VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ BETONOVÉ MOSTY II MODUL M03 VYBRANÉ PROBLÉMY NAVRHOVÁNÍ MOSTŮ

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ

PROF. ING. JIŘÍ STRÁSKÝ, DSC., ING. RADIM NEČAS, PH.D.

BETONOVÉ MOSTY II MODUL M03 VYBRANÉ PROBLÉMY NAVRHOVÁNÍ MOSTŮ

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Betonové mosty II · Modul M03

© Prof. Ing. Jiří Stráský, DSc., Ing. Radim Nečas, Ph.D., Brno 2007

- 2 (83) -

Obsah

OBSAH 1 Úvod ...............................................................................................................5 1.1 Cíle ........................................................................................................5 1.2 Požadované znalosti ..............................................................................5 1.3 Doba potřebná ke studiu .......................................................................5 1.4 Klíčová slova.........................................................................................6 2 Technologie výstavby ...................................................................................7 3 Modelování betonových mostů....................................................................7 4 Konstrukční beton ........................................................................................8 5 Vybrané problémy konstrukcí ....................................................................8 6 Vybrané problémy technologií a konstrukčních typů.............................11 6.1 Prefabrikované nosníky.......................................................................11 6.2 Monolitické konstrukce betonované na skruži....................................17 6.2.1 Konstrukce betonované jako jeden celek – Integrované konstrukce .............................................................................17 6.2.2 Konstrukce betonované po polích.........................................21 6.3 Vysouvané konstrukce ........................................................................44 6.4 Konstrukce betonované nebo montované letmo (konzolové mosty) ..52 6.4.1 Stabilita konzoly při stavbě, návrh spojení mostovky s podpěrami .............................................................................52 6.4.2 Uspořádání předpínací a betonářské výztuže........................61 6.4.3 Návrh podporových příčníků. ...............................................63 6.4.4 Prefabrikované segmentové konstrukce ...............................66 6.5 Autotest ...............................................................................................80 7 Závěr ............................................................................................................81 7.1 Shrnutí.................................................................................................81 7.2 Studijní prameny .................................................................................81 7.2.1 Seznam použité literatury .....................................................81 7.2.2 Seznam doplňkové studijní literatury ...................................83 7.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny ...........................83 7.3 Klíč......................................................................................................83

- 3 (83) -


- 4 (83) -

Úvod

1

Úvod

1.1

Cíle

V modulu M03, který je posledním v předmětu Betonové mosty II se v krátkosti seznámíme s vybrannými problémy technologií a konstručních typů. Zaměříme se na výrobu a použití prefabrikovaných nosníků a segmentů a na výhody a nevýhody konstrukcí z nich postavených. Dále se budeme věnovat konstrukcím postaveným jako jeden celek na pevné skruži, či konstrukcím, které jsou betonovány po jednotlivých polích. Upozorníme na namáhání postupně betonovaných konstrukcí od vlastní tíhy a od předpětí. Zmíníme problematiku spojkování předpětí v mostech s velkým počtem polí. Ze stejných důvodů bude popsána také technologie výstavby na posuvné skruži, letmá betonáž a letmá montáž, nebo vysouvání konstrukcí. Výklad bude doplněn popisem reálných konstrukcí, které byly v nedávné době v České republice dokončeny.

1.2

Požadované znalosti

Látka probíraná v tomto modulu předmětu Betonové mosty II předpokládá znalosti z oblasti zatížení stavebních konstrukcí, mechanicko-fyzikálních vlastností materiálů, vytváření statických modelů prvků a konstrukcí a základních principů navrhování. Dále je potřeba znát základní způsoby výpočtu statických veličin ze stavební mechaniky pro různé typy zatížení a stanovení napjatosti prvků při různých způsobech namáhání z pružnosti a plasticity. Předpokládají se i základní znalosti předpjatého betonu, znalosti o parametrech a vybavení pozemních komunikací, železničních a jiných dopravních staveb. Z technické matematiky a fyziky (zde především z mechaniky) jsou zapotřebí běžné znalosti získané na střední škole nebo v předcházejícím studiu na fakultě stavební. Vzhledem ke skutečnosti, že moduly M01 až M03 (Betonové mosty II) navazují bezprostředně na moduly předmětu Betonové mosty I, pak také jejich úspěšné absolvování je nutnou podmínkou. Celý modul navazuje na problematiku uvedenou v modulu M01 a M02, přičemž bez jejího pochopení nelze dle mínění autorů v dalším studiu pokračovat. Mimo to navazuje na látku uvedenou ve skriptech Doc. Ing. Milana Sečkáře, CSc. [30] a dále na moduly předmětu Betonové mosty I.

1.3

Doba potřebná ke studiu

Modul M03 (Vybrané problémy navrhování mostů) zahrnuje z celé problematiky předmětu Betonové mosty II přibližně 1/2 probírané látky, což odpovídá šesti týdnům z celého semestru. Doba potřebná k nastudování jednotlivých kapitol a celého textu je především závislá na obtížnosti tématu, předchozích znalostech a schopnostech studenta. Z těchto důvodů se dá pouze odhadnout a může činit asi 30 hodin.

- 5 (83) -


1.4

Klíčová slova

Technologie výstavby, konstrukční typ, petlicový styk, vzpěradlový rám, pevná skruž, výsuvná skruž, posuvná skruž, integrovaná konstrukce, vysokopevnostní beton, konstrukce betonovaná po polích, místo nulového momentu, plovoucí spojka, spojkování kabelů, průběžný kabel, stopper, rondel, páteřní nosník, rampa, účinky poddolování, vysouvaná konstrukce, vrubový kloub, ovinutí, lamela, deviátor, prefabrikovaná vzpěra, hydraulický lis, konzolový most, symetrická konzola, vahadlo, podporový zárodek, montážní podpěry, hrncové ložisko, rámově spojená konstrukce, podporový příčník, smykový ozub, zesílení konstrukce vnějším předpětím, kontaktní segment.

- 6 (83) -

Souhrn předchozího učiva

2

Technologie výstavby

Kapitola zabývající se technologií výstavby mostních konstrukcí byla podrobně probrána v modulu M01 předmětu Betonové mosty II. Vzhledem ke skutečnosti, že dále probíraná látka bezprostředně navazuje na zmiňovanou kapitolu, autoři uvážili připomenutí předchozího modulu z hlediska jeho závěrů a zejména pak jeho zopakování ve formě kontrolních otázek. V předchozím modulu M01 jsme se v krátkosti seznámili s technologií výstavby mostních konstrukcí, vysvětlili jsme si základní pojmy a některá normová ustanovení. Zabývali jsme se stavbou a technologickými problémy při výstavbě monolitických, prefabrikovaných a hybridních konstrukcí. Kontrolní otázky Vyjmenujte jednotlivé technologické postupy v mostním stavitelství. Zdůrazněte rozdíly v technologii pro monolitické a prefabrikované konstrukce. Zamyslete se nad změnou statického působení v případě letmé betonáže. Jak rozdělujeme prefabrikované konstrukce. Popište rozdíl ve výrobě segmentů metodou krátké a dlouhé dráhy. Vyjmenujte způsoby montáže prefabrikovaných segmentů. Vysvětlete pojem montáž v symetrické konzole. Co je to hybridní konstrukce.

3

Modelování betonových mostů

Kapitola zabývající se modelováním betonových mostů byla podrobně probrána v modulu M02 předmětu Betonové mosty II. Vzhledem ke skutečnosti, že dále probíraná látka bezprostředně navazuje na zmiňovanou kapitolu, autoři uvážili připomenutí předchozího modulu z hlediska jeho závěrů a zejména pak jeho zopakování ve formě kontrolních otázek. Dílčím závěrem kapitoly byly různé způsoby vytváření výpočtových modelů z hlediska jejich výstižnosti i náročnosti. Pro dokreslení problematiky bylo uvedeno i několik příkladů analyzovaných konstrukcí. Kontrolní otázky Pokuste se vyjmenovat moderní metody statické a dynamické analýzy betonových mostů. Charakterizujte hlavní problémy tvorby výpočtových modelů.

- 7 (83) -


Vyjmenujte prvky použitelné pro úspěšné vytvoření prostorových výpočetních modelů. Na příkladu komorového nosníku popište jeho prutovou analýzu. Vysvětlete pojem spolupůsobící šířka. Popište metodu náhradního roštu. K jakému účelu se používá metoda příhradové analogie.

4

Konstrukční beton

Kapitola zabývající se rozborem termínu konstrukční beton byla podrobně probrána v modulu M02 předmětu Betonové mosty II. Vzhledem ke skutečnosti, že dále probíraná látka bezprostředně navazuje na zmiňovanou kapitolu, autoři uvážili připomenutí předchozího modulu z hlediska jeho závěrů a zejména pak jeho zopakování ve formě kontrolních otázek. Pojem konstrukční beton byl vysvětlen v návaznosti na předpětí mostních konstrukcí jak v mezním stavu, tak i ve stavu provozním. U zavěšených konstrukcí byl vysvětlen návrh sil v závěsech. Parametry konstrukčního betonu byly doplněny o reologické vlivy dotvarování a smršťování betonu. Kontrolní otázky Vysvětlete pojem konstrukční beton. Nakreslete několik možných uspořádání vedení předpětí v komorovém nosníku. Na čem závisí návrh sil v závěsech u zavěšené konstrukce. Zamyslete se nad vlivem předpětí u zakřivených konstrukcí. Vysvětlete účinky ohýbaných kabelů na zakřivených spojitých konstrukcích. Popište vliv reologických jevů (dotvarování a smršťování) na staticky neurčité konstrukce stavěné po fázích. Popište přerozdělení vnitřních sil v zavěšené konstrukci s ohledem na reologické vlastnosti betonu.

5

Vybrané problémy konstrukcí

Kapitola vybraných problémů konstrukcí byla podrobně probrána v modulu M02 předmětu Betonové mosty II. Vzhledem ke skutečnosti, že dále probíraná látka bezprostředně navazuje na zmiňovanou kapitolu, autoři uvážili připomenutí předchozího modulu z hlediska jeho závěrů a zejména pak jeho zopakování ve formě kontrolních otázek.

- 8 (83) -

Souhrn předchozího učiva

Závěr modulu M02 byl věnován vybraným problémům konstrukcí, jako jsou například: uložení komorového nosníku, zachycení kroucení v podpěrách, nepřímé uložení a působení předpětí v zakřivených prvcích. Kontrolní otázky Vysvětlete a graficky znázorněte namáhání podporové oblasti v uložení komorového nosníku. Vysvětlete a graficky znázorněte zachycení kroucení komorových nosníků v podpěrách. Pomocí metody příhradové analogie vysvětlete nepřímé uložení mostu. Pomocí metody příhradové analogie vysvětlete uložení Gerberova nosníku. Zamyslete se nad řešením půdorysně zakřivených konstrukcí a konstrukcí s náběhy. Charakterizujte působení předpětí v zakřivených prvcích. K jakému porušení může v zakřivené konstrukci vlivem předpětí dojít.

- 9 (83) -


- 10 (83) -

Vybrané problémy technologií a konstrukčních typů

6


6.1

Prefabrikované nosníky

V minulých letech byly u nás vyvinuty úsporné prefabrikované konstrukce. Pro malá rozpětí do 18 m nosníky komorové vzájemně spojené petlicovým stykem, pro rozpětí do 30 m nosníky tvaru písmene I vzájemně spojené v horní a dolní přírubě.

Obr. 6.1

Nadjezd nad dálnicí z nosníků DS-A

Velmi rozšířené byly také konstrukce vyvinuté Dopravními stavbami Olomouc pro nadjezdy nad dálnicí (obr. 6.1). Konstrukce byly sestaveny z prefabrikovaných komorových nosníků s konzolami, které byly vzájemně spojeny petlicovým stykem vybetonovaným mezi konzolami (obr. 6.2). Nosníky měly podnikové označení DS-A a DS-C. Jejich řešení vycházelo z tehdejšího požadavku na minimum tak zvaného mokrého procesu na stavbě. Tedy na minimum monolitických prací. Na smontovanou nosnou konstrukci se provedl vyrovnávací beton, který sloužil jako podklad pro hydroizolaci.

Obr. 6.2

Nosník (DS-A) DS-C

Z nosníků se navrhovaly spojité nosníky a vzpěradlové rámy o třech polích (obr.6.3), později se z nich také navrhovaly i mosty o více polích.

- 11 (83) -


Obr. 6.3

Nadjezdy (DS-A), DS-C

Mosty se montovaly z prefabrikátů maximálních délek 14 m, které se osazovaly na definitivní a nebo montážní podpěry (obr.6.4). Po vybetonování spár mezi prefabrikáty se nosníky a stojky předepnuly, následně se vybetonovaly podélné spáry a koncové příčníky spolu s krátkými křídly.

Obr. 6.4

Montáž nadjezdu DS-A

Ačkoliv popsané konstrukce byly z hlediska spotřeby materiálu velmi úsporné, vyznačují se řadou problémů. Pomineme-li, že byly stavěny nekvalitně a nebyly vůbec udržovány, jejich hlavním nedostatkem je neprůlezná dutina, která při nekvalitní izolaci a podkladním betonu mohla být naplněna slanou vodou, která mohla zmrznout a poškodit beton. Vniklá voda pak vyvolala korozi předpínací výztuže. Proto se nyní dává přednost konstrukcím sestaveným z prefabrikovaných prvků otevřeného průřezu, které jsou spřaženy s monolitickou mostovkovou deskou (obr. 6.5a). Monolitická deska zajišťuje roznos zatížení, spolupůsobení nosníků a tvoří kvalitní podklad pro hydroizolaci. V zahraničí se stále používají komorové konstrukce sestavené z prefabrikovaných prvků korýtkového průřezu (obr. 6.5b), které jsou spřaženy s monolitickou deskou. Jsou velmi úsporné a estetické. Autor je toho názoru, že by i tyto konstrukce mohly najít uplatnění v našich podmínkách. Podmínkou však je navrhnout u těchto konstrukcí řádné odvodnění a umožnit jejich inspekci vytvořením otvorů pro kamery.

- 12 (83) -


Obr. 6.5 Konstrukce z prefabrikovaných nosníků: a) příčný řez konstrukcí tvořenou prefabrikovanými nosníky otevřeného průřezu, b) příčný řez konstrukcí tvořenou prefabrikovanými nosníky korýtkového průřezu, c) prosté uložení nosníků, d) nepřímé uložení nosníků pomocí monolitického příčníku Vícepolové konstrukce sestavené z prefabrikovaných nosníků se v mnohých případech ukládají na úložné prahy a nosníky jsou v podélném směru spojovány nad podporou jen spřaženou deskou (obr. 6.5c). Takováto konstrukce tedy působí jako prostý nosník nejen pro zatížení stálé, ale i pro zatížení nahodilé. Průběžná deska tedy zajišťuje spojitost jen pro podélné účinky. I když toto řešení odstraňuje dilatační závěry, vytváří esteticky nevhodnou konstrukci. S ohledem na hospodárnost a bezpečnost by měly být - pokud to jen základové poměry dovolí - navrhovány konstrukce spojité. Z obr. 6.5d je zřejmé, že navrhneme-li nad podpěrami monolitický příčník, lze z prostých prefabrikovaných nosníků vytvořit spojité konstrukce podepřené štíhlými podpěrami. Spřažená deska spolu s monolitickým příčníkem zajišťuje nejen spojitost konstrukce v podélném směru, ale také umožňuje odstranit úložný práh. Monolitický příčník stejné konstrukční výšky jako nosníky umožňuje přenos z nepřímo podepřených nosníků do podpěr. Statická analýza konstrukce musí uvážit postup výstavby a skutečnost, že konstrukce je vytvořena z prvků různého stáří. Vliv přerozdělení vnitřních sil u spojité konstrukce sestavené z prostých nosníků je dostatečně popsán v technické literatuře nosníku - obr. 6.6a, [11], [40]. Prefabrikované nosníky působí pro vlastní tíhu jako prosté nosníky, po zmonolitnění podporové spáry působí pro všechna ostatní zatížení jako spojitý nosník. Protože monolitické spojení brání volnému dotvarování prefabrikovaných nosníků, vniká nad podporou doplňkový staticky moment – MG0 (t∞). Jeho velikost závisí na stáří nosníků, době zmonolitnění a na použité funkci dotvarování. U běžných konstrukcí odpovídá jeho velikost až 80% velikosti podporového momentu spojitého nosníku MG0 (sn). V průřezu nad podporou vzniká v horních vláknech tah, v dolních vláknech tlak. Je samozřejmé, že u předpjaté konstrukce lze navrhnout předpětí prefabrikovaných nosníků tak, aby radiální síly od předpětí byly stejně velké (ale opačného znaménka), jako je vlastní tíha (obr. 6.6b-2). Moment od předpětí má pak stejnou velikost jako moment od vlastní tíhy. Výsledný moment a deformace nosníku jsou pak nulové. Takováto konstrukce je pak tvarově stálá a vlivem dotvarování u ní nedochází k přerozdělení vnitřních sil. Jsou-li radiální síly od před- 13 (83) -


pětí menší než vlastní tíha (obr. 6.6b-1), vzniká nad podporou záporný moment, jsou-li radiální síly od předpětí větší než vlastní tíha (obr. 6.6b-3), vzniká nad podporou kladný moment. Odpovídající tahové napětí je nutno zachytit výztuží.

Obr. 6.6

Namáhání spojité konstrukce: a) vlastní tíha, b) vlastní tíha a předpětí, c) spojitý kabel.

Zmonolitnění podporové spáry lze dosáhnout předpětím nebo železobetonovým spojem. Protože nad podporou je moment od vlastní tíhy nulový, vznikají od klasicky vedených spojitých kabelů nad podporou v dolních vláknech tahy (obr. 6.6c). Ty je nutno zachytit betonářskou výztuží. Chceme-li tahy vyloučit, musíme zvětšit předpětí a zmenšit výstřednosti kabelů nad podporou, to je posunout kabely do jádra průřezu. U spřažené konstrukce je však vlivem smršťování a následného dotvarování monolitického betonu situace poněkud složitější. Na obr. 6.7 je znázorněn postup výstavby spřažené konstrukce o dvou polích, u které je spojitost zajištěna spřaženou deskou a monolitickým podporovým příčníkem. Obrázek znázorňuje celkové působení konstrukce i detailní řešení podporové oblasti. Na obr. 6.7a je ukázáno namáhání konstrukce před uvolněním montážních podpěr. Prefabrikované nosníky přenáší vlastní tíhu a tíhu spřažené desky do podpěr. Po uvolnění montážních podpěr je nosná konstrukce zatížena reakcemi RG z podpěr. Konstrukce je namáhána ohybovým momentem od uvolněných reakcí (obr. 6.7b). Reakce, které působily při spodním povrchu nosníku, je nutno přenést závěsnou výztuží do horního uzlu ve spřažené desce. Z tohoto uzlu je namáhání přeneseno do ložiska tlačenou vzpěrou spojující spřaženou desku s prefabrikovaným nosníkem a monolitickým příčníkem. Úsek mezi horními uzly je nutno vyztužit řádně zakotvenou vodorovnou výztuží.

- 14 (83) -


Obr. 6.7 Postupná výstavba konstrukce: a) působení konstrukce před uvolněním podpor, b) vliv uvolnění montážních podpěr, c) působení za provozu Protože prefabrikované nosníky brání volnému smršťování monolitického betonu spřažené desky, vzniká v konstrukci doplňkové ohybové namáhání (obr.6.7c). Vlivem těchto účinků a vlivem nahodilého zatížení vznikají nad podporou v monolitické desce tahy, jejichž velikost převyšuje tahovou únosnost monolitického betonu. Konstrukce tedy působí jako železobetonová. Vlivem trhlin dochází k redukci tuhosti podporové oblasti a následné redukci účinků smršťování betonu. Proto při časově závislé analýze konstrukce je nutno uvážit tuto skutečnost. V čase, kdy je most uveden do provozu, je nutno nad podpěrami vyloučit beton z funkce.

Obr. 6.8

Nepřímé uložení prefabrikovaných nosníků

Při nepřímém uložení nosníků (obr. 6.8) je nutno pamatovat, že reakce R je nutno přenést z nosníků závěsnou výztuží do horních rohů příčníků. Funkce příčníků je tedy podobná jako u příkladů uvedených v kapitole 5 na obr. 5.6 a 5.7. S uvážením popsaných skutečností byla na rychlostní komunikaci R35 navržena mostní konstrukce o sedmi polích s rozpětími od 24 do 31 m (obr. 6.9 6.12). Most byl sestaven z prefabrikovaných nosníků uložených na montážní podpěry situované u definitivních podpěr (obr. 6.10).. Spojitost konstrukce je zajištěna jen betonářskou výztuží.

- 15 (83) -


Obr. 6.9

Most 206 na rychlostní komunikaci R35, stavba 09

Obr. 6.10

Obr. 6.11

Montáž nosníků a výztuž příčníků

Uložení nosníků při montáži a v definitivní konstrukci

- 16 (83) -


Obr. 6.12

Nepřímé uložení nosníků

V nosnících i monolitických příčnících byla navržena závěsná výztuž, která spolu s vodorovnou výztuží přenáší zatížení z nosníků do podpěr. Most bezporuchově slouží od roku 2002.

6.2

Monolitické konstrukce betonované na skruži

Konstrukce z předpjatého betonu o jednom až čtyřech polích celkové délky do 100 m jsou obvykle betonovány najednou na pevné skruži. Mosty o více polích jsou obvykle betonovány po polích s přečnívající konzolou. 6.2.1

Konstrukce betonované jako jeden celek – Integrované konstrukce

Mosty betonované jako jeden celek tvoří konstrukce různých statických systémů. Běžné jsou deskové (obr. 6.13) a nebo trámové (obr. 6.14) konstrukce podepřené svislými a nebo šikmými podpěrami. Obvykle jsou na podpěrách uloženy prostřednictvím neoprénových a nebo hrncových ložisek.

Obr. 6.13

Desková konstrukce

Obr. 6.14

Jednotrámová konstrukce

Nyní se stále častěji staví integrované konstrukce, které jsou monoliticky spojené se spodní stavbou. Spojení je buď rámové a nebo pomocí vrubových kloubů. Odstraňují se tak na údržbu náročná ložiska a zjednodušují se detaily napojení konstrukcí na násyp. Dále uvedeme tři příklady nedávno postavených konstrukcí.

- 17 (83) -


Nadjezd polní cesty nad rychlostní komunikací R35

a)

b)

Obr. 6.15

Integrovaný most- nadjezd nad rychlostní komunikací R35

Most o dvou polích tvoří parapetní nosník (obr. 6.15a) rámově spojený se střední stojkou a s koncovým příčníkem (obr. 6.15b). Střední stojka, která je sestavena ze dvou prefabrikovaných prvků, má tvar písmene V (obr. 6.16). Předpínací výztuž je vedena v krajních nosnících tvaru svodidla New Jersey.

Obr. 6.15


Koncový příčník vybetonovaný s krátkými křídly je podepřen vrtanými pilotami, které jsou v horní části délky 4 m zeslabeny. Horní část pilot byla betonována do ztraceného papírového bednění, které bylo vloženo spolu s pružným obalem do výpažnice vrtu. Přechod mezi mostem a násypem tvoří dlažba. Silniční nadjezd nad rychlostní komunikací R35 Most tvoří vzpěradlový rám o třech polích (obr.5.16). Mostovku tvoří jednotrámový nosník (obr.5.17a) proměnné výšky kloubově připojený k šikmým prefabrikovaným stojkám(obr.5.17b). Nosník je ukončen monolitickými příčníky. Protože koncové příčníky jsou spojeny se základy šikmých stojek prefabrikovanými vzpěrami, tvoří konstrukce samokotvený systém, který zatěžuje základy jen svislými silami. Nosník je předepnut kabely vedenými v trámu.

- 18 (83) -


Obr. 6.16


a)

b)

Obr. 6.17


U dříve postavených konstrukcí byly koncové příčníky betonovány spolu s krátkými křídly a přechodová deska, uložená na příčnících, byla situována mezi křídly. Mezi křídly a deskou tak vznikla spára, která byla diskutována

Obr. 6.18

Ukončení mostu

Obr. 6.19

- 19 (83) -

Ukončení mostu - nové


z hlediska dlouhodobé údržby (obr. 6.18). U nového řešení (obr. 6.19) je přechodová deska betonována s římsami, které současně tvoří obrubu – křídla, která ukončují most. Most přes Moravu a obtok v Olomouci

Obr. 6.19

Most přes Moravu a obtok v Olomouci

Most tvoří spojitý nosník o dvou polích přemosťující řeku Moravu a obtok (obr.5.19). Vnitřní podpěra je situována na společném svahu mezi řekou a odlehčovacím kanálem. Je navržena tak, aby byl umožněn příchod chodců ke tvrzi. Po obou stranách nosné konstrukce jsou navrženy deskové konzoly, na kterých jsou umístěny inženýrské sítě a které současně slouží pro převedení cyklistů a chodců (obr.5.20a). Inženýrské sítě jsou překryty odnímatelnými pochůznými prvky z vysokopevnostního betonu. S ohledem na průměr sítí je povrch chodníku situován 0.75 m nad vozovkou. Proto, s ohledem na bezpečnost chodců a cyklistů, jsou chodníky opatřeny zábradlím nejen na straně řeky ale i na straně vozovky. Nosník o dvou polích je pružně vetknut do krajních opěr (obr.5.20b). S ohledem na šikmé křížení s kanálem, má most rozdílnou šikmost v poli přes Moravu a v poli přes obtok. Pole přes řeku Moravu je tvořeno dvoutrámovou konstrukcí. Trámy mají proměnnou šířku plynule se rozšiřující od středu pole k opěrám. Most přes obtok je tvořen deskou proměnné tloušťky. Protože chodníky jsou vedeny 0.75 m nad vozovkou, jsou od vozovky odděleny svodidly, která mají tvar svodidla New Jersey. Svodidla nejen oddělují vozovku od chodníků, ale současně mají výraznou statickou funkci. Jsou součástí nosné konstrukce a přispívají k přenosu zatížení. Ve svodidlech jsou vedeny podélné předpínací kabely; jejich průběh odpovídá průběhu ohybového momentu od zatížení stálého. Proto jsou svodidla vedena až na konec mostu, kde lze kabely řádně zakotvit.

- 20 (83) -


Konstrukce je mimořádně štíhlá, a proto vyžadovala pečlivý návrh i provedení. Nosnou konstrukci mostu bylo nutno navrhnout z vysopevnostního betonu C 60/75, který svoji vysokou pevností umožňuje nejen návrh mimořádně štíhlých prvků, ale také, díky vysokému modulu pružnosti, omezuje dlouhodobé deformace konstrukce. Tyto deformace u dříve postavených konstrukcí podobných konstrukčních soustav způsobily provozní znehodnocení staveb. Takto navržený most také vyžaduje bezpečné založení, protože případná pootočení základů mohou vyvolat trvalé průhyby konstrukce. Most je založen na vrtaných pilotách; u hlavního pole je ohybový moment zachycen dvojicí sil - tlak je přenášen pilotami, tah předpjatými zemními kotvami. Piloty pod krajními opěrami jsou v horní části délky 6 m zeslabeny.

a)

b)

Obr. 6.20

6.2.2

Most přes Moravu a obtok v Olomouci

Konstrukce betonované po polích

Jak již bylo uvedeno, mosty o více polích jsou obvykle betonovány po polích s přečnívající konzolou. Spára je obvykle navržena v místě nulového momentu, to je přibližně v jedné pětině rozpětí pole. Ve spáře se napínají a následně spojkují předpínaci kabely. U prvních konstrukcí se ve spáře spojkovaly všechny kabely, nyní, na základě zkušeností s provozem těchto konstrukcí, jen polovina kabelů.

- 21 (83) -


Konstrukce se postupně betonují na pevné a nebo výsuvné skruži. Při statické analýze je nutno uvážit postup výstavby. Namáhání konstrukce během stavby je vysvětleno na příkladu konstrukce betonované na pevné skruži, u které se ve spáře spojkují všechny kabely (obr.6.21 a 6.22). Působení konstrukce během stavby je následující:

Obr. 6.21

Namáhání postupně betonované konstrukce od vlastní tíhy

a) vlastní tíha a předpětí první betonované části působí na staticky určitém nosníku s převislým koncem - A. b) vlastní tíha a předpětí druhé betonované části působí na spojitém nosníku o dvou polích s převislým koncem – B. Výsledné namáhání je dáno součtem účinků A+B

- 22 (83) -


c) vlastní tíha a předpětí třetí betonované části působí na spojitém nosníku o třech polích s převislým koncem – C. Výsledné namáhání je dáno součtem účinků A+B+C.

Obr. 6.22

Namáhání postupně betonované konstrukce od předpětí

Tento postup analýzy se opakuje pro všechna pole.

- 23 (83) -


Při řešení konstrukce je nutno sledovat průběh předpínací síly a zajistit, aby tahová síla ve spojce byla u napínaného kabelu menší, než je kotvící síla kabelu napnutého v předchozím kroku (obr. 6.23).

Obr. 6.23

Průběh předpínací síly v postupně napínaném a spojkovaném kabelu

Je-li konstrukce betonována ve výsuvné skruži zavěšené na konzole a podepřené u pilíře, je nutno tuto skutečnost také zohlednit. Při betonáži zatěžuje skruž konzolu, po posunu skruže uvolněná reakce zatěžuje (vlastně odlehčuje) vnitřní pole spojitého nosníku. Na obr.6.24 je uveden průběh momentů postupně betonované konstrukce proměnné výšky. V každém montážním stavu obrázek ukazuje namáhání konstrukce od vlastní tíhy bez a se zatížením skruží. Čárkovaně je znázorněno namáhání konstrukce po ukončení stavby. Vlivem dotvarování betonu má konstrukce snahu dosáhnout stavu napjatosti, který odpovídá působení konstrukce vybetonované najednou na pevné skruži. I když spára mezi postupně betonovanými úseky je situována poblíž bodu, kde je od zatížení stálého nulový moment, může být - s ohledem na postupnou výstavbu a působení výsuvné skruže - výsledný průběh momentů po skončení výstavby rozdílný od průběhu momentů konstrukce vybetonované najednou na pevné skruži. Protože konstrukce má snahu dosáhnout tohoto stavu, je nutno provést podrobnou časově závislou analýzu konstrukce. Při analýze je nutno také zohlednit postupné napínání kabelů. U prvních postupně betonovaných konstrukcí byly všechny kabely vedeny souběžně a byly kotveny ve spáře co nejblíže u sebe (obr. 6.27a a 6.28a). Ačkoliv kabely byly kotveny v místě, kde je od zatížení stálého nulový moment, byly v průběhu let u těchto spár objeveny jak svislé, tak i vodorovné trhliny. Jejich vysvětlení je zřejmé z obrázků 6.25 a 6.26. Na obr. 25a jsou uvedeny trajektorie hlavních napětí stěny podepřené na jednom okraji a zatížené osamělou silou působící v jejím středu. Síla modeluje předpínací kabel. Obrázek ukazuje na nerovnoměrné rozdělení napětí a na skutečnost, že za kotvou vzniká velké tahové napětí. Na obr. 6.26b je uveden průběh normálových napětí v řezu před (σk,p) a za (σk,z) kotvou. Tahová síla za kotvou (integrál napětí) má velikost až 0.23 síly P.

- 24 (83) -


Obr. 6.24 Namáhání postupně betonované konstrukce od vlastní tíhy: 1 – vlastní tíha pole 1, 2 – vlastní tíha pole 1 a tíha skruže s betonem pole 2 3 – vlastní tíha pole 1-2, 4 – vlastní tíha pole 1-2 a tíha skruže s betonem pole 3 5 – vlastní tíha pole 1-3, 6 – vlastní tíha pole 1-3 a tíha skruže s betonem pole 4 Na obr. 6.25c je znázorněno přetvoření stěny v řezu, kde je situována kotva. Vlivem koncentrace napětí pod kotvou se zvětšuje nejen pružné, ale i plastické přetvoření od dotvarování betonu. Aby nedošlo k odtržení části stěny za kotvou, je nutno stěnu v místě kotvy řádně vyztužit.

- 25 (83) -


Obr. 6.25 Kotvení kabelů ve stěně: a) trajektorie hlavních napětí, b) průběh normálových napětí, c) deformace stěny Na obr. 6.26 je znázorněna postupně betonovaná stěna nosníku výšky b a tloušťky d. Obrázek nahoře popisuje vždy celou konstrukci, obrázek dole výsek konstrukce Nejdříve se vybetonuje levá část stěny, která se centricky předepne silou P – obr. 6.26a. Pod kotvou vzniká ve stěně nerovnoměrné napětí a σk,p. V řezu, ve vzdálenosti odpovídající výšce b, je stěna namáhána rovnoměrným tlakovým napětím σ = P/bd. Následně se napojí předpínací kabel a vybetonuje se pravá část stěny. Po dosažení dostatečné pevnosti se kabel předepne silou P – obr. 6.26b. Působení kabelu lze nahradit silou P působící ve spojení a v kotvě. Pod kotvou vzniká ve stěně nerovnoměrné napětí bσk,p, těsně za kotvou vzniká ve stěně nerovnoměrné napětí bσkz V řezu, ve vzdálenosti odpovídající výšce b, je stěna namáhána rovnoměrným tlakovým napětím σ = P/bd. Výsledné namáhání konstrukce (obr. 6.26c) je dáno součtem obou účinků. Podle nosníkového řešení by část konstrukce mezi oběma řezy měla být namáhána rovnoměrným tlakem, ve skutečnosti je však výsledná napjatost dána součtem napjatosti získaných v obou krocích cσ = aσ + bσ. Je zřejmé, že vpravo od spojky kotvou vznikne koncentrace namáhání, vlevo, těsně za kotvou dokonce tah cσkz. Tato skutečnost vysvětluje, proč ve sparách vznikly trhliny. Je tedy zřejmé, že prutové řešení nemůže vystihnout složitou napjatost v oblasti spojky kabelů. Konstrukci je tedy nutno v této oblasti podrobně řešit nebo dodržet obecně uznávané konstrukční zásady. Podle nich lze ve spáře kotvit jen polovinu kabelů a kotvy je nutno rovnoměrně rozmístit po průřezu – obr. 6.28b. Řešení podle obr. 6.27 a 6.28a je nepřípustné. V případě, že ve spáře s ohledem na postup stavby nelze kotvit jen polovinu kabelů (obr. 3.3) je nutno provést detailní analýzu kotevní oblasti.

- 26 (83) -


Obr. 6.26 Napětí ve spáře postupně betonované stěny: a) předepnutí první části, předepnutí druhé části, výsledná napjatost Komorové nosníky lze předepnout kabely, které se nad podporami překrývají a které jsou kotveny v rozšířené části stěn u podpor – obr.6. 27b. Při řešení je nutno pamatovat na zachycení tahových napětí za kotvami a na posouzení příčného ohybového namáhání stěn. U ostatních konstrukcí se ve spáře kotví jen polovina kabelů rovnoměrně rozdělená po průřezu. Druhou polovinu kabelů je nutno osadit v plné délce. Protože část kabelů situovaných v následně betonované části je nutno ohnout a prozatímně umístit nad budované pole (obr. 6.27c, 6.30), používá se také řešení, ve kterém se tyto kabely kotví v tak zvané plovoucí spojce. Tato spojka, která je situována v prostoru za kotvami, umožňuje spojení jednotlivých lan (obr. 6.27d, 6.29). Lana jsou situována v rozšířeném kabelovém kanálku navrženém tak, aby umožnila protažení lan bez jejich kontaktu s okolním betonem. - 27 (83) -


Obr. 6.27

Obr. 6.28

Uspořádání kabelů.

Kotvení kabelů ve spáře

Obr. 6.29

- 28 (83) -

Plovoucí spojka


Obr. 6.30

6.2.2.1

Průběžné kabely

Konstrukce betonované na pevných skružích

Postupná výstavba po polích na pevné skruži se převážně používá pro geometricky složité konstrukce vedené relativně nízko nad terénem. Jako příklad uvedeme dva typy konstrukcí postavených na dálnici D47 v Ostravě. Křižovatka Rudná dálnice D47 Křižovatka Rudná (obr. 6.31), která je tvořena rondelem, vyžadovala stavbu sedmi mostů. Mosty s označením č. 202, 203, 204, 205, 208 jsou nové, most označený č. 206 využívá starou prefabrikovanou konstrukci. Všechny nové mosty mají jednotné architektonické a konstrukční uspořádání (obr 6.32) a byly postaveny stejnou technologií.

Obr. 6.31

Křížovatka Rudná

Obr. 6.32 Křižovatka Rudná - Vizualizace

Mosty jsou stavěny v oblasti ovlivněné účinky od poddolování. Konstrukce musí odolávat nejenom účinkům od rozdílných svislých deformací podpěr, ale také účinkům vyvolaným jejich vodorovným pohybem a natočením. Dosud byly v této oblasti stavěny jen staticky určité konstrukce.

- 29 (83) -


202

203

204

Obr. 6.32 Křižovatka Rudná – Jednotné architektonické a konstrukční řešení Ačkoliv mosty mají složitý tvar a musí odolávat účinkům poddolování, jsou navrženy jako spojité staticky neurčité konstrukce s dilatačními závěry navrženými jen na koncových podpěrách. Návrh mostů byl ovlivněn dvěma protichůdnými požadavky. Konstrukce bylo nutno jednak navrhnout dostatečně tuhé, aby byly schopny odolávat návrhovému zatížení, jednak dostatečně poddajné, aby byly schopny odolávat účinkům od poddolování. S ohledem na skutečnost, že účinky od poddolování vyvolávají značné vodorovné pohyby spodní stavby jak v podélném, tak i v příčném směru mostu, jsou nosné konstrukce vždy podepřeny jedním pevným ložiskem; ostatní ložiska jsou buď jednosměrná, nebo všesměrná. Vodorovná stabilita konstrukcí je zajištěna jednosměrnými a všesměrnými ložisky kombinovanými se stoppery (lock up devices), které umožňují pozvolný pohyb vyvolaný teplotními změnami a pohyby základů, ale odolávají silám od nahodilého zatížení a od větru. Uspořádání ložisek a stopperů bylo navrženo na základě velmi podrobné statické analýzy, která zohlednila účinky brzdných a odstředivých sil, zatížení větrem, teplotních změn a vlivy poddolování.

Obr. 6.33 Křižovatka Rudná Most 203

Obr. 6.34 Křižovatka Rudná Most 208

Hlavní křížení je tvořeno dvěma 239.70 m dlouhými mosty č. 203 – obr. 6.33. Mosty mají sedm polí s rozpětími od 25.30 do 37.63 m. Mosty na rondelu s označením č. 202 a 203 jsou s rampami. V místě, kde se rampy oddělují od hlavního mostu, se páteřní nosník rozděluje na dvě konstrukce – obr. 6.31, 6.35, 6.36. Most č. 202 celkové délky 207.08 m má sedm polí s rozpětími od 24.30 do 34.95 m. Krátká západní rampa délky 77.66 m má tři pole s rozpětími od 21.66 do 29.19 m. Most č. 204 celkové délky 234.47 m má sedm polí s rozpětími od 25.75 do 37.46 m. Východní rampa délky 121.07 m má čtyři pole s rozpětími od 21.96 do 36.29 m.

- 30 (83) -


Obr. 6.35 Křižovatka Rudná - Most 202 Most č. 205 má tři pole s rozpětími 19.80+33.40+17.80 m. Rampový most č. 208 se na jižní opěře napojuje na most č. 204. Most celkové délky 176.00 m má šest polí s rozpětími od 24.5 do 32.40 m – obr. 6.34. Nosnou konstrukci všech mostů tvoří úzký páteřní nosník s velmi vyloženými konzolami. S ohledem na složitou geometrii mostů č. 202 a 204 jsou šířky páteřního nosníku a vyložení konzol proměnné. Jejich tvar byl určen na základě pečlivé parametrické studie, která porovnávala estetické působení prostorových křivek tvořených okraji nosné konstrukce a spotřebu materiálu.

Obr. 6.36 Křižovatka Rudná - Most 202 Nosné konstrukce šířky až 15.50 m jsou podepřeny dvěma ložisky; nosné konstrukce šířek do 11.25 m jsou podepřeny jedním ložiskem – obr. 6.36. Štíhlé pilíře mají konstantní tloušťku 1.50 m; jejich šířka závisí na počtu ložisek. Pilíře se dvěma ložisky mají proměnnou šířku od 2.50 do 3.29 m; pilíře s jedním ložiskem mají proměnnou šířku od 1.80 to 2.59 m. Změna šířky je parabolická a pohledově navazuje na zakřivení vnějšího povrchu nosné konstrukce. Nosnou konstrukci tvoří jednoduchý kompaktní průřez, který může být vybetonován najednou, bez přerušení. Konstrukční prvky jsou navrženy jako duk-

- 31 (83) -


tilní prvky, které mají velkou plastickou rezervu. Byly navrženy jako částečně předpjaté prvky s nízkou hladinou předpětí. Tlačený beton má vždy dostatečnou příčnou výztuž zajišťující jeho ovinutí. Mosty byly betonovány po polích v bednění podpíraném skruží. Spáry mezi jednotlivými úseky byly situovány ve vzdálenostech od 4 do 6 m od podpěr. V běžných spárách byla spojkována jenom jedna polovina předpínacích kabelů. S ohledem na postup stavby bylo nutno v několika spárách kotvit až 70% kabelů. Aby byla zajištěna dlouhodobá funkce těchto spár, byla jejich napjatost pečlivě posouzena prostorovou analýzou zohledňující postupnou betonáž a předpínání konstrukce. S ohledem na špatné geologické poměry a tomu odpovídající sedání konstrukcí, bylo nutno mosty před jejich předáním výškově rektifikovat - obr. 6.36. Konstrukce mostu byly analyzovaná jako prostorová konstrukce metodou konečných prvků. Velká pozornost byla věnována časově závislé analýze přerozdělení vnitřních sil vyvolané postupnou betonáží a předpínání nosné konstrukce. S ohledem na půdorysné zakřivení mostovek vznikají v konstrukcích významná namáhání od vodorovných složek radiálních sil. Příčná výztuž byla navržena na základě prostorové analýzy konstrukce sestavené z prostorových prvků programovým systémem ANSYS. Křižovatka Místecká dálnice D47 Křižovatka Místecká, která je tvořena rondelem, vyžadovala stavbu pěti mostů – obr. 6.37. Mosty s označením 223, 225, 228, 229 byly postaveny nedávno, dlouhý viadukt označený 224 bude postaven v budoucnu. Všechny mosty mají jednotné architektonické a konstrukční uspořádání a byly postaveny stejnou technologií.

Obr. 6.37 Křižovatka Místecká Ačkoliv mosty mají složitý tvar a musí odolávat účinkům poddolování, jsou navrženy jako spojité staticky neurčité konstrukce s dilatačními závěry navrženými jen na koncových podpěrách. Návrh mostů byl ovlivněn dvěma protichůdnými požadavky. Konstrukce bylo nutno jednak navrhnout dostatečně tuhé tak, aby byly schopny odolávat návrhovému zatížení, jednak dostatečně poddajné, aby byly schopny odolávat účinkům od poddolování. Protože relativní vzájemné pootočení podpěr od poddolování klesá s délkou mostu, jsou místa, kde je pootočení přenášeno do nosné konstrukce, navržena v nejdelší možné vzdálenosti – u koncových opěr. Na všech mezilehlých podpěrách je nosná konstrukce ose podepřena jediným ložiskem.

- 32 (83) -


Obr. 6.38 Křižovatka Místecká – most 223 S ohledem na skutečnost, že účinky od poddolování vyvolávají značné vodorovné pohyby spodní stavby jak v podélném, tak i v příčném směru mostu, jsou nosné konstrukce vždy podepřeny jedním pevným ložiskem; ostatní ložiska jsou buď jednosměrná, nebo všesměrná. Vodorovná stabilita konstrukcí je zajištěna jednosměrnými a všesměrnými ložisky kombinovanými se stoppery (lock up devices), které umožňují pozvolný pohyb vyvolaný teplotními změnami a pohyby základů, ale odolávají silám od nahodilého zatížení a od větru.

Obr. 6.39 Křižovatka Místecká – most 223, uložení mostu

- 33 (83) -


U mostů č. 223 a 225 se dopravní pruhy vzájemně oddělují. Most č. 223, jehož půdorysný tvar se podobá řeckému písmenu ∆, je tvořen hlavním mostem, který přemosťuje dálnici a severní a jižní rampou. Hlavní most celkové délky 228.47 m má deset polí s rozpětími od 16.31 do 26.80 m; severní rampa délky 113.99 m má šest polí s rozpětími od 16.00 do 24.99 m; jižní rampa délky 136.58 m má šest polí s rozpětími od 18.00 to 27.05 m. Most č. 225, jehož půdorysný tvar se podobá písmenu Y, je tvořen hlavním mostem, který přemosťuje dálnici a jižní rampou. Hlavní most celkové délky 171.00 m má sedm polí s rozpětími od 18.00 do 27.00 m; jižní rampa délky 114.68 m má pět polí s rozpětími od 17.35 to 27.92 m. Most č. 228, který má konstantní šířku má pět polí. Celková délka mostu je 96.00 m, rozpětí polí jsou od 15.00 do 22.00 m. Most č. 229 celkové délky 125.57 m má také konstantní šířku; má šest polí s rozpětími od 16.55 do 23.10 m. Všechny mosty jsou v půdorysném oblouku; minimální poloměr je 100 m. Nosné konstrukce mostů a ramp jsou tvořeny páteřním nosníkem s velmi vyloženými konzolami – obr. 6.38. Štíhlé pilíře mají eliptický průřez. Tam, kde se mosty a rampy spojují, jsou konzoly vzájemně spojeny a tvoří desku mostovky – Obr.6. Na všech pilířích je nosná konstrukce podepřena jediným hrncovým ložiskem situovaným v ose mostu. Na koncích nosné konstrukce jsou páteřní nosníky ztuženy příčníkem, který přenáší zatížení do dvojice hrncových ložisek, které omezují příčné stočení mostovky. Uspořádání ložisek a stopperů (obr. 6.39) bylo navrženo na základě velmi podrobné statické analýzy, která zohlednila účinky brzdných a odstředivých sil, zatížení větrem, teplotních změn a vlivy poddolování. Mosty byly betonovány po polích v bednění podpíraném lehkou skruží - Obr.8. Spáry mezi úseky byly situovány ve vzdálenostech od 4 do 6 m od podpěr. Ve spárách byla spojkována jenom jedna polovina předpínacích kabelů.

Obr. 6.40 Křižovatka Místecká – postupná staba

6.2.2.1

Konstrukce betonované na posuvných skružích

V nedávné době bylo u nás postaveno, nebo se staví několik dlouhých viaduktů betonovaných ve výsuvné skruži situované buď pod a nebo nad betonovanou mostovkou.

- 34 (83) -


Viadukty Knínice a Mordova Rokle, dálnice D8 Viadukty Knínice a Mordova Rokle byly postaveny na dálnici D8 mezi Teplicemi a hranicí s Německem (obr. 6.41). Oba mosty mají podobné architektonické a konstrukční uspořádání a byly postaveny stejnou technologií. Nosné konstrukce obou mostů jsou tvořeny páteřním nosníkem s velmi vyloženými konzolami. Mosty byly betonovány po polích v bednění podporovaném výsuvnou skruží. – obr. 2.10

Obr. 6.41

Viadukt Knínice

Viadukt Knínice, je tvořen dvěma rovnoběžnými mosty s nosnými konstrukcemi délek 1,027 m and 1,077 m. Niveleta je v podélném sklonu 4.5%; odpovídající výškový rozdíl mezi opěrami je 48 m. Protože viadukt přímo navazuje na tunel, je příčná mezera mezi mosty proměnná - od 0.90 do 9.00 m. Nosné konstrukce obou mostů tvoří spojité konstrukce s typickým rozpětím 42 m – obr. 6.42a.

Obr. 6.42

Viadukt Knínice (a) a Mordova Rokle (b)- podélný řez

Viadukt Mordova Rokle, který přemosťuje hluboké údolí, je tvořen dvěma rovnoběžnými mosty s nosnými konstrukcemi délek 527 m. Nosné konstrukce obou mostů tvoří spojité konstrukce s typickým rozpětím 42 m – obr. 6.42b. Nosné konstrukce obou mostů jsou tvořeny páteřním nosníkem s velmi vyloženými konzolami – obr.3 a 4. Páteřní nosník má plný průřez proměnné výšky od 2.6 m u podpěr do 1.4 m uprostřed rozpětí – Obr.5. Náběh má tvar paraboly čtvrtého stupně. Nosná konstrukce, která byla navržena jako částečně předpjatá konstrukce, je předepnuta jak v podélném, tak i v příčném směru mostu.

- 35 (83) -


Obr. 6.42

Viadukt Knínice- a) podélný řez, b)příčný řez

Pilíře obou mostů jsou tvořeny štíhlými sloupy výšky až 25.2 m. Pilíře mají konstantní tloušťku 2.4 m, jejich šířka je proměnná od 3.0 do 3.91 m – obr.6.42 a 6.43. Změna šířky, která sleduje křivku odpovídající parabole čtvrtého stupně, vizuálně pokračuje ve vnějším obvodu příčného řezu mostovky.

Obr. 6.43

Viadukt Mordova Rokle- a) příčný řez, b)- podélný řez

Nosná konstrukce je na každém pilíři podepřena dvojicí hrncových ložisek. Pilíře jsou navrženy tak, aby do prostoru mezi ložiska bylo možné vložit hydraulické lisy pro možnou výškovou rektifikaci konstrukce. Podélné vodorovné síly jsou zachyceny

- 36 (83) -


třemi páry pevných ložisek situovaných na třech středních pilířích. Pilíře jsou založeny na vrtaných pilotách. Nosné konstrukce obou viaduktů jsou betonovány postupně po polích s přečnívající konzolou v bednění podporované výsuvnou skruží. Skruž je tvořena dvěma ocelovými nosníky komorového průřezu. Na předním konci jsou nosníky podepřeny na pilířích, na zadním konci jsou zavěšeny na konzole již vybetonované nosné konstrukce. Spáry mezi postupně betonovanými úseky jsou umístěny ve vzdálenosti 8.5 m od pilířů. Ve spáře mezi postupně betonovanými poli je kotvena a následně spojkována jen jedna polovina kabelů. Druhá polovina kabelů je spojkována v plovoucích spojkách (obr. 6.44) vzdálených 2.60 m od spáry. Mosty byly stavěny rychlostí jedno pole za 10 dní.

Obr. 6.44

Viadukt Knínice a Mordova Rokle- vedení kabelů

Konstrukce mostu byly analyzovaná jako prostorová konstrukce metodou konečných prvků. Velká pozornost byla věnována časově závislé analýze přerozdělení vnitřních sil vyvolané postupnou betonáží a předpínání nosné konstrukce. Při betonáži je konzola dříve vybetonovaného pole zatížena velkou silou vyvolanou tíhou skruže nesoucí celé betonované pole. Dotvarování a smršťování mladého betonu konzoly nesoucí výsuvnou skruž má podstatný vliv na deformaci konstrukce. Proto je věnována velká pozornost časově závislé analýze všech montážních kroků a návrhu nadvýšení. S ohledem na skutečnost, že při stavbě je v poli přilehlém betonovanému poli předpínána jenom jedna polovina předpínacích kabelů, vznikají v tomto poli velká tahová napětí. Proto byla nosná konstrukce navržena jako částečně předpjatá konstrukce, v které byla kontrolována šířka trhlin a únavové namáhání v oceli. Podobně je navrženo i příčné předpětí. Stavba obou mostů byla zahájena v roce 2004, dokončena v roce 2006.

Viadukt č.220, stavba dálnice D4704

Obr. 6.45


Viadukt, který je tvořen dvojicí souběžných, vzájemně nezávislých mostních konstrukcí, převádí dálnici přes mělké údolí potoka Ludiny. Nosnou konstrukci - 37 (83) -


mostu o deseti polích tvoří klasická dvoutrámová konstrukce výšky 2.10 m. Rozpětí polí je 25.0 + 8x32.0 + 25.0 m, šířka mostovky je u obou mostů konstantní 16,60 m, osová vzdálenost trámů je 8.60 m. Příčníky jsou jen u krajních opěr. a)

b)

Obr. 6.45

Viadukt č.220, stavba dálnice D4704 – a) příčný řez, b) podélný řez

Konstrukce je podélně i příčně dodatečně předpjatá, trámy jsou částečně předpjaté, mostovka je v příčném směru navržena jako železobetonová s nízkým stupněm předpětí uvažovaným na straně vnějších sil. Most je betonován postupně po polích s přečnívající konzolou délky 7 m v posuvné skruži zřejmé z obr. 2.13. Ve sparách je spojkována jen jedna polovina kabelů, druhá je ohnuta na nosnou konstrukci – obr. 6.30.

Obr. 6.46


- 38 (83) -


Viadukt č.210, stavba dálnice D4706 Viadukt, který je tvořen dvojicí souběžných, vzájemně nezávislých mostních konstrukcí, převádí dálnici přes mělké údolí. S ohledem na šikmé křížení s potoky mají mosty vzájemně posunuté podpěry. Levý most má 16 polí s rozpětími 25.0+36.0+13x42.0+29.95, pravý most má rovněž 16 polí s rozpětími 32.22+13x42.0+36,0+29.35. Nosná konstrukce obou mostů je tvořena dvoutrámem výšky 2.40 m, osová vzdálenost trámů je 7.60 m. Součástí nosné konstrukce je postranní žlab na nižší levé straně mostu. a)

b)

Obr. 6.47

Viadukt č.210, stavba dálnice D4706 – a) příčný řez, b) podélný řez

Trámy jsou prostřednictvím předpjatých příčníků šířky 2.50 m nepřímo uloženy na dvojicích ložisek o osové vzdálenosti 2.40 m Na opěrách jsou trámy NK uloženy přímo na hrncová ložiska pod jednotlivými trámy. Pevná ložiska jsou osazena na dvou středních pilířích. Mosty tak tvoří rozpěrákovou konstrukci. Pro podélné předpětí každého trámu je použito 6 kabelů o 19 lanech. Kabely podélného předpětí jsou napínány z čel konzol jednotlivých vybetonovaných polí a nastavovány pomocí kompaktních a plovoucích spojek. Nadpodporové příčníky jsou předepnuty 7+7 ohýbanými kabely o 4 lanech kotvenými mrtvou kotvou u dna trámů na jednom a napínanou kotvou na konci konzoly na druhém konci. Celkové příčné předpětí je realizováno na vybetonovaném zárodku. Most je budován po polích ve výsuvné skruži s horním hlavním nosníkem situovaným nad mostovkou – obr. 2.13, který je podporován konzolou již vybeto-

- 39 (83) -


novaného pole a zárodkem vybetonovaným a montážně spojeným s pilířem betonovaného pole. Zavěšený most přes Odru a Antošovická jezera, stavba dálnice D4706 Postupná výstavba mostu po polích betonovaných ve výsuvné skruži byla také použita při stavbě zavěšeného mostu délky 589 m postaveného na dálnici D47 přes řeku Odru a přes Antošovická jezera.

Obr. 6.48

Zavěšený most přes Odru

S ohledem na vedení trasy a plavební profil plánovaného plavebního kanálu bylo nutno navrhnout konstrukci s minimální stavební výškou. Protože most je situován v krásné rekreační oblasti, bylo nutno navrhnout estetickou konstrukci, která by se moha stát symbolem nové dálnice. Proto byla přijata konstrukce zavěšená v ose mostu na jediném pylonu situovaném v prostoru mezi řekou a jezery – obr. 6.48 a 6.49.

Obr. 6.49 Zavěšený most přes Odru – konstrukce zavěšených a přilehlých polí S ohledem na šikmé křížení místních komunikací jsou délky prvních tří polí rozdílné. Pravý most směřující na sever má rozpětí polí 24.5+2x33.0+36.0 +105.0+56.57+39.43+6x39.0+27.5 m; levý most směřující na jih má rozpětí polí 21.5+33.0+2x36.0+105.0+56.57+39.43+6x39.0+27.5 m (obr. 6.50). Protože do mostu zasahují připojovací a odbočovací pruhy přilehlé křižovatky, je šířka prvních polí obou mostu rozdílná - od 14.60 do 13.60 m. Hlavní pole přemosťující řeku Odru je zavěšeno na 46.81 m vysokém pylonu (obr. 6.51). Protože závěsy jsou symetrické, jsou kotvící závěsy zakotveny ve

- 40 (83) -


dvou přilehlých polích situovaných v prostoru mezi řekou a jezerem. Závěsy mají semi-radiální uspořádání; v mostovce jsou kotveny po 6.07 m, v pylonu po 1.20 m. Mostovku každého mostu tvoří dvoukomorový nosník tloušťky 2.20 m bez tradičních konzol – (obr. 6.49 a 6.51). Spodní desky obou komor jsou skloněny; v ose nosníků jsou zakřiveny. V zavěšených polích jsou komorové nosníky vzájemně spojeny příčně předepnutou horní deskou vybetonovanou mezi nosníky a osamělými vzpěrami situovanými po 6.07 m. Závěsy jsou kotveny v kotevních blocích situovaných ve spojující desce. Vzpěry spojují spodní zakřivené části nosníku a spolu se skloněnými deskami tvoří čistý příhradový systém přenášející sílu ze závěsu do stěn nosníků. Mezi kotvami závěsů jsou ve spojující desce navrženy kruhové otvory umožňující prosvětlení prostoru pod mostem.

Obr. 6.50 Zavěšený most přes Odru – podélný řez: a) hlavní pole, b) most Pylon je tvořen ocelovým sloupem osmiúhelníkového průřezu, který je spřažen s krycím betonem. V horní části pylonu jsou kotveny závěsy, spodní část je vyplněna betonem. Pylon má konstantní tloušťku 3.00 m; jeho šířka pod mostovkou je 4.10 m, nad mostovkou je 2.40 m. Beton má charakteristickou krychelnou pevnost 75 MPa. Pro závěsy je použit systém VSL SSI 2000. Závěsy jsou sestaveny z 55 až 91 lan průměru 15.7 mm. Lana jsou vedena v PE trubkách s vnějším povrchem opatřeným šroubovitým nálisem zajišťujícím odkápnutí vody. Takto je snížena možnost jejich vibrace. Všechny pilíře mají eliptický průřez šířky 4.10 m a tloušťky 1.60 m. Na opěrách a pilířích 1 až 5 a 9 až 15 je mostovka podepřena dvojicí hrncových ložisek; jedno ložisko je jednosměrné, druhé je všesměrné. Na pilířích 7 a 8, které podporují kotvící pole, jsou pilíře spojeny s mostovkou a základy předepnutými vrubovými klouby a tak tvoří kyvné stojky.

- 41 (83) -


Obr. 6.51 Zavěšený most přes Odru – příčné řezy: a) zavěšená pole, b) viadukt, c) u pylonu Mostovka je s pylonem spojena předepnutou horní deskou (obr. 6.51c). Smykové síly jsou přeneseny ze stěn nosníků do pylonu skloněnými kabely, které příčně předpínají podporové příčníky. Příčný ohyb je přenášen předepnutou horní deskou a vzpěrami situovanými po obou stranách pylonu. Pylon, pilíře a opěry jsou založeny na vrtaných pilotách.

Obr. 6.52 Zavěšený most přes Odru: a) výsuvná skruž, vedení soudržných kabelů, c) vedení vnějších nesoudržných kabelů Dodavatel se však rozhodl betonovat celou konstrukci po polích v bednění zavěšeném na výsuvné skruži situované nad mostovkou. Použil Overhead Strukturas Movable Scaffolding System (SMSS) – obr. 6.52, 6.54. V zavěšených po- 42 (83) -


lích proto bylo nutno postavit montážní podpěry, které se po spojení a zavěšení obou mostů na pylon odstranily. Při stavbě byla výsuvná skruž podepřena podporovým segmentem uloženým na montážně znehybněných ložiscích – obr. 6.53. Nejdříve se vybetonovala spodní deska se střední stěnou (obr. 6.55), po částečném předepnutí konstrukce jedním soudržným kabelem se betonovala horní deska. Po předepnutí příčných kabelů se předepnuly zbývající podélné kabely a skruž se přesunula do dalšího pole.

Obr. 6.53 Zavěšený most přes Odru: podporový segment nad montážní a definitivní podpěrou Při stavbě běžných polí se napínaly vnitřní soudržné kabely vedené ve střední stěně a vnější kabely vedené podél stěn. Vnitřní a vnější kabely jsou ohýbané a jsou kotveny v podporových segmentech. Zatímco soudržné kabely jsou kotveny a spojkovány v každém poli (obr. 6.52b2), vnější kabely se v podporových příčnících překrývají (obr. 6.52c). Každý vnější kabel je veden přes dvě pole a je napínán z čela postupně betonované konstrukce. Proto jen jedna polovina vnějších kabelů je kotvena v podporových segmentech. Ohýbané kabely jsou doplněny 2x2 přímými kabely situovanými na okrajích nosníků (obr. 6.52b1). Ve spáře je kotvena a spojkována jen jedna polovina těchto kabelů, druhá polovina kabelů je spojkována v plovoucí spojce situované ve vzdálenosti 1.70 až 6.00 m za spárou.

Obr. 6.54 Zavěšený most přes Odru:výsuvná skruž Po vybetonování mostovky obou mostů se smontoval ocelový sloup pylonu, následně se vybetonovala výplň a krycí beton pylonu. Současně se mezi mostovkami smontovaly vzpěry a vybetonovala se a předepnula se spojující deska.

- 43 (83) -


Zavěšená pole byla v průběhu montáže také předepnuta vnitřními a vnějšími kabely. Vnitřní kabely jsou přímé, vnější kabely jsou jak přímé, tak i ohýbané. Po zavěšení mostovky na závěsy se vnější ohýbané kabely odstranily. Mostovka běžných polí je příčně předepnuta vnitřními soudržnými kabely vedenými v horní desce. V zavěšených polích je po vybetonování spáry mezi nosníky mostovka dodatečně předepnuta dalšími přímými kabely vedenými v horní desce a ohýbanými kabely situovanými v žebrech skloněných spodních desek. Tyto kabely jsou kotveny v nálitcích situovaných v místě spojení horní a spodní desky se stěnami nosníků.

Obr. 6.55 Zavěšený most přes Odru:betonáž spodní a horní desky mostovky Podle analyzovaného problému byla konstrukce řešena jako rovinná, nebo prostorová konstrukce sestavená z prutových a nebo prostorových prvků. Analýza byla provedena programovými systémy NEXIS a ANSYS. Velká pozornost byla věnována analýze vzájemného spojení komorových nosníků a připojení desky k pylonu. Také byla provedena geometricky nelineární analýza stability pylonu. S ohledem na postupnou betonáž mostovky, změnu statického působení při stavbě a rozdílné stáří konstrukčních prvků, byla také provedena detailní časově závislá analýza konstrukce. Tato analýza sloužila nejen k určení redistribuce statických účinků, ale také pro nadvýšení mostovky a montážních podpěr. Stavba mostu byla zahájena v roce 2005, dokončena na podzim 2007.

6.3

Vysouvané konstrukce

Při vysouvání je konstrukce namáhána ohybovým momentem obou znamének. Maximální ohybové namáhání vzniká ve vysouvané konzole. Mezi vnitřními podpěrami je konstrukce od vlastní tíhy g namáhána ohybovými momenty, jejich velikost dosahuje hodnot dokonale vetknutému nosníku, to je -1/12 gl2, popřípadě 1/24 gl2. Pro toto namáhání je konstrukce předepnuta centrickým předpětím. Pro informaci je na obr. 6.56 uveden průběh ohybových momentů ve vysouvané konstrukce, u které je ohybový moment ve vysouvané konzole redukován ocelovým výsuvným nosem.

- 44 (83) -


V německy mluvících zeních je centrické předpětí tvořeno předpínacími tyčemi situovanými v horní a spodní desce. Toto předpětí je po vysunutí doplněno o průběžné kabely vedené ve stěnách nosníku. Tyto kabely se překrývají v nálitcích situovaných na stěnách, ve kterých jsou také kotveny (obr. 6.57a). S rozvojem vnějšího předpětí byly ve Francii vyvinuty konstrukce, které byly centricky předepnuty dvěma systémy vnějších kabelů. Definitivními kabely s průběhem odpovídajícím průběhu ohybových momentů a montážními kabely s průběhem opačným (obr. 6.57b). Po vysunutí se montážní kabely odstraní a použijí se u jiné konstrukce.

Obr. 6.56 Vysouvaná konstrukce: a) průběh momentů při vysouvání, b) obalová čára momentů Je samozřejmé, že centrické předpětí lze kombinovat s vnějšími kabely, které lze kotvit v podporových příčnících, popřípadě v nálitcích situovaných v rozích komorového průřezu. Jako příklad vysouvané konstrukce je uveden nedávno dokončený most postavený na dálnici D8.

- 45 (83) -


Obr. 6.57 Vysouvaná konstrukce - uspořádání kabelů Most přes Rybný potok, dálnice D8

Obr. 6.58

Most přes Rybný potok

Dálniční most přes Rybný potok byl postaven na úseku 0807/II, část H dálnice D8. V nabídkovém projektu bylo přemostění tvořeno dvěma mosty samostatně převádějící oba směry dálnice, pro realizaci byl však přijat alternativní návrh, ve kterém jsou oba směry dálnice převedeny po jednom mostě. V místě přemostění je osa dálnice ve směrovém oblouku s poloměrem 1750 m, na který navazuje přechodnice s parametrem A = 1387 a v údolnicovém oblouku s poloměrem R = 24500 m. Dálnice byla navržena v jednostranném příčném sklonu 2,5%.

- 46 (83) -


Obr. 6.59

Most přes Rybný potok – kružnice výsuvu

Pro účely vysouvání je prostorová křivka nivelety nahrazena kružnicí s poloměrem R=2021,93m jejíž rovina je 8,7% nakloněna k vodorovné (Obr. 2). Kružnice výsunu je navržena tak, aby co možná nejvíce sledovala niveletu dálnice – maximální odchylka je +/- 3mm. Odchylka od směrového řešení (maximálně +/- 140 mm) je vyrovnávána proměnným vyložením konzol. Protože kružnice výsunu je nakloněna, dochází při výsunu k plynulému příčnému zkroucení konstrukce – od 2,5% do 3,04%. Proto byl příčný sklon dálnice upraven.

Obr. 6.60

Most přes Rybný potok – podélný řez

Most tvoří spojitý nosník o sedmi polích s rozpětími 34 + 48 + 54 + 58 + 58 + 58 + 44 m – (obr. 6.60). 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- (obr. 6.61). Konzoly jsou po 4 m podepírány prefabrikovanými vzpěrami o rozměrech 0,40 x 0,50 m. Nosná konstrukce je v podélném směru předepnuta soudržnými a volnými kabely. Nosník je podepřen štíhlými pilíři otevřeného průřezu tvaru písmene I (obr. 6.62). 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 ložiscích. 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

- 47 (83) -


vodorovná síla je zachycena vodícím ložiskem situovaným v podélné ose mostu.

Obr. 6.61

Most přes Rybný potok – příčný řez mostovkou

Obr. 6.62

Most přes Rybný potok –vnitřní podpěra: a) příčný řez, b)podélný řez

Založení mostu odpovídá geologickým podmínkám. Krajní opěry a všechny pilíře mimo pilíř 50 jsou založeny plošně v úrovni mírně zvětralé ruly, pilíř 50 je založen na vrtaných pilotách průměru 1,18 m délky 9,00 m.

- 48 (83) -


Pilíře výšky až 49 mají jednoduchý otevřený průřez z betonu C30/37. Jejich tvar vyplynul ze statických a technologických požadavků. Jak v definitivní konstrukci, tak i při výsuvu jsou pilíře namáhány nejen svislou, ale i vodorovnou silou. Tomuto namáhání odpovídá tvar pilíře, který se v podélném směru mostu od ložiska k základům lineárně rozšiřuje. Na druhou stranu je nutno 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 nutno 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. Podélná tuhost pilířů byla volena tak, aby pilíře byly dostatečně tuhé pro přenesení všech normových zatížení a aby jejch deformace byla při výsuvu v rozumných mezích, současně však, aby byly dostatečně poddajné, aby bylo možno navrhnout vrubové klouby u převážné většiny podpěr. Pilíře mají velkou příčnou tuhost, která zajišťuje minimální zkroucení nosné konstrukce od nahodilého zatížení situovaném na podélné polovině mostu. Při návrhu pilířů byly uváženy možné nepřesnosti jejich výstavby i možné nepřesnosti 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. Protože tahová tuhost kabelů je v porovnání s ohybovou tuhostí pilířů malá, funkcí kabelů je zvýšit ohybovou únosnost podpěr – kabely zatěžují pilíře opačnou silou, než je síla, která je zatěžuje při výsunu. Pilíře jsou vyztuženy podélnými vložkami rovnoměrně rozmístěnými u povrchu pilířů. Podélné vložky délky 7 m byly postupně stykovány přesahem. Podélné vložky jsou svázány třmínky zajišťujícími jejich ovinutí (confinement). S ohledem na technologii výstavby byl tvar třmínků upraven tak, aby při zajištění jejich statické funkce je bylo možno rychle a jednoduše osadit. Proto byly uzavřené třmínky nahrazeny dvěma U profily, u kterých je přenos tahu zajištěn dostatečně dlouhým přesahem. Protože pilíře nejsou dynamicky namáhány, lze tuto úpravu připustit. Pro výsun byla nosná konstrukce rozdělena na 12 lamel. Typická lamela má délku 30 m, krajní lamely mají atypickou délku přizpůsobenou napojení výsuvnému nosu a zakončení nosné konstrukce do krajních příčníků. Při vysouvání je nosná konstrukce výšky 4 20 m předepnuta centrickými, postupně spojkovanými 12–lanými a 7–lanými kabely situovanými jak v horní a spodní desce, tak i ve stěnách komorového nosníku (obr. 6.63).

- 49 (83) -


Obr. 6.63 Most přes Rybný potok –vedení předpínacích kabelů: a) centrické kabely, b) vnější kabely, c) příčný řez 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 (obr. 6.64).

Obr. 6.64

Most přes Rybný potok –vedení vnějších kabelů

Jak již bylo uvedeno, pro výsun byla nosná konstrukce rozdělena na 12 lamel. Mostovka byla postupně betonována ve výrobně dlouhé 60 m. Výroba probíhala ve dvou krocích. Nejdříve byla vybetonována spodní deska se svislými žebry, potom se konstrukce posunula a osadily se vnější vzpěry a vybetonovala se mostovková deska (obr. 6.64). Most se vysouval tahem čtyř lisů. Statické účinky ve vysouvané konzole byly redukovány výsuvným nosem (obr. 6.65). Boční vedení na pilířích a výsuvné bloky jsou zřejmé z obr. 2.36 a 2.37.

- 50 (83) -


a)

b)

Obr. 6.64

Most přes Rybný potok: a) schéma výsuvu, b) výroba mostovky

Jak bylo uvedeno, nosná konstrukce je tvořena komorový nosníkem s velmi vyloženými konzolami příčně předepnutými 4-lanými kabely po vzdálenosti 0,5 m. Konzoly jsou po 4 m podepírány prefabrikovanými vzpěrami o rozměrech 0.40 x 0.50 m.

Obr. 6.65

Most přes Rybný potok - postupně vysouvaná konstrukce

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. Dále na základě této analýzy bylo určeno rozdělení normálových a smykových napětí po průřezu a následně vymezeny omezující kriteria 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. Podrobně byla také analyzována konstrukce při vysouvání (obr. 6.66) - 51 (83) -


Obr. 6.66

Most přes Rybný potok - deformace vysouvané konstrukce

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 příhradovou analogií – 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.

6.4

Konstrukce betonované nebo montované letmo (konzolové mosty)

Konstrukce betonované nebo montované letmo se obvykle staví postupně po segmentech v rovnovážné konzole směřující od podpěr ke středu mostu (obr. 2.16). S ohledem na konzolový moment je letmo betonovaná konstrukce obvykle tvořena komorovým nosníkem, který by pro rozpětí větší jak 60 m měl mít s ohledem na hospodárnost řešení proměnný průřez. Výška nad podporou je obvykle 1/18 rozpětí, výška v poli 1/40 rozpětí. Z estetického hlediska se osvědčil plochý parabolický náběhu tvaru y = a x1.6 . 6.4.1

Stabilita konzoly při stavbě, návrh spojení mostovky s podpěrami

První konzolové konstrukce byly rámově spojeny s pilíři a uprostřed rozpětí byl navržen posuvný kloub. Protože vlivem dotvarování betonu vykazují tyto konstrukce velké deformace, již se nenavrhují. Nahrazují se spojitými konstrukcemi. U dlouhých konstrukcí tvořených řadou letmo betonovaných polí se nyní v dilatačních polích vkládá do komory ocelový nosník, který přenáší část ohybového namáhání.

- 52 (83) -


Obr. 6.67

Stabilita konzoly

Uspořádání konstrukcí nad podpěrami vychází z požadavku na zajištění stability při stavbě. Letmo betonovanou nebo montovanou konzolu je nutno posoudit na možnost nerovnoměrného zatížení od betonovaného nebo montovaného segmentu, na možnost nerovnoměrného rozložení hmoty, na zatížení větrem a na koncentraci nahodilého zatížení situovaného na jedné straně konstrukce. Protože nerovnoměrné zatížení a tomu odpovídající moment mohou dosáhnout značných hodnot, navrhuje se někdy nesymetrický zárodek nebo montážní podepření jen na jedné straně a předepisuje se postup betonáže symetrických segmentů (obr. 6.67). Nejdříve se betonuje segment na straně kratšího zárodku, potom na straně delšího zárodku. Podobně u jednostranné montážní podpěře začíná betonáž na straně této podpěry a následuje na betonáž na opačné straně.

Obr. 6.68

Spojení mostovky se spodní stavbou

Požadavek na zajištění stability konstrukce při stavbě ovlivňuje konstrukční řešení konzolových mostů. Konstrukce může být podepřena jediným ložiskem, dvojicí ložisek, nebo může být rámově spojena s ohybově tuhou podpěrou nebo s dvojicí štíhlých podpěr (obr. 6.68). U nízkých mostů je mostovka obvykle podepřena ložisky situovanými na štíhlých podpěrách. Jediné ložisko se také někdy navrhuje u vysokých mostů – obr.6.68b. V tomto případě je mostovka v průběhu stavby montážně připnuta přes betonové bloky k pilíři. Po vybetonování a předepnutí střední spáry se - 53 (83) -


montážní podepření zruší a zatížení se přesune do definitivního ložiska. Pilíře je tedy nutno navrhnout nejen na provozní zatížení, ale také na velké montážní zatížení (obr. 6.69).

Obr. 6.69 Podepření jediným ložiskem Při stavbě segmentových konstrukcí středních rozpětí se mnohdy staví kolem definitivních pilířů montážní podpěry. Potom by připnutí montované konzoly k montážním podpěrám vyžadovalo zakotvení montážních podpěr v základech stojek. S ohledem na zjednodušení založení se proto při montáži připouští změna podepření montované konstrukce (obr. 6.70). Montáž pak vyžaduje úpravu podepření konstrukce v každém montážním kroku.

Obr. 6.70 Podepření jediným ložiskem - montáž segmentové konstrukce Protože shora uvedený postup je velmi pracný, byla při stavbě viaduktu přes Mikulášskou ulici v Plzni navržena úprava podepření, která výrazně zjednodušila stavbu. - 54 (83) -


Most přes Mikulášskou ulici v Plzni Konstrukci mostu tvoří spojitý nosník o sedmi polích s rozpětími 34.00 +3x45.00 + 2x42.00 + 34.50 m. Osa mostu je částečně v přímé a částečně v přechodnici s parametrem A=245, niveleta je ve dvou vrcholových obloucích s poloměry 3000 a 2000 m. Mostovka má tříkomorový průřez šířky 13.10 m a výšky 2.20 m (obr. 6.71).

Obr. 6.71 Uspořádání příčného řezu Komorový nosník je na každé podpěře podepřen dvojicí hrncových ložisek. Pevná ložiska jsou na dvou vnitřních podpěrách, ostatní ložiska jsou v podélném směru mostu pohyblivá. Uspořádání podpěr vyplynulo s prostorového řešení přemostění. Krajní společná podpěra je tvořena dvojicí stojek, vnitřní podpěry jsou jednosloupové s rozšířenou hlavicí pro ložiska Konstrukci tvoří tříkomorový nosník bez klasických konzol se zakřiveným podhledem. Je sestaven z prefabrikovaných segmentů a dodatečně betonované mostovkové desky. Typický segment je tři metry dlouhý, je z betonu B50 a jeho hmotnost je 45 tun. Podporový segment je také tři metry dlouhý, je však sestaven ze dvou dílů (obr. 6.72).

Obr. 6.72

Vedení vnějších kabelů a tvar segmentů

- 55 (83) -


Nosná konstrukce je předepnuta jak soudržnými, tak i nesoudržnými kabely. Soudržné kabely jsou vedeny v žebrech a byly při montáži postupně kotveny v čelech montované konstrukce (Obr. 6.73). Nesoudržné kabely (Obr. 6.74) jsou vedeny přes dvě pole podél žeber, a jsou ohýbány v deviátorech situovaných v dolních rozích komorového průřezu. Jsou kotveny v podporových příčnících. Malé tření lan v polyethylenových trubkách umožnilo jejich napínání jen z jedné strany.

Obr. 6.73 Vedení vnitřních kabelů a postup montáže segmentů

Obr. 6.74

Vedení vnějších kabelů postup betonáže spřažené desky

Při montáži segmentů byl průřez konstrukce tvořen jen spodní deskou a žebry. To znamená, že těžiště průřezu bylo velmi nízko. Proto předpínací kabely situované v horní části žeber působily na velkém rameni a průřez snadno odolávál zápornému momentu. Tomuto uspořádání logicky odpovídá montáž v konzole. Aby byla zachována možnost vyrovnání případných nepřesností výroby, byla navržena montáž v konzole od pilíře na obě strany s monolitickou sparou uprostřed rozpětí konstrukce (Obr. 6.73 a 6.75).

- 56 (83) -


Obr. 6.75

Montáž segmentů a betonáž spřažené desky

Postup montáže byl navržen tak, že do montáže třetího segmentu bylo možno smontovanou konzolu směrově i výškově vyrovnat. Potom se konstrukce osadila na definitivní ložiska. Při montáži byla konstrukce podepřena na podpěře a na jednostranné montážní konzole připnuté k této podpěře. Při montáži se nejdříve osadil a montážně připnul segment na straně montážní konzoly a teprve potom byl smontován symetrický segment (Obr. 6.76). Nerovnovážný moment tak působil jen na straně montážní konzoly. Aby byla zajištěna stabilita montované konstrukce, byla konstrukce připnuta k montážní konzole. Konstrukce byla navržena tak, že deformaci montované konzoly bylo možno staticky vyrovnat před betonáži střední spáry.

Obr. 6.76 Podepření montované konzoly Při montáži se segment nejdříve připnul montážními tyčemi, po smontování symetrického segmentu se napnuly definitivní kabely situované v žebrech. Po vybetonování střední spáry se předepnula část vnějších kabelů. Následovala betonáž spřažené desky přičemž část desky nad podporou zůstala volná. To umožnilo volný přístup ke kotvám vnějších kabelů.Po jejich napnutí se vybetonovala část konstrukce nad podporou která pak byla předepnuta volnými kabely kotvenými v předcházejícím příčníku. Konstrukce mostu byla řešena programovým systémem firmy SHP jako prutová konstrukce. Podrobná analýza napjatosti segmentu a výseku části konstrukce délky odpovídající délce jednoho a půl pole byla provedena programovým systémem ANSYS. Konstrukce byla analyzována jako prostorová konstrukce sestavená z prostorových prvků – bricků s geometrií přesně vystihující geomet-

- 57 (83) -


rii analyzované konstrukce. Tato analýza sloužila k ověření prostorové napjatosti a k detailnímu návrhu výztuže. Vzhledem ke skutečnosti, že konstrukce je sestavena z prvků rozdílného stáří jak v podélném, tak i příčném směru mostu a vzhledem ke skutečnosti, že konstrukce mění během stavby statický systém, byla provedena detailní časově závislá analýza konstrukce. Ve francouzsky mluvících zemích se mostovka často podepírá dvojicí neoprénových ložisek, která zajišťují pružné vetknutí konstrukce do podpěr a zároveň svým skosením umožňují vodorovný posun vyvolaný objemovými změnami Obr. 6.68b a 6.77. V průběhu stavby se mostovka, podobně jako u konstrukcí podepřených jediným ložiskem, připíná přes montážní betonové bloky k pilířům.

Obr. 6.77 Podepření dvojicí neoprénových ložisek

Obr. 6.78

Rámové spojení mostovky se spodní stavbou Most Benicia Martinez, Kalifornie

- 58 (83) -


U vysokých pilířů se mostovka často rámově spojuje s pilíři - Obr. 6.68c a 6.78. Jejich tuhost se pečlivě volí tak, aby pilíře byly schopny zajistit stabilitu montované konstrukce a zároveň umožnily vodorovné deformace od objemových změn. Rámově spojeným konstrukcím se dává přednost v seismických oblastech u kterých je průřez pilířů tvořen čtyřmi kruhovými sloupy spojenými stěnami. Sloupy jsou navrženy jako prvky z ovinutého betonu Obr. 6.79.

Obr. 6.79 Rámové spojení mostovky se spodní stavbou Bay Bridge, San Francisko, Kalifornie Mostovka je často také rámově spojená s dvojicí štíhlých stojek Obr. 6.68d a 6.80. Ty zajišťují pružné vetknutí mostovky do podpěr a zároveň svoji deformací umožňují vodorovný posun vyvolaný objemovými změnami. Stojky se někdy montážně vyztužují. Dvojice obdélníkových štíhlých stojek, které z čistě technického hlediska představuje velice elegantní řešení, mnohdy působí ve spojení s mohutnou mostovkou nepřirozeně. Vhodným půdorysným zakřivením podpěr se výrazně zlepší estetické působení. Při pečlivém návrhu lze tuhost stojek navrhnout tak, aby byly zachovány všechny výhody řešení a zároveň se odstranilo montážní ztužení stojek Obr. 6.82.

Obr. 6.80 Rámové spojení mostovky s dvojicí štíhlých stojek

- 59 (83) -


Obr. 6.81 Rámové spojení mostovky s dvojicí štíhlých stojek

Obr. 6.82 Obdélníkové a půdorysně zakřivené dvojice stojek

- 60 (83) -


6.4.2

Uspořádání předpínací a betonářské výztuže.

Na Obr. 6.83 je uvedeno typické uspořádání předpětí konzolové konstrukce. V průběhu stavby se po vybetonování, popř. smontování symetrických segmentu napínají předpínací kabely situovanými v mostovkové desce. Obvykle se nazývají konzolové (záporné) kabely (cantilever cables).

Obr. 6.83 Uspořádání předpínacích kabelů – a) schéma, b) půdorys, c) podélný řez Po vybetonování střední spáry se napínají kabely situované poblíž středu rozpětí, nazývané kladné kabely (span tendons). Dále se také napínají kabely spojitosti, které probíhají přes jedno pole. Mohou být vnitřní, soudržné a nebo vnější, nesoudržné. Soudržné kabely jsou obvykle kotveny v zesílené části stěn u podpěr, nesoudržné jsou kotveny v podporových příčnících. Soudržné i nesoudržné kabely se nad podpěrami vzájemně překrývají. Na Obr. 6.84 je uvedeno detailní vyztužení typické letmo betonované konstrukce postavené za autorovy účasti na Tajwanu. V obrázku jsou vykresleny všechny kabely včetně jejich kotev a svislého předpětí. Protože při stavbě může dojít k přetržení předpínacích lan nebo k poruše některého kanálku, vyžadují mezinárodní doporučení, aby projekt pamatoval na možnost doplnit předpětí dalšími konzolovými kabely. Pro ně je nutno při stavbě vytvářet volné kabelové kanálky a vytvořit prostor pro osazení kotev. V případě, že se nevyužijí, kabelové kanálky se zainjektují. Podobně se navrhují i náhradní kabelové kanálky pro kladné kabely.

- 61 (83) -


Obr. 6.84

Základní uspořádání předpínacích kabelů a betonářské výztuže.

Mezinárodní doporučení také vyžadují, aby bylo možno konstrukci v budoucnosti zesílit předepnutím dodatečnými vnějšími kabely. Pro tyto kabely je nutno vytvořit v podporových příčnících kabelové kanálky a v polích navrhnout deviátory. Výztuž konstrukce musí zajistit přenos sil z kabelu do konstrukce. Protože po smontování konstrukce je moment od zatížení stálého uprostřed rozpětí nulový, vzniká v průřezech poblíž střední spáry od nahodilého zatížení moment obou znamének. Proto se u prefabrikovaných segmentových konstrukcí, jejichž spáry nejsou vyztuženy betonářskou výztuží, také navrhují uprostřed rozpětí krátké kabely situované v horní desce. Tyto kabely se zejména používají u konstrukcí navrhovaných v seismických oblastech. Letmo betonované nebo montované konstrukce jsou sestaveny z prvků - segmentů různého stáří a po vybetonování střední spáry konstrukce mění statický systém. Proto u ní dochází k výraznému přerozdělení vnitřních sil. Před zmonolitněním střední spáry působí konstrukce jako symetrické konzoly, po zmonolitnění jako konstrukce. Protože nově vzniklé vazby brání volnému dotvarování konzoly, vznikají v konstrukci doplňkové statické účinky – uprostřed rozpětí vzniká kladný moment, který redukuje moment nad podporou – Obr. 6.85. Zároveň se namáhání přesouvá z mladších prvků do prvků starších. U mostů velkých rozpětí představuje zatížení stálé podstatnou část statických účinků. U konzolových mostů působí zatížení stálé na konzole a je přenášeno konzolovými kabely situovanými v horní mostovkové desce. Jak je uvedeno v kapitole 4 - Obr. 4.13, mohou tyto kabely vyrovnat moment od vlastí tíhy, posouvající sílu však redukují jen minimálně. Konstrukce se tedy také deformuje vlivem posouvající síly. Touto skutečností je vysvětlováno, proč u někte-

- 62 (83) -


rých letmo betonovaných konstrukcí dochází k nárustu dlouhodobých deformací.

Obr. 6.85

Deformace (a) a redistribuce momentů (b)

Statická analýza proto musí zohlednit uvedené problémy. Je nutno určit nadvýšení konstrukce tak, aby za provozu nedošlo k omezení provozuschopnosti konstrukce vyvolané nadměrnými průhyby. Protože napjatost konstrukce a tedy i deformace závisí na historii zatížení, je nezbytné provést podrobnou časově závislou analýzu zohledňující postup stavby, napínání kabelů, všechna montážní přitížení a odtížení a měnící se okrajové podmínky. Při návrhu letmo betonovaných mostů je nutno postupovat v souladu s doporučením [8].

6.4.3

Návrh podporových příčníků.

Je zřejmé, že bezpečnost konzolových konstrukcí závisí na zajištění stability letmo betonované nebo montované konstrukce při stavbě. Při stavbě je mostovka nad podpěrami zleva namáhána momentem ML, zprava momentem MP. Rozdíl těchto momentů ∆M = ML - MP musí být přenesen do spodní stavby. Za provozu vzniká rozdílný moment ∆M také u rámových konstrukcí, popřípadě u konstrukcí podepřených dvojicí ložisek nebo štíhlých stojek. Rozdíl momentů ∆M můžeme nahradit dvojicí sil T = C = ∆M/h – Obr. 6.86. Tah T působící v horní desce musíme přenést do spodní stavby, která je namáhána reakcemi A = -B = ∆M/b. Způsob přenesení tahové síly T závisí na návrhu vyztužení konstrukce podporovými příčníky.

- 63 (83) -


Obr. 6.86 Působení podporových příčníků Ze statického hlediska je výhodné, když podporový příčník je tvořen dvojicí skloněných příčníků – Obr.6.86a. Tah z horní desky je přenášen dvojicí sil Tp = - Cp působících v těchto příčnících. Protože provádění skloněných příčníků je velmi pracné, navrhuje se toto řešení jen ve speciálních případech. Konstrukce podepřené jedním ložiskem jsou nad podporou vyztuženy jediným příčníkem, u ostatních typů podepření jsou konstrukce většinou podepřeny dvojicí svislých příčníků situovaných přímo nad ložisky nebo stěnami stojek. Příčníky mají velkou stěnovou, ale malou deskovou tuhost. Proto je vodorovná síla T přenášena do spodní stavby krajními stěnami komorového nosníku – Obr.6.86b. Způsob přenosu sil byl podrobně analyzován Prof. Mathivatem a Prof. Ghalim [22], kteří řešili různě podepřenou prostorovou konstrukci modelovanou deskostěnovými prvky. Na základě analýzy doporučují zjednodušený postup vycházející z příhradové analogie. Doporučují nahradit vodorovné síly T a C dvojicemi sil T/2 a C/2 působícími v horních a dolních rozích krajních stěn nad podpěrami. Vodorovná síla T/2 se přenese systémem tažených a tlačených prutů – Obr.6.86c. Na tahovou sílu se navrhne dodatečná výztuž stěn, na tlakovou sílu se posoudí beton. Při návrhu je nutno si uvědomit, že normálové napětí působící v horní, popřípadě dolní desce je nutno přenést do rámových rohů - Obr.6.87. Normálové napětí se nahradí výslednicí sil a systémem tažených a tlačených prutů se přenese do rámových rohů. Na síly, které vznikají v příčných tažených prutech, se navrhne příčná výztuž horní a dolní desky. - 64 (83) -


Obr. 6.87 Přenos namáhání z desky do rámových rohů Přenos sil z mostovky do spodní stavby mnohdy vyžaduje značné vyztužení. Proto je u vícepolových mostů vhodné výztuž studovat na výsecích konstrukce v měřítku 1.1. – Obr. 6.88.

Obr. 6.88

Model podporového příčníku a skutečný příčník Most Benicia Martinez, Kalifornie

Protože i konstrukce podepřené jediným ložiskem jsou při stavbě podepřeny dvojicí podpěr, je nutno i u těchto konstrukcí přenést montážní moment ∆M do spodní stavby. Stěny a horní a spodní desky komorového nosníku je nutno vyztužit na síly popsané v předcházejících odstavcích.

- 65 (83) -


6.4.4

Prefabrikované segmentové konstrukce

Segmentová technologie umožňuje velmi rychlou montáž nezávislou na terénu. Prefabrikované segmenty lze vyrobit v továrních podmínkách zajišťujících vysokou kvalitu. Protože prefabrikované segmenty se montují minimálně jeden měsíc po jejich výrobě, jsou dlouhodobé ztráty předpětí od dotvarování a smršťování betonu výrazně nižší než u monolitických konstrukcí. Také dlouhodobé deformace konstrukce od těchto účinků jsou menší. Úspěch segmentové technologie závisí na dokonalém vyřešení spar mezi segmenty. Jestliže u prvních konstrukcí byly navrhovány betonové spáry, navrhují se nyní převážně spáry vyplněné epoxidovým tmelem. U některých konstrukcí stavěných na výsuvné skuži se nyní navrhují spáry bez výplňového materiálu.

Obr. 6.89 Působení sil v lepené spáře.

Obr. 6.90

Segment s jednoduchým smykovým ozubem.

- 66 (83) -


Obr. 6.91

Segment s mnohonásobnými smykovými ozuby.

Autor je přesvědčen, že v našich podmínkách je epoxidový tmel nezbytný. V době montáže nemá epoxidový tmel žádný koeficient tření, a proto působí jako mazadlo sloužící k navedení sousedních segmentů, za provozu zajišťuje vodotěsnost spar. I když správně vytvrzený epoxidový tmel má poměrně velkou tahovou a smykovou únosnost, s jeho statickou funkcí se počítá. Při montáži musí přenést smyk ve spáře smykový ozub – Obr. 6.89. Dříve se ve sparách navrhovaly jediné smykové ozuby – Obr. 6.90. Protože zde vznikaly velké koncentrace napětí, nahradily se mnohonásobnými ozuby situovanými rovnoměrně po výšce stěn segmentu – Obr. 6.91 - 6.93. Aby byl zajištěn přenos místního ohybu a smyku i v horní a spodní desce, navrhují se zde ozuby také. S ohledem na přenesení smyku v mezním stavu, je vhodné ve styku stěny s horní deskou navrhnout další ozub a tlačený beton řádně vyztužit (ovinout) betonářskou výztuží [38]. Při návrhu montážního předpětí je nutno pamatovat na skutečnost, že je nutno předpětí je nutno zvětšit o složku vlastní tíhy segmentu působící na skloněnou plochu ozubů.

Obr. 6.92

Pohled na čelo typického segmentu

- 67 (83) -


Obr. 6.93

Typický segment – a) pohled na čelo, b) detail smykových ozubů, c) namáhání v mezním stavu.

Segmentová technologie se v bývalém Československu používaly od 60 let minulého století. Národní podnik Dopravní stavby, Olomouc vyvinul technologie, kterou používal pro stavbu nadjezdů a městských estakád. Nadjezdy polních a lesních cest typu DS-V Nadjezdy DS-V byly tvořeny vzpěradlovými rámy a nebo spojitými nosníky o třech polích – Obr. 6.94. Mostovky byly sestaveny z prefabrikovaných, kontaktně vyráběných segmentů dvoukomorového průřezu (Obr. 6.95) šířky 6,50 m a výšky 1,50 m. Jejich délka byla 1,50 a nebo 3,00 m. Konstrukce byly ukončeny prefabrikovanými příčníky, které byly vyrobeny s krátkými křídly.

Obr. 6.94

Nadjezdy DS-V- podélný řez

- 68 (83) -


Obr. 6.95

Nadjezdy DS-V- příčný řez

Nosné konstrukce byly podepřeny prefabrikovanými stojkami Obr. 6.94 a. 6.95 Vnitřní stojky, které byly tvořeny stěnovými prvky, byly situovány v ose mostu, krajní stojky, které byly situovány na okrajích konstrukce, zajišťovaly příčnou stabilitu konstrukcí.

Obr. 6.96

Nadjezdy DS-V- a) vedení předpínací výztuž, b) průběh momentů

Konstrukce byly montovány letmo, od středu mostů ke koncovým příčníkům Obr. 6.97. Střední pole byla montována letmo na skruži s proměnným podepřením, krajní pole byla montována v konzole s podepřením konstrukce na definitivní a nebo prozatímní podpěře. Při montáži byly postupně napínány neprůběžné kabely s označením A, B a C, které zachycovaly namáhání konstrukce při montáži Obr. 6.96. Před montáží koncových příčníků byly koncové segmenty podepřeny. Po jejich montáži byly napnuty spojité kabely s označením E a následoval pokles vnitřních podpěr, který vyvodil v konstrukci namáhání odpovídající namáhání spoji- 69 (83) -


tého nosníku. Potom byly k nosné konstrukci připnuty prefabrikované stojky a kabely byly zainjektovány.

Obr. 6.97

Nadjezdy DS-V - postup montáže

Konstrukce se vyznačovaly malou spotřebou materiálu a příznivým vzhledem. Nadjezdy byly předány do užívání okolním vesnicím, které bohužel neprovádí jakoukoliv údržbu a tak jsou postupně znehodnocovány.

- 70 (83) -


Estakády typu DS-W Ve stejné formě, jako segmenty DS-V byly i vyráběny jednokomorové segmenty, jejichž vzájemným spojením vznikly konstrukce používané pro městské estakády. Výška segmentů byla 1,40 m. První konstrukce byly vzájemně spojeny příčným předpětím. Po ověření funkce petlicového styku, bylo příčné předpětí nahrazeno betonářským spojem. Protože jednotlivé komorové nosníky mohly mít proměnné šířky a křivost, bylo možné z konstrukcí navrhovat mosty proměnných šířek. Mosty také mohly mít šikmé uspořádání podpěr - Obr. 6.98.

Obr. 6.98 Uspořádání mostů DS-W

Obr. 6.99

Estakáda přes Hapalovu ulici v Brně Řečkovicích

- 71 (83) -


Z mostů DS-W byly v Brně navrženy silniční a tramvajové estakády v Řečkovicích, Králově Poli, Žabovřeskách a v Heršpicích.

Obr. 6.100

Postup montáže nosné konstrukce

Obr. 6.101 Průběh ohybových momentů při montáži nosné konstrukce

- 72 (83) -


První konstrukce DS-W byla postavena přes ulici Hapalovu v BrněŘečkovicích Obr. 6.99. Konstrukci mostu dálničního typu tvořil spojitý nosník o osmi polích podepřený prefabrikovanými stojkami. Prefabrikované stojky byly spojeny s nosnou konstrukcí vrubovými klouby. Tři vnitřní stojky byly do základů vetknuty, ostatní měly vrubový kloub také u základů. Segmenty byly montovány v postupné konzole směřující od začátku mostu k jeho konci. Statické účinky v montované konzole byly kontrolovány jedinou montážní podpěrou zatěžující konstrukci kontrolovatelnou silou – Obr. 6.100 a 6.101. Před spojením montované konstrukce se stojkami byla na montážních podpěrách situovaných na základech podpěr vyvozena reakce, která odpovídá reakci spojitého nosníku. Tím bylo dosaženo, že po smontování celé konstrukce byla konstrukce namáhána jako projektovaný nosník o osmi polích. Redistribuce statických účinků vlivem rozdílného stáří pak byla minimální. Most byl uveden do provozu v roce 1980. Bohužel na mostě nebyla prováděna ani minimální údržba. Proto bylo v v roce 2004 nutno provést opravu mostu. Při diagnostickém průzkumu bylo zjištěno, že některé předpínací kabely nebyly řádně zainjektovány a že beton nemá požadovanou pevnost. Před opravou byla provedena zostřená zatěžovací zkouška, která prokázala, že statická funkce mostu je v pořádku. S ohledem na nejistotu o stavu koroze předpínací výztuže, byla konstrukce zesílena dodatečným předpětím vyvozeným vnějšími kabely vedenými v dutině komorových nosníků. Protože kabely byly vedeny mimo jádro průřezu, došlo současně k redukci tlaku v nejvíce namáhaných průřezech.

Obr. 6.102 Zesílení konstrukce vnějšími kabely Kabely, které byly tvořeny 4 x 4 -12 monostrandy, byly vedeny přes celý most a byly ohýbány v podporových příčnících a dodatečně vytvořených deviátorech jednotlivých polí. Po opravě byla provedena podrobná dynamická zkouška konstrukce, která ověřila statické a dynamické předpoklady výpočtu a kvalitu opravy.

- 73 (83) -


Estakády typu DS-T Druhý typ mostů byl tvořen prefabrikovanými segmenty otevřeného průřezu – Obr.6.103. Segmenty byly tvořeny dvěma trámy a mostovkou deskou, každý segment byl uprostřed délky zesílen příčníkem - Obr.6.104. Šířka segmentů byla od 12,00 do 19,50 m, jejich výška byla od 1,60 do 2,40 m. Ze segmentů byly navrhovány konstrukce konstantních šířek s rozpětími do 45,00 m. a)

b)

c)

Obr. 6.103 Uspořádání mostů DS-T Podobně jako mosty DS-W byly mosty DS-T montovány v postupné konzole směřující od začátku mostu k jeho konci. Statické účinky v montované konzole byly kontrolovány jedinou montážní podpěrou zatěžující konstrukci kontrolovatelnou silou. Segmenty byly osazovány jeřábem, který pojížděl po již smontované konstrukci. Konstrukce mostu byla předepnuta třemi systémy kabelů. Přímými, vedenými v mostovkové desce u podpěr, přímými, vedenými po celé délce konstrukce mostu. Tyto kabely byly postupně spojkovány. Při montáži zachycovaly záporný moment konzolový moment, v definitivní konstrukci vyvozovaly v převáž-

- 74 (83) -


né části konstrukce centrický tlak. Kabely vedené v desce byly doplněny ohýbanými kabely vedenými v trámech. Všechny kabely byly postupně napínány z čela montované konzoly. Podobně jako u mostů DS-V byla před osazením konstrukce na ložiska hydraulickými lisy vyvozena reakce, která odpovídá reakci spojitého nosníku. Tím bylo dosaženo, že po smontování celé konstrukce byla konstrukce namáhána jako projektovaný nosník o osmi polích. Redistribuce statických účinků vlivem rozdílného stáří pak byla minimální. Jako příklad konstrukce konstrukce DS-T je možno uvést most přes Rokytku postavený v roce 1984 na silničním okruhu v Praze.

Obr. 6.104

Obr. 6.105

Segment DS-T – Most přes Rokytku v Praze

Most přes Rokytku v Praze- příčný a podélný řez

- 75 (83) -


Most celkové délky 394,20 m je veden nad údolím potoka Rokytky ve výšce až 22 m – Obr. 6.105. Segmenty výšky 2,00 m měly hmotnost až 63 tun. Segmenty prvního pole byly montovány portálovým jeřábem pojíždějícím po jeřábové dráze situované podél mostu, který také obsluhoval skládku za mostem, segmenty všech ostatních polí byly montovány speciálním jeřábem pojíždějícím po již smontované konstrukci - Obr. 6.106 a Obr. 6.107.

Obr. 6.106

Obr. 6.107

Most přes Rokytku v Praze- postup montáže

Most přes Rokytku v Praze- montáž předposledního pole.

Jak již bylo uvedeno, úspěch segmentové technologie závisí na dokonalém provedení spar. Je nutno si uvědomit, že je podstatný rozdíl mezi segmentovými konstrukcemi montovanými na skruži a konstrukcemi montovanými letmo. Konstrukce sestavované na skruži (Obr. 6.108a) jsou předpínány vnějšími kabely kotvenými v podporových příčnících. Vnější kabely, které jsou tvořeny předpínacími lany zainjektovanými v polyethylenových trubkách, jsou dokonale chráněny proti korozi (Obr. 6.109a). V případě otevření spar nemůže dojít k jejich korozi. - 76 (83) -


Obr. 6.108

Montáž moderních segmentových konstrukcí

Naopak u segmentové konstrukce montované letmo (Obr. 6.108 ) jsou konzolové kabely situovány při povrchu konstrukce (Obr. 6.109b). V případě porušení izolace, otevření spáry nebo při nedokonalé injektáži může dojít k pronikání vody k předpínacím kabelům a její následné korozi.

Obr. 6.109

Montáž moderních segmentových konstrukcí

Proto u moderních segmentových konstrukcí jsou kabelové kanálky ve sparách spojkovány speciálními přípravky zajišťujícími jejich vodotěsnost. Je nutno si uvědomit, že i když jsou segmenty kontaktně vyráběny, může dojít při jejich výrobě deformacím segmentů, které následně ovlivní tvar sousedních čel. Nerovnost čel způsobuje netěsnost spar, drcení kontaktních ploch a vznik

- 77 (83) -


podélných trhlin. Nerovnost čel je způsobena zejména dvěma následujícími skutečnostmi. Na Obr.6.110 je ukázán půdorys výrobní buňky. V nově vybetonovaném segmentu je vlivem hydratačního tepla vyvinutém při tuhnutí betonu větší teplota než v kontaktním segmentu. Proto v kontaktním segmentu vznikne teplotní spád, který způsobí jeho deformaci - prohnutí. Proto je vyráběný segment vyroben se zakřiveným čelem.

Obr. 6.110 Výroba segmentů – vliv hydratačního tepla Na skládce se kontaktní segment vrátí do původního tvaru, zakřivené čelo betonovaného segmentu však zůstane. Protože tvar sousedních čel není totožný, dochází při montáží k drcení betonu v dotykových plochách a ke vzniku trhlin.

Obr. 6.111

Vliv diferenčního smrštění

- 78 (83) -


I při sebevětší snaze se nepodaří navrhnout průřezy segmentů tak, aby všechny prvky měly stejnou tloušťku – Obr.6.111a. Proto v době montáže je vlivem diferenčního smrštění délka segmentů po šířce rozdílná Obr.6.111b. Vlivem nerovnosti čel vznikají při montáži podobné problémy jako v problémy popsané v předcházejícím odstavci. Z těchto důvodů je vhodné, zvláště u širokých mostů, navrhnout konstrukci z prefabrikovaných segmentů a monolitické spřažené desky (Obr.6.112). Nedávné realizace těchto konstrukcí potvrdily hospodárnost a účelnost tohoto řešení. Prefabrikované segmenty, které jsou tvořeny žebry a spodní deskou, umožňují montáž nezávislou na terénu, zatímco monolitická deska dává konstrukci spojitost a monolitičnost. Vytváří také další ochranu proti korozi pro předpínací konzolové kabely.

Obr. 6.112 Segmentové konstrukce se spřaženou mostovkovou deskou

Konstrukce může být tvořena segmentem korýtkového průřezu a monolitickou deskou – Obr. 6.112a, a nebo korýtkového průřezu vybetonovaného současně s příčníky, které slouží pro podepření bednění horní desky - Obr. 6.112b.

Obr. 6.113 Segmentové konstrukce se spřaženou mostovkovou deskou Most Furukawa, Japonsko

- 79 (83) -


Toto řešení bylo využito při stavbě dlouhého viaduktu Furukawa v Japonsku – Obr. 6.113. V kapitole 6.4.1 je popsána konstrukce mostu tříkomorového průřezu, u které byl segment vybetonován současně s vnějšími skloněnými stěnami, které podpíraly bednění horní desky - Obr. 6.112c. Tento most byl postaven v Plzni. Kontrolní otázky Charakterizujte oblast použití prefabrikovaných nosníků v mostním stavitelství. Vysvětlete pojem petlicový styk. Popište technologii montáže mostů z prefabrikovaných nosníků. Kdy je výhodné použít konstrukce betonované na skruži jako jeden celek. Co je to integrovaný most. Popište technologii výstavby mostů betonovaných po polích. Na schématu ukažte namáhání postupně betonované konstrukce od vlastní tíhy. Na schématu ukažte namáhání postupně betonované konstrukce od předpětí. Kdy se využívá spojkování kabelů předpětí. Rozeberte problém týkající se napětí ve spáře postupně betonované stěny v průřezu mostní konstrukce. Kdy je vhodná výstavba mostu po polích na pevné skruži. Kdy je vhodná výstavba mostu po polích na posuvné skruži. K čemu z hlediska namáhání konstrukce (vnitřní síly) dochází při vysouvání. Jak je zajištěna stabilita konzoly budoucího mostu při letmé betonáži. Charakterizujte uspořádání předpínací výztuže při letmé montáži mostu. Za jakých předpokladů se navrhují podporové příčníky konzolových konstrukcí. Vyjmenujte výhody a nevýhody prefabrikovaných segmentových konstrukcí. Jakým způsobem ovlivní hydratační teplo výrobu segmentů.

6.5

Autotest

viz kontrolní otázky

- 80 (83) -

Závěr

7

Závěr

7.1

Shrnutí

V modulu M03 byla probrána látka týkající se vybraných problémů technologií a konstrukčních typů.Zaměřili jsme se na výrobu a použití prefabrikovaných nosníků a segmentů a na výhody a nevýhody konstrukcí z nich postavených. Věnovali jsme se konstrukcím postaveným jako jeden celek na pevné skruži, či konstrukcím, které jsou betonovány po jednotlivých polích. Sledovali jsme namáhání postupně betonovaných konstrukcí od vlastní tíhy a od předpětí. Byla probrána problematika spojkování předpětí v mostech s velkým počtem polí. Ze stejných důvodů byla popsána také technologie výstavby na posuvné skruži, letmá betonáž a letmá montáž, nebo vysouvání konstrukcí. Výklad byl doplněn podrobným popisem reálných konstrukcí, které byly v nedávné době v České republice dokončeny.

7.2

Studijní prameny

7.2.1

Seznam použité literatury

[1]

American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO): Standard Specifications for Highway Bridges. Washington, D.C. 1987.

[2]

Bechyně, S.: Betonové mosty trámové a rámové. SNTL. Praha 1954.

[3]

Bechyně, S.: Betonové mosty obloukové. SNTL. Praha 1954,

[4]

Collins, M.P., Mitchell, D.: Prestressed Concrete Basics. CPCI. Ottawa 1987.

[5]

Favre, R., Markey, I.: Generalization of the load balancing method. Prestressed Concrete in Switzerlandd 1990-1994. 12th Congress FIP, Washington D.C.,USA.

[6]

FIP Recommendations 1996 – Practical Design of Structural Concrete. FIP Congress Amsterdam 1998

[7]

Gerwick, B.C.: Construction of Prestressed Concrete Structures. John Wiley & Sons. New York 1993.

[8]

Guide Specification for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges. AASHTO – ASBI, Phoenix 1998.

[9]

Hambly, E.C.: Bridge deck behaviour. E&FN Spon. London 1991.

[10]

Hampe, E.: Spannbeton. VEB Verlag für Bauwesen. Berlin 1978.

[11]

Janda, L., Kleisner, Z., Zvara, J.: Betonové mosty. SNTL 1988

[12]

Kaucký, Z.: Předpjatý beton pro mostní stavby. SNTL 1971.

[13]

Klimeš, J., Zůda, K.: Betonové mosty 1. SNTL 1968

[14]

Klimeš, J., Zůda, K.: Betonové mosty 2. SNTL 1969 - 81 (83) -


[15]

Křístek, V.: Teorie výpočtu komůrkových nosníků. SNTL Praha 1974.

[16]

Leonhardt, F., Koch, R., Rostásy, F.: Aufhängebewerung bei indirekter Lasteintragung von Spannbetonträgern, Versuchsbericht und Empfehlungen. Beton und Stahlbetonbau 10/1971.

[17]

Leonhardt, F.: Vorlesungen über Massivbau. Grundlagen des Massivbrückenbaues. Springer-Verlag Berlin 1979.

[18]

Leonhardt, F.: Prevention of Damages in Bridges. Proceedings of the 9th FIP Congress. Stockholm, 1982.

[19]

Leonhardt, F.: Bridges. Aesthetics and Design. Deutsche VerlagsAnstalt GmbH Stuttgart 1984.

[20]

Liebenberg, A.C.: Concrete bridges - design and construction. John Wiley & Sons. New York 1992.

[21]

Lin, T.Y., Burns, N. H.: Design of Prestressed Concrete Structures. John Wiley & Sons. New York 1981.

[22]

Mathivat, J.: The cantilever construction of prestressed concrete bridges. John Wiley & Sons. New York 1983.

[23]

Menn, C.: Stahlbetonbrücken. Springer-Verlag, Wien, New York 1986

[24]

Ministerstvo dopravy a spojů. Doporučení pro navrhování nových a posuzování stávajících betonových mostů PK. Praha 2000.

[25]

Navrátil, J.: Časově závislá analýza rámových konstrukcí. Stavebnický časopis, 7 (40), s. 429-451, 1992.

[26]

Podolny, W., Muller, J.: Construction and Design of Prestressed Concrete Bridges. John Wiley & Sons. New York 1982.

[27]

Priestly, J.N., Seible, F., Calvi, G.M.: Seismic Design and Retrofit of Bridges. John Wiley & Sons. New York 1996.

[28]

Schlaich, J., Schäfer, K., Jennewein, M.: Toward a Consistent Design of Structural Concrete. PCI Journal, May/June 1987.

[29]

Schlaich, J., Scheef, H.: Beton-Holkastenbrücken. IABSE, Zürich 1982

[30]

Sečkář, M.: Betonové mosty I. Vysoké učení technické v Brně, nakladatelství VUTIUM, Brno 1998.

[31]

Stráský, J.: Řešení konstrukcí betonových mostů metodou náhradního roštu. Inženýrské stavby 8/79

[32]

Stráský, J.: Statická analýza mostů DS-W. Inženýrské stavby 9/84.

[33]

Stráský, J.: Statická analýza mostů DS-T. Inženýrské stavby 1/86.

[34]

Stráský, J.: Betonové mosty. ISBN: 80 86426 05 X. ČKAIT, Praha 2001.

[35]

Stráský, J., Navrátil, J., Suský, S.: Applications of Time-Dependent Analysis in the Design of Hybrid Bridge Structures. PCI Journal, July/August 2001.

[36]

Šmířák, S.: Pružnost a Plasticita. PC-DIR Brno 1995.

- 82 (83) -

Závěr

[37]

Walther, R.: Partial prestressing. Prestressed Concrete of Switzerland. 9th FIP Congress, Stockholm 1982. Technische Forschungs- und Beratungsstelle der Schweizerischen Zementindustrie Wildfegg.

[38]

Virlogeux, M.: Shear Strength of Beams Made of Precast Segments. La Technique Francaise du Beton Precontraint. XIth FIP Congress Hamburg 1990.

[39]

Zienkiewicz, O.C., Taylor, R.L.: The Finite Element Method. McGrawHill Book Company. London 1994.

[40]

Zůda, K.: Výpočet staticky neurčitých z předpjatého betonu. SNTL Praha 1971.

7.2.2

mostních

konstrukcí

Seznam doplňkové studijní literatury

[41]

Hrdoušek, V. a kol.: Betonové mosty 2. ČVUT, Praha, 2005.

[42]

Hrdoušek, V., Kukaň, V.: Betonové mosty 20. Cvičení pro předpjatý beton. ČVUT, Praha, 2004.

7.2.3

Odkazy na další studijní zdroje a prameny

Dalšími zdroji je řada článků v časopisech a příspěvků ve sbornících na odborných konferencích. Odkazy na další studijní zdroje jsou uvedeny i ve výše uvedené literatuře, ne však v elektronické podobě.

7.3

Klíč

Klíč k autotestu není potřeba, protože na v textu uváděné kontrolní otázky si posluchač odpoví sám na základě přečtené části tohoto modulu.

- 83 (83) -

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ BETONOVÉ MOSTY II MODUL M03 VYBRANÉ PROBLÉMY NAVRHOVÁNÍ MOSTŮ

Recommend Documents