Partneři sekce:

Letmo betonované mosty Valy a Rieka na dálnici D3

Letmo betonované mosty Valy a Rieka na dálnici D3

V rámci výstavby dálnice D3 v úseku Svrčinovec – Skalité jsou v současnosti (říjen 2016) dostavovány mostní objekty 244-00 a 248-00 s celkovou délkou 592,026 m a 501,492 m. Mosty převádí dálnici D3 v polovičním profilu R11,5/80 (pouze pravý most) přes údolí Gorilova potoku (244-00) a údolí potoku Rieka (248-00).

Konstrukční uspořádání mostů je totožné. V příčném směru se jedná o jednokomorovou konstrukci s konzolami (obr. 2). Uložení mostu je na opěrách a krajních podpěrách pomocí dvojic hrncových ložisek. Na pilířích 3-7 (4-7 pro most 248-00) jsou realizována rámová spojení. Uložení mostu je kolmé. Spodní stavba je masivní, železobetonová, pilíře jsou konstantního průřezu. Most je založen hlubinně na vrtaných pilotách.

Obr. 1 Podélné řezy – nahoře 244-00, dole 248-00
Obr. 1 Podélné řezy – nahoře 244-00, dole 248-00
Obr. 2 Příčný řez mostem – vlevo most 244-00, vpravo most 248-00
Obr. 2 Příčný řez mostem – vlevo most 244-00, vpravo most 248-00

Návrh mostu

Mostní objekt 244-00 převádí pravý směr dálnice D3 po nosné konstrukci, která je tvořena spojitým nosníkem o 9 polích s rozpětím 37,5 + 57,997 + 4 x 92,0 + 58,0 + 40,0 + 29,5 m v ose nosné konstrukce. Most má kolmé uspořádání, v podélném směru je niveleta dálnice v konstantním spádu 3,6 % (stoupá ve směru staničení). Směrově probíhá osa D3 v přímé, v přechodnici i v pravotočivém kruhovém oblouku s R = 1250 m. Dostředný příčný sklon mostu je 2,5 %.

Nosná konstrukce mostu 248-00 je tvořena spojitým nosníkem o 8 polích s rozpětím 24,501 + 40,0 + 58,006 + 92,024 + 2 x 92,020 + 58,012 + 42,510 m v ose nosné konstrukce. Most má kolmé uspořádání, v podélném směru je niveleta dálnice v údolnicovém zakružovacím oblouku s R = 70 000 m se sklony polygonu oblouku 0,90 % a 2,00 %. Směrově probíhá osa D3 v přechodnici a v pravotočivém kruhovém oblouku s R = 594,25 m. Dostředný příčný sklon mostu je 3,5 %.

Popis konstrukce

Založení mostu
Založení obou mostů je hlubinné. Opěry i pilíře jsou založeny na pilotách průměru 900 mm. Délky pilot jsou proměnné od 7,0 do 12,0 m. Pilotové základy sestávají z 12 až 41 pilot. Přes některé základové spáry procházely nevrtatelné horniny a piloty musely být částečně nebo plně nahrazeny mikropilotami.

Pilíře a opěry
Příčný řez krajních pilířů s ložisky je tvaru písmene H s příčnou stěnou orientovanou napříč osy mostu (tzn. průřez je tužší v příčném směru a měkčí v podélném směru). Šířka pilíře je 7,0 m a délka (žeber) je 1,6 m. Stěna spojující oba pásy je široká 3,5 m a má tloušťku 0,4 m.

Vahadlové pilíře jsou tvořeny dvojicí štíhlých stěn. Stěnové podpěry jsou šířky 7,0 m. Tloušťka stěn je 0,90 m pro krajní stěnové podpěry a 1,0 m pro vnitřní stěnové podpěry. Vzájemná vzdálenost stěn je 1,50 m (2,3 m pro vnitřní podpěry). Na čelních pohledových stranách je vytvořen prolis tloušťky 0,40 m v šířce 2,30 m.

Pilíře jsou s nosnou konstrukcí spojeny rámově. Vysoké vnitřní stěnové podpěry jsou ve spodní části spojené příčlí tloušťky 0,8 m, která je ukončena 20 m pod hlavou pilíře. Krajní stěnové pilíře jsou v čase výstavby ztuženy montážními přípray.
Výška pilířů je s ohledem na konfiguraci terénu a výškové vedení nivelety od 7,60 až do 75,975 m. Opěry jsou navržené železobetonové se závěrnými zídkami a rovnoběžnými zavěšenými křídly.

Obr. 3 Výstavba pilířů – most 244-00
Obr. 3 Výstavba pilířů – most 244-00

Nosná konstrukce
Nosná konstrukce obou mostů je z dodatečně předpjatého betonu, v příčném řezu je tvořena monolitickou komorou s vyloženými konzolami. Výška nosné konstrukce v místě nivelety je proměnná, 2,7 m uprostřed rozpětí až 5,0 m v ose uložení stěnových podpěr.

Náběh je realizován na délce 42,50 m ve tvaru paraboly 2 °, přičemž v délce 5,00 m nad podpěrou (2,5 m na obě strany od osy uložení) je konstrukce konstantní výšky. Tloušťka stěn (0,35 m) a horní desky je v rámci pole konstantní, proměnná je pouze tloušťka dolní desky v oblasti vahadel. Dolní deska má tloušťku 150 mm v poli a je zesílena na 400 mm u podpory. Šířka nosné konstrukce je 13,41 m, z toho 7,0 m je šířka středního komorového nosníku.

Každé vahadlo sestává ze zárodku délky 12,0 m, ke kterému se letmo přibetonuje z každé strany 8 lamel délky 5,0 m (první lamela má délku 4,0 m). Uzavírající lamela mezi vahadly je délky cca 2 m. Zárodky procházejí soudržné vahadlové kabely podélného předpětí a vnější kabely podélného předpětí.
Příčníky nad krajními pilíři jsou tvořeny stěnou tloušťky 2,5 m s kónickým zalomeným otvorem výšky 2,0 m, šířky 2,3 m ve spodní části a 1,5 m v horní části. Pevnostní třída betonu mostoy je C45/55.

Podélné předpětí nosné konstrukce je navrženo soudržnými konzolovými a polovými kabely a dále nesoudržnými kabely spojitosti vedenými v komoře mostu (obr. 4). Konzolové kabely jsou navrženy s ohledem na vykrytí normálových napětí v podélném směru při postupné montáži vahadel a jsou vedeny v horní desce komorového průřezu. Uprostřed vahadlových polí budou instalovány 2 dvojice dolních polových kabelů. Kotvení kabelů je v nálitku ve spodním rohu komorového průřezu. V části na pevné skruži jsou vedeny horní a dolní polové kabely.

Kotvení kabelů je v koncovém příčníku a na druhé straně ve stěně (horní kabely) či v nálitku ve spodním rohu komorového průřezu (dolní kabely). Kabely spojitosti jsou kotveny v koncových a v některých vnitřních příčnících. Kabely jsou vychylované v příčnících nad podpěrami a v deviátorech. Deviátory se budou betonovat současně s nosnou konstrukcí a jsou tvořeny stěnou tloušťky 600 až 700 mm.

Obr. 4 Schéma podélného předpětí mostu 248-00
Obr. 4 Schéma podélného předpětí mostu 248-00
Obr. 5 Výstavba nosné konstrukce – most 244-00
Obr. 5 Výstavba nosné konstrukce – most 244-00

Výstavba mostu
Pilíře byly betonované na posuvném bednění po taktech délky 5 m. Doba trvání betonáže jednoho taktu byla cca 10 dní.
Po realizaci založení a spodní stavby se nejdříve vybetonovaly na stěnových pilířích zárodky nosné konstrukce v délce 12 m. Zárodky byly betonovány ve 3 fázích – dolní deska s částí stěn (cca 1 m), zbylá část stěn a horní deska. Lamely byly na vahadlech budovány metodou letmé betonáže s délkou taktu 5 m (první takt byl délky 4 m).

Celý průřez nosné konstrukce byl betonován najednou. Spojovací segment má délku cca 2 m. Předpokládaná délka trvání jednotlivých etap byla následující: zárodek 60 dní, lamela 12 dní.
V průběhu výstavby vahadla byla napínaná jednotlivá horní lana. Po spojení dílčích vahadel byly napnuty polové kabely.

Současně s výstavbou vahadel probíhala výstavba krajních polí (bez náběhu) na pevné skruži, a to ve dvou fázích – korýtkový průřez a horní deska. Po zbudování komory na pevné skruži byla tato předepnuta horními a dolními polovými kabely.
Po zmonolitnění celé nosné konstrukce byly napnuty volné kabely spojitosti.

Obr. 6 Výztuž zárodku včetně chrániček volných kabelů a přípraů pro kotvení vozíků
Obr. 6 Výztuž zárodku včetně chrániček volných kabelů a přípraů pro kotvení vozíků

Statická analýza
Pro globální analýzu konstrukce byl vytvořen prostorový prutový model, který v sobě zahrnuje postup výstavby a dlouhodobé účinky zatížení (obr. 7). Analýza byla provedena programovým systémem MIDAS CIVIL. Na konstrukci byla dále aplikována veškerá nahodilá a vedlejší zatížení dle STN EN 1991 a následně vytvářeny kombinace v souladu s STN EN 1990. Statické modely vyšetřují jak stádium plného provozu a stádium rekonstrukce mostního svršku, tak i všechna stádia výstavby mostu. Pro plný provoz jsou řešeny časy uvedení do provozu a konec životnosti mostu (100 let).

Jednotlivé konstrukční části mostu byly posouzeny dle STN EN 1992-1-1 a STN EN 1992 2. Vliv smykového ochabnutí byl zaveden pomocí spolupůsobící šířky horní desky, a to zredukováním šířky konzol.
Zvýšená pozornost byla věnována posouzení štíhlých stěnových pilířů. Ve výpočetním modelu pro výstavbu vahadel byly geometrické imperfekce zohledněny vychýlením pilířů v podélném a příčném směru a úloha byla počítána geometricky nelineárně. V provozním stavu byly pilíře modelovány v projektované geometrii a získané vnitřní síly byly zvětšovány o geometrické imperfekce a účinky druhého řádu dodatečně.

Konstrukční uspořádání, množství předpětí a postup výstavby byly ovlivněny hlavně kritériem mezního stavu použitelnosti (MSP), a to především kontrolou šířky trhlin na nosné konstrukci. Stav dekomprese musí být splněn pro častou kombinaci zatížení (STN EN 1992-2 Tab. 7.101N). Během provádění je tahové napětí v betonu omezeno průměrnou hodnotou pevnosti betonu v tahu fctm (STN EN 1992-2 článek 113.3.2(103)).

Návrh příčné výztuže nosné konstrukce vycházel z posouzení mezního stavu únosnosti (MSÚ) na kombinované účinky smyku, kroucení a příčného ohybu. Pro analýzu příčného směru byl vytvořen desko-stěnový model celé konstrukce. Mezní stav únosnosti pro únavu byl proveden dle přílohy NN v STN EN 1992-2 a stojí za zmínku, že únavové namáhání v daném případě rozhoduje v některých místech o příčném vyztužení vnějších konzol.

Obr. 7 Výpočetní model mostu 248-00 – fáze, kdy je vahadlo P4 spojeno s nosnou konstrukcí na pevné skruži; vahadlo P7 je těsně před spojením s pevnou skruží a probíhá výstavba vahadel P5 a P6
Obr. 7 Výpočetní model mostu 248-00 – fáze, kdy je vahadlo P4 spojeno s nosnou konstrukcí na pevné skruži; vahadlo P7 je těsně před spojením s pevnou skruží a probíhá výstavba vahadel P5 a P6

Závěr

Výstavba obou mostů byla zahájena v říjnu roku 2013. Zhotovitelem mostů je firma Váhostav-SK, a. s. V současnosti (říjen 2016) je hotová výstavba nosné konstrukce a probíhají dokončovací práce na příslušenství obou mostů.

Free cantilevered bridges Valy and Rieka, motorway D3
The project of two bridges on the motorway D3, Slovak Republic, Svrčinovec – Skalité will be described in the paper. The bridges of the total length of 590 m (Valy) and 498 m (Rieka) cross a valley at a height of 85 and 62 m. High piers are formed by a pair of walls. The post-tensioned concrete deck with length of the main span of 92 m is formed by a one cell box girder with overhangs. The design of the box girder and thin piers and the process of erection will be described in detail.

TEXT: Ing. Martin Formánek, Ing. Michal Jurík, Ph.D., Ing. Pavel Svoboda, Ph.D., prof. Ing. Jiří Stráský, DrSc.
OBRÁZKY: Stráský, Hustý a partneři s.r.o.

Martin Formánek, Michal Jurík, Pavel Svoboda a Jiří Stráský působí ve společnosti Stráský, Hustý a partneři s.r.o.

Článek byl uveřejněn v časopisu .