Dvě “butterfly” lávky

V roce 2013 vypsalo město Ružombe­rok architektonicko-konstrukční sou­těž na projekt lávky, která měla nahradit stávající dvoupolovou ocelovou konstrukci. Dále popsaný návrh, který podala firma Stráský, Hustý a partneři (SHP), Brno, získal první cenu. Firma SHP následně vypracovala projekty pro územní a stavební povolení. Potom město opravilo stávající konstrukci a příprava stavby konstrukce nové byla odložena. Poněvadž navrhované řešení bylo podkladem pro návrh dalších konstrukcí, je jistě vhodné ji zde popsat.

Lávka spojuje centrum města s obcí Likavka a propojuje komunikace pro pěší a cyklisty situované na obou březích řeky. Pro plynulé napojení na tyto komunikace má lávka proměnnou šířku od 6,5 m ve středu mostu do 9,57 m u opěr. Mostovka z předpjatého betonu je zavěšena na příčně skloněných ocelových obloucích, které s ohledem na její proměnnou šířku u krajních opěr podchází pod mostovku. Otvírá se tak prostor a oblouky nebrání výhledu.

Ocelové oblouky lichoběžníkového průřezu výšky 500 mm a šířky od 200 do 500 mm mají rozpětí 55,2 m, jejich svislé vzepětí je 5,45 m. 

Oblouky jsou skloněny 50 ̊ od svislé. Mostovka, která je zavěšena na obloucích každé 3 m, je sestavena z prefabrikovaných segmentů tvořených dvěma 0,556 m vysokými krajními trámy a mostovkovou deskou. 

V krajních trámech jsou vedeny předpínací kabely kotvené v koncových příčnících. Šířka segmentů je proměnná od 8 m ve středu mostu do 10,57 m u opěr. Ve spárách jsou segmenty zesíleny příčníky proměnné výšky. U opěr jsou segmenty nahrazeny plnou monolitickou deskou s obvodem odpovídajícím konstrukci v místě příčníků (obr. 5).

Uspořádání mostu u krajních opěr a statické působení konstrukce jsou zřejmé z obrázků níže. Krajní opěry, které jsou tvořeny koncovými kotevními bloky, jsou podepřeny dvojicemi vrtaných pilot. Ocelové oblouky jsou vetknuty do kotevních bloků monoliticky spojených s mostovkou. Vodorovná složka obloukové síly se tlačenými vzpěrami tvořenými krajními kotevními oblouky přenáší do předpjaté mostovky. Moment od dvojice vodorovných sil působících v patě oblouku a v mostovce je zachycen dvojicí svislých sil působících v pilotách. Pro svislé zatížení tak konstrukce tvoří samokotvený konstrukční systém, ve kterém jsou piloty zatíženy jen svislými silami. Vodorovné zatížení pilot je pak vyvoláno jen objemovými změnami betonové mostovky a zatížením větrem.

Podle povahy řešeného problému byla konstrukce řešena jako prostorová konstrukce sestavená z prutových nebo deskostěnových prvků (viz obrázek s výpočtovým modelem). Analýza, která byla provedena programovým systémem Midas Civil, vyšla ze zvoleného počátečního stavu, ve kterém byla definována požadovaná geometrie i stav napjatosti. Konstrukce vyhověla pro všechna normová zatížení.

Návrh lávky předpokládal, že po provedení vrtaných pilot a opěr budou smontovány ocelové oblouky. Pro jejich montáž by byla využita střední podpěra původní lávky (viz obr. a). Oblouky by byly při stavbě kloubově uloženy na krajní opěry. Po svaření obloukových segmentů by byly opěry spojeny montážními předpínacími kabely a montážní podepření oblouků by bylo zrušeno. Dále by byly, při současné úpravě sil v montážních kabelech, symetricky od středu mostu postupně zavěšovány prefabrikované segmenty (obr. b). Po jejich montáži by se osadilo bednění částí mostovky u podpěr. Po kontrole geometrie by se vybetonovaly spáry mezi segmenty a mostovka u podpěr (obr. c). Při předpínání mostovky by se postupně odstranily montážní kabely (obr. d).

Popsaná konstrukce je lehká a transparentní, vyznačuje se minimální spotřebou materiálu a má atraktivní vzhled. Doufáme, že bude realizována. Zkušenosti s projektem lávky přes Váh byly využity při návrhu lávky přes řeku Nitru.

Lávka, která je situována poblíž Technickej fakulty Slovenskej polnohospodárskej univerzity, spojuje stávající pěší a cyklistické komunikace na Wilsonově nábřeží s nově postavenou komunikací na Nábřeží mládeže.

S ohledem na současné výškové vedení komunikací a hladinu velké vody bylo nutno navrhnout konstrukci s co možná nejmenší výškou mostovky, a proto byla navržena ekonomická oblouková konstrukce s předpjatou ocelobetonovou mostovkou přenášející obloukovou sílu svojí tahovou únosností. Aby byl z obou nábřeží zachován volný výhled na historický střed města, je vzepětí oblouku co možná nejmenší.

Snahou bylo navrhnou konstrukci, která otvírá prostor a vyzývá k přejití.

Mostovka je ve vrcholovém zakružovacím oblouku s maximálním podélným sklonem 5 % u krajních opěr. Rozpětí oblouku je 49,5 m, volná šířka mezi zábradlím je 4 m. Protože jak oblouky, tak i mostovka jsou vetknuty do krajních opěr podporovaných mikropilotami, tvoří most integrovaný konstrukční systém bez ložisek a dilatačních závěrů.

Ocelové oblouky lichoběžníkového průřezu výšky 450 mm a šířky od 200 do 350 mm mají rozpětí 49,5 m, jejich svislé vzepětí je 5,376 m. Oblouky jsou skloněny 43,62 ̊ od svislé. Mostovka, která je zavěšena na obloucích každé 3 m, je sestavena z krajních komorových nosníků výšky 400 mm, ocelových příčníků proměnné výšky a spřažené mostovkové desky sestavené z prefabrikovaných prvků. Na šířku byly použity dva 150 mm vysoké prvky uložené mezi příčníky. Vzájemné spojení prvků a jejich napojení na krajní nosníky bylo tvořeno petlicovým stykem.

V krajních trámech jsou vedeny předpínací kabely kotvené v koncových příčnících . Kabely z 2× 19 – 0,6″ lan, které jsou v ocelové konstrukci vedené v HDPE trubkách, zachycují v betonové desce tah od objemových změn betonu a od nahodilého zatížení. Závěsy jsou tvořeny tyčemi McAlloy Ø 42 mm.

Ocelová konstrukce byla natřena bílou barvou. Povrch mostovky, který současně tvoří její izolaci, je osvětlen LED světly situovanými v madle zábradlí. Oblouky i krajní nosníky mostovky jsou osvětleny LED světly situovanými v jejich spodních přírubách.

Podle povahy řešeného problému byla konstrukce řešena jako prostorová konstrukce sestavená z prutových nebo deskostěnových prvků. Analýza montážních i provozních stavů vyšla ze zvoleného počátečního stavu, ve kterém byla definována požadovaná geometrie i stav napjatosti. Konstrukce byla řešena dvěma programovými systémy: Ansys a Midas Civil.

Pohoda chodců byla posouzena pro svislé impulsy velikosti 180 N. Odpovídající hodnota maximálního zrychlení a_V = 0,511 m/​​s² je menší než přípustná hodnota a_V,dov = 0,665 m/​​s², která je odvozená od první ohybové frekvence f_(V1) = 1,769 Hz [1] a která také odpovídá přípustnému zrychlení a_V,dov = 0,700 m/​​s² podle Eurokódu [2].

Konstrukce lávky byla ověřena statickými a dynamickými zatěžovacími zkouškami provedenými Žilinskou univerzitou [3]. Při statické zkoušce byla konstrukce zatížena prázdnými vozidly Tatra 815 hmotnosti od 11,57 do 12,32 t. Konstrukce byla kontrolována pro dva zatěžovací stavy – účinnost deformací a rozhodujících vnitřních sil byla od 71,3 do 86,7 %. Při prvním zatížení byla čtyři vozidla umístěna symetricky ke středu mostu, při druhém zatížení byla tři vozidla situována na polovině konstrukce. Jak pružné, tak i dlouhodobé deformace byly v souladu s požadavky normy a potvrdily nejen předpoklady statického výpočtu, ale také kvalitu provedených prací.

Předmětem dynamické zkoušky bylo ověření vlastních tvarů a frekvencí a sledování dynamické odezvy lávky na přejezdy zkušebního vozidla Volkswagen Crafter hmotnosti 2,4 t, které přejíždělo konstrukci hladkými jízdami a jízdou přes normovou překážku rychlostmi od 5 do 40 km/​​h. Maximální zrychlení v polovině i čtvrtině rozpětí byla v rozsahu od 0,2 do 0,3 m/​​s². Zkoušky prokázaly shodu teoretických a naměřených vlastních frekvencí a potvrdily, že lávka má dostatečnou dynamickou tuhost. Při aplikovaných dynamických zatíženích se nevyskytlo žádné nebezpečné rezonanční rozkmitání konstrukce.

Po provedení pilot a základových patek krajních opěr byly osazeny ocelové zárodky komorových nosníků a obloukových žeber. Následně byla kolem zárodků vyvázána betonářská výztuž a opěry byly vybetonovány.

Aby nebylo nutno stavět montážní podpěry v řece, byla ocelová mostovka sestavená z podélných krajních nosníků a příčníků montážně ztužena táhly situovanými pod nosníky. To umožnilo smontovat celou mostovku a podepřít ji jen montážními podpěrami situovanými u krajních opěr. 

Po osazení mostovky byly smontovány oblouky (obr. b) a viz obrázek níže.

Oblouky byly osazeny na montážní klouby situované na koncích zárodků. Geometrie oblouků byla zajištěna montážními podpěrami situovanými vedle podpěr podporujících mostovku. Po kontrole geometrie byly oblouky přivařeny k zárodkům. Následovala postupná montáž a napínání závěsů, čímž byla tíha mostovky postupně přenesena na oblouky (viz obrázek výše c). Dále následovala montáž prefabrikovaných prvků mostovky, betonáž spár a předepnutí mostovky (viz obrázek výše d). Pak mohlo být montážní předepnutí nosníků a podepření mostovky a oblouků zrušeno.

Stavba konstrukce byla zahájena v dubnu 2020 a do provozu byla uvedena v dubnu 2021.

Konstrukce obou lávek tvoří úsporný a na údržbu nenáročný integrovaný konstrukční systém bez ložisek a dilatačních závěrů. Protože pro přenesení obloukové síly je využita tahová únosnost předpjaté mostovky, jsou popsané konstrukce velmi hospodárné. Lávky lze postavit s minimálním dopadem na životní prostředí. Konstrukce lávek jsou lehké a transparentní, současně jsou však bezpečné a jejich pohyb od zatížení chodci anebo větrem nevyvolává u uživatelů nepříjemné pocity.