitu narušila povodeň, která postihla Prahu v roce 1784. Spolu s pátým a šestým pilířem se zřítilo přední zhlaví podpor. Pro opravu mostu byly použity dvě jímky, jedna okolo pilíře č. 8 a druhá okolo pilířů č. 5 a 6. Neporušená část mostu byla použita pro dopravu materiálu (obr. 1). Opravené přední zhlaví pilíře č. 8 bylo zřejmě založeno na pilotách a roštu, stejně jako u pilířů č. 5 a 6. Základy pilířů č. 3, 4, 7 a 8 byly posíleny betonovým věncem vybudovaným na jaře roku 1891. Tento věnec byl u pilířů č. 3, 4 a 7 nahrazen kesonovými obálkami koncem 19. století. Pilíř č. 9 je vzdálen dravému proudu řeky a jeho historie není bohatá na mimořádné události. V roce 1425 postihla Prahu povodeň, která pobořila pět pilířů. V té době nebyl ostrov Kampa ochranným prvkem levé poloviny mostu, a tak 9. pilíř nevydržel náporu druhé, dnes méně známé proudnice, která obchvatem kolem Střeleckého ostrova podemlela zřejmě základy mělce založené podpory. O rozsahu katastrofy nejsou žádné informace, možný je i výklad, že pobořeny byly jen okolní klenby a pilíř zůstal ve větší ploše stát. Archiválie z konce 18. století popisuje rekonstrukční práce na plášti pilíře svatého Josefa (pilíř č. 4) a svatého Františka Serafínského (pilíř č. 9), kde jsou v základové spáře zakresleny mlýnské kameny [4]. Dochovaný výkres z této archiválie koresponduje s nálezy objevenými v průzkumné sondě u pilíře č. 9. P Ř Í P R AV N É P R ÁC E Navrhované sanační práce si vyžádaly úpravu plavebního provozu na Vltavě. Mezi pilířem č. 7 a 8 se nachází obousměrná plavební dráha a mezi pilířem č. 8 a 9 jednosměrná plavební dráha. Před zahájením prací na vytvoření hluboko založené obálky byl proveden doplňující potápěčský průzkum pilířů č. 8 a 9,

Obr. 5 Průzkumná sonda u pilíře č. 8 Fig. 5 An exploration well by the pier no. 8

který byl dále upřesňován po odtěžení těžkého kamenného záhozu z okolí obou pilířů. Při průzkumu byl na protivodní straně pilíře č. 9 v hloubce 3,7 m pod hladinou, tj. 1,7 m pode dnem Vltavy, objeven otvor v původní obálce z dřevěných štětovnic široký 300 mm. Za otvorem byla dutina cca 5 m3. Bylo rozhodnuto zpřístupnit objevenou kavernu probouráním otvoru shora do zdiva z lomového kamene, které tvořilo původní ochranu proti podemletí provedenou pravděpodobně po roce 1784. Po proniknutí do kaverny potápěči zjistili, že kaverna se nachází převážně pod zdivem, kterým se do ní probourali a jen malou částí zasahuje pod vlastní základ pilíře. Také se zjistilo, že po obvodě původního základu je položena řada mlýnských kamenů. Uvolněný mlýnský kámen odhalil, že kameny jsou navzájem spojeny železnými skobami. Uvolněný kámen byl vyzdvižen a je umístěn v depozitáři Národního technického muzea. Po dokončení potápěčských průzkumů byla kaverna vyplněna injekční směsí. Na základě této skutečnosti byly po obvodě pilíře č. 9 provedeny průzkumné vrty, které ověřily, že se pod ním nenachází další kaverna. KONSTRUKCE OCHRANNÉ OBÁLKY V podmínkách zadání bylo stanoveno, že ochrana základů pilířů musí být navržena tak, aby odolala výmolům kolem pilířů zasahujícím až do hloubky 2,5 m pod současné dno řeky, tedy prakticky odplavení dna řeky. Z toho vyplynulo, že ochranná obálka musí být založena dostatečně hluboko do předkvartérního podloží, jež se v případě obou pilířů nachází od úrovně cca 175,5 m n. m. a je tvořeno ordovickými břidlicemi (obr. 2). Návrh obálky byl limitován dalšími faktory a skutečnostmi: • omezenou pracovní výškou pod klenbami mostu neumožňující užít těžké mechanizmy, • nutností realizace hlavních prací z vody,

Obr. 6 Základový ústupek u pilíře č. 8 Fig. 6 A set-off of foundations by the pier no. 8

• vlivem dynamických účinků na konstrukci mostu při realizaci některých druhů prací (beranění, vibrování), • existencí velkých balvanů ve výmolech kolem pilířů; balvany tvoří neprůchodnou překážku pro klasické beranění štětových stěn. Před započetím prací na ochranné obálce bylo provedeno vyčištění dna od starých dřevěných štětovnic, dřevěných pilot, těžkého kamenného záhozu a starého zdiva bagrem SENNEBOGEN umístěným

Obr. 7 Detail železného svorníku vyčnívajícího z trámu pod základovým ústupkem Fig. 7 A detail of an iron bolt prostruding from a beam under a set-off foundations


4/2005

31


Obr. 8 Detail uložení dřevěných fošen u pilíře č. 9 Fig. 8 A detail of a placement of wood planks by the pier no. 9

Obr. 9 Mlýnské kameny tvořící základovou spáru u pilíře č. 9 Fig. 9 Millstones creating bottom surface of the pier no. 9

na pontonech. Pro vytyčení nového obvodu obálky – těsně za stávající ochrannou konstrukcí, tj. cca ve vzdálenosti 2,2 m od dříku pilíře, byly instalovány štětovnice. Beranící pokus odhalil nemožnost zavibrování štětovnic do skalního podloží. Vibrování přestalo být účinné cca 4 m nad úrovní požadovanou pro ochrannou obálku projektantem. Proto byly pro štětovnice provedeny velkoprofilovou vrtnou soupravou SOILMEC předvrty. Stabilita vrtu byla zajištěna samotuhnoucí suspenzí, která

byla do vrtu vpravována během vytahování vrtného nástroje. Následně byly do předvrtů zavibrovány štětovnice IIIn 11 m dlouhé (obr. 3). Tak byly provedeny stěny jímek u pilířů 8 a 9 na jejich protivodní a povodní straně. Malá výška mostních oblouků neumožnila použít technologii vibrování 11 m dlouhých štětovnic i v oblasti pod oblouky. Ochranná obálka pod samotným mostem byla proto provedena kombinací několika technologií. Nejprve byl v těchto úsecích na vyčištěné dno proveden štěrkopískový zásyp. Do něho byly nastraženy ploché štětovnice ARBED AS 500 dlouhé 4 m s průchodkami o průměru 273/7, které byly navařeny v podélném směru v horní části (nad vodou) na štětovnice ze strany přivrácené k pilíři a krátce zavibrovány do upraveného dna na cca 0,5 až 0,9 m. Přes připravené průchodky byla provedena těsnící trysková injektáž M1 zahloubená min. 1 m do skalního podloží v osových vzdálenostech jednotlivých vrtů 0,5 m (obr. 4). Zvláštní pozornost bylo třeba věnovat především napojení TI na štětovnice. Každý jednotlivý sloup tryskové injektáže byl v další fázi převrtán a vyztužen trubkou 194/10 mm (s povrchovou ochranou) systémem TUBEX, až do skalního podloží s vetknutím do břidlic na hloubku 1,5 m. Metoda zaručuje i provrtání balvanů bez výrazných dynamických účinků. Trubky byly navíc v celé délce vyplněny cementovou maltou. Tyto mikrozápory byly provedeny v délkách 11 m, cca 1,5 m do skalního podloží. Kontakt mezi mikrozáporami a štětovnicemi zajišťovala cementová zálivka zainjektovaná do průchodek. Trysková injektáž s mikrozáporami pod samotným mostem spolu se štětovnicemi na protivodní a povodní straně vytvořily požadovanou kompaktní ochranu podzákladí pilířů 8 a 9. Ve stavebním stadiu byly všechny ocelové prvky ochranné obálky vytaženy nad hladinu, čímž byly vytvořeny kolem obou pilířů vodotěsné jímky. Pro provedení tryskové injektáže byla použita Obr. 10 Detail prostoru pod mlýnskými kameny u pilíře č. 9 Fig. 10 A detail of a space under the millstones by the pier no. 9

32

vrtná souprava HUTTE a vysokotlaké čerpadlo GEOASTRA, mikrozápory byly prováděny vrtnou soupravou WIRTH B0. P R Ů Z K U M N É S O N DY Sondy u pilíře č. 8 a 9 byly navrženy a provedeny v místech, kde se předpokládalo, že se nálezy potvrdí historické informace z oblasti zakládání. Sonda u pilíře č. 8 (2,2 x 2,2 m) byla umístěna u západní stěny pilíře, těsně za zhlavím přední části podpěry (obr. 5). Okolí sondy bylo ošetřeno tryskovou injektáží a s pomocí ručního bouracího kladiva byly postupně odebírány vrstvy původního betonového věnce. Beton byl z větší části proložen kameny, převážně opukou. V hloubce 2,3 m pod úrovní normální hladiny vody z 18. století vystupoval z pilíře základový ústupek, který se svažoval od líce a byl vyložen cca 600 mm (obr. 6). Před základovým ústupkem byl vodorovný trám cca 300 x 300 mm. Pod okrajem základového ústupku byl podélný trám, za nějž zabíhaly dřevěné štětovnice. Další trám pravděpodobně probíhá za štětovnicemi, tak, že jejich hlavy jsou mezi jimi sevřeny (obr. 7). Dendrochronologický posudek vyjmutých částí dřeva ukazuje na dobu provádění po roce 1784. Na plášti pilíře byla identifikována řada barokních kamenických značek. Z toho je možno soudit, že i tato část pilíře byla rekonstruována společně s předním zhlavím pilíře po povodni v roce 1784. Sonda u pilíře č. 9 (rozměru 1,4 x 2,1 m) byla opět umístěna v těsné blízkosti předního zhlaví na západním boku pláště podpěry. V hloubce cca 1 m pod úrovní dnešní normální hladiny vody, byly nalezeny horizontální dřevěné fošny zapuštěné v kamenném zdivu pláště pilíře do drážky 100 x 100 mm a na druhé straně přibité kovanými hřeby do trámu o rozměrech 300 x 300 mm (obr. 8). Pod fošnami se nacházelo kamenné zdivo zasahující do hloubky 1 m od fošen a pod ním byla u paty pilíře nalezena řada mlýnských kamenů, která vystupovala z pod pilíře do vzdálenosti cca 500 mm (obr. 9). Mlýnské kameny označené za otesky, mají průměr 980 mm a výšku 230 mm a byly uloženy na štěrkovém dně a pod nimi nebyl nalezen dřevěný rošt (obr. 10). Hloubka založení převedená do jadranské nadmořské výšky velmi přesně koresponduje s nálezy inženýra Jiřího Souku-


4/2005

SANACE R E H A B I L I TAT I O N pa v kesonech pilíře č. 5 a 6 při rekonstrukci v roce 1891 až 1892. Porovnáním této hloubky s nálezem v sondě svědčí o záměru a přesné práci založení mostu našimi předky. Mlýnské kameny byly mezi sebou spojeny železnými skobami délky 400 mm ve tvaru T s kolmou pásnicí, zapuštěnou pod pilíř (obr. 9). Podobné spojení bylo identifikováno na druhé straně pilíře v kaverně pod základy. Hlubší rozbor výsledků nálezů je v těchto dnech prováděn pracovníky Národního ústavu památkové péče. S A N AC E Z D I VA Tato část etapy probíhá v součastné době. Vyčerpání vody z jímek a odstranění vrchní části původních ochranných obálek do výšky požadované projektem umožnilo volný přístup ke kamennému zdivu pilířů. Po vyčerpání vody byl odhalen plný rozsah poškození zdiva. Při té příležitosti se zjistilo, že rozsah sanace bude časově mnohem náročnější, než se původně předpokládalo. Po podrobných prohlídkách zdiva, za účasti pracovníků Přírodovědecké fakulty University Karlovy a Národního ústavu památkové péče, byly určeny kameny, které je potřeba vyměnit a byl stanoven způsob čistění spár. Nové kamenné kvádry budou dodány z pískovcového lomu Božanov. Čištění spár bude prováděno pomocí ručního nářadí a tlakovou vodou. Nejprve je prováděna sanace jen do výšky těsně nad úroveň, do které bude zasahovat železobetonová deska, která je Obr. 11 Staveniště Fig. 11 Construction site

součástí poslední fáze výstavby ochranné jímky. Po betonáži se bude pokračovat v sanaci zdiva až do výšky cca 1 m nad normální hladinu vody. ŽE LEZOB ETONOVÁ DESK A Již v minulosti byly kolem obou pilířů provedeny ochranné obálky, jakési límce, které sloužily jako ochrana základů mostu. U pilíře č. 8 byla zjištěna obálka betonová, u pilíře č. 9 byla stávající ochrana tvořena kamenným zdivem po obvodě obehnaným dubovými štětovnicemi s dubovým hlavovým trámem. Původně projekt počítal s celkovým odstraněním těchto konstrukcí. Jelikož však tyto konstrukce byly v některých částech velmi kvalitní a jejich odstraňování těžkou mechanizací by mohlo poškodit vlastní pilíře, projektant na tuto skutečnost pružně zareagoval a začlenil zbytky původních konstrukcí do nové trvalé ochrany. Obálky u obou pilířů byly provrtány po 1,5 m na hloubku cca 3,5 m, do těchto vrtů byly osazeny injekční trubky a materiál pod obálkami byl následně proinjektován. Ze vzniklých jímek byl v některých částech odstraněn stávající betonový kryt a vytaženy stávající dřevěných štětovnice vytvářející současnou obálku kolem základů. Podél obvodu pilíře byly odstraněny nánosy bahna z prostoru mezi palisádovou stěnou a dříkem pilíře. Následovalo zřízení nových záhozů v prostoru mezi palisádovou stěnou a základem pilíře a zřízení podkladního betonu kvality C 12/15 za současného čerpání vody a zřízení provizorních ocelových rozpěr a převázek. Poslední fází je realizace vyztuženého železobetonového věnce tloušťky 0,4 m u pilíře 8 a 0,5 m u pilíře 9 z betonu C25/30 – XA1, který nově vybudovanou

Literatura: [1] Drozd K.: „K založení Karlova mostu a stavu jeho pilířů“, Geotechnika 3/2003, str. 3–6 [2] Bělohlávek V.: Dějiny českých křižovníků s červenou hvězdou, 1930, str. 201–205 [3] Soukup J.: Deník o rekonstrukci sesuté části mostu Karlova v Praze, Archiv Chodov část B18/2-IV, B1018 [4] Výkres zachovaný pravděpodobně z konce 18. století se zakreslením pilíře svatého Františka Serafínského (pilíř č. 9), Archiv TSK

ochranou obálku podzákladí uzavře shora. Věnec bude staticky působit jako vodorovný uzavřený rám, do něhož je přivařenou výztuží kotvena obálka ze štětovnic i palisáda z mikrozápor. Svojí tuhostí je schopen zachytit případné vodorovné síly od zemního tlaku základové půdy uvnitř obálky v případě, že bude materiál vltavského dna před touto obálkou odplaven a vznikne výmol hloubky až 2,5 m. Od samotného pilíře a původních obálek je železobetonový věnec oddělen separačním materiálem. Po dokončení železobetonového věnce bude dokončena oprava a sanace dříku pilíře v části nad věncem (spárování, výměna zdiva apod.), a nakonec budou odříznuty vyčnívající roury a štětové stěny nad povrchem obálky v úrovni horní hrany věnců, tj. cca 400 až 700 mm pod běžnou hladinou (potápěči). Z A Ř Í Z E N Í S TAV E N I Š T Ě Vlastní zařízení staveniště bylo umístěno na levém břehu pod Karlovým mostem na staveništi protipovodňových opatření – část 21 – Čertovka. Vlastní sanační práce na pilířích č. 8 a 9 byly realizovány vesměs z lodí. Je zřejmé, že se jednalo o dosti složitou stavbu s velkou koncentrací mechanizace na malém prostoru a vzhledem k navrženému postupu prací i o technologicky náročnou stavbu (obr. 11). Celkový rozsah prací charakterizují objemy zabudovaného materiálu: štětovnice IIIn štětovnice ARBED AS 500 trysková injektáž M1 mikrozápory 194/10 železobeton

925 m2 83 m2 1 600 m 1 774 m 145 m3

Pokračování článku na str. 41 BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

4/2005

33


OPRAVA ŽELEZNIČNÍHO MOSTU V OSTROVĚ NAD OHŘÍ R E PA I R O F A R A I LWAY B R I D G E I N O ST R OV OV E R T H E O H Ř E R I V E R J I Ř Í K U R U C , B L A N K A H E J LO VÁ , ROMAN ŠAFÁŘ, ZDE N Ě K VOK ÁL Stavebním záměrem bylo odstranění nevyhovujícího stavu mostního objektu před dokončením stavby ,,Elektrizace trati Kadaň-Karlovy Vary“. Oprava mostu nebyla do stavby zařazena, protože most svojí přechodností i prostorovou průchodností vyhovoval požadavkům investora. Oprava spočívala v obnově systému vodotěsné izolace, ošetření uchycení mostních říms z montovaných konzol typu KO-1 a sanaci nosné konstrukce a spodní stavby. This construction programme was aimed to remedy a bad state of repair of a bridge structure prior to the completion of the construction scheme “Electrification of the Kadaň-Karlovy Vary Railroad Track“. The bridge repair was not included in this construction project because the temporary nature and spatial passableness of the bridge met the investor’s requirements. The repair consisted in the renewal of the hydroinsulation system, treatment of the fixing of bridge cornices from assembled cantilevers KO-1 and reconstruction of the carrying structure and understructure. HISTORIE MOSTNÍHO OBJEKTU Původní most byl v km 171,007. Plnostěnná ocelová konstrukce s rozpětím hlavního nosníku 8,2 m měla nevyhovující podjezdnou výšku a docházelo k častým nárazům silničních vozidel. Z tohoto důvodu a plánované stavby komunikace I/13 došlo v roce 1975 k přestavbě mostu. Byla zvolena železobetonová konstrukce se zabetonovanými ocelovými nosníky (I 50) o pěti polích. Přestavba mostu se stala součástí stavby „Přeložka silnice Lesov–Ostrov I/13“. Investorem byl KIO Plzeň a stavbu projekčně zpracovaly a dodaly SSŽ Praha.

bylo zjištěno naklánění a poklesy pilířů na dokončené a již pojížděné části mostu. Došlo k odchýlení pilířů od osy železniční trati na vnější i vnitřní straně a rozevření podélné spáry mezi nosníky. Vzniklá situace byla okamžitě řešena zajištěním stability pilířů. Hlavy pilířů byly sepnuty speciálními hlavicemi a zajištěny páskovým železem. Mezi pilotami pilířů byla postavena železobetonová stěna tak, aby výztuž převzala veškeré vodorovné i smykové síly. Základová spára byla zpevněna řadou mikropilot. V nosné konstrukci dvoukolejného železobetonového mostu jsou zabetonovány válcované nosníky I 50 a v krajních polích nosníky I 34. Most s průběžným kolejovým ložem o pěti otvorech překonává postupně volný terén, účelovou komunikaci, silnici I/13 z Karlových Varů do Ostrova (dva otvory) a opět volný terén. Nejvyšší podjezdná výška 5,42 m je nad silnicí I/13. Most ve své délce 56,85 m kopíruje pravý směrový oblouk o poloměru 459 m s převýšením 111 mm v 1. TK a 112 v 2. TK. Šířka mostu je 9,9 m. Most byl navržen pro zatěžovací vlak A dle ČSN 73 6203. Je zřejmé, že již při přejímce nové konstrukce byly známy její nedostatky, které nezajišťovaly požadovanou životnost železničního mostu. O P R AVA M O S T U Výsledky podrobných prohlídek upozorňovaly na zhoršující se stavební stav mostu, Obr. 2 Pohled na levou stranu mostu Fig. 2 View of the left part of the bridge

Obr. 1 Původní stav mostu – pohled zleva Fig. 1 Former state of repair of the bridge – left view

na nefunkčnost systému vodotěsné izolace, pokles mostních říms z montovaných konzol a nemožnosti kontroly jejich zavěšení, na korozi dolních pásnic nosníků a opadávající betonový nástřik spodní stavby na silnici I. třídy.. Pro stanovení rozsahu opravy uchycení konzol k nosné konstrukci byla provedena sonda u krajní konzoly, která vykazovala největší pokles. Při nefunkčnosti SVI došlo v průběhu dvaceti devíti let k zeslabení spoje. Projektanti se shodli na vybudování nových říms, což by obnášelo delší dobu výluky a větší finanční náklady. Nakonec byla zvolena tzv. „zlatá střední cesta“. Obnažená a oslabená výztuž v místě porušeného zalití spojů měla být ošetřena a spoj zajištěn pomocí chemických kotev. P R Ů B Ě H O P R AV Y M O S T U Během výluky vždy jedné koleje došlo k odtěžení železničního svršku na nosnou konstrukci a odstranění stávající vodotěsné izolace. Souběžně došlo k zajištění provozované koleje. Byly obnaženy šroubové spoje konzol v místech, kde bylo porušeno zalití spoje vlivem nefunkčnosti vodoObr. 3 Uchycení konzolových říms (patrný úbytek materiálu při nefunkčnosti SVI) Fig. 3 Fixing of bracket cornices (visible loss of material due to malfunctioning of SWI)

P Ř E S TAV B A M O S T U Po zhotovení pilířů pro první pole bylo vyjmuto MP a přemístěno do další polohy a na dokončené podpěry byla osazena nová nosná konstrukce. Současně bylo prohloubeno koryto nedalekého potoka a vodoteč byla převedena do nového propustku poblíž mostu, což mělo za následek snížení hladiny spodní vody o cca 2 m. Dále 34


4/2005

STAVEBNÍ

KO N SS TR AU NK ACE R E H A B I L I TAT I O N

Obr. 4 Styk příčné a podélné spáry Fig. 4 Contact of transverse joint and longitudinal joint

těsné izolace a nevhodnosti zavěšení konzoly nad pilířem. U pěti konzol bylo provedeno zpevnění ocelovým plechem tloušťky 8 mm uchyceným čtyřmi chemickými kotvami M 10. Před položením izolace došlo k úpravě nerovností nosné konstrukce a byl proveden penetračně adhezní nátěr Siplast Primer. K typu konstrukce byla zvolena plnoplošně natavovaná izolace Mistral C. Ochranná vrstva byla betonová deska tloušťky 50 mm ztužená Kari sítí. Za rubem opěr byla izolace plovoucí Teranap 431 TP se spádem za rovnoběžná křídla. Systém odvodnění byl zachován podle původního projektu – dva podélné žlaby v ose kolejí se svislými svody u krajních pilířů. Původní žlaby byly nahrazeny novými z titanzinku šířky 200 mm. Po ukončení nepřetržitých výluk proběhla sanace spodní stavby mostu. Sanační materiál byl zvolen od firmy Redrock Construction, s. r. o., materiály řady Permapatch. Stávající povrch byl tryskán křemičitým pískem a ocelové části (výpažnice pilířů,

Obr. 5 Podélná odvodňovací spára Fig. 5 Longitudinal draining gap

pásnice zabetonovaných nosníků) byly ošetřeny čtyřvrstvým systémem ONS14 FEIDAL v celkové tloušťce 280 μm. Betonové části byly sanovány v následujících krocích: • sanovaná místa byla připravena pro aplikaci (odstraněn narušený beton a povrchové úpravy – nátěry, kontaminace), • veškerá odhalená výztuž byla pečlivě očištěna od koroze pískováním, • obnažená výztuž byla ošetřena nátěrem proti korozi MONOZINC (Nitoprime Zincrich), • vlastní reprofilace sanační maltou (sanační směsi Permapatch byly namíchány podle stanovených poměrů), • po zavadnutí byla opravovaná místa ochráněna proti prvotnímu náhlému odpařování ochranou emulzí Permapatch CURE. • celá konstrukce byla po opravě sanačními maltami ochráněna systémem nátěrů Dekguard, který splňuje požadavky difúzí pro CO2 a H2O. Na závěr byla provedena protikorozní ochrana zábradlí ochranným systémem FEIDAL. Z ÁV Ě R Počáteční obavy a zpochybnění uchycení konzol v přípravné dokumentaci stavby „Elektrizace Kadaň–Karlovy Vary“ se při opravě mostu vyvrátily. Nerovnosti říms Obr. 8 Sanace Fig. 8 Reconstruction


Obr. 9 Nový stav Obr. 9 New state

4/2005

Obr. 6 Provádění SVI Fig. 6 SWI execution

Obr. 7 Ochrana SVI Fig. 7 SWI protection

vznikly zřejmě již v době výstavby objektu. Uchycení konzol bylo ve většině případů neporušené, větší problémy při obnově SVI způsobovaly neprůběžné podélné a příčné spáry mezi konstrukcemi a spáry mezi konzolami. Lze konstatovat, že významný podíl na kvalitě dokončeného a přejímaného díla má již stavebně geologický průzkum a především práce technického dozoru investora. Investor Zhotovitel Projektant Termín provedení

ČD, a. s., SDC Karlovy Vary Chládek & Tintěra, a. s., Litoměřice Ing. Roman Šafář květen až červen 2004, obnova SVI ve výluce koleje, ošetření uchycení konzol červenec až říjen 2004, sanace nosné konstrukce a spodní stavby při uzavírce komunikace I /13

Jiří Kuruc, Ing. Hejlová Blanka tel.: 777 277 011, e-mail: [email protected] oba: ČD, a. s. – SDC Karlovy Vary Správa mostů a tunelů Ing. Roman Šafář Kat. beton. konstrukcí a mostů, FSv ČVUT Praha Thákurova, 166 29 Praha 6 Zdeněk Vokál Chládek & Tintěra, a. s. Nerudova 16, 412 01 Litoměřice tel.: 606 662 989

35

FIREMNÍ COMPANY

PREZENTACE P R E S E N TAT I O N

REKONSTRUKCE

LÁVKY V

ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH

Pro využití lehkých keramických betonů z Liaporu nabízí moderní stavitelství mnoho různých možností a velké perspektivy. U nás jsou lehké betony vnímány hlavně jako stavebně izolační materiály, prefabrikované stropní a stěnové díly nebo jako zděné konstrukce. Ve světě se již tento specifický typ betonu běžně uplatňuje v nosných konstrukcích staveb výškových budov, mostů, bytových i rodinných domů. V praxi představuje Liaporbeton široký sortiment konstrukčních a izolačních stavebních materiálů v rozsahu objemových hmotností od 500 do 2000 kg/m3 a pevností od 2 do 60 MPa. Právě jeho nízká objemová hmotnost umožňuje realizaci konstrukcí a staveb, které by při použití běžného betonu byly jen obtížně proveditelné. Mezi ověřené aplikace tohoto materiálu se řadí zejména monolitický konstrukční beton v mostních konstrukcích, ve stropech nebo izolační, podkladní, výplňové a vyrovnávací vrstvy stropů, podlah a střech.

Použití Liaporbetonu ve stavebních konstrukcích s sebou přináší nové zajímavé možnosti, spojené především s řešením statických problémů jak u nové výstavby, tak u rekonstrukcí. ÚSPĚŠNÉ REALIZACE Z LIAPORBETONU V uplynulých letech již byly v České republice úspěšně realizovány stavby, kde použití lehkého keramického betonu z Liaporu plně potvrdilo přednosti tohoto materiálu. Za zmínění stojí například prefabrikované části mostní konstrukce (mostovky)

lávky přes Vltavu v Českých Budějovicích (realizace 2002) a lávky přes Otavu v Písku (z roku 2003), provedené z betonu třídy LC 35/37 1,8 o objemové hmotnosti cca 1 750 kg/m3 nebo rekonstrukce klenbového mostu na koridoru ČD (trať Praha–Kralupy nad Vltavou) v Úholičkách (rok 2002) z betonu třídy MLB 3,5 – 925 o objemové hmotnosti cca 900 kg/m3. Zajímavá realizace mostní konstrukce s využitím Liaporbetonu byla provedena na jaře roku 2004 v rámci rekonstrukce historic-

36

kého mostního objektu č. 018 na silnici I/2 u Přelouče. Podle projektu byl na této akci Liaporbeton třídy LC 16/18 D1,4 o objemové hmotnosti asi 1 400 kg/m3 použit jako vyrovnávací a výplňová vrstva na stávajících klenbách, přenášející zatížení do konstrukce mostu. DALŠÍ MOSTNÍ KONSTRUKCE Po zkušenostech z předchozích úspěšných realizací byl projekční kanceláří VPÚ DECO Praha, a. s., vloni zpracován projekt netradiční mostní konstrukce, jejíž podstatnou část tvoří lehký keramický beton. V rámci další etapy výstavby cyklistické stezky Stromovka – centrum města České Budějovice, jejíž součástí je již dokončená lávka přes Vltavu, byla provedena i „Lávka přes silnici I/3“. Její nová konstrukce, převážně z lehkého betonu, nahradila původní lávku, jejíž špatný technický stav vyžadoval radikální řešení. Z technického hlediska se jedná o projekt mostní konstrukce o pěti polích se čtyřdílnou montovanou mostovkou spřaženou z ocelových I nosníků a monolitické železobetonové desky z Liaporbetonu třídy LC 35/38 – 1,8 – XF4, o objemové hmotnosti cca 1 800 kg/m3. Zajímavostí navrženého řešení je „opláštění“ boků mostovky římsovými prefabrikáty z Liaporbetonu třídy LC 25/28 – 1,6D – XF4 (objemová hmotnost cca 1 600 kg/m3). POSTUP PR ACÍ Nedlouho po zahájení stavby byla původní konstrukce lávky snesena, v létě roku 2004 proběhla oprava pilířů, přípravné práce a stavební úpravy obou předpolí. Současně byla samostatně mimo staveniště prováděna montáž a betonáž všech dílů nové mostovky. Dodávku transportního Liaporbetonu zajišťovala společnost Readymix Bohemia, s. r. o., betonárna České Budějovice. Počátkem listopadu 2004 byla celá čtyřdílná konstrukce lávky přepravena na staveniště, osazena a smontována do konečného tvaru. Firma Lias Vintířov, LSM, k. s., pro tuto stavbu vyrobila podle prováděcího projektu dva typy římsových prefabrikátů z lehkého keramického betonu třídy LC 25/28 – 1,6D – XF4 o rozměrech cca 1,90 x 0,8 x 0,12 m. Šlo o čtyři kusy krajních dílců o hmotnosti 140 kg a osmdesát kusů běžných dílců o průměrné hmotnosti 320 kg. Každý prefabrikát byl osazen dvěma ocelovými kotvícími profily U pro bezproblémovou montáž a rektifikaci prvků do konečného tvaru pásu. Během výroby byl kladen maximální důraz jak na přesnost všech rozměrů, tak na kvalitu úpravy povrchů. Kompletní montáž realizoval v listopadu 2004 zhotovitel mostní konstrukce – firma Chládek a Tintěra, Pardubice, a. s., následně proběhly dokončovací práce a úpravy okolního terénu. Hotové dílo bylo předáno investorovi na konci roku 2004 a v současné době již slouží veřejnosti. Lávka elegantních křivek je dokladem toho, že i netradiční mostní stavba s dobře zvoleným záměrem a použitými materiály, kvalitně do detailu provedená, může být velmi působivým architektonickým prvkem citlivě zakomponovaným do okolního prostředí. Svůj podíl na tom má i dodavatel Liaporu a výrobce konstrukčních prefabrikátů – Lias Vintířov, LSM, k. s. – www.liapor.cz.


4/2005

STAVEBNÍ


STEJNÝ VÝKON, POLOVIČNÍ HMOTNOST Využití lehkých betonů v moderním stavitelství má v současnosti velké perspektivy. Ale co to vlastně je Liaporbeton a jaké jsou jeho přednosti? Podle norem je to beton, jehož objemová hmotnost je menší než 2000 kg/m3. Vzhledem k vysokému podílu lehkého keramického kameniva Liapor v tomto druhu betonu lze tyto betony označit přívlastkem nejen „lehké“, ale také „keramické“. Hlavní předností Liaporbetonu je především nízká objemová hmotnost při zachování všech pozitivních vlastností normálního betonu. S nízkou objemovou hmotností Liaporbetonu jsou spojeny i vynikající tepelně a zvukově izolační vlastnosti. Lehký beton z keramického kameniva má také vyšší požární odolnost a jeho sorpční a difuzní vlastnosti přispívají ke zlepšení mikroklimatu v interiérech staveb. Technické vlastnosti a technologické postupy naleznete na:

www.liaporbeton.cz Lias Vintířov, lehký stavební materiál, k.s. 357 44 Vintířov tel.: +420 352 324 444 fax: +420 352 324 499 e-mail: [email protected]


4/2005

www.zapa.cz

www.readymix.cz

www.lafarge.cz

www.stachema.cz

37

M AT E R I Á LY M AT E R I A L S

A TECHNOLOGIE AND TECHNOLOGIES

PRVNÍ PROVOZNÍ VYUŽITÍ VYSOKOPEVNOSTNÍHO BETONU C 80/95 Z TBG METROSTAV I N ITIAL OPE R ATION USE OF C 80/95 H IG H-STR E NGTH CONCRETE FROM TBG METROSTAV ROB E RT COU FAL Vysokohodnotné (vysokopevnostní) betony jsou jedním z hlavních témat betonové současnosti. Článek přináší shrnutí zkušeností s tímto typem betonu v TBG Metrostav od počátků v laboratoři, přes poloprovozní zkoušku až po první provozní využití. Velké množství betonáží poskytlo rozsáhlou statistiku výsledků, které jsou v článku zpracovány. High-quality (high-strength) concrete is a major topic of the current concrete practice. This paper summarizes experience with this type of concrete gained at the TBG Metrostav Company since the beginnings in the lab, and the pilot test to the initial exploitation in operation. A large number of concreting projects has provided a vast statistics of the results which are also presented in the article. Dle normy ČSN EN 206-1 je vysokopevnostním betonem beton třídy C 55/67 a vyšší. O zařazení vysokopevnostního betonu do sortimentu TBG Metrostav se začalo uvažovat před třemi lety. Tehdy byla nejvyšší dosahovaná krychelná pevnost běžně vyráběných betonů okolo 60 MPa. Dnes, po třech letech intenzivního vývoje, dosahují pevnosti betonu vyráběného na našich betonárnách hodnot přes 110 MPa. Na reálných stavbách jsou pro nosné konstrukce nejvíce využívány betony pevnostní třídy C 30/37, občas jsou, zejména do sloupových prvků, vyžadovány betony třídy C 40/50 až C 50/60, ale požadavky na vyšší pevnost jsou pouze ojedinělé. Doposud byla limitujícím faktorem zejména počáteční zpracovatelnost a rychlá ztráta zpracovatelnosti po namíchání, ale i tyto problémy jsou již minulostí. S pevností roste také odolnost betonu, což je další, v současnosti možná ještě důležitější, vlastnost. Odolnost betonu se ve většině případů zvyšuje provzdušňováním. Provzdušněný beton pevnostní třídy C 30/37 by dnes měla umět vyrobit každá betonárna, ale pevnostní třída C 35/45 je již pro provzdušněné betony třídou hraniční. Při této pevnosti je již problematic38

ké skloubit požadavky na míru provzdušnění, konzistenci, dobu zpracovatelnosti a v neposlední řadě na pevnost. I přesto je tento beton vyrobitelný, ale jen za předpokladu dozoru technologa po celou dobu betonáže, což může být u některých menších betonáren problémem. Z těchto důvodů byly zkoušeny i odolnosti proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek u sady betonů, které nebyly provzdušněny, pro posouzení nahraditelnosti provzdušněných betonů. Z naměřených výsledků vyplývá, že od pevností C 35/45 je již ekonomičtější i technologicky méně náročné používat pro agresivní prostředí modifikované receptury neprovzdušněných betonů. Prvnímu komerčnímu využití vysokopevnostního betonu C 80/95 v extrémně namáhané konstrukci předcházela poloprovozní zkušební betonáž a vývoj v laboratoři. O tomto betonu mluvím jako o vysokopevnostním, protože byly kladeny pouze požadavky na jeho pevnost a další měřené parametry jsme zjišťovali jen pro získání zkušeností s uvedeným typem betonu. P O Č ÁT K Y V L A B O R AT O Ř I Laboratorní zkoušky a ověřování vlivů jednotlivých složek na vlastnosti betonu byly prováděny v rámci diplomové práce autora článku v Experimentálním centru Fakulty stavební ČVUT v Praze. Laboratorní zkoušení a vyhodnocování výsledků trvalo zhruba rok a půl a za tuto dobu bylo namícháno 17 záměsí v laboratorní míchačce a několik ověřovacích záměsí na betonárnách TBG Metrostav a Českomoravského betonu. Jako základ posloužila receptura betonu běžně vyráběného, který měl krychelné pevnosti okolo 60 MPa. Tato receptura byla systematicky modifikována v laboratorních podmínkách Experimentálního centra za účelem zjištění vlivu typu a množství jednotlivých složek na vlastnosti čerstvého i ztvrdlého betonu. Jednalo se zejména o vliv množství popílku, mikrosiliky a cementu, vliv typu a kvality hrubého i jemného kameniva, typu a množství superplastifikátoru, ale i typu forem a zkušebního zařízení. Byla sledována ztráta

konzistence po namíchání, krychelné pevnosti v tlaku v různém stáří betonu, pevnosti v tahu za ohybu a v příčném tahu, hloubka průsaku tlakovou vodou, odolnost betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek, modul pružnosti a tvar pracovního diagramu. Druhá část diplomové práce byla zaměřena na využití poznatků z první části pro optimalizaci receptury vysokopevnostního betonu, kterou bylo dosaženo pevností přes 120 MPa a samozhutnitelné konzistence v čase delším než jedna hodina od namíchání. P O LO P R O V O Z N Í Z K U Š E B N Í B E T O N Á Ž Pro výrobu vysokopevnostního betonu byla zvolena betonárna TBG Metrostav v Radlicích. I přes snahu postavit recepturu přesně na míru pro materiály a technologie na našich betonárnách, bylo třeba provést určité změny oproti výrobě běžných betonů. Bylo nutno zaměnit zejména hrubé těžené kamenivo za únosnější drcené a připravit dávkování mikrosiliky ve formě suspenze. Beton byl namíchán ve třech záměsích a po homogenizaci v autodomíchávači byla odebrána první sada vzorků. Po 40 min. dorazil autodomíchávač do akreditované laboratoře na Rohanském ostrově, kde byla odebrána většina zkušebních těles. Zde činilo sednutí betonu dle Abramse 190 mm a obsah vzduchu v betonu činil 3,5 %. Za dalších 30 minut, tj. téměř dvě hodiny od počátku míchání, dorazil autodomíchávač na stavbu na Žižkově. Beton byl do konstrukce dopravován bádií. Na stavbě byly odebrány tři krychle, které nebyly hutněny vibrátorem. Beton byl ukládán do sloupů monoliticky spojených ztužující stěnou, ve které byly otvory na dveře a okna. Zde se projevila největší odlišnost betonů modifikovaných mikrosilikou, a tou je jejich vysoká lepivost. Ve sloupech, které byly plněny přímo se shora, nebyl s ukládáním problém a téměř se nemuselo vibrovat. Probetonování tenkých stěn, kam beton musel zatékat ze stran, bylo však silně problematické a i přes silnou vibraci se do míst pod okny nepodařilo beton dostat. Tato místa musela být dobetonována


4/2005

M AT E R I Á LY A T E C H N O L O G I E M AT E R I A L S A N D T E C H N O L O G I E S dodatečně druhý den. Betonáž probíhala přibližně hodinu a půl a byla tedy ukončena po třech a půl hodinách od počátku míchání. Dle grafu tuhnutí je vidět, že po tomto čase beton již začal tuhnout a už by mohl být problém se ztrátou konzistence a hlavně s pevností ovlivněnou přemícháváním již tuhnoucího betonu. Na většině staveb by ale tato doba byla plně dostačující a nebránila by tedy užití uvedeného typu betonu. Beton neobsahoval žádnou přísadu zpomalující tuhnutí. Pevnosti zkušebních krychlí odebraných na betonárně ve stáří 28 dní se pohybovaly v rozmezí 104 až 114 MPa, v laboratoři okolo 105 MPa a na stavbě byl průměr přes 103 MPa. Pevnost v tlaku na válcích odebraných v laboratoři činila 91 MPa a téměř přesně tak vyšel normový poměr pevností pro třídu C 90/105. Oproti běžným betonům se projevil výraznější nárůst pevností ve stáří betonu od 7 do 28 dní. Po dobu tří měsíců bylo v laboratoři měřeno smrštění na trámci. Po devadesáti dnech se smrštění pohybovalo okolo 450 mikrostrainů. Dále byla provedena zkouška hloubky průsaku tlakovou vodou při maximálním tlaku 1,2 MPa. Maximální naměřený průsak byl 8 mm a průměr činil špatně měřitelných 5 mm. Vzhledem k očekávaným dobrým výsledkům ve zkoušce odolnosti betonu proti vodě a chemickým rozmrazovacím látkám byl zvětšen počet cyklů této zkoušky ze sedmdesáti pěti na jedno sto padesát. Po sedmdesáti pěti cyklech odpady činily zanedbatelných 16,5 g/m2 a po sto padesáti cyklech pořád ještě velice slušných 60,6 g/m2. Slušné výsledky Obr. 2 Betonáž ocelobetonových sloupů z vysokopevnostního SCC betonu Fig. 2 Concreting of steel concrete columns from high-strength SCC concrete

této zkoušky vycházely během diplomové práce i při nižších pevnostech a s nižším množstvím mikrosiliky (odpady do 100 g/m2). Dále byly na betonu zkoušeny pevnosti v tahu za ohybu na trámcích 400 x 100 x 100 mm. Průměrná pevnost v tahu za ohybu činila 12,29 MPa. Průměrná pevnost v tlaku měřená na zlomcích trámců mírně převyšovala 103 MPa. Na základě výše uvedených experimentů byla provedena certifikace betonu třídy C 80/95. PRVNÍ PROVOZNÍ VYUŽITÍ BETONU C 8 0 / 9 5 Z T B G M E T R O S TAV K prvnímu komerčnímu využití betonu C 80/95 z TBG Metrostav došlo v březnu roku 2005 na stavbě Park Hostivař, adaptace kin. Jednalo se o výrobu spřažených ocelobetonových prefabrikátů pro vestavbu do prostor bývalého kina. Vždy bylo betonováno pouze několik připravených prefabrikátů; celkově tedy proběhlo větší množství (cca 20) maloobjemových betonáží v období dvou měsíců, což bylo dobré zejména pro rozsáhlou statistiku výsledků. Zásobování stavby betonem probíhalo z Radlické betonárny, vybavené speciálním dávkovacím zařízením suspenze mikrosiliky. Doba dopravy činila půl až jednu hodinu a ukládání trvalo dle typu konstrukce od půl hodiny do dvou hodin. Prefabrikáty průvlaků byly betonovány nadvakrát. Nejdříve byly zabetonovány z jedné strany a po zatvrdnutí betonu v ocelové konstrukci průvlaku byly obráceny a zabetonovány z druhé strany (obr. 1). Spřažené ocelobetonové sloupy musely být betonovány pomocí čerpadla na beton (obr. 2). Betonované ocelobetonové sloupy měly průměr 215 mm a některé dosahovaly délky přes 8 m. Vzhledem k ne-


4/2005

Obr. 1 Betonáž prefabrikovaného průvlaku Fig. 1 Concreting of a prefabricated girder

možné vibraci betonu ve sloupech, musel být beton proveden v samozhutnitelné konzistenci. Veškeré betonáže prefabrikátů probíhaly v hale na Rohanském ostrově. Po zatvrdnutí betonu byly prefabrikáty převáženy na stavbu do Hostivařského Intersparu, kde byly montovány do konečné podoby nosné konstrukce (obr. 3). V průběhu betonáží bylo odebráno velké množství vzorků a kontrole kvality byla věnována maximální možná pozornost. Zkouška rychlosti tuhnutí penetračním odporem prokázala vysokou citlivost tohoto betonu na teplotu. Snížení teploty betonu o necelé 4 °C na 14,3 °C oddálilo počátek tuhnutí o 3 hodiny (obr. 4). Obr. 3 Montáž prefabrikované nosné konstrukce Fig. 3 Assembly of a prefabricated carrying structure

39

M AT E R I Á LY M AT E R I A L S

A TECHNOLOGIE AND TECHNOLOGIES

Obr. 4 Zkouška rychlosti tuhnutí penetračním odporem Fig. 4 Rate-of-hardening penetration resistance test

Obr. 6 Histogram dvacetiosmidenních pevností vzorků odebraných na stavbě Fig. 6 Histogram of 28-day strengths of samples taken on site

Zkušební tělesa pro zkoušení krychelné pevnosti byla odebírána jak na betonárně, tak na stavbě a byly používány plastové i kovové formy. Plastové formy byly používány pro orientační krátkodobé pevnosti a pro dvacetiosmidenní pevnosti byly používány kovové formy. Na zkušebních tělesech vyrobených v kovových formách byly naměřeny průměrně o 11 % vyšší pevnosti než na tělesech vyrobených v plastových formách. Toto je důvod zlomu v nárůstech pevností mezi 21 a 28 dny (obr. 5). Na obrázku 6 je zpracovaný histogram naměřených pevností ve stáří 28 dní na tělesech zhotovených v kovových formách a odebraných na stavbě. Odpady při zkoušce odolnosti proti chemickým a rozmrazovacím látkám se po 75 cyklech pohybovaly v rozmezí 17 až 50 g/m2. Pro takto odolné betony je již tato metoda málo účinná a výsledky těžko měřitelné, uvážíme-li, že odpad 50 g/m2 znamená na zkušebním tělese odpad 0,9 g, dokáže chyba měření 40

Obr. 5 Krychelná pevnost vzorků odebraných na stavbě Fig. 5 Compressive cube strength of samples taken on site

výrazně ovlivnit výsledek. Naměřené odolnosti jsou shrnuty v grafu na obr. 7. Podle mého názoru je zvyšování odolnosti betonu proti solím cestou provzdušňování betonu vhodná pouze pro betony do pevnostní třídy C 30/37 a při vyšších pevnostech je lepší zvýšit odolnost betonu modifikací směsi mikrosilikou a snížením vodního součinitele. Dle normy ČSN EN 2061 toto není problém, pokud není beton provzdušněn, stačí ho zkoušet podle příslušné metodiky ve srovnání s betonem, u kterého byla prokázána odolnost proti mrazu a rozmrazování. Smrštění tohoto betonu za 90 dní činilo 368 mikrostrainů (obr. 8). CENA VYSOKOPEVNOSTNÍCH BETONŮ Dalším důležitým parametrem všech betonů je jejich cena. Základní ceníková cena betonu C 80/95 se pohybuje okolo 5500 Kč/m3 bez DPH. Cena výrazně roste zejména používáním velkého množství drahých přísad a příměsí. Ještě beton C 55/67 lze vyrobit na základě pečlivé optimalizace receptury využívající běžné materiály za základní ceníkovou cenu pohybující se okolo 2800 Kč/m3 bez DPH. Ceny vysokohodnotných betonů jsou samozřejmě vyšší než ceny běžných betonů, ale

Obr. 7 Odolnost povrchu betonu proti působení vody a CHRL Fig. 7 Concrete surface resistance to water and CHRL effects

při kalkulaci nákladů je třeba vzít v úvahu výrazné prodloužení životnosti konstrukce, zeštíhlení nosných prvků nebo možnost zvýšení zatížení konstrukce, což celkové náklady na stavbu nosné konstrukce sníží. ZÁVĚ R Vysokopevnostní betony asi nikdy nebudou využívané pro běžné konstrukce. Betonárny TBG Metrostav jsou však již nyní připraveny na jejich dodávání pro specifické konstrukce, extrémně namáhané mechanicky nebo v agresivním prostředí. Kromě toho, že si beton C 80/95 našel své místo v nabídce TBG Metrostav, poskytl jeho vývoj řadu nových poznatků, které byly využity pro zkvalitnění běžné produkce všem zákazníkům. Pravděpodobně ještě důležitějším přínosem vysokohodnotných betonů než je vysoká pevnost, je jejich výrazně zvýšená odolnost a umožňuje stavět konstrukce s delší životností, což je nezanedbatelný přínos zejména u inženýrských staveb. Neméně důležitým je také ekologic-


4/2005

# "# " A[`Èb\I[WY`]ab`OW\K

!# ! PÐ\tdÝ`]PO ^]Z]^`]d]h\hY]cÈYO

# # #

síla zkušenosti

! # % ' ! # % ' ! # % ' ! !& "# # #' $$ %! & &%

AbtÂPSb]\cIR\gK

Obr. 8 Měření volného smrštění vzorku Fig. 8 Measurement of free shrinkage of a sample

ký přínos těchto betonů. Dají se stavět subtilnější konstrukce, na které se spotřebuje méně betonu, a tím i cementu a kameniva, což by při zvýšeném využití vysokohodnotných betonů znamenalo snížení vypouštěného CO2 do atmosféry a snížení potřeby otevírat nové lomy na kamenivo. Ing. Robert Coufal TBG Metrostav, s. r. o. Rohanské nábř. 68, 186 00 Praha 8 tel.: 724 283 989, fax: 222 324 492 e-mail: [email protected]

Dokončení článku ze str. 33

Z ÁV Ě R Stavba byla zahájena koncem listopadu 2004, tedy ne zrovna v ideálních klimatických podmínkách. Naštěstí převážné většině činností, které byly prováděny, zimní počasí nevadilo. Dvakrát stavbu významněji zdržela vyšší hladina vody, kdy před zákazem plavby bylo nutno uklidit veškeré zařízení, které měl dodavatel na řece, vyklidit staveniště a po přestávce zase všechno přivést zpátky. I přes všechny nesnáze, je stavba prováděna ve vysoké jakosti a s vysokým nasazením pracovníků zúčastněných stran. Fotodokumentace pochází z archivu Zakládání staveb (foto ing. Štěrba) – Obr. 3, 4, 11; archivu Mott MacDonald (foto ing. Frouz) – Obr. 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10; a z archivu TSK (foto ing. Zemánek) – Obr. 1. Ing. Michael Remeš Zakládání Staveb, a. s. K Jezu 1, P. O. Box 21, 143 01 Praha 4 e-mail: [email protected], www.zakladani.cz Ing. Lucie Švermová, Ph.D. Mott MacDonald Praha, spol. s r. o. Národní 15, 110 00 Praha 1 e-mail: [email protected], www.mottmac.cz Ing. Jan Zemánek Technická správa komunikací hl. m. Prahy Za ženskými domovy 3122, 150 00 Praha 5 e-mail: [email protected]

Mott MacDonald Ltd. je jedna z nejvĚtších svĚtových multi-disciplinárních projektovĚ inženýrských konzultaþních spoleþností Mott MacDonald Praha, s.r.o. je þeská poboþka mezinárodní spoleþnosti Mott MacDonald Ltd. Naše organizace poskytuje služby v mnoha oblastech inženýrského poradenství a projektového managementu. Jedná se o poradenské služby, zpracování studií ekonomického hodnocení, zpracování a posuzování všech stupŁŢ projektové dokumentace, Őízení a supervize projektŢ. Tyto þinnosti zajišŘujeme v tĚchto oblastech: Silnice a dálnice Železnice Mosty a inženýrské konstrukce Tunely a podzemní stavby Vodní hospodáŐství Životní prostŐedí Geodetické práce GraӾcké aplikace Inženýring a konzultaþní þinnost Kontakt: Mott MacDonald Praha, spol. s r.o. Ing. JiŐí Petrák Národní 15, 110 00 Praha 1 tel.: +420 221 412 800, fax: +420 221 412 810 www.mottmac.cz, e-mail: [email protected]

41

VĚDA

A VÝZKUM SCIENCE AND RESEARCH

K

OTÁZCE ŘÍZENÍ PRŮHYBŮ MOSTŮ Z PŘEDPJATÉHO BETONU TO DEFLECTION CONTROL OF PRESTRESSED CONCRETE BRIDGES

VLADIMÍR KŘÍSTEK, LUKÁŠ VRÁBLÍK Návrh a statický výpočet předpjatých betonových mostů velkých rozpětí musí obsahovat zcela rovnocenné součásti – kromě obvyklého průkazu únosnosti, též stejně významný návrh konstrukce vylučující vznik nežádoucích průhybů. Rozhodující je zejména předpětí, jehož nevhodné uspořádání může průhyby zvětšovat. Design and structure analysis of long prestressed concrete bridges must include two equivalent parts – beside the common assessment of carrying capacity the design must provide such an arrangement exclusive a rise of unfavourable deflection. Design role place primary prestressing arrangement, its wrong layout can resultant deflection increase. Jedním z nejzávažnějších faktorů ovlivňujících současný vývoj mostů z předpjatého betonu je důraz na kvalitu konstrukcí s ohledem na mezní stavy použitelnosti, na trvanlivost a na bezporuchový provoz při přiměřené údržbě, tj. údržbě s malými náklady a s minimálním narušením provozu na mostě. Z hlediska použitelnosti, provozuschopnosti, dlouhodobé spolehlivosti a životnosti předpjatých mostních konstrukcí větších rozpětí je z tohoto hlediska vysoce aktuální otázka trvalého růstu deformací v čase. Zkušenosti ukazují na často větší hodnoty skutečných průhybů oproti predikci stanovené dosavadními výpočty a na jejich dlouhodobý nárůst v čase. Prokazuje se potřeba jak stanovení kritérií pro mezní stavy použitelnosti, tj. stanovení podmínek, které se mají splnit, aby most vyhovoval při provozních zatíženích a nedocházelo k jeho poruchám ve formě nadměrných deformací, tak vytvoření metod a doporučení pro návrh a realizaci předpjatých mostů velkých rozpětí nevykazujících problémy z hlediska použitelnosti. Záměrem je plné zpřístupnění výsledků výzkumu návrhové praxi tak, aby metody a doporučení byly v nejvyšší míře výstižné, avšak současně snadno prakticky aplikovatelné. Konstrukce komorových mostů z předpjatého betonu jsou budovány postup42

ně, během výstavby obvykle mnohokrát mění systém statického působení, a důsledkem je, že výsledné namáhání se v čase vyvíjí působením reologických vlivů a účinků vnějšího prostředí. Pro zdůraznění závažnosti problému deformací je třeba si uvědomit, že pokud průhyby sledují jiný průběh než je dán výpočtem, potom u staticky neurčitých konstrukcí jsou nepřesné i výsledky výpočtu vnitřních sil, neboť plynou z jejich redistribuce vyvolané dotvarováním, příp. též smršťováním betonu, obvykle při mnohonásobné změně statického systému konstrukce během výstavby. Jinými slovy: je třeba si uvědomit, že výpočet má poskytnout nejen vývoj průhybů (které je možno vidět, měřit a snadno zaznamenávat), ale i redistribuci vnitřních sil v konstrukci a v průřezu. Pokud však předpoklady řešení jsou odlišné od skutečnosti, jak prokazuje porovnání výsledků některých výpočtů a výsledků měření na mostech, jsou u staticky neurčitých konstrukcí nesprávné i z redistribuce plynoucí hodnoty vnitřních sil – a to nejen napětí, ale i momentů a posouvajících sil. Znamená to, že v těchto případech byla konstrukce dimenzována na nesprávné hodnoty ohybových momentů, posouvajících a normálových sil a její celkové chování je jiné než poskytl výpočet. Tato skutečnost je zřejmá a je s podivem, že nechává technickou veřejnost dosud víceméně v klidu. Je zřejmé, že velmi účinnou cestou k omezení nárůstu dlouhodobých průhybů velkých mostů je vhodný návrh předpětí. Jedním ze základních faktorů ovlivňujících návrh předpětí je poměr stálých a nahodilých zatížení – ukazuje se, že klasický přístup k návrhu předpjaté konstrukce, založený na kritériu plného předpětí průřezů pro účinky stálých a nahodilých zatížení, nemusí garantovat i omezení dlouhodobého nárůstu průhybů [5].

DVĚ Ú ROVN Ě P OSUZOVÁN Í Mosty je třeba navrhovat a posuzovat jak z hlediska napěťových stavů (což náleží k požadavkům únosnosti), tak z hlediska jejich přetvoření včetně časového vývoje průhybů (což je součástí požadavků použitelnosti). Jde však o dva aspekty na zcela rozdílných úrovních. Zatímco splnění napěťových relací je třeba zajistit v každém jednotlivém bodě konstrukce, splnění požadavku přípustných průhybů (a jejich časového vývoje) v několika typických průřezech (např. ve středech rozpětí hlavních polí) z praktického pohledu postačuje pro zajištění přijatelnosti průhybů celé konstrukce. Je třeba připomenout rozdílný charakter napěťových veličin (ohybové momenty, normálové a smykové síly a jim odpovídající napětí) na jedné straně a průhybů na straně druhé, které jsou z hlediska nosníkové statiky o dvě úrovně výše. Zatímco napěťové veličiny v jednom průřezu naznačují jen málo o jejich hodnotách v jiných průřezech, u průhybů můžeme z jejich hodnot v několika charakteristických průřezech usuzovat dosti dobře o průběhu celé průhybové čáry – souvisí to s procesem integrování, který vyhlazuje lomy a nespojitosti a urychluje konvergenci. Jde o dvě úlohy na dvou rozdílných úrovních. Z praktického hlediska proto zajištění řízeného vývoje průhybů několika vybraných průřezů (popř. i úplného vyloučení nárůstu průhybů v těchto průřezech) nevyžaduje splnění striktního požadavku převzetí ohybových účinků trvale působících zatížení účinky předpětí. UspořádáObr. 1 Prostý nosník s předpínací výztuží vedenou ve tvaru paraboly n-tého stupně Fig. 1 Simply supported girder with prestressing tendon layout of quadratic parabola shape


4/2005

VĚDA SCIENCE

AND

A VÝZKUM RESEARCH

Obr. 2 Závislost nutné přepínací síly N na stupni paraboly n Fig. 2 Relation between necessary prestressing N and the degree of parabolic shape n

ní předpětí pro zajištění řízeného vývoje průhybů konečného počtu vybraných průřezů je neomezený počet – a to speciální, představující úplné převzetí ohybových účinků trvale působících zatížení účinky předpětí, je jen jedním z této neomezené množiny. Jako elementární – komorovým mostům jistě dosti vzdálený – příklad může posloužit homogenní prostý nosník stálého průřezu (obr. 1) – předpokládáme dlouhý nosník s masivním nízkým průřezem opravňujícím ignorovat smykové účinky. Průhyb středu jeho rozpětí vyvolaný daným vnějším zatížením nechť má velikost w. Pro eliminaci tohoto průhybu je potřebný kabel, působící bez tření, vedený v dráze paraboly n-tého stupně (pro sudá n ≥ 2) kotvený v těžišti podporových průřezů nesoucí předpínací sílu o velikosti dané vztahem (1) N=

(

8wEI n2 + 3 n + 2 2

(

eL n n + 3

)

)

(1)

kde L značí rozpětí prostého nosníku, e excentricitu kabelové dráhy uprostřed rozpětí (obr. 1), E modul pružnosti materiálu a I moment setrvačnosti průřezu. Ze struktury tohoto vztahu je zřejmé, že velikost předpětí nutného k eliminaci průhybu s rostoucím stupněm paraboly n klesá – viz obr. 2, kde je naznačena závislost velikosti nutné přepínací síly N na stupni paraboly n. Jako referenční hodnota je brána přepínací síla N pro n = 2. Zkoumáme-li praktickou oblast pro sudá n ≥ 2, potom pro nejnižší hodnotu n = 2, odpovídající dráze kvadratické paraboly (kdy nosník, pokud by nesl rovnoměrné zatížení, by byl namáhán jen axiální silou a průhyb by byl nulový v celém jeho rozsahu) vychází nejvyšší velikost předpětí potřebného k eliminaci průhybu. S rostoucím stupněm paraboly n potřebná předpínací síla klesá a pro

limitní případ neomezeně rostoucího n, blížící se přímému kabelu na excentricitě rovné excentricitě parabolického kabelu uprostřed rozpětí, postačuje předpínací síla o cca 17 % nižší než v případě úplného převzetí ohybových účinků kabelem tvaru kvadratické paraboly (obr. 2) – tento druhý způsob, když se spokojíme s eliminací průhybu právě jen ve středu rozpětí, je zřejmě efektivnější. Tuto analytickou rozvahu lze doplnit řešením reálného případu, kdy předpětí prostého nosníku je vedeno polygonálně (obr. 3). Pro výpočet průhybu středu rozpětí při tomto uspořádání byl zpracován program respektující velikosti předpínací síly a sklony její dráhy v jednotlivých segmentech – tento program je volně k použití na internetových stránkách Katedry betonových konstrukcí a mostů Stavební fakulty ČVUT – http://beton.fsv.cvut. cz. Použitím tohoto programu je možno formou parametrické studie snadno sledovat vliv vedení předpínacího kabelu (obr. 4) na průhyb a potvrdit, že snaha

o úplné převzetí ohybových účinků není současně nejefektivnější cestou k eliminaci průhybů. Prostý nosník zřejmě nenabízí příliš mnoho variací uspořádání předpětí, avšak i tento elementární příklad ukazuje, že cesta převzetí všech ohybových účinků předpětím (pokud k tomu nejsou jiné důvody) může být tou nejméně efektivní. U skutečných staticky neurčitých komorových mostů proměnného průřezu je zřejmě mnohem více „stupňů volnosti“ pro takovéto variace. Na úrovni kritérií napětí se zabýváme jednotlivými průřezy, na úrovni kritérií průhybů se musíme zabývat chováním celé konstrukce. Změn napětí dosáhneme změnou vnitřních sil (M, N, T) ve sledovaném průřezu. Pro změnu průhybu je třeba změnit vnitřní síly a jejich rozložení v celé konstrukci. U malých mostů s vysokým podílem nahodilého zatížení je předpětí potřebné pro splnění napěťových kritérií pro celkové namáhání často postačující i pro zvládnutí

Obr. 3 Polygonální vedení předpětí prostého nosníku Fig. 3 Polygonal layout of prestressing of simply supported girder BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

4/2005

43

VĚDA


nárůstu průhybů vyvolaných pouze účinky trvale působících zatížení [5]. U velkých mostů je relativní podíl nahodilého zatížení oproti trvale působícím zatížením malý a předpětí potřebné pro splnění napěťových kritérií pro celkové namáhání pro eliminaci ohybových namáhání vyvolaných účinky trvale působících zatížení obvykle nestačí a přirozeným důsledkem je časový nárůst průhybů. Nápravou však není afinní zvýšení předpětí potřebného pro splnění napěťových kritérií v průřezech mostu, ale cílené uspořádání předpětí zaměřené na řízení průhybů v souladu s dříve zmíněnou druhou úrovní přístupu k posuzování mostů. Je třeba připomenout rozdílné účinky jednotlivých typů předpínacích kabelů na průhyby. Kabely instalované ve stavebních stavech, které byly vysoce účinné v době výstavby, a to jak pro dosažení požadovaných napěťových relací, tak pro redukci průhybu jednotlivých vahadel (jako staticky určitých konzol), nemusí být po spojení do definitivního statického systému již vůbec účinné, a dokonce mohou být z hlediska omezení průhybů škodlivé – mohou vyvolat nárůst průhybů, jak bylo prokázáno v [3]. Je proto třeba bedlivě zvážit uspořádání kabelů ve stavebních stavech. Snadno se může stát, že ze dvou nepříliš rozdílných uspořádání těchto kabelů (z nichž obě jsou velmi účinná pro redukci hodnot napětí) jedno z nich průhyb na konečném statickém systému snižuje, druhé naopak dramaticky zvyšuje. Např. se prokazuje [3], že účinnost kabelu pro redukci dlouhodobých průhybů středu hlavního pole třípolového mostu je příznivě ovlivněna ukotvením kabelu ve stavebním stádiu: • v krajním poli mostu ve větší vzdálenosti od vnitřní podpory, • ve středním poli mostu ve vzdálenosti od vnitřní podpory, která závisí na proměnnosti ohybových tuhostí průřezu mostu. Umístění a rozsah této příznivé oblasti se mění – pro nosník výrazně proměnného průřezu je to mnohem blíže středu hlavního pole. • krátký nadpodporový kabel je mnohem méně účinný než kabel delší, • vhodným ukotvením je možno dosáhnout mnohem větší účinnosti v porovnání s případem krátkého kabelu v nadpodporové oblasti. Toto zvýšení účinnosti vzrůstá s proměnností průřezu. 44

Nevhodným uspořádáním předpětí – nevhodným ukotvením kabelů (přestože takovýto kabel může být velmi účinný pro dosažení žádoucích napětí v průřezu a může i zajistit významnou redukci průhybu konzol ve stádiu výstavby mostu) lze dosáhnout toho, že takovýto kabel bude naopak napomáhat k nárůstu průhybu středního pole po změně statického systému. Jde např. o případy kabelů kotvených ve středním poli daleko od podpory a naopak v krajním poli blízko podpory. Kabely instalované na definitivním statickém systému, které se napínají po spojení jednotlivých částí mostu – tedy na definitivním statickém systému – jsou pro omezení průhybů obecně velmi účinné. Pro účinnost těchto kabelů pro omezení dlouhodobého vývoje průhybů rovněž – podobně jako v předešlé skupině – je rozhodující jejich vedení a umístění kotev. Mohou nastat i takové případy, kdy kabel pomáhá eliminovat tahová napětí, avšak přitom přispívá naopak zvýšení nárůstu průhybu mostu v čase. V Ý P O Č T O V É A N A LÝ Z Y Výpočty je třeba založit na pokročilých materiálových modelech a na výstižných přístupech ke statické analýze. Mezi první náleží zejména výběr realistických popisů vývoje dotvarování, popř. smršťování betonu a výstižného stanovení časového vývoje předpínacích sil, mezi druhé náleží mj. často ignorované smykové účinky – jde o projevy: • smykových deformací stěn komorových nosníků, které jsou u komorových mostů velmi významné, neboť průřezo-

Obr. 4 Vliv vedení předpětí na velikost průhybu středu nosníku Fig. 4 Effect of prestressing layout arrangement upon midspan deflection

vá plocha jejich stěn je malá ve srovnání s celkovou plochou průřezu • ochabnutí smykem, kde rozhodujícím faktorem je poměr šířky desky a efektivního rozpětí mostního pole. V tomto ohledu je třeba varovat před modelováním účinků ochabnutí smykem použitím záludné koncepce redukování šířek desek průřezu na jejich spolupůsobící šířky. Nevhodnost této koncepce prokazuje např. skutečnost, že se takto nebere důsledně v úvahu, jaké jsou v uvažovaném průřezu pro rozdílná zatížení posouvající síly a jejich gradienty, přestože právě tyto faktory jsou za smykové ochabnutí zodpovědné – bez posouvající síly smykové ochabnutí nevzniká. Rutinní postup založený na použití spolupůsobících šířek by tedy mohl znamenat redukci ohybové tuhosti průřezu v oblasti bez posouvající síly (např. v celém poli nosníku se zatíženými převislými konci nebo v nosníku zatíženém pouze předpětím přímými kabely, nebo poblíž středu rozpětí symetrického nosníku zatíženého mimo tuto oblast). Spolupůsobící šířky, obvykle přebírané z různých norem a doporučení, kromě toho, že jsou často neznámého původu, zřídka zahrnují oblast nosníku pro kterou platí, nerozlišují k jakému typu zatížení (svislé nebo předpětí) a jeho rozložení přísluší. Je zásadní rozdíl mezi vnějším zatíže-


4/2005

VĚDA SCIENCE

ním svislým (vlastní tíha, užitné zatížení) a předpětím, u kterého je jím vyvozené smykové namáhání konstrukce v naprosté většině případů podstatně menší, je jiného charakteru, anebo dokonce vůbec nemusí vznikat. Proto není možné použít stejné spolupůsobící šířky při současném působení obou těchto druhů zatížení, protože by to znamenalo, jak bylo uvedeno, stejné ovlivnění účinků od zatížení, která smykové ochabnutí vyvozují a která jej nevyvozují. Vlivy vnějšího zatížení a předpětí působí proti sobě, výsledek je rozdílem velkých čísel a relativně malá odchylka od předpokládané hodnoty některého z nich má pro výsledek velký význam. Při praktickém projektování obvyklé výpočetní postupy zanedbávající nebo nevystihující věrně všechny účinky proto mohou vést k chybným závěrům, zejména z hlediska predikce průhybů, neboť i jen malá odchylka v jednotlivých dílčích složkách průhybu může vést k propastným rozdílům výsledků od skutečnosti. Rozdíly mezi hodnotami průhybu vyvolaného svislým zatížením, určenými elementárním nosníkovým výpočtem respektujícím jen ohybové účinky a výstižnějším řešením jsou běžně v rozsahu od několika až případně do několika desítek procent. Vzhledem k tomu, že výsledný průhyb mostu však zahrnuje i vliv předpětí, může být relativní zvýšení hodnoty výsledného průhybu při použití elementárního a zpřesněného výpočtu ještě mnohem větší než zvýšení průhybu od samotného svislého zatížení. Tento jev dramaticky vzrůstá s rostoucími účinky předpětí – v těchto případech kdy (vzhůru směřující) průhyb od předpětí je velký, se dokonce může stát, že i když podle elementárního výpočtu by se konstrukce měla prohnout vzhůru, dostáváme (použijeme-li zpřesněný výpočet) skutečný výsledný průhyb směrem dolů. Uspořádání předpětí je nutno sladit a optimalizovat – z možných způsobů předpětí vybrat takový, který (při zajištění

AND

A VÝZKUM RESEARCH

napěťových relací ve stavebních stádiích i v definitivním statickém systému) bude současně účinný na dosažení požadovaných průhybů na konstrukci v definitivním statickém systému. Při úvaze o účinnosti kabelů na řízení průhybů mohou z inženýrského pohledu být užitečné příčinkové čáry průhybu – když ne ničím jiným, tak alespoň vyloučením těch kabelů, které průhyby zvětšují, popř. pro vytipování drah kabelů, které průhyby redukují. Pro zopakování: předpětí působí na konstrukci dvěma účinky – příčnými silami nebo zatíženími vyvolanými zalomením nebo zakřivením drah kabelů a ohybovými momenty v místech excentrických ukotvení kabelů. Předpětí je pro ovlivnění průhybů nejúčinnější, pokud jsou příčné síly a zatížení vyvolaná zalomením nebo zakřivením drah kabelů umístěna do oblastí největších pořadnic příčinkových čar průhybu, a pokud excentrická ukotvení kabelů jsou umístěna v místech největších sklonů těchto příčinkových čar.

Literatura: [1] Vítek J. L.: Long-term Deflections of Large Prestressed Concrete Bridges, CEB Bulletin d’Information No. 235 – Serviceability Models, Paris 1995 [2] Navrátil J.: Time-dependent Analysis of Concrete Frame Structures, Stavebnický časopis, 7 (40), 1992, pp. 429–451 [3] Křístek V., Vítek, J. L.: Účinnost předpětí na dlouhodobé průhyby předpjatých mostů, Beton TKS č. 2, 2001 [4] Křístek V., Vítek J. L., Hrdoušek V., Kohoutková A.: Experimentální výzkum na mostech velkých rozpětí a doporučení pro navrhování, Sborník 9. mezinárodního symposia MOSTY 2004, Brno, duben 2004 [5] Vítek J. L., Křístek V., Kohoutková A.: Time development of deflections of large prestressed concrete bridges, New Delhi, November 2004 [6] Navrátil J.: Předpjaté betonové konstrukce, CERM, Brno 2004

ZÁVĚ R Předpětí, které je účinné pro redukci průhybů mostních polí není svými intenzitami ani uspořádáním obecně totožné s předpětím účinným pro redukci napětí v průřezech a naopak. Pro řízení velikosti a vývoje průhybů proto nevede cesta jen zvyšováním předpětí určeného pro řízení napěťových stavů. Návrh předpětí pro řízení průhybů je samostatná úloha, která není podřízena úloze řízení napěťových stavů. Předepnout konstrukci „pořádně“ neznamená co nejvíce, ale inteligentně tak, aby oběma úrovním posuzování bylo vyhověno. Úkolem projektanta je sladit uspořádání předpětí tak, aby bylo co nejefektivnější pro splnění kritérií obou úrovní. Tato úvaha v žádném případě neznamená úplný odsudek přístupu k návrhu předpětí vycházejícímu z metody vyrovnání zatížení – pouze poukazuje na

existenci mnoha dalších řešení, která se mohou prokázat jako efektivní. Výsledky byly získány za finančního přispění MŠMT, projekt 1M6840770001, v rámci činnosti výzkumného centra CIDEAS. Při řešení byly částečně využity teoretické výsledky dosažené v projektu GAČR 103/05/2059. Článek byl lektorován Prof. Ing. Vladimír Křístek, DrSc. tel.: 224 353 875, fax: 233 335 797 e-mail: [email protected] Ing. Lukáš Vráblík tel.: 274 770 428, fax: 233 335 797 e-mail: [email protected] oba: Stavební fakulta ČVUT, kat. beton. konstrukcí a mostů Thákurova 7, 166 29 Praha 6

OMLUVA Ve 3. čísle časopisu došlo v článku Prof. Procházky „Zavádění EN 1992-1-2: navrhování betonových konstrukcí – Část 1-2: navrhování na účinky požáru - do praxe – úvod, materiálové charakteristiky“ po ukončení tiskové přípravy při přenosu podkladů do tiskárny k řádění elektronického tiskařského šotka. Za rozházené popisky v obrázcích se redakce čtenářům i autorovi článku omlouvá a při přípravě dalších čísel časopisu využije všech možností kontroly, aby případným nechtěným změnám včas zamezila.


4/2005

45

VĚDA


ODEŠEL PROF. ING. LUBOR JANDA, DRSC. Dne 20. června 2005 zemřel ve věku nedožitých 85 let nestor mostního stavitelství a betonových konstrukcí Prof. Ing. Lubor Janda, DrSc., emeritní profesor Stavební fakulty ČVUT. Lubor Janda se narodil koncem října 1920 v Praze. Po maturitě na I. československé státní reálce v Brně se zapsal na Vysokou školu inženýrského stavitelství ČVUT v Praze. Po uzavření českých vysokých škol Němci v listopadu 1939 se zapsal do náhradně zřízeného abiturientského kurzu při Vyšší průmyslové škole stavební v Praze, který ukončil v roce 1941. V období válečných let 1941 až 1945 pracoval jako stavební technik u betonářské firmy Dr. K. Skorkovský, kde měl příležitost dalším studiem prohlubovat své vědomosti a získávat zkušenosti spoluprací s vynikajícími odborníky Prof. Bechyněm a Prof. Jílkem. Po opětovném zahájení činnosti českých vysokých škol v červnu 1945 pokračoval v přerušeném vysokoškolském studiu, jež úspěšně dokončil na sklonku roku 1947. Již v době studia na vysoké škole začal v roce 1945 působit jako asistent na Ústavu betonových konstrukcí a mostů, jehož přednostou byl Prof. Bechyně; svou prací přispěl i ke znovuvybudování tohoto ústavu. Na ústavu, resp. později Katedře betonového stavitelství Fakulty inženýrského stavitelství a konečně na Katedře betonových konstrukcí a mostů Stavební fakulty ČVUT, působil až do svého odchodu do důchodu v roce 1986 – od září 1979 do srpna 1981 katedru vedl. Během tohoto období dosáhl všech stupňů pedagogických a vědeckých hodností a nejvyšších ocenění. V roce 1950 se stal odborným asistentem, v roce 1957 obhajobou kandidátské disertační práce „Obloukové betonové mosty se šikmými závěsy“ dosáhl vědecké hodnosti kandidát technických věd. Docentem pro obor „betonové mosty“ byl jmenován s účinností od 1. listopadu 1962 na základě obhajoby habilitační práce „Výzkum obloukových nosných soustav se šikmými závěsy s proměnnou statickou neurčitostí“. V květnu 1970 předložil doktorskou disertační práci „Trojosá napjatost betonových konstrukcí“, obhájil ji v listopadu 1974 a dosáhl vědecké hodnosti doktor technických věd. S účinností od prosince 1977 byl jmenován profesorem pro obor „betonové konstrukce a mosty“ na Fakultě stavební ČVUT. Celoživotní vědecká práce Prof. Jandy byla zaměřena především na problematiku betonových mostů a betonových konstrukcí vůbec. V souvislosti s ní se zabýval i otázkami, které svým charakterem náleží do oblasti obecné teorie stavebních konstrukcí. Šlo především o obloukové mosty se šikmými závěsy a přidružené teoretické problémy soustav s proměnnou statickou neurčitostí; vyřešil přitom i otázku využití betonové mostovky jako táhla obloukového mostu. Zabýval se možností užití Beggs-Blažkovy metody modelového vyšetřování zmíněných soustav, řešil vliv dotvarování betonu na redistribuci vnitřních sil ve spojitých nosnících ve stavebních stadiích, věnoval se problematice zavěšených mostů se šikmými závěsy, zabýval se stabilitou a ohybem vysokých štíhlých betonových pilířů a problematikou komorových konstrukcí. Významný byl jeho přínos k teorii trojosé napjatosti betonu a jejího praktického využiti. Prof. Janda byl předsedou celostátní odborné skupiny ČsVTS pro betonové a předpjaté konstrukce. V období 1972 až 1994 byl za ČSSR a ČSFR místopředsedou Mezinárodní federace pro 46

předpjatý beton (FIP) a posléze členem předsednictva a senior-viceprezidentem této organizace. Současně byl předsedou národního komitétu FIP, čestným předsedou byl jmenován v roce 1994; v tomtéž roce se stal čestným předsedou Českého betonářského spolku. Prof. Janda byl členem čs. národního komitétu RILEM, členem České společnosti pro mechaniku a čestným členem České matice technické. Vědecká a odborná činnost Lubora Jandy byla mnohokrát oceněna: v období let 1966 až 1995 to bylo 18 čestných uznání a medailí zejména dvojnásobné udělení Státní ceny (1977 a 1984). V roce 1980 byl poctěn Felberovou medailí ČVUT a v roce 1986 Zlatou Felberovou medailí ČVUT. V roce 1988 mu byla udělena medaile FIP jako uznání jeho prací v oboru předpjatého betonu. Rozsáhlá byla i literární činnost Prof. Jandy. Vedle patnácti titulů učebních textů (skript) pro vysokoškolské studenty, týkajících se betonového stavitelství (především betonových mostů) a asi devadesáti statí uveřejněných v zahraničních i československých (resp. českých) odborných časopisech a sbornících, napsal, popř. se podílel na napsání, následující knižní publikace: • Obloukové betonové mosty se šikmými závěsy, SNTL, Praha, 1956 • Použití Beggs-Blažkovy metody ke stanovení charakteristických vlastností obloukových mostů se šikmými závěsy (publ. „Současné problémy ŽB a PB mostů“, 1. díl, SAV, Bratislava, 1965) • Die Methode Beggs-Blazek (stať v knize: Speer: Handbuch der Modelltechnik), Teubner, Leipzig, 1970 • Trojosá napjatost betonových konstrukcí, Rozpravy ČSAV, roč. 82, seš. 1, Academia, Praha, 1972 • Štíhlé betonové tlačené pruty, SNTL, Praha 1983 (spoluaut. V. Křístek, M. Kvasnička, J. Procházka) • Betonové mosty (vysokoškolská uč.), SNTL-ALFA, Praha, 1984 (spoluaut. Z. Kleisner, J. Zvara) Profesor Janda patřil mezi nejvýznamnější osobnosti moderní české vědy a techniky. Celý svůj plodný život plně zasvětil práci pro rozvoj inženýrského stavitelství a vysokého technického školství a velmi významnou měrou se zasloužil o jeho vysokou úroveň. Úspěchy, kterých dosáhl, byly výsledkem nejen jeho výjimečného talentu, ale i mimořádné píle a pracovitosti. Byl stálicí a encyklopedií českého betonového stavitelství – jeho přínosy v této oblasti byly zásadní. Mnoho tvůrčích sil vložil do vzdělání několika generací stavebních inženýrů a následovníků. Kromě pedagogické a vědeckovýzkumné činnosti měl vždy velmi blízký kontakt s praxí. Znalosti, zkušenosti a intuice, široký rozhled s hlubokým porozuměním – to byly důvody, proč byl vyhledávaným rádcem, kritikem i inspirátorem nových idejí. Byl harmonickou osobností s širokým kulturním rozhledem a pevným charakterem. Z osobních vlastností je třeba si zvláště cenit jeho čestnosti a zásadovosti, a to i v dobách, kdy se úcta k těmto hodnotám nevyplácela. S profesorem Luborem Jandou odešel jeden z nejpřednějších odborníků v oblasti inženýrských konstrukcí s mezinárodním uznáním, jedna ze vzácných osobností s přirozenou autoritou, širokým záběrem a rozhledem, s rozsáhlým všestranným vzděláním, jeden z těch, kteří formovali rozvoj mostního stavitelství.


Vladimír Křístek

4/2005

SOFTWARE SOFTWARE

FEM

PRO SPŘAŽENÉ OCELOBETONOVÉ MOSTY – KOMFORTNÍ ŘEŠENÍ STANDARDNÍCH TYPŮ KONSTRUKCÍ FEM FOR COMPOSITE BRIDGES – EFFICIENT SOLUTION FOR FREQUENT STRUCTURES S. KIMMICH, E. HELD, LIBOR ŠVEJDA, J. KINA Efektivní využívání stavebních materiálů vede na stále častější realizaci spřažených ocelobetonových mostů. Ekonomický návrh tohoto typu konstrukcí se ve smyslu nových evropských norem v inženýrské praxi již neobejde bez optimální softwarové podpory. Statický software RIB spojuje v PONTI verbund komplexní statickou analýzu s posuzováním nejčastějších typů spřažených mostů. The effective utilization of construction materials leads to the more frequent implementation of composite bridges. Optimal software support according to the new European standards seems to be essential for an economic and practical design of these constructions. The RIB software connects structural analyses with efficient design of most frequent kinds of composite bridges in PONTI verbund. V nedávné minulosti byly nosné konstrukce mostů často navrhovány s jednotnou materiálovou koncepcí. V nejčastějších případech se jednalo o železobetonové nebo předpjaté monolitické konstrukce. Současný trend vede ke stále častějšímu uplatňování spřažených ocelobetonových konstrukcí, neboť u těchto typů konstrukcí je optimálně – zejména v oblastech pozitivního ohybového momentu – využíván materiál železobetonu desky a ocele nosníku. Hlavními výhodami těchto typů konstrukcí jsou úspory plynoucí z nižší vlastní tíhy, z rychlé výstavby díky vysokému podílu dílenských prefabrikátů, ze snadnější obslužnosti staveniště po stávajících komunikacích, z bezproblémové betonáže mostovky a velmi dobré údržby, přístupnosti a provozu všech podstatných konstrukčních částí po celou dobu jejich životnosti. Zavádění nových evropských norem (např. mostní zatěžovací norma ČSN EN 1991-2 a návrhová norma spřažených ocelobetonových mostů prEN 1994-2) současně přináší razantní nárůst nároč-

nosti posudkových algoritmů a s nimi souvisejícího množství matematických operací. Efektivní inženýrská praxe se tak již neobejde bez optimální softwarové podpory. Při řešení standardních typů mostních konstrukcí se proto ukazuje jako velmi výhodná integrace vlastního statického výpočetního modelu (vnitřní účinky) přímo s posudkovými algoritmy do jedné „výrobní linky“. INTEG ROVANÁ SOF T WAROVÁ Ř EŠE N Í Nabídka profesního standardního softwaru na řešení spřažených ocelobetonových mostů není příliš široká. Komplexnost výpočetních modelů spřažených ocelobetonových mostů a jejich posuzování v souladu s novými evropskými normami se již přitom neobejdou bez optimálních softwarových nástrojů. Vedle v minulosti již osvědčeného programového balíku PONTI na statickou analýzu a posuzování železobetonových a předpjatých monolitických mostů společnost RIB Software AG nově rozšířila tento produkt o komplexní řešení statiky spřažených ocelobetonových mostů, a to včetně souvisejících posudků. V tomto softwaru mohou být obecně vytvářeny výpočetní modely jak prostorových prutových, tak i kombinovaných prutových a plošných konstrukcí a celkové modely mostů včetně mostních opěr, pilot a podloží (např. v případě jejich spolupůsobení u rámových mostů). Tvorba výpočetního modelu Software na výpočty a posuzování spřažených ocelobetonových mostů musí při modelování konstrukce zohledňovat všechny její významné technologické zvláštnosti plynoucí ze spolupůsobení obou materiálů. Základní výpočetní model spočívá v kombinaci spřažených nosníků pro podélný směr s ortotropní deskou (staticky: skořepinou) mostovky pro spolupůsobení a roznos zatížení v příčném směru. Velmi důležité jsou možnosti zapracování úseků betonáže, oblastí tvorby trhlin v betonové desce nad podporami a spolupůsobících oblastí betonové desky. Dále je nutné zohledňovat postup


4/2005

výstavby a historii nejrůznějších dlouhodobých zatížení a redistribuci napětí po stavebních etapách. Pro postižení vlivů historie spřažených průřezů a sekundárních zatížení z dotvarování a smršťování jsou nezbytné výkonné algoritmy generování a výměny variant průřezů nosníků. Generování sekundárních zatížení a kombinace vnitřních účinků dle mostní normy s rozlišením působení na ocelovou, resp. spřaženou konstrukci lze plně automatizovat. Další předností je přehledné grafické zadávání a vyhodnocení na úrovni profesních objektů. Tvorba výpočetního modelu a zatížení vychází z aktuálních evropských norem EN 1991-2 a prEN 1994-2; pro vlastní vedení posudků lze využít normy DIN-FB 104, která je dokončenou a platnou německou variantou evropské normy prEN 1994-2. Se zavedením konečné evropské normy EN 1994-2 do posudkových algoritmů PONTI verbund se po jejím definitivním schválení rovněž počítá. Spřažené průřezy Na rozdíl od monolitických mostů je vhodný popis spřažených průřezů včetně jejich historie vzniku a zatěžování podstatně náročnější a má při sestavování výpočetních modelů zásadní význam. V průběhu posuzování vede každá změna průřezu, resp. úprava dílčího průřezu nosníku zpravidla ke změně tuhosti celkové konstrukce a ke změně zatížení od vlastní tíhy. Z těchto důvodů je velmi důležitá možnost v rámci výpočetního modelu a v návaznosti na posouzení mostu efektivně přiřazovat a upravovat spřažené průřezy a z nich odvozené varianty. Aplikace v praxi osvědčené a uznávané metody tzv. celkového průřezu (viz prEN 1994-2) totiž vede na tzv. varianty průřezů závislé na typu zatížení a skutečné poloze průřezu na mostu. Zadání jediného tvaru spřaženého průřezu se tak „vnitřně rozpadá“ minimálně na jeho 28 variant! Z uvedeného je zřejmé, že optimální práce s průřezy je podstatným faktorem celého pracovního postupu. Ocelové nosníky mohou být provedeny jako otevřené, svařované profily I, které se skládají vždy ze tří dílčích průřezů pro 47

SOFTWARE SOFTWARE

Obr. 1 Varianty průřezů Fig. 1 Variants of cross sections

Obr. 2 Osm stavebních stavů spřaženého mostu o dvou polích a se dvěma úseky betonáže Fig. 2 Eight construction states of a composite bridge with two spans and two concrete laying sections

horní pás, žebro a dolní pás nebo jako válcované profily I. Betonová deska může být popsána až pěti dílčími průřezy s rozdílnými sklony. Řešení ocelových profilů I opatřených již prefabrikovanou deskou a uzavřených ocelových profilů (truhlíků) je plánováno jako další rozšíření do konce roku 2005. Zohlednění historie výstavby Každý statický model spřaženého mostu musí zohledňovat vlivy vzniku trhlin v betonu, vlivy historie výstavby a zatížení a vlivy dotvarování a smršťování. Změny statického modelu v důsledku jiných variant průřezů, úseků betonáže, materiálů, uložení, tuhosti kloubů apod. probíhají v oddělených stavebních stavech. Výkonné funkce přitom musí zajistit bezpečnou a rychlou změnu variant průřezů závislých na zatížení. Vzhledem k tomu, že se při definici tuhosti jednotlivých průřezů aplikuje již zmíněná metoda celkového průřezu, přistupují do výpočtu automaticky další fiktivní stavební stavy pro sekundární zatížení v důsledku dotvarování a smršťování a poklesů podpor. Bez zapracování vlivů etapovité výstavby do výpočetního modelu nelze v žádném případě dostát požadavkům zmiňovaných evropských norem.

zatížení na spřažené nosníky se realizuje nejlépe ortotropně působící deskou vozovky. Zatížení vlastní tíhou lze stanovit automaticky vždy z aktuálních průřezových hodnot. Principiálně lze všechna zatížení mostu rozdělit do následujících tří skupin: Dlouhodobá zatížení: zatížení ocelových nosníků, zatížení betonáží, vystrojení konstrukce a poklesy podpor, resp. plánované deformace. Krátkodobá zatížení: užitná zatížení, únavová zatížení, teplotní zatížení, zatížení větrem, rozjezdové a brzdné účinky. Sekundární zatížení: primární a sekundární smršťování, dotvarování v důsledku betonáže, vystrojení konstrukce a poklesů podpor. V dnešní době jsou již samozřejmostí výkonné funkce pro zatěžovací modely užitného zatížení pro silniční mosty, železniční mosty a lávky pro pěší a cyklisty dle příslušných norem ČSN a Eurocode. Generování všech sekundárních zatížení od zatížení betonáží, vystrojení konstrukce, smršťování a předepsaných deforma-

cí může proběhnout samočinně formou ekvivalentních teplotních zatížení. Kombinace vnitřních účinků a sestavení kombinačních posudkových stavů dle zvolené normy jsou rovněž standardně automatizovány. POSUDKY SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE Koncepce evropských posudkových norem vychází ze systému „tří komponent“, které rovným způsobem zohledňují mezní stavy únosnosti, použitelnosti a životnosti. V PONTI se uplatňují následující posudky spřažených ocelobetonových mostů: Mezní stav únosnosti s výjimkou únavy • klasifikace průřezů • plastická a elastická momentová únosnost • momentová únosnost omezená protažením • plastická smyková únosnost • interakce normálové síly, posouvající síly a ohybových momentů • stabilita stojiny ocelového profilu indukovaná přírubou

Zohlednění historie zatěžování Historie zatěžování musí korespondovat s procesem výstavby. Roznos příčného Obr. 3 Výpočetní model a proměnná zatížení mostu o třech polích Fig. 3 Calculation model and variable loads of a bridge with three spans

48


4/2005

SOFTWARE SOFTWARE

žených dílců, tj. vlastní materiály se volí a přiřazují v rámci konstrukce až podle místa a způsobu jejich namáhání. Toto uvažování vede k realizaci nových, inovativních mostních objektů pro střední a větší rozpětí. Rozšířením nabídky o řešení spřažených ocelobetonových mostů RIB vychází vstříc těmto nejnovějším trendům a požadavkům stavební praxe. Dr. S. Kimmich E. Held oba: RIB Software AG Ing. Libor Švejda RIB stavební software, s. r. o. Antala Staška 1565/30, 140 00 Praha 4 tel.: 241 442 078, fax: 241 442 085 e-mail: [email protected], www.rib.cz

Obr. 4 Grafické prostředí posudků – přehled stupňů využití pro jednotlivé mezní stavy Fig. 4 Graphical user interface, survey of performances at different limit states

Mezní stav únosnosti při únavě • ekvivalentní amplituda únavového porušení ocelových nosníků, výztuže, tlaková únava betonu Mezní stav použitelnosti • omezení napětí v oceli nosníků, ve výztuži a tlaku betonu • minimální výztuž (počátek vzniku trhlin), • stabilita trhlin • kvazistálé deformace Zajištění spřažení • únosnost spřahovacích trnů • pokrytí spřahovacích trnů na MSÚ a na MSP • konstrukční provedení spřahovacích trnů • únava spřahovacích trnů • posudek smyku betonové desky V průběhu vedení posudků jsou kdykoliv možné interaktivní výměny spřažených průřezů, resp. dílčích průřezů, jakož i tuhostí spřahovacích trnů a příčných výztuh. Vedle rozšíření o truhlíkové profily se plánuje i rozšíření o automatizované posudky stability ocelových nosníků. B U D O U C N O S T N AV R H O VÁ N Í M O S T Ů Zavádění nových evropských mostních norem do stavební praxe je významným impulzem pro tyto inženýrské stavby. Díky tomu lze dosáhnout hospodárnějších a kvalitativně vyšších výsledků. Efektivní respektování nových požadavků však současně vyžaduje moderní a výkonný software, který nabízí integrovaná řešení všech procesů – nezávisle na použitém materiálu. Bez ohledu na vývoj ceny stavební oceli zůstávají spřažené ocelobetonové mosty progresivními a robustními konstrukcemi, u kterých jsou stavební materiály cíleně a optimálně využívány: beton v tlaku a ocel v tahu. Myšlenku optimálního využití materiálů lze dále rozvést i na kombinované stavební konstrukce z předpjatého betonu a spřaBETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

Dr. J. Kina HRA Ingenieurgesellschaft mbH Bochum

Optimální spřažení: řešení FEM od RIB Trendy navrhování mostů vedou na častější uplatňování spřažených ocelobetonových konstrukcí. Vedle osvědčeného produktu PONTI® na statiku monolitických a předpjatých mostů RIB nyní nabízí komplexní statickou analýzu i tohoto moderního typu konstrukcí. Nový produkt PONTI® verbund EXPERT je motivován i zaváděním evropských norem do inženýrské praxe. Tyto trendy umožnily našemu vývojovému týmu realizaci optimální softwarové podpory při vytváření výpočetního modelu a vedení relevantních posudků. Využijte i Vy naší limitované zaváděcí nabídky do 30.09.2005. Více informací se dozvíte na: >> www.rib.cz.

RIB stavební software s.r.o. Antala Staška 1565/30 CZ-140 00 Praha 4 telefon: +420 241 442 078 telefax: +420 241 442 085 email: [email protected]

http://www.rib.cz

4/2005

49

NORMY •

JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N

E U R O KÓ D 1 Č S N E N 19 91- 2 Z AT Í Ž E N Í KO N ST R U KC Í – ČÁST 2: ZATÍŽENÍ MOSTŮ DOPRAVOU (1. ČÁST – MOSTY POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ A LÁVKY PRO CHODCE) E U R O C O D E 1 E N 19 91- 2 A C T I O N S O N S T R U C T U R E S – P A R T T R A F F I C L O A D S O N B R I D G E S ( 1 ST P A R T – R O A D B R I D G E S , F OOT WAYS, CYC LE TR AC KS AN D F OOT B R I DG ES) MAR I E STU DN IČ KOVÁ Norma ČSN EN 1991-2 stanoví zatížení mostů pozemních komunikací, železničních mostů a lávek pro chodce od dopravy. Je zavedena do soustavy českých technických norem od července 2005. Je určena pro navrhování nových mostů a lze ji použít pouze s ostatními Eurokódy EN 1990 až EN 1999. Eurocode ČSN EN 1991-2 specifies traffic loads of road bridges, railway bridges and footbridges. It has been implemented into the system of Czech technical standards in July 2005. For the design of new bridges, ČSN EN 1991-2 is intended to be used, for direct application, together with Eurocodes EN 1990 to EN 1999. Evropská norma EN 1991-2 byla do soustavy českých technických norem zavedena v originále [2] v březnu 2004 a v červenci 2005 byla nahrazena českým překladem s národní přílohou [1]. Norma obsahuje požadavky, zásady a pravidla pro stanovení zatížení mostů pozemních komunikací, lávek pro chodce a železničních mostů. Tento Eurokód terminologicky i metodicky navazuje na ČSN EN 1990 [4], o které bylo podrobně informováno v [3]. Od roku 1997 platí souběžně s ČSN 73 6203 [5] předběžná evropská norma ČSN ENV 1991-3 [6]. Pro projektování mostů lze v současné době používat soustavu norem ČSN nebo předběžných norem ČSN P ENV. Nové Eurokódy EN bude možné použít teprve po vydání celého souboru těchto norem. Eurokódy EN nelze kombinovat ani s ČSN, ani s ČSN P ENV. V březnu 2010 budou ČSN P ENV plně nahrazeny souborem ČSN EN a české normy ČSN, které budou v rozporu s ČSN EN, budou zrušeny. V případě ČSN 73 6203 [5] bude provedena revize a redukce normy, protože např. ČSN EN 1991-2 [1] nepokrývá zatížení městskou kolejovou dopravou (tramva50

je a metro), zatížení návěstních lávek a krakorců a zatížitelnost všech druhů mostů. Klimatická a jiná zatížení uvedená v [5] budou nahrazena zatíženími z příslušných ČSN EN s národními přílohami. Pro zavádění evropských norem – Eurokódů EN platí vše, co je uvedeno v článku [3], na který tento příspěvek bezprostředně navazuje. Z Á K L A D N Í Č Á S T I Č S N E N 19 91- 2 EN 1991-2 Zatížení mostů dopravou [2] vznikla konverzí předběžné evropské normy ENV 1991-3 [7]. Obsah příloh C, D a G [7] byl upraven a začleněn do nové přílohy A2 k EN 1990. Příloha A2 [8] uvádí pravidla a metody pro stanovení kombinací zatížení pro ověření mezních stavů únosnosti a použitelnosti s doporučenými návrhovými hodnotami stálých, proměnných a mimořádných zatížení a součinitelů. Takto stanovená zatížení se použijí pro navrhování mostů pozemních komunikací, lávek pro chodce a železničních mostů. EN 1991-2 [2] definuje užitná zatížení (modely a reprezentativní hodnoty) od provozu na pozemních komunikacích, od chodců a od kolejové dopravy, která zahrnují případné dynamické účinky, odstředivé síly, brzdné a rozjezdové síly a zatížení v mimořádných návrhových situacích. Jako všechny Eurokódy, i EN 1991-2 je určena pro stanovení zatížení nově navrhovaných mostů, včetně pilířů, opěr, mostních křídel ap. a jejich základových konstrukcí. Pro hodnocení a rekonstrukce existujících konstrukcí není [2] závazná a o jejím použití se musí účastníci výstavby dohodnout. EN 1991-2 obsahuje několik úvodních odstavců, které se týkají vývoje a použití Eurokódů, národních norem zavádějících Eurokódy, vztahu mezi Eurokódy a harmonizovanými technickými specifikacemi (EN a ETA) pro výrobky, dále obsahuje výčet článků, ke kterým lze v národní příloze definovat stanovené parametry a doplňující informace. Tyto úvod-

2:

ní odstavce jsou pro všechny části Eurokódu 1 Zatížení konstrukcí podobné a ve všech částech se opakují. Eurokód [2] obsahuje šest kapitol, sedm informativních příloh a dvě normativní (závazné) přílohy: 1. Všeobecně 2. Klasifikace zatížení 3. Návrhové situace 4. Zatížení silniční dopravou a jiná zatížení specifická pro mosty pozemních komunikací 5. Zatížení chodníků, cyklistických stezek a lávek pro chodce 6. Zatížení kolejovou dopravou a jiná zatížení specifická pro železniční mosty Příloha A (informativní) Modely zvláštních vozidel pro mosty pozemních komunikací Příloha B (informativní) Hodnocení únavové životnosti mostů pozemních komunikací. Metoda založená na monitorování dopravy Příloha C (normativní) Dynamické součinitele 1+ϕ pro skutečné vlaky Příloha D (normativní) Zásady posuzování na únavu konstrukcí železničních mostů Příloha E (informativní) Meze platnosti modelu zatížení HSLM a výběr kritického univerzálního vlaku z HSLM-A Příloha F (informativní) Kritéria, která mají být splněna, aby nebyla nutná dynamická analýza Příloha G (informativní) Metoda pro stanovení kombinované odezvy konstrukce a koleje na proměnná zatížení Příloha H (informativní) Modely zatížení pro zatížení železniční dopravou v dočasných návrhových situacích ČSN EN 1991-2 [1], která je českou verzí EN 1991-2 [2] obsahuje kromě úvodu, uvedených kapitol a příloh ještě národní přílohu (NA), která je informativní, ale pro stavby umístěné na území České republiky mají národně stanovené parametry uvedené v národní příloze normativní charakter. Národně stanovené parametry jsou


4/2005

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N zpravidla konkrétní hodnoty nebo údaje, které se použijí při navrhování. Tyto parametry lze definovat pouze u těch článků Eurokódů, kde je to výslovně umožněno v poznámce. Nelze tedy měnit jakákoli ustanovení Eurokódů. Odkaz na národní přílohu je v základní části normy proveden pomocí národních poznámek, které jsou číslovány. V kapitole 1 je uveden rozsah platnosti normy, normativní odkazy na řadu evropských norem, definice pro rozlišení zásad a aplikačních pravidel, termíny a definice a značky. Zásady jsou označovány písmenem P za číslem odstavce a zahrnují: • obecná ustanovení a definice, k nimž není dovolena žádná alternativa, • požadavky a výpočetní modely, k nimž není dovolena žádná alternativa, pokud to není výslovně stanoveno. Aplikační pravidla jsou obecně uznávaná pravidla, která jsou ve shodě se zásadami a splňují jejich požadavky. Při návrhu lze použít alternativní pravidla, která jsou odlišná od aplikačních pravidel uvedených v EN 1991-2, pokud se prokáže, že tato alternativní pravidla jsou ve shodě s příslušnými zásadami a zaručují nejméně stejnou bezpečnost a trvanlivost, jaké by se dosáhlo při použití Eurokódů. Pokud je některé aplikační pravidlo nahrazeno alternativním pravidlem, nemůže být výsledný návrh prohlášen za zcela v souladu s EN 1991-2, přestože bude v souladu se zásadami EN 1991-2. Kapitola 2 klasifikuje zatížení dopravou a definuje reprezentativní hodnoty proměnných zatížení podle EN 1990. Termín „proměnné“ zatížení byl zaveden v EN Eurokódech místo dříve používaného označení „nahodilé“. Kapitola 3 se týká návrhových situací. Návrhové situace jsou definovány v EN 1990 a jsou uvedeny i v článku [3]. Pro zatížení mostů dopravou platí zásada, že musí být uváženy vybrané návrhové situace (zpravidla stanovené v normách pro navrhování) a určeny kritické zatěžovací stavy. Pro každý kritický zatěžovací stav musí být stanoveny návrhové hodnoty účinků při kombinaci zatížení. Kapitola 4 stanoví zatížení silniční dopravou a jiná zatížení specifická pro mosty pozemních komunikací. Modely zatížení definované v této kapitole mají být použity pro návrh mostů pozemních komunikací se zatěžovací délkou kratší než 200 m. V národní přílo-

ze je stanoveno, že pro zatěžovací délky větší než 200 m se použije na délce 200 m model zatížení 1 a v částech nad 200 m je aplikováno rovnoměrné zatížení q = 2,5 kN/m2 po celé šířce vozovky. V kapitole 4 jsou uvedeny čtyři modely svislých zatížení, modely pro vodorovné síly podélné i příčné, pět modelů zatížení na únavu, zatížení v mimořádných návrhových situacích, zatížení na zábradlí a modely zatížení na opěry a na stěny přiléhající k mostu. Modely zatížení definované v této 4. kapitole nepopisují skutečná zatížení. Byly vybrány tak, aby jejich účinek včetně dynamického zvětšení vyjadřoval účinek skutečné dopravy v evropských zemích v roce 2000. Dynamické zvětšení je zavedeno přímo do modelů zatížení mostů pozemních komunikací (na rozdíl od zatížení v ČSN 73 6203 [5], kde jsou normové hodnoty zatížení násobeny dynamickým součinitelem). Modely zatížení jsou umisťovány na vozovku o šířce w, která se rozdělí do zatěžovacích pruhů šířky 3 m. Pruhy jsou číslovány podle stanovených pravidel. Příklad číslování je uveden na obrázku 1. S V I S L Á Z AT Í Ž E N Í Základním modelem zatížení ve svislém směru je model zatížení 1. Ten je složen ze dvou dílčích soustav, a to: a) soustředěného zatížení od dvojnápravy s každou nápravou o tíze αQQk , kde αQ jsou regulační součinitele a Qk charakteristické hodnoty nápravových sil, b) rovnoměrného zatížení o tíze na 1 m2 zatěžovacího pruhu αqqk , kde αq jsou regulační součinitele a qk charakteristické hodnoty rovnoměrného zatížení. Charakteristické hodnoty modelu zatížení 1 jsou uvedeny v tabulce 1 a použití modelu zatížení 1 na obrázku 2. Eurokód [2] doporučuje vybrat regulační součinitele α podle očekávané dopravy a také podle třídy komunikace. Pokud nejsou tyto informace k dispozici, použijí se součinitele α = 1. V národní příloze [1] v článku NA.2.12. je uvedena tabulka hodnot regulačních součinitelů α pro ČR. Hodnoty v tabulce byly stanoveny na základě srovnávacích výpočtů provedených v rámci řešení projektů podporovaných Ministerstvem dopravy ČR. Regulační součinitele jako národně stanovené parametry jsou uvedeny v tabulce 2. Pozemní komunikace v ČR se z hlediska zatížení dělí do dvou následujících skupin:


4/2005

Obr. 1 Příklad číslování zatěžovacích pruhů na vozovce w – šířka vozovky wl – šířka zatěžovacího pruhu 1 – zatěžovací pruh č. 1 2 – zatěžovací pruh č. 2 3 – zatěžovací pruh č. 3 4 – zbývající plocha Fig. 1 Example of the lane numbering in the most general case

Dvojnáprava (TS) Umístění Pruh č. 1 Pruh č. 2 Pruh č. 3 Ostatní pruhy Zbývající plocha (qrk)

nápravové síly Qik [kN] 300 200 100 0 0

Rovnoměrné zatížení (UDL) qik (nebo qrk) [kN/m2] 9 2,5 2,5 2,5 2,5

Tab. 1 Model zatížení 1 – charakteristické hodnoty Tab. 1 Load model 1: charakteristic values

Obr. 2 Použití modelu zatížení 1 1 – pruh č. 1: Q1k = 300 kN; q1k = 9,0 kN/m2 2 – pruh č. 2: Q2k = 200 kN; q2k = 2,5 kN/m2 3 – pruh č. 3: Q3k = 100 kN; q3k = 2,5 kN/m2 * – pro wl = 3,0 m Fig. 2 Application of load model 1

51

NORMY •


Skupina pozemních komunikací 1 2

αQ1

αQ2

αQ3

αq1

αqi (i ≥2)

αqr

0,8 0,8

0,8 0,5

0,8 0,5

0,8 0,5

1 1

1 1

Tab. 2 Hodnoty regulačních součinitelů α pro ČR Tab. 2 Adjustment factors α for Czech Republic

Obr. 3 Model zatížení 2, x – podélná osa mostu 1 – obrubník Fig. 3 Load model 2 Tab. 3 Sestavy zatížení dopravou Tab. 3 Assessment of groups of traffic loads

• Skupina 1 – všechny pozemní komunikace s výjimkou komunikací uvedených ve skupině 2. • Skupina 2 – silnice III. třídy předem stanovené příslušným úřadem, obslužní místní komunikace a účelové komunikace. Model zatížení 2 (obr. 3) je tvořen jednou nápravovou silou βQQak , kde Qak je rovna 400 kN (včetně dynamického součinitele), která může působit v kterémkoli místě na vozovce. V případě potřeby se může uvažovat pouze 1 kolo působící silou 200 βQ [kN]. Model je určen zejména pro krátké prvky o délce 3 až 7 m. Součinitel βQ je v národní příloze stanoven hodnotou βQ = 0,8 pro obě skupiny komunikací. Model zatížení 3 je soubor soustav nápravových sil představující zvláštní vozidla (např. pro průmyslovou dopravu), která mohou jezdit po trasách, kde je povoleno výjimečné zatížení. V ČR zatím tyto trasy („určená silniční síť“) nebyly stanoveny

a použití modelu zatížení 3 pro návrh mostu bude na rozhodnutí příslušného úřadu. Normalizované modely zvláštních vozidel jsou uvedeny v příloze A [1]. V příloze jsou i pokyny pro použití jednotlivých normalizovaných modelů. Národní příloha některé pokyny upřesňuje. Model zatížení 4 je zatížení davem lidí na mostě, je určen pouze pro celková ověření a používá se pro některé dočasné návrhové situace. Zatížení davem lidí připadá v úvahu zejména u mostů ve městech nebo v jejich blízkosti v případech, kdy jeho účinek zřejmě není pokryt modelem zatížení 1. Model zatížení 4 se uvažuje jako rovnoměrné zatížení (již zahrnující dynamický součinitel) o intenzitě 5 kN/m2. V O D O R O V N Á Z AT Í Ž E N Í Charakteristické hodnoty brzdných a rozjezdových sil Qlk jsou definovány jako část celkového maximálního svislého zatížení modelu zatížení 1 umístěného na zatěžovacím pruhu číslo 1 takto: Qlk = 0,6 αQ1 (2Qlk) + 0,1 αq1q1k wl L, přičemž 180 αQ1 [kN] ≤ Qlk ≤ 900 [kN], kde L je délka nosné konstrukce mostu nebo její uvažované části. Chodníky a cyklistické pruhy

Vozovka Typ zatížení Odkaz

Zatěžovací systém gr1a

Svislé síly 4.3.2 LM1 (dvojnáprava a rovnoměrné zatížení) charakteristické hodnoty

gr2

b) c) d)

52

4.4.1

4.4.2

LM2 (jednotlivá náprava)

LM3 (zvláštní vozidla)

LM4 (zatížení davem lidí)

brzdné a rozjezdové síly

odstředivé síly a příčné síly

rovnoměrné zatížení

a)

a)

kombinační hodnota b)

charakteristická hodnota


časté hodnoty b)


gr4

a)

4.3.5

gr3 d)

gr5

Pouze svislé zatížení 5.3.2-(1)

4.3.4


gr1b Sestavy zatížení

Vodorovné síly

4.3.3

viz příloha A

charakteristická hodnota c) charakteristická hodnota b)

charakteristická hodnota Hlavní složka zatížení (označená jako složka příslušející k sestavě)

Lze definovat v národní příloze. Lze definovat v národní příloze. Doporučená hodnota je 3 kN/m2. Viz 5.3.2.1(2). Pokud je účinek od zatížení pouze jednoho chodníku nepříznivější než při zatížení obou, má se uvažovat zatížení pouze na jednom chodníku. Tato sestava nemá praktický význam, pokud se uvažuje sestava gr4.


4/2005

NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE S TA N D A R D S • Q U A L I T Y • C E RT I F I C AT I O N Odstředivá síla Qtk je uvažována jako příčná síla působící v úrovni dokončeného povrchu vozovky radiálně k ose vozovky. Charakteristické hodnoty Qtk zahrnují dynamické účinky a jsou vyjádřeny jako určitý díl celkové maximální tíhy svislého soustředěného zatížení dvojnápravami modelu zatížení 1 v závislosti na poloměru osy vozovky ve vodorovné rovině. Předpokládá se, že Qtk působí v kterémkoli průřezu nosné konstrukce jako osamělá síla. S E S TAV Y

Z AT Í Ž E N Í D O P R A V O U N A

M O STE C H P OZ E M N Í C H KO M U N I K AC Í

Zatížení od dopravy uvedená v předchozích odstavcích jsou pro dosažení kritického zatěžovacího stavu kombinována s nedopravními zatíženími. Za tímto účelem jsou dopravní zatížení spojována z hlediska současnosti působení do tzv. sestav zatížení podle tabulky 3. Každá z těchto sestav gri, které se vzájemně vylučují, je považována za charakteristickou hodnotu zatížení od dopravy, která je kombinována s jinými zatíženími (např. teplotou, větrem apod.). Takto stanovená zatížení jsou dosazována do kombinačních rovnic uvedených v EN 1990 a upřesněných v národní příloze k ČSN EN 1990 [4]. Jak je zdůvodněno a uvedeno v [3], doporučuje se pro trvalé a dočasné návrhové situace použití dvojice výrazů (6.10a) a (6.10b) [4].

¤G

5X

G> >

5YX

X r

G ? Y? ?Y

¤G

?W

Y?W ?YW

?W

Y?W ?YW

(6.10a)

W ¯

¤XG X

5X

5YX

G> >

X r

G ? Y? ?Y

¤G

(6.10b)

W ¯

kde “+“ značí „kombinovaný s“; Hodnoty součinitelů zatížení γ a součinitelů ψ (jejichž význam je vysvětlen v [3]), jsou uvedeny v příloze A2 k EN 1990 [8], která byla schválena v CEN a v současné době se překládá do francouzštiny a němčiny. Poté, co bude k dispozici tříjazyčná verze, bude příloha A2 vydána v CEN a zavedena do soustavy českých technických norem. Nejprve v anglickém originále a do dvou let od vydání v CEN také v českém překladu s národní přílohou. Téměř celá příloha A2 je koncipována tak, že hodnoty součinitelů γ a ψ jsou volitelné jako národně stanovené parametry. Ty budou uvedeny v národní příloze k příloze A2.

M O D E LY Z AT Í Ž E N Í N A Ú N A V U V EN 1991-2 [2] je uvedeno 5 modelů zatížení na únavu. Modely na únavu 1, 2 a 3 se používají pro určení maximálních a minimálních napětí od možných uspořádání zatížení na mostě od kteréhokoli z těchto modelů. Modely zatížení na únavu 4 a 5 se používají ke stanovení spekter napětí, která vznikají od přejezdu nákladních vozidel po mostě. Použití jednotlivých modelů zatížení na únavu je stanoveno v EN 1992 až EN 1999. Model zatížení na únavu 1 má stejné uspořádání jako model zatížení 1 (definovaný v odstavci Svislá zatížení) s hodnotami nápravových sil rovnými 0,7 Qik , hodnotami rovnoměrného zatížení rovnými 0,3 qik a zatížením na zbývající ploše 0,3 qrk . Model zatížení na únavu 2 je tvořen souborem idealizovaných nákladních vozidel zvaných „častá“. Maximální a minimální napětí se mají stanovit z nejnepříznivějšího účinku různých vozidel uvažovaných jednotlivě a jedoucích samostatně v příslušném zatěžovacím pruhu. Hodnoty modelů zatížení na únavu 1 a 2 bylo možné upravit v národní příloze. Národní příloha umožňuje u obou modelů redukci zatížení pro konkrétní projekt po dohodě projektanta a objednatele a se souhlasem příslušného úřadu. Model zatížení na únavu 3 má čtyři nápravy (obr. 4), nápravová síla každé nápravy je 120 kN. Modely zatížení na únavu 4 jsou tvořeny soubory normalizovaných nákladních vozidel, která společně vyvozují účinky ekvivalentní účinkům typické dopravy na evropských pozemních komunikacích. Model zatížení na únavu 5 používá přímo monitorované údaje o dopravě, případně doplnění vhodnými statistickými a návrhovými extrapolacemi. Tento


4/2005

Obr. 4 Model zatížení na únavu 3 x – podélná osa mostu wl – šířka jízdního pruhu Fig. 4 Fatigue load model 3

model je používán pouze v případech stanovených příslušným úřadem. Z AT Í Ž E N Í

V MIMOŘÁDNÝCH

N ÁV R H O V Ý C H S I T U AC Í C H

Mimořádná zatížení musí být uvážena v následujících případech: • náraz vozidla do mostní podpěry, podhledu mostu nebo nosné konstrukce mostu; • přítomnost těžkých kol nebo vozidla na chodníku; • náraz vozidla na odrazné obrubníky, svodidla, zábradelní svodidla a nosné prvky. V normě jsou uvedeny doporučené hodnoty jednotlivých mimořádných zatížení, které jsou v národní příloze zavedeny jako národně stanovené parametry. Mimořádná zatížení v EN 1991-2 musí být v souladu se zatíženími, která budou stanovena v EN 1991-1-7 [9]. Vztahy pro kombinace zatížení v mimořádných návrhových situacích jsou uvedeny v ČSN EN 1990 [4] v kapitole 6.4.3.3 a liší se od vztahů (6.10a) a (6.10.b) uvedených shora. Z AT Í Ž E N Í

CHODNÍKŮ,

C Y K L I S T I C K Ý C H S T E Z E K A L ÁV E K PRO CHODCE

Kapitola 5 stanoví zatížení chodníků, cyklistických stezek a lávek pro chodce. Jsou uvažována zatížení svislá a vodorovná v trvalých, dočasných i mimořádných návrhových situacích. Pro chodníky a cyklistické pruhy na mostech pozemních komunikací je uvažováno rovnoměrné zatížení qfk , jehož charakteristická hodnota byla v národní příloze stanovena hodnotou qfk = 53

NORMY •


Literatura:

Obr. 5 Obslužné vozidlo x – podélná osa mostu, Qsv1 = 80 kN, Qsv2 = 120 kN Fig. 5 Service vehicle

5 kN m2. U lávek pro chodce je dovoleno zatížení qfk snížit v závislosti na délce lávky a na očekávané hustotě chodců. Dále se na lávkách uvažuje soustředěné zatížení, které bylo v národní příloze sníženo pro všechny lávky, u kterých je konstrukčně zamezeno vjetí vozidel či mechanizace na lávku. Na nechráněné lávce je uvažována charakteristická hodnota soustředěného zatížení Qfwk = 10 kN a působí na čtvercové ploše o straně 0,1 m. Pro lávky se zamezeným vjezdem na lávku stanoví národní příloha zatížení Qfwk = 2 kN na stejné roznášecí čtvercové ploše o straně 0,1 m. Pokud je pro lávku stanoveno užití obslužného vozidla, soustředěné zatížení Qfwk není uvažováno. Jako obslužné vozidlo je v národní příloze ustanoveno použití vozidla o hmotnosti 12 t (obr. 5). Toto vozidlo je zároveň uvažováno jako zatížení v mimořádných návrhových situacích. Pokud je použito jako obslužné, není zapotřebí ho uvažovat jako mimořádné. Kromě těžkého vozidla, které se mimořádně vyskytuje na lávce, vzniká mimořádné zatížení od silniční dopravy pod lávkou při nárazu vozidla na podpěry nebo na nosnou konstrukci lávky. Tato zatížení jsou koncipována obdobně jako u mostů pozemních komunikací a jejich hodnoty jsou upraveny v národní příloze. Lávky pro chodce mohou být velmi citlivé na účinky pohybu chodců po lávce. Tyto účinky závisí na řadě faktorů, z nichž nejvýznamnější jsou hodnoty vlastních frekvencí lávky. Pokud vlastní frekvence lávky při kmitání ve svislém směru leží 54

v rozmezí 1 až 3 Hz a nebo vlastní frekvence při vodorovném příčném kmitání v rozmezí 0,5 až 1,5 Hz, je téměř jisté, že odezva na zatížení chodci bude významná. V národní příloze se stanoví, pokud některá vlastní frekvence svislého kmitání lávky leží v rozmezí 1 až 5 Hz a/nebo vodorovného příčného kmitání v rozmezí 0,5 až 2,5 Hz, je nutné provést podrobnou analýzu dynamického chování lávky. Analýza musí obsahovat výpočet vlastních frekvencí a tvarů kmitání, výpočet vynuceného kmitání od dynamického zatížení chodci, případně od skupiny vandalů. Vypočtené hodnoty jsou porovnány s přípustnými hodnotami vibrací uvedenými v příloze A2 k EN 1990. V případě, že účinky vibrací přesahují přípustné hodnoty, je nutno provést opatření k nápravě. Je možné provést změnu konstrukce tak, aby nosná konstrukce kritériím vyhověla, nebo lze navrhnout pohlcovač kmitů, který zajistí snížení hladiny vibrací na požadovanou úroveň. POROVNÁNÍ

Ú Č I N K Ů Z AT Í Ž E N Í

EUROKÓDU [1] ČSN [5] V minulých téměř deseti letech byly prováděny různé porovnávací výpočty, jejichž cílem bylo vytvoření podkladů pro tvorbu nejprve národního aplikačního dokumentu k ENV [7] a později národní přílohy k EN [2]. Na základě těchto srovnávacích výpočtů byly formulovány národně stanovené parametry u téměř stovky článků normy [1], u kterých to norma dovoluje. Některé parametry byly formulovány odlišně od doporučených hodnot, jiné zůstaly stejné jako doporučené hodnoty. Obecně je třeba počítat s tím, že hodnoty zatížení dopravou v [1] jsou jiné než v [5] a i účinek od tohoto zatížení bude jiný, zpravidla vyšší. O D D O P R AV Y P O D L E A

[1] ČSN EN 1991-2 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 2: Zatížení mostů dopravou, ČNI, 2005 [2] EN 1991-2 Eurocode 1: Actions on structures – Part 2: Traffic loads on bridges, CEN, 2003 [3] Holický M., Marková J.: Eurokód ČSN EN 1990 Zásady navrhování konstrukcí, Beton TKS, 2/2005 [4] ČSN EN 1990: Zásady navrhování konstrukcí, ČSNI, 2004 [5] ČSN 73 6203: 1986 Zatížení mostů, ÚNM Praha [6] ČSN P ENV 1991-3 Zásady navrhování a zatížení konstrukcí Část 3: Zatížení mostů dopravou, ČSNI, 1997 [7] ENV 1991-3 Basis of design and actions on structures Part 3: Traffic loads on bridges, CEN, 1995 [8] EN 1990 – Annex A2: Aplication for bridges (Normative), CEN, 2005 (Final version after formal vote) [9] EN 1991-1-7 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-7: Obecná zatížení – Mimořádná zatížení (zatím nevyšel)

Změnila se do jisté míry i terminologie a koncepce ověřování metodou dílčích součinitelů, byly zavedeny reprezentativní hodnoty zatížení a návrhové situace. Jsou jiná pravidla pro kombinace zatížení a některá zatížení mohou získat větší váhu, než tomu bylo dříve. I proto je potřebné, aby byla věnována náležitá pozornost přípravě národní přílohy k příloze A2 EN 1990 [8]. V ní budou hodnoty součinitelů γ a ψ jako národně stanovených parametrů rozhodujícími faktory pro stanovení návrhového zatížení a nakonec i dimenzí mostu. Příspěvek byl vypracován v rámci výzkumného záměru ČVUT MSM 6840770026 Kvantitativní hodnocení rizik ve stavebnictví a v rámci projektu podporovaného MD ČR CE 803/120/ 116 Zatížení a zatížitelnost mostů pozemních komunikací v návaznosti na evropské normy.

Ing. Marie Studničková, CSc. Kloknerův ústav ČVUT v Praze Šolínova 7, 166 08 Praha 6 tel.: 224 353 503, fax: 224 353 511 e-mail: [email protected], www.cvut.cz/ki


4/2005

prˇísady

Nárocˇné pro nárocˇny´

transportní beton! NOVÝ MOST PŘES ŘEKU ORINOKO VE VENEZUELE Aktuální vydání britského čtvrtletníku „Bridge design & engineering“ se zabývá mj. realizacemi českých mostů: stavbou mostu přes řeku Odru v Ostravě a viaduktu přes řeku Úhlavu v Plzni i renovací Karlova mostu po záplavách v roce 2002. Další z článků je věnován stavbě nového, teprve druhého mostu přes řeku Orinoko ve Venezuele, který má být dokončen koncem letošního roku. Finančně náročný projekt zahrnuje výstavbu přemostění o délce přibližně 4,5 km a více než 170 km nových silnic, které by ho měly napojit na existující dálniční systém. Přemostění tvoří 3,2 km dlouhý most přes řeku Orinoko, 900 m dlouhý příjez-

dový viadukt na severní straně a několik dalších menších konstrukcí. Vlastní most se skládá ze dvou příjezdových ramp a zavěšeného hlavního mostu. Jižní rampa je dlouhá 1320 m s poli o rozpětí 22,6 m, zatímco severní má celkovou délku 636 m, pole o rozpětí 60 m a jedno pole o rozpětí 36 m. Vlastní most je dlouhý 1200 m a má celkovou šířku 24,7 m. Budou na něm umístěny dva jízdní pruhy pro každý směr dopravy a mezi nimi kolej pro železnici. Zavěšený most má dvě hlavní pole o rozpětí 300 m a několik postranních polí o rozpětí 60 m. Světlá výška mostu činí 41 m nad hladinou „velké“ vody a shoduje se s prvním mostem přes řeku Orinoko postaveným v roce 1967. Bridge design & engineering, Issue No. 39, druhé čtvrtletí (Second Quarter) 2005

Pohled na rozestavěný most přes řeku Orinoko

Jako strˇedneˇ velky´ vy´robce betonárˇské chemie, barev a dávkovacích zarˇízení nabízíme jizˇ 35 let oprávneˇneˇ znalosti o betonu. Nasˇe sluzˇby zahrnují bezplatné návrhy optimalizace receptur, prˇísad a vy´robních procesu˚. Obracejte se na nás!

Barvy do betonu

Obnovený most byl otevřen 21. 6. 2005 (pozn. redakce). Ceste i mostovi, 11–12/2004

Servisní sluzˇby

V roce 2004 probíhala renovace zničeného mostu Maslenica převádějícího chorvatskou dálnici D-8 přes průliv „Novsko ždrilo“. Koncem roku byla již dokončena nosná konstrukce a instalována zařízení mostu. Původní most byl postaven v roce 1961, o 30 let později byl za války zničen.

Nyní byla dokončena rekonstrukce původní podoby mostu, která obnovila dopravu po jadranské magistrále a prospěje ekonomice regionu i celé Chorvatské republice. Článek v chorvatském časopisu obsáhle popisuje most Maslenica a prezentuje návrh a průběh jeho obnovy.

Betonárˇská chemie

OBNOVA ZBOURANÉHO MOSTU MASLENICA

přeložila Kateřina Jakobcová

Zkusˇebna betonu˚ (Laboratorˇ)

Cˇlen skupiny podniku˚ Ha-Be

Obnova mostu Maslenica – stav z poloviny dubna 2004 BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

4/2005

K Panelárne˘ 172 CZ-Karlovy Vary-Otovice 362 32 tel./fax +420 35 3 56 10 83 mobil: +420 602 64 73 80 e-mail: [email protected] 55

www.ha-be.com

SPEKTRUM SPECTRUM

VÝSTAVBA

MOSTNÍCH KONSTRUKCÍ V

L A N O V Ý Ž E L E Z N I Č N Í S Y S T É M S AT U O E I R A S Cílem výstavby dopravního systému SATUOeiras je vybudovat veřejný dopravní systém portugalského města Oeiras a propojit následně dvě železniční tratě vedoucí z Lisabonu západním směrem. Bude se jednat o plně automatizovaný systém s vozovými soupravami bez řidiče, které se budou pohybovat na speciálních viaduktech. Pohyb souprav je zajištěn tažným lanem umístěným na dráze se spádem 12,5 %. První úsek SATUOeiras se skládá ze tří stanic a dvou spojovacích viaduktů. Jeho celková délka je 1260 m. První stanice Navegantes dlouhá 70 m stojí v úrovni terénu a její součástí je strojní zařízení a zdroj energie pro celý systém. Další dvě stanice se nacházejí nad úrovní terénu: druhá stanice Tapada má délku 170 m a třetí stanice Fórum 200 m (obr. 1). Viadukty jsou dlouhé 360 m a 460 m. V příčném řezu je tvoří vždy dva prefabrikované betonové nosníky, které jsou ve spodní úrovni spojeny částečně prefabrikovanou deskou tloušťky 250 mm. Deska je k nosníkům připojena betonovým vrubovým kloubem odlévaným na stavbě, který zabezpečuje provázání se sítí tyčové výztuže nosníků. Pro prefabrikované nosníky byl užit beton C45/55, prvky betonované na místě jsou z betonu C30/37. V první etapě výstavby viaduktů byly k hlavním nosníkům připevněny samostatné spodní desky a panely obložení, které dodaly konstrukci estetický vzhled. Důvodem pro použití betonu vyztuženého skleněnými vlákny včetně obložení a mřížky vyztužené polymerovými vlákny mezi příčnými betonovými deskami byly ekologické zájmy a požadavek dlouhé životnosti. První viadukt s poli o průměrném rozpětí 33 m je veden přes malé údolí s říčkou ve výšce od 3 do 20 m nad úrovní terénu.

Obr. 1 SATUOeiras – pohled na stanice Tapada a Fórum

56

PORTUGALSKU

Hlavní nosníky byly, vzhledem ke svému zakřivení v poloměru 130 m, navrženy s umístěním styků přibližně v 1/4 až 1/5 délky rozpětí polí. Spojení nosníků bylo provedeno pomocí speciální injektážní malty a dodatečného předpětí kabely délky 3 m. Druhý viadukt s rozpětím polí rovněž 33 m, je veden středem městské ulice 7 m nad úrovní terénu. Byl rozdělen do dvou dílčích konstrukcí, každá z nich má délku 230 m, aby se minimalizovaly účinky vynucených deformací mostovky uložené na poměrně krátkých sloupech. Zvláštní pozornost byla věnována problému spojení prefabrikovaných prvků vzhledem k odolnosti a chování stavby během její existence. Návrh předpětí ve stycích nosníků, které nemají tahovou výztuž, zaručuje omezený stav dekomprese pro hlavní zatížení po zvážení redistribuce účinků stálého zatížení v průběhu času. Seismická odolnost viaduktů je zajištěna pilíři, které byly spojeny s trámy příčně a částečně i podélně. U druhého viaduktu bylo u některých z krátkých pilířů použito stopperů, což zablokovalo rychlé pohyby a umožnilo nárůst dlouhodobých deformací. Stavba prvního úseku dopravního systému SATUOeiras byla dokončena v září 2003. MOST IN FANT HE N R IQU E PŘ ES Ř E KU DOU RO V PORTU Poslední most postavený přes řeku Douro, jenž byl dokončen v březnu roku 2003, má plochý a extrémně tenký oblouk klenoucí se na rozpětí 280 m pod tuhým komorovým nosníkem mostovky. Tento Maillartův typ obloukového mostu překonal světový rekord v segmentálních obloucích o tloušťce 1,5 m (cca L/187) pro jejich extrémní štíhlost, která je neobvyklá u konvenčních řešení tuhých oblouků (L/40 až L/60). Plochý a tenký oblouk může být funkční pouze ve spojení s tuhou mostovkou. Stavební metoda spočívala ve vykonzolování mostovky a oblouku z obou stran řeky. K redukci vyložení oblouku z 280 m na 210 m byly postaveny dva dočasné pilíře a příhradová soustava z diagonálních závěsů a svislých tlačených prvků (vytvořených železobetonovými ztužujícími stěnami a dočasnými ocelovými stojkami) mezi obloukem a mostovkou. Vzepětí oblouku činí 25 m, jeho poměrné vzepětí je menší než 1/11. V centrálním segmentu mostu o délce 70 m tvoří oblouk s mostovkou dutý průřez vysoký 6 m. Postranní části tohoto segmentu budí dojem kontinuity oblouku s mostovkou. Obr. 2 Výstavba mostu Infant Henrique


4/2005

SPEKTRUM SPECTRUM

Oblouk má konstantní tloušťku a šířku, která se pohybuje mezi 10 m v centrálním segmentu oblouku a 20 m u podpěr. Most Infant Henrique nemá žádné podpěry na dně řeky ani na jejích březích, ani žádné dekorativní prvky. Byl postaven systémem vytvoření dočasné příhradoviny a vyžadoval jen dočasné podpěry a diagonály, které doplnily prvky oblouku a mostovky. Rovnováha obou polovin mostu vykonzolovaných přes řeku ve výšce více než 70 m byla jištěna lany ukotvenými do žulových svahů. Na most a jeho základové prvky bylo nainstalováno nejmodernější monitorovací zařízení pro on-line sledování chování mostu při výstavbě. Přímé sledování aktuálních parametrů konstrukce zaručilo včasné stavební zásahy umožňující optimální dokončení konstrukce mostu. MOST PŘES ÚDOLÍ ŘEKY CORGO Most přes údolí řeky Corgo je umístěn 80 km východně od města Porto na dálnici Interior Norte (IP3) spojující obce Viseu a Chaves na severní hranici Portugalska se Španělskem (obr. 3). Řešením mostu jsou dva spojité předpjaté komorové nosníky s pěti poli, dvěma koncovými poli dlouhými 95 m a třemi hlavními centrálními poli dlouhými 145 m, o celkové délce 625 m (měřeno podél osy silniční komunikace). Oba souběžné mosty jsou od sebe vzdáleny 6 m a každý z nich je široký 13 m. Most má v půdorysu výrazné zakřivení (r = 500 m), jehož důsledkem je rozdíl v rozpětích polí obou mostovek, který činí přibližně 5,5 m. Mostovky byly betonované na místě vahadlovým systémem. Kvůli zakřivení a prostoru mezi mostovkami mají segmenty obou mostovek rozdílné délky, 3,6 m ve vnějším zakřivení a 3,45 m ve vnitřním zakřivení mostovky. Mostovku tvoří dva lichoběžníkové krabicové nosníky v příčném profilu se stěnami o tloušťce 0,45 m, spojené s dolní deskou o proměnné tloušťce pohybující se v rozmezí 1,2 m u opěr a 0,25 m u středů rozpětí a s horní deskou o tloušťce od 0,6 do 0,25 m. Nosná konstrukce je, kromě opěry 4, monoliticky připojena k pilířům. Design a konstrukce mostu byly velice zajímavé také díky


Obr. 3 Panoramatický pohled na rozestavěný most přes údolí Corgo

kombinaci portugalské a francouzské „školy“ návrhu a stavby mostů, protože ve hře byly různé metody a pracovní postupy. Z toho důvodu byly do návrhu zahrnuty mj. tyto postupy: předmontáž stavební výztuže (aby se zredukovaly lidské síly na pracovišti), užití vysokokapacitních jeřábů schopných umístit armokoše a beton na vzdálenost 75 m, užití betonážních vozíků spuštěných pod mostovku a následné omezení délky segmentu. Konečný návrh přísně dodržoval portugalské normy a směrnice, které se již velmi podobají Eurokódům. Obvyklou praxí v Portugalsku je užití lehkých jeřábů umístěných na povrchu mostovky a montáž ocelové výztuže na stavbě, což umožnilo na konstrukci s lamelami dlouhými 5 m vybudovat v cyklu 7 dní dvojici lamel a využít víkendů pro potřebné zrání betonu. Beton byl zásadně pumpován, a to do výšek 100 m, takže byly potřeba jen velmi lehké jeřáby. Tato metoda je velmi efektivní a hospodárná, což se projevilo i na konečné ceně stavby. Structural Engineering International 2/2005, str. 82–89 přeložila Kateřina Jakobcová lektoroval Ing. Vlastimil Šrůma, CSc.

4/2005

57

SPEKTRUM SPECTRUM

JEAN MULLER –

IN MEMORIAM

KAREL DAHINTER V roce 1993 při příležitosti padesátého výročí vzniku společnosti STUP (Société Technique pour ľ Utilisation de la Precontrainte), dnes Freyssinet International, vzpomněl jejího geniálního zakladatele Jean Muller stručným výčtem jeho myšlenek i jejich praktických aplikací. Všechny se týkaly předpětí v různých podobách, od klasických konstruk-

cie k firmě Campenon Bernard, kde působil až do roku 1983 jako vedoucí inženýr,

Obr. 2 Most na ostrov Oléron, délka 2 862 m, 26 polí o rozpětí 79 m, vahadlový způsob montáže (1966)

cí z předpjatého betonu v mostním a pozemním stavitelství, přes nádrže a tlaková potrubí, kontejnmenty a tlakové nádoby reaktorů jaderných elektráren, námořní stavby těžních plošin až po speciální případy kotvení přehrad a přístavních hrází. Výčet byl téměř úplný, chybělo dodat, že posledních třicet let po odchodu Eugena Freyssineta to byl právě Jean Muller, kdo se stal hlavním pokračovatelem jeho díla, jako jeho žák a nejbližší spolupracovník. Jean Muller po absolvování École Centrale des Artres et Manufactures v Paříži, byl v letech 1947 až 1951 přímým spolupracovníkem Eugena Freyssineta ve společnosti STUP. V roce 1951 byl vyslán do pobočky v New Yorku jako vedoucí inženýr, kde již v roce 1952 navrhnul a realizoval první segmentový most s kontaktními spárami. V roce 1955 se vrátil do Fran58

Obr. 1 Most Choisy le Roi přes Seinu v Paříži, první moderní konstrukce ze segmentů s kontaktními spárami vyplněnými při montáži tmelem na bázi epoxidu (1962)

technický ředitel firmy a následně jako vědecký ředitel celé skupiny firem, odpovídající za projekci, výzkum a vývoj. V letech 1978 až 1988 byl předsedou představenstva a technickým ředitelem firmy Figg & Muller Engineers Inc., Tallahassee na Floridě. V roce 1986 založil se skupinou svých nejbližších spolupracovníků firmu Jean Muller International s pobočkami v Paříži a San Diegu, dnes JMI Bridge Engineering Consultants, s dalšími pobočkami v Chicagu, Tallahassee a v Bangkoku v Thajsku. Zde působil jako čestný prezident a technický ředitel pro velké projekty a výzkum až do současnosti.

Obr. 3 Most Chillon v nepřístupném terénu na svazích Ženevského jezera ve Švýcarsku (1965)


4/2005

SPEKTRUM SPECTRUM

Přehled tvůrčí inženýrské činnosti Jeana Mullera je nutno omezit pouze na nejvýznamnější díla, která znamenala buď novou koncepci, nebo její významné etapy v mostním stavitelství. Počátkem šedesátých let to byla především segmentová technologie výstavby mostů, která začíná mostem Choisy le Roi přes Seinu v Paříži (obr. 1), první moderní konstrukcí ze segmentů s konObr. 4 Most Fontenoy, montáž vpřed otočným jeřábem s provizorním vyvěšením (1973)

byl uplatněn vahadlový způsob montáže jeřábem kráčejícím po konstrukci s dopravou segmentů po hotovém díle bez kontaktu s prostorem pod mostem. Přednosti této montáže se významně uplatnily u mostu Chillon, vedeného v nepřístupném terénu na svazích Obr. 6 Most přes mořskou zátoku oddělující Rio de Janeiro od části Niteroi (1974)

Obr. 5 Most Saint-Cloud, segmenty šířky 20,4 m, výšky 3,6 m a délky 2,25 m dosahovaly hmotnosti 140 t (1974)

taktními spárami vyplněnými při montáži tmelem na bázi epoxidu. Most na ostrov Oléron z roku 1966 (obr. 2) patří svou délkou 2 862 m i rozpětím 26 polí 79 m k velkým dílům a byl prvním, kde Obr. 7 Viadukt městské rychlodráhy u Paříže v Ru de Maubuée, montážní jeřáb nahrazen dvěma prostorovými nosníky s pojížděcími drahami pro montážní portál (1979)

Ženevského jezera ve Švýcarsku (obr. 3). Druhý způsob montáže shora při postupu vpřed používá otočný jeřáb na konzolovitě vyložené nosné konstrukci, která musí být vyvěšována přes pomocný pylon nad předchozím pilířem (obr. 4), most Fontenoy. Limitní případ pro již klasickou segmentovou technologii, co do velikosti jednotlivých dílů, představuje most Saint-Cloud, kdy segmenty šířky 20,4 m, výšky 3,6 m a délky 2,25 m dosahovaly hmotnosti 140 t (obr. 5). Mimořádným dílem byla stavba mostu přes mořskou zátoku oddělující Rio de Janeiro od části Niteroi. Montážní jeřáb BETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE

4/2005

59

SPEKTRUM SPECTRUM

Obr. 8 Viadukt Linn Cove v národním parku v Severní Karolíně (1982)

délky přes dvě pole osazoval současně dva segmenty symetricky na vahadlo. Most šířky 26,6 m byl sestaven ze dvou jednokomorových nosníků montovaných dvěma jeřáby s malým odstupem a následně zmonolitněných (obr. 6). Celková délka betonové části mostu je 7 880 m, šířka 26,6 m, rozpětí běžných polí 80 m, výška nosníku 4,7 m a délka po vodě dopravovaných segmentů 4,8 m. Montážní jeřáb může být nahrazen dvěma prostorovými nosníky s pojížděcíObr. 9 Most Long Key na Floridě délky 3,7 km, 103 polí po 36 m, montáž po polích na skruži (1980) Obr. 11 Viadukt H-3 Windward na Havaji (1994)

mi drahami pro montážní portál, což se použilo u prvního drážního mostu u Paříže, Ru de Maubuée (obr. 7). Most má délku 570,6 m, rozpětí běžných polí jsou 32 a 36 m, podle výšky nosné konstrukce nad terénem. Zvláštní podmínky pro stavbu viaduktu Linn Cove (obr. 8) v národním parku v Severní Karolíně si vyžádaly zcela specifický postup výstavby bez přístupu z terénu. Založení pilířů bylo na mikropilotách, všechny ostatní části mostu byly prefabrikované, z kontaktních segmentů byly jak dříky pilířů, tak i nosná konstrukce. Montáž nosné konstrukce probíhala postupně vpřed se shora, po dosažení místa pilíře byl i pilíř montován shora, z nosné konstrukce. Snaha o co největší zrychlení postupu montáže u velmi dlouhých mostů v USA, vedla ke vzniku montáže po polích. Podmínkou je vhodné klima, které dovoluje kontaktní spáry bez výplně a předpínací výztuž ve formě volných kabelů. Základní varianty této montáže představuje buď spodní podpěrná skruž, na níž 60


4/2005

SPEKTRUM SPECTRUM

Obr. 12 Městské viadukty v Bangkoku v Thajsku, montáž po polích zavěšováním segmentů na skruž s následným předepnutím (1992)

se segmenty průběžně osazují na délku pole a následně vcelku předepnou, nebo montáž celého pole ve spodní úrovni bez pilířových segmentů, následné předepnutí, zvednutí a připnutí k hotové části mostu spolu s pilířovým segmentem na dalším pilíři. Obě varianty jsou představeny na mostech Long Key (obr. 9) a Seven Mile (obr. 10) postavených na Floridě. Zrychlení postupu výstavby na dvojnásobek lze dosáhnout i u klasické montáže vahadel při dvou paralelních konstrukcích a montážním systému dvou nosníků uložených vždy na jedné nosné konstrukci s portálem, který osazuje segmenty na vahadlech obou nosných konstrukcí v jednom taktu. Toto řešení bylo použi-

to při výstavbě viaduktu H-3 Windward na Havaji i při výškovém rozdílu mezi oběma pasy (obr. 11). Na závěr tohoto výběru segmento-

vých mostů s autorstvím Jeana Mullera, k nimž patří i segmentová technologie SMP CONSTRUCTION, je nutno zmínit rozsáhlý systém rychlostních komu-

Obr. 10 Most Seven Mile na Floridě délky 10,932 km, 268 polí po 41,2 m, pole předmontováno a osazováno vcelku výsuvným jeřábem shora (1982)

Obr. 13 Most Konfederace v Kanadě, ukládání prefabrikovaného vahadla na pilíř plovoucím jeřábem (1997)


4/2005

61

SPEKTRUM SPECTRUM

Obr. 14 Most Konfederace v Kanadě, délka 13 km, hlavní část 44 polí o rozpětí 250 m, celkový pohled (1997)

Obr. 15 Zavěšený most Brotonne přes Seinu s mostovkou ze segmentů délky 607 m a rozpětím hlavního pole 320 m (1997)

Obr. 16 Monolitický, letmo betonovaný most Gennevilliers přes Seinu v Paříži délky 637 m, rozpětí dvou hlavních polí 172 m (1976)

nikací v Bangkoku v Thajsku, realizovaný na viaduktech v délce 66 km s 20 500 segmenty. Ve výrobně bylo instalová-

Obr. 17 Most Chavanon délky 360 m a šířky 22 m, visutý o jednom nosném laně s rozpětím 300 m a spřaženým ocelobetonovým nosníkem (2001)

62

no 46 buněk, ve kterých bylo měsíčně vyráběno 750 až 900 segmentů. Montáž po polích probíhala na skruži spodní nebo horní, na níž se segmenty zavěšovaly (obr. 12). Vrcholné dílo mostní prefabrikace je stále most Konfederace v Kanadě délky 13 km, kdy hlavní část 44 polí o rozpětí 250 m, byla montována z dílů pilířových vahadel délky 195 m o hmotnosti 7 800 t a mezi ně vkládaných dílů délky 55 m. Celoprefabrikované jsou též pilíře složené z několika částí o hmotnosti nepřesahující uvedené vahadlo (obr. 13, 14). V oblasti zavěšených mostů navrhl Jean Muller první most s jednou osno-


4/2005

SPEKTRUM SPECTRUM

vou závěsů a s nosníkem z předpjatého betonu v segmentové podobě. Most Brotonne přes Seinu (obr. 15) je dlouhý 1 278,4 m, zavěšená část 607 m s rozpětím středního pole 320 m. Ve stejné podobě následoval o 10 let později most Sunshine Skyway na Floridě. Z monolitických, letmo betonovaných mostů, vystupuje most přes Seinu v Gennevilliers (obr. 16), délky 637 m o pěti polích, z nichž dvě hlavní s rozpětím 172 m představovaly ve Francii pro tuto technologii rekord. Z významných mostů poslední doby je nutné uvést dvě hybridní konstrukce, a to visutý most Chavanon délky 360 m a šířky 22 m, o jednom nosném laně s rozpětím 300 m a spřaženým ocelobetonovým nosníkem (obr. 17) a most The Bras de la Plaine z ostrova Réunion (obr. 18). V tomto druhém případě se jedná o spřažený příhradový ocelobe-

Obr. 18 Most The Bras de la Plaine z ostrova Réunion, ocelobetonová konstrukce o rozpětí 280 m stavěná letmo (2002)

umocňují lampy, zábradlí mostu a střízlivá a vyvážená spodní stavba. I v tomto případě, jako v celé své tvůrčí práci, Jean Muller potvrdil vynikající cit pro konstrukci, její tvary a harmonický vztah k místu a prostředí, aniž by zapomněl na zásadu svého učitele Eugena Freyssineta, že „výsledkem tvůrčí činnosti inženýra má být zjednodušení tvarů a minimalizace zdrojů“. 17. března letošního roku odešel z našeho fyzického světa ve věku osmdesáti let, ale jeho myšlenky i stavební díla přetrvávají.

Obr. 19 Montáž silničního nadjezdu o minimální konstrukční výšce ze žlabových segmentů (cca 1990)

Ing. Karel Dahinter, CSc. SMP Construction, a. s.

tonový nosník s betonovými pasy a ocelovými diagonálami, dlouhý 280 m, který je vetknut do masivních opěr a byl stavěn letmo. Nekončící výčet díla Jeana Mullera pouze z mostního stavitelství, kam patří též vtipně řešená žlabová konstrukce nadjezdů o minimální konstrukční výšce (obr. 19), uzavřeme příkladem citlivého řešení historického mostu Saint-Pierre v Toulouse (obr. 20). Na dvou hlavních ocelových příhradových nosnících proměnné výšky připomínajících devatenácté století je uložena spřahující železobetonová žlabová deska chránící současně ocelovou konstrukci, připomínající tvarem zmíněné nadjezdy. Dobový ráz mostu

Obr. 20 Rekonstruovaný most Saint-Pierre v Toulouse – ocelobetonová konstrukce v úpravě odpovídající okolní historické zástavbě (1987)


4/2005

63

AKTUALITY TOPICAL

SUBJECTS

SEMINÁŘE, SEMINÁŘE,

KONFERENCE A SYMPOZIA

KON FE R E NC E A SYM P OZIA V

ČR

P R EFAB R I K ACE A B ETONOVÉ DÍ LCE 3. konference Termín a místo konání: 5. a 6. října 2005, Dům hudby, Pardubice Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: [email protected], www.cbz.cz, dále viz BETON TKS 3/2005 ŠKOLEN Í EC2 Termín a místo konání: 18. a 25. října 2005, Masarykova kolej, Praha 20. a 27. října 2005, Hotel International, Brno Kontakt: Sekretariát ČBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected], www.cbz.cz B ETONÁŘSKÉ DNY 2005 + V ÝSTAVA B ETON 2005 12. mezinárodní konference • nové projekty a navrhování • výzkum a nové materiály • technologie a provádění • pohledový beton a speciální design betonu • filmy s tématikou betonu a betonových staveb Termín a místo konání: 30. listopadu až 1. prosince 2005, KC Aldis, Hradec Králové Kontakt: Sekretariát ČBS, Samcova 1, 110 00 Praha 1 tel.: 222 316 195, 222 316 173, fax: 222 311 261 e-mail: [email protected], www.cbz.cz CONCR ETE STR UCTU R ES FOR TR AF F IC N ET WOR K 2. středoevropský betonářský kongres Termín a místo konání: 21. a 22. září 2006, Hradec Králové Kontakt: e-mail: [email protected], www.cbz.cz ZAHRANIČNÍ

KON FE R E NC E A SYM P OZIA

CONSTR UCTION MATER IALS, CON MAT`05 3. mezinárodní konference Termín a místo konání: 22. až 24. srpna 2005, Vancouver, Kanada Kontakt: e-mail: [email protected], [email protected], www.civil.ubc/conmat05, dále viz BETON TKS 4/2004 TH E CONCEPTUAL AP P ROACH TO STR UCTU R AL DESIGN 3. oborová konference Termín a místo konání: 25. až 26. srpna 2005, Singapore Kontakt: CI-PREMIER PTE LTD, 150 Orchard Road #07-14, Orchard Plz. Singapore 238841, Republic of Singapore e-mail: [email protected], www.cipremier.com F I B R E R EI N FORCED CONCR ETE I N P R ACTICE 1. středoevropský betonářský kongres Termín a místo konání: 8. a 9. září 2005, Štýrský Hradec, Rakousko Kontakt: e-mail: [email protected], www.cbz.cz dále viz BETON TKS 1/2005 CONCR ETE AN D R EI N FORCED CONCR ETE DEVELOP M EN D TR EN DS mezinárodní konference Termín a místo konání: 5. až 9. září 2005, Moskva, Rusko Kontakt: e-mail: [email protected], [email protected] dále viz BETON TKS 2/2005 STR UCTU R ES AN D EXTR EM E EVENTS IABSE symposium Termín a místo konání: 14. až 16. září 2005, Lisabon, Portugalsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.iabse.org dále viz BETON TKS 2/2005

64

STR UCTU R AL CONCR ETE AN D TI M E fib symposium Termínu a místo konání: 28. až 30. září 2005, La Plata, Argentina Kontakt: e-mail: [email protected] dále viz BETON TKS 4/2004 CONCR ETE R EPAI R, R EHAB I LITATION AN D R ETROF IT TI NG Mezinárodní konference Termín a místo konání: 21. až 23. listopadu 2005 Kapské město, Jihoafrická republika Kontakt: e-mail: [email protected], www.civil.uct.ac.za/iccrrr/ dále viz BETON TKS 3/2004 OP ER ATION, MAI NTENANCEAN D R EHAB I LITATION OF L ARGE I N F R ASTR UCTU R E P ROJ ECTS, B R I DGES AN D TU N N ELS IABSE conference • management and planning of operation and maintenance • traffic management • case studies Termín a místo konání: 15. až 17. května 2006, Kodaň, Dánsko Kontakt: e-mail: [email protected], www.iabse2006.dk I NTER NATIONAL CON F ER ENCE ON B R I DGES • bridge design • analysis • construction methods nad technologies • bridge management, monitoring, diagnostics, maintenance and rehabilitation Termín a místo konání: 21. až 24. května 2006, Dubrovník, Chorvatsko Kontakt: Conference secretariat, SECON, 10000 Zagreb, Berislavičeva 6, Croatia, tel.: +385 146 393 29, fax: +385 148 280 52, e-mail: [email protected] SECON D fib CONGR ESS Termín a místo konaní: 5. až 8. června 2006, Neapol, Itálie Kontakt: The Secretariat, 2006 fib Naples Congress, fib ITALIA, Dept of Structural Analysis and Design, University of Naples Federico II, via Claudio, 21 - 80125 Naples, Italy, fax: +39 081 768 3491, e-mail: [email protected], www.naples2006.com CONCR ETE SOLUTION 2. mezinárodní konference o opravách betonových konstrukcí Termín a místo konání: 27. až 29. června, St. Malo, Bretaň, Francie Kontakt: e-mail: [email protected], www.concrete-solutions.info B R I DGE MAI NTENANCE, SAF ET Y AN D MANAGEM ENT 3. IABMAS conference Termín a místo konání: 16. až 19. července 2006, Porto, Portugalsko Kontakt: IABMAS’06 secretariat, DEC – University of Minho, 4800-058 Guimaraes – Portugal, fax: + 351 253 510 217 [email protected], www.iabmas06.com SHORT AN D M EDI U M SPAN B R I DGES CSCE conference Termín a místo konání: 23. až 25. srpna 2006, Montreal, Kanada R ESPON DI NG TO TOM MOROW‘S CHALLENGES I N STR UCTU R AL ENGI N EER I NG IABSE symposium • new functional demands, expectations, working practices and opportunities Termín a místo konání: 13. až 15. září 2006, Budapešť, Maďarsko Kontakt: http://www.iabse.hu, http://www.iabse.org/conferences/budapest2006/


4/2005

ODBORNÉ ZAMĚŘENÍ A ÚČEL KONFERENCE 3. konference věnovaná prefabrikaci a prefabrikovaným betonovým a smíšeným konstrukcím naváže na úspěšnou 2. konferenci pořádanou Českou betonářskou společností ČSSI v roce 2003 již ve spolupráci s tehdy čerstvě vzniklou Asociací výrobců betonové prefabrikace. Segment prefabrikace urazil od roku 2003 v rámci betonového stavitelství ČR opět kus cesty ve svém vývoji, nejinak je tomu i ve světě. Jeho průvodními znaky jsou stále rychlejší přizpůsobování sortimentu vyráběných dílců potřebám stavebního trhu, narůstající variabilita prvků, široká aplikace betonů definovaných vlastností a kombinování betonů s dalšími stavebními materiály. Rychlý rozvoj je patrný i v šíři možností a nabídky povrchových úprav dílců a v jejich přesnosti a komplexní kvalitě. Dvoudenní konference Prefabrikace a betonové dílce 2005 se opět zaměří průřezově na aktuální stav prefabrikace jako svébytného oboru betonového stavebnictví a její možnosti na trhu ČR a EU, a to v celé šíři problematiky a nových poznatků. Speciální pozornost letošního ročníku bude věnována kvalitě povrchu dílců a stykovým plochám při spřahování jednotlivých částí konstrukcí. Naši odborníci, kteří zastupují ČR ve světových betonářských svazech a orgánech, seznámí účastníky s novinkami v evropských normách a předpisech a uvedou příklady inspirativních a význačných realizací montovaných betonových konstrukcí. Snahou organizátorů je připravit pro účastníky konference opět hodnotnou tematicky zaměřenou akci doprovázenou kvalitním sborníkem příspěvků a množstvím bezprostředně využitelných odborných a informačních materiálů. Velký prostor bude dán i prezentaci zajímavých technologií a dílců na doprovodné výstavě a diskuzím k jednotlivým tematickým okruhům. V rámci konference bude uspořádán společenský večer, na němž budou mít její účastníci možnost setkat se v příjemném, neformálním prostředí s kolegy z oboru a upevnit tak přátelské vztahy, odborné a obchodní vazby a případně navázat kontakty nové. TEMATICKÉ BLOKY KONFERENCE A Vyzvané přednášky B Normy, předpisy, technická legislativa C Povrchová úprava betonových dílců D Navrhování a realizace, novinky – 1. ČÁST E Navrhování a realizace, novinky – 2. ČÁST F Progresivní výrobky a komponenty G Chyby a závady montovaných konstrukcí VĚDECKÝ VÝBOR Ing. Pavel Čížek, Ing. Michal Mikšovský, předseda, Ing. Ladislav Šašek, CSc., Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., Ing. Jan Tichý, CSc., Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc., Ing. Petr Vorel, ml. TERMÍN A MÍSTO KONÁNÍ KONFERENCE Konference se koná ve středu 5. října a ve čtvrtek 6. října 2005 ve Velkém sále Domu hudby v Pardubicích, Sukova třída 1260. Doprovodná výstava proběhne ve foyeru Velkého sálu souběžně s jednáním konference.. Společenský večer účastníků konference je pořádán ve středu 5. září 2005 od 20:00 v restauraci hotelu Labe (1. patro), Masarykovo náměstí, Pardubice. Odborná exkurze proběhne ve čtvrtek 6. října 2005 od 14:15 (odjezd) do cca 16:45 (příjezd).

CÍL A NÁPLŇ 12. BETONÁŘSKÝCH DNŮ 2005 Konference Betonářské dny si postupně buduje výjimečné postavení mezi tuzemskými konferenčními akcemi v oboru stavebnictví svojí odbornou úrovní, rozsahem programu i bohatou společenskou stránkou, které dávají výjimečnou příležitost k setkání v závěru roku všem, kdo se pohybují profesně nebo třeba jen svým zájmem v oboru betonu, betonových konstrukcí a betonového stavebnictví. I v roce 2005 se bude pořádající Česká betonářská společnost ČSSI a organizátor konference ČBS Servis, s. r. o., snažit, aby se pomyslná laťka Betonářských dnů, která v loňském roce 2004 přilákala do Hradce Králové již více než 800 účastníků, v letošním roce 2005 opět o kousek posunula. Cílem 12. Betonářských dnů 2005 bude proto opět seznámit účastníky s nejvýznačnějšími betonovými konstrukcemi uplynulého roku v České republice a s nejdůležitějšími novinkami v oblasti navrhování i provádění betonových konstrukcí, které se od loňských Betonářských dnů objevily. V programu bude opět několik přednášek význačných zahraničních odborníků, které budou věnovány velkým zahraničním stavbám z betonu a některým aktuálním trendům současného betonového stavebnictví. Velký prostor bude jako již tradičně dán odborným diskuzím a neformálním setkáním. Program přednášek bude probíhat paralelně ve dvou sálech, ve třetím sále budou po loňském úspěchu opět promítány odborné filmy a počítačové prezentace, tentokrát ale nejen tuzemské provenience, nýbrž i filmy o významných světových stavbách z betonu zapůjčené ze zahraničí. Součástí odborného programu Betonářských dnů bude již osvědčená sekce posterů a také již tradiční dvoudenní Výstava BETON 2005 – viz samostatná pozvánka, která bude rozesílána v polovině června 2005. Jednání konference bude zahájeno jako každoročně zahajovací recepcí a doplněno tradičním společenským večerem. Betonářské dny se vloni bez problémů přesunuly do nového místa konání – prostorného a velmi dobře vybaveného kongresového centra (KC) ALDIS v Hradci Králové. ČBS pevně věří, že si i v roce 2005 najdou svoji cestu na Betonářské dny opět všichni ti, kteří se kromě získání technických poznatků a účasti na betonářské výstavě chtějí v příjemném prostředí také setkat se svými pracovními kolegy a obchodními přáteli. TEMATICKÉ OKRUHY A Blok vyzvaných přednášek B Významné realizace C Nové projekty a navrhování D Výzkum a nové materiály E Technologie a provádění F Pohledový beton a speciální design betonu G Filmy s tematikou betonu a betonových staveb VĚDECKÝ VÝBOR Ing. Zdeněk Jeřábek, CSc., Ing. Milan Kalný, Ing. Jan Kupeček, Doc. Ing. Karel Lorenz, CSc., Ing. Michal Mikšovský, Prof. Ing. Jaroslav Procházka, CSc., Ing. Vlastimil Šrůma, CSc. – místopředseda, Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc. – předseda TERMÍN A MÍSTO KONÁNÍ Konference se bude konat ve středu 30. listopadu a ve čtvrtek 1. prosince 2005 v prostorách Kongresového centra (KC) ALDIS v Hradci Králové.

S VA Z

VÝROBCŮ CEMENTU

S VA Z

V ÝROBC Ů B ETON U

ČESKÁ

ČR

ČR

B ETONÁŘSK Á SP OLEČ NOST

SDRUŽENÍ

ČSSI

P R O S A N AC E B E T O N O V Ý C H K O N S T R U K C Í

M O S T Y

Recommend Documents