Svatojakubská lávka v Chotíkově

Obloukové mosty s táhly a dolní mostovkou jsou tradiční konstrukční řešení, které lze nalézt na řadě míst v ČR i po světě, v mnoha variantách, co se týká materiálu, rozpětí, tvaru, šířky, převáděného způsobu dopravy i překonávané překážky. Obloukové mosty zhotovené v různých dobách respektují vždy dostupnou technologii a inženýrskou znalost. Svatojakubská lávka v Chotíkově není výjimkou, dimenze oblouků odpovídají tradiční ocelové konstrukci, ale autoři využili potenciálu materiálu UHPC (Ultra-High Performance Fibre Reinforced Concrete), který se vyznačuje mimořádně vysokou pevností v tlaku a vynikající odolností vůči agresivnímu prostředí. Díky subtilním panelům mostovky bylo redukováno stálé zatížení a využito povrchu bez dodatečné izolace, se všemi výhodami i nevýhodami. Překřížení oblouků a jejich spojení přineslo větší technické výzvy, než se na začátku projektu očekávalo.

Nová lávka pro pěší a cyklisty přes karlovarskou silnici v obci Chotíkov u Plzně nebo též Svatojakubská lávka je náhradou za původní mostní objekt, jenž byl vzhledem k havarijnímu stavu odstraněn. Lávka převádí cestu pro pěší a cyklisty přes silnici I/20. Cesta je součástí Svatojakubské cesty nebo také Cesty svatého Jakuba (španělsky Camino de Santiago), celoevropské sítě poutních cest, která byla roku 1987 zapsána jako vůbec první Kulturní stezka Rady Evropy a v roce 1993 byla zařazena do Seznamu světového dědictví UNESCO.

Lávka je koncipována jako konstrukce složená ze dvou do kříže se protínajících subtilních oblouků z UHPC, které připomínají křížovou klenbu. Na obloucích je na ocelových táhlech zavěšena mostovka z UHPC segmentů s ocelovým zábradlím s integrovaným LED osvětlením. Na vrcholu (průsečíku) oblouků je umístěna socha sv. Jakuba, která byla odlita rovněž z UHPC.

Nosná konstrukce lávky je koncipována jako obloukový most s dolní zavěšenou mostovkou. Konstrukční systém tvoří prostorově tuhý křížový oblouk s horním vzájemným propojením ve středu pole a spodní mostovkou, zavěšenou prostřednictvím paralelně uspořádaných ocelových táhel.

Oblouky jsou z prefabrikovaných segmentů z materiálu UHPC. Konstrukce oblouku je vetknutá do základových bloků. Příčný průřez ramen oblouku má pravoúhlou geometrii. Spoje mezi jednotlivými segmenty oblouku jsou řešeny monolitickým dobetonováním v prefě i na stavbě s napojením vyčnívající betonářské výztuže, čímž je dosaženo kontinuity a spolupůsobení segmentů.

Mostovka je z UHPC, shodného (až na barevnou odlišnost) s materiálem obloukové konstrukce, a byla realizována z podélně sepnutých prefabrikovaných segmentů. Konstrukční uspořádání mostovky tvoří dvoutrámový systém s nosníky situovanými při krajích příčného profilu. V místech zavěšení jsou tyto hlavní nosníky vzájemně propojeny příčnými žebry, která zajišťují prostorovou tuhost konstrukce. Segmenty jsou přímo pochozí, bez dodatečné izolace či protismykové vrstvy.

Předpětí je vedeno externě a prochází otvory v příčných žebrech. Kotvení je v zesílených koncových segmentech mostovky, které jsou dimenzovány pro přenos předpínacích sil. Spáry mezi jednotlivými segmenty byly vyplněny zálivkou a následně stlačeny podélným předpětím.

Závěsný systém tvoří ocelové tyčové závěsy, které jsou kotveny k oblouku i mostovce prostřednictvím zabetonovaných ocelových kotevních prvků. Tyto prvky jsou opatřeny vyčnívajícími oky pro osazení standardních vidlicových hlavic tyčových táhel, čímž je zajištěno spolehlivé spojení v místě závěsu. Kombinace křížového oblouku a dvou vodorovných os uložení závěsů v mostovce generuje geometricky zajímavé a výrobně komplikované řešení závěsných kování v oblouku. Vyčnívající plech kování s otvorem pro vidlici závěsu potom svírá s vodorovnou rovinou (ve výrobní poloze) obecný úhel.

Spodní stavbu tvoří monolitická železobetonová konstrukce. Opěry jsou navrženy pro vetknutí oblouků i pro uložení zavěšené mostovky (ve střední části umožňují osazení ložisek a mostního závěru). Krajní části opěr tvoří jednoduché bloky pro kotvení ramen oblouku, geometricky sladěné s jejich sklonem.

S ohledem na vysokou citlivost obloukových konstrukcí na svislé i vodorovné posuny základových prvků bylo navrženo hlubinné založení. Pod vodorovnou plochou základu jsou realizovány svislé a mírně ukloněné mikropiloty, které slouží ke stabilizaci základů oblouku ve svislém směru a přenášejí svislé zatížení do únosné vrstvy podloží. Pro zajištění prostorové stability a přenosu vodorovných sil jsou na zadní stěně opěr navrženy šikmé mikropiloty. Tyto prvky zajišťují vodorovné zakotvení opěr a minimalizují nežádoucí posuny základové konstrukce, čímž je zajištěna spolehlivá funkce oblouku v čase.

Lávka byla od počátku navrhována z UHPC, proto bylo nutné počítat s prefabrikováním mostovky i oblouku a s tím souvisejícím dělením těchto konstrukcí na menší části.

Mostovka byla již v zadávací dokumentaci složena ze segmentů, jejichž délka byla sjednocena a přibližně odpovídala osové vzdálenosti ocelových závěsů. Spáry měly být dobetonovány. (Pozn.: Typizace rozměrů segmentů (vhodná z hlediska formovací techniky) měla za následek vznik spár s šířkami od 37 do 106 mm. Po uvážení (negativního) vizuálního efektu, který by vznikl betonáží spár různých šířek, a vyšší pracnosti na stavbě, bylo přistoupeno ke změně konceptu. Namísto segmentů s typizovanými rozměry byly navrženy segmenty různých délek.) Teprve v předvýrobní fázi bylo rozhodnuto o sjednocení šířky spár mezi segmenty, přičemž bylo navrženo 11 segmentů rozdílných délek a konstantní šířky 4 600 mm. (Pozn.: Takové řešení je složitější, jak s ohledem na formovací techniku, tak na provedení výztuže. Výrazně se však zredukovalo množství betonáží UHPC na stavbě a vytvořením tenké spáry mezi segmenty bylo docíleno lepšího vizuálního efektu.) Krajní segmenty byly uzpůsobeny pro kotvení podélných předpínacích kabelů a pro montáž mostních dilatačních závěrů. Vnitřní (typické) segmenty mostovky měly délku od 3 962 do 4 030 mm. V projektu byly od počátku kladeny požadavky na kvalitu pochozího povrchu segmentů mostovky z UHPC z hlediska protiskluzových parametrů, nikoli však na způsob provedení protiskluzových úprav.

Oblouk dosahuje celkové délky přes 49 m a je složen z dvojice kružnicových oblouků o poloměru cca 32 m. Prvotní návrh předpokládal rozdělení oblouku na 12 dílů. Vzhledem k možnostem výrobny prefabrikátů a snaze minimalizovat množství spojů realizovaných na stavbě bylo navrženo nové dělení konstrukce oblouku vedoucí k menšímu počtu dílců dle obrázku níže.

Nejdelší segmenty oblouku (č. 1 až 4) dosahovaly délky téměř 20 m a na straně paty oblouku byly opatřeny kováním, které tvořilo montážní kloub. 

Kratší dílce č. 5 a 6 měly délku cca 3,6 m a byly složeny z dvojice obloukových segmentů (5L + 5P a 6L + 6P), které byly následně ve výrobně spojeny do dílce tvaru V, který definuje globální úhel křížení hlavních oblouků. Ačkoli je nosný oblouk ve finálním statickém schématu velmi efektivní a robustní konstrukční prvek, ve stadiu výroby, přepravy a montáže (kdy funguje převážně jako železobetonový nosník) je zvláště jako subtilní prvek z UHPC velmi choulostivý, čemuž bylo nutné uzpůsobit většinu výrobních procesů. Ze všech čel obloukových dílců vyčnívala betonářská výztuž pro spojení. Nové členění oblouku generovalo celkem pět spojů z UHPC, které bylo nutné realizovat v prostředí stavby.

Nejen v tomto případě je zjevná tendence přistupovat k prefabrikaci konstrukce tak, že se co možná největší části konstrukce zhotoví v podmínkách výrobny při současné snaze zjednodušovat činnosti na staveništi. Určitá typizace výroby (často spojovaná s prefabrikací jako takovou) je potom spíše druhořadá a často se neslučuje s realizací konstrukcí z UHPC.

V průběhu přípravné fáze projektu byla provedena řada výše popsaných změn oproti zadávacímu projektu. Především díky úzké spolupráci autorů projektu, výrobce prefabrikátů a zhotovitele bylo možné v krátkém čase na tyto změny reagovat tvorbou podrobné výrobní dokumentace prefabrikátů (VTD) a souběžně s tím i projektem a výrobou formovací techniky. (Pozn.: Při jinak logickém postupu tvorby dokumentace: Dokumentace pro výběr zhotovitele (DVZ) – Realizační dokumentace (RDS) – Výrobní technická dokumentace prefabrikátů (VTD) – Výrobní technická dokumentace formy by bylo celé dílo v požadovaných termínech prakticky nerealizovatelné.)

Mostovkabyla vyráběna ve finální poloze, kdy horní hlazený povrch UHPC je zároveň povrch pochozí. Pro co nejpřesnější vystižení tvaru dílce včetně všech detailů (příčná žebra, prostupy pro předpínací kabely, okapnice, sražení hran, smykové zarážky atd.) byla vytvořena velmi přesná ocelová forma s nastavitelnými čely.

Spodní vložky i krajní čela byly vyměnitelné pro tvarování jak typických (vnitřních) segmentů, tak pro krajní segmenty s masivními koncovými příčníky, přes které byly na stavbě kotveny předpínací kabely. Segmenty byly vyztuženy betonářskou výztuží.

Prefabrikáty oblouku využívaly vzhledem ke konstantnímu obdélníkovému průřezu a poloměru zakřivení stejnou ocelovou formu. (Pozn.: Celková hmotnost formy pro dílce oblouku činí cca 4,2 t.) Dílce byly betonovány a skladovány naplocho. Při manipulaci byla váha dlouhých dílců rovnoměrně roznesena, aby se při namáhání kolmo k měkké ose neporušily. (Pozn.: Dlouhé dílce č. 1 až 4 byly otočeny do transportní polohy až těsně před expedicí).

Kratší segmenty oblouku č. 5 a 6 byly ve výrobně přesně sestaveny a spojeny, k čemuž sloužila speciální forma (botka). Po zabetonování vznikl dílec tvaru V (tzv. kalhoty), obr. 10, který byly na stavbě dále spojován (obr. 4). Oproti šedým segmentům mostovky byly oblouky zhotoveny z UHPC s černým pigmentem, jehož vizuální efekt byl umocněn dodatečnými úpravami povrchu prováděnými na stavbě, a to po dokončení všech spojů a dobetonávek (obr. 2).

Klíčovým detailem se stal způsob kotvení závěsů mostu v podobě ocelových svařenců určených k zabetonování do prefabrikátu. Zabudovaná kování pod obecným úhlem činila z každého dílce unikát. Po osazení a zabetonovaní ocelových kování do prefabrikátů nebyla v podstatě žádná možnost rektifikace těchto kování. Pro montáž ocelových táhel na stavbě byly geometrické tolerance určené vůlí ve vidlici koncovky táhla. Pro zajištění potřebné přesnosti byly ocelové části forem doplněny o velmi přesné výtisky tvořené technologií konvenčního 3D tisku. K vytištěným součástkám se pomocí šroubů upevnila kování pro závěsy, a tím byla zajištěna přesná poloha vyčnívajícího kování v průběhu betonáže a v hotovém prefabrikátu.

Obr. 11a Zajištění polohy kování závěsů pomocí 3D výtisků —  mostovka (foto: archiv autorů)

Pro konstrukce oblouku i mostovky byla použita třída UHPC C120 – FR6‑B ve smyslu [4]. Ve směsi bylo použito 120 kg/​​m³ ocelových mikrovláken. V průběhu výroby byly detailně sledovány vlastnosti UHPC. Výsledky jsou částečně shrnuty v tab. 1 a 2. Graf na obr. 18 dále zobrazuje vývoj tlakové pevnosti v čase při výrobě prefabrikátů.

Horní povrch vybraného UHPC segmentu mostovky, který je v přímém kontaktu s uživateli lávky, byl ještě v prostředí výrobny podroben zkoušce protiskluznosti. Metodou výkyvu kyvadla dle [5] bylo dosaženo průměrné výchylky kyvadla za mokra 45, což je hodnota splňující požadavky dané zadávací dokumentací.

Montáži prefabrikovaných prvků předcházelo zhotovení spodní stavby (obr. 12) a příprava podpůrné konstrukce (obr. 13). Montáž nosné konstrukce probíhala na pevné skruži uzpůsobené jak pro ukládku segmentů mostovky (obr. 14), tak pro následné uložení obloukových dílců. Po montáži mostovky, která byla realizována s využitím mobilních jeřábů v průběhu jednoho dne, byly doplněny roznášecí nosníky určené k montáži obloukových dílců.

Sestavení oblouku bylo realizováno v několika fázích a probíhalo v různých polohách. První polovina oblouku (složená z dvojice dlouhých dílů spolu s vrcholovým V dílcem) byla usazena na mostovce způsobem, který umožnil provést betonáž spojů ze samonivelačního UHPC při propojení delších dílů s opěrou pomocí kloubového kování (obr. 9 a 15). Po zmonolitnění první poloviny oblouku byly doplněny montážní věže a po nárůstu pevnosti UHPC dobetonávky byla první polovina oblouku kolem montážního kloubu zdvižena do horní polohy (obr. 16). Stejný postup byl zopakován pro druhou část oblouku. Následovala aktivace oblouku pomocí lisů a svaření obou polovin do jednoho celku pomocí kování vyčnívajících ve vrcholu oblouku (obr. 17). Na celistvém oblouku byla dobetonována vrcholová část z UHPC.

Po spojení oblouku byly demontovány montážní věže a započaly práce na mostovce. Po její rektifikaci proběhlo podlévání ložisek a zalití spár mezi segmenty vysokopevnostní maltou. Následně byla mostovka předepnuta pomocí externích kabelů procházejících příčnými žebry panelů. Po postupné montáži a aktivaci tyčových závěsů proběhlo odskružení mostovky s následnou rektifikací a dopnutím závěsů.

Po dokončení lávky byly provedeny zatěžovací zkoušky. Statická zatěžovací zkouška byla provedena třemi nákladními vozy (20,5 t). Zatížení bylo umístěno ve třech zatěžovacích stavech, přičemž bylo dosaženo účinnosti cca 63 %. Během dynamické zatěžovací zkoušky bylo měřeno zrychlení konstrukce při zatížení chodci a byla provedena modální analýza konstrukce. Výsledky obou zatěžovacích zkoušek prokázaly shodu s předpoklady. Po provedení zkoušek byla dokončena první hlavní mostní prohlídka konstrukce a lávka byla otevřena v režimu předčasného užívání stavby. V listopadu 2025 bylo na mostovku lávky a sochařskou výzdobu instalováno LED osvětlení a v prosinci 2025 proběhla kolaudace lávky.

Spojením velmi přesné prefabrikace a precizní montáže na stavbě bylo dosaženo estetického a funkčního propojení UHPC oblouků s UHPC mostovkou pomocí ocelových táhel. Zvláště hodné pozornosti jsou ocelové styčníky táhel přímo ve výrobně zabetonované v příslušných obecných prostorových úhlech, dobetonávky UHPC in situ, předpínání mostovky a zalévání spár a povrchová patinace oblouků. Odvážné umístění sochy na vrchol oblouku přineslo lávce krátkodobou mediální pozornost, autoři ale věří, že této pozornosti bude ubývat a lávka bude dlouhodobě a spolehlivě sloužit svému účelu.