Viadukt Kriváň – Mýtná na rychlostní komunikaci R2 na Slovensku

Na konci letošního roku bude předána do provozu nejdelší mostní konstrukce postavená na území bývalého Československa. Viadukt celkové délky 4,36 km (obr. 1) je situován v environmentálně citlivé horské krajině mezi městy Kriváň a Mýtná (obr. 2). Je veden na svazích krásného údolí Kriváňského potoka, který několikrát kříží. Viadukt převádí oba směry 24,5 m široké rychlostní silnice R2 na jedné mostní konstrukci široké 27,50 m. Po celé délce má jednotné architektonické a konstrukční řešení (obr. 3). Viadukt, který tvoří semiintegrální konstrukční systém, byl postaven jako projekt Design & Build.

Obr. 1 Viadukt Kriváň – Mýtná (foto: archiv autorů)
InvestorNárodná diaľničná spoločnosť, Bratislava
Projekt rychlostní komunikace R2Dopravoprojekt Bratislava
Projekt viaduktuStráský, Hustý a partneři, Brno
Vedoucí projektantIng. Libor Hrdina
Zodpovědný projektant letmo betonovaných mostůIng. Petr Kocourek, Ph.D.
Zodpovědný projektant mostů stavěných na výsuvné skružiIng. Martin Formánek
Zodpovědný projektant vysouvaných mostůIng. Petr Novotný, Ph.D.
Koncept řešeníIng. Libor Hrdina a prof. Ing. Jiří Stráský, DSc.
RealizaceZdruženie R2 Kriváň – Mýtná
Doprastav, Bratislava
STRABAG, Bratislava
EUROVIA SK, Košice, Slovakia
EUROVIA CS, Praha, Czech
Republic

Vývoj konstrukčního typu

Zatímco na obou koncích je viadukt veden po horských svazích, střední část několikrát kříží stávající silnici I/16 a potok. Proto jsou rozpětí polí krajních částí viaduktu od 50 do 70 m, zatímco rozpětí polí střední části jsou v důsledku šikmého křížení potoka a silnice od 70 do 150 m. Bylo zřejmé, že krajní části viaduktu lze buď betonovat na výsuvné skruži, nebo je lze postupně vysouvat, zatímco střední část vyžaduje letmou betonáž. Protože je viadukt veden ve výšce až 42 m nad terénem, je výška podpěr až 38 m.

Obr. 2 Situování viaduktu

Od počátku návrhu viaduktu bylo jasné, že optimální řešení představuje mostní konstrukce tvořená páteřním komorovým nosníkem s velmi vyloženými konzolami, která je podepřená úzkými pilíři (obr. 3). Tato konstrukce vyžaduje minimální výkopové práce ve strmých svazích a vytváří přehledné a čisté uspořádání podpěr, které minimálně narušuje krásnou krajinu. Projektant však musel prokázat, že v případě opravy jednoho směru komunikace lze veškerou dopravu převést na druhý směr.

Obr. 3 Konstrukce viaduktu

Po celé délce viaduktu je šířka spodní desky komorového nosníku 6,50 m, vnější konzoly mají délku 2× 10,25 m (obr. 4). Nosné konstrukce vysouvaných mostů a mostů betonovaných na výsuvné skruži mají konstantní výšku 3,50 m, konstrukce letmo betonovaných mostů mají proměnnou výšku od 3,50 do 9,00 m. 

Obr. 4a Příčné řezy mostů – betonovaných na výsuvných skružích
Obr. 4b Příčné řezy mostů – betonovaných letmo

Aby se snížila hmotnost výsuvné skruže a betonářských vozíků, bylo dohodnuto vytvářet nosnou konstrukci postupně (obr. 5 a 6). Nejprve se vybetonoval a podélně předepnul páteřní komorový nosník, poté se na nosník zavěsily prefabrikované vzpěry a do pojízdného bednění podepřeného těmito vzpěrami se postupně vybetonovaly vnější konzoly. Po příčném předepnutí mostovky byla konstrukce podélně předepnuta vnějšími kabely vedenými v komoře páteřního nosníku. Protože není problém vysunout konstrukci celé šířky, byla krajní vysouvaná část viaduktu délky 2× 400 m betonována v celé šířce.

Obr. 5 Postupná výstavba nosné konstrukce – zavěšení prefabrikovaných vzpěr
Obr. 6 Postupná výstavba nosné konstrukce (foto: archiv autorů)

Popsanou postupnou výstavbu nosné konstrukce jsme použili již v roce 1984 při stavbě našeho prvního zavěšeného mostu přes řeku Labe u Poděbrad a později v roce 1993 při stavbě zavěšeného mostu přes nákladové nádraží v Praze-Vršovicích [1]. Renesance této technologie začíná v roce 2010, kdy byl postaven 957 m dlouhý viadukt přes Hošťovský potok na rychlostní komunikaci R1 na Slovensku [2]. Od té doby byla tato postupná výstavba použita při výstavbě dalších čtyř slovenských dálničních viaduktů o celkové délce 1,20 km [3]. V České republice byla tato technologie nedávno znovu využita při stavbě 404 m dlouhého viaduktu postaveného přes řeku Skalici na dálnici D4. Protože dosud nebyly shledány žádné konstrukční problémy, byla tato technologie přijata i pro popisovaný viadukt.

S ohledem na dopravu a montáž je nutno deskové vzpěry ztužit krajními žebry. U prvních konstrukcí měly vzpěry hladký vnější povrch a žebra byla situována směrem do dutiny, u novějších konstrukcí je vnitřní povrch hladký a žebra jsou situována vně. To umožňuje nejen zjednodušit výrobu, ale také zvýšit bezpečnost pracovníků pohybujících se po jejich hladkém povrchu. Navíc toto řešení přispívá k zvýšení estetického působení konstrukcí. Kombinace hladkého povrchu pilířů a páteřního nosníku se staticky nutným žebrováním vnějších vzpěr vytváří hru stínů odlehčující konstrukci (obr. 7 a 8).

Obr. 7 Vzpěry u střední dilatační spáry (foto: archiv autorů)
Obr. 8 Vzpěry typického pole (foto: archiv autorů)

Pro zjednodušení konstrukčních detailů a eliminaci ložisek tvoří viadukt integrovanou mostní konstrukci. Ložiska jsou navržena jen u krajních opěr, u dilatačních nosníků letmo betonovaných polí a tří nízkých podpěr vysouvané konstrukce. Protože pilíře tvořené dvojicí štíhlých stěn zaručují stabilitu letmo betonovaných konstrukcí během výstavby a současně umožňují velký podélný pohyb dokončené vícepolové konstrukce [4], byly tyto pilíře použity nejen pro letmo betonované konstrukce, ale také pro vysouvané mosty a mosty betonované na výsuvné skruži. Zde dvojité stěny podpírají předem vybetonované příčníky, na kterých jsou umístěny přední podpěry výsuvné skruže.

Administrativně je viadukt rozdělen na dva mosty označené most 209 – 01 a most 209 – 02. První most je tvořen čtyřmi dilatačními celky DC1 až DC4 délek od 680 do 700 m. Druhý most tvoří čtyři dilatační celky DC1 až DC4, každý délky 400 m (obr. 9). Dvojité stěny podpěr situovaných uprostřed dilatačních celků jsou rámově spojeny s mostovkou a s patkami základů, vzdálené stěny jsou – v závislosti na umístění a výšce podpěr – kloubově nebo rámově spojeny s páteřním nosníkem a patkami. Klouby u základových patek byly během výstavby mostovky znehybněny a kyvné stojky montážně vyztuženy.

Obr. 9 Podélné řezy mostů tvořících viadukt

Založení mostní konstrukce odpovídá rozdílné geologii podél trasy, kde se střídá vysoká kvalita podloží s horninou nižší kvality. Viadukt je převážně založen na mikropilotách, některé podpěry jsou však založeny na velkoprůměrových pilotách anebo plošně. U dvou podpěr situovaných v blízkosti potoka byla navržena trysková injektáž zlepšující nekvalitní skalní podloží.

Mimo dilatační spáry mezi letmo betonovanými a vysouvanými mosty jsou všechny ostatní dilatační spáry situovány v mezeře mezi koncovými příčníky, podepřenými štíhlými stěnami (obr. 10a a 11). Jejich uspořádání vychází z řešení popsaného v [5].

Obr. 10a Uspořádání dilatačních spár
Obr. 11 Dilatační spára mezi celky DC2 a DC3 mostu 209 – 02 (foto: archiv autorů)

Dilatační spáry letmo betonovaných konstrukcí jsou situovány uprostřed nejkratších polí (obr. 10b a 12). Dlouhodobé deformace sousedních konzol jsou redukovány ocelovými nosníky, vloženými do komory páteřního nosníku. Na rozdíl od řešení vyvinutého Jeanem Mullerem, ve kterém jsou ocelové nosníky vkládány do sousedních konzol, bylo použito uspořádání vyvinuté prof. Stráským pro konstrukci mostu Benicia – Martinez přes řeku Sacramento v Kalifornii. V dilatačních spárách jsou ocelové nosníky na jedné straně vetknuty do koncového příčníku a jsou vloženy do komory sousední konzoly. Zde jsou nosníky podepřeny ložisky umístěnými na dvojici ztužujících příčníků.

Obr. 10b Uspořádání dilatačních spár
Obr. 12 Dilatační spára mezi dilatačními celky DC3 a DC4 mostu 209 – 01 (foto: archiv autorů)

Protože investor Národná diaľničná spoločnosť, Bratislava, požadoval prokázání správné funkce popsaného řešení, požádal projektant viaduktu organizaci Caltrans, která je investorem a správcem všech kalifornských komunikací, o zhodnocení funkce mostu. Ve svém vyjádření Caltrans potvrdil, že most Benicia – Martinez, dokončený v roce 2007, je pravidelně kontrolován a že mostní konstrukce i dilatační nosníky fungují bez významných problémů a chovají se v souladu s projektovými předpoklady. Proto bylo toto řešení pro viadukt R2 přijato.

Projekt a stavba

Postupná výstavba příčného řezu

Postupná výstavba příčného řezu byla využita u všech dilatačních celků mostu 209 – 01 a u dilatačních celků DC1 a DC2 mostu 209 – 02. Konstrukční řešení vychází z konstrukcí popsaných v [2] a [3], kde je také podrobně popsáno statické působení, statická analýza a postup stavby. Proto zde uvádíme jen doplňující informace. Vnější prefabrikované vzpěry byly osazovány po podélném předepnutí základního průřezu (obr. 5 a 6).

Vzpěry skladebné délky 2,50 m byly při montáži osazeny na krátké konzoly komorového nosníku a jejich poloha byla zajištěna dvěma předpínacími tyčemi zakotvenými v horní desce páteřního nosníku (obr. 13 a 14). U prvních konstrukcí procházely tyče konzolami komorového nosníku v kabelovém kanálku a byly kotveny maticí s kalotou, která se opírala o kotevní desku situovanou v kapse konzoly. To umožnilo redukovat ohybové namáhání tyčí způsobené nepřesným osazením jejich kotev. Nevýhodou řešení byla následná injektáž kabelových kanálků a betonáž kapes. Proto byly provedeny zkoušky uspořádání, ve kterém byly tyče přímo zabetonovány v konzolách (obr. 13b). Zkoušky provedené v roce 2022 potvrdily, že řešení je bezpečné do chyby v osazení kotev s úhlovou odchylkou 3,8°. Protože zhotovitel garantoval požadovanou přesnost osazení, bylo toto řešení přijato.

Obr. 13 Prefabrikovaná vzpěra: a) zavěšení, b) detail spojení tyče, c) montážní podepření, d) provozní podepření
Obr. 14 Zavěšení prefabrikovaných vzpěr (foto: archiv autorů)

Jak vzpěry, tak i krátké konzoly mají v místě uložení válcový tvar, který umožňuje jejich jednoduché uložení i pootočení při montáži (obr. 13c). Aby bylo zajištěno staticky jasné podepření vzpěr jen v místě ztužujících žeber, je ve střední části spodního zesílení vytvořeno vybrání. Po vybetonování a předepnutí vnějších konzol je prostor mezi vzpěrami a stěnami komorového nosníku vyplněn hmotou VUSOKRET (obr. 13d). Tomu odpovídá rozdílné statické působení vzpěr při stavbě a za provozu. Při stavbě je uložení kloubové, za provozu je uložení pevné.

Vzpěry byly osazovány montážními jeřáby situovanými buď na terénu, nebo na nosné konstrukci (obr. 15). 

Obr. 15 Montáž prefabrikovaných vzpěr (foto: archiv autorů)

Vnější konzoly byly postupně betonovány v délkách 25 až 50 m (obr. 16). Konzoly jsou po 1,25 m předepnuty 5lanovými kabely vedenými v plochých plastových kanálcích.

Obr. 16 Betonáž konzol (foto: archiv autorů)

Letmo betonované mosty

Převážnou část mostu 209 – 01 tvoří letmo betonované celky DC2, DC3 a DC4 celkové délky 2 080 m (obr. 9 a 17). Nosná konstrukce je podepřena dvojicemi stěn šířky 7,50 m a tloušťky 1,25 m (obr. 4b). Světlá vzdálenost stěn je 4,00 m. Na stěny přímo navazují podporové příčníky, které jsou u horní desky zesíleny kotevními bloky, v nichž jsou kotveny kabely spojitosti.

Obr. 17 Letmá betonáž pole s rozpětím 150 m (foto: archiv autorů)

Základní komorový nosník má konstantní šířku horní desky 10,30 m, šířka spodní desky je 6,50 m. Výška nosníku uprostřed všech polí je 3,50 m. Výška nosníku u podpěr je pro rozpětí do 110,00 m 6,50 m, pro větší rozpětí má nosník výšku 9,00 m. Náběh má tvar paraboly druhého stupně. Po výšce nosníku je tloušťka stěn do místa podepření vnějších prefabrikovaných vzpěr 650 mm, dále je 750 mm. Tloušťka spodní desky je od 350 mm do 1200 mm. Délka zárodku byla 12,5 m, délka letmo betonovaných segmentů byla od 2,50 do 5,00 m, délka středního uzavíracího segmentu byla 2,50 m.

Nosná konstrukce je předepnuta čtyřmi systémy kabelů z lan Y1860-S7/15,7 (obr. 18). Při letmé betonáži byly v každém segmentu kotveny 2 nebo 4 konzolové kabely (cantilever tendons), tvořené 19 lany. Všechny kabely jsou kotveny v horních rozích komorového nosníku a jsou v horní desce půdorysně vychylovány.

Obr. 18 Uspořádání předpínacích kabelů: a) příčný řez uprostřed rozpětí, b) příčný řez podpěrou, c) řez A, d) řez B

Po vybetonování střední spáry byly osazeny a napnuty polové kabely (span tendons) a soudržné kabely spojitosti (internal continuity tendons). Polové kabely, tvořené 19 lany, jsou vedeny ve spodní desce a jsou kotveny v nálitcích situovaných v dolních rozích komorového nosníku (obr. 18a). Soudržné kabely spojitosti, které jsou tvořené 19 až 27 lany, jsou vedeny ve stěnách komorového nosníku. U podpěr se překrývají a jsou kotveny v protilehlých stěnách zesílené horní části zárodků (obr. 18d a 19).

Obr. 19 Zárodek s kotvením blokem vnitřních, soudržných kabelů spojitosti (archiv autorů)

Po vybetonování a příčném předepnutí vnějších konzol se osadily a předepnuly vnější kabely spojitosti (external continuity cables) tvořené 31 lany. Tyto kabely jsou vedeny přes dvě pole a jsou kotveny v protilehlých stěnách zesílené horní desky, kde se také překrývají (obr. 18c). Nad podpěrami jsou ohýbány v zesílené desce zárodků, v poli jsou ohýbány v nálitcích ztužených příčnými žebry.

Velikost předpětí a uspořádání kabelů byly navrženy tak, aby konstrukce měla před napnutím vnějších kabelů spojitosti navržený tvar (nulovou deformaci). Předpětí těchto kabelů pak vytvořilo v nosné konstrukci dostatečné nadvýšení pro redukci dlouhodobých deformací vyvolaných dotvarováním a smršťování betonu.

Dilatační celky byly stavěny v symetrických konzolách postupně, od jejich středu směrem k dilatačním spárám. Před vybetonováním středních spár byly sousední konzoly výškově rektifikovány a následně spojeny montážními ocelovými nosníky, které garantovaly plynulé napojení konzol (obr. 20a). Před vybetonováním středních spár krajních polí byly sousední konzoly vzájemně rozepřeny (obr. 20b). Stojky krajních konzol byly vychýleny vně – směrem proti jejich pohybu vyvolanému dotvarováním a smršťováním betonu nosné konstrukce. U kyvných stojek zvýšilo vychýlení rotační kapacitu vrubových kloubů.

Obr. 20 Betonáž střední spáry: a) typická, b) rozpíraná

Stavba letmo betonovaných mostů postupovala plynule podle harmonogramu, bez závažných technických problémů (obr. 21 až 23).

Dilatační spáry mezi dilatačními celky DC2 – DC3 a DC3 – DC4 jsou situovány v polích s rozpětím 100 m (obr. 24a). Sousední konzoly jsou vzájemně spojeny dvěma ocelovými nosníky vetknutými do koncových příčníků dilatačního celku DC3 a vložených do navazujících konzol dilatačních celků DC2 a DC4. V těchto konzolách jsou nosníky podepřeny všesměrnými elastomerovými ložisky situovanými na dvojici ztužujících příčníků (obr. 25b). Podélná vzdálenost příčníků 5,80 m je dostatečná pro zajištění pružného vetknutí ocelových nosníků do betonové konzoly. Protože ocelové nosníky jsou namáhány jak kladnými, tak i zápornými momenty, jsou ložiska situována pod i nad nosníky. Ocelové nosníky, které mají komorový průřez 900/1500 mm, jsou ke koncovým příčníkům připnuty 2× 18 VSL kabely, tvořenými 19 lany s bezpokluzovým kotvením.

Obr. 24 Dilatační spára letmo betonovaných polí: a) poloha spáry, b) deformace konzol

Příznivý vliv ocelových nosníků na deformace spojovaných konzol je zřejmý z obr. 24b, na kterém jsou uvedeny deformace navazujících konzol od stálého zatížení pro navržené dokonale tuhé nosníky. Pro porovnání jsou také uvedeny deformace pro řešení bez spojení a s kloubovým spojením. Z deformačních čar je zřejmé, že deformace konzol spojených nosníkem je poloviční v porovnání s deformací konzol s kloubovým spojením. Ve skutečnosti deformace konzol bude mnohem menší, protože předpětí konzol jejich deformace eliminuje. Dá se tedy předpokládat, že konstrukce bude tvarově stálá a chování pole s dilatační spárou bude podobné jako chování sousedních polí.

Postup osazení a aktivace ocelových nosníků jsou zřejmé z obr. 25. Pro osazení ocelových nosníků bylo nutno kompletně dokončit konzolu s koncovým příčníkem (obr. 7) a sousední konzolu bez horní desky (obr. 25a). Následně se osadila spodní ložiska a na ně ocelové nosníky s již namontovanými horními ložisky. Následovalo přisunutí nosníků ke koncovému příčníku a vybetonování horní desky. Po injektáži a předepnutí spáry mezi nosníky a příčníky byla aktivována ložiska (obr. 25b).

Obr. 25 Dilatační nosníky: a) montáž, b) konstrukční uspořádání

Mosty stavěné na výsuvné skruži

Páteřní nosník dilatačního celku DC1 mostu 209 – 01 délky 680 m a celků DC1 a DC2 mostu 209 – 02 celkové délky 800 m byly betonovány po polích s převislou konzolou v bednění zavěšeném na výsuvných skružích s tak zvaným organickým předpětím (obr. 26 a 27). Skruže jsou tvořeny příhradovými obloukovými konstrukcemi, které jsou v uložení spojeny lanovým táhlem. Při betonáži je možné napětí v táhle upravit, a tak eliminovat deformaci skruže (obr. 28).

Nosná konstrukce je podepřena dvojicemi stěn šířky 6,50 m a tloušťky 0,80 m (obr. 4a). Světlá vzdálenost stěn je 1,50 m. Na stěny přímo navazují podporové příčníky, které jsou u horní desky zesíleny kotevními bloky, v nichž jsou kotveny vnější kabely spojitosti (obr. 29c). V závislosti na výšce a velikosti namáhání jsou některé podpěry ztuženy podélnou stěnou.

Základní komorový nosník má konstantní šířku horní desky 8,30 m, šířka spodní desky je 6,50 m. Výška nosníku 3,50 m odpovídá výšce nosníku uprostřed letmo betonovaných polí. Tloušťka stěn je 650 mm, tloušťka spodní desky je od 250 do 550 mm. Délka zárodku podporujícího přední nohu výsuvné skruže byla 5,0 m, délka převislé konzoly byla 15,0 až 17,5 m.

Před odskružením byl základní komorový nosník předepnut soudržnými kabely vedenými v průřezu nosníku (obr. 29d). Soudržné kabely tvořené 2× 6 kabely z 19 lan jsou jednak průběžné (coupled tendons), vedené ve stěnách, jednak neprůběžné, podporové (support tendons), tvořené 4 kabely z 19 lan, vedené u podpěr v horní desce (obr. 29c). Průběžné kabely s průběhem, který odpovídá průběhu ohybových momentů, byly postupně napínány a spojkovány v pracovních spárách.

Obr. 29 Uspořádání předpínací výztuže: a) příčný řez uprostřed pole, b) příčný řez nad podporou, c) řez A, d) řez B

Dvě pole za betonovanými poli byly postupně osazeny vnější vzpěry (obr. 26) a do bednění podepíraném těmito vzpěrami byly postupně po 50 m betonovány vnější konzoly (obr. 16). Po jejich příčném předepnutí byly osazeny a napnuty vnější kabely spojitosti, tvořené 31 lany (obr. 29c). Tyto kabely jsou vedeny přes dvě pole a jsou kotveny v protilehlých stěnách zesílené horní desky, kde se také překrývají. Nad podpěrami jsou ohýbány v zesílené desce zárodků, v poli jsou ohýbány v nálitcích ztužených příčnými žebry.

Vysouvané mosty

Dálniční celky DC3 a DC4 délky 2× 400 m mostu 209 – 02 byly postupně vysouvány (obr. 30 a 31). Jejich podrobný popis je uveden v [6]. Zde uvádíme jen základní informace. Protože osa dálnice je situována v kružnicových obloucích, v přechodnicích byla osa mostu mírně upravena. V první polovině je osa mostu situována v kružnicovém oblouku s poloměrem 2 978 m, v druhé polovině v protisměrném oblouku s poloměrem 5 369 m. Rozdíly oproti vedení osy R2 maximální velikosti 286 mm byly vyrovnány rozdílným vyložením vnějších konzol. Dilatační celky byly vysouvány od společné podpěry situované v místě změny křivosti (obr. 32).

Nejdříve byl vysouván dilatační celek DC3 směrem ke středu viaduktu (obr. 31 a 32a), následně v opačném směru dilatační celek DC4 (obr. 30 a 32b). Protože celý průřez mostu lze poměrně jednoduše vytvořit ve výrobně a následně bez problému vysunout do projektované polohy, nebylo nutné vytvářet nosnou konstrukci postupně. Proto byl průřez konstrukce modifikován. Vnější deskové vzpěry byly nahrazeny osamělými pruty situovanými v místě ztužujících žeber (obr. 33). Jak je vidět z obr. 11, ukazujícího napojení dilatačního celku DC3 na celek DC2, charakter i jednotné architektonické působení konstrukce zůstalo zachováno.

Obr. 33 Příčný řez vysouvaných mostů

Nosná konstrukce je na každé podpěře podepřena dvojicemi stěn tloušťky 1,00 m. Šířka stěn 6,50 m a jejich světlá vzdálenost 1,50 m jsou stejné jako u mostů stavěných na výsuvné skruži. Stěny jsou s nosnou konstrukcí spojeny vrubovými klouby, které byly vytvořeny až po vysunutí nosné konstrukce injektáží mezery mezi nosníkem a stěnou. Vrubové klouby jsou předepnuty kabely ze sedmi lan, které nahradily typickou betonářskou výztuž kloubů. Na vrubové klouby přímo navazují podporové příčníky, které jsou u horního povrchu spojeny zesílenou deskou.

Na rozdíl od konstrukcí stavěných na výsuvné skruži je nosná konstrukce na společné podpěře uložena na dvojici podélně posuvných ložisek situovaných na příčli spojující dvojici stěn. Podobné uložení nosné konstrukce je navrženo i u sousedních nízkých podpěr a na koncové opěře. Ostatní nízké stěny mají vrubový kloub také u svých základů.

Při výsuvu je nosná konstrukce centricky předepnuta soudržnými kabely (coupled continuity tendons) vedenými a spojkovanými ve stěnách a obou deskách průřezu (obr. 34d). Typické pole je předepnuto 18 kabely, tvořenými 19 lany, a šesti kabely, tvořenými 12 lany. Toto předpětí je zesíleno v prvním vysouvaném poli. Protože výsuvný nos byl vyšší než vysouvaná konstrukce, byly v místě jeho připojení k nosné konstrukci stěny komory vytaženy nad povrch horní desky. Pro připojení nosu byly navrženy svislé a vodorovné předpínací tyče průměru 40 mm.

Po vysunutí konstrukce byly osazeny a napnuty vnější nesoudržné kabely (external continuity cables), vedené v komoře (obr. 34c). Kabely z 31 lan jsou vedeny přes čtyři pole a jsou střídavě kotveny v protilehlých stěnách zesílených horních desek, ve kterých se také vzájemně překrývají. V poli jsou kabely ohýbány v nálitcích ztužených příčnými žebry. Horní deska je příčně předepnuta 5lanovými kabely, vedenými v plochých kanálcích ve vzdálenosti 1,25 m.

Obr. 34 Uspořádání předpínací výztuže: a) příčný řez uprostřed pole, b) příčný řez nad podporou, c) řez A, d) řez B

Nosná konstrukce se betonovala po segmentech délky 30 až 35 m ve výrobně situované v místě prvního pole dilatačního celku DC4. Výrobna, podporovaná řadou betonových sloupů situovaných pod stěnami komorových nosníků, byla umístěna ve svahu. Část výrobny s bedněním vnějších konzol pak byla vyložena nad svah. Vysouvání zajišťovalo hydraulické zařízení Eberspächer.

Výsuvná ložiska byla umístěna pouze na jedné stěně podpěr, vždy blíže k výsuvnému zařízení, druhá stěna podpěry byla volná a sloužila k umístění hydraulických lisů. Stěnové pilíře byly pro výsun ztuženy ocelovou příhradovou konstrukcí a byly opatřeny bočním vedením.

Po vysunutí dilatačního celku DC3 bylo výsuvné zařízení otočeno a výsuvný nos přesunut na druhý konec výrobny. Pak následovala výroba a vysouvání dilatačního celku DC4 opačným směrem. Na závěr se v místě výrobny vybetonovalo první pole dilatačního celku DC4.

Statická analýza

Konstrukční řešení bylo vyvinuto na základě velmi detailní statické analýzy, která byla kontrolována jak na Stavební fakultě VUT Brno (doc. Ing. Miloš Zich, Ph.D.), tak i na Stavební fakultě Žilinské univerzity (prof. Ing. Martin Moravčík, PhD.). Konstrukce všech mostů byly analyzovány programovým systémem MIDAS. Mosty byly modelovány jako 3D konstrukce sestavené z nosníkových prvků a jako 3D konstrukce sestavené z deskostěnových a prostorových prvků. Příhradová analogie byla užita pro kontrolu důležitých detailů [7].

Analýza konstrukce sestavené z deskostěnových a prostorových prvků sloužila pro ověření prostorového působení konstrukce. Analýza prokázala, že i vzájemně nespojené deskové vzpěry spolu s horní deskou tvoří pseudo-tříkomorový průřez, a tak přispívají k přenosu ohybového a smykového namáhání nosné konstrukce. Protože příznivý účinek vzpěr závisí na dokonalém spojení vzpěr s komorovým nosníkem, byl ten tento účinek při návrhu konstrukce v podélném směru bezpečně zanedbán. Naopak, protože vlivem prostorového působení konstrukce vznikají ve vzpěrách výrazná stěnová namáhání, byly vzpěry na tato namáhání posouzeny a vyztuženy. Prefabrikované vzpěry jsou také výrazně ohybově namáhány jak při betonáži vnějších konzol, tak za provozu.

Působení konstrukcí za provozu vyšlo z detailní časově závislé analýzy postupně stavěných konstrukcí. Velká pozornost byla věnována návrhu předpětí z hlediska získání tvarově stálých konstrukcí a rozumného požadavku na minimální přerozdělení vnitřních sil mezi postupně betonovanými prvky rozdílného stáří. Všechny konstrukce jsou předepnuty jak vnitřními, soudržnými kabely, tak i vnějšími, nesoudržnými kabely situovanými v komoře. Vedení a uspořádání kabelů bylo navrženo tak, aby statické účinky předpětí vyrovnaly účinky zatížení stálého. Protože vnější kabely jsou ohýbány v podporových příčnících, přenáší zatížení z pole přímo do podpěr. Následně se tak redukuje posouvající síla a smykové napětí nejen ve stěnách, ale i v horní a spodní desce komorového průřezu. Redukcí posouvající síly se následně omezují dlouhodobé smykové deformace konstrukce.

Zvýšená pozornost byla věnována posouzení štíhlých stěnových pilířů. Ve výpočetním modelu byly geometrické imperfekce zohledněny vychýlením pilířů v podélném a příčném směru a konstrukce byla analyzována jako geometricky nelineární konstrukce. V provozním stavu byly pilíře modelovány v projektované geometrii a získané vnitřní síly byly zvětšovány o geometrické imperfekce a účinky druhého řádu dodatečně. Následně byla pro rozhodující zatěžovací stavy provedena geometricky nelineární analýza celé konstrukce.

Vrubové klouby byly posouzeny v souladu s [8]. Protože pro plastické přetváření kloubů je nutné garantovat v kloubech tlakové namáhání, jsou některé klouby předepnuty.

Závěr

Stavba viaduktu byla zahájena v roce 2022, do provozu má být viadukt předán na podzim letošního roku. Vlastní stavba probíhá bez podstatných technických problémů v souladu s projektem. Dosud dokončené části konstrukce potvrzují správnou koncepci řešení. Ačkoliv viadukt má značný rozměr, krásnou krajinu, ve které je veden, neruší, ale doplňuje. Kvalita prací garantuje požadovanou životnost.

Literatura:

[1] STRASKY, J. Design and construction of cablestayed bridges in the Czech Republic. PCI Journal, November – December 1993.

[2] NOVOTNÝ, P., KONEČNÝ, L., ZICH, M., STRÁSKÝ, J. Projekt a sledování mostu přes údolí Hošťovského potoka na Slovensku. Beton TKS, 4/2012, s. 58 65. ISSN 1213 – 3116.

[3] NOVOTNÝ, P., SVOBODA, P., NOVÁK, R., STRÁSKÝ, J. Viadukty s postupně betonovanou nosnou konstrukcí postavené na slovenské dálnici D1. Beton TKS, 4/2015, ISSN 1213 – 3116.

[4] JURÍK, M., FORMÁNEK, M., SVOBODA, P., STRÁSKÝ, J. , Mosty Valy a Rieka na slovenské dálnici D3. Beton TKS, 4/2017, ISSN 1213 – 3116.

[5] STRÁSKÝ, J., PUDA, V., JURÍK, M. Semiintegrované prefabrikované mosty. Beton TKS, 3/2023, ISSN 1213 – 3116.

[6] NOVOTNÝ, P., FIXL, J. Vysouvané mosty na R2 Kriváň – Mýtná. In: 28. Mezinárodní symposium Mosty 2023, ISBN 978 – 80 – 86604 – 89‑3.

[7] STRASKY, J. NECAS, R. Designing and Constructing Prestressed Bridges. Thomas Telford Publishing, London 2021, ISBN 978 – 0‑7277 – 6385‑3.

[8] MARKIĆ, T., KUFMANN, W. Modelling and design of concrete hinges under general loading. Structural Concrete 2023, 24, pp. 5122 – 5149.

 

Autoři