žukov mosty na stavbě silnice i/48 tošanovice - Beton TKS
žukov mosty na stavbě silnice i/48 tošanovice - Beton TKS
žukov mosty na stavbě silnice i/48 tošanovice - Beton TKS
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
4/2008<br />
M OSTY
SVAZ VÝROBCŮ CEMENTU ČR<br />
K Cementárně 1261, 153 00 Praha 5<br />
tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798<br />
e-mail: svcement@svcement.cz<br />
www.svcement.cz<br />
SVAZ VÝROBCŮ BETONU ČR<br />
Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4<br />
tel.: 246 030 153<br />
e-mail: svb@svb.cz<br />
www.svb.cz<br />
SDRUŽENÍ PRO SANACE BETONOVÝCH<br />
KONSTRUKCÍ<br />
Sirotkova 54a, 616 00 Brno<br />
tel.: 541 421 188, fax: 541 421 180<br />
mobil: 602 737 657<br />
e-mail: ssbk@ssbk.cz<br />
www.sa<strong>na</strong>ce-ssbk.cz, www.ssbk.cz<br />
ČESKÁ BETONÁŘSKÁ<br />
SPOLEČNOST ČSSI<br />
Samcova 1, 110 00 Praha 1<br />
tel.: 222 316 173<br />
fax: 222 311 261<br />
e-mail: cbsbeton@cbsbeton.eu<br />
www.cbsbeton.eu<br />
3/<br />
40/<br />
10/<br />
22/<br />
B ETONOVÉ MOSTY – M I N U L O S T<br />
A BUDOUCNOST<br />
M OST NA DÁLNICI D8 P O D V R C H E M<br />
Š PIČÁK<br />
P R O J E K T Z A V Ě Š E N É H O MOSTU<br />
PŘES O DRU<br />
Z AVĚŠENÝ MOST PŘES O H Ř I<br />
V K A R L O V Ý C H V ARECH<br />
P R O J E K T NOVÉHO MOSTU PŘES V LTAVU<br />
V P RAZE T ROJI<br />
O PRAVA K ARLOVA MOSTU<br />
K O N E Č N Ě BĚŽÍ<br />
N OVÉ S P O J E N Í – ESTAKÁDA S LUNCOVÁ<br />
O BLOUKOVÝ MOST R EDMOND,<br />
O REGON, USA<br />
/17<br />
/42<br />
/30<br />
/88
O BSAH<br />
T ÉMA<br />
B ETONOVÉ MOSTY - MINULOST A BUDOUCNOST<br />
Jan Vítek /3<br />
P ROFILY<br />
R EDROCK CONSTRUCTION, S. R. O. /8<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
P ROJEKT ZAVĚŠENÉHO MOSTU PŘES ODRU<br />
Jiří Stráský, Libor Konečný, Richard Novák,<br />
Tomáš Romportl /10<br />
P ROJEKT NOVÉHO MOSTU PŘES VLTAVU V PRAZE TROJI<br />
Lukáš Vráblík, Vojtěch Hruška, Libor Kábrt,<br />
Milan Kodet, Roman Koucký,<br />
Ladislav Šašek /17<br />
Z AVĚŠENÝ MOST PŘES OHŘI V KARLOVÝCH VARECH<br />
Jan Procházka, Luděk Oberhofner,<br />
Zdeněk Batal, Miloš Šimler /22<br />
P REFABRIKOVANÁ LÁVKA PŘES ŘEKU SVRATKU<br />
Jan Tichý, Pavel Markovič, Radim Votava,<br />
Petr Štefan, Aleš Mendel /26<br />
N OVÉ SPOJENÍ – ESTAKÁDA SLUNCOVÁ<br />
Petr Drbohlav, Ivan Anděl /30<br />
M OSTY NA SILNICI I/<strong>48</strong> TOŠANOVICE-ŽUKOV<br />
Pavel Mikuláštík, Petr Nehasil, Vojtěch Hruška,<br />
Radek Falář, Marek Foglar /36<br />
M OST NA DÁLNICI D8 POD VRCHEM ŠPIČÁK<br />
Ivan Batal, Jindřich Jindra /40<br />
S ANACE<br />
O PRAVA KARLOVA MOSTU KONEČNĚ BĚŽÍ<br />
Daut Kara, Zdeněk Batal, Václav Krch /42<br />
P ŘEPOČTY DÁLNIČNÍCH MOSTŮ VE VELKÉ BRITÁNII<br />
Radek Falář /<strong>48</strong><br />
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
N AVRHOVANIE ZLOŽENIA VYSOKOHODNOTNÝCH<br />
BETÓNOV<br />
Jacek Śliwiński, Tomasz Tracz,<br />
Tibor Ďurica /52<br />
M ODERNÁ VÝSTAVBA BETÓNOVÝCH VOZOVIEK<br />
V NEMECKU<br />
Thomas Wolf, Walter Fleischer /58<br />
C EMENT A ZDRAVOTNÍ BEZPEČNOST<br />
Jan Gemrich /64<br />
O DOLNOST LEHKÉHO BETONU V CHEMICKY<br />
AGRESIVNÍCH PROSTŘEDÍCH<br />
Michala Hubertová, Rudolf Hela, Roman<br />
Stavinoha /66<br />
V ĚDA A VÝZKUM<br />
D ISKUSE MOŽNÝCH PŘÍČIN KOLAPSU MOSTU<br />
K OROR–BABELTHUAP V REPUBLICE PALAU<br />
Lukáš Vráblík, Jan Loško, Vladimír Křístek /71<br />
M ODERNÍ METODIKA PRO STANOVENÍ BEZPEČNOSTI<br />
A SPOLEHLIVOSTI BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ<br />
Radomír Pukl /74<br />
M ODELOVÁNÍ ODEZVY BETONU RANÉHO STÁŘÍ<br />
PŘI ZATĚŽOVÁNÍ<br />
Petra Kalafutová, Petr Štemberk /80<br />
Z AMĚŘENÍ TVARU NOSNÉ KONSTRUKCE MOSTU<br />
PŘES LABE V MĚLNÍKU<br />
Lukáš Vráblík, Martin Štroner,<br />
Rudolf Urban /84<br />
S PEKTRUM<br />
O BLOUKOVÝ MOST REDMOND, OREGON, USA<br />
Jiří Stráský, Radim Nečas, Petr Hradil /88<br />
R ECENZE, REŠERŠE /94<br />
A KTUALITY<br />
S EMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA /96<br />
F IREMNÍ PREZENTACE<br />
VSL SYSTEMY (CZ) /39<br />
PONTEX /39<br />
BASF /50, 83<br />
Mott MacDo<strong>na</strong>ld /57<br />
CIFA-Agrotec /65<br />
Ing. Software Dlubal /73<br />
NEKAP /79<br />
Betosan /79<br />
RIB /87<br />
SMP CZ /95<br />
Liapor 4. S T R. O B Á L K Y<br />
Ročník: osmý<br />
Číslo: 4/2008 (vyšlo dne 15. 8. 2008)<br />
Vychází dvouměsíčně<br />
Vydává BETON <strong>TKS</strong>, s. r. o., pro:<br />
Svaz výrobců cementu ČR<br />
Svaz výrobců betonu ČR<br />
Českou betonářskou společnost ČSSI<br />
Sdružení pro sa<strong>na</strong>ce betonových konstrukcí<br />
Vydavatelství řídí: Ing. Michal Števula, Ph.D.<br />
Šéfredaktorka: Ing. Ja<strong>na</strong> Margoldová, CSc.<br />
Produkce: Ing. Lucie Šimečková<br />
Redakční rada:<br />
Doc. Ing. Vladimír Benko, PhD., Doc. Ing. Jiří<br />
Dohnálek, CSc., Ing. Zdeněk Gärtner, Ing. Jan<br />
Gemrich, Prof. Ing. Petr Hájek, CSc. (předseda),<br />
Doc. Ing. Leo<strong>na</strong>rd Hobst, CSc. (místopředseda),<br />
Ing. Jan Hrozek, Ing. Jan Hutečka,<br />
Ing. arch. Jitka Jadrníčková, Ing. Zdeněk Jeřábek,<br />
CSc., Ing. Milan Kalný, Ing. arch. Patrik Kotas,<br />
Ing. Jan Kupeček, Ing. Pavel Lebr, Ing. Milada<br />
Mazurová, Doc. Ing. Martin Moravčík, Ph.D.,<br />
Ing. Ha<strong>na</strong> Némethová, Ing. Mile<strong>na</strong> Paříková,<br />
Petr Škoda, Ing. Ervin Severa, Ing. arch. Jiří<br />
Šrámek, Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA,<br />
Prof. Ing. RNDr. Petr Štěpánek, CSc.,<br />
Ing. Michal Števula, Ph.D., Ing. Vladimír Veselý,<br />
Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc.<br />
Grafický návrh: DEGAS, grafický ateliér,<br />
Heřmanova 25, 170 00 Praha 7<br />
Sazba: 3P, s. r. o., Radlická 50, 150 00 Praha 5<br />
Tisk: Libertas, a. s.<br />
Drtinova 10, 150 00 Praha 5<br />
Adresa vydavatelství a redakce:<br />
<strong>Beton</strong> <strong>TKS</strong>, s. r. o.<br />
Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4<br />
www.betontks.cz<br />
Redakce, objednávky předplatného<br />
a inzerce:<br />
tel.: 224 812 906<br />
e-mail: redakce@betontks.cz<br />
predplatne@betontks.cz<br />
Roční předplatné: 540 Kč (+ poštovné<br />
a balné 6 x 30 = 180 Kč), ce<strong>na</strong> bez DPH<br />
630 Sk (+ poštovné a balné 6 x 35 =<br />
= 210 Sk), ce<strong>na</strong> bez DPH<br />
Vydávání povoleno Ministerstvem<br />
kultury ČR pod číslem MK ČR E-11157<br />
ISSN 1213-3116<br />
Podávání novinových zásilek povoleno<br />
Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy,<br />
Praha 1, čj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000<br />
Za původnost příspěvků odpovídají autoři.<br />
Oz<strong>na</strong>čené příspěvky byly lektorovány.<br />
Foto <strong>na</strong> titulní straně: Zavěšený most přes<br />
Odru, foto: Jiří Stráský<br />
BETON <strong>TKS</strong> je přímým nástupcem časopisů<br />
<strong>Beton</strong> a zdivo a Sa<strong>na</strong>ce.<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008 1
Ú VODNÍK<br />
EDITORIAL<br />
V Á Ž E N É ČTENÁŘKY, V Á Ž E N Í ČTENÁŘI,<br />
prázdniny jsou za svou polovinou a větši<strong>na</strong><br />
z nás už <strong>na</strong> dovolenou jen vzpomíná. Stejně<br />
tak hlavní stavební sezo<strong>na</strong>. Na stavbách<br />
z horkých slunečných dnů až taková radost<br />
jako u rybníka nebývá, zvláště má-li se betonovat.<br />
To je vítaná spíše zatažená obloha,<br />
případně i drobné poprchávání. Stav poznání<br />
o betonu, o vlastnostech a chování čerstvé<br />
betonové směsi, průběhu hydratace, způsobech<br />
a vlivu ošetřování mladého betonu,<br />
aby <strong>na</strong>startovaný proces proběhl tak, abychom<br />
<strong>na</strong> jeho konci dostali materiál očekávaných<br />
kvalit atd., se za posledních deset, patnáct let neobyčejně<br />
rozšířil. Nad péčí věnované ukládání a ošetřování betonu dnes<br />
bychom tehdy nevěřícně kroutili hlavami a mysleli si cosi o zbytečné<br />
rozmařilosti. Teď však už víme, že je stejně důležitá jako<br />
kvalitní statický návrh konstrukce a návrh betonové směsi.<br />
Změ<strong>na</strong> společenského uspořádání <strong>na</strong> konci osmdesátých<br />
let přinesla uvolnění pro pohyb informací i do oblasti jakou<br />
je stavebnictví. Kromě toho, že k nám přišlo obrovské množství<br />
nových informací ze zahraničí, od rozvinutějších sousedů,<br />
a nemuseli jsme objevovat už objevené, jako se to dělo po léta<br />
za oponou, mohl se i náš aplikovaný výzkum a vývoj v mnoha<br />
oblastech rozběhnout <strong>na</strong> odpovídající úrovni. Výsledky jsou sdělovány<br />
odborné veřejnosti pro využití v každodenní výrobní praxi.<br />
Těsné propojení praxe s aplikovaným výzkumem je v betonovém<br />
stavebnictví stejně žádoucí jako v kterémkoliv jiném průmyslovém<br />
oboru. Zájem o spolupráci je nutný z obou stran.<br />
Na jedné straně jsou Ti, co vědí a jsou ochotni se o své z<strong>na</strong>losti<br />
podělit a <strong>na</strong> opačné však musí stát ti, co chtějí vědět. Odborný<br />
časopis je medium, které informace nese čtenáři. Časopis<br />
je však něco jiného než závěrečná vědecká zpráva výzkumného<br />
úkolu. Článek je třeba připravit tak, aby si <strong>na</strong>šel svého čtenáře,<br />
aby ho zaujal, zejmé<strong>na</strong> pokud se jedná o nové, ještě nerozšířené<br />
poz<strong>na</strong>tky. Čtenář z praxe někdy více než Ti z akademické<br />
obce ocení i delší úvod do problému. Vědec, který ve stejném<br />
nebo obdobném výzkumu pracuje roky se podivuje <strong>na</strong>d uvedením<br />
informací pro něj notoricky známých. Naopak praktik si<br />
pochvaluje, že je v článku vše uvedeno od počátku a necítí se<br />
zaskočený, že tady mu ujel vlak.<br />
Začátkem tohoto léta byl zveřejněn sez<strong>na</strong>m odborných neimpaktovaných<br />
časopisů vydávaných <strong>na</strong> území České republiky.<br />
Sez<strong>na</strong>m sestavila Rada vlády pro vědu a výzkum a má sloužit<br />
jako pomůcka při posuzování práce řešitelů grantů z hlediska<br />
poskytovatelů fi<strong>na</strong>nční podpory. S radostí Vám čtenářům sděluji,<br />
že časopis <strong>Beton</strong> <strong>TKS</strong> je <strong>na</strong> sez<strong>na</strong>mu uveden. Všem autorům<br />
moc děkuji za to, že poskytli výsledky své práce k publikování<br />
právě v časopise <strong>Beton</strong> <strong>TKS</strong> a přispěli tak k tomuto úspěchu.<br />
Osobně mám radost zejmé<strong>na</strong> z toho, že se ukázalo, že i u nás,<br />
kde beton nemá zrov<strong>na</strong> dobré jméno („betonová lobby“ –<br />
jed<strong>na</strong> z nejhorších výhružek politiků, nebo zažité sousloví „šedivý<br />
betonový panelák“) se může časopis o tomto oboru dostat<br />
mezi uznávané odborné časopisy. Bez ohledu <strong>na</strong> to, co zařazení<br />
<strong>na</strong> sez<strong>na</strong>m z<strong>na</strong>mená pro autory žádající o granty z různých<br />
podpůrných programů, to potvrzuje, že obor se vyvíjí, že zde<br />
probíhá výzkum a vývoj a že tu jsou ti, co vědí a jsou ochot-<br />
ni dát vědět i jiným a <strong>na</strong> opačné straně ti, co vědět chtějí. A to<br />
je podstatné.<br />
Kdosi spočítal, že mezi stovkami časopisů uz<strong>na</strong>ných k zařazení<br />
<strong>na</strong> sez<strong>na</strong>m jsou celé čtyři věnované stavebnictví. To se dá vykládat<br />
různě. Při vyplňování dotazníku jsem uvažovala o tom, zda<br />
jeho autoři počítají s tím, že se přihlásí někdo z <strong>na</strong>šeho oboru.<br />
Vychází-li odborný betonářský časopis v češtině, pohybuje se<br />
ve zcela jiných podmínkách než časopisy vydávané v německy<br />
nebo anglicky mluvících zemích. Není však důvod vycházet<br />
v jiném jazyce. Pokud by čtenář chtěl informace z těchto<br />
zemí v původním znění, může si s<strong>na</strong>dno a za srov<strong>na</strong>telnou<br />
cenu předplatit zahraniční periodika. Přemítala jsem, zda si autoři<br />
dotazníku dělali nějaké propočty, kolik je v tom kterém poli<br />
u nás odborníků <strong>na</strong> psaní článků a současně <strong>na</strong> jejich nezávislé<br />
lektorování při přiměřeném opakování spolupráce během ročníku<br />
časopisu. Kritéria jsou dosti přísná a je <strong>na</strong> autorech budoucích<br />
příspěvků, zda se v této vybrané společnosti udržíme. Mělo<br />
by to prospět všem a nepochybně toho půjde využít i v marketingu.<br />
To už zaleží <strong>na</strong> šikovnosti každého. Já Vám slibuji za redakci,<br />
že se budeme i <strong>na</strong>dále s<strong>na</strong>žit přistupovat k předtiskové přípravě<br />
výsledků Vaší práce <strong>na</strong>nejvýš zodpovědně. Budeme-li<br />
v sez<strong>na</strong>mu i po roce, bude to stvrzením, že první zařazení nebylo<br />
náhodné a můžeme slavit.<br />
Zájem o beton mezi veřejností i tou neodbornou může zvýšit<br />
nejen jeho pověst moderního stavebního materiálu z hlediska<br />
mechanických vlastností ale zejmé<strong>na</strong> jeho předvedení<br />
jako materiálu s velkým estetickým potencionálem. Pohledový<br />
beton, to není zdaleka jen šedá betonová plocha, byť i kvalitní<br />
bez pórů a skvrn, která zůstane po odbednění. <strong>Beton</strong> může být<br />
bílý, barevný nebo strakatý cíleně, hladký nebo s texturou. Možnosti<br />
jsou takřka neomezené, hranice vytyčuje pouze peněženka<br />
klienta a invence architekta. Zástupci svazů vlastnících vydavatelství<br />
časopisu pověřili redakci, aby pro osmý ročník časopisu<br />
připravila samostatnou přílohu, která by beton předvedla veřejnosti<br />
právě z této strany. Předtisková příprava publikace probíhá<br />
mezi jednotlivými čísly od počátku roku. Vše bude dokončeno<br />
v září, aby <strong>na</strong> přelomu září a říj<strong>na</strong> mohla být v brněnském<br />
Centru architektury otevře<strong>na</strong> výstava se stejným zaměřením<br />
„Povrchy betonu“. (Do konce roku proběhne výstava i v některé<br />
z pražských výstavních síní.) Pravidelní čtenáři časopisu dostanou<br />
přílohu do svých poštovních schránek společně s jeho 5.<br />
číslem v polovině říj<strong>na</strong>.<br />
Přeji Vám pěkný slunečný zbytek léta a s<strong>na</strong>d i pár zakaboněných<br />
deštivých dnů. Ne <strong>na</strong> betonáž, ale <strong>na</strong> přečtení čísla<br />
o mnoha nových zajímavých betonových mostech, které právě<br />
otevíráte.<br />
Na shledanou<br />
Ja<strong>na</strong> Margoldová<br />
2 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
B ETONOVÉ MOSTY - M I N U L O S T A BUDOUCNOST<br />
CONCRETE B R I D G E S - HISTORY AND FUTURE<br />
J AN VÍTEK<br />
<strong>Beton</strong>ové <strong>mosty</strong> mají historii poměrně krátkou, asi sto let.<br />
Železobetonové konstrukce typické pro první polovinu 20. století<br />
byly <strong>na</strong>hrazeny předpjatým betonem. Tím došlo k prudkému<br />
rozvoji technologií pro postupnou výstavbu mostů monolitických<br />
i prefabrikovaných. Současný vývoj přináší menší úpravy<br />
zavedených postupů. Vývoj nových materiálů (vysokohodnotné<br />
betony a vyztužovací jednotky) vede k vylehčování a zdoko<strong>na</strong>lování<br />
konstrukcí a též k zvyšování jejich životnosti. Rychlost<br />
výstavby a schopnost spolehlivě stavět složité konstrukční systémy<br />
jsou podporovány rozvojem technologického vybavení<br />
(skruže, bednění, zvedací a montážní zařízení).<br />
Concrete bridges have a relatively short history, about hundred<br />
years. Reinforced concrete structures typical for the first half<br />
of the 20th century were replaced by prestressed concrete. It<br />
resulted in fast development of sequential erection of bridges<br />
either cast in situ or precast. Contemporary development<br />
brings smaller modifications of developed technological processes.<br />
Development of new materials (high performance<br />
concrete, reinforcing and prestressing units) leads to the<br />
weight reduction, to improvement of the quality and to longer<br />
service life of structures. The speed of construction and ability<br />
of reliable erection of complex structural systems are supported<br />
by development of technological equipment (scaffolding,<br />
formwork, lifting and assembly equipment).<br />
Již od dávné minulosti mostní konstrukce sloužily k překonávání<br />
překážek nejprve přírodního charakteru, vodní toky nebo hluboká<br />
údolí a později i překážek vytvořených lidskou činností, železniční<br />
tratě, dálnice nebo městské části. Tím us<strong>na</strong>dňovaly provoz<br />
<strong>na</strong> pozemních komunikacích, <strong>na</strong> železnici i vodě a staly se<br />
výz<strong>na</strong>mnými a respektovanými stavebními díly. Vynález klenby byl<br />
výz<strong>na</strong>mným mezníkem, který umožnil rozvoj kamenných mostů<br />
Řada městských mostů se stala kromě inženýrského díla i předmětem<br />
další umělecké výzdoby, <strong>na</strong>př. Andělský most v Římě<br />
(obr. 1) nebo Karlův most v Praze. Rozvoj železnice si vynutil<br />
výstavbu řady i dlouhých mostních konstrukcí vzhledem k výškovým<br />
a sklonovým poměrům kolejové dráhy. Vysoké zatížení vlakových<br />
souprav mohly přenášet kamenné klenby, které však umožňovaly<br />
překonávat poměrně malá rozpětí, nebo ocelové konstrukce,<br />
které se začaly již v první polovině 19. století rychle rozvíjet.<br />
Jeden z nejvýz<strong>na</strong>mnějších železničních mostů překračuje úžinu<br />
Firth of Forth (1890, rozpětí dvou hlavních polí 521 m) ve Skotsku.<br />
Koncem 19. století začal rozvoj betonových konstrukcí.<br />
B ETONOVÉ MOSTY V PRVNÍ POLOVINĚ 20. STOLETÍ<br />
Přes menší nemostní konstrukce došlo postupně k <strong>na</strong>hrazování<br />
kamene u mostních kleneb betonem. <strong>Beton</strong> pronikal i do dalších<br />
typů konstrukcí a vznikaly trámové nebo roštové železobetonové<br />
konstrukce. Rozpětí se zvol<strong>na</strong> zvětšovala a budovaly se<br />
konstrukce dodnes oceňované pro svou jednoduchost, spolehlivost,<br />
trvanlivost i estetiku. Příkladem mohou být oblouky Roberta<br />
Maillarta (1872 až 1940), <strong>na</strong>př. Salgi<strong>na</strong>tobel <strong>na</strong> rozpětí 90 m<br />
postavený v letech 1929 až 1930, který slouží místnímu provozu<br />
úspěšně dodnes (obr. 2). U nás se beton jako výz<strong>na</strong>mný kon-<br />
Obr. 1 Andělský most v Římě<br />
Fig. 1 Angel’s bridge in Rome<br />
Obr. 2 Most Salgi<strong>na</strong>tobel<br />
Fig. 2 Salgi<strong>na</strong>tobel bridge<br />
Obr. 3 Obloukový most u Podolska<br />
Fig. 3 Arch bridge at Podolsko<br />
1<br />
2<br />
3<br />
T ÉMA<br />
TOPIC<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008 3
T ÉMA<br />
TOPIC<br />
strukční materiál začal též vyvíjet. Kromě menších mostů se začaly<br />
stavět i velké <strong>mosty</strong>, <strong>na</strong>př. asi největší konstrukce stavěná ještě<br />
před 2. světovou válkou byl obloukový most přes Vltavu u Podolska<br />
(1938 až 1942) s rozpětím hlavního oblouku 150 m (obr. 3).<br />
Oblouk se stavěl klasickým způsobem <strong>na</strong> pevné dřevěné skruži.<br />
V té době byly postaveny další konstrukce <strong>na</strong>př. <strong>na</strong> plánované dálnici<br />
z Prahy do Br<strong>na</strong>. Velké množství malých konstrukcí trámového<br />
typu bylo postaveno <strong>na</strong> místních komunikacích. Technologie<br />
výstavby byly poměrně jednoduché, využívalo se hlavně pevných<br />
skruží ze dřeva případně ocelových válcovaných profilů.<br />
P ŘEDPJATÝ BETON<br />
Předpjatý beton byl patentován již v roce 1888 v Německu (C. E.<br />
W. Doehring). Přesto se muselo čekat dalších téměř šedesát let<br />
než došlo k prvním aplikacím předpjatého betonu pro mostní konstrukce.<br />
Předpjatý beton se nemohl prosadit, protože dříve vyráběné<br />
oceli neměly dostatečnou pevnost. Teprve ve 40. letech 20. století,<br />
když se začala vyrábět ocel s vyšší pevností, <strong>na</strong>vrhnul francouzský<br />
inženýr Eugene Freyssinet (1879 až 1962) první předpjaté<br />
mostní konstrukce. S rozvojem předpjatého betonu <strong>na</strong>stala revoluce<br />
ve výstavbě betonových konstrukcí. Došlo k vývoji hlavních<br />
technologií výstavby a betonové konstrukce se staly rovnocennými<br />
partnery ocelových mostů v oblasti středních i velkých rozpětí.<br />
Předpínání umožňovalo postupné betonování nosných konstrukcí,<br />
jejich následné spojování pomocí předpětí, a tak postupnou<br />
výstavbu dlouhých a rozměrných konstrukcí. Kromě monolitických<br />
konstrukcí se začala prudce rozvíjet i prefabrikace.<br />
S TANDARDNÍ TECHNOLOGIE<br />
Prefabrikované nosníky<br />
V 60. letech se vyrábělo několik typů prefabrikovaných nosníků<br />
pro různé délky. Z nich se postupem doby vyčlenily dva typy nejčastěji<br />
používané. Nosníky typu KA (do délky cca 24 m) měly<br />
komorový průřez. Montovaly se těsně k sobě a spára vyztužená<br />
petlicovým stykem se dobetonovala. Nosníky KA jsou tuhé<br />
<strong>na</strong> kroucení, a při jejich nerovnoměrném zatěžování docházelo<br />
k porušování spár a degradaci konstrukce. V neprůlezné dutině<br />
se při poruše izolace mohla zadržovat voda. Druhým, dnes již<br />
historickým, typizovaným nosníkem s velkou četností využití byl<br />
nosník tvaru I (do délek cca 32 m). Nosníky byly v konstrukci vzájemně<br />
spojeny v úrovni horního i dolního pásu zabetonováním<br />
monolitické spáry. Vznikla tak dutinová desková konstrukce. Dutiny<br />
byly nepřístupné, a monolitické dobetonování spár nemohlo<br />
být provedeno dostatečně kvalitně. Dnes se již oba uvedené<br />
typy prefabrikátů nevyrábí. V současné době se vyrábějí zejmé<strong>na</strong><br />
předpjaté nosníky s otevřenými průřezy tvaru T do délek cca<br />
33 m. Na jejich horní pás se betonuje monolitická deska. Výhodou<br />
nového tvaru jsou průřezy měkčí <strong>na</strong> kroucení, které se nerovnoměrným<br />
zatížením mostu deformují a jejich <strong>na</strong>točení se eliminuje<br />
příčným ohybem spřahující betonové desky. V konstrukci se<br />
nekoncentrují vysoká <strong>na</strong>pětí a má dlouhou trvanlivost. Otevřené<br />
průřezy jsou s<strong>na</strong>dno kontrolovatelné. Nosníky se někdy vyrábějí<br />
z betonu vyšší pevnosti, čímž se zvýší jejich únosnost a jejich<br />
počet pro danou šířku komunikace lze snížit. Nosníky VST jsou<br />
zvláštním typem s průřezem tvaru obráceného T. Spodní pás<br />
nosníku má pevné rozměry a výška stojiny se mění podle rozpětí.<br />
Vyrábějí se v délkách do 34 m, někdy ze samozhutnitelného betonu.<br />
Na uložené předem předpjaté nosníky se vybetonuje spřahu-<br />
jící monolitická deska. Výhody prefabrikace se projevují zejmé<strong>na</strong><br />
při mnohokrát opakovaném využití u dlouhých estakád.<br />
Pevné skruže<br />
<strong>Beton</strong>áže <strong>na</strong> pevné skruži patří mezi nejstarší technologie výstavby<br />
mostů. Je vhodná pro podmínky, kdy most je nízko <strong>na</strong>d terénem,<br />
má proměnný průřez, nebo je tak malý, že nestojí za to využívat<br />
nákladná zařízení pro jiné technologie. Skruže se vyvíjely od dřevěných<br />
individuálních konstrukcí přes částečně typizované podpůrné<br />
prvky, kombinované s dřevěným bedněním, až k dnešním kompletním<br />
systémům specializovaných firem vyrábějících bednění včetně<br />
podpůrných nosníkových a věžových prvků. Detaily jsou propracovány<br />
tak, aby umožňovaly rektifikaci skruže pro ustavení do přesné<br />
polohy, s<strong>na</strong>dné odbedňování a posun bednění. Příkladem velkého<br />
železničního mostu stavěného <strong>na</strong> pevné skruži DOKA je součást<br />
projektu Nové spojení v Praze – most přes Masarykovo nádraží<br />
(největší rozpětí 39,8 m, celková délka 443 m).<br />
Posuvné skruže<br />
Posuvné skruže byly vyvinuty v Německu v 60. letech. U nás byla<br />
posuvná skruž poprvé použita <strong>na</strong> mostě u Hvězdonic (<strong>na</strong> D1)<br />
s dvoutrámovým průřezem <strong>na</strong> rozpětí 54 m. Výhodou této technologie<br />
je poměrně rychlý postup výstavby, zejmé<strong>na</strong> u dlouhých<br />
mostů, a přirozený vývoj konstrukce s malým rozdílem<br />
působení ve stavebním a definitivním stavu. Skruže se během<br />
doby vyvinuly v složitá zařízení s možností automatického posunu<br />
a hydraulického ovládání veškerých pohybů. Na <strong>na</strong>šich stavbách<br />
se můžeme setkat s poměrně lehkými spodními skružemi<br />
s plnostěnnými hlavními nosníky (obr. 4), nebo s univerzálnějšími<br />
ale těžšími skružemi s příhradovými nosníky (obr. 5). Pro<br />
konstrukce, kde není dostatečný prostor pod mostem se používají<br />
horní skruže, <strong>na</strong> kterých je zavěšeno bednění <strong>na</strong> tyčích.<br />
Vysouvání mostů<br />
Vysouvání mostů patří mezi vysoce efektivní technologie, avšak<br />
podmínky jejího využití jsou omezené geometrickým tvarem konstrukce.<br />
Technologie doz<strong>na</strong>la z<strong>na</strong>čných změn od svého prvního<br />
použití v Německu v 50. letech minulého století. Průkopnický<br />
projekt mostu přes řeku Caroni ve Venezuele v roce 1964 spočíval<br />
ve výstavbě celého mostu za opěrou, jeho předepnutí volnými<br />
kabely a vysunutí celku do definitivní polohy. Později se přistoupilo<br />
k postupnému vysouvání, aby prostor za opěrou využívaný<br />
pro betonáž mostu byl minimalizován. Standardní vysouvací<br />
zařízení jsou založe<strong>na</strong> <strong>na</strong> třecím nebo lanovém/tyčovém systému<br />
přenosu síly mezi konstrukcí a výsuvným zařízením. U nás<br />
má tato technologie dlouholetou tradici, poslední vysouvané<br />
<strong>mosty</strong> byly poněkud atypické – most <strong>na</strong> tramvajové trati Hlubočepy–Barrandov<br />
byl vysouván směrem dolů ve spádu až 6,2 %.<br />
Most přes Rybný potok byl vysouván s celým širokým průřezem<br />
(obr. 6) pro oba směry dálnice D8. Konstrukce mostu měla hmotnost<br />
téměř 20 000 t, což kladlo velké nároky <strong>na</strong> dimenze zařízení<br />
i kluzných ložisek.<br />
Segmentové <strong>mosty</strong><br />
Segmentová technologie byla vyvinuta ve Francii a poměrně rychle<br />
se rozšířila i do českých zemí. První segmentové <strong>mosty</strong> měly<br />
spáry vyplněné betonem, teprve později se přešlo <strong>na</strong> kontaktní<br />
výrobu segmentů, kde jsou spáry vyplněny pouze lepicím tmelem.<br />
Klasické segmentové komorové <strong>mosty</strong> jsou montovány vět-<br />
4 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
Obr. 4 Posuvná skruž <strong>na</strong> mostě u Kninic<br />
Fig. 4 Movable scaffolding system at the Kninice viaduct<br />
Obr. 5 Příhradová posuvná skruž<br />
Fig. 5 Truss movable scaffolding system<br />
Obr. 6 Výsuv mostu přes Rybný potok<br />
Fig. 6 Inremental launching of the bridge over the Rybný creek<br />
šinou vahadlovým systémem. U menších mostů se též aplikovala<br />
montáž segmentů směrem vpřed s využitím dočasných podpor.<br />
Segmentová technologie je náročná <strong>na</strong> přesnost výroby segmentů,<br />
<strong>na</strong>př. u dvoutrámových segmentů se projevovaly nepříznivě<br />
vlivy smršťování betonu, které je rozdílné v oblasti masivních trámů<br />
a tenkých desek. Předpínání segmentových mostů volnými kabely,<br />
které se využívá v posledních cca 20 letech, umožnilo vylehčení<br />
segmentů. Segmentové konstrukce jsou vysoce kvalitní, avšak<br />
spotřeba předpí<strong>na</strong>cí výztuže je větší než u běžných monolitických<br />
konstrukcí, a proto tato nevýhoda musí být kompenzová<strong>na</strong> <strong>na</strong>př.<br />
vysokou rychlostí výstavby, nebo jinými výhodami.<br />
Letmá betonáž<br />
Technologie letmé betonáže prošla též z<strong>na</strong>čným technologickým<br />
i konstrukčním vývojem. Starší letmo betonované <strong>mosty</strong> rámového<br />
typu byly <strong>na</strong>vrhovány s klouby uprostřed rozpětí. Vycházelo se<br />
z idey jasného statického působení a s<strong>na</strong>hy omezit <strong>na</strong>máhání pilířů<br />
staticky neurčitými silami. Ukázalo se, že větši<strong>na</strong> těchto mostů<br />
trpěla <strong>na</strong>dměrnými průhyby a <strong>na</strong>víc lomem průhybové čáry právě<br />
uprostřed rozpětí, <strong>na</strong>př. most přes přehradní nádrž u města Savines<br />
v jižní Francii (obr. 7), kde je průhyb polí i lom průhybové čáry<br />
jasně patrný. U nás bylo takto postaveno několik mostů. Mosty<br />
u Zvíkova byly rekonstruovány a klouby v polích byly zrušeny. Později<br />
se klouby přestaly <strong>na</strong>vrhovat, ale přesto vlivem nedostatečného<br />
nebo nevhodně <strong>na</strong>vrženého předpětí docházelo k průhybům<br />
těchto mostů a rekonstrukce byly nevyhnutelné, <strong>na</strong>př.<br />
most v Děčíně. Novější letmo betonované <strong>mosty</strong> již byly <strong>na</strong>vrženy<br />
s ohledem <strong>na</strong> tyto nepříznivé jevy a k výraznému nárůstu průhybů<br />
nedochází. Na mnoha mostech se provádí měření a přesto,<br />
že průhyby s časem <strong>na</strong>růstají, zůstávají v přípustných mezích.<br />
Nejnovějším dokončeným mostem betonovaným letmo u nás je<br />
most přes údolí Hačky u Chomutova <strong>na</strong> rozpětí 106 m, ve směrovém<br />
oblouku ve výšce až 62 m <strong>na</strong>d okolním terénem. V současné<br />
době se staví letmo betonovaný most přes Labe u Litoměřic,<br />
který svým rozpětím 150 m bude partně v této technologii<br />
rekordním u nás. Domi<strong>na</strong>ntní stálé zatížení letmo betonovaných<br />
mostů lze redukovat využitím vysokopevnostních betonů<br />
nebo lehkých konstrukčních betonů, jak je to obvyklé ve skandinávských<br />
státech.<br />
Obloukové <strong>mosty</strong><br />
Obloukové <strong>mosty</strong> patří k nejstarším konstrukčním systémům,<br />
které jsou pro použití betonu velmi příznivé (využívají jeho přirozenou<br />
tlakovou pevnost). Oblouky s horní mostovkou typické<br />
pro hluboká údolí působí velmi esteticky. Jsou známé velmi zdařilé<br />
oblouky <strong>na</strong>vrhované Christianem Mennem zejmé<strong>na</strong> ve Švýcarsku.<br />
Oblouky se spodní mostovkou doplněné často táhlem <strong>na</strong>bízejí<br />
prostor ke kombi<strong>na</strong>ci betonu a oceli. Mostovky se dnes <strong>na</strong>vrhují<br />
většinou betonové předpjaté. Oblouky lze stavět mnoha způsoby,<br />
klasické betonáže <strong>na</strong> pevné skruži se dnes <strong>na</strong>hrazují betonáží<br />
letmo s vyvěšováním s pomocným pylonem nebo postup-<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
4<br />
5<br />
6<br />
T ÉMA<br />
TOPIC<br />
nou betonáži oblouku současně s mostovkou, kdy se konzolový<br />
stav řeší pomocnými diagonálami a vzniká vysoká příhradová<br />
konstrukce. Tento postup byl použit velmi efektivně při výstavbě<br />
plochého oblouku u mostu Infant Henrique (2003) v Portu [3].<br />
Obloukové <strong>mosty</strong> však bývají nákladnější než <strong>mosty</strong> stavěné klasickými<br />
technologiemi s použitím standardních výrobních zařízení.<br />
Pro výstavbu obloukových mostů proto musí být zvláštní důvody<br />
ať již estetické nebo takové, které vlivem lokálních podmínek<br />
oblouky zvýhodňují. U nás se v poslední době mnoho obloukových<br />
mostů nepostavilo. Nyní je ve výstavbě dálniční mostu přes<br />
Opárenské údolí <strong>na</strong> D8 (obr. 8). Obloukový most s horní mostov-<br />
5
T ÉMA<br />
TOPIC<br />
kou je <strong>na</strong>vržen proto, že jde o exponovanou oblast chráněné krajinné<br />
oblasti, kde není povolen přístup do údolí. Výstavba betonováním<br />
oblouku letmo a postupná betonáž mostovky <strong>na</strong> výsuvné<br />
skruži je organizová<strong>na</strong> zcela z oblastí za patkami oblouků. Dálniční<br />
úsek s mostem bude dokončen v roce 2010, čímž se zprovozní<br />
poslední úsek D8 mezi Prahou a Drážďany.<br />
Zavěšené <strong>mosty</strong><br />
<strong>Beton</strong>ové zavěšené <strong>mosty</strong> se prosazují pro velká rozpětí (přes<br />
100 m) ve větším měřítku od 70. let dvacátého století. Konstrukce<br />
mají dvě základní koncepce podle počtu rovin závěsů. Mosty<br />
Obr. 7 Deformovaný most u Savines le Lac<br />
Fig. 7 Deformed bridge at Savines le Lac<br />
Obr. 8 Most přes Opárenské údolí – vizualizace (Pontex, s. r. o.)<br />
Fig. 8 Bridge over Oparno valley – visualization (Pontex, s. r. o.)<br />
Obr. 9 Lávka přes Švýcarskou zátoku<br />
Fig. 9 Footbridge over the Swiss bay<br />
s jednou rovinou závěsů s tuhým průřezem <strong>na</strong> kroucení působí<br />
elegantně a jsou vhodné pro <strong>mosty</strong> spíše kratších rozpětí,<br />
kde potřebnou tuhost zajišťuje obvykle komorový průřez. Mosty<br />
s dvěma rovi<strong>na</strong>mi závěsů mají lehčí mostovky a jejich tuhost je<br />
zajiště<strong>na</strong> lanovým systémem. U nás výstavba zavěšených mostů<br />
začala v 80. letech minulého století, kdy se stavěly současně<br />
<strong>mosty</strong> přes rybník Jordán u Tábora (1991, rozpětí 111 m) a most<br />
přes Labe u Poděbrad (1990, rozpětí 123 m). Od té doby byly<br />
postaveny další zavěšené konstrukce, jednou z posledních je<br />
most přes Odru <strong>na</strong> D47 (2007, rozpětí 105 m) [4]. Zavěšené konstrukce<br />
jsou velmi lehké a elegantní, avšak nepatří mezi nejlevnější.<br />
V některých oblastech je překážkou potřeba vysokých pylonů<br />
buď z praktických důvodů (<strong>na</strong>př. blízkost letiště), nebo z důvodů<br />
estetických.<br />
Extradosed <strong>mosty</strong><br />
Přechod mezi trámovými a zavěšenými konstrukcemi tvoří <strong>mosty</strong><br />
oz<strong>na</strong>čované jako extradosed. Ohybovou tuhost zajišťuje trám<br />
mostu a místo závěsů jsou využity předpí<strong>na</strong>cí kabely vyvedené<br />
<strong>na</strong> nízké pylony, aby se více aktivovaly jejich <strong>na</strong>dlehčovací síly.<br />
U nás byl postaven <strong>na</strong>př. most přes Labe u Nymburka (hlavní<br />
pole o rozpětí 132 m) [5], kde je <strong>na</strong>vrže<strong>na</strong> hybridní konstrukce.<br />
Krajní pole a konzoly pod pylony s náběhy jsou z betonu<br />
a střední část hlavního pole v délce 52 m je z oceli se spřaženou<br />
betonovou deskou (z důvodu vylehčení a montáže zaplavením).<br />
Výhodou systému je velmi malá konstrukční výška mostu,<br />
kdy pylony ani nepřevyšují koruny okolních stromů.<br />
Lávky<br />
Lávky jsou poměrně malé objekty, které však svými specifickými<br />
vlastnostmi umožňují využití pokrokových konstrukčních systémů<br />
a zároveň architektonické ztvárnění, které by u velkých mostních<br />
konstrukcí nebylo možné. Ve světě se proslavily lávky s předpjatým<br />
visutým pásem, které u nás začal <strong>na</strong>vrhovat Prof. Stráský.<br />
Jejich výhodou je lehká konstrukce využívající materiálové vlastnosti<br />
betonu i oceli, která může překonávat velká rozpětí. Jednou<br />
z mimořádně zdařilých lávek, která byla mimo jiné oceně<strong>na</strong><br />
fib v roce 1994, je visutá lávka přes Švýcarskou zátoku<br />
(1993, rozpětí 252 m) přehradní nádrže Vranov (obr. 9). Předpětí<br />
pomocí systému visutých lan a předpjatého pásu dostatečně<br />
ztužuje pouze 0,4 m tlustou prefabrikovanou desku mostovky.<br />
I menší lávky mohou být zajímavé, jako <strong>na</strong>př. lávka přes plavební<br />
komoru v Poděbradech (rozpětí 31 m) [6], která využívá<br />
spolupůsobení betonové desky s ocelovou podpůrnou trubkovou<br />
konstrukcí. Lávka působí velmi lehce a je doplně<strong>na</strong> působivou<br />
točitou rampou.<br />
Spřažené ocelobetonové <strong>mosty</strong><br />
Spřažené ocelobetonové <strong>mosty</strong> stojí <strong>na</strong> okraji betonového stavitelství.<br />
Hlavním nosným prvkem jsou ocelové nosníky, avšak<br />
i betonová deska je nedílnou součástí nosného systému. Spřa-<br />
6 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 3/2008<br />
7<br />
8<br />
9
žené konstrukce jsou výhodné z hlediska trvanlivosti, malé hmotnosti<br />
a relativně s<strong>na</strong>dné a rychlé výstavby. Vhodným konstrukčním<br />
uspořádáním lze dosáhnout velmi kvalitních konstrukcí. Klasicky<br />
se montují ocelové nosníky a pak se dobetonuje deska. Ocelové<br />
konstrukce lze též výhodně vysouvat, bez betonové desky<br />
jsou lehké a lze s nimi manipulovat malými silami. V ojedinělých<br />
případech je výhodné dokonce vysouvat kompletní ocelobetonovou<br />
konstrukci. Tak byl stavěn most <strong>na</strong> D3 u obce Rzavá (2007)<br />
s typickým rozpětím 36 m.<br />
M OSTNÍ PŘÍSLUŠENSTVÍ<br />
Mostní příslušenství, závěry, ložiska, odvodnění atd., jsou prvky,<br />
které přímo neovlivňují statický systém konstrukcí, ale <strong>na</strong> nich<br />
a <strong>na</strong> detailech jejich zabudování do mostu přímo závisí životnost<br />
mostu. Proto se dnes více než dříve klade důraz <strong>na</strong> jejich<br />
kvalitu a <strong>na</strong> způsob jejich připojení do betonové konstrukce.<br />
Pokrokem jsou integrované <strong>mosty</strong>, které ložiska a mostní závěry<br />
vůbec nemají.<br />
B UDOUCNOST BETONOVÝCH MOSTŮ<br />
<strong>Beton</strong> jako konstrukční materiál se v mostních stavbách osvědčil<br />
a nesčíslný počet aplikací ukazuje, že je výhodné konstrukční systémy<br />
dále rozvíjet. Předpjatý beton je základním stavebním prvkem<br />
betonových konstrukcí mostů téměř všech rozměrů. Hlavním<br />
trendem je proto zajištění spolehlivosti a trvanlivosti předpjatých<br />
konstrukcí. Pozornost se upírá <strong>na</strong> ochranu předpí<strong>na</strong>cí výztuže<br />
proti korozi. Předpí<strong>na</strong>cí systémy se zdoko<strong>na</strong>lují v ochraně lan<br />
a závěsů konstrukcí. Proti účinkům bludných proudů se <strong>na</strong>vrhují<br />
elektricky izolované předpí<strong>na</strong>cí jednotky, které umožňují lepší kontrolu<br />
a zajišťují dlouhou životnost kabelů. Výzkum se též zabývá<br />
využitím předpí<strong>na</strong>cích jednotek z nekovových kompozitů. Jako nejvhodnější<br />
se zatím jeví jednotky z polymerů vyztužených uhlíkovými<br />
vlákny (CFRP), které mají vysokou tahovou pevnost, nejsou<br />
náchylné <strong>na</strong> degradaci vlivem atmosférických vlivů a <strong>na</strong>víc mají<br />
nízkou objemovou hmotnost. Ta je výhodná zejmé<strong>na</strong> u dlouhých<br />
šikmých závěsů, kdy se vlivem průhybu od vlastní tíhy závěsu<br />
redukuje jeho tuhost. U lehčích závěsů je průvěs menší a závěsy<br />
jsou tužší. Nevýhodou uhlíkových kompozitů je jejich ortotropní<br />
vlastnost, tj. pevnost ve směru vláken a kolmo <strong>na</strong> ně je z<strong>na</strong>čně<br />
rozdílná. To působí problém zvláště u kotevních systémů, kde<br />
nelze využít samosvorných efektů, jako u kotvení oceli. Vyvíjejí<br />
se speciální kotvy, kde je uhlíkový kabel zalit vhodnými materiály<br />
do kotevních těles. Rozvoj v oblasti technologie betonu vytváří<br />
další rezervy pro rozvoj betonových mostů. Úpravou technologických<br />
postupů při výrobě betonu se dosahuje vyšších pevností,<br />
ale též vyšší odolnosti proti atmosférickým vlivům a účinkům<br />
CHRL. Obecně samotné zvýšení pevnosti nemusí vždy z<strong>na</strong>me<strong>na</strong>t<br />
i zvýšení odolnosti, ale přizpůsobením složení se odolnost<br />
betonu zvýšit dá. Hutná struktura získaná <strong>na</strong>příklad přidáním mikrosiliky,<br />
která díky jemnému zrnění, jemnějšímu než má cement,<br />
vytvoří hutnější strukturu a výrazně přispívá k vytvoření odolného<br />
materiálu. Kvalitnější betony mají též rychlejší nárůsty pevností<br />
a mnohdy je možné urychlit postup výstavby. Trend vylehčování<br />
konstrukcí lze realizovat pomocí využití kvalitních a pevnějších<br />
materiálů, a snížit tak objem a hmotnost konstrukce, nebo<br />
použitím vylehčených betonů. Zatímco dříve byly lehké betony<br />
používány pouze <strong>na</strong> nenosné části konstrukce, setkáváme se<br />
dnes s lehkým konstrukčním betonem i u předpjatých konstrukcí.<br />
Na bázi cementových kompozitů byly vyvinuty tzv. betony velmi<br />
T ÉMA<br />
TOPIC<br />
Literatura:<br />
[1] Troyano L. F.: Bridge Engineering a global perspective, Thomas<br />
Telford, London 2003<br />
[2] Pauser A.: Massivbrücken ganzheitlich betrachtet.<br />
Österreichische Zementindustrie und ÖVBB, Wien 2002<br />
[3] Adao de Fonseca A., Millanes Mato F., Bastos R., Matute<br />
Rubio L.: The Infant Henrique Bridge over the River Douro,<br />
in Porto, Portugal. Proc. of the 2 nd fib Inter<strong>na</strong>tio<strong>na</strong>l Congress,<br />
Naples, 2006, ID 1-16<br />
[4] Konečný L., Novák R., Romportl T., Stráský J.: Projekt zavěšeného<br />
mostu přes řeku Odru, Brno, Mosty 2007<br />
[5] Kalný M., Němec P., Kvasnička V., Brnušák A.: Zavěšený most<br />
přes Labe u Nymburka, <strong>Beton</strong> <strong>TKS</strong>, 4/2007, str. 20–25<br />
[6] Kalný M., Souček P., Lojkásek O.: Lávka u zdymadla<br />
v Poděbradech, <strong>Beton</strong> <strong>TKS</strong>, 4/2003, str. 10–13<br />
vysokých pevností – UHPC (pevnost v tlaku může přesahovat<br />
200 MPa). Jde o velmi jemnozrnné materiály z přírodního kameniva<br />
s vysokým podílem cementu a jemnými plnivy. Pro snížení<br />
křehkosti jsou přidává<strong>na</strong> jemná ocelová vlák<strong>na</strong>. Pevnost v tahu<br />
se pohybuje kolem 10 MPa (<strong>na</strong>př. Ductal). Jejich využití se zatím<br />
omezuje převážně <strong>na</strong> tenkostěnné prefabrikované dílce a konstrukce,<br />
které lze díky vysoké pevnosti spojovat volným předpětím<br />
mimo průřez. Dosud bylo postaveno několik lávek, avšak<br />
i přes vysokou cenu se tento materiál postupně prosazuje, jeho<br />
spotřeba je ve srovnání s běžným betonem velmi nízká. Podstatnou<br />
výhodou UHPC proti oceli je vysoká odolnost proti chemickým<br />
vlivům a účinkům prostředí, tyto konstrukce není třeba<br />
opatřovat žádnou ochranou. Další prostor pro rozvoj betonových<br />
mostů je v oblasti technologie výstavby. Přestože základní technologie<br />
byly zavedeny již v minulém století, rozvoj materiálů, zvedacích<br />
mechanizmů a měřicích a kontrolních zařízení umožňuje<br />
<strong>na</strong>vrhovat nové postupy montáže, sestavování a manipulací, které<br />
by dříve nebyly možné. Největší prostor pro inovace je u velkých<br />
projektů, kde se vyplatí do nových zařízení investovat. Jako příklad<br />
lze uvést vysouvací zařízení mostu u Millau, kde <strong>na</strong> každém pilíři<br />
bylo instalováno nezávislé hydraulické zařízení pro posun mostu,<br />
které bylo elektronicky synchronizováno se zařízeními <strong>na</strong> ostatních<br />
pilířích. Podobné menší systémy pronikají i do menších projektů.<br />
Např. systémy pro synchronní zvedání těžkých břemen se<br />
stávají postupně běžnými komerčními zařízeními. Vývoj betonových<br />
konstrukcí lze vidět optimisticky, a to zejmé<strong>na</strong> v době, kdy<br />
ce<strong>na</strong> oceli závratně stoupá. V mnoha případech by bylo výhodné<br />
se zamyslet <strong>na</strong>d konstrukčním řešením i technologií výstavby<br />
připravovaných mostů a hledat optimalizovaná řešení, která by<br />
zajistila požadavky investora <strong>na</strong> kvalitu díla, <strong>na</strong> estetické působení<br />
a v neposlední řadě i <strong>na</strong> vy<strong>na</strong>ložené náklady.<br />
V článku byly částečně zmíněny výsledky Grantového projektu<br />
GAČR č. 103/06/1627.<br />
Prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc.<br />
Metrostav, a. s.<br />
Koželužská 12, 180 00 Praha 8<br />
tel.: 266 709 317, e-mail: vitek@metrostav.cz<br />
Fotografie: obr. 1 až 4, 6, 7 a 9 autor, obr. 5 Josef Husák, obr. 8<br />
– vizualizace, Pontex, s. r. o.<br />
7
1<br />
4<br />
P ROFILY<br />
PROFILES<br />
R EDROCK C ONSTRUCTION, S . R . O .<br />
Historie společnosti se začala psát <strong>na</strong> počátku devadesátých let<br />
ve skupině mladých inženýrů, absolventů Stavební fakulty ČVUT.<br />
Motorem byla touha vymyslet něco nového, přetavit <strong>na</strong>byté<br />
poz<strong>na</strong>tky do skutečné praxe. Zrov<strong>na</strong> otevřený svět s sebou přinášel<br />
nové možnosti a pro nové myšlenky nehrála vzdálenost<br />
žádnou roli. V několik tisíc kilometrů vzdálené Austrálii se uzavírá<br />
partnerství a v laboratořích se rodí legendární Permapatch ® ,<br />
originální sa<strong>na</strong>ční malta pro betonové konstrukce. Jen pár týdnů<br />
poté společnost zahajuje první specializovanou výrobu sa<strong>na</strong>čních<br />
malt v Československu. Úspěchy <strong>na</strong> realizovaných projektech<br />
otevíraly cestu <strong>na</strong>šim výrobkům a technologiím <strong>na</strong> zahraniční<br />
trhy. Zkušenosti získané z různých klimatických podmínek zase<br />
<strong>na</strong>startovaly další kola inovací a přinesly impulsy pro nový vývoj.<br />
Dalším logickým krokem ve vývoji společnosti bylo vyhledávání<br />
zcela nových speciálních materiálů a technologií. Den po dni,<br />
měsíc za měsícem, vyhledat, vybrat, otestovat, připravit pro distribuci.<br />
Vybrat jen a pouze samotné jádro, bez ohledu <strong>na</strong> to, jak<br />
bude cesta k němu náročná a složitá. Zůstat smějí jen ti nejlepší.<br />
Mít k dispozici perfektní produkt byl, je a bude nezbytný základ.<br />
Ale zde <strong>na</strong>še cesta teprve začíná, je třeba se zamyslet <strong>na</strong>d<br />
samou podstatou služby materiálových inženýrů. Naslouchat,<br />
řešit a být připraven pomoci. Některé stavby přetrvávají staletí,<br />
a přesto se mění každý den, každý okamžik, a my chceme<br />
být u toho. Kaleidoskop produktů, služeb, technologií. Každý<br />
dílek je sám o sobě jedinečný a perfektně fungující. Přesto nám<br />
to nestačí, <strong>na</strong>ším cílem je vystavět kreativní řešení, která jsou<br />
schop<strong>na</strong> uspokojit speciální požadavky zákazníků – i ty, které<br />
nestačili zatím vyslovit. Ta touha něco objevovat v nás zůstává<br />
dodnes.<br />
Pilířem <strong>na</strong>šeho podnikání je vývoj a výroba speciálních stavebních<br />
materiálů. Každý den se učíme, abychom mohli <strong>na</strong>še zákazníky<br />
<strong>na</strong>učit nejnovější triky, které tak báječný obor, jakým jsou<br />
speciální stavební technologie, přináší. Citlivě vnímáme stále<br />
se měnící skutečnost, měřenou tak pomíjivou jednotkou, jakou<br />
je čas. Základní stavební materiály zná lidstvo od svého počátku,<br />
a přesto každá doba přicházela s něčím novým, s něčím,<br />
<strong>na</strong> čem stálo a stojí za to dále stavět. Vyvíjíme, objevujeme,<br />
zkoušíme a především prověřujeme. Pokud ucítíme, že v neustále<br />
rostoucí <strong>na</strong>bídce materiálů a technologií přeci jen nějaký<br />
prvek chybí nebo nesplňuje požadovaná kritéria, jsme připraveni<br />
zahájit jeho vývoj. S<strong>na</strong>žíme se bezezbytku využít všech z<strong>na</strong>lostí<br />
a zkušeností, zkombinovat je s nejnovějšími trendy, zapojit<br />
do vývoje <strong>na</strong>še kolegy v zahraničí, spojit úsilí s <strong>na</strong>šimi obchodními<br />
partnery, nebo iniciovat spolupráci se špičkovými vědeckými<br />
týmy. To vše pro jediný cíl – sestavit přiměřeně jednoduchou<br />
originální formuli, která posune vývoj komplexních řešení<br />
zas o nějaký kousek kupředu. Než se ale jakýkoliv výrobek<br />
dostane do <strong>na</strong>šich řešení, čeká jej bez výjimky náročná cesta.<br />
Nejen, že musí splnit všechny zákonné podmínky a technická<br />
kritéria, ale stejnou měrou klademe nároky <strong>na</strong> ekonomické řešení,<br />
vhodnost obalů nebo operativní logistiku. Chceme pro každého<br />
zákazníka připravit řešení nejen technicky propracovaná,<br />
ale i zároveň efektivní.<br />
S úsměvem vzpomínáme, jaké to bylo, když jsme zahajovali<br />
první specializovanou výrobu sa<strong>na</strong>čních materiálů pro betonové<br />
konstrukce v Československu. Od té doby uběhla již<br />
pěkná řádka let, během které jsme společně ušli pořádný kus<br />
cesty. Dnešní výroba produktů se z<strong>na</strong>čkou Redrock v České<br />
republice splňuje ty nejpřísnější požadavky zákazníků v tuzemsku<br />
i v zahraničí. Automatizovaný, počítači řízený provoz vyrábí<br />
v současnosti speciální produkty srov<strong>na</strong>telné s absolutní špičkou<br />
v oboru. Systém řízení jakosti podléhá mezinárodním standardům<br />
ČSN EN ISO 9001 a plně zaveden je i enviromentální<br />
ma<strong>na</strong>gement podle CSN EN ISO 140001.<br />
8 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
2<br />
5<br />
6<br />
3
Klíčovými produkty vyráběnými pod <strong>na</strong>ší z<strong>na</strong>čkou jsou speciální<br />
cementové směsi legendární řady sa<strong>na</strong>čních materiálů pro<br />
betonové konstrukce Permapatch ® , podlahové povrchy Redfloor,<br />
speciální malty a zálivky Redpatch, ale také specializované<br />
ochranné nátěry pro betonové konstrukce Redcoat, či systémy<br />
těsnění betonových konstrukcí založené <strong>na</strong> unikátním principu<br />
hloubkové krystalizace Krystol ® .<br />
Druhým pilířem <strong>na</strong>šeho podnikání je odborné poradenství<br />
a s ním úzce svázaný obchod. Každý projekt je pro nás skutečný<br />
originál, dílo, jenž má své přesně určené parametry, které<br />
mu vymezili <strong>na</strong>ši zákazníci. Investujeme proto veškeré své z<strong>na</strong>losti,<br />
schopnosti a zkušenosti, abychom dosáhli vytčeného cíle.<br />
Naší s<strong>na</strong>hou je v tomto prostoru <strong>na</strong>jít, <strong>na</strong>vrhnout a dodat to nejefektivnější<br />
řešení.<br />
Naší činností se s<strong>na</strong>žíme pokrýt spektrum speciálních technologií<br />
v řadě stavebních oborů. Věnujeme se řešením pro terénní<br />
a zemní práce, zakládání staveb, tunely, podzemní konstrukce<br />
a báňské stavby, <strong>mosty</strong>, dopravní stavby a letiště, vodohospodářské<br />
stavby a inženýrské sítě, průmyslové, pozemní i občanské<br />
stavby. Jsme prostě tam, kde nás v danou chvíli <strong>na</strong>ši zákazníci<br />
potřebují.<br />
Královskou hrou jsou pak pro nás betonové konstrukce. Připravujeme<br />
pro ně projekty řešení sa<strong>na</strong>cí různých typů konstrukcí,<br />
modely jejich těsnění proti vodě, řešení různého stupně ochrany<br />
či zvyšování odolnosti. Jsme kreativní a chceme doporučovat<br />
jen to nejlepší. Vytvořili jsme a stále doplňujeme širokou<br />
bázi špičkových produktů a technologií tak, abychom byli schopni<br />
vždy <strong>na</strong>vrhnout jen to, co zákazník skutečně potřebuje. Nezůstáváme<br />
stát <strong>na</strong> místě, propojujeme ověřené postupy s novými<br />
prvky. S<strong>na</strong>žíme se tak být vždy o malý krůček <strong>na</strong>před, abychom<br />
byli připraveni pomoci <strong>na</strong>šim partnerům včas.<br />
Společnost Redrock Construction, s. r. o., je zakládajícím členem<br />
skupiny Redrock Group. Skupiny, která operuje v řadě zemí<br />
světa mimo jiné v Austrálii, Velké Británii, Irsku, Polsku, Nizozemí<br />
či Slovensku. Od samého počátku si uvědomujeme, jak důležitá<br />
je spolupráce. Jak jeden bez druhého dokážeme hodně, ale<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
7<br />
9<br />
Obr. 1 Železniční most v Dolní Lutyni<br />
Obr. 2 Vodní dílo <strong>na</strong> Želivce<br />
Obr. 3 Administrativní centrum v Praze<br />
Obr. 4 Skládka komunálního odpadu v Chomutově<br />
Obr. 5 Teplár<strong>na</strong> v Ostravě<br />
Obr. 6 Penzion v Krnově<br />
Obr. 7 Letiště v Čáslavi<br />
Obr. 8 Čistír<strong>na</strong> odpadních vod v Rokycanech<br />
Obr. 9 Silniční most v Horní Vltavici<br />
Obr. 10 Tunel Mrázovka v Praze<br />
P ROFILY<br />
PROFILES<br />
společně mnohem více. Řada produktů, technologií a řešení by<br />
bez ní nevznikla. Bez výměny posledních informací, bez možnosti<br />
zkoušet v rozdílných podmínkách, bez zkušeností z realizovaných<br />
projektů. I když hovoříme různými jazyky a žijeme<br />
v různých zemích, <strong>na</strong>še cíle jsou společné. Chceme <strong>na</strong>bídnout<br />
kreativní dy<strong>na</strong>mická řešení a využít potenciál <strong>na</strong>šich vývojových<br />
i výrobních kapacit. Zákazníkům tak můžeme <strong>na</strong>bídnout ještě<br />
něco <strong>na</strong>víc.<br />
Ing. Aleš Jakubík<br />
Redrock Construction, s. r. o.<br />
Újezd 40/450, 11800 Praha 1 – Malá Stra<strong>na</strong><br />
tel.: 283 893 533, fax: 284 816 112<br />
info@redrock-cz.com<br />
8<br />
10<br />
9
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
P R O J E K T Z A V Ě Š E N É H O MOSTU PŘES O DRU<br />
DESIGN OF THE CABLE- STAYED BRIDGE ACROSS THE ODRA RIVER<br />
J IŘÍ STRÁSKÝ, LIBOR KONEČNÝ,<br />
R ICHARD NOVÁK, TOMÁŠ ROMPORTL<br />
Zavěšený most postavený <strong>na</strong> dálnici D47<br />
přes řeku Odru je popsán z hlediska architektonického,<br />
konstrukčního a technologického.<br />
Most o celkové délce 605 m je<br />
zavěšen v ose mostu <strong>na</strong> jednosloupovém<br />
pylonu. Mostovka je tvoře<strong>na</strong> dvěma komorovými<br />
nosníky bez tradičních vnějších konzol.<br />
V zavěšených polích jsou komorové<br />
nosníky vzájemně spojeny příčně předepnutou<br />
mostovkovou deskou vybetonovanou<br />
mezi nosníky a osamělými vzpěrami.<br />
Závěsné kabely mají semi-radiální uspořádání<br />
a jsou situovány v ose mostu.<br />
A cable stayed bridge, which was built on<br />
the freeway D47 across the Odra River,<br />
is described in terms of the architectural<br />
and structural solution and technology of<br />
the construction. The main span of the<br />
bridge of the total length of 605 m is<br />
suspended on one single pylon situated<br />
in the bridge axis. The decks of the twin<br />
bridge are formed by two cell box girders<br />
without traditio<strong>na</strong>l overhangs. In the suspended<br />
spans the girders are mutually<br />
connected by a top slab and by individual<br />
struts. The stay cables of the semi-radial<br />
arrangement are situated in the bridge<br />
axis. The deck of the bridge was cast<br />
span-by-span in the formwork suspended<br />
on the overhead scaffolding system.<br />
Dálnice D47 prochází mezi Ostravou<br />
a Bohumínem po mostě délky 605 m<br />
přes řeku Odru a přes Antošovická jezera.<br />
S ohledem <strong>na</strong> vedení trasy a plavební profil<br />
plánovaného plavebního kanálu bylo nutno<br />
<strong>na</strong>vrhnout konstrukci s minimální stavební<br />
výškou. Most je situován <strong>na</strong> předměstí<br />
Ostravy v rekreační oblasti Antošovických<br />
jezer. Proto bylo s<strong>na</strong>hou <strong>na</strong>vrhnout estetickou<br />
konstrukci, která by se mohla stát symbolem<br />
nové dálnice. Z tohoto důvodu byla<br />
přijata konstrukce zavěšená v ose mostu<br />
<strong>na</strong> jediném pylonu situovaném v prostoru<br />
mezi řekou a jezery (obr. 1).<br />
Mnoho investorů z důvodů umožnění<br />
oprav a převedení dopravy <strong>na</strong> druhý most<br />
dává přednost konstrukcím, u kterých je<br />
každý směr dálnice veden po samostatné<br />
mostní konstrukci. Popisovaný most<br />
ukazuje možné řešení pro osově zavěšenou<br />
konstrukci.<br />
A RCHITEKTONICKÉ A KONSTRUKČNÍ<br />
ŘEŠENÍ<br />
Most kříží řeku pod šikmým úhlem 54°.<br />
Osa dálnice vede v půdorysném oblouku<br />
o poloměru 1,5 km, který v zavěšené<br />
části přechází v přímou a je ve vrcholovém<br />
zakružovacím oblouku s poloměrem<br />
20 km.<br />
Ačkoliv zavěšená konstrukce vždy vytváří<br />
výraznou domi<strong>na</strong>ntu, byla konstrukce<br />
i jednotlivé konstrukční prvky <strong>na</strong>vrženy<br />
tak, aby nepřehlušovaly, ale doplňovaly<br />
krásnou krajinu. Návrh konstrukce vychá-<br />
zel z projektantovy filosofie jednoty tvaru<br />
a funkce. Úměrnost řešení byla vždy<br />
posuzová<strong>na</strong> ekonomií spotřeby materiálu<br />
a práce.<br />
Protože most je pod různými úhly viditelný<br />
nejen z dálnice, ale také ze břehů<br />
řeky a jezera, bylo s<strong>na</strong>hou <strong>na</strong>vrhnout<br />
jasně čitelnou konstrukci. Proto je konstrukce<br />
zavěše<strong>na</strong> v ose mostu <strong>na</strong> jednosloupovém<br />
pylonu, a tak v každém pohledu<br />
vytváří závěsy s mostovkou tvarově<br />
čistou konstrukci. Jak mostovka s římsou,<br />
tak i spodní stavba a pylon mají shodné<br />
tvarování zdůrazňující proudnicový tvar<br />
10 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
1<br />
2
3<br />
Obr. 1 Most přes Odru a Antošovická jezera<br />
Fig. 1 Bridge across the Odra River and<br />
Antosovice Lakes<br />
Obr. 2 Podélný řez: a) zavěšená pole,<br />
b) most<br />
Fig. 2 Elevation: a) suspended spans,<br />
b) bridge<br />
Obr. 3 Příčný řez: a) mostovka v zavěšených<br />
polích, b) estakádní pole,<br />
c) zavěšená pole u pylonu<br />
Fig. 3 Cross section: a) deck at suspended<br />
spans, b) approach spans,<br />
c) suspended spans at pylon<br />
Obr. 4 Estakádní pole (vizualizace)<br />
Fig. 4 Approach spans<br />
Obr. 5 Spojení nosníků v zavěšeném poli<br />
Fig. 5 Girders connection in suspended<br />
span<br />
Obr. 6 Statické působení<br />
Fig. 6 Static function<br />
konstrukčních prvků. Aby mohly být co<br />
nejštíhlejší, jsou nejvíce <strong>na</strong>máhané prvky<br />
<strong>na</strong>vrženy z vysokopevnostního betonu.<br />
Protože osové zavěšení vyžaduje torzně<br />
tuhou konstrukci, je mostovka tvoře<strong>na</strong><br />
dvěma co možná nejširšími komorovými<br />
nosníky <strong>na</strong>vrženými bez tradičních<br />
vnějších konzol.<br />
S ohledem <strong>na</strong> šikmé křížení místních<br />
komunikací jsou délky prvních tří polí rozdílné.<br />
Pravý most směřující <strong>na</strong> sever má<br />
rozpětí polí 24,5 + 2 x 33 + 36 + 105<br />
+ 56,57 + 39,43 + 6 x 39 + 27,5 m;<br />
levý most směřující <strong>na</strong> jih má rozpětí polí<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
6<br />
4 5<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
21,5 + 33 + 2 x 36 + 105 + 56,57 +<br />
39,43 + 6 x 39 + 27,5 m (obr. 2). Protože<br />
do pravého mostu zasahují připojovací<br />
a odbočovací pruhy přilehlé křižovatky, je<br />
šířka prvních polí obou mostů rozdílná –<br />
od 14,6 do 13,6 m.<br />
Hlavní pole přemosťující řeku Odru je<br />
prostřednictvím čtrnácti závěsů zavěšeno<br />
<strong>na</strong> 46,81 m vysokém pylonu. S ohledem<br />
<strong>na</strong> šikmé křížení nejsou nosníky u pylonu<br />
podepřeny, ale jsou <strong>na</strong> pylon nepřímo<br />
zavěšeny.<br />
Závěsné kabely mají semi-radiální uspořádání<br />
a jsou symetricky zakotvené do přilehlých<br />
polí situovaných v prostoru mezi<br />
řekou a jezerem. V mostovce jsou kotveny<br />
po 6,07 m, v pylonu po 1,2 m.<br />
Nosnou konstrukci každého mostu tvoří<br />
dvoukomorový nosník výšky 2,2 m bez<br />
tradičních konzol (obr. 3 a 4). Spodní<br />
desky obou komor jsou skloněny, v ose<br />
nosníků jsou zakřiveny. V zavěšených<br />
polích jsou komorové nosníky vzájemně<br />
spojeny příčně předepnutou mostovkovou<br />
deskou vybetonovanou mezi nosníky<br />
a osamělými vzpěrami umístěnými<br />
v osové vzdálenosti závěsů (obr. 3). Závěsy<br />
jsou kotveny v kotevních blocích situovaných<br />
ve spojující desce. Prefabrikované<br />
vzpěry, kloubově spojené s nálitky komorových<br />
nosníků, spojují spodní zakřivené<br />
části nosníku a spolu se skloněnými deskami<br />
tvoří čistý příhradový systém pře-<br />
11
12<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
nášející sílu ze závěsu do stěn nosníků<br />
(obr. 5 a 6).<br />
Vzpěry se od středu mostu směrem<br />
k nálitkům nosníků plynule rozšiřují. Naopak<br />
jejich tloušťka se plynule zmenšuje<br />
(obr. 5). Plocha vzpěr je tedy konstantní.<br />
Jejich tvar vyplynul z jasných statických<br />
požadavků, to je roznést tlakové <strong>na</strong>máhání<br />
do co největší šířky a zároveň garantovat<br />
stabilitu tlačeného kloubově podepřeného<br />
prvku.<br />
Mezi kotvami závěsů jsou ve spojující<br />
desce <strong>na</strong>vrženy kruhové otvory umožňující<br />
prosvětlení prostoru pod mostem<br />
a revizi podhledu konstrukce. Protože<br />
závěsy byly <strong>na</strong>pínány až po příčném spojení<br />
obou komorových nosníků, otvory<br />
současně omezují lokální tahové <strong>na</strong>pětí,<br />
které vzniká za kotvami závěsů.<br />
Komorové nosníky jsou v estakádních<br />
částech <strong>na</strong>vrženy z betonu třídy C30/37<br />
XF1, v zavěšené části z betonu C35/45<br />
XF1. Nosníky jsou podélně a příčně předepnuty.<br />
Pylon je tvořen ocelovým sloupem<br />
osmiúhelníkového průřezu spřaženým<br />
s vnějším betonovým pláštěm zaoble-<br />
7<br />
8<br />
ného tvaru (obr. 7 až 10). V horní části<br />
ocelové konstrukce pylonu jsou kotveny<br />
závěsy, vnitřní prostor ocelové konstrukce<br />
pod kotvením závěsů je vyplněn<br />
vysokopevnostním betonem [1]. Pylon<br />
má konstantní tloušťku 3 m; jeho šířka<br />
pod mostovkou je 4,1 m, <strong>na</strong>d mostovkou<br />
je 2,4 m. <strong>Beton</strong> pylonu a horní desky<br />
s kotevními bloky je třídy C60/75 XF1.<br />
Všechny pilíře mají eliptický průřez šířky<br />
4,1 m a tloušťky 1,6 m. Na opěrách a pilířích<br />
1 až 5 a 9 až 15 je mostovka podepře<strong>na</strong><br />
dvojicí hrncových ložisek. Na pilířích<br />
7 a 8, které podporují kotvící pole,<br />
jsou pilíře spojeny s mostovkou a základy<br />
vrubovými klouby a tvoří kyvné stojky<br />
(obr. 11). Vrubové klouby jsou předepnuté<br />
dvojicí svislých kabelů vedených v plastových<br />
kanálcích. Kabely zajišťují dostatečný<br />
přítlak v kloubech během provozu.<br />
Pylon, pilíře a opěry jsou založeny<br />
<strong>na</strong> vrtaných pilotách průměru 1,2 m.<br />
Pro závěsy je použit systém VSL<br />
SSI 2000 [2]. Závěsy jsou sestaveny z 55 až<br />
91 lan ∅ 15,7 mm a pevnosti 1 860 MPa.<br />
La<strong>na</strong> jsou opatře<strong>na</strong> těsně extrudovaným<br />
HDPE obalem tloušťky 1,5 mm a antiko-<br />
10<br />
11<br />
Obr. 7 Zavěšení nosníků <strong>na</strong> pylonu<br />
(vizualizace)<br />
Fig. 7 Suspension of the deck on the pylon<br />
Obr. 8 Tvar pylonu a podpěr: příčný řez<br />
Fig. 8 Shape of the pylon and piers: cross<br />
section<br />
Obr. 9 Příčné řezy pylonem: a) v místě<br />
kotvení závěsů, b) pod závěsy,<br />
c) <strong>na</strong>d mostovkou, d) pod<br />
mostovkou<br />
Fig. 9 Pylon’s sections: a) at stays’ anchors,<br />
b) bellow stays, c) above deck,<br />
d) bellow deck<br />
Obr. 10 Pylon – ocelový sloup a spřažený<br />
betonový plášť<br />
Fig. 10 Pylon – steel column and composite<br />
concrete cover<br />
Obr. 11 Kotvící pilíř<br />
Fig. 11 Anchor pier<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
9
ozním voskem (typ Cohestrand). La<strong>na</strong><br />
jsou vede<strong>na</strong> v HDPE trubkách s vnějším<br />
povrchem opatřeným šroubovitým nálisem<br />
(tzv. Helical rib), který za deště zajišťuje<br />
odkapávání vody a tak omezuje kmitání<br />
závěsů od větru. Dy<strong>na</strong>mický výpočet<br />
provedený Prof. Ing. Mirošem Pirnerem,<br />
DrSc., prokázal, že závěsy s tlumiči kmitání<br />
nejsou nutné.<br />
Vnější římsy se skládají z monolitické<br />
části a lícních prefabrikátů čočkovitého<br />
tvaru, vnitřní římsy jsou klasické,<br />
monolitické se svislými stě<strong>na</strong>mi. Na vnějších<br />
i vnitřních římsách jsou osaze<strong>na</strong><br />
zábradelní svodidla ZSSK/H2. Odvodnění<br />
mostu je svedeno přes klasické odvodňovače<br />
umístěné podél obrub do páteřního<br />
potrubí v komorových nosnících<br />
levého a pravého mostu s vyústěním<br />
do spadišť, která jsou součástí zpevnění<br />
pod mostem tvořeného lomovým kamenem.<br />
Na koncích mostů jsou <strong>na</strong>vrženy<br />
betonové zídky jasně oddělující most<br />
od násypu. S ohledem <strong>na</strong> průlet ptáků<br />
jsou závěsy orientačně osvětleny. Intenzita<br />
osvětlení může být při slavnostních příležitostech<br />
zvětše<strong>na</strong>.<br />
T ECHNOLOGIE VÝSTAVBY –<br />
KONSTRUKČNÍ USPOŘÁDÁNÍ<br />
Detailní uspořádání konstrukce vyplynulo<br />
z technologie výstavby [3]. V <strong>na</strong>bídkovém<br />
projektu byla mostovka <strong>na</strong>vrže<strong>na</strong><br />
z prefabrikovaných segmentů spřažených<br />
s mostovkovou deskou, montáž se uvažovala<br />
letmo v symetrických konzolách<br />
od pilířů. Zhotovitel se však rozhodl betonovat<br />
celou konstrukci po polích v bednění<br />
zavěšeném <strong>na</strong> výsuvné skruži situované<br />
<strong>na</strong>d mostovkou. Použit byl Overhead<br />
Strukturas Movable Scaffolding System<br />
(obr. 12 a 13). S ohledem <strong>na</strong> rozpětí<br />
skruže bylo nutno v zavěšených<br />
polích postavit montážní podpěry, které<br />
se po spojení a zavěšení obou mostů<br />
<strong>na</strong> pylon odstranily.<br />
Technologie stavby vyžadovala, aby se<br />
nejdříve vybetonovaly oba nosníky, teprve<br />
potom bylo možné postavit pylon<br />
a nosníky vzájemně spojit a zavěsit<br />
<strong>na</strong> pylon (obr. 14).<br />
Konstrukční uspořádání skruže neumožnilo<br />
<strong>na</strong>vrhnout u pylonu příčník, který by<br />
přenesl smykové síly z nosníků do pylonu.<br />
Proto jsou nosníky <strong>na</strong> pylon příčně<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
12<br />
14a, b<br />
13<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
Obr. 12 Stavba a předpětí estakádních<br />
polí: a) výsuvná skruž, b) soudržné<br />
kabely: 1 - přímé kabely,<br />
2 – ohýbané kabely, c) vnější,<br />
nesoudržné kabely<br />
Fig. 12 Construction and prestressing<br />
of typical spans: a) movable<br />
scaffolding, b) bonded tendons,<br />
1 – straight tendons, 2 – draped<br />
tendons, c) exter<strong>na</strong>l, non-bonded<br />
tendons<br />
Obr. 13 Výsuvná skruž situovaná <strong>na</strong>d<br />
mostovkou<br />
Fig. 13 Overhead movable scaffolding<br />
Obr. 14 Postup stavby: a) postupná betonáž<br />
mostovky, b) montáž ocelového<br />
jádra pylonu, c) postupná betonáž<br />
pláště pylonu, d) spojení a zavěšení<br />
nosníků<br />
Fig. 14 Construction sequences:<br />
a) progressive casting of the deck,<br />
b) erection of the pylon’s steel core,<br />
c) progressive casting of the pylon’s<br />
cover, d) connection and suspension<br />
of the deck<br />
14c, d<br />
13
16<br />
14<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
nepřímo zavěšeny (obr. 7). Komory přilehlé<br />
k pylonu jsou zesíleny vnitřními<br />
příčníky a mostovková deska je s pylonem<br />
spoje<strong>na</strong> příčným předpětím. Smykové<br />
síly jsou přeneseny ze stěn nosníků<br />
do pylonu skloněnými kabely, které příčně<br />
předpí<strong>na</strong>jí podporové příčníky. Příčný<br />
ohyb je přenášen předepnutou horní<br />
deskou a vzpěrami situovanými po obou<br />
stranách pylonu. Spodní skloněná deska,<br />
která je <strong>na</strong>máhaná velkým smykovým<br />
<strong>na</strong>pětím, je v prostoru mezi pylonem<br />
a první vzpěrou zesíle<strong>na</strong>.<br />
Montážní podpěry byly tvořeny prefabrikovanými<br />
segmenty komorového průřezu<br />
vzájemně spojenými svislými předpí<strong>na</strong>cími<br />
tyčemi zakotvenými v monolitických<br />
základech. Základy byly s ohledem<br />
<strong>na</strong> budoucí plavební kanál podepřeny<br />
nevyztuženými vrtanými pilotami, které<br />
lze při stavbě kanálu s<strong>na</strong>dno odstranit.<br />
Při stavbě byla výsuvná skruž podepře<strong>na</strong><br />
vždy <strong>na</strong>d podporami. Její přední část<br />
byla podepře<strong>na</strong> podporovým segmen-<br />
15<br />
tem uloženým <strong>na</strong> montážně znehybněných<br />
ložiscích (obr. 15). Protože nosníky<br />
byly předepnuty jak vnitřními soudržnými<br />
kabely, tak vnějšími nesoudržnými<br />
kabely kotvenými v podporových<br />
příčnících, byla konstrukce betonová<strong>na</strong><br />
po polích bez tradiční přečnívající konzoly.<br />
Nejdříve se vybetonovala spodní<br />
deska se střední stěnou (obr. 16),<br />
po částečném předepnutí konstrukce<br />
jedním soudržným 19laným kabelem se<br />
vybetonovala horní deska. Po předepnutí<br />
příčných kabelů se předepnuly zbývající<br />
podélné kabely a skruž se přesunula<br />
do dalšího pole.<br />
Při stavbě běžných polí se <strong>na</strong>pí<strong>na</strong>ly<br />
vnitřní soudržné podélné kabely a vnější<br />
kabely vedené podél stěn (obr. 12b2<br />
a 12c). Vnitřní kabely jsou dvojího druhu,<br />
ohýbané vedené ve střední stěně,<br />
a přímé, vedené <strong>na</strong> okrajích. Protože<br />
předpětí bylo vyvozeno také vnějšími<br />
kabely, bylo možno ve spáře spojkovat<br />
všechny ohýbané kabely. Přímé kabely<br />
Obr. 15 Pilíře a zárodky nosníků<br />
Fig. 15 Piers and pier tables<br />
Obr. 16 <strong>Beton</strong>áž spodní desky<br />
Fig. 16 Casting of the bottom slab<br />
byly střídavě spojkovány klasickými a plovoucími<br />
spojkami (obr. 12b1).<br />
Vnější kabely jsou ohýbány v deviátorech<br />
situovaných přibližně ve čtvrtinách<br />
polí a v podporových příčnících. Kabely<br />
jsou vedeny přes dvě pole, proto v podporových<br />
příčnících bylo možno kotvit jen<br />
jednu polovinu kabelů (obr. 12c).<br />
Zavěšená pole jsou předepnuta přímými<br />
vnitřními a vnějšími podélnými kabely.<br />
Protože při stavbě působila zavěšená<br />
pole jako spojitý nosník, byla tato pole<br />
dočasně předepnuta vnějšími ohýbanými<br />
kabely. Ty se v průběhu zavěšení<br />
mostovky <strong>na</strong> závěsy odstranily.<br />
Mostovka běžných polí je příčně předepnuta<br />
vnitřními soudržnými kabely vedenými<br />
v horní desce. V zavěšených polích<br />
byla po vybetonování spáry mezi nosníky<br />
mostovka dodatečně předepnuta přímými<br />
kabely spojitosti vedenými v horní<br />
desce a ohýbanými kabely situovanými<br />
v žebrech skloněných spodních desek.<br />
Tyto kabely propojují levý a pravý most,<br />
zajišťují tlakovou rezervu v horní desce<br />
a přenáší posouvající sílu ze středních stěn<br />
komorových nosníků do kotev závěsů.<br />
S TATICKÁ A DYNAMICKÁ ANALÝZA<br />
Podle a<strong>na</strong>lyzovaného problému byla konstrukce<br />
řeše<strong>na</strong> jako rovinná nebo prostorová<br />
konstrukce sestavená z prutových<br />
nebo prostorových prvků. A<strong>na</strong>lýza<br />
byla provede<strong>na</strong> programovými systémy<br />
NEXIS a ANSYS. Při prostorovém řešení<br />
byly pylon a zavěšená pole sestaveny<br />
z prostorových prvků (obr. 17), <strong>na</strong> které<br />
<strong>na</strong>vazovali prutové prvky modelující přilehlá<br />
pole [4].<br />
Velká pozornost byla věnová<strong>na</strong> řešení<br />
vzájemného spojení komorových nosníků,<br />
detailu kotvení závěsů a zejmé<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong>pojení komorových nosníků <strong>na</strong> pylon<br />
(obr. 18). Je zřejmé, že bez využití moder-<br />
Obr. 17 Výpočtový model – modelování nosníků a jejich spojení<br />
Fig. 17 Calculation model – modeling of the girders and their connection<br />
Obr. 18 Výpočtový model – mostovka u pylonu<br />
Fig. 18 Calculation model – deck at the pylon<br />
Obr. 19 První vlastní tvary a frekvence<br />
Fig. 19 First <strong>na</strong>tural modes and frequencies<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
ních programů, by nebylo možné popisovanou<br />
konstrukci bezpečně <strong>na</strong>vrhnout.<br />
Stabilita pylonu byla prokázá<strong>na</strong> geometricky<br />
nelineární a<strong>na</strong>lýzou. Při výpočtech<br />
byla uváže<strong>na</strong> možná nepřesnost<br />
(imperfekce) výroby. S ohledem <strong>na</strong> rozdílné<br />
stáří konstrukčních prvků byla také<br />
provede<strong>na</strong> detailní časově závislá a<strong>na</strong>lýza<br />
konstrukce. Tyto výpočty sloužily nejen<br />
k určení redistribuce statických účinků,<br />
ale také pro <strong>na</strong>dvýšení mostovky a montážních<br />
podpěr.<br />
Dy<strong>na</strong>mická a<strong>na</strong>lýza (obr. 19) prokázala,<br />
že konstrukce má přijatelnou odezvu<br />
<strong>na</strong> dy<strong>na</strong>mické zatížení. I při poměru první<br />
vlastní kroutivé frekvence f k = 1,2 Hz<br />
k první ohybové frekvenci f o = 0,765 Hz<br />
f k / f o = 1,56 má dostatečnou aerody<strong>na</strong>mickou<br />
stabilitu.<br />
P OSTUP STAVBY<br />
Vlastní stavební práce započaly v jarních<br />
měsících roku 2005 realizací štětovnicových<br />
jímek v Antošovickém jezeře. Následovalo<br />
beranění štětovnicových jímek<br />
dočasných podpěr v Odře. Po beranění<br />
štětovnic byl zhotoven zásyp vnitřku jímek<br />
a násyp staveništní komunikace v jezeře.<br />
V místě zhotovených štětovnicových<br />
jímek byla staveništní komunikace rozšíře<strong>na</strong><br />
o <strong>na</strong>sypané poloostrovy.<br />
Následovalo provedení pilot opěr a běžných<br />
podpěr. Před provedením pilot<br />
u pylonu byla zhotove<strong>na</strong> nesystémová<br />
pilota a provede<strong>na</strong> zatěžovací zkouška.<br />
Na základě výsledků zatěžovací zkoušky<br />
se přistoupilo k vrtání pilot pod pylonem.<br />
Z důvodu omezení velikosti hydratačního<br />
tepla byla betonáž základu pylonu rozděle<strong>na</strong><br />
do tří etap.<br />
Po vybetonování pilířů byla zaháje<strong>na</strong><br />
postupná výstavba komorových nosníků.<br />
Pro ověření možnosti betonáže<br />
šikmé spodní desky bez nutnosti bednění<br />
jejího horního povrchu byly zhotoveny<br />
dva testovací segmenty. Jeden<br />
s recepturou betonu C30/37 estakádní<br />
části a druhý s recepturou C35/45 zavěšené<br />
části.<br />
Komorové nosníky byly betonovány<br />
ve dvou výsuvných skružích. Nejdříve<br />
byla zaháje<strong>na</strong> stavba pravého mostu,<br />
který se betonoval v nové výsuvné skruži.<br />
Levý most se betonoval ve výsuvné<br />
skruži, která byla přesunuta <strong>na</strong> stavbu<br />
po dokončení mostu Žíželice stavěného<br />
<strong>na</strong> dálnici D11. Pro urychlení stavby<br />
byla první tři pole levého mostu beto-<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
17<br />
19a<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
nová<strong>na</strong> <strong>na</strong> pevné skruži. Dočasný pevný<br />
bod byl situován v místě pylonu. Montážní<br />
podpěry zde byly ztuženy dvojicemi<br />
šikmých vzpěr.<br />
Po vysunutí skruží za pylon se začaly<br />
osazovat v zavěšené části prefabrikované<br />
vzpěry. Prefabrikované vzpěry byly<br />
osazovány jeřábem situovaným <strong>na</strong> mostovce.<br />
Vzpěra byla spuště<strong>na</strong> mezerou<br />
mezi pravým a levým mostem, <strong>na</strong>točila<br />
se o 90° a přikotvila se k nosným konstrukcím<br />
mostů pomocí čtveřice šroubů<br />
M24 a dřevených klínů. Hmotnost vzpěry<br />
je 13,5 t. Po osazení vzpěr se zhotovilo<br />
bednění kotevních bloků aktivních<br />
kotev závěsů a střední desky spojující<br />
oba <strong>mosty</strong>. Součástí desky byly kotevní<br />
bloky s roznášecími deskami a <strong>na</strong>vařenými<br />
průchodkami závěsů. Každý kotevní<br />
blok, roznášecí deska a ocelová průchodka<br />
byly rozměrově odlišné v závislosti<br />
<strong>na</strong> sklonu závěsů, počtu lan a uspořádání<br />
podkotevní výztuže, kterou tvořily<br />
obruče svařované nosnými tupými svary.<br />
Ocelové průchodky dosahovaly délky<br />
až 6 m, jejich maximální hmotnost byla<br />
1 300 kg. Systémové bednění kotevních<br />
bloků bylo rektifikovatelné po celou dobu<br />
jejich výstavby.<br />
18<br />
19b<br />
15
16<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
20 21<br />
Obr. 20 Dokončená konstrukce – zavěšené<br />
pole <strong>na</strong>d řekou Odrou<br />
Fig. 20 Completed structure – suspended<br />
span across the River Odra<br />
Obr. 21 Dokončená konstrukce – pole <strong>na</strong>d<br />
Antošovickým jezerem<br />
Fig. 21 Completed structure – spans across<br />
the Antosovice Lake<br />
Následovala výroba a montáž ocelové<br />
konstrukce pylonu hmotnosti 201 t.<br />
Pylon byl sestaven z šesti dílů vzájemně<br />
spojených šroubovými kontaktními styky.<br />
Díly byly smontovány jeřábem nosnosti<br />
300 t, který byl situován vedle již vybetonovaných<br />
komorových nosníků. Vnitřní<br />
prostor ocelové konstrukce pylonu<br />
byl do výšky 24,4 m vyplněn betonem<br />
C60/75, který byl tlačen zespodu; vnější<br />
betonový plášť pylonu byl postupně<br />
betonován do překladného bednění.<br />
Následně byly v dutině pylonu osazeny<br />
pasivní kotvy a pod kotevními bloky<br />
mostovky byly osazeny aktivní kotvy závěsů.<br />
Pomocí prvního nosného la<strong>na</strong> závěsů<br />
byly osazeny trubky závěsů, po jejich<br />
vyrovnání druhým lanem následovalo<br />
postupné zatažení a <strong>na</strong>pnutí zbývajících<br />
lan. Napínání závěsů bylo rozděleno<br />
do tří kroků. V prvním kroku se do lan<br />
vneslo 50 % předpokládaného výsledného<br />
<strong>na</strong>pětí v lanech. Před druhým krokem<br />
se odstranily podélné volné montážní<br />
kabely a do lan závěsů bylo vneseno<br />
<strong>na</strong>pětí <strong>na</strong> úroveň 95 % výsledného <strong>na</strong>pětí.<br />
Následně bylo provedeno deaktivování<br />
ložisek dočasných montážních podpěr,<br />
čímž most získal definitivní statický systém<br />
a byly zhotoveny živičné vozovkové vrstvy<br />
v zavěšené části. Po ověření sil v jednotlivých<br />
závěsech se přistoupilo k třetímu<br />
poslednímu kroku – závěrečné rektifikaci.<br />
Konstrukce byla během stavby pečlivě<br />
monitorová<strong>na</strong> [5]. V kritických průřezech<br />
mostovky a pylonu byly osazeny strunové<br />
tenzometry a teploměry a měřeními<br />
byly ověřeny výsledky statické a<strong>na</strong>lýzy.<br />
Sledování mostu dále pokračuje.<br />
Před uvedením mostu do provozu byly<br />
<strong>na</strong> podzim roku 2007 provedeny statické<br />
a dy<strong>na</strong>mické zatěžovací zkoušky,<br />
které ověřily konstrukci i kvalitu provedených<br />
prací. Naměřené hodnoty deformací<br />
i frekvencí byly v dostatečné shodě<br />
s teoretickými hodnotami [6].<br />
Z ÁVĚR<br />
Most byl kladně přijat technickou veřejností.<br />
V soutěži TOPINVEST vypisované<br />
Ministerstvem průmyslu a obchodu ČR,<br />
Ministerstvem pro místí rozvoj ČR a Svazem<br />
podnikatelů ve stavebnictví v ČR získal<br />
cenu Nejlepší investice roku 2007,<br />
v soutěži Stavba Moravskoslezského kraje<br />
získal Hlavní cenu.<br />
Hlavní účastníci výstavby<br />
Ředitelství silnic a dálnic, Závod<br />
Investor<br />
Brno<br />
Architektonické<br />
a konstrukční Stráský, Hustý a partneři, Brno<br />
řešení<br />
Projektová<br />
Stráský, Hustý a partneři, Brno<br />
dokumentace<br />
Projekt ocelové<br />
OKF Design, Brno<br />
konstrukce pylonu<br />
Realizace Skanska DS, Závod 77 Mosty<br />
Výroba a montáž<br />
ocelového jádra MCE Slaný<br />
pylonu<br />
Dodávka a montáž<br />
VSL Systémy (CZ), Praha<br />
závěsů<br />
Při řešení projektu mostu byly využity výsledky<br />
projektu 1M6840770001 MŠMT, v rámci činnosti<br />
výzkumného centra CIDEAS a za fi<strong>na</strong>nčního<br />
přispění MPO ČR v rámci projektu FI-IM/185<br />
„Nové úsporné konstrukce z vysokopevnostního<br />
betonu“.<br />
Literatura:<br />
[1] Terzijski I., Halas V.: Nová koncepce<br />
řízení tuhnutí a tvrdnutí vysokohodnotných<br />
betonů. 14. betonářské dny<br />
2007, Hradec Králové<br />
[2] Bešta J., Strachota M.: Zavěšený<br />
most přes Odru a Antošovické<br />
jezero <strong>na</strong> dálnici D47091/2<br />
Hrušov – Bohumín. 13. mezinárodní<br />
sympozium Mosty 2008, Brno<br />
[3] Mašek F., Šálek M.,<br />
Pitoňák P.: Zavěšený most přes Odru<br />
a Antošovické jezero – zkušenosti<br />
z realizace. 13. mezinárodní sympozium<br />
Mosty 2008, Brno<br />
[4] Pěnčík J.; Florian A.: 3D a<strong>na</strong>lýza<br />
zavěšeného mostu přes řeku Odru<br />
a Antošovické jezero. Modelování<br />
v mechanice 2007. Ostrava 2007.<br />
p. 1–7, ISBN 978-80-2<strong>48</strong>-1330-1<br />
[5] Zich M., Stráský J.: Program dlouhodobého<br />
sledování mostů <strong>na</strong> dálnici<br />
D47. 12. mezinárodní sympozium<br />
Mosty 2007, Brno<br />
[6] Komanec P., Zich M.: Zatěžovací<br />
zkoušky zavěšených mostních konstrukcí.<br />
13. mezinárodní sympozium<br />
Mosty 2008, Brno<br />
Prof. Ing. Jiří Stráský, DSc.<br />
e.mail: j.strasky@shp.eu<br />
Ing. Libor Konečný<br />
e-mail: l.konecny@shp.eu<br />
Ing. Richard Novák<br />
e-mail: r.novak@shp.eu<br />
Ing. Tomáš Romportl<br />
e-mail: t.romportl@shp.eu<br />
Stráský, Hustý a partneři, s. r. o.<br />
Bohunická 50, 619 00 Brno<br />
tel.: 547 101 811, fax: 547 101 881<br />
www.shp.eu<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
P R O J E K T NOVÉHO MOSTU PŘES V LTAVU V P RAZE T ROJI<br />
S T R U C T U R A L DESIGN OF THE N E W B R I D G E ACROSS VLTAVA<br />
RIVER I N P R A G U E TROJA<br />
L UKÁŠ VRÁBLÍK, VOJTĚCH HRUŠKA,<br />
L IBOR KÁBRT, MILAN KODET,<br />
R OMAN KOUCKÝ, LADISLAV ŠAŠEK<br />
Součástí stavby č. 0079 Městského<br />
okruhu v úseku Špejchar–Pelc-Tyrolka<br />
je i nové přemostění řeky Vltavy mezi<br />
Holešovicemi a Trójou. Prezentovaný<br />
projekt mostu vychází z vítězného návrhu<br />
architektonicko-konstrukční soutěže<br />
z roku 2006.<br />
One part of the City Ring Road between<br />
Špejchar and Pelc-Tyrolka is also a new<br />
bridge across the river Vltava from<br />
Holešovice to Troja. The presented structural<br />
design is based on the winning<br />
architectural and constructio<strong>na</strong>l competition<br />
design from the year 2006.<br />
P OPIS MOSTU, KONSTRUKČNÍ<br />
ŘEŠENÍ<br />
Nový most přes Vltavu v Praze Tróji<br />
(obr. 1) převádí prodlouženou ulici Partyzánskou<br />
směrem ke křižovatce s městským<br />
okruhem <strong>na</strong> trojském břehu a dále<br />
k stávající ulici Povltavské. Ve střední části<br />
mezi táhly oblouku je vede<strong>na</strong> tramvajová<br />
trať, po stranách pak dvojice jízdních<br />
pruhů pro oba směry a <strong>na</strong> samostatných<br />
konzolách komunikace pro pěší<br />
a cyklisty.<br />
Konstrukční řešení<br />
Sdružený městský most překračuje koryto<br />
řeky Vltavy hlavním polem o rozpětí<br />
200,4 m a inundačním polem o rozpětí<br />
40,4 m. Celková šířka mostu je<br />
35,25 m.<br />
Konstrukce hlavního pole mostu působí<br />
staticky jako prostě uložený ocelový<br />
oblouk (S460 NL) s táhlem tvořeným<br />
podélným ocelovým nosníkem a předpjatou<br />
betonovou deskou (C50/60-XF2)<br />
podporovanou prefabrikovanými příčníky<br />
(C60/75-XF2). Mostovka je zavěše<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong> oblouku pomocí síťovitě uspořádaných<br />
závěsů, jež jsou tvořeny ocelovými<br />
uzavřenými lany kruhového průřezu<br />
∅ 70 mm v osových vzdálenostech cca<br />
Obr. 1 Vizualizace mostu<br />
Fig. 1 Bridge visualisation<br />
1,4 m. Spojité uspořádání závěsů (pavučinová<br />
síť) zaručuje rovnoměrnější roznesení<br />
zatížení, a tedy i snížení lokálních<br />
<strong>na</strong>máhání oblouku a desky mostovky.<br />
Plochý svařovaný ocelový oblouk vzepětí<br />
20 m (1/10 rozpětí hlavního pole)<br />
má neprůlezný komorový příčný průřez<br />
proměnné výšky od 800 do 4 500 mm<br />
a šířky od 1 100 do 6 200 mm ve vrcholu.<br />
V podélném směru je střední tramvajový<br />
pás lemován konstrukcí ocelových<br />
táhel (s vnitřním předpětím a vyplněním<br />
1a<br />
1b<br />
betonem), která oddělují prostor vozovky<br />
a tramvajové těleso.<br />
Táhla jsou spřaže<strong>na</strong> s deskou mostovky<br />
<strong>na</strong> způsob ocelové lišty působící<br />
s výztuží desky – podílejí se tak společně<br />
<strong>na</strong> přenosu vodorovné obloukové síly<br />
(v definitivním uspořádání), vnášejí předpětí<br />
do desky a zároveň částečně eliminují<br />
podélná tahová <strong>na</strong>pětí v desce. Předpětí<br />
se vnáší <strong>na</strong> obou koncích do ocelové<br />
konstrukce vyplněné samozhutnitelným<br />
betonem.<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008 17
2<br />
18<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
Monolitická deska mostovky proměnné<br />
tloušťky 250 až 390 mm je předepnuta<br />
v příčném i podélném směru. V příčném<br />
směru je deska vyztuže<strong>na</strong> prefabrikovanými<br />
předpjatými žebry v osové vzdálenosti<br />
4 m. V podélném směru jsou<br />
pod vnějším okrajem vozovky <strong>na</strong>vrženy<br />
monolitické ztužující nosníky. V oblasti<br />
krajních podpor hlavního pole je <strong>na</strong>vržen<br />
náběh střední části monolitické desky až<br />
<strong>na</strong> celou výšku příčníku. Prefabrikované<br />
předpjaté příčníky mají konstantní tloušťku<br />
400 mm a proměnnou výšku maximálně<br />
1500 mm. Montážní připojení<br />
3<br />
příčníků k ocelovým táhlům mostovky je<br />
<strong>na</strong>vrženo pomocí zabetonovaných předpí<strong>na</strong>cích<br />
tyčí.<br />
Komunikace pro pěší a cyklisty je umístě<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong> samostatné konstrukci tvořené<br />
ocelovými konzolami a přímo pochozí<br />
ocelovou deskou.<br />
Inundační pole je <strong>na</strong>vrženo jako předpjatá<br />
monolitická dvoutrámová konstrukce<br />
působící jako prostý nosník. Do bednění<br />
podélných trámů se vkládají prefabrikované<br />
předpjaté příčníky stejné konstrukce<br />
jako v hlavním poli.<br />
Založení mostu <strong>na</strong> obou březích řeky<br />
je hlubinné, použity budou vrtané velkoprůměrové<br />
piloty ∅ 1,5 a 1,2 m vetknuté<br />
do <strong>na</strong>větralých břidlic v podloží třídy R3.<br />
Architektonické řešení<br />
Řešení nového trojského mostu vychází<br />
z těchto základních „předpokladů“:<br />
• široký plavební profil situovaný u levého<br />
břehu prakticky vylučuje „klasické pražské<br />
uspořádání“ s lichým počtem polí<br />
a největším rozpětím uprostřed mostu,<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
• zadaná stavební výška mostu (2,1 m)<br />
daná nejnižší možnou kótou a stanovenou<br />
niveletou tramvajové trati v podstatě<br />
vylučuje použití konstrukce s horní<br />
mostovkou (pokud by nebylo v řece<br />
několik podpor, což je nemožné vzhledem<br />
k umístění plavebního profilu),<br />
• nosná konstrukce <strong>na</strong>d niveletou mostu<br />
není sice pro pražské <strong>mosty</strong> typická, ale<br />
takové <strong>mosty</strong> se v historii v Praze objevovaly<br />
a existují.<br />
Návrh proto „nepřímo“ <strong>na</strong>vazuje <strong>na</strong> všechny<br />
dosavadní (historické) pražské <strong>mosty</strong><br />
a to i při zcela jiném tvaru a konstrukčním<br />
uspořádání. Důslednost konstrukční i architektonické<br />
elegance je přímým pokračováním<br />
vývoje pražských mostů. Lehká oblouková<br />
konstrukce překlenuje celou šířku<br />
toku a svým charakterem rozděluje velkou<br />
šířku mostu tak, aby při přejezdu nebo<br />
přechodu přes most působil vnímaný profil<br />
užším dojmem. Střed toku řeky Vltavy<br />
je definován nikoli „nejširším lichým<br />
polem“, ale nejvyšší částí konstrukce. Síťové<br />
uspořádání závěsů působí jako transparentní,<br />
lehká, ale tuhá stě<strong>na</strong>. Tato vlastnost<br />
umožnila <strong>na</strong>vrhnout velmi subtilní konstrukci<br />
s nízkou konstrukční výškou (přibližně<br />
1/10 rozpětí). To při daném rozpětí<br />
mostu 200,4 m a celkové šířce převáděné<br />
komunikace 33,7 m vytváří světově unikátní<br />
konstrukci.<br />
Plochý ocelový oblouk má v podélném<br />
směru tvar kružnicového oblouku<br />
(horní plocha – konstantní poloměr, dolní<br />
plocha – složený kružnicový oblouk). Přibližně<br />
ve čtvrtinách rozpětí se oblouk rozděluje<br />
<strong>na</strong> dva uzavřené komorové průřezy.<br />
Krajní opěry jsou masivní železobetonové<br />
konstrukce tvarované v závislosti<br />
<strong>na</strong> celkovém uspořádání mostu.<br />
Na opěry pak <strong>na</strong>vazují nejen schodiště<br />
nábřežních valů a pěší komunikace, ale<br />
také zejmé<strong>na</strong> ocelové konstrukce konzol<br />
Obr. 2 Vzorový příčný řez<br />
hlavním polem mostu<br />
Fig. 2 Typical cross section<br />
Obr. 3 Vizualizace mostu –<br />
uspořádání mostovky<br />
Fig. 3 Bridge visualisation<br />
– superstructure<br />
arrangement<br />
Obr. 4 Spodní stavba – a) krajní<br />
opěra, b) pilíř<br />
Fig. 4 Bridge substructure –<br />
a) abutment, b) pier<br />
chodníků <strong>na</strong> mostě a zábradlí s osvětlením,<br />
přecházející <strong>na</strong> nábřeží.<br />
Pilíř je kolmý <strong>na</strong> most a tvarově <strong>na</strong>vazuje<br />
nejen <strong>na</strong> oblouk, ale i <strong>na</strong> dvoutrámovou<br />
konstrukci krajního pole. Mohutná<br />
základ<strong>na</strong> pilíře se <strong>na</strong>d povrchem terénu<br />
rozděluje obloukovou křivkou <strong>na</strong> dvě<br />
části. Každá část nese dvě ložiska (oblouku<br />
i inundačního pole). Pilíř je <strong>na</strong>vržen<br />
tak, aby byl při bočním pohledu pokračováním<br />
tvaru oblouku a do jisté míry eliminoval<br />
asymetrické uspořádání mostu<br />
v podélném směru. To z<strong>na</strong>mená, že tvarově<br />
je osově symetrický k levé opěře,<br />
která je zapuštěná do valu <strong>na</strong> holešovické<br />
straně. Tato symetrie vyrovnává<br />
i nestejnou výšku uložení mostu (jednotlivých<br />
ložisek oblouku) tím, že rozdělení<br />
pilíře je ve výšce shodné s výškou rozdělení<br />
levobřežní opěry. Tato výška je tak<br />
shodná pro obě místa ve vztahu k vodní<br />
hladině, nikoli k výšce ložisek.<br />
Tvarování opěr i pilíře (obr. 4) je pro<br />
celkové řešení mostu zásadně důležité<br />
a bude nutné dbát zvýšené pozornosti<br />
při detailním řešení „spárořezu“ bednění<br />
a jeho tvarování pro dokreslení celkového<br />
působení spodní stavby.<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
4a<br />
Postup výstavby<br />
Ocelová konstrukce hlavního pole mostu<br />
bude svaře<strong>na</strong> z montážních dílů (zhotovených<br />
ve výrobně) v ose mostu <strong>na</strong> trojském<br />
břehu. Montáž ocelového skeletu<br />
obloukového mostu bude probíhat<br />
symetricky směrem od konců do jeho<br />
středu. Během montáže oblouku a jeho<br />
výsuvu je nutné doplnit montážní ztužení<br />
pro zajištění dostatečné tuhosti systému.<br />
Hotová ocelová konstrukce bude následně<br />
pomocí soulodí vysunuta přes řeku<br />
a osaze<strong>na</strong> <strong>na</strong> definitivní ložiska.<br />
Realizace konstrukce mostovky bude<br />
probíhat <strong>na</strong>d řekou. Na vysunutou konstrukci<br />
budou přimontovány prefabrikované<br />
příčníky, které budou sloužit jako<br />
podpora pro bednění monolitické desky<br />
mostovky. Ta bude betonová<strong>na</strong> symetricky<br />
od obou podpor současně pomocí<br />
dvou betonovacích vozíků délky 16 m.<br />
Střední část desky mezi táhly bude v jednotlivých<br />
etapách realizová<strong>na</strong> s předstihem<br />
pro zaručení spolupůsobení s příčníky<br />
pro přenos zatížení od betonáže krajních<br />
částí desky. Po zatvrdnutí betonu<br />
desky budou předepnuty kabely příčného<br />
předpětí. Krajní podporové části desky<br />
4b<br />
19
5a<br />
20<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
mostovky budou provedeny <strong>na</strong> pevné<br />
skruži <strong>na</strong> břehu. Po vybetonování celé<br />
mostovkové desky budou předepnuty<br />
kabely podélného předpětí.<br />
Nosná konstrukce inundačního pole<br />
bude vybetonová<strong>na</strong> <strong>na</strong> pevné skruži (prefabrikované<br />
příčníky vkládány do bednění)<br />
těsně po vysunutí ocelového oblouku,<br />
aby mohla sloužit jako přístupová cesta<br />
pro dovoz materiálu pro betonáž desky<br />
hlavního pole.<br />
S TATICKÁ A DYNAMICKÁ ANALÝZA<br />
KONSTRUKCE<br />
Popis výpočtu konstrukce<br />
Pro detailní a<strong>na</strong>lýzu konstrukce bylo nutné<br />
vytvořit celou řadu výpočetních modelů<br />
pro stanovení účinků postupu výstavby,<br />
změn statického působení během výstavby,<br />
posouzení globálního chování konstrukce<br />
a pro posouzení aerody<strong>na</strong>mické<br />
stability konstrukce.<br />
Ve výpočtech byla uváže<strong>na</strong> geometrická<br />
nelinearita – řešení podle teorie<br />
II. řádu a nelineární řešení závěsných<br />
prvků jako lan s průvěsem s osovou<br />
tahovou silou respektující tzv. tahové<br />
6a<br />
5b<br />
zpevnění – „tension stiffening“. Veškeré<br />
výsledky jsou porovnávány se zjednodušenými<br />
výpočty <strong>na</strong> modelech, u kterých<br />
je známé přesné a<strong>na</strong>lytické řešení.<br />
Závěsy mostu jsou modelovány<br />
jako nelineární prvky – la<strong>na</strong> s průvěsem<br />
schopná přenášet pouze tahové<br />
<strong>na</strong>máhání. Podstatou lanového působení<br />
prvku je malá ohybová tuhost. Prvek<br />
(lano) se působením zatížení (vlastní tíha<br />
la<strong>na</strong>) deformuje – prověsí. Vzhledem<br />
k velmi malé ohybové tuhosti lano nepřenáší<br />
ohybové momenty a je <strong>na</strong>máháno<br />
pouze axiální tahovou silou. Závěsy jsou<br />
v montážním stavu <strong>na</strong>pnuty (při zvětšující<br />
se tahové síle v lanu je prvek tužší)<br />
<strong>na</strong> cca 0,1 meze pevnosti la<strong>na</strong>, což zaručuje<br />
jejich minimální průvěs (cca 1/1000<br />
délky závěsu). Při takto malé hodnotě<br />
průvěsu je <strong>na</strong>máhání la<strong>na</strong> ohybovými<br />
momenty minimální (vznikající ohybový<br />
moment je dán součinem druhé derivace<br />
průhybové čáry a ohybové tuhosti<br />
la<strong>na</strong>). Pro jednotlivá la<strong>na</strong> byly vytvořeny<br />
jejich příčinkové plochy pro stanovení<br />
účinků pohyblivého zatížení a urče<strong>na</strong> tzv.<br />
matice ovlivnění popisující vzájemnou<br />
interakci závěsných lan.<br />
Obr. 5 Deformace nosné konstrukce – stálé<br />
a <strong>na</strong>hodilé zatížení<br />
Fig. 5 Superstructure deformation – dead<br />
and live load<br />
Obr. 6 Modální a<strong>na</strong>lýza konstrukce –<br />
1. a 2. vlastní tvar<br />
Fig. 6 Modal a<strong>na</strong>lysis – 1st and 2nd<br />
<strong>na</strong>tural mode<br />
Namáhání a deformace konstrukce<br />
Základní koncepce mostu je založe<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong> nosném ocelovém oblouku a betonové<br />
mostovce, která je spojitě podepře<strong>na</strong><br />
pomocí síťových závěsů. Nesymetrické<br />
zatížení je přenášeno kroucením oblouku<br />
mostu.<br />
Z hlediska <strong>na</strong>máhání konstrukce splňuje<br />
požadavky pro jednotlivá zatížení a jejich<br />
kombi<strong>na</strong>ce dle příslušných norem – pro<br />
ocelový oblouk a táhla ČSN 73 1401<br />
a ČSN 73 6205, pro betonovou předpjatou<br />
mostovku (deska a příčníky) pak<br />
<strong>na</strong>pěťová omezení dle ČSN 73 6207<br />
(konstrukce je <strong>na</strong>vrže<strong>na</strong> jako omezeně<br />
předpjatá).<br />
Nedílnou součástí výpočetní a<strong>na</strong>lýzy<br />
jsou i montážní stavy – návrh a posou-<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
6b
zení montážního ztužení, výsuv konstrukce,<br />
připojování prefabrikovaných příčníků<br />
atd.<br />
Výpočet deformací je proveden <strong>na</strong> prostorových<br />
modelech – geometrická (teorie<br />
II. řádu) i fyzikální (závěsy zadány<br />
jako lanové prvky s průvěsem, přenášejí<br />
pouze tahové <strong>na</strong>máhání) nelinearita<br />
je ve výpočtu zohledně<strong>na</strong>. Ve smyslu<br />
normy ČSN 73 6207 je maximální<br />
přípustná deformace předpjaté betonové<br />
konstrukce v podélném směru mostu<br />
pro účinky <strong>na</strong>hodilého zatížení w dov=<br />
L/600 = 200,4/600 = 0,334 m. Průhyby<br />
od stálého zatížení (0,393 m) budou<br />
dle projektu eliminovány <strong>na</strong>dvýšením.<br />
Pro maximální symetrické <strong>na</strong>hodilé zatížení<br />
<strong>na</strong> obou polovinách mostu je hodnota<br />
maximálního průhybu 0,098 m; pro<br />
nesymetrické pak 0,150 m.<br />
Dy<strong>na</strong>mická a stabilitní a<strong>na</strong>lýza<br />
konstrukce<br />
Dy<strong>na</strong>mická a<strong>na</strong>lýza byla provede<strong>na</strong><br />
ve třech základních etapách – modální<br />
a<strong>na</strong>lýza (zjištění vlastních frekvencí<br />
a tvarů konstrukce), účinky pohyblivého<br />
zatížení (numerické řešení vzájemné<br />
interakce kmitání konstrukce a přejíždějících<br />
vozidel) a řešení aerody<strong>na</strong>mického<br />
chování konstrukce.<br />
Frekvence f [Hz] Popis<br />
1. kroucení<br />
0,751<br />
– oblouk a mostovka ve fázi<br />
0,940 1. ohyb<br />
1. kroucení<br />
1,005<br />
– oblouk a mostovka v protifázi<br />
2. kroucení<br />
1,298<br />
– oblouk a mostovka v protifázi<br />
2. kroucení<br />
1,420<br />
– oblouk a mostovka ve fázi<br />
Z výsledků modální a<strong>na</strong>lýzy (obr. 6)<br />
vyplynulo, že je nutné z důvodů nižší<br />
velikosti torzní frekvence věnovat zvýšenou<br />
pozornost možné ztrátě aerody<strong>na</strong>mické<br />
stability. Byly provedeny zjednodušené<br />
výpočty založené <strong>na</strong> empirických<br />
vztazích a odhadech derivací součinitele<br />
vztlaku (pro takovéto výpočty<br />
vychází kritická rychlost pro ztrátu stability<br />
torzním flutterem 108 m/s), zároveň<br />
proběhla detailní a<strong>na</strong>lýza ve spolupráci<br />
s VZLÚ – měření charakteristik <strong>na</strong> sekčním<br />
modelu a následné numerické výpočty,<br />
které potvrzují, že ke ztrátě aerody<strong>na</strong>mické<br />
stability nedojde při rychlosti nižší<br />
než 100 m/s (360 km/h). Připomeňme<br />
jen, že by měla být splně<strong>na</strong> normou definovaná<br />
podmínka, aby kritická rychlost<br />
větru byla vyšší než 1,25násobek referenční<br />
rychlosti větru v místě posuzovaného<br />
mostu. Toto je pro <strong>na</strong>vrhovanou<br />
konstrukci dle výsledků výpočtů a měření<br />
bezpečně splněno.<br />
Výpočet stability konstrukce probíhal<br />
ve dvou krocích. Nejdříve byl proveden<br />
výpočet klasickým způsobem dle Eulerovského<br />
pojetí stability způsobené bifurkací<br />
rovnováhy (bifurkace = rozdvojení).<br />
Při tomto způsobu se hledal násobitel<br />
daného zatížení (tzv. kritický násobek),<br />
při kterém dojde ke ztrátě stability.<br />
Přitom však bylo uvažováno, že stálé zatížení<br />
(vlastní tíha, ostatní stálé, předpětí)<br />
zůstává beze změny.<br />
Druhý výpočetní postup vycházel<br />
z řešení konstrukce podle teorie II. řádu<br />
a určení rezervy v <strong>na</strong>pětí pro dané zatížení<br />
k dosažení meze kluzu použité oceli<br />
v rozhodujících částech mostu. Pro výpočet<br />
byly uváženy možné výrobní nepřesnosti.<br />
Jejich zadání bylo vždy vztaženo<br />
k příslušnému vlastnímu tvaru (normování<br />
vlastních tvarů dle maximálních<br />
hodnot imperfekcí). Samotný výpočet<br />
pak probíhá jako iterační proces, kdy je<br />
nezbytné stále kontrolovat a porovnávat<br />
výsledky dle teorie II. řádu s výsledky<br />
přibližné metody (stanovení účinků<br />
II. řádu z výsledků statického výpočtu<br />
dle teorie I. řádu pomocí součinitele<br />
φ = 1/(1–H/H kr)).<br />
Vzhledem k malému vzepětí je nutné<br />
konstrukci řešit jako plochý oblouk<br />
s uvážením stlačení střednice.<br />
Z ÁVĚR<br />
Představovaná mostní konstrukce směle<br />
překračuje řeku Vltavu v Tróji jedním<br />
polem o délce více než 200 m. Bude<br />
výz<strong>na</strong>mným architektonickým prvkem<br />
nejen stávající zástavby, ale hlavně plánované<br />
zástavby luxusními bytovými a kancelářskými<br />
komplexy. Most samozřejmě<br />
zvýší počet výz<strong>na</strong>mných pražských mostů<br />
a bude bezpochyby jedním z nejzajímavějších.<br />
Navržený systém – oblouk přes celou<br />
šířku řečiště se síťovými závěsy – zohledňuje<br />
zároveň v porovnání s jinými aplikovatelnými<br />
systémy neopominutelné<br />
bezpečnostní požadavky v nejvyšší míře<br />
– žádné podpory v řečišti (<strong>na</strong>padnutelné<br />
po řece), množství šikmých závěsů<br />
(kdy při ztrátě funkce i několika z nich<br />
nedochází k závažné ztrátě únosnosti<br />
celé konstrukce a kdy takové <strong>na</strong>rušení<br />
je s<strong>na</strong>dno opravitelné), stabilizující úči-<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
nek soustavy šikmých závěsů <strong>na</strong> mostní<br />
systém.<br />
Konstrukční uspořádání, konfigurace<br />
mostu a použité materiály předurčují ojedinělost<br />
této konstrukce v celosvětovém<br />
měřítku.<br />
Taková konstrukce samozřejmě vyžaduje<br />
zvýšenou pozornost při detailní statické<br />
a dy<strong>na</strong>mické a<strong>na</strong>lýze. Je nutné respektovat<br />
účinky nelineárního chování konstrukce<br />
a provést a<strong>na</strong>lýzy všech možných<br />
(a identifikaci nemožných) návrhových<br />
a havarijní situací. Výsledky těchto a<strong>na</strong>lýz<br />
jasně prokázaly, že <strong>na</strong>vržená konstrukce<br />
splňuje veškerá normová kritéria z hlediska<br />
přípustných hodnot <strong>na</strong>pětí i velikostí<br />
deformací.<br />
Široké spektrum provedených a<strong>na</strong>lýz<br />
opět poukázalo <strong>na</strong> samozřejmou nutnost<br />
korelovat výsledky z komplexních<br />
MKP modelů s exaktními a<strong>na</strong>lytickými<br />
přístupy, které však dávají nejpřesnější<br />
řešení. Složité MKP modely se stávají<br />
slabinou rozsáhlých a<strong>na</strong>lýz v případech,<br />
kdy nejsou respektovány základní<br />
okrajové podmínky, zvláště ve vztahu<br />
k <strong>na</strong>vrhovaným konstrukčním detailům.<br />
Proto je <strong>na</strong>nejvýš nutné opatrně zacházet<br />
s moderními výpočetními nástroji<br />
a vyloučit tak možné fatální desinterpretace<br />
výsledků.<br />
V rámci výpočtových a<strong>na</strong>lýz byly použity výsledky<br />
řešení projektu č. 103/06/0674 Grantové<br />
agentury České republiky.<br />
Ing. Lukáš Vráblík, Ph.D.<br />
e-mail: lukas.vrablik@mottmac.com<br />
Ing. Milan Kodet<br />
e-mail: milan.kodet@mottmac.com<br />
Ing. Vojtěch Hruška<br />
e-mail: vojtech.hruska@mottmac.com<br />
Ing. Ladislav Šašek, CSc.<br />
e-mail: ladislav.sasek@mottmac.com<br />
všichni čtyři:<br />
Mott MacDo<strong>na</strong>ld Praha, spol. s r. o.<br />
Národní 15, 110 00 Praha 1<br />
tel.: 221 412 876<br />
Ing. akad. arch. Libor Kábrt<br />
e-mail: libor.kabrt@koucky-arch.cz<br />
Doc. Ing. arch. Roman Koucký<br />
e-mail: roman@koucky-arch.cz<br />
oba:<br />
Roman Koucký architektonická kancelář, s. r. o.<br />
Bruselská 13, 120 03 Praha 2<br />
tel.: 222 515 754<br />
21
22<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
Z AVĚŠENÝ MOST PŘES O H Ř I V K A R L O V Ý C H V ARECH<br />
CABLE- STAYED B R I D G E OVER THE O H R E RIVER<br />
I N K A R L O V Y VARY<br />
J AN PROCHÁZKA,<br />
L UDĚK OBERHOFNER,<br />
Z DENĚK BATAL, MILOŠ ŠIMLER<br />
Zavěšený most převádí komunikaci městského<br />
okruhu přes řeku Ohři v bezprostřední<br />
návaznosti <strong>na</strong> okružní křižovatku<br />
s průtahem I/6 Karlovými Vary. Volba<br />
typu konstrukce mostu a konstrukčního<br />
řešení mostovky byla zvole<strong>na</strong> pro dosažení<br />
minimální stavební výšky, a tím příznivého<br />
vedení nivelety a omezení výšky<br />
i rozsahu násypů <strong>na</strong> předmostí.<br />
Cable stayed bridge carries urban ring<br />
road over the Ohre river at the immediate<br />
connection with a round-about<br />
crossing of motorway I/6 in Carlsbad.<br />
The type of the bridge construction<br />
and the structural solution of the bridge<br />
deck were selected in order to minimize<br />
construction height and thus allow for<br />
favourable vertical alingment and reduction<br />
of embankments volume (height<br />
and range) at the bridge head.<br />
2<br />
K ONCEPCE MOSTU<br />
Pro splnění uvedených požadavků byla<br />
<strong>na</strong>vrže<strong>na</strong> zavěšená konstrukce, jejíž<br />
mostovka je tvoře<strong>na</strong> parapetním nosníkem.<br />
Délka přemostění je 120 m. Stavební<br />
výška je 690 mm. Most je <strong>na</strong>vržen<br />
o třech polích rozpětí 28,5 + 64 +<br />
28,5 m a je symetrický v podélném i příčném<br />
směru (obr. 1 a 2).<br />
Po celé délce mostu probíhá vrcholový<br />
oblouk o poloměru 3 000 m, podélný<br />
spád <strong>na</strong> konci mostu je 2 %. Volná<br />
šířka vozovkového žlabu mezi parapety<br />
je 8 m, oboustranné chodníky mají volnou<br />
šířku 1,75 m. Zatížení mostu je uvažováno<br />
pro třídu A. Mostovka je zavěšená<br />
<strong>na</strong> pylonech ve dvou rovinách, pomocí třiceti<br />
dvou závěsů kotvených po osmi metrech,<br />
a pouze <strong>na</strong> opěrách je ulože<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong> dvě vyztužená elastomerová ložiska.<br />
Závěsy mají poloharfové uspořádání.<br />
Počet lan v závěsech byl <strong>na</strong>vržen z podmínky<br />
nepřekročení 0,45násobku pevnosti<br />
lan od účinků provozního zatížení.<br />
1<br />
Pylony tvaru „delta“ jsou umístěny<br />
po obou březích řeky Ohře. Výška pylonu<br />
<strong>na</strong>d mostovkou je 16,8 m, tj. 0,26násobek<br />
rozpětí středního pole, celková výška<br />
je cca 22 m (obr. 3).<br />
Poměr rozpětí krajního pole a středního<br />
pole je 0,45. Při tomto poměru při stejném<br />
průřezu mostovky v obou polích však<br />
dochází k tahové reakci <strong>na</strong> opěře, která je<br />
zachyce<strong>na</strong> dvojicí šikmých táhel <strong>na</strong> každé<br />
opěře. Táhlo je tvořeno kabelem délky<br />
5,7 m z dvanácti lan ∅ 15,7 mm, které<br />
je ve střední části délky 4,7 m volné.<br />
Šikmé umístění táhel umožnilo dosažení<br />
dostatečné volné délky táhel, aby nedošlo<br />
k překročení přípustného <strong>na</strong>točení lan<br />
táhla vlivem pohybu nosné konstrukce<br />
v podélném směru mostu. Současně je<br />
tím drže<strong>na</strong> konstrukce v příčném směru.<br />
V podélném směru je <strong>na</strong>d každou opěrou<br />
uprostřed <strong>na</strong>vržen hydraulický tlumič<br />
typ MSTU 200 kN/100 mm od společnosti<br />
Maurer Söhne, k tlumení pohybů<br />
vlivem náhlých sil, <strong>na</strong>př. brzdných.<br />
Nosnou konstrukci pod vozovkou<br />
tvoří deska proměnné tloušťky 316 až<br />
400 mm příčně předpjatá mezi dvěma<br />
parapetními nosníky výšky 1 300 mm,<br />
z jejichž horní úrovně je vylože<strong>na</strong> cca 2,4 m<br />
chodníková konzola proměnné tloušťky.<br />
Zvýšené parapety vyčnívají 700 mm <strong>na</strong>d<br />
vozovkou a mají směrem do vozovky tvar<br />
svodidlové zídky New Jersey. Jejich úkolem<br />
je ztužit nosník mostovky a přirozeně<br />
ochránit závěsy před nárazem vozidla. Nad<br />
uložením je nosná konstrukce zesíle<strong>na</strong><br />
a tvoří <strong>na</strong>dložiskový příčník, ve kterém jsou<br />
umístě<strong>na</strong> i kotevní táhla, kotvení tlumiče,<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
mostní závěr a odvodnění. Celá mostovka<br />
je podélně předpjatá, jak kabely dodatečného<br />
předpětí, tak účinky závěsů.<br />
Celá konstrukce mostu je <strong>na</strong>vrže<strong>na</strong><br />
v duchu přiznání funkce jednotlivých<br />
prvků, ať se to týká nálitků pro kotvení<br />
závěsů, bločků zakrytí kotev příčného<br />
předpětí nebo zdůraznění vybrání pro tlumiče<br />
a šikmá táhla ve tvaru opěry.<br />
P OPIS KONSTRUKCE<br />
Opěry<br />
Opěry a křídla tvoří jeden dilatační celek.<br />
Opěry ve své horní části plynule <strong>na</strong>vazují<br />
<strong>na</strong> tvar nosné konstrukce včetně chodníkových<br />
konzol. V dříku opěry jsou osazeny<br />
průchodky pro šikmá táhla (obr. 4).<br />
Opěry jsou založeny hlubinně, každá<br />
opěra <strong>na</strong> sedmi vrtaných pilotách průměru<br />
900 mm délky 10 m.<br />
Pylony<br />
Oba pylony jsou identické, liší se pouze<br />
úrovní terénu pod pylonem. Pylon tvaru<br />
„delta“ je tvořen dvěma základovými patkami<br />
a příčně skloněnými sloupy průřezu<br />
tvaru H. Každá patka je založe<strong>na</strong> <strong>na</strong> čtyřech<br />
pilotách ∅ 1 200 mm. Spodní část<br />
sloupů pylonu do výšky 0,5 m <strong>na</strong>d hladinu<br />
Q 100 je zesíle<strong>na</strong>. V horní třetině jsou<br />
sloupy propojeny rámovou příčlí, v úrovni<br />
vetknutí do základových patek pod úrovní<br />
terénu jsou sloupy spojeny předpjatým<br />
táhlem. Táhlo je osazeno čtyřmi kabely<br />
o devíti lanech Ls 15,7 mm. Rám pylonu<br />
tvořený šikmými sloupy a příčlí byl betonován<br />
<strong>na</strong>jednou <strong>na</strong> skruži z prvků pižmo<br />
(obr. 5). V části pylonu <strong>na</strong>d příčlí jsou svislé<br />
hlavy pylonů, ve kterých jsou závěsy kotveny<br />
prostřednictvím speciálního ocelového<br />
kotevního přípravku v ose hlavy pylonu,<br />
takže závěsy jsou umístěny ve svislé rovi-<br />
ně. Přístup k montáži závěsů byl z obou<br />
boků hlavy pylonu. Ocelový svařenec hlavice<br />
vyráběla firma MCE Slaný, s. r. o.<br />
Nosná konstrukce<br />
Nosná konstrukce mostu byla zhotove<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong> pevné skruži s použitím provizorních<br />
bárek pro založení skruže ve třech<br />
betonážních dílech, nejprve postupně<br />
oba identické krajní díly délky 38,05 m<br />
a <strong>na</strong>konec střední díl délky 46,5 m. Velká<br />
péče byla věnová<strong>na</strong> osazení průchodek<br />
pro závěsy, které byly <strong>na</strong>směrovány<br />
přímo <strong>na</strong> průchodky osazené v hlavě<br />
pylonu a před<strong>na</strong>staveny pro <strong>na</strong>točení vlivem<br />
deformace skruže.<br />
Podélně je konstrukce předepnuta<br />
devítilanovými kabely z lan Ls 15,7 mm<br />
St 1570/1770. Celkem je v nosné konstrukci<br />
dvacet podélných kabelů přes<br />
celou délku mostu. V každé pracovní<br />
spáře je spojkováno osm kabelů.<br />
Ve středním betonážním dílu uprostřed<br />
je přidáno osm kabelů.<br />
Po betonáži každé části (celý příčný řez<br />
<strong>na</strong>jednou) a jejím podélném předepnutí<br />
Obr. 1 Vzorový příčný řez<br />
Fig. 1 Typical cross section<br />
Obr. 2 Podélný řez mostem<br />
Fig. 2 Longitudi<strong>na</strong>l section<br />
Obr. 3 Pohled <strong>na</strong> pylon<br />
Fig. 3 View of the pylon<br />
Obr. 4 Detail opěry<br />
Fig. 4 Abutment detail<br />
Obr. 5 Skruž a výztuž pylonu<br />
Fig. 5 Pylon scaffolding and<br />
reinforcement<br />
4 5<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
3<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
se předepnuly příčné kabely. Příčné kabely<br />
o pěti lanech Ls 15,7 mm s roztečí cca<br />
0,5 m jsou <strong>na</strong> ne<strong>na</strong>pí<strong>na</strong>né straně osazeny<br />
cibulovými kotvami (obr. 6 až 8).<br />
Závěsy<br />
Závěsy dodávala a montovala firma SM 7,<br />
a. s., která je licenčním partnerem německé<br />
firmy DSI – Dywidag Systems Inter<strong>na</strong>tio<strong>na</strong>l<br />
z Mnichova. Závěsy jsou kotveny<br />
jedním koncem v hlavě pylonu a druhým<br />
do železobetonových nálitků v mostovce.<br />
Nejkratší závěsy mají délku 13 m,<br />
ty nejdelší pak více než 32 m. Závěsy systému<br />
Dy<strong>na</strong> Grip jsou sestaveny z dvanácti<br />
nebo devatenácti předpí<strong>na</strong>cích lan pevnosti<br />
1 860 MPa. Průměr jednotlivých lan<br />
je 15,7 mm. Typ závěsů odpovídá nejvyšším<br />
kvalitativním požadavkům, jaké jsou<br />
<strong>na</strong> tento konstrukční prvek kladeny, a byl<br />
použit firmou DSI <strong>na</strong> mnoha známých<br />
zavěšených mostech po celém světě.<br />
Protikorozní ochra<strong>na</strong> závěsů je řeše<strong>na</strong><br />
jako trojnásobná tak, že vlastní lano<br />
je chráněno pozinkováním, je opatřeno<br />
ochranným obalem z polyetylénu (HDPE)<br />
23
24<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
a celý prostor uvnitř ochranného obalu<br />
je vyplněn protikorozním tukem. Všech<strong>na</strong><br />
la<strong>na</strong> jednoho závěsu jsou umístě<strong>na</strong><br />
v ochranné trubce z HDPE, která je<br />
vysoce odolná proti UV záření a je vyrobe<strong>na</strong><br />
ve světle šedé barvě dle požadavku<br />
barevného architektonického ztvárnění<br />
mostního díla. Na povrchu vnějších trubek<br />
z HDPE je <strong>na</strong>vaře<strong>na</strong> šroubovice ze stejného<br />
materiálu, která zlepšuje aerody<strong>na</strong>mické<br />
vlastnosti závěsu.<br />
La<strong>na</strong> jsou kotve<strong>na</strong> pomocí trojdílných<br />
kotevních čelistí do kotevního bloku. Konstrukce<br />
kotevního bloku závěsu umožňuje<br />
dodatečnou rektifikaci pomocí kruhové<br />
matice, která se opírá o kotevní<br />
desku. Samotný kotevní prvek je konstruován<br />
tak, aby byla bezpodmínečně<br />
dodrže<strong>na</strong> protikorozní ochra<strong>na</strong> jak všech<br />
součástí kotvení, tak i vlastních lan závěsu.<br />
Konstrukce kotevních prvků je řeše<strong>na</strong><br />
tak, aby bylo možno v kterémkoliv okamžiku<br />
životnosti mostu v případě potřeby<br />
vyměnit jednotlivé lano nebo celý<br />
závěs. Závěsy jsou opatřeny elastomerovými<br />
ložisky, jejichž úloha je tlumit účinky<br />
6<br />
7<br />
9<br />
10<br />
dy<strong>na</strong>mického zatížení zejmé<strong>na</strong> od větru,<br />
aby se neprojevily nepříznivě v místě kotvení<br />
lan v kotevních čelistech (obr. 9).<br />
Montáž závěsů<br />
Závěsy se sestavily <strong>na</strong> desce mostovky.<br />
Nejprve se svařily ochranné polyetylénové<br />
trubky, do nich se <strong>na</strong>strkala jednotlivá la<strong>na</strong><br />
odřezaná <strong>na</strong> přesné délky podle údajů<br />
o skutečné geometrii závěsu a <strong>na</strong> konce<br />
lan se <strong>na</strong>montovaly kotevní prvky. Závěs<br />
se poté osadil pomocí zdvihacího mechanismu<br />
a vahadla do své polohy a ukotvil<br />
se do nálitku v mostovce i do pylonu.<br />
Po osazení došlo k aktivaci závěsů pomocí<br />
<strong>na</strong>pí<strong>na</strong>cích zařízení celkem ve třiceti dvou<br />
etapách (jed<strong>na</strong> etapa je <strong>na</strong>pnutí dvojice<br />
protilehlých závěsů dvěma pistolemi).<br />
Podrobným výpočtem <strong>na</strong> základě měření<br />
vzdálenosti kotev závěsů byly stanoveny<br />
hodnoty protažení závěsu v etapě. Vlastní<br />
aktivace závěsů probíhala podle přesně<br />
stanoveného pořadí a technologického<br />
postupu (obr. 10). Vzhledem k tomu,<br />
že po celou dobu aktivace závěsů byla<br />
konstrukce podepře<strong>na</strong> <strong>na</strong> skruži, ze které<br />
se postupně <strong>na</strong>dzvedávala, bylo velmi<br />
nes<strong>na</strong>dné správně <strong>na</strong>modelovat kombi<strong>na</strong>ci<br />
podepření konstrukce závěsy a skruží.<br />
Proto bylo hlavním kriteriem míry aktivace<br />
závěsu měření protažení, nikoliv dosažená<br />
síla. Geodetickým měřením velmi přesnou<br />
nivelací byl porovnáván deformovaný tvar<br />
konstrukce mostu s předpoklady projektu.<br />
Podle výsledků měření byla mezi etapami<br />
aktivace závěsů postupně spouště<strong>na</strong><br />
skruž mostu, až závěsy převzaly celou<br />
vlastní tíhu mostovky. Po dokončení aktivace<br />
byla <strong>na</strong> všech závěsech provede<strong>na</strong> kontrola<br />
<strong>na</strong>pjatostí pomocí lift-testu, tj. změření<br />
síly v lanech pomocí jednolanné <strong>na</strong>pí<strong>na</strong>cí<br />
pistole. Výsledky lift-testu byly porovnány<br />
s předpokládanými silami dle projektu<br />
a výraznější rozdíly byly redukovány rektifikací.<br />
Podařilo se dosáhnout optimálního<br />
tvaru mostovky a dobré shody skutečných<br />
sil s projektovanými.<br />
Vybavení<br />
Izolace je typu Etanplast, celková tloušťka<br />
izolačního souvrství a vozovky je 100 mm.<br />
Povrch chodníků je opatřen pochozí izo-<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
8
Obr. 6 Předpí<strong>na</strong>cí výztuž středního<br />
betonážního celku<br />
Fig. 6 Prestressed reinforcement of middle<br />
concrete part<br />
Obr. 7 Detail pracovní spáry<br />
Fig. 7 Working joint detail<br />
Obr. 8 <strong>Beton</strong>áž hlavního pole<br />
Fig. 8 Pouring of concrete of the main<br />
span<br />
Obr. 9 Instalace závěsů<br />
Fig. 9 Cable stay instalation<br />
Obr. 10 Aktivace krajního závěsu<br />
Fig. 10 Stressing of backstay<br />
Obr. 11 Průhled pylony<br />
Fig. 11 Through pylons view<br />
Obr. 12 Detail pylonu<br />
Fig. 12 Pylon detail<br />
Obr. 13 Boční pohled <strong>na</strong> most<br />
Fig. 13 Side view of the bridge<br />
Obr. 14 Most při večerním osvětlení<br />
Fig. 14 Evening lighting of the bridge<br />
lační vrstvou od firmy Sika (<strong>na</strong> brokovaný<br />
povrch jsou <strong>na</strong>neseny vrstvy Sikaflor<br />
156 jako penetrace, křemičitý písek 0,3<br />
až 0,8 mm, Sikafloor 350 Elastic, křemičitý<br />
písek 0,3 až 0,8 mm, Sikafloor<br />
400 N Elastic+), boky svodidlové zídky<br />
jsou opatřeny dvojnásobnou impreg<strong>na</strong>cí<br />
Sikagard 73. Most je opatřen osmi odvodňovači.<br />
Na mostě jsou čtyři stožáry veřejného<br />
osvětlení a <strong>na</strong>svícení pylonů a závěsů.<br />
Mostní závěry <strong>na</strong> obou koncích mostu<br />
jsou jednospárové od společnosti Maurer<br />
Söhne v tichém uspořádání pro dilatační<br />
pohyb 100 mm. Vnější okraje chodníků<br />
jsou osazeny architektonicky pojed<strong>na</strong>ným<br />
ocelovým zábradlím. Mezi chodníkem<br />
a závěsy je vnitřní dvoumadlové<br />
zábradlí (obr. 11 až 14).<br />
Z ÁVĚR<br />
Tuhnický most výrazným způsobem zkrátil<br />
propojení přilehlých městských čtvrtí<br />
a odvedl dopravu z centra Karlových<br />
Var. To se podařilo při dosažení ekonomických<br />
parametrů: srov<strong>na</strong>ná výška betonu<br />
nosné konstrukce je jenom 0,44 m<br />
a spotřeba předpí<strong>na</strong>cí výztuže podélné,<br />
příčné i závěsů je 32,2 kg/m 2 nosné konstrukce,<br />
při normální spotřebě betonářské<br />
výztuže 135 kg/m 3 betonu nosné konstrukce.<br />
Stavba prokázala, že i pro menší<br />
rozpětí lze ekonomicky uplatnit zavěšený<br />
most. Most byl příznivě přijat i širokou<br />
veřejností, v hodnocení návštěvníků<br />
výstavy FOR ARCH Karlovy Vary 2008<br />
byl vybrán za nejlepší stavbu Karlovarského<br />
kraje roku 2007, tamtéž získal 3. místo<br />
u odborné poroty.<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
13<br />
14<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
11<br />
12<br />
Hlavní účastníci výstavby<br />
Investor ŘSD, správa Karlovy Vary<br />
Zhotovitel Sdružení průtahu <strong>silnice</strong> I/6<br />
stavby pod vedením SSŽ, a. s.<br />
Zhotovitel<br />
objektu<br />
SMP CZ, a. s.<br />
Projektant<br />
objektu<br />
Pontika, s. r. o.<br />
Ing. Jan Procházka<br />
e-mail: prochazka@pontika.cz<br />
Ing. Luděk Oberhofner<br />
e-mail: oberhofner@pontika.cz<br />
oba: Pontika, s. r. o.<br />
Sportovní 4, 360 09 Karlovy Vary<br />
Ing. Zdeněk Batal<br />
SMP CZ, a. s.<br />
Evropská 1692/37, 160 41 Praha 6<br />
tel.: 222 185 268, e-mail: batalz@smp.cz<br />
Ing. Miloš Šimler<br />
SM 7, a. s<br />
Zápy 267, 250 01 Brandýs <strong>na</strong>d Labem<br />
tel.: 326 377 930, e-mail: simler@sm7-dsi.cz<br />
25
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
P R E F A B R I K O V A N Á L Á V K A PŘES Ř E K U S VRATKU V B R N Ě<br />
PREFABRICATED PEDESTRIAN B R I D G E OVER THE SVRATKA<br />
RIVER I N B R N O<br />
J AN TICHÝ, PAVEL MARKOVIČ,<br />
R ADIM VOTAVA, PETR ŠTEFAN,<br />
A LEŠ MENDEL<br />
Článek pojednává o návrhu a výrobě<br />
tvarově atypických železobetonových<br />
prefabrikátů pro pěší lávku přes řeku<br />
Svratku. Lávka umožňuje s<strong>na</strong>dný přístup<br />
od vlakového i autobusového nádraží<br />
k novému Spielberk Office Centre, které<br />
vyrůstá <strong>na</strong> pravé straně ulice Heršpická<br />
směrem do centra města Br<strong>na</strong>. Lávka<br />
sestává ze dvou prefabrikovaných<br />
oblouků tvaru písmene „Y“, které tvoří<br />
nosnou část a <strong>na</strong> nichž je upevněno<br />
dvacet devět kusů chodníkových<br />
segmentů. Všechny dílce byly vyrobeny<br />
ve firmě Skanska Prefa, a. s., v provozovně<br />
Tovačov. Závěrem je zdokumentová<strong>na</strong><br />
doprava složitých a velkorozměrných<br />
dílců <strong>na</strong> místo určení a jejich montáž<br />
pomocí 300tunového jeřábu.<br />
The article deals with the design and<br />
production of reinforced concrete prefabricated<br />
parts with an atypical shape<br />
for a pedestrian bridge over the Svratka<br />
River. The bridge provides an easy<br />
access from the railway and bus station<br />
to the new Spielberk Office Centre,<br />
which is being built along the right side<br />
of Heršpická Street towards the centre of<br />
Brno. The bridge consists of two prefabricated<br />
bows with the “Y” shape, which<br />
form the supporting part and carry 29<br />
pieces of walkway segments. All the<br />
parts were produced in the Skanska<br />
Prefa, a. s., Company, the Tovačov plant.<br />
Fi<strong>na</strong>lly, the transport of complex and<br />
large parts to the desti<strong>na</strong>tion is documented<br />
as well as their assembly with<br />
the use of a 300t crane.<br />
Od červ<strong>na</strong> 2006 se město Brno pyšní<br />
dvěma „Špilberky“. Známý hrad, vypí<strong>na</strong>jící<br />
se <strong>na</strong>d městem <strong>na</strong> skal<strong>na</strong>tém ostrohu,<br />
byl založen ve druhé polovině 13. století<br />
českým králem Přemyslem Otakarem II.<br />
a již po staletí vytváří domi<strong>na</strong>ntu dnešní<br />
jihomoravské metropole. Ten nový,<br />
moderní s názvem Spielberk Office Centre<br />
vyrůstá podél Heršpické ulice <strong>na</strong> jižním<br />
břehu řeky Svratky, která tvoří přirozenou<br />
hranici historického centra [1].<br />
Funkce rozsáhlého komplexu Spielberk<br />
Office Centre se zhruba 55 000 m 2 je,<br />
a pravděpodobně i pro další roky bude,<br />
převážně administrativní. Problémem<br />
komplexu je horší dostupnost městskou<br />
hromadou dopravou. Pro zaměst<strong>na</strong>nce<br />
je tak daleko lepší využívat 3 m<br />
širokou a 51,6 m dlouhou prefabrikovanou<br />
lávku, která byla uvede<strong>na</strong> do provozu<br />
v září 2007.<br />
N ÁVRH ATYPICKÝCH<br />
ŽELEZOBETONOVÝCH PREFABRIKÁTŮ<br />
Nosnou konstrukci lávky tvoří předpjatý<br />
pás opřený ve střední části o oblouk.<br />
Oblouk je v patách vetknut do integrovaných<br />
opěr (obr. 1). Předpjatý pás je<br />
vytvořen z dvaceti devíti segmentů délky<br />
1,5 m a šířky 4,6 m. Oblouk má rozpětí<br />
40,8 m a vzepětí 2,7 m. Tyto základní<br />
parametry vzešly z požadavků <strong>na</strong> minimální<br />
zásahy do nábřežních zdí, nivelety<br />
chodníku a úrovně hladiny stoleté<br />
vody v řece. Vodorovné síly se vyrov<strong>na</strong>jí<br />
v opěře mezi pásem a obloukem, čili<br />
oblouk a předpjatý pás tvoří samokotvený<br />
systém, proto jsou do založení vnášeny<br />
pouze svislé síly [2]. Každá opěra je založe<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong> šesti vrtaných pilotách průměru<br />
940 mm. Segmenty pásu (chodníkové<br />
segmenty) jsou opřeny o oblouk prostřednictvím<br />
hřebínku, který byl dobetonován<br />
<strong>na</strong> stavbě po zmonolitnění oblouku.<br />
Délka hřebínku je 24 m, v krajních<br />
částech vytváří předpjatý pás řetězovku<br />
mezi koncem hřebínku a opěrou. Střední<br />
tři segmenty pásu jsou spřaženy s obloukem<br />
pomocí ocelových trnů, které byly<br />
osazeny do oblouku před betonáží.<br />
Předpětí pásu je vyvozeno čtyřmi kabely<br />
12 ∅ Ls 15,5-1800. Tyto nesoudržné<br />
kabely jsou zakotveny v opěrách.<br />
La<strong>na</strong> jsou proti korozi chráně<strong>na</strong> PE obalem<br />
vyplněným mazivem (monostrand),<br />
<strong>na</strong>víc jsou zainjektová<strong>na</strong> v plastových<br />
kanálcích. Horní povrch pásu je potažen<br />
pochůznou stěrkovou izolací. Vzhledem<br />
ke smíšenému provozu chodců a cyklistů<br />
<strong>na</strong> lávce je příčný sklon chodníku 2 %<br />
a je proveden střechovitě, což umožňuje<br />
odvedení vody z mostu podél zvýšených<br />
okrajů až za opěry do pásových odvodňovačů<br />
typu „acodrain“.<br />
Oblouk se skládá ze dvou tvarově shodných<br />
prefabrikátů vyrobených z betonu<br />
C70/85. Výška průřezu se mění<br />
od 0,55 m v patě po 0,25 m ve vrcholu.<br />
Šířka oblouku v patě je 1 m a <strong>na</strong>růstá<br />
směrem k vrcholu. Ve vzdálenosti<br />
6,6 m od paty dochází k rozdvojení<br />
oblouku symetricky <strong>na</strong> obě strany. Šířka<br />
obou větví klesá od 1,15 m v rozštěpu<br />
po 0,65 m ve vrcholu. Největší šířka rozvětveného<br />
oblouku ve vrcholu je 3,6 m.<br />
Hrany jsou tvořeny spojitými hladkými<br />
křivkami 2. řádu. Na základě požadavku<br />
architekta byla přesnost vytyčení<br />
hran vole<strong>na</strong> tak, aby se seč<strong>na</strong> procházející<br />
libovolnými dvěma sousedními body<br />
<strong>na</strong> hraně neodchýlila od křivky více než<br />
1 mm. K tomuto podrobnému vytyčení<br />
tvaru projektant <strong>na</strong>víc poskytl zhotoviteli<br />
<strong>na</strong> jeho žádost svislé řezy obloukem<br />
ve sklopené poloze, podle nichž byla<br />
vyrobe<strong>na</strong> forma prefabrikátu. Investor se<br />
rozhodl ponechat oblouk bez sjednocujícího<br />
nátěru, proto musel beton splnit<br />
26 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
1
i estetickou funkci, což z<strong>na</strong>me<strong>na</strong>lo vysoké<br />
nároky <strong>na</strong> kvalitu jeho povrchu.<br />
Pro veškerou manipulaci a montáž bylo<br />
nutno oblouk ztužit příčnými tyčemi CPS,<br />
z nichž jed<strong>na</strong> byla <strong>na</strong>víc opatře<strong>na</strong> silnostěnnou<br />
trubkou, aby bylo zabráněno<br />
příčné deformaci konců rozvětveného<br />
oblouku. V první fázi montáže byly prefabrikáty<br />
oblouku opřeny v patě do opěry<br />
a zavěšeny <strong>na</strong> montážní kabely 1. fáze.<br />
Tyto kabely byly zakotveny v ocelovém<br />
přípravku, připnutém předpí<strong>na</strong>cími tyčemi<br />
k oblouku. Druhý konec kabelů byl<br />
zakotven v opěře. Dočasný kloub v patě<br />
oblouku zajistilo elastomerové ložisko.<br />
V prefabrikátu byly také <strong>na</strong> horním povrchu<br />
zabetonovány plechy pro přivaření<br />
výztuže hřebínku a v patě byly osazeny<br />
plechy, které umožnily v závěrečné fázi<br />
montáže svaření oblouku s opěrou, čímž<br />
bylo vytvořeno vetknutí.<br />
S TAVBA FORMY<br />
V další části je popsá<strong>na</strong> výroba, přeprava<br />
<strong>na</strong> stavbu a montáž prefabrikovaných<br />
oblouků tvaru písmene „Y“, které jsou<br />
základem nosné konstrukce lávky. Protože<br />
se jedná o unikátní obloukové prefabrikáty,<br />
které jsou zakřivené v podélné<br />
i příčné ose, je třeba se nejprve zmínit<br />
o stavbě formy.<br />
Obr. 1 Statické schéma prefabrikované lávky<br />
pro pěší přes řeku Svratku v Brně<br />
Fig. 1 Static diagram of the prefabricated<br />
pedestrian bridge over the Svratka<br />
River in Brno<br />
Obr. 2 Vložení armokoše do formy<br />
Fig. 2 Inserting the reinforcing structure<br />
into the mould<br />
Obr. 3 <strong>Beton</strong>áž prefabrikátu<br />
Fig. 3 Concreting a prefabricated part<br />
Již od počátku bylo jasné, že z výrobního<br />
hlediska musí být forma postave<strong>na</strong><br />
tak, aby pata i vrchol tzv. „Ypsilony“<br />
byly <strong>na</strong> koncích formy v pomyslné nulové<br />
poloze a optický oblouk s největším vzepětím<br />
cca 1 m zhruba uprostřed formy.<br />
Protože se však jed<strong>na</strong>lo o nepravidelné<br />
zakřivení prvku, musel projektant přepracovat<br />
výrobní dokumentaci a vytvořit řezy<br />
celým prefabrikátem zhruba po 0,5 m,<br />
které byly nejdůležitějším podkladem pro<br />
výrobu formy.<br />
Základ formy tvořily dvě spojené ocelové<br />
podložky, které byly nivelačním přístrojem<br />
srovnány do vodorovné polohy.<br />
Ve vzdálenostech shodných se vzdálenostmi<br />
řezů ve výrobní dokumentaci<br />
byly jednotlivé výšky tvořící oblouk (zakřivení)<br />
vyneseny <strong>na</strong> stojiny z profilované<br />
oceli U65. K těmto výškám byla v podélném<br />
směru přivaře<strong>na</strong> další profilovaná<br />
ocel U160 a pro větší tuhost formy cca<br />
po 0,5 m dále příčně vyztuženy profily<br />
U120. Na tuto kostru formy byla přišroubová<strong>na</strong><br />
podlaha z Phenoxu tloušťky<br />
19 mm a to tak, aby spoje jednotlivých<br />
tabulí tvořily uprostřed formy přesnou<br />
středovou osu celého prefabrikátu.<br />
Postupným rozměřováním byl <strong>na</strong> celou<br />
část podlahy <strong>na</strong>kreslen tvar budoucího<br />
prvku. Proti samovolnému posunutí<br />
a pro možnost rozebrání a znovu zkompletování<br />
byly <strong>na</strong> podlahu přišroubovány<br />
dorazy z úzkých proužků Phenoxu, tvořící<br />
samotné zakřivení bočnic formy. Pak byly<br />
<strong>na</strong>řezány boky příslušných výšek, vyztuženy<br />
žebry a přišroubovány k dorazům<br />
i podlaze. Protože boky tvořily pouze části<br />
délek maximálně 5 m, bylo je možno<br />
kdykoliv rozebrat a zase smontovat.<br />
Nejproblematičtějším místem formy byl<br />
úsek, kde se prvek dělil <strong>na</strong> dvě symetrické<br />
části – vidličky. Zde bylo zakřivení<br />
2 3<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
v obou směrech tak velké, že překračovalo<br />
pružnost dosud použitého materiálu.<br />
Tvar zakřivení ve spodní i vrchní části<br />
byl vyříznut a vzájemně spojen do tzv.<br />
„kastlu“. Tato část byla důkladně zpevně<strong>na</strong><br />
latěmi, které tvořily požadované zakřivení.<br />
Nerovnosti <strong>na</strong> zaoblené části byly<br />
odstraněny zatmelením a pak zabroušením.<br />
Pouze tato část byla nerozebíratelná<br />
a pevně uchyce<strong>na</strong> k podlaze. Bylo<br />
tedy nutné velmi opatrně a přesně prefabrikát<br />
z formy vytáhnout, aby nedošlo<br />
k sebemenšímu poškození formy. A to se<br />
v obou případech podařilo.<br />
B ETONÁŽ OBLOUKOVÝCH NOSNÍKŮ<br />
Složitá byla i výroba armokoše, kde nebylo<br />
možné použít standardních postupů.<br />
Proto předvyrobená výztuž byla doprave<strong>na</strong><br />
k místu betonáže, kde <strong>na</strong>d samotnou<br />
formou začali pracovníci vázat armokoš<br />
do požadovaného tvaru výrobku.<br />
Do něj bylo nutno předem vložit a přivázat<br />
zámečnické výrobky potřebné pro<br />
manipulaci s dílcem. Hustota vyztužení<br />
byla téměř 300 kg oceli <strong>na</strong> 1 m 3 betonu,<br />
takže vázání bylo nejen technicky, ale<br />
i časově náročné. Zhotovený armokoš byl<br />
přenesen mimo formu, která byla před<br />
betonáží vyčiště<strong>na</strong>, <strong>na</strong>tře<strong>na</strong> odformovacím<br />
prostředkem a osaze<strong>na</strong> měřícími terčíky<br />
a distančními tělísky. Pak byl armokoš<br />
vložen do formy a těsně před betonáží<br />
byla usaze<strong>na</strong> zbývající manipulační kování<br />
(obr. 2 a 3).<br />
Třída betonu byla předepsá<strong>na</strong> C70/85,<br />
pro stupeň agresivity XF 1. Jedná se<br />
o vysokopevnostní beton, kdy se pevnosti<br />
po 28 dnech pohybují okolo 100 MPa.<br />
Vzhledem k množství a použité třídě<br />
cementu bylo nutno klást velký důraz<br />
<strong>na</strong> ošetřování betonu. V době, kdy probíhala<br />
betonáž jednotlivých vidliček, byla již<br />
27
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
pata oblouku přikryta geotextilií a zavlažová<strong>na</strong>.<br />
Ošetřování výrobků probíhalo až<br />
do jejich expedice <strong>na</strong> stavbu.<br />
P ŘEPRAVA NA STAVBU<br />
Prefabrikáty, které byly dlouhé cca 20,5 m<br />
s šířkou téměř 3,6 m a nepravidelným<br />
tvarem, bylo nutno převézt z výrobny<br />
v Tovačově <strong>na</strong> stavbu do ulice Heršpická<br />
v Brně, a to bezpečně a bez jakéhokoliv<br />
porušení. K tomu byl použit speciální<br />
roztahovací návěs. Pro přepravu byl výrobek<br />
ztužen proti deformaci, velmi přesně<br />
osazen a zajištěn proti pohybu. Na stavbu<br />
byly oba dva díly dopraveny zcela<br />
v pořádku a bez porušení.<br />
M ONTÁŽ PREFABRIKOVANÉ LÁVKY<br />
Montáž se uskutečnila ve dnech 16.<br />
až 17. červ<strong>na</strong> 2007. Na základě jednání<br />
s Policií města Br<strong>na</strong> byla pro montáž<br />
zvole<strong>na</strong> sobota a neděle, kdy je provoz<br />
v okolí budované lávky podstatně klidnější<br />
než v pracovní dny.<br />
Váha jednoho kusu vystrojeného prefabrikátu<br />
činila 37 630 kg. Pro manipu-<br />
Obr. 4 Ukládání prefabrikátu <strong>na</strong> návěs<br />
Fig. 4 Loading a prefabricated part on a semi-trailer<br />
Obr. 5 Průběh manipulace s dílcem<br />
Fig. 5 Procedure of handling a part<br />
Obr. 6 Dokončená nosná konstrukce lávky<br />
Fig. 6 Complete structure of the pedestriad bridge<br />
Obr. 7 Dokončená lávka<br />
Fig. 5 Completed pedestriad bridge<br />
laci s tímto břemenem byl zvolen kolový<br />
jeřáb Liebherr LT 1300 s nosností<br />
300 t. Jeřáb je schopen manipulovat<br />
s břemenem do vyložení 24 m a do výše<br />
až 25 m.<br />
Na oblouk byly <strong>na</strong>montovány ocelové<br />
kozlíky pro kotvení lanových závěsů<br />
a pomocná ocelová konstrukce pro<br />
následnou montáž obslužné podlahy<br />
a ochranného zábradlí. Rovněž byly připraveny<br />
dva montážní kabely z předpí<strong>na</strong>cích<br />
lan – každý závěs se skládal ze<br />
sedmi lan ∅ 15,5 mm. Při výrobě byly<br />
<strong>na</strong> pohledové plochy prefabrikátu osazeny<br />
měřící terče. Tyto terče byly po betonáži<br />
ve výrobně zaměřeny a projektant k nim<br />
dopočítal souřadnice pro pozici v definitivním<br />
stavu po dokončení montáže.<br />
Prefabrikovaný oblouk měl v místě osazení<br />
<strong>na</strong> opěru zabetonované kování pro<br />
svaření s opěrou. V opěře byl ocelový<br />
přípravek s elastomerovým ložiskem,<br />
které umožňovalo pootočení ve vertikální<br />
i horizontální rovině pomocí provizorních<br />
závěsů. Pro jeřáb byla v okolí opěry<br />
vybudová<strong>na</strong> dvouvrstvá panelová plocha,<br />
která chránila stávající inženýrské sítě.<br />
Po vystrojení byl prefabrikát zvednut<br />
<strong>na</strong> asymetrických lanech do výše 22 m<br />
a otočen do prostoru <strong>na</strong>d řekou. Velkou<br />
překážkou montáže byla lípová a topolová<br />
alej lemující oba břehy řeky Svratky,<br />
která nesměla být poškoze<strong>na</strong>. Oblouk<br />
byl proto vyzdvižen až <strong>na</strong>d koruny stromů<br />
a otočen o 90° <strong>na</strong>d řeku. Poté byl spuštěn<br />
do polohy předepsané projektovou<br />
dokumentací. V průběhu montáže zjišťovali<br />
přesné osazení dva geodeti, kteří<br />
kontrolovali polohu oblouku po0mocí<br />
zabudovaných měřících terčů. Na opěře<br />
byly ukotveny oba předpí<strong>na</strong>cí montážní<br />
kabely .<br />
Následující fáze montáže byla nejnáročnější.<br />
Bylo třeba provést tzv. „přepřahování“.<br />
V této fázi drží jeřáb prefabrikát v předepsané<br />
poloze a současně jsou synchronně<br />
<strong>na</strong>pínány oba provizorní montážní<br />
kabely ukotvené <strong>na</strong> jedné straně<br />
v ocelových kozlících asi 4 m od vrcholu<br />
oblouku a <strong>na</strong> druhé straně ukotveny<br />
do opěr. Jeřáb byl vybaven zařízením,<br />
které průběžně vyhodnocuje zatí-<br />
4 5a<br />
28 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
5b
Literatura:<br />
[1] Hrabětová H.: Není Špilberk jako<br />
Spielberk. Článek v měsíčníku REALIT,<br />
srpen 2006<br />
[2] Stráský J.: Stress ribbon and cablesupported<br />
pedestrian bridges.<br />
Published by Thomas Telford<br />
Publishing, Thomas Telford Ltd,<br />
London 2005<br />
žení <strong>na</strong> háku jeřábu. V průběhu „přepřahování“<br />
byl porovnáván údaj zatížení<br />
<strong>na</strong> háku jeřábu s tlakem v hydraulickém<br />
systému <strong>na</strong>pí<strong>na</strong>cího zatížení. V momentě,<br />
kdy <strong>na</strong> ukazateli jeřábu byla nula, přebraly<br />
celé zatížení osazeného oblouku<br />
předpí<strong>na</strong>cí kabely. V této fázi byly uvolněny<br />
asymetrické závěsy jeřábu a prefabrikát<br />
byl fixován pouze předpí<strong>na</strong>cí výztuží.<br />
Poté byl jeřáb demontován a přemístěn<br />
<strong>na</strong> druhý břeh řeky.<br />
Postup montáže druhého oblouku byl<br />
shodný s montáží prvého prefabrikátu.<br />
Po ukončení montáže byly oba dva díly<br />
ponechány v klidové poloze po dobu<br />
sedmi dnů. Následně byla konstrukce<br />
geodeticky zaměře<strong>na</strong>, provedla se výšková<br />
a směrová rektifikace obou oblouků<br />
a byla zabetonová<strong>na</strong> středová spára mezi<br />
oběma prefabrikáty. Přeprava a montáž<br />
je znázorně<strong>na</strong> <strong>na</strong> obr. 4 a 5.<br />
Z ÁVĚR<br />
Příspěvek dokazuje, že vhodnou spoluprácí<br />
projektanta a výrobce lze stavět<br />
z neobvyklých železobetonových prefabrikátů.<br />
Lze tak vytvořit dílo, které je nejen<br />
funkční, ale i estetické. Bude sloužit<br />
ně kolika generacím a zároveň propagovat<br />
vhodnost prefabrikace pro pozemní<br />
i dopravní stavitelství.<br />
Stavba získala dvě hlavní ceny (za estetiku<br />
a technické řešení) v kategorii lávek s rozpětím<br />
od 30 do 60 m v mezinárodní soutěži<br />
Footbridge Awards 2008, která byla součástí<br />
konference Footbridge 2008. Ocenění bylo<br />
předáno <strong>na</strong> 3. ročníku konference začátkem<br />
července t.r. v portugalském Portu.<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
6 7<br />
Ing. Jan Tichý, CSc.<br />
Skanska Prefa, a. s.<br />
Litoměřická 723, 411 08 Štětí<br />
tel. 416 812 474, fax: 416 812 551<br />
e-mail: jan.tichy@skanska.cz<br />
www.skanska.cz/prefa<br />
Ing. Pavel Markovič<br />
tel.: 581 701 518<br />
e-mail: pavel.markovic@skanska.cz<br />
Radim Votava<br />
tel.: 581 701 520<br />
e-mail: radim.votava@skanska.cz<br />
oba: Skanska Prefa, a. s.<br />
Provozov<strong>na</strong> 5200 Tovačov, 751 01 Tovačov<br />
fax: 581 701 515, www.skanska.cz/prefa<br />
Ing. Petr Štefan<br />
Stráský, Hustý a partneři, s. r. o.<br />
Bohunická 50, 619 00 Brno<br />
tel.: 547 101 811, fax: 547 101 881<br />
e-mail: p.stefan@shpbrno.cz, www.shpbrno.cz<br />
Ing. Aleš Mendel<br />
Skanska DS, a. s., závod Mosty<br />
Bohunická 50, 659 27 Brno<br />
tel.: 527 138 224, fax: 574 212 059<br />
e-mail: ales.mendel@skanska.cz<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008 29
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
N OVÉ S P O J E N Í – ESTAKÁDA S LUNCOVÁ<br />
N E W CONNECTION – R A I L W A Y VIADUCT SLUNCOVÁ<br />
P ETR DRBOHLAV, IVAN ANDĚL<br />
Nové traťové spojení stanic Praha Hlavní<br />
nádraží a Masarykovo nádraží, se stanicemi<br />
Praha-Libeň, Vysočany a Holešovice<br />
v rychlostních parametrech 80 až<br />
100 km/h si vyžádalo vybudování<br />
mnoha inženýrských konstrukcí v náročném<br />
terénu a městské zástavbě. Jed<strong>na</strong><br />
ze složitějších konstrukcí, hned za tunelem<br />
kopcem Vítkov, je železniční monolitická<br />
předpjatá estakáda Sluncová.<br />
New Prague railway interconnection<br />
between the Prague Peripheral railway<br />
stations Praha – Libeň, Praha – Vysočany<br />
and Praha – Holešovice and Praha Main<br />
Station and Praha – Masarykovo Station<br />
for the speed up to 80 – 100 km/h<br />
required many new civil structures. The<br />
monolithic prestressed railway viaduct<br />
Sluncová, one of the most complicate<br />
structures is situated in the slope hill, just<br />
behind the Vítkov tunnels.<br />
S ITUAČNÍ ŘEŠENÍ<br />
Tratě z Hlavního nádraží přechází „Estakádu<br />
přes Masarykovo nádraží“ a vnoří se<br />
do nových Vítkovských tunelů (severního<br />
a jižního). Východní portál obou tunelů<br />
je umístěn <strong>na</strong> severní stráni kopce Vítkov,<br />
v blízkosti portálu stávajícího tunelu.<br />
Stráň za východním portálem je velmi<br />
strmá a v její horní části je situová<strong>na</strong> stávající<br />
trať. Geologické vrstvy jsou příčně<br />
strmě ukloněné přibližně rovnoběžně<br />
s povrchem svahů a výrazně znes<strong>na</strong>dňují<br />
založení jednotlivých objektů.<br />
V severní stráni pod východním portálem<br />
severního tunelu vedou pod ochranou<br />
starých kamenných zdí stávající kolejová<br />
spojení se železniční stanicí Masary-<br />
kovo nádraží. Tato spojení jsou modernizová<strong>na</strong><br />
a jako koleje s oz<strong>na</strong>čením MV,<br />
VM, ML, pod ochranou nových opěrných<br />
zdí, podchází v extrémně šikmém křížení<br />
estakádu Sluncová. Ze severního Vítkovského<br />
tunelu vychází koleje HL a LH,<br />
které přejdou nejdříve <strong>na</strong>d novou opěrnou<br />
zdí SO 839 a dále <strong>na</strong> vlastní Estakádu<br />
Sluncová (obr. 1).<br />
Mezi výchozem severního tunelu a stávajícím<br />
tunelem je výchoz jižního tunelu,<br />
ze kterého vychází další dvě koleje, aby<br />
stráň pokryly dalšími zářezy a konstrukcemi<br />
nutnými pro jejich vedení. Výsledkem<br />
s<strong>na</strong>žení stavařů je kumulace inženýrských<br />
objektů, které společně zatěžují náročný<br />
terén a vzájemně se jed<strong>na</strong> druhé vyhýbají<br />
a vzájemně jed<strong>na</strong> druhou ovlivňují.<br />
P OPIS KONSTRUKCE<br />
Estakáda se od většiny jiných estakád liší<br />
tím, že se <strong>na</strong> ní výz<strong>na</strong>mným způsobem<br />
podepsala ruka architekta.<br />
Nosná konstrukce má zaoblený spodní<br />
vnější povrch až do úrovně zábradlí.<br />
Povrch konstrukce je svisle členěn dvěma<br />
druhy vlysů, dlouhý tenký se střídá se<br />
širokým kratším. Na pravé straně, tj. směrem<br />
ke svahu, je osazeno zcela specificky<br />
tvarované zábradelní madlo s ocelovými<br />
nosy. Na levé straně pokračuje v křivce<br />
nosné konstrukce průhledná protihluková<br />
stě<strong>na</strong>. Tvar nosné konstrukce přechází<br />
opěrou do přilehlých svahů nebo<br />
následujících konstrukcí. Ve tvaru křivky<br />
spodní části nosné konstrukce pokračují<br />
v horní části podobně tvarované trakční<br />
stožáry (obr. 2).<br />
Opěry budí dojem kamenné konstrukce,<br />
zatímco pilíře jsou velmi, až neúnosně<br />
štíhlé s kombi<strong>na</strong>cí oválných a eliptických<br />
tvarů s různými osami symetrie.<br />
Architektonické ztvárnění konstrukcí je<br />
jistě záslužná věc. Přidá konstrukci žádoucí<br />
estetický výraz. Je však nutné, aby bylo<br />
koordinováno se statickým působením<br />
2 3<br />
30 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
1
konstrukčních částí a možnostmi technologie<br />
výroby, neboť v opačném případě<br />
neúměrně zvyšuje nároky <strong>na</strong> náklady<br />
stavby, v limitních situacích způsobí<br />
až nemožnost statického návrhu. Věříme,<br />
že při dalších architektonických návrzích<br />
dojde k těsnější spolupráci statika a architekta,<br />
aby se již v prvních fázích projektu<br />
řešily ty požadavky, které nestandardně<br />
<strong>na</strong>vyšují cenu stavby, a aby se tak dostaly<br />
do tendrové dokumentace.<br />
Vlastní konstrukce z předpjatého betonu<br />
komůrkového průřezu je <strong>na</strong>vrže<strong>na</strong><br />
jako spojitý nosník o osmi polích rozpětí<br />
26 + 2 x 36,7 + 4 x 47,6 + 34 m celkové<br />
délky 325,25 m (obr. 3). Komůrka o konstantní<br />
výšce 2,7 m je dvoustěnná, její<br />
dolní obrys ve tvaru rovinné křivky B-spline<br />
je protažen až do výše zábradlí. Konstrukce<br />
vychází z předcházejícího stupně<br />
projektové dokumentace a byla podrobnými<br />
výpočty v realizační dokumentaci<br />
uprave<strong>na</strong> jen nejnutnějším způsobem<br />
pro zajištění dostatečné únosnosti, neboť<br />
hlavním kriteriem projektu RDS (realizační<br />
dokumentace stavby) bylo dodržení<br />
spotřeby hmot.<br />
Konstrukce je ulože<strong>na</strong> prostřednictvím<br />
dvojic hrncových ložisek <strong>na</strong> krajní opěry<br />
a vnitřní pilíře. Opěra OP1 je krabicová<br />
a <strong>na</strong>vazuje <strong>na</strong> předcházející opěrnou zeď<br />
SO 839. Opěra OP9 je také krabicová,<br />
ale výrazně delší o boční křídla <strong>na</strong> společném<br />
základě spojená horní deskou.<br />
Konec opěry je zasazen do opěrných zdí<br />
následujícího stavebního objektu.<br />
Pilíře jsou zakřiveného tvaru. Jejich dřík<br />
se od základu zužuje a využívá prostor<br />
mezi kolejemi. Dřík se <strong>na</strong>d průjezdnými<br />
profily tratí <strong>na</strong>táčí v závislosti <strong>na</strong> šikmosti<br />
křížení a rozšiřuje se v hlavu eliptického<br />
půdorysu, <strong>na</strong> které je ulože<strong>na</strong> dvojice<br />
ložisek. Pilíř P2 je zasazen do opěrné zdi.<br />
Všechny podpory jsou založeny hlubinně<br />
<strong>na</strong> vrtaných pilotách.<br />
P OSTUP VÝSTAVBY<br />
Velice složitá situace za východním portálem<br />
tunelů je ještě podtrže<strong>na</strong> nutnos-<br />
Obr. 1 Vizualizace estakády Sluncová<br />
Fig. 1 Visualisation of Sluncová<br />
Obr. 2 Vizualizace konstrukce s příčným<br />
řezem<br />
Fig. 2 Visualisation of the structure with the<br />
cross section<br />
Obr. 3 Podélný řez mostem<br />
Fig. 3 Longitudi<strong>na</strong>l section of the bridge<br />
tí provozování železničních tratí. Proto<br />
byly jednotlivé stavební objekty stavěny<br />
postupně v etapách, případně po částech.<br />
Přitom byla doprava překládá<strong>na</strong><br />
ze stávajících kolejí <strong>na</strong> nové a ovlivňovala<br />
nejen harmonogram, ale i technologii<br />
výstavby. Opěra OP1 estakády byla<br />
vystavě<strong>na</strong> spolu s opěrnou zdí SO 839.<br />
Poté <strong>na</strong>stala ve výstavbě mnohaměsíční<br />
pauza, aby se potom začalo s výstavbou<br />
v druhé polovině objektu s opěrou OP9<br />
a základy sousedních pilířů.<br />
Nosná konstrukce byla stavě<strong>na</strong><br />
po polích od OP1 v sedmi etapách<br />
<strong>na</strong> pevné, postupně přemísťované skruži,<br />
vždy jedno pole s konzolou přesahující<br />
do následujícího pole. Podpůrná skruž se<br />
vyhýbala jednotlivým, právě v dané době<br />
provozovaným kolejím a byla opakovatelná<br />
jen v některých částech.<br />
G EOLOGICKÉ PODMÍNKY<br />
Geologický průzkum zjistil <strong>na</strong>vážky, jílovité<br />
sutě a štěrky v povrchových vrstvách,<br />
níže v hloubce 0,6 až 3,3 m pod povrchem<br />
zcela zvětralé bohdalecké břidlice<br />
R6 a konečně v hloubce 6 až 8 m mírně<br />
zvětralé bohdalecké břidlice. Vrstvy zhruba<br />
sledovaly povrch terénu.<br />
Z ALOŽENÍ<br />
Opěra OP1 je svým základem 10,5 x 8,75 m<br />
založe<strong>na</strong> <strong>na</strong> dvanácti pilotách ∅ 1,2 m.<br />
Na severní straně, směrem po svahu,<br />
tvoří <strong>na</strong>vzájem převrtávané piloty stěnu,<br />
která je schop<strong>na</strong> zajistit stabilitu opěry<br />
i při postupném odebírání staré kamenné<br />
opěrné zdi, <strong>na</strong>d kterou je základ opěry<br />
postaven. Stávající zeď byla po postavení<br />
opěry a zahájení výstavby mostu rozebrá<strong>na</strong><br />
a postupně <strong>na</strong>hraze<strong>na</strong> novou zdí (obr. 4).<br />
Vyprojektované piloty byly započteny<br />
do výpočtu celkové stability svahu v těchto<br />
místech a z tohoto důvodu doz<strong>na</strong>ly dalšího<br />
prodloužení.<br />
Opěra OP9 šířky 8,5 m a délky 36 m je<br />
rozděle<strong>na</strong> <strong>na</strong> tři dilatační části po 12 m.<br />
Základová deska všech částí je založe<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong> pilotách ∅ 1,2 m.<br />
Pilíře mostu jsou založeny <strong>na</strong> velkoprůměrových<br />
vrtaných pilotách ∅ 1,2 m.<br />
Počet pilot pod pilíři se pohybuje v rozmezí<br />
dvanácti až dvaceti kusy a délky<br />
pilot jsou <strong>na</strong>vrženy od 9 do 12,5 m.<br />
Počet a délky pilot závisí <strong>na</strong> zatížení<br />
přenášeném z pilířů <strong>na</strong> pilotový základ<br />
a <strong>na</strong> geologických podmínkách v daném<br />
místě (obr. 5).<br />
Všechny piloty jsou staticky uvažová-<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
ny jako plovoucí. Vrtání pilot probíhalo<br />
z upraveného terénu v příslušném<br />
časovém úseku stavby v místech bývalých<br />
provozovaných tratí, jejich opěrných<br />
zdí nebo v násypu za nově zbudovanými<br />
opěrnými zdmi. Po odstranění stávajících<br />
opěrných zdí a upravení terénu pod<br />
plánovanou úroveň budoucích tratí byl<br />
připraven prostor pro vrtání pilot. Tam,<br />
kde se piloty dostaly do kolize se základy<br />
zrušených kamenných opěrných zdí,<br />
bylo nutno před prováděním vrtů provést<br />
lokální pažené výkopy, kamenné<br />
základy odstranit a výkopy kvalitně zasypat<br />
a zhutnit. Teprve potom bylo možno<br />
vrtat piloty. V místech, kde se základ pilíře<br />
<strong>na</strong>cházel v novém terénu, byla postave<strong>na</strong><br />
nejprve sousední opěrná zeď, byla zasypá<strong>na</strong><br />
do úrovně základové spáry, odkud<br />
byly vrtány piloty do potřebné hloubky.<br />
Stál-li základ blízko opěrné zdi, byla tato<br />
dimenzová<strong>na</strong> <strong>na</strong> síly vyvolané pilířem<br />
a byla kotve<strong>na</strong> šikmými zemními kotvami<br />
procházejícími mezi pilotami základu.<br />
Piloty jsou vzhledem k síranové agresivitě<br />
prostředí z betonu C35/45-XA2, základové<br />
patky minimální výšky 2 m jsou<br />
z betonu C35/45-XA2. <strong>Beton</strong>áž základu<br />
proběhla ve dvou vrstvách s tím, že<br />
do druhé vrstvy byla osaze<strong>na</strong> kompletní<br />
výztuž pilíře, jehož tvar neumožňoval<br />
<strong>na</strong>stavování výztuže. Vyztužení pilot dosahuje<br />
1,7 %, základových desek 0,7 %, což<br />
je, při jejich objemu, vysoká hodnota.<br />
O PĚRY<br />
Běžný tvar krabicové opěry z betonu<br />
C30/37 je tvořen blokem se svislými<br />
hra<strong>na</strong>mi, <strong>na</strong> kterém jsou ulože<strong>na</strong> ložiska.<br />
Protože je dolní část nosné konstrukce<br />
architektonicky ztvárně<strong>na</strong> ve tvaru elegantní<br />
křivky protažené až do výše zábradlí,<br />
je i <strong>na</strong>vazující část opěr od této úrovně<br />
tvarová<strong>na</strong> ve stejné křivce.<br />
Na svislé stěny opěry jsou <strong>na</strong>sazeny<br />
betonové oblouky (<strong>na</strong>zývané římsy)<br />
ve tvaru příčného řezu nosné konstrukce<br />
(obr. 6). Vyložení konzoly říms je 3 m.<br />
Římsy vytvářejí dutiny <strong>na</strong> obou koncích<br />
uzavřené betonovým čelem, které jsou<br />
přístupné a odvodněné. Lícové povrchy<br />
dříku opěry jsou <strong>na</strong> svislých stěnách<br />
obloženy kamennými deskami.<br />
P ILÍŘE<br />
Všechny pilíře mají stejný systém dříku<br />
tvořený oválem, který se po výšce zužuje<br />
až do tzv. krčku, odkud se rozšiřuje v eliptickém<br />
tvaru. Dříky jednotlivých pilířů se<br />
31
32<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
5<br />
4 6<br />
8<br />
liší pouze délkou, zkracuje se jejich dolní část. Vzhledem ke složitému<br />
tvaru a nedostatku prostoru pro výztuž bylo nutno jak<br />
k popsání tvaru, tak k návrhu výztuže přistoupit specifickým způsobem,<br />
který neměl v <strong>na</strong>ší dosavadní praxi obdobu a byl velice<br />
náročný <strong>na</strong> čas projektanta i zhotovitele. Dříky pilířů P2 až P5,<br />
P7 a P8 jsou z betonu C35/45, pilíře P6 s pevným ložiskem<br />
z betonu C45/55.<br />
Komplikovaný tvar povrchu dříku, který nelze popsat a<strong>na</strong>lyticky,<br />
je popsán pomocí podrobných bodů (X, Y) v soustavě vodorovných<br />
„rovnoběžkových“ řezů Z‘ a bodů (Z‘, Rb) v soustavě<br />
svislých „poledníkových“ řezů φ. Je definováno 24 rovnoběžek<br />
a 21 poledníků, tj. celkem 504 bodů povrchu betonu v jednom<br />
kvadrantu. Ve všech těchto bodech je tvar vypočten přesně<br />
(obr. 7). Pro vytvoření tvaru zhotovitel vytvořil speciální opakovatelně<br />
použitelné bednění.<br />
Výztuž dříku tvoří svislá nosná výztuž při povrchu betonu, svislá<br />
doplňující výztuž uvnitř průřezu, příčná výztuž (třmínky a spony)<br />
a výztuž zhlaví. Svislá výztuž je ve dvou vrstvách, konstrukčně<br />
je rozděle<strong>na</strong> do tří osnov. V jednom kvadrantu se ne<strong>na</strong>chází<br />
dvě vložky výztuže stejného tvaru. Vložky jsou zásadně rovinné,<br />
v rovinách poledníkových řezů (obr. 8). Vzhledem k velkému<br />
počtu vložek není svislá nosná výztuž nikde styková<strong>na</strong>, zejmé<strong>na</strong><br />
ne v patním průřezu dříku, takže výztuž je nutno osadit v celé<br />
výšce před betonáží druhé vrstvy základového bloku. Třmínky<br />
jsou rozmístěny jednotně po 0,2 m, většinou ve dvou vrstvách.<br />
Tvar vložek je určen v souřadnicích pomocí poměrně složité<br />
7<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
Obr. 4 Opěra OP1 <strong>na</strong>d výkopem zdí<br />
Fig. 4 Abutment OP1 above retaining wall<br />
Obr. 5 Příčný řez pilířem P6<br />
Fig. 5 Cross section of the pier P6<br />
Obr. 6 Opěra OP9<br />
Fig. 6 Abutment OP9<br />
Obr. 7 Schema tvaru pilíře<br />
Fig. 7 Scheme of the pier shape<br />
Obr. 8 Schema výztuže pilíře<br />
Fig. 8 Scheme of the pier reinforcement<br />
Obr. 9 Pohled <strong>na</strong> běžný pilíř<br />
Fig. 9 View of the pier<br />
Obr. 10 Pohled <strong>na</strong> pilíř P2<br />
Fig. 10 View of the pier P2<br />
interpolace vodorovných a svislých úhlů<br />
tečen k povrchu betonu přibližnými geometrickými<br />
vzorci s odhadnutou přesností<br />
v dodržení požadovaného krytí betonu<br />
±5 mm (kolmo k povrchu dříku). Např.<br />
třmínky jsou v 1. kvadrantu popsány souřadnicemi<br />
v 1 470 bodech. Tvar výztuže<br />
nebylo možno a<strong>na</strong>lyticky popsat, a proto<br />
byly tvary jednotlivých želez definovány<br />
vzdáleností od přímky.<br />
Úkolem výztuže zhlaví pilíře je především<br />
zachycení štěpných sil pod ložisky<br />
a dále pak zachycení sil od příčného<br />
a podélného vodorovného zatížení.<br />
Protože výztuž, potřebnou pro zachycení<br />
uvedených sil, nelze pro nedostatek<br />
místa opatřit potřebnou kotevní délkou,<br />
jsou použity svařované rohože, individuálně<br />
sestavené <strong>na</strong> stavbě z betonářské<br />
výztuže.<br />
Jak náročný byl návrh pilířů dokladuje<br />
skutečnost, že jsou vyztuženy až<br />
<strong>na</strong> 2,4 % v patě pilíře a dokonce <strong>na</strong> 2,7 %<br />
v krčku – nejužším místě pilíře. Z uvedených<br />
čísel vyplývá, že by si pilíře zasluhovaly<br />
jak ze statického, tak z architektonického<br />
hlediska větší rozměry (obr. 9).<br />
Zvláštností je pilíř P2, který je zakomponován<br />
do opěrné zdi procházející pod<br />
mostem (obr. 10).<br />
N OSNÁ KONSTRUKCE<br />
Nosná konstrukce je v podélném směru<br />
spojitý nosník komorového průřezu částečně<br />
předpjatý vnitřními kabely (se soudržností)<br />
a vnějšími volnými kabely (bez<br />
soudržnosti). Konstrukce zcela sleduje<br />
půdorysně trasu i výškově niveletu. Konstrukce<br />
je rozděle<strong>na</strong> <strong>na</strong> sedm betonážních<br />
etap. Každá betonážní etapa má přesah<br />
(konzolu) do dalšího pole. Délka konzoly<br />
je cca 1/5 délky pole. Vnější obrys<br />
příčného řezu vychází z architektonické-<br />
ho řešení; matematicky je to tzv. B-spline,<br />
jako kompromis mezi oválem (tvar vhodný<br />
ze statického hlediska) a elipsou vhodnou<br />
z architektonického pohledu, která<br />
však nemá dost hmoty v okolí dolních vláken<br />
konstrukce.<br />
Příčný řez tvoří dvoustěnný kompaktní<br />
komorový průřez se třemi vnitřními<br />
duti<strong>na</strong>mi. Výška průřezu je 2,7 m v ose<br />
mostu, což činí 1/17,6 z největšího rozpětí.<br />
Uvedená hodnota je pro železniční<br />
most se zaoblenou dolní hranou konstrukce<br />
výz<strong>na</strong>mně malá a vyžadovala<br />
náročná řešení uvnitř konstrukce k dosažení<br />
dostatečné únosnosti. Horní deska<br />
má dostředný střechovitý příčný spád<br />
2,5 %. Tloušťka stěn se mění skokem<br />
z 0,5 m v poli postupně <strong>na</strong> 0,8 a 1,3 m<br />
a dále pokračuje do příčníku. V místě<br />
změny šířky <strong>na</strong> 1,3 m jsou kotveny krátké<br />
<strong>na</strong>dpodporové soudržné kabely. Tloušťka<br />
dolní desky se mění plynule náběhem<br />
z 0,45 m v poli <strong>na</strong> 0,9 m v podpoře.<br />
Vnitřní prostory mostu jsou přístupné<br />
přes otvory v horní desce v krajních dutinách<br />
<strong>na</strong> začátku a <strong>na</strong> konci mostu, střední<br />
duti<strong>na</strong> je přístupná díky prostupům<br />
ve stěnách.<br />
P ŘEDPĚTÍ<br />
Pro soudržné kabely je použit předpí<strong>na</strong>cí<br />
systém VSL PT plus Multistrand s elektricky<br />
izolovanými kabely. Vnitřní předpětí<br />
představuje dvanáct kabelů v etapě<br />
1-3 a šestnáct kabelů v etapě 4-7, které<br />
byly postupně <strong>na</strong>pínány během výstavby<br />
nosné konstrukce. V čele každé betonážní<br />
etapy byla <strong>na</strong>pnuta polovi<strong>na</strong> všech<br />
soudržných kabelů v průřezu (tyto kabely<br />
byly potom <strong>na</strong>spojkovány <strong>na</strong> kabely<br />
následují etapy), druhá polovi<strong>na</strong> kabelů<br />
v příčném řezu procházela kotevním<br />
čelem průběžně a byla <strong>na</strong>pnuta v následující<br />
etapě.<br />
Pro volné kabely je použit externí předpí<strong>na</strong>cí<br />
systém VSL Monostrand s elektricky<br />
izolovanými, dopí<strong>na</strong>telnými a vyměnitelnými<br />
kabely. Volné předpětí tvoří<br />
osm kabelů z devatenácti lan ∅Ls15,7<br />
1670/1860 MPa, procházejících průběžně<br />
přes celý most (vyjma krajních polí)<br />
a kotvených <strong>na</strong>d pilíři P1 a P8.<br />
Parametry předpí<strong>na</strong>cí výztuže uvažované<br />
ve statickém výpočtu jsou: kotevní<br />
<strong>na</strong>pětí 1 413 MPa pro soudržné kabely<br />
a 1 302 MPa pro volné kabely, doba<br />
podržení při <strong>na</strong>pínání 2 min. Kabelové<br />
chráničky soudržných kabelů jsou plastové<br />
trubky 100/106 mm. Kabelové chrá-<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
9<br />
10<br />
ničky volných kabelů tvoří HDPE trubka<br />
140 tloušťky 8 mm, procházející v sedlech<br />
podporových příčníků a deviátorů<br />
trubkami 170 tloušťky 4 mm. La<strong>na</strong><br />
jsou ulože<strong>na</strong> v ochranné tukové vrstvě<br />
(systém Monostrand). Prostor mezi<br />
lany byl vyplněn po částečném <strong>na</strong>pnutí<br />
kabelů injektážní směsí. Tím je zajiště<strong>na</strong><br />
dvojí ochra<strong>na</strong> i 100% možnost výměny<br />
volných kabelů. Pro případ dodatečné<br />
rektifikace (dopnutí) nebo výměny volných<br />
kabelů v budoucnu je zajištěn přístup<br />
a přísun předpí<strong>na</strong>cích lisů vstupními<br />
otvory v nosné konstrukci. Volné kabely<br />
mohly být předepnuty až po uložení<br />
štěrkového lože. Konce lan nebyly uříznuty,<br />
jsou konzervované tukem v chrá-<br />
33
34<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
ničkách a umožňují tak případné dopnutí<br />
v budoucnosti (obr. 11).<br />
Volné i soudržné kabely jsou opatřeny<br />
tenzometry typu Projstar EM sensor<br />
umožňujícími sledování změn <strong>na</strong>pětí,<br />
kdykoli po dobu životnosti kabelu.<br />
Z MĚNY RDS<br />
Koncepce řešení z PSŘ zůstála zachová<strong>na</strong><br />
i v RDS. Podrobný výpočet prostorově<br />
stísněné konstrukce a splnění požadavků<br />
objed<strong>na</strong>tele si však vyžádaly některé<br />
nezbytné změny. Původně dvojice pilířů<br />
s podélně pevnými ložisky <strong>na</strong> pilířích<br />
P5 a P6 byla změně<strong>na</strong> <strong>na</strong> jedno podélně<br />
pevné uložení <strong>na</strong> pilíři P6. O volbě<br />
pilíře P6 rozhodl větší prostor v okolí pilíře<br />
a okolnost, že P6 není vystaven mimořádnému<br />
zatížení nárazem vykolejeného<br />
vlaku. Postup výstavby v RDS počítá,<br />
Obr. 11 Kotevní blok<br />
Fig. 11 Anchorage block<br />
Obr. 12 Dilatační zařízení<br />
Fig. 12 Expansion joint<br />
11<br />
12<br />
z důvodu optimalizace rozsahu dilatačních<br />
pohybů ložisek a dilatačních závěrů,<br />
s přemisťováním podélně pevného uložení<br />
postupně <strong>na</strong> pilíře P2, P3, P4 a P5<br />
až do okamžiku osazení definitivního pevného<br />
ložiska <strong>na</strong> P6.<br />
Volné kabely, <strong>na</strong>vržené původně vždy<br />
přes jedno pole s křížením <strong>na</strong>d pilíři a se<br />
zakotvením v čele rozšířené stěny, byly<br />
<strong>na</strong>hrazeny z důvodu prostoru pro kotvení<br />
a splnění požadavku vyměnitelnosti<br />
doplňujícími krátkými soudržnými kabely<br />
a volnými kabely <strong>na</strong>pnutými vcelku<br />
přes celou délku mostu (vyjma krajních<br />
polí) a zakotvenými v příčnících <strong>na</strong>d pilíři<br />
P1 a P8. Všechny příčníky <strong>na</strong>d pilíři jsou<br />
přetvarovány a sedla volných kabelů jsou<br />
zkráce<strong>na</strong>. Volné kabely jsou v místě sedel<br />
a deviátorů vedeny důsledně v kruhových<br />
drahách z důvodu vyměnitelnosti.<br />
Původně plánované umístění kabelů<br />
bez soudržnosti vedle sebe nebylo z prostorových<br />
důvodů použitelné, a proto při<br />
svislém uspořádání kabelů <strong>na</strong>d sebou,<br />
které však není tak staticky vhodné, bylo<br />
nutné použít minimální vzájemné svislé<br />
vzdálenosti. Při zpracování RDS bylo rozhodnuto<br />
propojit deviátorové trubky soustavou<br />
výztuh, které zajistí jejich vzájemnou<br />
polohu a zároveň přenos štěpných<br />
sil mimo úzký prostor mezi nimi.<br />
S TATICKÝ VÝPOČET<br />
Most je <strong>na</strong>vržen v souladu s ČSN <strong>na</strong> zatížení<br />
a zatěžovací stavy dané normou. Je použito<br />
zatěžovací schéma ČD T. Do podrobného<br />
statického posouzení byly zahrnuty<br />
účinky mimořádných zatížení.<br />
Účinky dlouhodobého zatížení a předpětí<br />
s vlivem postupu výstavby a dotvarováním<br />
a smršťováním betonu byly řešeny<br />
programem TM18 <strong>na</strong> přímém spojitém<br />
nosníku. Účinky pohyblivého zatížení<br />
a všech ostatních zatížení byly stanoveny<br />
programem DEFOR výpočtem a vyhodnocením<br />
příčinkových čar. Též vliv všech<br />
ostatních zatížení byl řešen programem<br />
DEFOR. Pro statické veličiny nosné konstrukce<br />
bylo stanoveno příčné roznášení<br />
řešením konstrukce ve 3D pomocí vypočetní<br />
metody konečných prvků (MKP).<br />
Pro výpočet základů byl použit přesnější<br />
výpočet s 3D modelem řešeným MKP.<br />
Po projednání s objed<strong>na</strong>telem a zpracovatelem<br />
předchozího stupně projektové<br />
dokumentace byla dohodnuta intenzita<br />
mimořádného zatížení nárazem vykolejených<br />
vozidel do pilířů P3, P4 a P5 ve výši<br />
5 MN podélně nebo 1,75 MN příčně.<br />
Výpočet vnitřních sil zhlaví pilíře byl proveden<br />
programem NEXIS <strong>na</strong> deskostěnovém<br />
modelu MKP. Před uvedením mostu<br />
do provozu bude provede<strong>na</strong> statická<br />
zatěžovací zkouška ve dvou polích. Dy<strong>na</strong>mická<br />
zatěžovací zkouška bude <strong>na</strong>hraze<strong>na</strong><br />
měřením dy<strong>na</strong>mických charakteristik<br />
nosné konstrukce.<br />
Srov<strong>na</strong>ná výška nosné konstrukce je<br />
0,995 m. Spotřeba měkké výztuže je<br />
197 kg/m 3 betonu a předpětí celkem<br />
36,9 kg/m 2 půdorysné plochy.<br />
P ROSTOROVÉ USPOŘÁDÁNÍ<br />
Celková volná šířka <strong>na</strong> mostě 13 m je<br />
slože<strong>na</strong> z 2,4 m betonového chodníku,<br />
z 9,6 m štěrkového lože se dvěma<br />
kolejemi a z 1 m betonového chodníku<br />
<strong>na</strong> druhé straně. Je použit železniční svršek<br />
VIC 60. Štěrkové lože je min. výšky<br />
643 mm a min. šířky 3,25 m od osy kolejí.<br />
Rozměry pro čističku štěrkového lože<br />
včetně rezervy jsou dodrženy.<br />
Pro koleje MV, VM, ML pod mostem je<br />
dodržen MPP2,5R pro stavební objekt<br />
v širé trati, což je možné dle změny<br />
vyhlášky č. 346 Sb. Ustanovení zde bylo<br />
použito, a to i přesto, že <strong>na</strong> ostatních<br />
objektech stavby „Nové spojení“ je dodrže<strong>na</strong><br />
vzdálenost od osy koleje 3 m.<br />
V YBAVENÍ MOSTU<br />
Most je <strong>na</strong>vržen jako jeden samostatný<br />
dilatační celek. Nad opěrami OP1 a OP9<br />
jsou <strong>na</strong>vrže<strong>na</strong> povrchová dilatační zařízení<br />
z nerezových plechů P20 s výztuhami<br />
z korozivzdorné oceli s posunem<br />
<strong>na</strong> opěře OP1 +96; -180 mm a s posunem<br />
<strong>na</strong> opěře OP9 +70; -155 mm včetně<br />
součinitele γ F = 1,3. Dilatační pohyby<br />
soustředěné do oblasti <strong>na</strong>d opěrami<br />
si vyžádaly též speciální konstrukci dilatace<br />
koleje. Dilatační zařízení mostu bylo<br />
připraveno tak, aby respektovalo potřeby<br />
zmíněného zařízení (obr. 12).<br />
Nosná konstrukce je ve svém úžlabí<br />
odvodně<strong>na</strong> mostními železničními<br />
odvodňovači Moravka do podélného<br />
svodu uvnitř střední komory mostu.<br />
U nižší opěry (OP9) je voda svede<strong>na</strong><br />
svislým litinovým svodem podél líce<br />
opěry do uliční vpusti ka<strong>na</strong>lizace.<br />
Římsy mostu jsou součástí nosné konstrukce<br />
mostu. Aby se zabránilo jejich<br />
spolupůsobení, jsou rozděleny těsněnými<br />
dilatačními spárami ve vzdálenostech<br />
po 6 m. Do levé římsy jsou osazeny protihlukové<br />
panely. Na téže straně, tj směrem<br />
<strong>na</strong>d údolí, je pomocí vlepovaných<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
Obr. 13 Ocelové nosy zábradlí<br />
Fig. 13 Steel noses of the handrail<br />
Obr. 14 Pohled <strong>na</strong> konstrukci<br />
Fig. 14 View of the structure<br />
Obr. 15 Celkový pohled <strong>na</strong> most od portálů<br />
tunelů<br />
Fig. 15 General view of the bridge from the<br />
tunnels<br />
chemických kotev upevně<strong>na</strong> zakřivená<br />
průhledná protihluková stě<strong>na</strong>. Na pravé<br />
straně, tj. směrem ke svahu, je stejným<br />
způsobem kotveno zábradelní madlo<br />
kruhového příčného řezu s ocelovými<br />
nosy přečnívající líc konstrukce v místech<br />
vlysů (obr. 13). Do říms jsou v blízkosti<br />
pilířů kotveny trakční stožáry.<br />
Na mostě je použit izolační systém<br />
z celoplošně <strong>na</strong>tavených modifikovaných<br />
asfaltových izolačních pásů s tvrdou<br />
ochranou. Chodník je tvořen z dolní vrstvy<br />
drenážního betonu, dále lehčeným výplňovým<br />
betonem C8/10-X0 s max. obj.<br />
hmotností 1 500kg/m 3 pod pochozím<br />
povrchem a z pochůzné vrstvy betonu<br />
C30/37-XF4 v tloušťce 100 mm. V chodníku<br />
je umístěn suchovod a jeho šachty,<br />
2x PE DN36 pro kabely osvětlení, 1x PE<br />
DN36 pro ukolejnění a plastový multikanál<br />
pro uložení kabelů s šachtami.<br />
Vnitřek komůrky trámového mostu je<br />
osvětlen. V mostu je instalováno pět zásuvek<br />
pro připojení drobných spotřebičů.<br />
Opatření proti účinkům bludných<br />
proudů budou provede<strong>na</strong> podle zásad<br />
TP124.<br />
Z ÁVĚR<br />
Začátkem září t. r. bude uveden do provozu<br />
v rámci celé stavby jeden z nemnoha<br />
železničních monolitických předpjatých<br />
mostů v Čechách. Vyz<strong>na</strong>čuje se výrazným<br />
architektonickým ztvárněním, které přineslo<br />
nutnost řešení neobvyklých požadavků<br />
jak projektantovi, tak zhotoviteli.<br />
Oba se s náročnými požadavky důsledně<br />
vyrov<strong>na</strong>li. Most vznikl za spolupráce<br />
mnoha specialistů tak, aby zabezpečoval<br />
bezpečný provoz železnice <strong>na</strong> dlouhá léta<br />
(obr. 14 a 15).<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
14a<br />
13<br />
14b<br />
15<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
Investor<br />
ČD, s. o., DDC, o. z.,<br />
Stavební správa Praha<br />
Architektonický Atelier designu a architektury,<br />
návrh<br />
Ing. arch. Patrik Kotas<br />
Generální<br />
projektant<br />
SUDOP Praha, a. s.<br />
Projektant objektu Pontex, s. r. o.<br />
Sdružení „Nové spojení<br />
Zhotovitel stavby Praha hl. n., Masarykovo n. –<br />
Libeň, Vysočany, Holešovice“<br />
Zhotovitel objektu DS Skanska, a. s.<br />
Zhotovitel<br />
předpětí<br />
VSL Systemy (CZ), s. r. o.<br />
Ing. Petr Drbohlav<br />
tel.: 606 688 159<br />
e-mail: drbohlav@pontex.cz<br />
Ing. Ivan Anděl<br />
tel.: 244 062 644, e-mail: andel@pontex.cz<br />
oba: Pontex, s. r. o.<br />
Bezová 1658, 147 14 Praha 4<br />
fax: 244 461 038, www.pontex.cz<br />
35
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
M OSTY NA STAVBĚ SILNICE I/<strong>48</strong> TOŠANOVICE-ŽUKOV<br />
THE B R I D G E S ON EXPRESSWAY I/<strong>48</strong>, TOŠANOVICE- ŽUKOV<br />
P AVEL MIKULÁŠTÍK, PETR<br />
N EHASIL, VOJTĚCH HRUŠKA,<br />
R ADEK FALÁŘ, MAREK FOGLAR<br />
Článek informuje o mostních objektech<br />
úseku Tošanovice-Žukov rychlostní <strong>silnice</strong><br />
I/<strong>48</strong>.<br />
The paper describes bridges built as<br />
a part of the section Tošanovice-Žukov<br />
of I/<strong>48</strong> expressway.<br />
Koncem roku 2007 byla zprovozně<strong>na</strong><br />
novostavba rychlostní komunikace I/<strong>48</strong><br />
v kategorii R22,5/100 v úseku Tošanovice–Žukov.<br />
Celkem se v úseku <strong>na</strong>chází<br />
deset mostů, z nichž větši<strong>na</strong> je provede<strong>na</strong><br />
jako rámové přesypané objek-<br />
ty různých rozpětí. Dále jsou zde tři <strong>na</strong>djezdy<br />
převádějící místní komunikace a silnici<br />
III. třídy přes hlavní trasu. Údolí řeky<br />
Stonávky je přemostěno estakádou délky<br />
727 m. Zhotovitelem stavby bylo sdružení<br />
firem Metrostav a MB&JK II. Projektantem<br />
realizační dokumentace stavby byla<br />
společnost Mott MacDo<strong>na</strong>ld Praha.<br />
M OST PŘES ÚDOLÍ STONÁVKY<br />
Nejzajímavějším mostním objektem stavby<br />
je SO 2202, který převádí směrově rozdělenou<br />
čtyřpruhovou rychlostní komunikaci<br />
přes široké a ploché údolí, kterým protéká<br />
řeka Stonávka a prochází nově <strong>na</strong>vrhovaná<br />
místní komunikace, stávající <strong>silnice</strong><br />
II/474 a bezejmenná vodoteč.<br />
Základní údaje o mostě<br />
Pro přemostění údolí je <strong>na</strong>vržen silniční<br />
most o třinácti polích rozpětí 45 +<br />
11 x 55,5 + 45 m. Délka nosné konstrukce<br />
je 703,5 m. Pro každý směr <strong>silnice</strong> je<br />
urče<strong>na</strong> samostatná mostní konstrukce.<br />
Převáděná komunikace je <strong>na</strong> mostě<br />
v základním uspořádání čtyřpruhová se<br />
středním dělícím pásem. V polích 1 až<br />
7 je rozšířená o připojovací a odbočovací<br />
pruh, kde je železobetonová deska<br />
mostovky <strong>na</strong>vržená s proměnnou šířkou.<br />
Plynulá změ<strong>na</strong> šířky mostu je provede<strong>na</strong><br />
v poli č. 7. Toto rozšíření ovlivňuje i vzdálenosti<br />
hlavních ocelových nosníků.<br />
Nosnou konstrukcí je ocelobetonový<br />
spřažený spojitý trámový nosník s horní<br />
mostovkou. Ocelobetonový trám tvoří<br />
dvojice svařovaných průřezů I s železobetonovou<br />
mostovkou. Hlavní nosníky<br />
průřezu I mají po celé délce konstantní<br />
výšku 2 540 mm. Šířka a tloušťka pásnic<br />
a tloušťka stěn jsou proměnné. Spřažená<br />
železobetonová deska mostovky<br />
má v příčném směru proměnnou tloušťku.<br />
Největší tloušťka 400 mm je <strong>na</strong>d<br />
hlavními nosníky a nejmenší tloušťka<br />
220 mm je <strong>na</strong> konci konzoly. Střední část<br />
desky má tloušťku 250, resp. 300 mm.<br />
Šířka desky je proměnná a pohybuje se<br />
od 11,95 do 14,75 m.<br />
Spodní stavba je monolitická železobetonová<br />
a je založe<strong>na</strong> <strong>na</strong> vrtaných železobetonových<br />
pilotách.<br />
Postup výstavby<br />
Založení a spodní stavba byly provedeny<br />
standardními metodami.<br />
Montáž ocelové konstrukce byla provádě<strong>na</strong><br />
mobilními jeřáby z prostoru pod<br />
mostem. Každý most byl rozdělen <strong>na</strong> dvacet<br />
sedm montážních dílů. Jako první byl<br />
osazen díl č. 15 <strong>na</strong> pilíři č. 7. Poloha montážního<br />
dílu byla zajiště<strong>na</strong> dvěma lehkými<br />
provizorními podporami. Následovalo osazení<br />
dalších montážních dílů nejprve proti<br />
směru staničení až k opěře č. 0 a poté<br />
ve směru staničení až k opěře č. 13. V každém<br />
poli byla konstrukce v polovině rozpětí<br />
provizorně podepře<strong>na</strong>.<br />
<strong>Beton</strong>áž mostovky každého mostu byla<br />
rozděle<strong>na</strong> <strong>na</strong> dvacet pět betonážních dílů.<br />
Nejprve byl vybetonován betonážní díl<br />
v poli (<strong>na</strong>d provizorní mezipodporou),<br />
pak se bednění přesunulo do následující-<br />
36 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
1<br />
2
ho pole a vybetonoval se další betonážní<br />
díl v poli (<strong>na</strong>d provizorní mezipodporou).<br />
Bednění se přesunulo <strong>na</strong>d pilíř. Odstranily<br />
se provizorní mezipodpory pod hotovými<br />
betonážními díly a následně byl realizován<br />
betonážní díl <strong>na</strong>d pilířem. Vozík se přesunul<br />
do následujícího pole (<strong>na</strong>d provizorní<br />
mezipodporu) a cyklus se opakoval.<br />
Přechodové pole s proměnnou šířkou<br />
mostovky bylo realizováno <strong>na</strong> pevném<br />
bednění. Na levém mostě, který byl realizován<br />
firmou Metrostav, byly <strong>na</strong>sazeny<br />
dva betonážní vozíky (úzký pro užší část<br />
mostu a široký pro širší část). Mostovka<br />
pravého mostu (zhotovený firmou Bögl<br />
a Krýsl) byla provede<strong>na</strong> pomocí jediného<br />
přestavitelného betonážního vozíku.<br />
Dva odlišné postupy výstavby kladly<br />
z<strong>na</strong>čné nároky <strong>na</strong> prověření montážních<br />
stavů a zpracování podkladů pro rektifikaci<br />
betonážních vozíků.<br />
N ADJEZDY PŘES SILNICI I/<strong>48</strong><br />
Nadjezdy jsou řešeny jako předpjaté,<br />
monolitické, spojité nosníky, s ohledem<br />
<strong>na</strong> krátká krajní pole zpravidla bez dilatací,<br />
koncové příčníky byly osazovány přímo<br />
<strong>na</strong> hlavy kyvných pilot (integrovaná konstrukce).<br />
Dilatace jsou řešeny <strong>na</strong> konci<br />
přechodové desky úpravou vozovkového<br />
souvrství.<br />
SO 2203 – Most <strong>na</strong> místní účelové<br />
komunikaci<br />
Objekt je situován dle místních podmínek.<br />
Trasa I/<strong>48</strong> je <strong>na</strong> konci směrového<br />
oblouku v zářezu, místní komunikace<br />
MOK 4/30 je vede<strong>na</strong> dle původního<br />
terénu v podélném sklonu více jak 7 %,<br />
směrově v přímé. Směrové poměry I/<strong>48</strong><br />
neumožnily umístění podpěry do středního<br />
pruhu, <strong>na</strong>vržen byl tedy mostní objekt<br />
s rozpětím 21,5 + 30,5 + 12,0 m při<br />
šířce mostu 6,8 m, včetně jednostranného<br />
chodníku.<br />
Nepoměr polí a zvláště krátké poslední<br />
pole si vynutilo opatření pro uložení<br />
mostu. Masivní koncový příčník byl<br />
uložen přímo <strong>na</strong> pilotách, které z důvodů<br />
teplotních a reologických účinků byly<br />
provedeny s odstupňovaným průměrem<br />
∅ 0,9/0,6 m. Spodní část, vlastní pilota,<br />
přenáší zatížení do podloží. Horní část,<br />
sloupová, obsypaná poddajnými vrstvami,<br />
má menší ohybovou tuhost a snáze<br />
tak přenese vodorovné posuny mostovky.<br />
Piloty samozřejmě přenesou i malé<br />
tahové <strong>na</strong>máhání. Základy vnitřních podpěr<br />
jsou založeny plošně, <strong>na</strong> vrstvách<br />
jílovců a jsou rámově spojené s mostovkou.<br />
Pro dilatace obou konců mostu bylo<br />
využito přechodových desek, které jsou<br />
vodorovnými táhly spojeny s mostovkou.<br />
Izolace mostovky je přetaže<strong>na</strong> až<br />
<strong>na</strong> konec přechodové desky, kde je<br />
odvodně<strong>na</strong> příčnými drenážemi. Oblast<br />
<strong>na</strong>d těmito drenážemi je uprave<strong>na</strong> pro<br />
dilataci vozovkového souvrství, které<br />
<strong>na</strong> povrchu probíhá v několika ošetřených<br />
spárách.<br />
SO 2206 – Most <strong>na</strong> silnici III/4763<br />
Objekt má velmi podobné dispoziční<br />
uspořádání jako předchozí SO 2203.<br />
Trasa I/<strong>48</strong> je ve směrovém oblouku<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
4a<br />
4b<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
Obr. 1 Pohled <strong>na</strong> SO 2202 směrem<br />
k Českému Těšínu<br />
Fig. 1 View of SO 2202 towards Český<br />
Těšín<br />
Obr. 2 <strong>Beton</strong>ážní vozíky <strong>na</strong> SO 2202<br />
Fig. 2 Formwork carts on SO 2202<br />
Obr. 3 Konstrukce SO 2202 ve výstavbě<br />
s osazeným montážním ztužením<br />
Fig. 3 Bridge SO 2202 under construction<br />
with temporary bracing<br />
Obr. 4 Schéma a pohled <strong>na</strong> objekt SO<br />
2203<br />
Fig. 4 Object schema and view on SO<br />
2203<br />
3<br />
37
5<br />
6<br />
7<br />
38<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
a v zářezu, širší <strong>silnice</strong> III. třídy S7,5/50 je<br />
vede<strong>na</strong> dle původního terénu v podélném<br />
sklonu více jak 6 %, opět směrově<br />
v přímé. Navržen byl tedy mostní objekt<br />
s rozpětím 22,5 + 34 + 14,5 m při šířce<br />
mostu 9,3 m, včetně jednostranného<br />
chodníku.<br />
Ze stejných důvodů, nepoměru polí<br />
a tahových účinků v uložení koncových<br />
příčníků, byly opět použity odstupňované<br />
(kyvné) piloty <strong>na</strong> obou koncích mostu,<br />
včetně úprav pro vodorovné posuny<br />
mezi mostovkou a přechodovou oblastí.<br />
I když je to nezvyklé při této šířce nosné<br />
konstrukce, z důvodů odlehčení středního<br />
pole s největším rozpětím byla konstrukce<br />
uprostřed rozpětí „odlehče<strong>na</strong>”<br />
změnou příčného řezu z jednotrámo-<br />
Obr. 5 Příčný řez objektem SO 2206<br />
Fig. 5 Cross section of SO 2206<br />
Obr. 6 Nadjezd SO 2206 <strong>silnice</strong> III. třídy<br />
Obr. 6 Overpass SO 2206<br />
Obr. 7 Most SO 2207 pro místní<br />
komunikaci<br />
Fig. 7 Overpass SO 2207<br />
vé konstrukce <strong>na</strong> dvoutrámovou. Změ<strong>na</strong><br />
průřezu byla provede<strong>na</strong> <strong>na</strong> délce 4 m<br />
a tím byl vytvořen náběh skrytý mezi<br />
trámy.<br />
SO 2207 – Most <strong>na</strong> místní<br />
komunikaci<br />
Most se odlišuje od předchozích hlavně<br />
situováním opěrné zdi v zářezu hlavní<br />
trasy <strong>na</strong> straně jedné a svahem <strong>na</strong> druhé.<br />
Trasa místní komunikace MOK 4/30 je<br />
opět v přímé s podélným sklonem 6 %.<br />
Trasa I/<strong>48</strong> je ve směrovém oblouku<br />
v zářezu. Přilehlá opěrná zeď je řeše<strong>na</strong><br />
systémem pilot ∅ 1,2 m, vrtaných<br />
z původního terénu, opatřených v hlavách<br />
spojovacím nosníkem. Na nosníku<br />
jsou zavěšeny obkladové prefabrikáty<br />
skrývající odvodňovací prvky zdi a zpevnění<br />
zeminy mezi pilotami. Horní hranu<br />
zdi tvoří monolitická římsa.<br />
Řešení mostu vychází a s<strong>na</strong>ží se přizpůsobit<br />
řešení zdi. Piloty opěrné zdi<br />
jsou ukončeny v místě mostu pod úrovní<br />
mostovky a <strong>na</strong> jejich hlavách je umístěn<br />
úložný práh. Ten současně nese zavěšené<br />
obkladové panely i závěrnou zídku.<br />
Tuhost opěrné zdi dovoluje pouze posuvné<br />
uložení. Navržený most je o dvou<br />
polích s rozpětím 29,5 + 16 m, rámově<br />
vetknutou střední stojkou a plošně založeným<br />
základem. Protilehlý konec mostu<br />
je řešen masivním příčníkem s integrovanými<br />
křídly a vetknutým do hlav pilot konstantního<br />
průměru 1,2 m. Celý most tak<br />
dilatuje jednostranně od vetknutého příčníku<br />
k opěrné zdi, kde je umístěn dilatační<br />
závěr.<br />
R ÁMOVÉ PŘESYPANÉ MOSTNÍ<br />
OBJEKTY<br />
Podjezdy <strong>na</strong> trase se světlostí 6 až 12 m<br />
jsou řešeny jako rámové přesypané konstrukce,<br />
které převádí hlavní trasu přes<br />
místní komunikace, vodoteče a občasné<br />
vodoteče. S ohledem <strong>na</strong> větší podélné<br />
sklony d<strong>na</strong> toků (6 až 8 %), a tím i větší<br />
rychlosti toků, byla věnová<strong>na</strong> velká pozornost<br />
opevnění koryt v blízkosti mostů<br />
a úpravám toků pro snížení rychlosti<br />
proudění, zejmé<strong>na</strong> s přihlédnutím k plošnému<br />
založení objektů <strong>na</strong> horninovém<br />
podloží. Tvar mostních otvorů je obdélníkový,<br />
výjimkou je objekt s největším rozpětím,<br />
který má klenbový profil.<br />
Ing. Pavel Mikuláštík<br />
Mott MacDo<strong>na</strong>ld Praha, spol. s r. o.<br />
Šumavská 31, Brno<br />
tel.: 549 131 243<br />
e-mail: pavel.mikulastik@mottmac.com<br />
Ing. Petr Nehasil<br />
tel.: 221 412 827<br />
e-mail: petr.nehasil@mottmac.com<br />
Ing. Vojtěch Hruška<br />
tel.: 221 412 832<br />
e-mail: vojtech.hruska@mottmac.com<br />
Ing. Marek Foglar, Ph.D.<br />
tel.: 221 412 836<br />
e-mail: marek.foglar@mottmac.com<br />
Ing. Radek Falář<br />
tel.: 221 412 819<br />
e-mail: radek.falar@mottmac.com<br />
všichni: Mott MacDo<strong>na</strong>ld Praha, spol. s r. o.<br />
Národní 15, Praha<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
Vaše spojení<br />
s vývojem<br />
nových technologií<br />
DODATEČNÉ PŘEDPÍNÁNÍ<br />
• mostních konstrukcí<br />
• konstrukcí budov<br />
• sil, nádrží a zásobníků<br />
• mostní závěsy<br />
• bezesparé podlahy<br />
• spínání budov<br />
• prodej předpí<strong>na</strong>cích tyčí<br />
TECHNOLOGIE<br />
• manipulace s těžkými břemeny<br />
• výsuv mostních konstrukcí<br />
• letmá betonáž<br />
• mostní segmenty<br />
GEOTECHNIKA<br />
• opěrné stěny<br />
• trvalé zemní kotvy<br />
POZOR ! ZMĚNA ADRESY:<br />
VSL SYSTÉMY (CZ), s.r.o.<br />
V Násypu 339/5, 152 00 Praha 5<br />
tel: +420 251 091 680<br />
fax: +420 251 091 699<br />
e-mail: vsl@vsl.cz, http://www.vsl.cz<br />
PROJEKTOVÁ, INŽENÝRSKÁ, KONZULTAČNÍ ČINNOST A DIAGNOSTIKA VE STAVEBNICTVÍ<br />
■ Mosty a lávky pro pěší ■ Dálnice, <strong>silnice</strong>, místní komunikace ■ Diagnostický průzkum konstrukcí ■ Objekty elektro ■ Inženýrské konstrukce<br />
■ Konstrukce pozemních staveb ■ Zakládání staveb ■ Hlavní a mimořádné prohlídky mostů ■ Technický dozor a supervize staveb<br />
Certifi kace systému jakosti podle ČSN EN ISO 9001:2001<br />
PONTEX, s.r.o., Bezová 1658, 147 14 Praha 4, tel.: 244 462 219, 244 062 215, fax: 244 461 038, e-mail: pontex@pontex.cz<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
39
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
M OST NA DÁLNICI D8 P O D V R C H E M Š PIČÁK<br />
THE B R I D G E ON H I G H W A Y D 8 U N D E R THE H I L L ŠPIČÁK<br />
I VAN BATAL, JINDŘICH JINDRA<br />
Článek uvádí základní informace<br />
a poz<strong>na</strong>tky ze stavby dálničního dvoutrámového<br />
mostu situovaného pod vrchem<br />
Špičák <strong>na</strong> dálnici D8 Praha-Drážďany<br />
a uvedeného do provozu v listopadu<br />
2006.<br />
The article describes the basic information<br />
from the construction of the double<br />
tee cross section highway bridge situated<br />
under the hill Špičák on the highway<br />
D8 Prague–Dresden. The bridge was<br />
opened in November 2006.<br />
Jako třetí v pořadí z českých dálnic se<br />
trasa dálnice D8 Praha–Drážďany dostala<br />
až ke hranicím České republiky. V hraničním<br />
pásu překonává dálnice Krušné<br />
hory třemi mostními objekty v <strong>na</strong>dmořské<br />
výšce asi 650 m n. m. Třetím objektem<br />
před hranicemi je most (stavební<br />
objekt H 215) pod vrchem Špičák. Most<br />
se neklene <strong>na</strong>d žádným údolím, je spíše<br />
estakádou, která převádí dálnici přibližně<br />
v 98. kilometru přes úbočí Špičáku.<br />
Území v prostoru mostu spadá do přírodního<br />
parku Východní Krušné hory<br />
a také do povodí Rybného potoka, který<br />
zásobuje hraniční území Německa pitnou<br />
vodou. Proto byly dnes již běžné enviromentální<br />
podmínky stavby ještě zpřísněny.<br />
To se týkalo výstavby mostu a jeho<br />
1<br />
4<br />
vlivu <strong>na</strong> okolní krajinu, zvláště <strong>na</strong> její<br />
faunu. Hlavně z tohoto důvodu byl most<br />
během realizace doplněn o oboustranné<br />
protihlukové stěny, které rovněž zabraňují<br />
oslňování přilehlého prostoru mostu.<br />
Přes most je převádě<strong>na</strong> dálnice v kategorii<br />
D 27,5/120 v pravostranném směrovém<br />
oblouku s jednostranným příčným<br />
spádem 2,5 % a s konstantním podélným<br />
spádem 3,77 %. Most je <strong>na</strong>vržen<br />
jako spojitý nosník o devíti polích 32 + 7 x<br />
42 + 32 m. Nosnou konstrukci tvoří klasická<br />
dvoutrámová předpjatá betonová konstrukce<br />
s příčníky pouze <strong>na</strong> opěrách a uložená<br />
<strong>na</strong> hrncová ložiska. Nosná konstrukce<br />
výšky 2,2 m byla betonová<strong>na</strong> postupně<br />
po jednotlivých polích <strong>na</strong> pevnou ocelovou<br />
skruž. Polovi<strong>na</strong> předpjaté výztuže přecházela<br />
přes pracovní spáru. Druhá polovi<strong>na</strong><br />
byla spojková<strong>na</strong> ve spárách.<br />
Mostní objekt je situován <strong>na</strong> úbočí vrchu<br />
Špičáku a přechází přes poměrně hlubokou<br />
terénní depresi, která ústí do údolí<br />
Rybného potoka. Předkvartérní podklad<br />
je zastoupen drobnozrnnými ortorulami,<br />
místy s křemitými polohami. Stupeň zvětrání<br />
je poměrně nízký a mírně zvětralá<br />
horni<strong>na</strong> měla vystupovat v hloubkách<br />
1,5 až 4,5 m. Po odlesnění a po několika<br />
vichřicích v začátku stavby prakticky<br />
zmizel pokryvný útvar a téměř v polovině<br />
území vystoupil <strong>na</strong> povrch skalní podklad<br />
vrchu Špičák.<br />
Z výše uvedených důvodů bylo nutno<br />
změnit založení celého mostu <strong>na</strong> plošné<br />
založení (původně se předpokládalo<br />
založení opěr <strong>na</strong> vrtaných pilotách)<br />
a základové bloky <strong>na</strong>vrhnout jako stupňovité<br />
a zvětšit je. Kubatura výkopů <strong>na</strong>rostla,<br />
ale rychlost těžby mohla být zvýše<strong>na</strong><br />
a mohl být vyrovnán nerovnoměrný podklad.<br />
Tím byla zajiště<strong>na</strong> dlouhodobá stabilita<br />
pilířů a opěr (obr. 1 a 2).<br />
Celou stavbu provázelo zkrácení lhůty<br />
výstavby v důsledku opožděného vydání<br />
stavebního povolení. Stavba mostu trvala<br />
od říj<strong>na</strong> 2004 do listopadu 2006. Veškeré<br />
konstrukce i technologie musely být<br />
stále přešetřovány s ohledem <strong>na</strong> pracnost<br />
a dobu trvání, a to i během výstavby.<br />
Byl upraven tvar pilířů, byl zrušen<br />
náběh a ztužidlo a pilíře dostaly konstantní<br />
průřez. Pod každým trámem je umístěn<br />
jeden sloup osmiúhelníkového průřezu<br />
vepsaného do čtverce 2,1 x 2,1 m<br />
(obr. 3 a 4). Horní ztužidlo mezi sloupy<br />
přímo <strong>na</strong>hradila tuhost příčného řezu<br />
dvojtrámu nosné konstrukce.<br />
Nosná konstrukce je předepnuta lanovým<br />
předpí<strong>na</strong>cím systémem Dywidag se<br />
soudržností. Každý trám levého mostu<br />
je předepnut pěti 15lanovými a pěti<br />
19lanovými kabely. Z důvodu sjednocení<br />
<strong>na</strong>pí<strong>na</strong>cích zařízení bylo u pravého<br />
mostu zaměněno pět 15lanových kabelů<br />
za čtyři kabely 17lanové (obr. 5 až 8).<br />
40 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
2<br />
5<br />
3<br />
6
9<br />
Most dále provázely změny typu ložisek<br />
a změny příslušenství mostu. Původně<br />
byla <strong>na</strong> mostě <strong>na</strong>vrže<strong>na</strong> mohutná elastomerová<br />
ložiska vyvolávající velké vratné<br />
síly, které lze snížit vložením kluzných<br />
Obr. 1 Hloubení pilíře 9<br />
Fig. 1 The excavation of the pile hole<br />
Obr. 2. Základ pilíře 11<br />
Fig. 2 The foundation of the pile<br />
Obr. 3 Osazení výztuže pilířů<br />
Fig. 3 The erection of the reinforcement<br />
of the piles<br />
Obr. 4 Výstavba pilířů<br />
Fig. 4 The construction of the piles<br />
Obr. 5 Výstavba nosné konstrukce<br />
Fig. 5 The build-up of the superstructure<br />
of the bridge<br />
Obr. 6 Hrubá stavba<br />
Fig. 6 The construction of the bridge<br />
Obr. 7 Poslední betonáž<br />
Fig. 7 The casting of the last part of the<br />
bridge<br />
Obr. 8 Dokončovací práce<br />
Fig. 8 The completing works<br />
Obr. 9 Pohled <strong>na</strong> most s PHS<br />
Fig. 9 The view to the bridge with noise<br />
barrier<br />
Obr. 10 Podzimní pohled<br />
Fig. 10 The view in the autumn<br />
7 8<br />
desek. Toto řešení není příliš vhodné.<br />
Kluzné desky byly proto <strong>na</strong>hrazeny vhodnějšími<br />
hrncovými ložisky, která mají jasnější<br />
statické působení a lze je i před<strong>na</strong>stavit.<br />
Stavba spadá do období zavedení<br />
nových záchytných systémů. Do vnitřních<br />
říms byla osaze<strong>na</strong> ocelová svodidla<br />
ZSNH4 s úrovní zadržení H2 stanovenou<br />
podle evropských norem. Na krajních<br />
římsách byla v zadání požadová<strong>na</strong> úroveň<br />
zadržení H3. Dále byl objed<strong>na</strong>telem<br />
vznesen požadavek vybavit most oboustrannou<br />
protihlukovou neprůsvitnou stěnou.<br />
Těmto požadavkům vyhovělo řešení<br />
s betonovým posuvným svodidlem<br />
výšky 1 m s úrovní zadržení H3 osazené<br />
<strong>na</strong> římse výšky pouze 40 mm. Pracovní<br />
šířka svodidla byla omezová<strong>na</strong> nově <strong>na</strong>vrženou<br />
protihlukovou stěnou, proto byla<br />
stě<strong>na</strong> ulože<strong>na</strong> <strong>na</strong> průběžnou betonovou<br />
patku, která zachycuje zbytkovou energii<br />
při nárazu vozidla <strong>na</strong> svodidlo.<br />
Výplň protihlukové stěny (PHS) měla<br />
mít i vlastnost zachycovat světlo od projíždějících<br />
vozidel. Konstrukčně lehkým<br />
a elegantním řešením je použití neprůhledných<br />
desek z organického skla světlé<br />
zelené barvy (obr. 9). Požadavek neprů-<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
S TAVEBNÍ KONSTRUKCE<br />
STRUCTURES<br />
svitnosti stěn byl splněn, ale bohužel<br />
při pohledu <strong>na</strong> most nelze říci, že most<br />
zapadá do krajiny. Daleko lépe působí<br />
pohledy <strong>na</strong> podhled mostu (obr. 10).<br />
Základní údaje o stavbě<br />
Objed<strong>na</strong>tel Ředitelství silnic a dálnic, závod Praha<br />
Zhotovitel Sdružení vedené firmou Strabag, a. s.<br />
Realizace SMP CZ, a. s.<br />
Konstrukční řešení Stráský, Hustý a partneři, s. r. o.<br />
Projektová Valbek, s. r. o., pracoviště Plzeň, Ing. Robert<br />
dokukmentace Vorschneider<br />
10<br />
Ing. Ivan Batal<br />
Jindřich Jindra<br />
oba: SMP CZ, a. s.<br />
Evropská 37/1692, 160 41 Praha 6<br />
41
S ANACE<br />
REHABILITATION<br />
O PRAVA K ARLOVA MOSTU K O N E Č N Ě BĚŽÍ<br />
THE R E P A I R OF CHARLES B R I D G E IS R U N N I N G<br />
D AUT KARA, ZDENĚK BATAL,<br />
V ÁCLAV KRCH<br />
Oprava Karlova mostu po prvních devíti<br />
měsících.<br />
The repairing of Charles Bridge in its first<br />
nine months.<br />
V loňském roce jsme si po letech příprav<br />
mohli konečně říci, že máme v rukou<br />
projekt, stavební povolení, byl proveden<br />
výběr zhotovitele a může být konečně<br />
zaháje<strong>na</strong> oprava Karlova mostu. Vyvrcholilo<br />
tím několikaleté úsilí všech zúčastněných.<br />
K ONSTRUKCE MOSTU<br />
Karlův most je, jak všichni víme, most<br />
kamenný, tvořený šestnácti klenbami<br />
nesenými patnácti mezilehlými pilíři<br />
a dvěma koncovými opěrami, které<br />
se od pilířů konstrukčně zásadně neliší.<br />
Zvenčí je vidět kamenný plášť mostu<br />
z pískovcových kvádrů. Tento plášť kryje<br />
zdivo z lomového kamene, opuky. Zdivo<br />
bylo zděno <strong>na</strong> maltu z písku a hydraulického<br />
váp<strong>na</strong>. Stopy vaječných bílků<br />
v maltě doopravdy <strong>na</strong>lezeny nebyly. Pilíře<br />
byly založeny původně všechny plošně<br />
ve štěrku vltavského d<strong>na</strong>, po velké vodě<br />
roku 1890 byly dva tehdy nově budované<br />
pilíře, pilíře č. 5 a 6, založeny <strong>na</strong> kesonech<br />
spuštěných <strong>na</strong> úroveň skalního podloží.<br />
Základy dalších tří nejvíce ohrožených<br />
návodních pilířů byly ochráněny proti<br />
podemletí souvislými stě<strong>na</strong>mi vytvořenými<br />
z malých podlouhlých kesonů spuštěných<br />
po jejich obvodě také <strong>na</strong> skalní<br />
podloží. Vozovka je tvoře<strong>na</strong> novodobou<br />
dlažbou z žulových kostek, přibližných<br />
rozměrů 200/100/60 mm, kladených<br />
do cementové malty. Pod dlažbou<br />
je cementový potěr kryjící izolaci z <strong>na</strong>tavovacích<br />
pásů, která je polože<strong>na</strong> <strong>na</strong> další<br />
vrstvě cementového potěru. Pod ním je<br />
vyrovnávací vrstva z keramzitbetonu. Pod<br />
ní už buď o<strong>na</strong> proslulá železobetonová<br />
deska, nebo opukové zdivo mostní konstrukce.<br />
Železobetonová deska se vyskytuje<br />
místy a někdy jenom <strong>na</strong> jedné polovině<br />
mostu.<br />
P ORUCHY A JEJICH PŘÍČINY<br />
Příčinou všech výz<strong>na</strong>mných poškození<br />
Karlova mostu v jeho dosavadní historii<br />
byla Vltava, jejíž voda proudící při povodních<br />
zvýšenou rychlostí podemlela základy<br />
některých pilířů. Proto bylo v předstihu<br />
provedeno zajištění základů posledních<br />
dvou návodních pilířů, jejichž základy<br />
nebyly zabezpečeny až do úrovně skalního<br />
podloží, pilířů č. 8 a 9. Jsou to dva pilíře<br />
nejbližší levému břehu, resp. Kampě.<br />
Navíc byly u všech návodních pilířů zřízeny<br />
nové ledolamy.<br />
Karlův most je tedy ochráněn proti<br />
nebezpečí hrozícímu při povodních a je<br />
možné se věnovat odstraňování poruch,<br />
které zatím neohrožují jeho stabilitu, nicméně<br />
v průběhu let se stále zhoršují.<br />
V současné době most vykazuje viditelné<br />
poruchy, které se projevují <strong>na</strong>venek<br />
trhli<strong>na</strong>mi v povrchu zdiva, posunem<br />
v některých sparách a lokálním větráním<br />
a rozpadem jednotlivých kamenů pláště.<br />
Příčiny poruch je možné rozdělit do tří<br />
skupin:<br />
• Jednou je zatékající srážková voda, která<br />
<strong>na</strong>víc způsobuje pohyb soli, proniknuvší<br />
do mostu v době, kdy byla sůl <strong>na</strong> Karlově<br />
mostě používá<strong>na</strong> jako rozmrazovací prostředek.<br />
• Další příčinou jsou cementová malta<br />
a cementová injektážní směs, které byly<br />
hojně používány při poslední velké opravě<br />
mostu. Jsou to materiály výrazně tvrdší<br />
než pískovec s daleko nižší propustností<br />
pro vodu.<br />
• Poslední příčinou jsou objemové změny<br />
konstrukce, a to jak dlouhodobé, v průběhu<br />
roku, tak i krátkodobé, v průběhu<br />
dne. Most je sám o sobě velice tuhý<br />
a objemové změny vyvolávají v jeho plášti<br />
<strong>na</strong>pětí převyšující pevnost jak spojovací<br />
malty, tak i vlastního pískovce. Těmto<br />
objemovým změnám nemůžeme zabránit<br />
a statické uspořádání historické konstrukce<br />
také nemůžeme měnit. V mostě<br />
se v průběhu staletí vytvořila síť trhlin,<br />
které <strong>na</strong>pětí od těchto změn minimalizují,<br />
a dá se říci, že přirozenou cestou tento<br />
problém řeší. Neplatí to o všech trhlinách<br />
v mostní konstrukci a je úkolem diagnostiky<br />
každou trhlinu posoudit, stanovit příčinu<br />
a zvolit správný přístup. Zvláštní skupinu<br />
trhlin tvoří trhliny oddělující <strong>na</strong> mnoha<br />
místech parapetní zábradlí od podstavců<br />
soch. Vznik těchto trhlin je dán objemovými<br />
změ<strong>na</strong>mi, mnohé z nich ale trvale<br />
<strong>na</strong>růstají. Bylo rozhodnuto tyto trhliny<br />
respektovat a vytvořit do budouc<strong>na</strong> možnost<br />
vzájemného pohybu mezi podstavci<br />
soch a zábradlím.<br />
V ÝBĚR KAMENŮ<br />
V průběhu přípravy akce byl řešen problém<br />
určení nejlepšího druhu pískovce<br />
pro opravu lícních kamenných kvádrů.<br />
Byla <strong>na</strong>vázá<strong>na</strong> spolupráce s Přírodovědeckou<br />
fakultou Karlovy univerzity, Ústavem<br />
geochemie, mineralogie a nerostných<br />
zdrojů. Doc. Mgr. Richard Přikryl, Dr.,<br />
pracovník tohoto ústavu, zpracoval řadu<br />
studií zabývajících se původem kamenů<br />
použitých při stavbě a opravách Karlova<br />
mostu. Hodnotil jejich vlastnosti,<br />
zejmé<strong>na</strong> odolnost povětrnostním vlivům,<br />
a došel k závěru, že nejlépe se osvědčily<br />
arkosové pískovce těžené tenkrát v okolí<br />
Kamenných Žehrovic a Kralup <strong>na</strong>d Vltavou.<br />
Žádný z tehdejších lomů už v dnešní<br />
době není v provozu a v žádném z nich<br />
už není možné těžbu obnovit. Pro opravu<br />
kamenného pláště by ale bylo jednoz<strong>na</strong>čně<br />
nejvhodnější použít právě arkosy.<br />
Otevření nového lomu je otázkou několika<br />
let. Tak dlouho nebylo možné odkládat<br />
zahájení opravy, škody od zatékající<br />
srážkové vody <strong>na</strong>růstají. Proto byl hledán<br />
náhradní kámen, který by mohl být použit<br />
pro opravu podmiňující obnovu izolace.<br />
Opět Doc. Mgr. Přikryl, Dr., vyhodnotil<br />
všechny pískovce těžené <strong>na</strong> území <strong>na</strong>ší<br />
republiky a ze vzájemného srovnání vyšel<br />
jako nejlepší křemitý pískovec těžený<br />
v lomu v obci Kocbeře, blízko Jaroměře.<br />
K ONCEPCE OPRAVY<br />
Srážková voda proniká stále do konstrukce<br />
mostu, a tím se jeho stav stále zhoršuje.<br />
Prvním úkolem opravy je zabránit<br />
zhoršování stavu, tj. ochránit konstrukci<br />
před další zatékající vodou a potom,<br />
až bude konstrukce před dalším zatékáním<br />
ochráně<strong>na</strong>, opravovat citlivě jednotlivé<br />
části kamenného pláště mostu. To<br />
bude spočívat v postupném <strong>na</strong>hrazování<br />
jednotlivých lícových kvádrů, jejichž životnost<br />
skončila.<br />
Proto byla oprava mostu rozděle<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong> části. Právě probíhající „Oprava<br />
mostovky“ zahrnuje odstranění vozovkového<br />
souvrství, odstranění všech vrstev<br />
vytvořených při poslední velké opravě<br />
v letech 1965 až 1975 kromě železo-<br />
42 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
etonové desky, rozebrání a nové vyzdění<br />
parapetního zábradlí v takovém rozsahu,<br />
aby nová izolace byla ukonče<strong>na</strong><br />
ve zdivu z dostatečně pevných a trvanlivých<br />
kamenů, vytvoření podkladu pro<br />
novou kvalitní izolaci, položení izolace<br />
a vozovkových vrstev až po <strong>na</strong>vrácení<br />
dlažby z atypických žulových kostek.<br />
Na mostě bude nové veřejné a slavnostní<br />
osvětlení, elektrické veřejné osvětlení<br />
bude <strong>na</strong>hrazeno plynovým, a nové osvětlení<br />
plavebních z<strong>na</strong>ků.<br />
Po dokončení této části bude přikročeno<br />
k opravě kamenného pláště celého<br />
mostu, od úrovně zábradlí po základy,<br />
a to <strong>na</strong> souši i ve vodě.<br />
Současně bude provede<strong>na</strong> oprava klenby<br />
pod Křižovnickým náměstím, která<br />
<strong>na</strong>vazuje <strong>na</strong> nulté pole Karlova mostu,<br />
a bez jejíž opravy není možné opravu<br />
Karlova mostu ukončit.<br />
Je zapotřebí se zmínit o tom, že již<br />
v letech 1997 a 1998 bylo opraveno<br />
schodiště <strong>na</strong> Kampu a v letech 2004<br />
až 2006 byly ochráněny proti podemletí<br />
základy dvou posledních návodních<br />
pilířů, jejichž ochra<strong>na</strong> nebyla ještě prove-<br />
de<strong>na</strong>. Jedná se o pilíře č. 8 a 9 u levého<br />
břehu Vltavy u Kampy (<strong>Beton</strong> <strong>TKS</strong><br />
4/2005, pozn. redakce).<br />
P ROVÁDĚNÍ STAVBY<br />
Stavební práce byly zahájeny rozebráním<br />
dlažby <strong>na</strong> povodní polovině mostovky,<br />
a to v posledních polích XIV a XV,<br />
a <strong>na</strong> malostranském předmostí až<br />
k Malostranské velké věži. Po celé tři měsíce<br />
potom probíhaly výkopové „objevné“<br />
práce v místech, kde je nutno odvodnění<br />
z mostu zaústit do stávající ka<strong>na</strong>lizační<br />
stoky. Výkopové práce byly prováděny<br />
ručně archeologickou metodou pod<br />
vedením PhDr. Zdeňka Dragou<strong>na</strong> z NPÚ.<br />
Zbytky Juditi<strong>na</strong> mostu zde bohužel <strong>na</strong>lezeny<br />
nebyly, ale byla objeve<strong>na</strong> zeď, podle<br />
mostní terminologie rovnoběžné mostní<br />
křídlo, která v minulosti spojovala povodní<br />
líc mostu s věží.<br />
Vlastní stavební práce <strong>na</strong> opravě mostovky<br />
probíhají zásadně vždy <strong>na</strong> určité části<br />
jedné podélné poloviny mostovky. Důvodem<br />
je nutnost zachovat po celou dobu<br />
opravy pěší provoz <strong>na</strong> mostě. Pěší provoz<br />
zde představuje především kultur-<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
1<br />
3 2<br />
S ANACE<br />
REHABILITATION<br />
ní a scénickou promenádu pro návštěvníky<br />
Prahy.<br />
Stavební proud <strong>na</strong> jedné polovině zasahuje<br />
vždy délku čtyř mostních polí. V prvním<br />
poli se odstraní dlažba a rozebere<br />
se kamenný parapet (obr. 1). Ve druhém<br />
poli se sestavuje opravený parapet<br />
(obr. 2) a začíná se s bouráním vozovky.<br />
Ve třetím poli se dokončí bourání vozovky,<br />
jsou pokládány nové podkladní vrstvy<br />
a je provádě<strong>na</strong> izolace. Ve čtvrtém poli je<br />
ochráně<strong>na</strong> izolace krycí vrstvou, ukládají<br />
se inženýrské sítě a je pokládá<strong>na</strong> dlažba.<br />
Především s ohledem <strong>na</strong> možnost přístupu<br />
<strong>na</strong> most také po schodišti z Kampy<br />
byl zvolen následující postup prací. Jak je<br />
uvedeno, práce byly zahájeny <strong>na</strong> povodní<br />
polovině mostovky a to směrem<br />
od Malostranské mostecké věže a pokračují<br />
až do pole XI, tj. pole za schody<br />
<strong>na</strong> Kampu. Zde byly práce pozastaveny<br />
a začalo se <strong>na</strong> protivodní polovině<br />
mostovky zase od Malostranské mostecké<br />
věže. Na této polovině se bude<br />
pokračovat až do pole XIII, tj. pole před<br />
schody <strong>na</strong> Kampu. Potom se postup<br />
vrátí <strong>na</strong> povodní polovinu mostu a bude<br />
Obr. 1 Rozebírání kamenného parapetního zábradlí<br />
Fig. 1 The stripping of the stone parapet<br />
Obr. 2 Zpětné vyzdívání zábradlí z nových i starých<br />
kamenů<br />
Fig. 2 The parapet rebuilding of the new and existing<br />
stones<br />
Obr. 3 Pohled do výkopu pro <strong>na</strong>pojení ka<strong>na</strong>lizace<br />
u malostranské věže<br />
Fig. 3 View into excavation for connection of the rain<br />
drai<strong>na</strong>ge to sewer system by the Lesser Town<br />
Tower<br />
43
S ANACE<br />
REHABILITATION<br />
pokračovat až ke Staroměstské mostecké<br />
věži. Poté bude opraven postupně zbytek<br />
protivodní poloviny.<br />
V dnešním příspěvku se budeme zabývat<br />
technickým řešením některých skupin<br />
prací, které jsou již ukončeny nebo<br />
jsou rozpracovány do takové hloubky, že<br />
technická řešení již vykrystalizovala a je<br />
možno podat o nich základní informace.<br />
Odvodnění mostu<br />
Odvodnění povrchových vod <strong>na</strong> malostranském<br />
konci mostu (o ploše cca<br />
550 m 2 ) je řešeno klasickým odvodněním<br />
pomocí čtyř uličních vpustí. Na celém<br />
mostě je <strong>na</strong>vržen střechovitý příčný sklon<br />
vozovky 2 % s tím, že v šířce 1,5 m<br />
od obou parapetů je <strong>na</strong>vržen protispád<br />
3 %. Voda tak stéká do dvou úžlabí,<br />
ve kterých jsou (vzhledem k omezení<br />
přetoků) umístěny ve spodní části vždy<br />
dvě uliční vpusti za sebou. Voda z uličních<br />
vpustí teče přes dvě ka<strong>na</strong>lizační šachty<br />
do stávající stoky 600/1 100 mm, situované<br />
před Velkou malostranskou mosteckou<br />
věží v hloubce cca 6,5 m. Odvodňovací<br />
potrubí vede v hloubce cca 1,5 m,<br />
poněvadž musí přejít <strong>na</strong>d historickým<br />
zdivem původního rovnoběžného křídla<br />
mostu. Hloubky 6,5 m, potřebné pro<br />
zaústění do stoky, bylo dosaženo svislým<br />
přepadem z poslední šachty. Uliční vpusti<br />
jsou sestaveny z mostního odvodňovače<br />
typu Kysuca.<br />
Na okraj poz<strong>na</strong>menáváme, že opravdu<br />
smutný pohled byl <strong>na</strong> osekané his-<br />
5 6<br />
torické zdivo, které bylo v šedesátých<br />
letech poškozeno při zřízení dnes zrušené<br />
ka<strong>na</strong>lizace.<br />
Řešení odvodnění povrchu izolace<br />
<strong>na</strong> malostranské straně mělo téměř<br />
detektivní nádech, protože se nevědělo,<br />
kde přesně probíhá a jak doopravdy vypadá<br />
rub koncové opěry (obr. 4). Po provedení<br />
potřebných výkopů se zjistilo, že <strong>na</strong>ši<br />
mostní předci provedli ukončení zcela<br />
vzorně a to schodovitým ukončením<br />
vyzdívky v rovině rubu posledního pilíře,<br />
který konstrukčně tvoří mostní opěru. Rub<br />
vyzdívky byl opatřen betonovým vyrovnáním<br />
ve sklonu cca 10 : 1 a izolace byla<br />
staže<strong>na</strong> z povrchu mostovky až <strong>na</strong> úroveň<br />
přilehlého terénu tj. do hlouby cca<br />
5 m pod úroveň vozovky. Ve spodní části<br />
byl z izolace zřízen příčný žlab, do kterého<br />
byla ulože<strong>na</strong> příčná drenáž.<br />
A vznikl problém: Co s vodou z příčné<br />
drenáže? Původně projekt předpokládal<br />
spojení odtoku z drenáže s odtokem<br />
z povrchu mostovky a odvedení<br />
vody do ka<strong>na</strong>lizace u Malostranské věže.<br />
Vzhledem k existenci historických zdí toto<br />
řešení nebylo možno použít bez pomoci<br />
tunelářských metod provádění. Protože<br />
oprava Karlova mostu je spoje<strong>na</strong> s požadavkem,<br />
že všechny výkopy budou prováděny<br />
archeologickou metodou, tunelářské<br />
postupy vzbuzovaly oprávněné<br />
rozpaky. Nakonec bylo <strong>na</strong>vrženo a přijato<br />
celkem elegantní a praktické řešení a to<br />
odvod vody z příčné drenáže do vsakovací<br />
jímky (obr. 5). Vsakovací jímka byla<br />
zříze<strong>na</strong> <strong>na</strong> dně šachty situované přibližně<br />
uprostřed příčné drenáže. Jímka je vyplně<strong>na</strong><br />
vrstvami kačírku. Dno jímky je pod<br />
úrovní hladiny Vltavy a požadovaná vsakovací<br />
schopnost jímky byla ověře<strong>na</strong> vsakovacím<br />
pokusem.<br />
Odvod povrchových vod z vlastního<br />
44 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
4
Obr. 4 Stupňovitý rub malostranské opěry<br />
Fig. 4 The stepped backing of the Lesser<br />
Town abutment<br />
Obr. 5 Odvodnění rubu opěry s příčnou<br />
drenáží a vsakovací jámou<br />
Fig. 5 Abutment backing drai<strong>na</strong>ge with<br />
lateral drai<strong>na</strong>ge and soakage pit<br />
Obr. 6 Odvodňovač <strong>na</strong>pojený <strong>na</strong> odvodnění<br />
povrchu izolace<br />
Fig. 6 The drainer connected to the<br />
waterproofing membrane surface<br />
Obr. 7 Příčný řez odstraňovaným<br />
vozovkovým souvrstvím<br />
Fig. 7 Cross section of removed surface<br />
layers<br />
Obr. 8 Místo, kde místo železobetonové<br />
desky byla jen výztuž (stopy staré<br />
opravy)<br />
Fig. 8 The place with reinforcement without<br />
concrete cover (remaining part after<br />
the previous repair)<br />
Obr. 9 <strong>Beton</strong>áž podkladu izolace<br />
Fig. 9 Pouring of concrete of the<br />
waterproofing membrane subbase<br />
Obr. 10 Provádění stříkané membránové<br />
izolace<br />
Fig. 10 Spraying of the waterproofing<br />
membrane<br />
mostu (o výměře cca 3 400 m 2 ) vyřešili<br />
stavitelé ve 14. století pomocí dvaceti<br />
čtyř kamenných chrličů, které jsou<br />
ve většině případů dosud zachovalé. Především<br />
zásluhou pracovníků NPÚ nebylo<br />
pro odvodnění použito nějaké necitlivé<br />
radikální řešení, ale nové odvodnění je<br />
opět svedeno do chrličů. Systém odvodnění<br />
je doplněn o nově vyvinuté otočné<br />
litinové mostní odvodňovače typu Kysuca,<br />
které odvádějí vodu pomocí bočního<br />
odtoku z korozivzdorné oceli přímo<br />
do chrličů. Odvodňovače odvádějí i vodu<br />
z povrchu izolace, která vsakuje spárami<br />
v kamenné dlažbě (obr. 6).<br />
Odvodnění staroměstského konce<br />
mostu, které se bude provádět až<br />
příští rok, projekt řeší podobně jako<br />
<strong>na</strong> malostranském konci. Skutečné provedení<br />
bude určitě ovlivněno konkrétní<br />
podobou odkrytých konstrukcí.<br />
Mostovka<br />
Celé stávající vozovkové souvrství<br />
<strong>na</strong> mostovce se vyměňuje za nové<br />
(obr. 7). Za vozovkové souvrství považujeme<br />
všechny vrstvy, které se <strong>na</strong>cháze-<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
7<br />
9<br />
8<br />
10<br />
S ANACE<br />
REHABILITATION<br />
jí <strong>na</strong>d konstrukční železobetonovou deskou,<br />
která byla vlože<strong>na</strong> pod vozovku při<br />
opravě v šedesátých a sedmdesátých<br />
letech minulého století. Deska se <strong>na</strong>chází<br />
v hloubce cca 450 mm pod povrchem<br />
vozovky. Účelem vložení desky společně<br />
s návrhem kotvení poprsních zdí bylo<br />
konstrukční zpevnění příčného řezu, tzn.<br />
zamezení vyklánění poprsních zdí a zvýšení<br />
příčné tuhosti mostu, aby lépe vzdoroval<br />
tlaku vody a splavenin při povodních.<br />
Bohužel odkrývaná skutečnost je trochu<br />
jiná. Zpevňující konstrukční deska byla<br />
provede<strong>na</strong> velice neprofesionálně a dá<br />
se říci až nedbale. Např. v některých místech<br />
deska zcela chybí nebo v jiných místech<br />
byla polože<strong>na</strong> pouze výztuž, která<br />
byla zakryta lehkým keramzitbetonem<br />
(obr. 8). Zakotvení konců desky do parapetních<br />
zdí bylo provedeno šikmo dolů<br />
vedenými kotvami z betonářské výztuže<br />
s téměř <strong>na</strong>hodilým rozmístěním. O nějakém<br />
zachycení vodorovných sil, potřebných<br />
k zamezení vyklánění poprsních zdí,<br />
se nedá vůbec hovořit.<br />
Daleko nebezpečnější, <strong>na</strong>štěstí pouze<br />
45
S ANACE<br />
REHABILITATION<br />
v některých místech, je vyjíždění celého<br />
parapetního zábradlí směrem ven z konstrukce.<br />
Kluzná spára je přibližně v úrovni<br />
horního povrchu zesilující desky. Při rozebírání<br />
parapetního zábradlí se zjistilo, že<br />
kvalita kamenů směrem do vozovky pod<br />
úrovní vozovky je velice špatná. V některých<br />
místech se nejedná ani o rozrušený<br />
kámen, ale o shluk různých úlomků.<br />
A právě taková místa mohou být velice<br />
<strong>na</strong>sákavá a <strong>na</strong>mrzavá, a způsobovat tak<br />
odtlačování parapetu zábradlí. Nebude<br />
to asi jediný důvod, ale pravděpodobně<br />
jeden z nejvíce rozhodujících.<br />
Oprava mostovky spočívá v přerušení<br />
stávajících kotev a oddělení železobetonové<br />
desky podélnou spárou od parapetního<br />
zábradlí. Spára je vyplněná štěrkem<br />
a má šířku cca 150 mm. Ložná<br />
spára nově sestavovaného parapetu se<br />
opravuje doplněním opukové vyzdívky<br />
nebo opravou kamenů v ložné spáře.<br />
Nový parapet je již zděn vždy z kamenů<br />
<strong>na</strong> celou šířku parapetu tj. 400 mm.<br />
K vysvětlení je nutno podotknout, že lícové<br />
zdivo <strong>na</strong>d klenbami má v některých<br />
místech menší tloušťku než je tloušťka<br />
zábradlí, tj. 400 mm, proto se ložná spára<br />
doplňuje opukovou vyzdívkou.<br />
Nové vozovkové souvrství se provádí<br />
po jednotlivých vrstvách vždy v rozsahu<br />
jedné podélné poloviny jednoho mostního<br />
pole. První vrstvou je vyrovnávací<br />
vrstva z KZC (kameniva zpevněného<br />
cementem) proměnné tloušťky cca 50<br />
až 150 mm, která se klade <strong>na</strong> separační<br />
geotextilii. Druhou vrstvou je vrstva spádového<br />
betonu C30/37–XF1 (v tloušťce<br />
150 mm) (obr. 9), která již tvoří pod-<br />
klad pro stříkanou izolaci Eliminátor. Eliminátor<br />
je membránová izolace z dvousložkového<br />
materiálu <strong>na</strong> bázi metakrylátových<br />
pryskyřic. Stříkaná izolace je<br />
<strong>na</strong> okraji vanovitě vytaže<strong>na</strong> (<strong>na</strong> výšku<br />
cca 170 mm) <strong>na</strong> svislý líc parapetního<br />
zábradlí a zde je ukonče<strong>na</strong> do vyfrézované<br />
drážky hloubky 30 mm (obr. 10).<br />
Pro odvod vody z povrchu izolace se<br />
<strong>na</strong> povrch izolace bodově přilepuje drenážní<br />
rohož. Drenážní rohož tvoří HDPE<br />
geosíť s vlákny pod úhlem 60° s jednostrannou<br />
lami<strong>na</strong>cí geotextilií.<br />
Na drenážní vrstvu se pokládá krycí betonová<br />
vrstva opět z betonu C30/37–XF1<br />
v tloušťce původně 80 nově 100 mm.<br />
Tato relativně nenápadná a tenká vrstva<br />
je účastníky výstavby <strong>na</strong>zývaná jako<br />
„high“ vrstva. V ní je nutno schovat<br />
a „vykličkovat“ vedení všech novodobě<br />
potřebných inženýrských sítí <strong>na</strong> mostě,<br />
tzn. potrubí plynového osvětlení, kabely<br />
ovládání plynového osvětlení, kabely<br />
slavnostního osvětlení, kabely osvětlení<br />
plavebních z<strong>na</strong>ků a optické kabely<br />
kamerového systému. Všechny sítě jsou<br />
samozřejmě uloženy v plastových žlabech<br />
nebo chráničkách<br />
Jako poslední se provádí vrstva žulové<br />
dlažby kladené do pískové vrstvy stabilizované<br />
vápnem. Používá se původní dlažba.<br />
Poškozené a ztracené kostky (přibližně<br />
5 %) se doplňují novou dlažbou. Také<br />
kladečský rastr se používá původní, tzn.<br />
příčné řádkování po celé ploše doplněné<br />
o šest podélných řádků v prostoru úžlabí.<br />
Co podotknout <strong>na</strong> závěr. Především se<br />
ukazuje, že přes veškerou s<strong>na</strong>hu zpracovatelů<br />
projektové dokumentace nelze<br />
11<br />
12<br />
u takových oprav (rozsahu opravy Karlova<br />
mostu) považovat něco za vyprojektované,<br />
dokud se práce skoro nedokončí.<br />
Např. ka<strong>na</strong>lizace <strong>na</strong> malostranském<br />
předmostí měla asi čtyři návrhy, které<br />
se upravovaly dle skutečných podmínek<br />
<strong>na</strong> místě. Takový postup však vyžaduje<br />
z<strong>na</strong>čnou operativnost všech zúčastněných<br />
ve všech fázích provádění.<br />
S TATIKA A STAVEBNĚTECHNICKÝ<br />
PRŮZKUM OBLOUKU Č . 14<br />
V průběhu podzimu 2007 bylo zjištěno<br />
odpadávání úlomků kamenného pláště<br />
<strong>na</strong> spodním líci klenby č. 14. Protože<br />
dočasný zábor stavby pro opravu mostovky<br />
zahrnuje také prostory pod oblouky,<br />
musel se dodavatel stavebních prací SMP<br />
CZ, a. s., touto situací zabývat. Oblouk<br />
č. 14 se klene <strong>na</strong>d Čertovkou, po které<br />
je provozován poměrně čilý ruch vyhlídkových<br />
člunů a zároveň je zde umístě<strong>na</strong><br />
vinár<strong>na</strong> se zahrádkou. Hrozí zde tedy určité<br />
riziko úrazu.<br />
Pro stanovení, jaká opatření mají být<br />
pro zajištění bezpečnosti provede<strong>na</strong>, bylo<br />
rozhodnuto o provedení dodatečného<br />
stavebně-technického průzkumu a statického<br />
posouzení klenby. Doc. Mgr. Richard<br />
Přikryl, Dr., z Univerzity Karlovy v Praze<br />
současně vypracoval Průzkum lícního<br />
zdiva klenby pole XIV Karlova mostu<br />
v Praze, geomechanické vyhodnocení<br />
vývrtů (obr. 11 a 12).<br />
V listopadu 2007 byla <strong>na</strong>d Čertovkou<br />
smontová<strong>na</strong> pracovní ploši<strong>na</strong>, která<br />
pomocí lehkého lešení umožnila bezprostřední<br />
přístup ke spodnímu líci klenby.<br />
Tato ploši<strong>na</strong> zároveň vytvořila ochranný<br />
46 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
strop, pod kterým byla dále provozová<strong>na</strong><br />
lodní doprava bez omezení.<br />
Rozsah a úkoly stavebně –<br />
technického průzkumu<br />
Průzkum byl prováděn jed<strong>na</strong>k z prostoru<br />
pracovní plošiny pod klenbou, jed<strong>na</strong>k<br />
z prostoru mostovky v době, kdy stavební<br />
práce dosáhly k oblouku č. 14.<br />
Hlavní úkoly stavebně-technického průzkumu:<br />
• ověření konstrukce a technického<br />
stavu klenby a prostoru mezi klenbou<br />
a mostovkou,<br />
• určení základních materiálových charakteristik,<br />
pevnosti a vlhkosti zdiva u zjištěných<br />
materiálů,<br />
• ověření způsobu provádění předchozích<br />
oprav povrchově zvětralých pískovcových<br />
bloků, tj. určení zda byly vyměněny<br />
celé bloky či pouze provedeno<br />
zaplentování kamennou deskou.<br />
Vizuální kontrolou byl zjištěn velice špatný<br />
stav kamenného pláště. V rozsáhlých<br />
plochách jsou kameny klenby <strong>na</strong> povrchu<br />
<strong>na</strong>rušeny, koroze při bližším zkoumání<br />
zasahuje do hloubky cca 30 mm.<br />
Poklepem bylo zjištěno množství dalších<br />
ploch, které jsou již odděleny od podkladu.<br />
Následně byly realizovány tyto průzkumné<br />
práce:<br />
• Z prostoru mostovky byly provedeny dva<br />
svislé jádrové vrty o ∅ 90 mm <strong>na</strong> celou<br />
výšku konstrukce mostu (po sejmutí krycího<br />
souvrství) a vyhloube<strong>na</strong> ručně kopaná<br />
sonda, z jejíhož d<strong>na</strong> pak byl opět proveden<br />
jádrový vrt.<br />
• Z prostoru pracovní plošiny byly vyvrtány<br />
tři šikmé dovrchní vrty o ∅ 50 mm<br />
v místech oprav pro ověření způsobu<br />
opravy a dále byla nedestruktivní metodou<br />
in-situ ověře<strong>na</strong> pevnost pískovcových<br />
bloků klenby a malty ve spárách. Tyto<br />
práce byly doplněny laboratorními zkouškami<br />
odebraných vzorků pro ověření pevnosti<br />
a vlhkosti jednotlivých materiálů.<br />
Obr. 11 Řez konstrukcí mostu podle kopané<br />
sondy v poli XIV<br />
Fig. 11 The section through the bridge<br />
structure according to test pit in the<br />
XIVth field<br />
Obr. 12 Rubová klenba z opuky v kopané<br />
sondě v poli XIV<br />
Fig. 12 The are<strong>na</strong>ceous marl vault in the<br />
XIVth bridge field test pit<br />
Závěry z provedeného průzkumu lze<br />
shrnout do následujících bodů:<br />
• Klenba oblouku je tvoře<strong>na</strong> opracovanými<br />
pískovcovými kvádry (karbonská arkóza)<br />
v tloušťce 450 mm.<br />
• Pevnost v tlaku pískovcových kvádrů je<br />
nízká, v průměru 10 MPa.<br />
• Dřívější opravy zvětralých bloků byly<br />
realizovány pískovcovým blokem (arkózový<br />
pískovec) v tloušťce 200 mm o pevnosti<br />
v tlaku v průměru 30 MPa. Prostor<br />
mezi původním kamenem a novým blokem<br />
je vyplněn cementovou maltou.<br />
• Malta ve spárách je celkově kvalitní<br />
a zachovalá.<br />
• Výslednou pevnost zdiva klenby lze stanovit<br />
hodnotou Rd = 2,2 až 2,4 MPa<br />
• V prostoru <strong>na</strong>d klenbou bylo zjištěno<br />
masivní nepravidelné zdivo s převahou<br />
opukových kamenů a bloků stmelené<br />
kvalitní maltou o vysoké pevnosti. Ve vrstvě<br />
cca 600 mm za klenbou jsou opukové<br />
kameny kladeny nejdříve v jedné vrstvě<br />
<strong>na</strong>plocho k rubu a následně v jedné<br />
vrstvě radiálně a tvoří tak zesílení vlastní<br />
klenby, dále jsou kameny kladeny převážně<br />
horizontálně.<br />
• Výslednou pevnost tohoto zdiva lze stanovit<br />
hodnotou Rd = 1,0 až 1,3 MPa.<br />
• Vlhkost odebraných vzorků byla převážně<br />
velmi vysoká, více jak 10 % hmotnosti.<br />
• Výsledky průzkumu byly použity pro<br />
vstupní parametry statického přepočtu.<br />
Klenba byla modelová<strong>na</strong> metodou<br />
konečných prvků – pískovcová lícní klenba<br />
prutovými prvky; paty klenby, opukové<br />
výplňové zdivo včetně opukového<br />
lemu plošnými prvky.<br />
Řešen byl pruh klenby široký 1 m bez<br />
vlivu poprsních zdí.<br />
Zatížení bylo uvažováno zatížením stálým<br />
a zatížením pohyblivým v různých<br />
kombi<strong>na</strong>cích:<br />
• stálé zatížení,<br />
• stálé + plné pohyblivé (odpovídá ekvivalentu<br />
zatížení třídy A, jedno vozidlo<br />
32 t),<br />
- stálé + 80 % pohyblivého,<br />
- stálé + 60 % pohyblivého.<br />
Maximální <strong>na</strong>pětí v patě klenby dosahují<br />
hodnot -1,52 MPa, ve vrcholu pak<br />
-0,7 MPa.<br />
Vzhledem k určitému oslabení klenby<br />
bylo uvažováno využití 75 %, neboli<br />
účinná tlouštka klenby byla reduková<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong> 350 mm a redukováno bylo i pohyblivé<br />
zatížení. Statický výpočet prokázal, že<br />
konstrukce je stabilní a pole mostu č. 14<br />
lze zatížit jedním vozidlem 25 t.<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
S ANACE<br />
REHABILITATION<br />
Závěry a současná situace<br />
Na základě výše uvedených průzkumů<br />
a posudků byl učiněn závěr, že mostní<br />
oblouk je staticky spolehlivý a z rubové<br />
strany nejsou nutná žádná konstrukční<br />
opatření. Poruchy a zvětrání pláště klenby<br />
je způsobeno dlouhodobým zatékáním<br />
do konstrukce a následně pak dopadem<br />
klimatických změn v průběhu roku včetně<br />
deformací oblouku způsobených teplotními<br />
změ<strong>na</strong>mi. Protože oprava kamenného<br />
pláště není v současné době provádě<strong>na</strong><br />
(je zpracová<strong>na</strong> dokumentace pro stavební<br />
povolení) a s její realizací se počítá<br />
v horizontu cca 5 až 7 let, jsou nicméně<br />
nutná provizorní opatření, která zajistí<br />
<strong>na</strong> tuto dobu prostor pod obloukem před<br />
opadáváním kamenných úlomků. Tato<br />
opatření jsou v současné době projekčně<br />
zpracovává<strong>na</strong> a budou v nejbližším období<br />
realizová<strong>na</strong>.<br />
Z ÁVĚR<br />
Rádi bychom konstatovali, že po počáteční<br />
době ověřování jednotlivých technologických<br />
postupů se stavba dostává<br />
do fáze rutinní řemeslné práce, kdy jednotlivé<br />
činnosti jdou plynule za sebou<br />
přesně podle řádků harmonogramu.<br />
Víme ale, že překvapení budou možná<br />
až do odkrytí poslední části původní konstrukce.<br />
Investor Odbor městského investora MHP<br />
Mandatář<br />
investora<br />
Mott MacDo<strong>na</strong>ld Praha, s. r. o<br />
Projektant PUDIS, a. s.<br />
Zhotovitel SMP CZ, a. s.<br />
Ing. Daut Kara<br />
Mott MacDo<strong>na</strong>ld Praha, s. r. o.<br />
Národní 15, 110 00 Praha 1<br />
tel.: 724 050 335<br />
e-mail: daut.kara@mottmac.cz<br />
Ing. Zdeněk Batal<br />
SMP CZ, a. s.<br />
Evropská 1692/37, 160 41 Praha 6<br />
tel.: 602 133 438, e-mail: batalz@smp.cz<br />
Ing. Václav Krch<br />
PUDIS, a. s.<br />
Nad vodovodem 169, 100 00 Praha10<br />
tel.: 602 357 038<br />
e-mail: vaclav.krch@pudis.cz<br />
Fotografie: Martin Frouz a autoři článku<br />
47
S ANACE<br />
REHABILITATION<br />
P Ř E P O Č T Y D Á L N I Č N Í C H MOSTŮ VE V ELKÉ B R I T Á N I I<br />
ASSESSMENTS OF H I G H W A Y B R I D G E S I N G R E A T B R I T A I N<br />
R ADEK FALÁŘ<br />
Stručné seznámení se současným stavem<br />
dálničních mostů ve Velké Británii<br />
a postupy jejich přepočtu včetně příkladů<br />
nejčastějších poruch.<br />
A brief information on the state-of-theart<br />
of highway bridges in the United<br />
Kingdom and principles of their assessments<br />
including examples of the most<br />
frequent defects.<br />
Silniční a dálniční infrastruktura ve Velké<br />
Británii je z velké části vybudová<strong>na</strong> již<br />
desítky let. Po letech provozu je největším<br />
objemem stavebních prací <strong>na</strong>vyšování<br />
kapacity silnic a dálnic. S tím souvisí<br />
<strong>na</strong>př. i rozšiřování mostů, jejich přepočty,<br />
opravy, rekonstrukce apod. V článku<br />
se budeme věnovat poz<strong>na</strong>tkům a zkušenostem<br />
získaným zejmé<strong>na</strong> v jihozápadní<br />
oblasti Anglie, Wessexu, kde se rozkládá<br />
operační oblast tzv. Area 2.<br />
A REA 2<br />
Každá země Velké Británie má vlastní<br />
1<br />
2<br />
nejvyšší odpovědný orgán, který je zodpovědný<br />
za veškeré silniční komunikace.<br />
V Anglii je tímto úřadem Highways Agency<br />
(HA). HA pracuje <strong>na</strong>d čtrnácti operačními<br />
oblastmi (obr. 1).<br />
Zabezpečení provozu, údržby a modernizace<br />
dálnic v jednotlivých oblastech<br />
zajišťují soukromé firmy. Firmy jsou vybírány<br />
prostřednictvím veřejné soutěže a uzavírají<br />
s HA časově omezený kontrakt.<br />
Operační oblast Area 2, kterou spravuje<br />
již ve druhé etapě konsorcium firem<br />
Mott MacDo<strong>na</strong>ld Ltd. a Balfour Beatty<br />
Infrastructure Services Ltd., zahrnuje především<br />
velmi důležité dálnice M4 z Newbury<br />
do Bristolu, M5 z Exeteru do Cheltenhamu,<br />
páteřní <strong>silnice</strong> A36 ze Southamptonu<br />
do Bristolu, A40 z Gloucesteru<br />
do Walesu, A303 z Exeteru <strong>na</strong> Londýn<br />
a další <strong>silnice</strong> nižších kategorií (obr. 2).<br />
Správce operační oblasti zajišťuje v rámci<br />
své územní působnosti hlavní i pravidelné<br />
prohlídky mostních konstrukcí, provádí<br />
prostřednictvím svých hlídek monitorování<br />
oblasti a zajišťuje aktuální dopravní<br />
informace. V rámci pravidelných prohlídek<br />
shromažďuje technické informace, které<br />
jsou předávány projekčním týmům jako<br />
výchozí podklad pro zpracování přepočtu,<br />
studie proveditelnosti popř. návrhu rekonstrukce,<br />
a rovněž se vkládají do systémové<br />
databáze mostních konstrukcí.<br />
D ATABÁZE MOSTNÍCH KONSTRUKCÍ<br />
Pro účely rychlého získávání podkladů při<br />
posuzování stávajících mostních konstrukcí<br />
je vytváře<strong>na</strong> databáze mostních konstrukcí<br />
SMIS. Je to v podstatě zabezpečená<br />
intranetová databáze, která je spravová<strong>na</strong><br />
Highways Agency a kde jsou uvedeny<br />
důležité informace týkající se dané mostní<br />
konstrukce po celý průběh její životnosti.<br />
V rámci této databáze je každá mostní<br />
konstrukce číselně identifikovatelná. Další<br />
údaje, které lze <strong>na</strong>jít v této databázi, jsou:<br />
geodetické souřadnice polohy a situační<br />
plán, zatížitelnost normální, či výhradní<br />
a zda se most <strong>na</strong>chází <strong>na</strong> vybrané trase<br />
pro zvláštní vozidla přepravující velmi těžký<br />
nebo velmi vysoký náklad. Dále je zde<br />
možno <strong>na</strong>lézt <strong>na</strong>př. výkresy skutečného<br />
provedení, všechny zprávy o výsledcích<br />
mostních prohlídek od uvedení mostu<br />
do provozu, záz<strong>na</strong>my o veškerém poškození<br />
nosné konstrukce nebo jejího vyba-<br />
vení, záz<strong>na</strong>my o provedených sondách, či<br />
speciálních průzkumech, výsledky výpočtu<br />
zatížitelnosti apod. Stručně shrnuto, jedná<br />
se o jakýsi elektronický mostní list. Bohužel,<br />
ačkoli se jedná o nástroj velmi užitečný<br />
a výkonný, je to systém poměrně nový<br />
a zejmé<strong>na</strong> u starších konstrukcí v něm<br />
nelze <strong>na</strong>jít požadované informace jako<br />
<strong>na</strong>př. výkresy skutečného provedení.<br />
T YPY MOSTNÍCH KONSTRUKCÍ<br />
Dálniční síť je ve Velké Británii vybudová<strong>na</strong><br />
již desítky let. Větši<strong>na</strong> mostních konstrukcí<br />
spadá svým stářím do období 60.<br />
a 70. let minulého století. V té době projektanti<br />
<strong>na</strong>vrhovali a vyvíjeli různé typy<br />
přemostění. Některé jsou zdařilé, některé<br />
méně. Setkáme se zde s celou řadou<br />
konstrukčních řešení tak, jak je známe<br />
u nás. Nejčastější jsou <strong>mosty</strong> železobetonové<br />
klenbové, rámové, deskové, trámové,<br />
dále betonové předpjaté, následují<br />
ocelové a ocelobetonové spřažené.<br />
Velmi časté jsou spřažené konstrukce<br />
beton-beton, kdy základem bývá předpjatý<br />
trámový prvek, <strong>na</strong> který se <strong>na</strong>betonuje<br />
železobetonová deska. Další zvláštností<br />
této doby jsou tzv. nosníky Preflex<br />
(u nás známé pod pojmem SNOP<br />
– spřažený nosník ohybem předpjatý).<br />
Jedná se o ocelový nosník s obetonovanou<br />
dolní pásnicí a s horní pásnicí spraženou<br />
s betonovou deskou. Aby beton<br />
<strong>na</strong> dolní pásnici spolupůsobil, je v něm<br />
vyvozeno tlakové <strong>na</strong>pětí tak, že se <strong>na</strong>dvýšený<br />
nosník ohne směrem dolů a obetonuje<br />
se dolní pásnice. Po zatvrdnutí betonu<br />
se nosník uvolní, a tím se do betonu<br />
vnese tlakové <strong>na</strong>pětí. Pro přepočet zatížitelnosti<br />
takovýchto typů konstrukcí je<br />
často obtížné vůbec získat původní návrhové<br />
předpisy. Posouzení je <strong>na</strong>víc nutné<br />
provést podle současně platných předpisů<br />
<strong>na</strong> základě metodiky mezních stavů.<br />
Je proto vhodné zavést určité zjednodušující<br />
předpoklady, <strong>na</strong>př. zanedbat beton<br />
<strong>na</strong> dolní pásnici a neuvažovat s ním pro<br />
výpočet únosnosti.<br />
M ETODIKA PŘEPOČTU KONSTRUKCÍ<br />
Stanovení zatížení pro návrh nových<br />
a přepočet stávajících mostních konstrukcí<br />
se provádí <strong>na</strong> základě metodiky mezních<br />
stavů podle tzv. Departmental Standards,<br />
které vydává HA ve spolupráci<br />
<strong>48</strong> B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
s ostatními odpovědnými orgány jednotlivých<br />
zemí Velké Británie. Jedná se o ucelený<br />
soubor technicko-kvalitativních podmínek<br />
a doplněných návrhových norem<br />
BS (British Standard) pro účely <strong>na</strong>vrhování<br />
a přepočítávání silničních mostů. Tento<br />
soubor se <strong>na</strong>zývá DMRB (Design Manual<br />
for Road and Bridges).<br />
Na základě provedených prohlídek správce<br />
oblasti po dohodě s HA určí konstrukci,<br />
která má být přepočte<strong>na</strong>. Nejčastěji to<br />
bývá v rámci uceleného fi<strong>na</strong>nčního programu,<br />
systematického monitoringu. Základem<br />
jakékoliv projektové činnosti pro HA,<br />
ať už se jedná o návrh nové nebo posuzování<br />
či rekonstrukci stávající konstrukce, je<br />
tzv. Approval In Principle (dále jen AIP). AIP<br />
je základní ustanovení pro další činnost<br />
a podléhá schválení HA. Jsou tam uvedeny<br />
identifikační údaje o konstrukci, vysvětlení<br />
důvodu, proč je daná konstrukce přepočítává<strong>na</strong>,<br />
popis <strong>na</strong>vrženého modelu,<br />
uvažované zatížení a kategorie konstrukce.<br />
Posledně zmíněná kategorie je velice<br />
důležitý údaj, neboť <strong>na</strong> jeho základě se<br />
provádí kontrola statického výpočtu. Podle<br />
náročnosti a složitosti konstrukce se rozlišují<br />
kategorie 0, 1, 2, 3. Kategorie 3 je nejpřísnější<br />
a spadají sem staticky velmi složitě<br />
působící konstrukce, které vyžadují kontrolu<br />
výsledku statického výpočtu nezávislou<br />
organizací. Větši<strong>na</strong> běžných mostních<br />
konstrukcí spadá do kategorie 2, kdy kontrolu<br />
statického výpočtu provádí nezávislá<br />
skupi<strong>na</strong> v rámci jedné organizace. Výsledkem<br />
celého procesu je zpráva o výsledcích<br />
přepočtu tzv. Assessment Report,<br />
kde je popsán podrobný postup a<strong>na</strong>lýzy<br />
konstrukce, zavedené předpoklady včetně<br />
materiálových charakteristik a shrnutí<br />
výsledků. Nedílnou součástí zprávy je<br />
tzv. Check Certificate, kterým autor potvrdí<br />
správnost obsahu zprávy. Zpráva se<br />
pak předloží HA ke schválení. Na základě<br />
výsledků zprávy se rozhoduje o dalším<br />
postupu (snížení zatížitelnosti, pokud<br />
to podmínky provozu dovolují, studie proveditelnosti<br />
zesilujících opatření či rekonstrukce<br />
nebo odstranění stávající a návrh<br />
a realizace nové konstrukce).<br />
P ŘÍKLADY PORUCH<br />
Nejčastějšími poruchami ocelových mostů<br />
jsou poruchy způsobené ú<strong>na</strong>vou a korozí<br />
v důsledku špatné údržby a detailů. Příklady<br />
ú<strong>na</strong>vového porušení příhradového<br />
ztužení ocelového komorového mostu<br />
před opravou a po opravě jsou uvedeny<br />
<strong>na</strong> obr. 3 a 4.<br />
U betonových mostů je největším problémem<br />
nefunkční hydroizolace. V důsledku<br />
toho dochází k jejich z<strong>na</strong>čné degradaci<br />
vlivem vlhkosti. Na obr. 5 a 6 je ukázka<br />
degradace betonové mostovky spraženého<br />
ocelobetonového mostu <strong>na</strong> dálnici M5<br />
vlivem karbo<strong>na</strong>tace betonu.<br />
S HRNUTÍ<br />
V průběhu práce <strong>na</strong> projektu přepočtů<br />
mostních konstrukcí do Velké Británie<br />
bylo velkým přínosem seznámení<br />
se s tamními návrhovými a legislativními<br />
postupy. Velkou výhodou pro získávání<br />
informací o stávajících konstrukcích je<br />
bezesporu elektronická databáze mostních<br />
listů.<br />
Z uvedených příkladů poruch mostů je<br />
patrné, že se tamní konstrukce potýkají<br />
se zhruba stejnými problémy degradace<br />
betonových a ocelových konstrukcí nebo<br />
jejich částí jako v tuzemsku, i přesto, že<br />
se <strong>na</strong>cházejí v mírnějších a stálejších klimatických<br />
podmínkách. Rovněž je zřejmé,<br />
že neméně závažné problémy konstrukcí<br />
byly způsobeny nevhodnými návrhy<br />
nebo nekázní <strong>na</strong> stavbě.<br />
5 6<br />
Ing. Radek Falář<br />
Mott MacDo<strong>na</strong>ld, spol. s r. o.<br />
Národní 15, 110 00 Praha 1<br />
tel.: 221 412 819<br />
e-mail: radek.falar@mottmac.com<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
3<br />
4<br />
S ANACE<br />
REHABILITATION<br />
Obr. 1 Operační oblasti HA<br />
Fig. 1 Highways Agency Areas<br />
Obr. 2 Operační oblast Area 2<br />
Fig. 2 Area 2<br />
Obr. 3 Diagonála porušená ú<strong>na</strong>vovou<br />
trhlinou<br />
Fig. 3 Broken diago<strong>na</strong>l with the fatigue<br />
crack<br />
Obr. 4 Diagonála po opravě připojená<br />
třecím stykem<br />
Fig. 4 Repaired diago<strong>na</strong>l using HSFG<br />
connection<br />
Obr. 5 Jádrový vývrt degradované betonové<br />
desky mostovky<br />
Fig. 5 Core sample of deteriorated<br />
concrete deck slab<br />
Obr. 6 Odhalená horní výztuž desky<br />
Fig. 6 Bared top reinforcement of deck slab<br />
49
F IREMNÍ PREZENTACE<br />
COMPANY PRESENTATION<br />
M OST SO 207 - ESTAKÁDA, R6 PRŮTAH MĚSTEM KARLOVY VARY<br />
Neustálý nárůst dopravního zatížení v České republice zesiluje tlak <strong>na</strong> dobudování<br />
sítě dálnic a rychlostních komunikací a s tím souvisejících dopravních<br />
řešení obcí a měst tedy tzv. průtahů a obchvatů. Součástí dopravního řešení<br />
rychlostní komunikace R6 je i „zajímavě“ koncipovaný průtah městem Karlovy<br />
Vary. V rámci této stavby byl postaven nový most: ESTAKÁDA SO 207.<br />
Stoupající nároky <strong>na</strong> kvalitu stavebních děl už dnes zahrnují běžně požadavky<br />
<strong>na</strong> dlouhodobou odolnost staveb vůči škodlivým vlivům spojenou s estetickým<br />
provedením díla. Proto se povrchové úpravy betonových a železobetonových<br />
konstrukcí staly běžnou součástí stavebních prací i <strong>na</strong>př. v mostním<br />
stavitelství. Příkladem použití takových technologií je i tento příspěvek.<br />
Most je součástí průtahu R6 Karlovy Vary – západ. Dílo bylo realizováno<br />
v rámci Sdružení průtahu <strong>silnice</strong> I/6. Tato estakáda překračuje ve Dvorech<br />
železniční trať, silnici I/6, Chodovský potok a kruhovou křižovatku u OC<br />
TESCO. Pravotočivým obloukem v extravilánu přechází do rovné části, překračuje<br />
mimoúrovňově silnici I/20 se směry Jenišov, Doubí, Plzeň, pokračuje<br />
rovným úsekem do biokoridoru a levým obloukem se <strong>na</strong>pojuje <strong>na</strong> stávající<br />
I/6. Stavba průtahu <strong>silnice</strong> I/6 Karlovy Vary – západ řeší dokončení výstavby<br />
čtyřpruhové komunikace I/6 v západní části města Karlovy Vary a její provizorní<br />
<strong>na</strong>pojení <strong>na</strong> rychlostní komunikaci R6 před obcí Hory. Kapacitní i dopravní<br />
parametry nové komunikace umožňují převést dopravní zátěž z města<br />
ve směru <strong>na</strong> Cheb a mimoúrovňovými křižovatkami se <strong>na</strong>pojuje doprava<br />
z komunikace I. třídy I/20 a z komunikací II. třídy II/220 a II/222.<br />
• Objekt: Most SO 207 Estakáda R6 Průtah Karlovými Vary<br />
• Investor: ŘSD – pobočka Karlovy Vary CZ<br />
• Projekce: Pragoprojekt Praha CZ<br />
• GDS: SMP – Praha CZ<br />
• Realizační firma: Efisan s.r.o. Tlučná CZ<br />
• Rok realizace: 2007<br />
• Aplikovaný systém společnosti BASF: materiály EMACO, Masterseal ®<br />
368, Mastertop ® 1110, Masterseal ® 332 Antigraffiti<br />
Z ADÁNÍ OD INVESTORA ŘSD (A GDS)<br />
• Sa<strong>na</strong>ce otvorů po distančních trubičkách<br />
• Aplikace nátěru OS-B – pilíře a opěry RAL9001<br />
1<br />
2<br />
• Aplikace nátěru OS-B – nosná konstrukce RAL9002<br />
• Aplikace nátěru Antigraffiti – pilíře a opěry<br />
• Aplikace nátěru OS-C – nosná konstrukce <strong>na</strong>d tratí RAL9002 („ochra<strong>na</strong> proti<br />
kouřovým plynům“)<br />
• Celková plocha nátěrů – cca 26 000 m 2 .<br />
P OPIS KONSTRUKCE<br />
Nosná konstrukce SO 207 se skládá ze 3 typů konstrukčních prvků, a to:<br />
• 1. SO 207A – spojitá kce z podélně předpjatých mostních prefabrikovaných<br />
nosníků T 93 spřažené s deskou přes příčníky <strong>na</strong>d jednotlivými pilíři – OP1<br />
až P8 – cca 135 m x 2 <strong>mosty</strong><br />
• 2. SO 207B – v podélném směru spojitá komůrková konstrukce ze segmentových<br />
prefabrikovaných dílců letmo montovaných – cca 501 m x 2 <strong>mosty</strong><br />
• Pilíře konstrukce SO 207 a SO 207B. Pilíře se v rovině kolmé <strong>na</strong> osu mostu<br />
mírně kónicky souměrně rozšiřují – rozšíření jedné strany je ve směru<br />
od osy mostu <strong>na</strong> výšku 3 m o cca 0,275 m, čímž vzniká tvarové řešení<br />
do písmene V.<br />
S ohledem <strong>na</strong> polohu celé estakády v intravilánu města Karlovy Vary byl <strong>na</strong>vržen<br />
dvoubarevný celoplošný sjednocující a protiimisní nátěr doplněný <strong>na</strong>víc<br />
ve spodní části konstrukce do výšky cca 5 m Antigraffiti nástřikem jako ochra<strong>na</strong><br />
proti „sprejerům“.<br />
F INÁLNÍ ŘEŠENÍ TECHNOLOGIÍ BASF<br />
Pro celý objekt estakády byl <strong>na</strong>vržen celoplošný ochranný systém povrchových<br />
ploch aplikovaný v jednotlivých technologických krocích:<br />
• Omytí konstrukce tlakovou vodou<br />
• Aplikace <strong>na</strong>vrhovaných systémů z mobilních věží (plošin)<br />
• Vysprávky otvorů po distančních trubičkách a kosmetických vad sa<strong>na</strong>čními<br />
hmotami EMACO S88C a R305 dle příslušných technických listů a TKP<br />
• Sjednocující nátěry Masterseal ® 368, Mastertop ® 1110 a Masterseal ®<br />
332 Antigraffiti<br />
Pro celoplošnou povrchovou úpravu estakády byl zvolen sjednocující nátěr<br />
(ve dvou pracovních krocích) <strong>na</strong> bázi akrylátů produktem Masterseal ® 368<br />
pomocí technologie stříkání airless, která zajišťuje homogenní nástřik. Tímto<br />
způsobem je dosažen široký a rovnoměrný nános materiálu <strong>na</strong> celou plochu<br />
konstrukce estakády. Použitý materiál splňuje požadavky kladené ČSN EN<br />
1504-2 i TKP MSDS <strong>na</strong> odolnosti vůči chloridům, <strong>na</strong> stálobarevnost apod. a je<br />
zařazen dle TP 89 (ŘSD/MDS-OPK) do skupiny OS-B jako nános pro nepojížděné<br />
plochy. Nátěry spodních ploch nosné konstrukce <strong>na</strong>d provozovanou<br />
železniční tratí byly provedeny tzv. nátěry proti kouřovým plynům materiálem<br />
<strong>na</strong> bázi vodou ředitelných epoxidů Mastertop ® 1110. Tento materiál je zařazen<br />
pro svoji zvýšenou odolnost dle TP 89 (ŘSD/MDS-OPK) do skupiny OS-C jako<br />
nános se zvýšenou hutností pro nepojížděné plochy. Spodní části konstrukce<br />
do výšky možného zásahu sprejerů byly opatřeny ochranným nástřikem<br />
(v souladu se zpracovaným a schváleným TPP pro aplikaci nátěru <strong>na</strong> ochranu<br />
konstrukcí proti sprejerům) materiálem Masterseal ® 332 Antigraffiti.<br />
Obr. 1 Celkový pohled <strong>na</strong> estakádu<br />
Obr. 2 Sa<strong>na</strong>ce otvorů po distančních trubičkách hmotami EMACO<br />
Obr. 3 Aplikace nástřiku sjednocujícího nátěru Masterseal ® 368<br />
50 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
3
Veškeré práce v průběhu výstavby proběhly dle plánovaného harmonogramu.<br />
Všechny systémy po roce provozu nevykazují žádné poruchy nebo závady.<br />
Realizované dílo je jedním z výz<strong>na</strong>mných projektů realizovaných <strong>na</strong> území<br />
Karlovarského kraje a pomáhá s řešením stávající dopravní situace v centru<br />
města Karlovy Vary.<br />
Popsaná aplikace je příkladem úspěšné realizace systémů společnosti BASF<br />
při dodržování přísných kvalitativních požadavků uvedených v TKP MSDS, ČSN<br />
EN 1504-2 a současně realizace prací ve velmi krátkém termínu s použitím<br />
strojních aplikací materiálů.<br />
Společnost BASF Stavební hmoty Česká republika s. r. o. <strong>na</strong>bízí široké spektrum<br />
produktů a technologií, které je možné úspěšně použít v kterékoli fázi<br />
stavby, tedy nejen pro finální úpravu povrchů betonových a železobetonových<br />
konstrukcí a také v kterémkoli odvětví stavebnictví.<br />
T ECHNOLOGIE BASF POUŽITELNÉ V RÁMCI VÝSTAVBY MOSTNÍCH<br />
KONSTRUKCÍ<br />
Číslo Název Technologie Materiál<br />
Injektáže Masterflex<br />
1 Spodní stavba Pracovní a dilatační spáry Pásy a bobt<strong>na</strong>vé pásky<br />
Řízená pracovní spára Masterflex ® 850<br />
Bitumenová PCI Pecimor F<br />
2 Izolace spodní stavby<br />
Cementová PCI Dichtschlämme ®<br />
3<br />
Sa<strong>na</strong>ce a vysprávky<br />
mostů<br />
4 Ložiska<br />
5 Zálivky – kotvení<br />
6 Mostovka – vysprávky<br />
7 Izolace mostovky<br />
8 Izolace žlabu<br />
9 Chodníky – povrchy<br />
10<br />
11<br />
Tmelení<br />
pracovních<br />
a dilatačních spár<br />
Nátěry –<br />
hydrofobizace<br />
12 Antigraffiti<br />
Cementové EMACO ® R 305, EMACO ® S88C<br />
Epoxidové Mastertop ® P 605<br />
Plastmalty Mastertop ® P 605<br />
Cementové PCI Vergussmörtel<br />
Cementové PCI Vergussmörtel<br />
Epoxidové Mastertop ® P 605<br />
Ostatní Masterflow ® 102 CS<br />
Cementové EMACO ® T 450<br />
Epoxidové Mastertop ® P 605<br />
Trhliny PCI Apogel ® F<br />
Stříkaná Conipur M 800<br />
Asfaltové pásy Mastertop ® P 605<br />
Nátěrová Mastertop ® P 605/Conipur TC 459<br />
Epoxidehtová Masterseal ED<br />
Stříkaná Conipur M 800<br />
Nátěrové Mastertop ® P 605/Conipur TC 458<br />
Epoxidové Mastertop ® 1110<br />
Hydrofobizační Masterseal ® 303<br />
Pojížděné (izolační) Systém Conideck<br />
Zvýšené zatížení PCI Escutan TF<br />
Ostatní Masterflex ® 474<br />
Cementové FlexiJoint<br />
Transparentní Masterseal ® 303<br />
Akryl (barevná) Masterseal ® 368, Masterseal 367 ® E<br />
Jednorázové Masterseal ® 332 Antigraffiti<br />
Semipermanentní Masterseal ® 352<br />
13 Inhibitor koroze Silan (migrující) Protectosil ® CIT<br />
14 Krystalizace Cementové Masterseal ® 501<br />
Takto úspěšně aplikované technologie v rámci výstavby nových mostních konstrukcí<br />
nám zajišťují dlouhodobou životnost a kvalitu celého díla. Ke spokojenosti<br />
správce nebo uživatele díla (v tomto případě a ve většině podobných<br />
staveb stát) dochází díky účinnému působení ochranných látek k prodloužení<br />
cykličnosti oprav v řádech několika let, což pochopitelně příznivě působí<br />
<strong>na</strong> úspory v oblasti nutné údržby. Oddálením destruktivních vlivů imisních<br />
látek <strong>na</strong> betonové a železobetonové konstrukce při zachování estetických kvalit<br />
a vzhledu mostních konstrukcí splňují použité materiály svůj účel i funkci.<br />
Za BASF Stavební hmoty<br />
Česká republika s. r. o.<br />
Ladislav Dvořák<br />
ladislav.dvorak@basf.com<br />
Ing. Libor Hlisníkovský<br />
libor.hlisnikovsky@basf.com<br />
www.basf-sh.cz<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
4<br />
F IREMNÍ PREZENTACE<br />
COMPANY PRESENTATION<br />
Obr. 4 Mobilní věž pro aplikaci nástřiků<br />
Obr. 5 Pohled <strong>na</strong> spodní část konstrukce ošetřené nástřikem Masterseal ® 368<br />
Obr. 6 Detail nástřiku sjednocujícího nátěru Masterseal ® 368<br />
Obr. 7 Příprava materiálu pro aplikaci<br />
7<br />
5<br />
6<br />
51
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
N A V R H O V A N I E Z L O Ž E N I A VYSOKOHODNOTNÝCH BETÓNOV<br />
THE DESIGN C O M P O U N D OF THE H I G H P E R F O R MANCE<br />
CONCRETES<br />
J ACEK ŚLIWIŃSKI, TOMASZ TRACZ, TIBOR ĎURICA<br />
Používanie vysokohodnotných betónov (HPC) <strong>na</strong>dobúda<br />
v celosvetovom rozsahu stále väčšieho výz<strong>na</strong>mu a výroba<br />
HPC <strong>na</strong>dobúda stále väčších objemov. V príspevku je uvádzaná<br />
metóda <strong>na</strong>vrhovania zloženia zmesí čerstvého betónu<br />
pre HPC, prostredníctvom ktorej je možné zabezpečiť splnenie<br />
požiadaviek zákazníka <strong>na</strong> kvalitu HPC.<br />
Application of the High Performance Concretes (HPC) constantly<br />
acquires higher importance in the global scale and<br />
production of HPC acquires higher extent. The method of the<br />
design compound of fresh melds of concrete for the HPC, by<br />
means of it is possible to ensure fulfilment of claims of the<br />
customer for quality of HPC is presented in this paper.<br />
V ŠEOBECNÁ CHARAKTERISTIKA VYSOKOHODNOTNÝCH<br />
BETÓNOV A ICH PONÍMANIE<br />
Úvodom je treba podčiarknuť, že popisovaná skupi<strong>na</strong> novodobých<br />
cementových kompozitov vychádza z tradičného obyčajného<br />
hutného betónu. Stanovuje jeden z efektov konzekventnej<br />
a už desiatky rokov vykonávanej modifikácie tradičného obyčajného<br />
hutného betónu. Cieľom modifikácie bolo redukovanie<br />
„prirodzených” nedoko<strong>na</strong>lostí tohto materiálu. Popisované<br />
vysokohodnotné betóny ukazujú príklad, ako postupne eliminujúc<br />
nedostatky tradičného materiálu, možno získať materiál<br />
o nových a v <strong>na</strong>proste väčšine hodnotnejších vlastností.<br />
Poňatie vysokohodnotného betónu nie je do týchto čias<br />
jednotne definované, dôkazom čoho je pretrvávajúca diskusia,<br />
<strong>na</strong>pr. <strong>na</strong> konferencii [1], [2]. Bola prijatá dohoda, že betóny<br />
o pevnosti vyše C40/50 sa budú <strong>na</strong>zývať vysokohodnotné<br />
betóny (HPC – High Performance Concrete), ktoré však okrem<br />
vysokej pevnosti v tlaku sú charakteristické aj inými technicky<br />
výz<strong>na</strong>mnými vlastnosťami <strong>na</strong> vyššej úrovni. Rozhodujúca je<br />
tu trvanlivosť betónu v konkrétnych korozívnych podmienkach,<br />
nízka permeabilita plynov a pár, vysoká odolnosť proti opotrebovanie<br />
a pod.<br />
Vzhľadom <strong>na</strong> rýchly pokrok v technológii vysokohodnotných<br />
cementových betónov – vo väzbe <strong>na</strong> pokroky v technológii<br />
cementu, prísad a minerálnych prímesí – sa postupne objavili<br />
spresňujúce ponímania týchto betónov: VHPC (Very High Performance<br />
Concrete), kde sa vyžadujú pevnosti v tlaku od 100<br />
do 150 MPa, a taktiež betóny UHPC (Ultra High Performance<br />
Concrete), kde sa dosahujú pevnosti v tlaku vyše 150 MPa.<br />
Do tejto skupiny je možné zaradiť aj betóny z reaktívnych práškových<br />
materiálov RPC (Reactive Powder Concrete), kde hodnota<br />
reálne dosahovanej maximálnej pevnosti v tlaku (v laboratórnych<br />
podmienkach) sa očakáva okolo 350 MPa [3].<br />
V súčasnosti širšieho praktického použitia dosiahli hlavne<br />
vysokohodnotné betóny HPC, tj. betóny tried od C60/75 až<br />
C100/115, ktoré sa použili pri zhotovovaní vysokých budov zo<br />
železobetónu, mostných konštrukcií alebo vozoviek [4]. V prípade<br />
praktického použitia betónov VHPC a UHPC ide zatiaľ skôr<br />
o experimentálne objekty. Príkladom takýchto experimentálnych<br />
objektov zhotovených z cementového kompozitu z reaktívnych<br />
práškov (RPC) je lávka pre peších a pre cyklistov v Sherbrooke<br />
(Ka<strong>na</strong>da), podrobne popísaná v [3], alebo viadukt v Saint-Pierre-la<br />
Cour (Francúzsko) [16].<br />
Hlavným dôvodom, prečo projektanti siahajú po využívaní<br />
vysokohodnotných betónov (HPC), je možnosť zmenšenia prierezov<br />
konštrukčných prvkov a vďaka tomu určité zníženie vlastnej<br />
hmotnosti konštrukcie, ako aj získanie prvkov železobetónovej<br />
konštrukcie o vysokej trvanlivosti a tým zvýšenie životnosti<br />
stavby.<br />
V YSOKOHODNOTNÝ BETÓN – HPC<br />
– AKO DVOJZLOŽKOVÝ ZRNITÝ KOMPOZIT<br />
Aby bolo možné porozumieť takému materiálu, ako je zatvrdnutý<br />
cementový betón a teda aj betón HPC, je potrebné ozrejmiť<br />
hlavné faktory, ktoré vplývajú <strong>na</strong> jeho jednotlivé vlastnosti. Najlepšie<br />
je použiť <strong>na</strong>jjednoduchší model betónu, akým je model<br />
dvojzložkového kompozitu so zrnitým plnivom. V tomto modeli<br />
(obr. 1) jednou z fáz sú zrná kameniva, druhou zase zatvrdnutý<br />
cementový kameň.<br />
Predkladaný model vychádza z určitých predpokladov, ktoré<br />
nie sú vždy príliš zreteľné a nemajú vždy rov<strong>na</strong>kú vypovedaciu<br />
hodnotu, pretože ani materiál zŕn kameniva, ani zatvrdnutý<br />
cementový kameň nie sú rovnorodými, homogénnymi fázami.<br />
Takže aj oni by mohli byť predstavené ako materiály viaczložkové.<br />
Napriek tomu predkladaný model úplne vyhovuje pre ďalšie<br />
úvahy.<br />
Je zrejmé, že jednotkový objem výsledného materiálu/betónu<br />
zodpovedá objemu jednotlivých zložiek: zatvrdnutého cementového<br />
kameňa (Vck) a kameniva (Vk). Pretože materiál/betón<br />
pozostáva iba z týchto dvoch zložiek, súčet ich objemov sa musí<br />
rov<strong>na</strong>ť jednotke objemu (Vck + Vk = 1). Každá z týchto zložiek je<br />
charakterizovaná svojimi vlastnosťami (Wck) i (Wk), <strong>na</strong>pr. pevnosťou<br />
v tlaku, pórovitosťou apod. Hľadajúc úlohu objemov zložiek<br />
a ich vlastností je možné ohodnotiť vlastnosť materiálu z nich<br />
zloženého, tj. betónu (Wb) <strong>na</strong>sledovne:<br />
Wb = Vck Wck + Vk Wk. (1)<br />
Rovnica (1) jednoduchým spôsobom popisuje vplyv objemu<br />
a vlastností jednotlivých zložiek <strong>na</strong> vlastnosti z nich zhotoveného<br />
materiálu/betónu. Z rovnice jasne vyplýva, že čím<br />
Obr. 1 Model zatvrdnutého betónu ako dvojzložkového kompozitu<br />
Fig. 1 The hardening concrete model as a two components composit<br />
��������������������������<br />
�� �� ��� �� �<br />
�����������������������������<br />
����������������������<br />
������������������<br />
������������������������<br />
�������������<br />
�� � ��� � �<br />
52 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
1
viac je danej zložky alebo o<strong>na</strong> obsahuje užitočnejšie, vhodnejšie<br />
vlastnosti, tým intenzívnejšie, užitočnejšie a dôkladnejšie<br />
vplýva <strong>na</strong> vlastnosti kompozitu. Je zrejmé, že rovnica (1) neuvádza<br />
vplyv dôležitého faktora, ktorým v betóne (a iných betónu<br />
podobným materiálom) je prídržnosť <strong>na</strong> fázovom rozhraní<br />
medzi zatvrdnutým cementovým kameňom a povrchom<br />
zŕn kameniva.<br />
Predstavený jednoduchý model vedie ku istým výsledkom,<br />
dotýkajúcich sa zásad <strong>na</strong>vrhovania zloženia čerstvého betónu<br />
z pohľadu možnosti získania jeho <strong>na</strong>jdôležitejších technicky<br />
výz<strong>na</strong>mných vlastností. Pozornosť bude venovaná jeho rozhodujúcim<br />
vlastnostiam: pevnosť a pórovitosť (priepustnosť).<br />
Ako je známe, v prípade obyčajného betónu materiál kameniva<br />
má zvyčajne lepšie vlastnosti ako sú vlastnosti zatvrdnutého<br />
cementového kameňa. Pevnosť materiálu kameniva (f k)<br />
je z<strong>na</strong>čne väčšia ako je pevnosť zatvrdnutého cementového<br />
kameňa (f ck), <strong>na</strong>proti tomu pórovitosť je z<strong>na</strong>čne nižšia. Z rovnice<br />
(1) vyplýva záver, že aby bolo možné získať čo <strong>na</strong>jväčšiu<br />
pevnosť, je treba z jednej strany ohraničiť v betóne objem<br />
zatvrdnutého cementového kameňa <strong>na</strong> úkor objemu kameniva,<br />
z druhej strany využiť dostupné prostriedky s cieľom priblíženia<br />
jeho pevnosti ku pevnosti materiálu kameniva.<br />
Pokiaľ ide o získanie betónu o čo možno <strong>na</strong>jnižšej priepustnosti,<br />
je zrejmé, že zložkou <strong>na</strong>jväčšej pórovitosti (a to pórovitosti<br />
otvorenej) je cementový kameň, druhá v poradí pre migrujúce<br />
médium je prechodová vrstva <strong>na</strong> fázovom rozhraní „cementový<br />
kameň – povrch zr<strong>na</strong> kameniva“. Táto úvaha by poukazovala<br />
<strong>na</strong> cielené ohraničenia obsahu cementového kameňa<br />
a <strong>na</strong> redukovanie jeho pórozity a priepustnosti“. Z toho istého<br />
dôvodu musí byť redukovaná aj veľkosť plochy prechodovej<br />
vrstvy <strong>na</strong> fázovom rozhraní a musí byť zodpovedajúco zabezpečená<br />
aj jej kvalita.<br />
Samozrejme, že problém nie je taký jednoduchý a jednoz<strong>na</strong>čný,<br />
ako je uvedené, pretože okrem pevnosti či pórovej štruktúry<br />
a priepustnosti sú ešte ďalšie pohľady, ktoré rozhodujú o nevyhnutnom<br />
obsahu cementovej pasty v čerstvom betóne, resp.<br />
objeme zatvrdnutého cementového kameňa v betóne, a to predovšetkým<br />
spracovateľnosť čerstvého betónu.<br />
Z uvedených úvah vyplýva, že vlastnosti betónu môžu byť vo<br />
všeobecnosti formulované cez:<br />
• zodpovedajúcu špecifikáciu požiadaviek <strong>na</strong> vlastnosti, ako aj<br />
zodpovedajúci výber objemu cementovej pasty,<br />
• zodpovedajúcu špecifikáciu požiadaviek <strong>na</strong> vlastnosti, ako aj<br />
zodpovedajúci výber objemu zmesi kameniva,<br />
• zodpovedajúce vytváranie kvalitnej väzby (súdržnosti) a hrúbky<br />
prechodovej vrstvy <strong>na</strong> fázovom rozhraní, <strong>na</strong> ktorej o<strong>na</strong><br />
vystupuje.<br />
Navrhovanie zloženia každého betónu, a teda aj betónu<br />
vysokohodnotného, vo všeobecnosti vychádza z požiadavky<br />
<strong>na</strong> zabezpečenie vyžadovaných vlastností a potrebného množstva<br />
týchto troch faktorov.<br />
Žiada sa podčiarknuť, že obidve <strong>na</strong>jdôležitejšie požiadavky<br />
kladené <strong>na</strong> HPC (vysoká pevnosť v tlaku a vysoká trvanlivosť)<br />
sú synergické, <strong>na</strong>koľko činitele, ktoré umožňujú získanie vysokých<br />
pevností, zároveň zabezpečia aj vysokú trvanlivosť a vice<br />
versa.<br />
Úloha, ako získať betón čo možno <strong>na</strong>jvyššej pevnosti a <strong>na</strong>jnižšej<br />
porozity a priepustnosti, je v konečnom dôsledku funkciou:<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
• maximalizácie pevnosti a hutnosti zatvrdnutého cementového<br />
kameňa, čo súvisí hlavne s minimalizáciou vodného súčiniteľa,<br />
ako aj použitím vhodných minerálnych prímesí,<br />
• maximalizácie pevnosti a minimalizácie medzerovitosti zmesi<br />
kameniva, čo súvisí s výberom horniny, zrnitosťou kameniva<br />
a jeho tvarovým indexom,<br />
• maximalizácie väzbových síl, ktorými sú spájané tieto dva komponenty,<br />
ako aj hutnosti prechodovej vrstvy <strong>na</strong> fázovom rozhraní,<br />
čo je spojené s obidvomi vyššie uvedenými faktormi.<br />
Nie je tu možné zabudnúť <strong>na</strong> dôležitosť ďalších technologických<br />
faktorov, ako je dobrá spracovateľnosť, efektívnosť zhutňovania<br />
a ošetrovanie čerstvého betónu atď.<br />
Základné požiadavky dotýkajúce sa zložiek<br />
vysokohodnotných betónov HPC<br />
Pre výrobu vysokohodnotného betónu podľa doterajších charakteristík<br />
je potrebné zabezpečiť zložky zodpovedajúcich vlastností,<br />
tj. cementu, kameniva, plastifikačnej a vodu redukujúcej prísady,<br />
ako aj minerálnych prímesí.<br />
Ako spojivo sa <strong>na</strong>jčastejšie používa cement o skutočnej<br />
pevnosti v tlaku <strong>na</strong>d 45 MPa, ktorého mineralogické zloženie<br />
a jemnosť mletia umožňuje získať hutnú mikroštruktúru vzniknutého<br />
zatvrdnutého cementového kameňa. Pretože vysokohodnotný<br />
betón HPC sa spravidla vyrába za použitia super -<br />
plastifikátorov odporúča sa, aby použitý cement obsahoval málo<br />
(< 10 %) hlinitanu trojvápe<strong>na</strong>tého (C 3A). Obsah C 3A totiž vplýva<br />
<strong>na</strong> efekt stekutenia čerstvého betónu a <strong>na</strong> jeho stabilitu v závislosti<br />
od času [5]. Podrobnejšie poz<strong>na</strong>tky dotýkajúce sa možnosti<br />
použitia rôznych druhov cementov sú uvedené v práci [6].<br />
Ako plnivo sa používa kamenivo z hornín, ktorých vlastnosti<br />
sú vždy lepšie, ako zatvrdnutého cementového kameňa. Kamenivo<br />
musí byť dobrej kvality, z hornín vysokej pevnosti, zrnitosť<br />
kameniva, tvar a povrch zŕn musí umožniť vysokú prídržnosť<br />
s cementovým kameňom <strong>na</strong> fázovom rozhraní a minimálny<br />
obsah cementového tmelu. Odporúčaná veľkosť zŕn hrubého<br />
kameniva d max nemá byť <strong>na</strong>d 10 až 15 mm [7] (v Európe 8 až<br />
16 mm). Používanie väčších zŕn spôsobuje väčšiu nerovnorodosť<br />
betónu, ako aj koncentráciu <strong>na</strong>pätí v zaťaženom materiále<br />
a v konečnom dôsledku zníženie jeho pevnosti.<br />
Ako už bolo uvedené, dosiahnutie nízkych hodnôt vodného<br />
súčiniteľa w/c nie je možné bez použitia vysokoefektívnych<br />
superplastifikátorov, ktoré <strong>na</strong> strane jednej umožnia získať tekutú<br />
konzistenciu čerstvého betónu pri veľmi nízkom vodnom<br />
súčiniteli, <strong>na</strong> druhej strane zase spôsobia dezagregáciu zhluku<br />
zŕn cementu, umožňujúc lepšie využitie spojiva v dôsledku<br />
zväčšenia jeho merného povrchu. Treba tu však upozorniť, že<br />
efektívnosť superplastifikačnej prísady závisí od druhu použitého<br />
cementu, ako aj od druhu minerálnych prímesí [6]. Z tohto<br />
dôvodu musí byť táto efektívnosť vždy experimentálne preukázaná<br />
pre konkrétnu prísadu a pre konkrétny cement – ich vzájomná<br />
kompatibilita.<br />
Ďalšou zložkou vysokohodnotného betónu HPC sú jemnozrnné<br />
minerálne prímesi. Najčastejšie sa do HPC používa kremičitý<br />
úlet [17], ktorý vďaka amorfnej štruktúre SiO 2, veľmi veľkej<br />
jemnosti (častice ≤ 1 μm), veľmi veľkému špecifickému<br />
povrchu (okolo 20 m 2 /g) a s tým súvisiacej chemickej aktivite,<br />
úspešne modifikuje tvrdnúci cementový tmel, a tým aj cementový<br />
tmel v prechodovej vrstve <strong>na</strong> fázovom rozhraní povrchu zŕn<br />
kameniva. Kremičitý úlet tu môže vystupovať v stave „<strong>na</strong>turál-<br />
53
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
nom“, tj. v stave v akom bol získaný pri výrobe ferrosilícia, alebo<br />
v stave granulovanom. Chemické zloženia a fyzikálne vlastnosti<br />
kremičitého úletu sú garantované výrobcom. Jednou z rozhodujúcich<br />
vlastností granulovaného kremičitého úletu musí<br />
byť jeho schopnosť ľahko dispergovať vo vode počas miešania<br />
čerstvého betónu a teda návrat do vysokého stupňa jemnosti.<br />
Perspektívnou prímesou vhodnou ku výrobe HPC sa javí<br />
aj metakaolín [19].<br />
Vysokohodnotné betóny HPC nižších tried (do okolo C60/75)<br />
je možné bežne v praxi vyrobiť ak sa použije cement minimálne<br />
triedy CEM I 42,5; bežné kvalitné prírodné ťažené alebo drvené<br />
kamenivo a kvalitná plastifikačná prísada. Ak chceme vyrobiť<br />
HPC triedy <strong>na</strong>d C70/85, musí byť kamenivo vyrobené z hornín<br />
vysokej pevnosti a kvalite „A“. Ukazuje sa, že rov<strong>na</strong>ko je nevyhnutné<br />
aj použitie kremičitého úletu, resp. inej minerálnej prímesi<br />
a superplastifikátora.<br />
V ÝPOČET HMOTNOSTNÉHO ZLOŽENIA HPC<br />
Ohraničenia doteraz používaných metód a vybrané<br />
súčasné závislosti medzi zložením a vlastnosťami betónu<br />
Zloženia čerstvého betónu HPC sa <strong>na</strong>vrhuje predovšetkým<br />
experimentálnymi metódami [8]. Vyplýva to <strong>na</strong>jmä z toho,<br />
že čerstvý betón nie je jednoduchou trojzložkovou zmesou.<br />
V dôsledku použitia superplastifikátorov, ako aj minerálnej prímesi<br />
sa zmes stáva minimálne päťzložkovou, vlastnosti ktorej sú<br />
veľmi závislé od kvalitatívnych a kvantitatívnych zmien jej zloženia.<br />
Známe sú tiež práce, kde autori pri <strong>na</strong>vrhovaní zloženia čerstvého<br />
betónu používajú čiastočne a<strong>na</strong>lytické metódy [9], [10].<br />
Známe a všeobecne používané metódy <strong>na</strong>vrhovania zloženia<br />
zmesi čerstvého betónu obyčajných betónov vychádzajú<br />
zo závislosti pevnosti v tlaku od zloženia zmesi (rovnice Bolomey‘a,<br />
Abrams‘a atď.), ktoré v prípade HPC nie sú aktuálne. Je<br />
to v dôsledku toho, že v prípade HPC sa používajú nízke, resp.<br />
veľmi nízke hodnoty vodného súčiniteľa v/c, obvykle pod hodnotu<br />
0,35 (c/v = 2,8), čo určuje hranice použitia rovnice Bolomey‘a.<br />
Podobne, avšak z dôvodu použitia plastifikačných prísad sa<br />
neaktuálnym stáva tradičný vzťah konzistencie čerstvého betónu,<br />
stanovujúci potrebnú dávku zámesovej vody od množstva<br />
cementu a kameniva.<br />
Jednou z troch základných rovníc, ktoré zo zrejmých dôvodov<br />
si aj <strong>na</strong>ďalej zachovali svoju dôležitosť, je nižšie uvedená rovnica<br />
(2), kde súčet absolútnych objemov všetkých zložiek sa má<br />
rov<strong>na</strong>ť objemu zhutneného čerstvého betónu.<br />
�<br />
+<br />
ρ �<br />
�<br />
+<br />
ρ �<br />
� ��<br />
+<br />
ρ ����<br />
��<br />
+<br />
ρ ��<br />
��<br />
+<br />
ρ ��<br />
�<br />
= ������������������ , (2)<br />
ρ �<br />
kde C, P, K hr, Ps, Pr, V je obsah použitého cementu, piesku, hrubého<br />
kameniva, prímesí, prísad a vody [kg/m 3 ], ρ c, ρ p, ρ khr, ρ ps,<br />
ρ pr, ρ v, jsou objemové hmotnosti jednotlivých zložiek [kg/m 3 ]<br />
alebo [kg/dm 3 ].<br />
Výsledky <strong>na</strong>jnovších výskumov dotýkajúcich sa relácii medzi<br />
zložením a vlastnosťami HPC pomaly túto medzeru vyplňujú.<br />
Rovnicu typu Bolomey‘a je možné vo všeobecnosti <strong>na</strong>hradiť<br />
<strong>na</strong>pr. overeným vzťahom podľa Larrard‘a [11], podľa ktorého<br />
pevnosť v tlaku HPC s prímesami (<strong>na</strong>jlepšie s kremičitým úletom)<br />
tvrdnúceho 28 dní v normálnych podmienkach je:<br />
Obr. 2 Krivky závislosti 28 dňovej pevnosti v tlaku vysokohodnotného<br />
betónu HPC od vodného súčiniteľa a obsahu kremičitého<br />
úletu vo väzbe <strong>na</strong> množstvo cementu kú/c (uvažované<br />
k k = 4,9 a skutočná pevnosť cementu k c = 45 MPa)<br />
Fig. 2 The current curve of 28 days compressive strength of the<br />
high performance concrete (HPC) to water cement ratio and<br />
content silica fume in the linkage to cement content (kú/c)<br />
(considering k k = 4.9 and real cement compressive strength<br />
k c = 45 MPa)<br />
Obr. 3 Krivky závislosti 28 dňovej pevnosti v tlaku vysokohodnotného<br />
betónu HPC bez kremičitého úletu od vodného súčiniteľa<br />
w/c podľa de Larrard’a (plná čiara) a podľa Bolomey’a<br />
(prerušovaná čiara). Podobne ako <strong>na</strong> obr. 2, aj tu<br />
je uvažované k k = 4,9 a skutočná pevnosť cementu<br />
k c = 45 MPa<br />
Fig. 3 The current curve of 28 days compressive strength of the<br />
high performance concrete (HPC) without silica fume to<br />
water cement ratio w/c according to de Larrard (full line) and<br />
to Bolomey (dash line). A<strong>na</strong>logous to the Fig. 2, also here is<br />
considering k k = 4.9 and real cement compressive strength<br />
k c = 45 MPa).<br />
Obr. 4 Vývojový diagram popisujúci spôsob postupu <strong>na</strong>vrhovania<br />
zloženia HPC<br />
Fig. 4 The development chart interpreting the approach of order<br />
proposing compound of the HPC<br />
Obr. 5. Krivky závislosti 28 dňovej pevnosti v tlaku HPC od vodného<br />
súčiniteľa v/c pri stálych hodnotách k g = 4,9; k c = 50 MPa<br />
a kú/c = 0,10<br />
Fig. 5 The current curve of 28 days compressive strength of the<br />
high performance concrete (HPC) to water cement ratio w/c<br />
by constant values kg=4,9; kc=50 MPa a kú/c=0,10<br />
� � � �<br />
� = ���� � , (3)<br />
⎡ �+ ������ ⎤<br />
⎢<br />
⎣��<br />
� − �������−��������<br />
⎥<br />
⎦<br />
kde k k je súčiniteľ vyjadrujúci vplyv druhu použitého kameniva<br />
[-] (pre väčšinu kamenív používaných do HPC je v rozmedzí<br />
od 4,9 do 5,2), k c skutočná pevnosť cementu [MPa], v/c vodný<br />
súčiniteľ [-], kú/c obsah kremičitého úletu v prepočte <strong>na</strong> hmotnosť<br />
cementu [kg/kg].<br />
Na obr. 2 je uvedená závislosť vypočítaná podľa rovnice (3)<br />
pri použití kameniva k k = 4,9 a skutočnej pevnosti použitého<br />
cementu k c = 45 MPa.<br />
V prípade, keď nie je použitý kremičitý úlet (kú/c = 0), rovnica<br />
(3) sa zmení <strong>na</strong>:<br />
� � � �<br />
� =<br />
, (4)<br />
���� �<br />
⎡⎣ �+ ������ ⎤⎦ výsledkom ktorej je krivka v tvare paraboly (obr. 3), veľmi pripomí<strong>na</strong>júca<br />
priebeh lineárnej závislosti Bolomey‘a.<br />
Ďalšie informácie dotýkajúce sa všeobecných, experimentálnych<br />
a a<strong>na</strong>lytických závislostí medzi kvantitou a kvalitou skladby<br />
čerstvého betónu a vlastnosťami čerstvého a zatvrdnutého<br />
betónu sú uvedené <strong>na</strong>pr. v práci [10].<br />
54 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
���������������������<br />
���<br />
���<br />
���<br />
���<br />
���<br />
��<br />
��<br />
��<br />
��<br />
��<br />
����������������� ��� ������<br />
� � ���������<br />
��<br />
��<br />
��<br />
����<br />
����������������<br />
����������<br />
��������������������<br />
����������������<br />
�������<br />
���� ���� ����<br />
�������������������<br />
���� ����<br />
Proces <strong>na</strong>vrhovania hmotnostného zloženia HPC<br />
Proces <strong>na</strong>vrhovania hmotnostného zloženia HPC musí prebiehať<br />
podľa schémy <strong>na</strong> obr. 4.<br />
Príklad<br />
Je potrebné <strong>na</strong>vrhnúť a vyrobiť betón o pevnosti v tlaku<br />
f c28 = 110 MPa pri dosiahnutí konzistencie čerstvého betónu<br />
200 mm sadnutie kužeľa podľa Abramsa.<br />
Na výrobu takto špecifikovaného betónu sa <strong>na</strong>vrhuje použiť<br />
tieto zložky:<br />
• cement CEM I 42,5 o skutočnej pevnosti tlaku k c = 49,5 MPa<br />
a hustoty ρ c = 3,1 kg/dm 3 ,<br />
• kamenivo suché pozostávajúce z:<br />
- kremičitého riečneho piesku 0/2 o objemovej hmotnosti zŕn<br />
ρ p = 2,65 kg/dm 3 v množstve 35 %,<br />
- drveného čadičového kameniva o objemovej hmotnosti zŕn<br />
ρ čadič = 2,9 kg/dm 3 : frakcia 2/8 mm v množstve 30 %, frakcia<br />
8/16 mm v množstve 35 %,<br />
(dávkovanie týchto troch frakcií kamenív je stanovené osobitne,<br />
využívajúc kritérium minimálnej medzerovitosti, uvedené<br />
<strong>na</strong>pr. v [12]; pri takejto skladbe zrnitosti kameniva jeho medzerovitosť<br />
v stave zhutnenom dosiahla 28 %),<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
2<br />
3<br />
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
������������������������<br />
��������������������<br />
������������������<br />
���������������<br />
������������������������<br />
��� ��<br />
��������������������������<br />
����������������������<br />
�����������������������<br />
����������������������������<br />
��������������������������<br />
��������������������<br />
���������� � ��� �����������<br />
������������������������<br />
������������������<br />
�������������������<br />
� �� � �� � � ��� �� � �� �<br />
������������������<br />
�������������������������<br />
����������������������<br />
����������� ���� � �����<br />
������������������<br />
� ����������������<br />
����������������������������<br />
�������� ���� �����<br />
�� ����������������������<br />
������������<br />
������<br />
��������������������<br />
�����������������������<br />
�������������������������<br />
����������<br />
����������������������<br />
�� �������������������������������<br />
���������������������������<br />
�� �����������<br />
��������������������<br />
�� ��������������������������<br />
���������<br />
����������������������������<br />
�����������������<br />
����������������������� � �<br />
�� �������������������<br />
� � ��� �<br />
��������� �������� ������<br />
�������������<br />
5 4<br />
• superplastifikátor <strong>na</strong> báze éteru polykarboxylátu o hustote<br />
1,15 kg/dm 3 , zloženia: 40 % živice a 60 % vody,<br />
• kremičitý úlet Silimic (huta Łaziska) v „prirodzenom” stave<br />
o hustote ρ kú = 2,2 kg/dm 3 ,<br />
• voda z vodovodu o hustote ρ w = 1,0 kg/dm 3 .<br />
Dávka kremičitého úletu (KÚ) sa <strong>na</strong>vrhuje 10 % z hmotnosti<br />
cementu (C), tj. <strong>na</strong>jčastejšie používané množstvo; <strong>na</strong> základe<br />
známeho súčiniteľa čadičového kameniva k g = 4,9 a známej<br />
skutočnej pevnosti cementu k c = 49,5 MPa sa <strong>na</strong> základe<br />
uvedenej rovnice de Larrard‘a vypočíta vodný súčiniteľ v/c.<br />
Možné je ho tiež získať <strong>na</strong> základe závislosti od skutočnej pevnosti<br />
cementu podľa kriviek uvedených <strong>na</strong> obr. 4, ktoré ukazujú<br />
závislosti tejto rovnice s ohľadom <strong>na</strong> w/c pri dodržaní rov<strong>na</strong>kého<br />
obsahu pomeru kremičitý úlet/cement kú/c = 0,10 a súčiniteľov<br />
charakterizujúcich vplyv kameniva a cementu <strong>na</strong> pevnosť<br />
betónu (k g = 4,9; k c = 50 MPa).<br />
V uvádzanom príklade z vyžadovanej pevnosti v tlaku 110 MPa<br />
vyplýva v/c = 0,28 (obr. 5).<br />
Ak dávka cementu v betóne bude <strong>48</strong>0 kg/m 3 (v betónoch<br />
HPC sa obsah cementu pohybuje v rozmedzí od cca 400<br />
do cca 500 kg/m 3 ), je možné stanoviť zloženie cementového<br />
tmelu:<br />
55
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
• cement CEM I 42,5 = <strong>48</strong>0 [kg/m3 ],<br />
• voda <strong>48</strong>0 . 0,28 = 135 [dm3 /m3 ],<br />
• kremičitý úlet <strong>48</strong>0 . 0,10 = <strong>48</strong> [kg/m3 ].<br />
Za týchto podmienok absolútny objem cementového tmelu<br />
(Vct) je:<br />
Vct = C/ρc + V/ρv + KÚ/ρkú =<br />
= <strong>48</strong>0/3,1 + 135/1,0 + <strong>48</strong>/2,2 = 311,6 [dm3 ]<br />
Porovnávajúc medzerovitosť kameniva (28 % objemu, teda<br />
280 dm3 /m3 ), z objemu cementového tmelu je vidieť, že určite<br />
budú preplnené medzery v kamenive a zrná kameniva budú<br />
dostatočne obalené cementovým tmelom. Objem cementového<br />
tmelu je o cca 12 % väčší ako je objem medzier v kamenive.<br />
Aby bolo vyrobené 1 m3 zmesi čerstvého betónu, je potrebné<br />
do vypočítaného množstva cementového tmelu dodať zodpovedajúci<br />
objem kameniva (Vk), ktorý sa vypočíta z rovnice:<br />
Vk = 1000 – Vct = 1000 – 311,6 = 688,4 [dm3 ].<br />
Priemerná hodnota objemovej hmotnosti zŕn piesku ρp a hrubého<br />
kameniva ρk vyššie uvedenej zrnitosti má hodnotu:<br />
ρk = 0,35 ρp + 0,65 ρčadič = 0,35 . 2,65 + 0,65 . 2,9 =<br />
= 2,813 [kg/dm3 ],<br />
z čoho vyplýva hmotnosť použitého kameniva (Kg): K g = V k ρ k = 688,4 . 2,813 = 1936 [kg]<br />
a objem jeho zložiek:<br />
• riečny kremičitý piesok P = 1936 . 0,35 = 678 [kg/m 3 ]<br />
• drvené čadičové<br />
kamenivo 2/8 mm HK 2/8 = 1936 . 0,30 = 581 kg/m 3 ]<br />
• drvené čadičové<br />
kamenivo 8/16 mm HK 8/16 = 1936 . 0,35 = 678 [kg/m 3 ]<br />
Z uvedeného vyplýva počiatočné zloženie čerstvého betónu:<br />
• cement CEM I 42,5 <strong>48</strong>0 [kg/m 3 ],<br />
• voda 135 [dm 3 /m 3 ],<br />
• riečny kremičitý piesok 0/2 mm 678 [kg/m 3 ],<br />
• drvené čadičové kamenivo 2/8 mm 581 [kg/m 3 ],<br />
• drvené čadičové kamenivo 8/16 mm 678 [kg/m 3 ],<br />
• kremičitý úlet Silimic <strong>48</strong> [kg/m 3 ].<br />
Ostáva ešte určiť dávku superplastifikátora, ktorá zabezpečí<br />
vyžadovanú konzistenciu <strong>na</strong>vrhnutého zloženia čerstvého betónu<br />
charakterizovanú sadnutím kužeľa podľa Abramsa 200 mm.<br />
Za týmto účelom sa vyko<strong>na</strong>jú skúšky <strong>na</strong> zámesi objemu min.<br />
50 dm 3 [13].<br />
Predpokladajme, že skúšky preukázali, že potrebná<br />
dávka superplastifikátora je 1,5 % z hmotnosti cementu, tj.<br />
<strong>48</strong>0 . 0,015 = 7,2 [kg], čo pri hustote prísady 1,15 kg/m 3 v prepočte<br />
predstavuje objem 7,2/1,15 = 6,26 [dm 3 /m 3 ]. Treba pripomenúť,<br />
že v takejto dávke prísady je prítomná voda o objeme<br />
7,2 . 0,6 = 4,3 [dm 3 ], ktorá musí byť započítaná do dávky<br />
zámesovej vody.<br />
Zloženie čerstvého betónu obsahujúce už aj superplastifikátor<br />
je teda <strong>na</strong>sledujúce:<br />
• cement CEM I 42,5 <strong>48</strong>0 [kg/m 3 ],<br />
• voda 135 – 4,3 = 130,7 [dm 3 /m 3 ],<br />
• riečny kremičitý piesok 0/2 mm 678 [kg/m 3 ],<br />
• drvené čadičové kamenivo 2/8 mm 581 [kg/m 3 ],<br />
• drvené čadičové kamenivo 8/16 mm 678 [kg/m 3 ],<br />
Literatúra:<br />
[1] Aïtcin P-C.: Trwały wysokowartościowy beton – sztuka<br />
i wiedza, materiały Konferencji Dni betonu – tradycja<br />
i nowoczesność, Stowarzyszenie Producentów Cementu<br />
i Wap<strong>na</strong>, Polski Cement, Szczyrk 2002, 7–36<br />
[2] Olek J.: <strong>Beton</strong>y wysokowartościowe – przegląd technologicznych<br />
doświadczeń w USA, jak poz.1, 91-112<br />
[3] Blais P. Y., Couture M.: Precast, prestressed pedestrian<br />
bridge – world’s first reactive powder concrete structure,<br />
PCI Jour<strong>na</strong>l, Sep./Oct. 1999,60-71<br />
[4] Ajdukiewicz A.: Rozwój badań i zastosowań betonów<br />
wysokowartościowych, materiały Konferencji <strong>Beton</strong><br />
<strong>na</strong> progu nowego millenium, Stowarzyszenie Producentów<br />
Cementu i Wap<strong>na</strong>, Polski Cement, Kraków 2000, 413-431<br />
[5] Kucharska L.: Tradycyjne i współczesne domieszki<br />
do betonu zmniejszające ilość wody zarobowej, Cement-<br />
Wapno-<strong>Beton</strong>, 2/2000, 46–61<br />
[6] Giergiczny Z., Małolepszy J., Szwabowski J., Śliwiński J.:<br />
Cementy z dodatkami mineralnymi w technologii betonów<br />
nowej generacji, Wyd. Instytut Śląski, Opole 2002<br />
[7] Neville A. M.: Properties of concrete, IV th and fi<strong>na</strong>l ed.,<br />
Prentice Hall, 2000<br />
[8] Aïtcin P-C.: Béton haute performance, Eyrolles, Paris, 2001<br />
[9] de Larrard F., Sedran T.: Mixture-proportioning of high performance<br />
concrete, Cement and Concrete Research, 32<br />
(2002), 1699–1704<br />
[10] de Larrard F.: Concrete mixture proportioning. A scientific<br />
approach, F&FN SPON, London, New York, 1999<br />
[11] de Larrard F., Gorse J. F., Puch C.: Comparative study<br />
of various silica fume as additives in high performance<br />
cementitious materials, Materials and Structures, vol. 25,<br />
1992, 265–272<br />
[12] Śliwiński J.: <strong>Beton</strong> zwykły – projektowanie i podstawowe<br />
właściwości, Polski Cement, Kraków 1999<br />
[13] Śliwiński J., Czołgosz R.: Spostrzeżenia z praktycznego projektowania<br />
składu betonów samozagęszczalnych, materiały<br />
IV Symp. Naukowo-Technicznego Reologia w technologii<br />
betonu, Politechnika Śląska, Górażdże Cement, Gliwice,<br />
2002, 53–60<br />
[14] Śliwiński J.: Komputer w projektowaniu składu betonów<br />
cementowych, jak poz.4, 159–171<br />
[15] de Larrard F., Fau D.: Logiciel d’aide à la formulation des<br />
bétons – BETONLAB, Presses de l’ENPC, Paris 1996<br />
[16] Premier pont en Ductal® en France, Magazyn Béton[s],<br />
Nov/Dec 2005, pp.53<br />
[17] Nocuń-Wczelik W.: Pył krzemionkowy – właściwości<br />
i zastosowania w betonie, Polski Cement,<br />
Kraków, 2005<br />
[18] Ďurica T.: Trvanlivosť betónu vo vzťahu k špecifikáciám<br />
požiadaviek <strong>na</strong> kvalitu podľa normy STN EN 206-1.<br />
Inžinierske stavby, roč. 51, č. 2/2003, Bratislava, 2003,<br />
s. 28–35.<br />
[19] Hela R.; Bodnárová, L.: Vysokopevnostní betony (HSC)<br />
s využitím metakaolinu. In METAKAOLIN 2007. Brno. 2007.<br />
p. 23–31. ISBN 9788021433397.<br />
[20] de Larrard F., Sedran T.: Une nouvelle approche de la formulation<br />
des bétons,<br />
[21] http://www.lcpc.fr/fr/produits/betonlabpro/index.dml<br />
56 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
• kremičitý úlet Silimic <strong>48</strong> [kg/m 3 ],<br />
• superplastifikátor 6,26 [dm 3 /m 3 ].<br />
Následne sa <strong>na</strong> základe vyššie uvedenej receptúry <strong>na</strong> 1 m 3<br />
h.b. vyrobí skúšobná zámes a znovu sa skontroluje konzistencia<br />
zmesi a obsah vzduchu v čerstvom betóne. Zo zmesi sa vyrobí<br />
potrebný počet vzoriek <strong>na</strong> stanovenie pevnosti v tlaku skúmaného<br />
betónu, ako aj <strong>na</strong> zistenie priebehu pevnosti v závislosti<br />
od času, príp. aj iné vyžadované vlastnosti <strong>na</strong>vrhovaného vysokohodnotného<br />
betónu HPC.<br />
Ak dosiahnuté výsledky zatvrdnutého betónu nie sú v zhode so<br />
špecifikovanými požiadavkami, treba vyko<strong>na</strong>ť nevyhnutné korektúry<br />
zloženia čerstvého betónu a celú procedúru opakovať.<br />
Počítačové programy <strong>na</strong>vrhovania zloženia HPC<br />
Pri <strong>na</strong>vrhovaní zloženia čerstvého betónu HPC sa čoraz častejšie<br />
využívajú programy výpočtovej techniky [14]. Samozrejme,<br />
že programy musia byť schopné brať do úvahy vplyv takých zložiek<br />
betónovej zmesi, ako sú plastifikačná prísada a jemnozrnná<br />
minerál<strong>na</strong> prímes, <strong>na</strong> vlastnosti zmesi čerstvého a zatvrdnutého<br />
vysokohodnotného betónu. Jedným z takýchto programov<br />
je <strong>na</strong>pr. program <strong>Beton</strong>lab aj <strong>Beton</strong>lab Pro, ktorých autorom je<br />
de Larrard [15, 20].<br />
Z ÁVER<br />
Používanie vysokohodnotných betónov HPC <strong>na</strong>dobúda v celosvetovom<br />
rozsahu stále väčšieho výz<strong>na</strong>mu a výroba HPC stále<br />
väčších objemov.<br />
V podmienkach strednej Európy je používanie HPC ešte stále<br />
závislé <strong>na</strong>jmä od odvahy investora a projektanta. Z hľadiska<br />
zabezpečenia výroby HPC sú k dispozícii kvalitné cementy,<br />
kamenivá, prímesi a superplastifikátory a rov<strong>na</strong>ko niet pochýb<br />
o tom, že aj stavebné firmy sú schopné zhotoviť betónové<br />
konštrukcie <strong>na</strong> báze HPC. Predkladaná metóda <strong>na</strong>vrhovania<br />
zloženia zmesí čerstvého betónu pre HPC môže tejto s<strong>na</strong>he<br />
<strong>na</strong>pomôcť.<br />
Text článku byl posouzen odborným lektorem.<br />
Z VÝHODNĚNÉ PŘEDPLATNÉ PRO STUDENTY<br />
Prof. dr hab. inż. Jacek Śliwiński<br />
Dr inż. Tomasz Tracz<br />
oba: Politechnika Krakowska<br />
Wydział Inżynierii Lądowej<br />
Poľsko<br />
Prof. Ing. Tibor Ďurica, CSc.<br />
Žilinská univerzita v Žiline<br />
Staveb<strong>na</strong> fakulta<br />
e-mail: tibor.durica@fstav.uniza.sk<br />
Slovensko<br />
A STAVEBNÍ INŽENÝRY DO 30 LET<br />
Zvýhodněná ce<strong>na</strong> za roční předplatné (šest čísel) pro studenty<br />
a stavební inženýry do 30 let je 270 Kč včetně balného<br />
a distribuce (bez DPH). Podmínkou je přiložit k objednávce<br />
doklad o studiu, <strong>na</strong>př. kopii studentské karty ISIC, nebo datum<br />
<strong>na</strong>rození.<br />
síla<br />
zkušenosti<br />
Mott MacDo<strong>na</strong>ld Ltd.<br />
je jed<strong>na</strong> z nejv�tších sv�tových<br />
multi-disciplinárních projektov�<br />
inženýrských konzulta�ních<br />
spole�ností<br />
Mott MacDo<strong>na</strong>ld Praha, s.r.o. je �eská pobo�ka<br />
mezinárodní spole�nosti Mott MacDo<strong>na</strong>ld Ltd.<br />
Naše organizace poskytuje služby v mnoha<br />
oblastech inženýrského poradenství a projektového<br />
ma<strong>na</strong>gementu. Jedná se o poradenské služby,<br />
zpracování studií ekonomického hodnocení, zpracování<br />
a posuzování všech stup�� projektové dokumentace,<br />
�ízení a supervize projekt�.<br />
Tyto �innosti zajiš�ujeme v t�chto oblastech:<br />
Silnice a dálnice<br />
Železnice<br />
Mosty a inženýrské konstrukce<br />
Tunely a podzemní stavby<br />
Vodní hospodá�ství<br />
Životní prost�edí<br />
Geodetické práce<br />
Gra�cké aplikace<br />
Inženýring a konzulta�ní �innost<br />
Kontakt:<br />
Mott MacDo<strong>na</strong>ld Praha, spol. s r.o.<br />
Ing. Ji�í Petrák<br />
Národní 15, 110 00 Praha 1<br />
tel.: +420 221 412 800, fax: +420 221 412 810<br />
www.mottmac.cz, e-mail: mottmac@mottmac.cz
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
M O D E R N Á VÝSTAVBA B E T Ó N O V Ý C H VOZOVIEK V N E M E C K U<br />
MODERN CONSTRUCTION OF CONCRETE ROADS I N GERMANY<br />
T HOMAS WOLF, WALTER FLEISCHER<br />
V článku je číselne, grafmi a tabuľkou<br />
dokumentovaný nárast intenzity diaľkovej<br />
automobilovej dopravy v Nemecku.<br />
Je popísaný návrh konštrukcie a výstavby<br />
betónových diaľnic, ktoré umožnia<br />
bezpečnú, spoľahlivú a rýchlu dopravu.<br />
Zvýšená pozornosť je venovaná novým<br />
úpravám a technologickým postupom,<br />
ktoré prispejú k pohodlnejšej jazde a znížia<br />
ú<strong>na</strong>vu vodičov (povrch vozovky,<br />
hluková záťaž).<br />
This article documents the growth of<br />
intensity of long-distance motor transport<br />
in Germany, using figures, graphs and<br />
a table. It describes the design of the road<br />
structure and the construction of concrete<br />
motorways which will make safe, reliable,<br />
and quick transport possible. The paper<br />
emphasizes new modifications and technological<br />
procedures which will contribute<br />
to more comfortable driving and will reduce<br />
fatigue of drivers (the road surface,<br />
noise load).<br />
Stavebný materiál – betón je nepostrádateľný<br />
pre veľmi zaťažené dopravné plochy<br />
ako <strong>na</strong>pr. diaľnice, prevádzkové plochy<br />
letísk, pevné dráhy železníc a pre veľmi<br />
zaťažené priemyselné plochy. Tieto plochy<br />
musia vyhovovať vysokým požiadavkám<br />
<strong>na</strong> úžitkové vlastnosti a <strong>na</strong> životnosť a majú<br />
sa dať hospodárne zhotoviť. Príslušné vysoké<br />
požiadavky sú kladené <strong>na</strong> základné stavebné<br />
materiály a <strong>na</strong> betón, ako aj <strong>na</strong> personálne<br />
a technické zariadenie zhotoviteľa<br />
stavby. Betón sa spravidla mieša zariadením<br />
<strong>na</strong> stavenisku. Ukladanie sa uskutočňuje<br />
mechanizovane technikou systému<br />
posuvného debnenia (finišerom s klznými<br />
bočnicami). Prevádzkové plochy z betónu<br />
sa <strong>na</strong> konci ich životnosti recyklujú <strong>na</strong> vysokohodnotné<br />
kamenivá, ktoré sa znovu<br />
použijú v nových prevádzkových plochách<br />
ako ekologicky nezávadná a hospodár<strong>na</strong><br />
štrková nosná vrstva pod betónový povrch<br />
alebo ako kamenivo nosnej vrstvy s hydraulickým<br />
spojivom [1].<br />
I NTENZITA CESTNEJ PREMÁVKY<br />
V Nemecku sa za ostatných tridsať rokov<br />
takmer zdvojnásobila intenzita prevádzky<br />
<strong>na</strong> spolkových diaľkových cestách (diaľnicach)<br />
(obr. 1).<br />
Priemerná denná intenzita prevádzky<br />
<strong>na</strong> diaľnicach predstavovala v roku 2005<br />
cca <strong>48</strong> 300 motorových vozidiel za 24 h<br />
pri podiele premávky ťažkých nákladných<br />
vozidiel > 3,5 t a autobusov cca. 14,5 %.<br />
To zodpovedá približne 7 000 nákladným<br />
autám za deň. Na mnohých úsekoch<br />
je ale zaťaženie niekoľkonásobne vyššie<br />
(obr. 2). Najviac zaťažená nemecká diaľnica<br />
je A 100 kolem Berlí<strong>na</strong> [2].<br />
Medzi rokom 2004 a 2005 stúpla<br />
nákladná cestná doprava o 3,2 %. Pre rok<br />
2006 bol <strong>na</strong> základe pozitívneho hospodárskeho<br />
rozvoja a silno rastúceho zahraničného<br />
obchodu prognózovaný prírastok<br />
4,8 % [3]. Taktiež rozšírenie EÚ resp.<br />
stále <strong>na</strong>rastajúca doprava z a do východnej<br />
Európy vedú k stále vyššiemu zaťaženiu<br />
nemeckých ciest. Podiel zahraničných<br />
nákladných vozidiel predstavuje už<br />
teraz viac ako 22 %. Tak rastúcou náklad-<br />
1<br />
Obr. 1 Rozvoj intenzity premávky<br />
<strong>na</strong> spolkových diaľkových cestách<br />
a <strong>na</strong> ostatných cestách mimo<br />
obce (pred rokom 1995 len staré<br />
spolkové krajiny) [3]<br />
Fig. 1 Development of intensity of traffic<br />
on German long-distance as well as<br />
other roads outside towns (prior to<br />
1995 only old federal state) [3]<br />
Obr. 2 Vzorový priečny rez nevystuženou<br />
betónovou diaľnicou s kotevnými<br />
priečnymi škárami a s kotvenými<br />
pozdĺžnymi škárami priamo<br />
<strong>na</strong> nosnej vrstve s hydraulickým<br />
spojivom [1 ], vrubovanej alebo<br />
rezanej v modulovej sieti škár<br />
Fig. 2 Sample cross section of an<br />
unreinforced concrete motorway<br />
with anchorage transverse joints and<br />
anchorage longitudi<strong>na</strong>l joints directly<br />
on the load-carrying layer with<br />
a hydraulic binding agent [1], ribbed<br />
or cut in a modular network of joints<br />
priemerná denná premávka v motor. vozidlách/24 h<br />
spolkové diaľnice<br />
spolkové cesty<br />
Tab. 1 Desať diaľnic s <strong>na</strong>jrušnejšou premávkou v roku 2005 v Nemecku [2]<br />
Tab. 1 Ten motorways with the busiest traffic in Germany in 2005 [2]<br />
Diaľnica Spolková kraji<strong>na</strong> Úsek<br />
Priemerná denná<br />
intenzita prevádzky<br />
A 100 Berlín Trojuholník Funkturm – Kurfürstendamm 191 400<br />
A 100 Berlín Kaiserdamm – trojuholník Funkturm 181 500<br />
A 100 Berlín Trojuholník Charlottenburg - Kaiserdamm 176 700<br />
A 100 Berlín Kurfürstendamm - Schmargendorf 167 700<br />
A 3 Severné Porýnie-Westfálsko Kolín Delibrück – Kreuz Kolín-Východ 165 000<br />
A 100 Berlín Insbrucker Platz – Kreuz Schöneberg 160 500<br />
A 3 Severné Porýnie-Westfálsko Kolín Mühlheim – Kolín Drellbrück 158 000<br />
A 3 Severné Porýnie-Westfálsko Kreuz Leverkusen - Leverkusen 152 400<br />
A 5 Hesensko Frankfurter Kreuz - Zeppelinheim 150 700<br />
A 100 Berlín Alboinstraße – Tempelhofer Damm 1<strong>48</strong> 400<br />
58 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
nou prepravou, ako aj ďalej pribúdajúcou<br />
premávkou osobných motorových vozidiel<br />
sa situácia dopravných komplikácií <strong>na</strong> sieti<br />
nemeckých diaľnic v ďalších rokoch ešte<br />
ďalej vyostrí. O to dôležitejšie sú potom<br />
výkonné cesty vyžadujúce si iba nízke<br />
náklady <strong>na</strong> údržbu a poskytujúce vysokú<br />
životnosť. Tejto požiadavke vyhovujú vo<br />
vysokej miere moderné betónové cesty.<br />
Dovolené nápravové tlaky pre nemecké<br />
nákladné automobily ležia v súčasnosti<br />
pri 11,5 t. Nákladné autá zo susedných štátov,<br />
ktoré taktiež používajú nemecké diaľnice,<br />
majú niekedy zaťaženie náprav až 13 t.<br />
Jed<strong>na</strong> náprava nákladného vozidla zaťažuje<br />
cestu asi tak silno, ako 160 000 náprav<br />
osobných vozidiel. Z toho dôvodu sa väčši<strong>na</strong><br />
veľmi zaťažených diaľnic zhotovuje<br />
z betónu [1].<br />
S PÔSOBY VÝSTAVBY A KONŠTRUKCIA<br />
V Nemecku sa dimenzujú betónové vozovky<br />
podľa smerníc pre štandardizáciu nosnej<br />
časti a povrchu prevádzkových plôch, vydanie<br />
2001 – RStO 01 [4]. V podstate majú<br />
2<br />
�<br />
�<br />
� � �<br />
pre zhotovenie betónových krytov vozoviek<br />
<strong>na</strong> diaľnicach praktický výz<strong>na</strong>m tri spôsoby<br />
výstavby. Betónový kryt sa môže <strong>na</strong>vrstviť<br />
<strong>na</strong> nosnej vrstve s hydraulickým spojivom,<br />
<strong>na</strong> asfaltovej nosnej vrstve alebo <strong>na</strong> štrkovej<br />
podkladovej vrstve.<br />
Na ohraničenie <strong>na</strong>pätí z gradientov teploty<br />
a vlhkosti <strong>na</strong> nekritickú mieru sa pri<br />
diaľnicach (kryt vozovky do 300 mm)<br />
osvedčili rozstupy priečnych škár 5 m.<br />
Rozstupy pozdĺžnych škár sú – prispôsobené<br />
šírke vozovky – v tom istom rozmedzí,<br />
aby sa vytvorili približne štvorcové<br />
dosky. Navyše sa pri takých rozstupoch<br />
priečne škáry otvárajú len nepatrne,<br />
čo priaznivo ovplyvňuje prenos priečnych<br />
síl následkom prejdených kolies z jednej<br />
dosky <strong>na</strong> druhú vzájomným zakliesnením<br />
zŕn kameniva v trhline (aggregate<br />
interlock, concrete joint). Malé svetlé šírky<br />
otvorov zvyšujú okrem toho životnosť tesnenia<br />
škár. Rozmery dosiek nesmú prekročiť<br />
25násobok (v tuneli 20násobok)<br />
hrúbky dosiek [5] a dĺžka strany nesmie<br />
byť väčšia ako 7,5 m, aby sa podružné<br />
(vynútené) pnutie príliš nezvýšilo.<br />
Aby sa ďalej zvýšil prenos priečnej<br />
sily a pre zabránenie škodám z erózie<br />
v oblasti škár sa pri nevystužených betónových<br />
plochách zabudujú v strede hrúbky<br />
dosky do priečnych škár plastickou látkou<br />
opláštené hladké oceľové klzné trny<br />
(d = 25 mm, l = 500 mm) s rozstupom<br />
250 mm (alebo 500 mm pri úspornom<br />
spojení klznými trnmi) (obr. 2). Opláštenie<br />
plastickou látkou zabraňuje korózii<br />
a znižuje súdržnosť s betónom, takže<br />
priečne škáry sa môžu bez obtiaží uvoľniť<br />
(odblokovať) a uzatvoriť klznými trnmi.<br />
Aby sa pozdĺžne škáry pozvoľne neot-<br />
várali vzájomným oddeľovaním sa pásov<br />
dosiek, zabudujú sa v 5 m dlhej škáre<br />
v dolnom tretinovom bode tri kotvy (pri<br />
pozdĺžnych tesných škárach a pri druhu<br />
konštrukcie „betónová vozovka <strong>na</strong> štrkové<br />
podložie“ päť kotiev) z rebrovanej stavebnej<br />
ocele (d = 20 mm, l = 80 mm)<br />
(obr. 2). Z dôvodov ochrany pred koróziou<br />
sú takisto v strednej tretine (teda pod<br />
škárou) opláštené plastickou hmotou [1].<br />
Z HOTOVENIE BETÓNOVEJ VOZOVKY<br />
Miešacie zariadenia<br />
Výstavba prevádzkových zariadení sa<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
��<br />
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
musí uskutočniť v čo <strong>na</strong>jkratšej dobe, aby<br />
sa prekážky v doprave obmedzili <strong>na</strong> minimum.<br />
Väčši<strong>na</strong> stavebných zákaziek je viazaná<br />
<strong>na</strong> prísne termíny a pri ich prekročení<br />
vznikajú vysoké pe<strong>na</strong>lizačné postihy.<br />
Preto je potrebné vyrobiť a ukladať<br />
za jeden deň až 3 000 m 3 betónu, aby<br />
sa dodržali dohodnuté doby výstavby<br />
a aby sa hospodárne využili drahé špeciálne<br />
zariadenia. Miestne výrobne transportbetónu<br />
nemávajú dostatočnú kapacitu<br />
<strong>na</strong> dodávku tak veľkého množstva<br />
betónu, <strong>na</strong>jmä počas dlhšieho obdobia<br />
niekoľkých týždňov. Z toho dôvodu sa<br />
spravidla zriaďujú špeciálne miešacie stanice<br />
priamo <strong>na</strong> stavbe, aby sa zabezpečilo<br />
zásobovanie stavby tak veľkým množstvom<br />
vysokokvalitného cestného betónu<br />
tuhej konzistencie. Používajú sa buď<br />
šaržové miešačky s kapacitou 100 až<br />
300 m 3 /h čerstvého betónu alebo kontinuálne<br />
pracujúce miešačky s podobnými<br />
výkonmi. Takéto miešacie zariadenia<br />
môžu byť rýchlo a hospodárne<br />
postavené, demontované a transportova-<br />
Legenda<br />
Číslo Preklad<br />
1 Odstavný pruh<br />
2 Betónová vozovka s tromi<br />
jazdnými pruhm i<br />
3 Kotvená pozdĺž<strong>na</strong> škára<br />
4 Prieč<strong>na</strong> škára s klznými trrnmi<br />
5 Klzné trny, rozostúp 250 mm<br />
alebo 500 mm<br />
6 Neprepojená nosná vrstva<br />
7 Nosná vrstva s hydraulickým<br />
spojivom<br />
8 Tri kotvy <strong>na</strong> dosku<br />
9 Zárez v nosnej vrstve<br />
s hydraulickým spojivom<br />
10 Výplňový materiál škár<br />
né [1]. Obr. 3 ukazuje moderné miešacie<br />
zariadenie Heilit+Woerner v normovanej<br />
veľkosti námorného kontajnera ISO.<br />
Finišer s klznými bočnicami<br />
V súčasnosti je ekonomické zhotovenie<br />
plôch z betónu možné len mechanizo vanou<br />
technikou posuvného systému debnenia.<br />
Tak ako miešacie zariadenia sa<br />
dajú moderné finišery s bočnými klznými<br />
bočnicami ľahko a hospodárne inštalovať,<br />
demontovať a prepraviť trajlermi.<br />
Pomocou moderných finišerov nie<br />
sú žiadnou výnimkou výkony ukladania<br />
800 bm za jeden deň. Šírky ukla-<br />
59
SM TAVEBNÍ ATERIÁLY KONSTRUKCE<br />
A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
dania do 16,75 m a pre osobitné plochy<br />
do 18 m sú u firmy Heilit-Woerner<br />
obvyklé. Hrúbky ukladania sú pre<br />
diaľnice až do 300 mm. Zabudovanie<br />
nevystužených prevádzkových plôch<br />
z betónu prebieha spravidla <strong>na</strong>sledovne.<br />
Betón sa dopravuje obvyklými cestnými<br />
nákladnými vozidlami (v súčasnosti väčšinou<br />
štvornápravové vozidlá) alebo, keď<br />
sa nemusia použiť verejné cesty, dopravuje<br />
sa dumpermi (obr. 3) od miešačky<br />
<strong>na</strong> miesto ukladania a pred finišerom sa<br />
čerstvý betón vyklopí [1]. Transport čerstvého<br />
betónu v hliníkových korbách je<br />
neprípustný, aby sa zabránilo poškodeniu<br />
betónového povrchu tvorbou vodíka<br />
v dôsledku vylučovania hliníka [5].<br />
Betónový kryt môže byť po celej jeho<br />
hrúbke vytvorený z rov<strong>na</strong>kého betónu<br />
(jednovrstvový spôsob stavby). Obidva<br />
druhy betónov dvojvrstvového spôsobu<br />
výstavby sa odlišujú hlavne druhom<br />
kameniva. Pre podkladový betón sa môže<br />
použiť výlučne štrk, keďže požia davky<br />
<strong>na</strong> kamenivo pre podkladový betón sú<br />
nižšie ako pre vrchný betón (<strong>na</strong>pr. čo sa<br />
týka odolnosti proti mrazu a obrusovaniu,<br />
tvaru zr<strong>na</strong> a pod.).<br />
Vo februári 2006 bol zavedený spôsob<br />
stavania vymývaným betónom vo<br />
Všeobecnom obežníku Cestné staviteľstvo<br />
(ARS) č. 5/2006 Spolkového<br />
ministerstva pre dopravu, výstavbu a rozvoja<br />
miest (BMVBS) [6] ako nová norma<br />
pre hluk znižujúce betónové vozovky<br />
v Nemecku. Od tej doby bola pri nových<br />
zmluvách <strong>na</strong> výstavbu diaľnic stanovená<br />
takmer výlučne stavebná technológia<br />
vymývaného betónu. Zatiaľ bude<br />
táto metóda stavania predstavovať aj<br />
v Nemecku štandardnú metódu stavania<br />
vozoviek z betónu. V ďalšom texte<br />
je popísaný len tento spôsob vytvárania<br />
povrchu betónovej vozovky.<br />
Keďže pri použití metódy vymývaného<br />
betónu sú požiadavky <strong>na</strong> východiskové<br />
materiály a <strong>na</strong> betón vyššie ako pri<br />
tradičnom vrchnom betóne, sa vozovky<br />
z vymývaného betónu z ekonomických<br />
hľadísk zhotovujú výlučne ako dvojvrstvové,<br />
s výnimkou malých plôch kde to<br />
nie je možné z dôvodov použitia technického<br />
zariadenia. Firma Heilit-Woerner<br />
používa pre dvojvrstvové ukladanie<br />
dva oddelené finišery s klznými bočnicami<br />
(obr. 4). Prvý finišer ukladá podkladový<br />
betón v požadovanej hrúbke a výškovej<br />
polohe. Betón je zhutňovaný ponornými<br />
vibrátormi. Následne sa automatic-<br />
ky zavibrujú klzné trny a kotvy do zhutneného<br />
podkladového betónu.<br />
Vrchný betón je ukladaný <strong>na</strong> zhutnený<br />
podkladový betón podľa pomerov <strong>na</strong> stavenisku<br />
buď čelným zavážacím zariadením<br />
po<strong>na</strong>d finišerom pre podkladový betón a/<br />
alebo bagrom z boku. Tento druhý finišer<br />
s klznými bočnicami ukladá vrchný betón<br />
v plánovanej hrúbke a výškovej polohe.<br />
Potom vyrovná čerstvý betónový povrch<br />
v priečnom i pozdĺžnom smere. Uklada-<br />
nie vrchného betónu sa musí uskutočniť<br />
<strong>na</strong> zhutnenom podkladovom betóne „čerstvý<br />
do čerstvého“, aby sa dosiahlo trvanlivé<br />
spojenie medzi obidvomi betónmi [1].<br />
Výstavba a betonársko-technologické<br />
zloženie vozoviek s povrchom<br />
z vymývaného betónu<br />
Hrúbka vrchného betónu – v tomto prípade<br />
vymývaného betónu – predstavuje<br />
v porov<strong>na</strong>ní s tradičnou konštrukciou<br />
krytu vozovky len 50 mm. Väčšia hrúbka<br />
nie je technicky a ekonomicky účelná.<br />
Hrúbka podkladového betónu sa mení<br />
v závislosti od stavebného pásma podľa<br />
RStO 01 [4] medzi 170 a 250 mm.<br />
Pre zloženie vymývaného betónu ako<br />
aj pre používané kamenivá platia, a<strong>na</strong>logicky<br />
ku konštrukcii s tenkým vrchným<br />
betónom, zvýšené požiadavky v porov<strong>na</strong>ní<br />
k obvyklým cestným betónom. Tie<br />
sú definované v prílohe G, stĺpec „Vrchný<br />
betón“ 0/8 Technických dodacích podmienok<br />
pre kamenivá pre cestné stavby (TL<br />
Gestein-StB 04) [7]. Kamenivá so zrnom<br />
väčším ako 4 mm do max. 8 mm musia<br />
pozostávať výlučne z drvených kamenív<br />
kategórie C 100/0 a musia, čo sa týka tvaru<br />
zr<strong>na</strong>, vyhovovať kategórii SI 15 (charakteristické<br />
číslo tvaru zŕn) alebo FI 15 (charakteristické<br />
číslo plochosti zŕn).<br />
Okrem toho musia tieto kamenivá vykazovať<br />
vysokú odolnosť proti obrusova-<br />
60 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
3<br />
4
niu. Odchylne od doterajšej štandardnej<br />
stavebnej metódy s vrchným betónom<br />
0/22 alebo 0/32 sa pre povrchy z vymývaného<br />
betónu vyžadujú vyššie hodnoty<br />
PSV, a to <strong>na</strong>jmenej PSV 53.<br />
Pri stavebnej technológii vymývaného<br />
betónu, ako aj pri technológii s tenkým<br />
vrchným betónom, sú pre zabezpečenie<br />
potrebných vlastností potrebné<br />
vyššie obsahy cementu od cca. 420<br />
do 430 kg/m 3 (spravidla CEM I 32,5R<br />
5<br />
6<br />
alebo CEM I 42,5N). Pre dosiahnutie<br />
konzistencie, potrebnej <strong>na</strong> ukladanie, je<br />
spravidla potrebné použiť superplastifikátor.<br />
Minimálny obsah vzduchu čerstvého<br />
betónu sa <strong>na</strong>staví podľa tabuľky 2<br />
ZTV <strong>Beton</strong>-StE 01 [5]. Pri <strong>na</strong>jväčšom zrne<br />
8 mm a pri súčasnom použití superplastifikátora<br />
z<strong>na</strong>mená to 6,0 obj. % pre jednotlivé<br />
hodnoty a 6,5 obj. % v dennom<br />
priemere. V protiklade k tenkému vrchnému<br />
betónu 0/8 mm sa vo vymýva-<br />
nom betóne spravidla ne<strong>na</strong>chádza frakcia<br />
zrnitosti 2/5 (nespojitá zrnitosť) [8].<br />
Čiara zrnitosti vymývaného betónu prebieha<br />
preto približne pozdĺž normálnej<br />
čiary zrnitosti U8 podľa DIN 1045-2 [9.]<br />
Ukladanie betónu, úprava kefami<br />
a ošetrovanie povrchov vymývaného<br />
betónu<br />
Podkladový a vrchný betón sa pri stavebnej<br />
technológii „exposed-concrete“ ukla-<br />
dajú, zhutnia a vyrov<strong>na</strong>jú ako zvyčajne,<br />
pričom musí byť obzvlášť vibračné zariadenie<br />
<strong>na</strong> zhutňovanie vrchného betónu<br />
prispôsobené jeho malej hrúbke (<strong>na</strong>pr.<br />
malá vibračná energia).<br />
Hneď <strong>na</strong> to sa z pracovnej plošiny<br />
<strong>na</strong>jčastejšie <strong>na</strong>strieka kombinovaný spomaľujúci<br />
a ošetrovací prostriedok (obr. 5),<br />
ktorý časovo predlžuje hydratáciu cementu<br />
v <strong>na</strong>jvyššej vrstve (milimetrová oblasť)<br />
a súčasne zabráni vysychaniu čerstvé-<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
ho betónu. Odporúčané množstvo je<br />
podľa jednotlivých výrobcov cca. 200 až<br />
250 g/m 2 . Keďže hĺbka odstraňovania<br />
kefami závisí okrem iného aj od zloženia<br />
betónu, musí sa pre každé stavebné opatrenie<br />
skúškami <strong>na</strong> stavenisku určiť ideálne<br />
množstvo <strong>na</strong>nášaného spomaľovacieho<br />
prostriedku. Ak <strong>na</strong>nesené množstvo<br />
je príliš malé alebo keď sa kombinovaný<br />
spomaľujúci a ošetrovací prostriedok<br />
ne<strong>na</strong>strieka rovnomerne a nepokrýva<br />
celú plochu, môžu <strong>na</strong>stať problémy<br />
pri odstraňovaní kefami a následne môže<br />
<strong>na</strong>pr. dochádzať k „hladkým miestam“.<br />
Hneď ako je betón celkovo dostatočne<br />
zatvrdnutý a zjazdný, sa nezatvrdnutá<br />
povrchová malta odstráni kefou a dočistí<br />
motorom poháňanou oceľovou kefou,<br />
takže vznikne vyrov<strong>na</strong>ná plocha z vymývaného<br />
betónu, <strong>na</strong> ktorej sa teraz objaví<br />
hrubé kamenivo, <strong>na</strong>príklad frakcia 5/8<br />
(obr. 6) [10].<br />
Keďže ochra<strong>na</strong> proti odpareniu, <strong>na</strong>nesená<br />
v kombinácii so spomaľovačom sa<br />
s povrchovou maltou odstráni kefami,<br />
je nutné <strong>na</strong>dväzujúce ošetrenie. Z toho<br />
dôvodu sa hneď <strong>na</strong> to <strong>na</strong>strieka z mobilného<br />
nosníkového zariadenia zaužívaný<br />
ošetrovací prostriedok (obr. 7). Pri vyso-<br />
Obr. 3 Miešacia stanica Heilit-Woerner<br />
v normovanej veľkosti námorného<br />
kontajnera ISO<br />
Fig. 3 Heilit-Woerner mixing plant in<br />
a standard size of a sea container<br />
ISO<br />
Obr. 4 Dvojvrstvové ukladanie dvomi<br />
finišermi Heilit+Woerner s klznými<br />
bočnicami<br />
Fig. 4 Double-layer laying with two<br />
Heilit+Woerner finishers with trailing<br />
side-forms<br />
Obr. 5 Nastriekanie kombinovaného<br />
retardačného a ošetrovacieho<br />
prostriedku z pracovnej plošiny<br />
Fig. 5 Spraying of combined retarding<br />
and curing agent from the working<br />
platform<br />
Obr. 6 Odstraňovanie povrchovej malty<br />
kefami a motorom h<strong>na</strong>nou oceľovou<br />
metlou a upravený povrch vozovky<br />
s viditeľným kamenivom 5/8<br />
Fig. 6 Removal of surface mortar with<br />
brushes and engine-driven steel<br />
broom, and the finished road surface<br />
with visible aggregate 5/8<br />
61
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
7<br />
kých teplotách a/alebo vysokých rýchlostiach<br />
vetra má sa <strong>na</strong>vyše vyko<strong>na</strong>ť ošetrovanie<br />
povrchu betónu.<br />
Škáry<br />
Bezprostredne po odstránení povrchovej<br />
malty kefami musia sa vyhotoviť rezy<br />
pre priečne škáry a takmer súčasne aj pre<br />
pozdĺžne škáry. Šírka rezu je okolo 3 mm,<br />
hĺbka rezu pre priečne škáry 25 až 30 %<br />
hrúbky betónu a 40 až 45 % pre pozdĺž-<br />
8<br />
9<br />
ne škáry [5]. Nateraz sa používajú vodou<br />
chladené diamantové pílové listy. Moderné<br />
rezačky škár odsávajú priamo pri reze<br />
vyskytujúci sa rezný kal [1].<br />
Pred zaplnením škár musí sa rez rozšíriť<br />
podľa druhu škár a plniva škár [11].<br />
Ako plnivo sa v súčasnosti používajú<br />
horúce a studené zálievkové hmoty,<br />
ako aj elastické profily [1]. Keď sa priečne<br />
a pozdĺžne škáry uzatvárajú použitím profilov<br />
je problémová zó<strong>na</strong> v priesečníkoch.<br />
Obr. 7 Nadväzujúce ošetrenie kefami<br />
upraveného povrchu vozovky<br />
<strong>na</strong>striekaním bežného ošetrovacieho<br />
prostriedku z mobilného nosníkového<br />
zariadenia<br />
Fig. 7 Subsequent treatment of the<br />
brushed road surface by spraying<br />
common curing agent from a mobile<br />
trabeated facility<br />
Obr. 8 Namerané hodnoty hluku, vyšetrené<br />
meracou metódou blízkeho poľa pri<br />
80 km/h [dB(A)] [12]<br />
Fig. 8 Measured values of noise, examined<br />
by the measurement method of the<br />
surrounding field at 80 km/h [dB(A)]<br />
[12]<br />
Obr. 9 Namerané SCRIM-hodnoty<br />
k prevzatiu<br />
Fig. 9 Measured SCRIM values prepared<br />
for assumption<br />
Často dochádza <strong>na</strong>priek ochrane proti<br />
<strong>na</strong>tia hnutiu (rozdutiu) k pretrhnutiu profilov<br />
a následkom toho k netesnostiam.<br />
Z toho dôvodu by sa mali prednostne<br />
používať pre priečne škáry profily a pre<br />
pozdĺžne škáry zálievkové hmoty.<br />
Ú ŽITKOVÉ VLASTNOSTI BETÓNOVÝCH<br />
KRYTOV VOZOVIEK<br />
Drsnosť povrchu a hluk pneumatík<br />
a vozovky<br />
Podstatné výhody systému vymývaného<br />
betónu sú vo vysokej a trvanlivej drsnosti<br />
pri súčasne nízkej emisii zvuku. Vo viacerých<br />
domácich i zahraničných skúmaniach<br />
sa dalo pomocou metódy CPX preukázať,<br />
že vymývaný betón s maximálnym<br />
zrnom 8 mm je, čo sa týka emisie hluku,<br />
rov<strong>na</strong>ko hodnotný ako drvový asfaltový<br />
mastix [8]. Namerané hodnoty z diaľnice<br />
Inntal A93 pri Kiefersfelden, vybudované<br />
v roku 2004, potvrdili veľmi dobré<br />
62 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
Literatúra:<br />
[1] Fleischer W., Wagner R.: <strong>Beton</strong> für hochbelastete<br />
moderne Verkehrsflächen<br />
(Teile 1 und 2). <strong>Beton</strong> 53 (2003) H.<br />
11, S. 536–538, H. 12, S. 592–597<br />
[2] Spitzenbelastungen auf Autobahnen,<br />
Asphalt 42 (2007) H. 4, S. 4<br />
[3] Straßenbaubericht 2006,<br />
Bundesministerium für Verkehr, Bau<br />
und Stadtentwicklung, Berlin, im<br />
Dezember 2006<br />
[4] Richtlinien für die Standardisierung<br />
des Oberbaus von Verkehrsflächen,<br />
Ausgabe 2001, RStO 2001.<br />
Forschungsgesellschaft für Straßen-<br />
und Verkehrswesen e. V., Köln, FGSV<br />
Verlag, 2001<br />
[5] Zusätzliche Technische<br />
Vertragsbedingungen und Richtlinien<br />
für den Bau von Fahr bahn decken<br />
aus <strong>Beton</strong>, ZTV <strong>Beton</strong>-StB 2001,<br />
Ausgabe 2001. Forschungs gesellschaft<br />
für Straßen- und Verkehrswesen,<br />
Arbeitsgruppe <strong>Beton</strong>straßen, Köln<br />
2001<br />
[6] Allgemeines Rundschreiben<br />
Straßenbau Nr. 5/2006: Richtlinien für<br />
den Lärmschutz an Straßen – RLS 90.<br />
Bundesministerium für Verkehr, Bau<br />
und Stadtentwicklung, Bonn,<br />
17. 2. 2006<br />
[7] Technische Lieferbedingungen für<br />
Gesteinskörnungen im Straßenbau,<br />
TL Gestein-StB 04, Ausgabe 2004<br />
hlukové a nekĺzavé vlastnosti povrchov<br />
z vymývaného betónu 0/8. Povrch bol<br />
skúmaný v apríli 2005 takzvanou meracou<br />
metódou blízkeho poľa (merací príves<br />
hluku) <strong>na</strong> ich hluk znižujúci účinok<br />
(obr. 8).<br />
Bolo evidentné, že frekvenčné zloženie<br />
vymývaného betónu (WB) a priľahlého<br />
drvového asfaltového mastixu<br />
0/8 S (SMA) sa len nepatrne odlišujú.<br />
Znižovanie hluku vymývaného betónu sa<br />
<strong>na</strong>chádza takisto v rozmedzí SMA [12].<br />
Z meraní bolo ďalej zjavné, že hluk znižujúci<br />
účinok povrchov vymývaného betónu<br />
je pri pneumatikách nákladných vozidiel<br />
ešte markantnejší ako pri pneumatikách<br />
osobných vozidiel.<br />
Aj čo sa týka drsnosti boli dosiahnuté<br />
vynikajúce výsledky z<strong>na</strong>čne <strong>na</strong>d úrovňou<br />
požiadaviek (modrá čiara) (obr. 9). Iba<br />
v stometrovej oblasti nespĺňal požiadavky.<br />
To však bolo zdôvodnené problémami<br />
s prístrojom počas zhotovovania.<br />
Forschungs gesellschaft für Straßen-<br />
und Verkehrswesen, Arbeits gruppe<br />
Mineralstoffe im Straßenbau, Köln<br />
2005<br />
[8] Sulten P., Wolf T.: Waschbeton –<br />
Eine alter<strong>na</strong>tive <strong>Beton</strong>oberfläche.<br />
Straße+Autobahn 57 (2006) H. 4,<br />
S. 210–218<br />
[9] Tragwerke aus <strong>Beton</strong>, Stahlbeton und<br />
Spannbeton, Teil 2: <strong>Beton</strong> – Festlegung,<br />
Eigen schaften, Herstellung<br />
und Konformität, Anwendungsregeln<br />
zu DIN EN 206-1. Normen ausschuß<br />
Bauwesen (NABau) im DIN<br />
Deutsches Institut für Normung e. V.,<br />
Juli 2001<br />
[10] Fleischer W., Wolf T.: Die Griffigkeit von<br />
Fahrbahndecken aus <strong>Beton</strong> (Teil 2).<br />
<strong>Beton</strong> 54 (2004) H. 12, S. 610–614<br />
[11] Zusätzliche Technische<br />
Vertragsbedingungen und Richtlinien<br />
für Fugenfüllungen in Verkehrsflächen,<br />
Ausgabe 2001, ZTV Fug-StB 2001.<br />
Bundesministerium für Verkehr,<br />
Bau- und Wohnungswesen, Abteilung<br />
Straßenbau. Köln: FGSV Verlag, 2001<br />
[12] Schmerbeck R.: Anwendung<br />
von Funktionsbauverträgen in<br />
Bayern. Tagungsband der FGSV-<br />
<strong>Beton</strong>straßentagung 2005, Essen,<br />
S. 54-59. Forschungs gesellschaft<br />
für Straßen- und Verkehrswesen,<br />
Schriftenreihe der Arbeitsgruppe<br />
„<strong>Beton</strong>straßen“, H. 27, Köln 2006<br />
Pozdĺž<strong>na</strong> a prieč<strong>na</strong> rovnosť, jasnosť,<br />
reakcia pri požiari<br />
Moderné betónové vozovky vykazujú pri<br />
odbornom vyhotovení od začiatku dobrú<br />
rovnosť v pozdĺžnom aj priečnom smere.<br />
Tie zostávajú zachované počas doby<br />
životnosti betónového povrchu vozovky<br />
pri každej teplote a pri každom zaťažení.<br />
V tom spočíva veľká výhoda tohto<br />
spôsobu betónovania. Vodičmi motorových<br />
vozidiel tak obávané vyjazdené koľaje,<br />
podmienené dopravou a teplotou, sa<br />
nevyskytujú.<br />
Okrem toho sú betónové vozovky<br />
v porov<strong>na</strong>ní s asfaltovými vozovkami<br />
z<strong>na</strong>teľne svetlejšie, čo sa kladne prejaví<br />
<strong>na</strong>jmä pri daždi a v noci <strong>na</strong> jazdné<br />
vlastnosti, a tým samozrejme <strong>na</strong> bezpečnosť<br />
premávky. Betónovými krytmi<br />
vozoviek v tuneloch možno ušetriť<br />
náklady <strong>na</strong> osvetlenie a <strong>na</strong>viac sa výrazne<br />
zníži potenciál nebezpečenstva v prípade<br />
požiaru (požiarne zaťaženie), keďže<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
betón je prakticky nehorľavý. Nie bez<br />
dôvodu sa v Rakúsku predpisujú pri cestných<br />
tuneloch s dĺžkou väčšou ako 1 km<br />
pri rizikovej triede III a IV betónové kryty<br />
vozoviek.<br />
Z ÁVER<br />
Betón je ideálnym riešením pre veľmi<br />
zaťažené diaľnice, ale tiež pre prevádzkové<br />
plochy letísk, pre pevné dráhy železníc<br />
alebo priemyselné plochy – <strong>na</strong>jmä pre<br />
jeho úžitkové vlastnosti – životnosť, hospodárnosť<br />
a ochra<strong>na</strong> životného prostredia.<br />
Aktuálne smernice [4] predpokladajú<br />
pri betónových cestách tridsaťročnú životnosť.<br />
Zo skúsenosti z praxe sa dá očakávať<br />
ešte dlhšia životnosť. Keďže betónové<br />
cesty v prvých 15 až 20 rokoch vyžadujú<br />
len zriedka opatrenia <strong>na</strong> údržbu a opravy,<br />
poskytujú vysokú mieru použiteľnosti<br />
a zapríčinia len nepatrné obmedzenie<br />
dopravy údržbárskymi prácami.<br />
Pri odbornom projektovaní a primeranom<br />
vyhotovení poskytuje prevádzková<br />
plocha z betónu trvalé úžitkové vlastnosti.<br />
To z<strong>na</strong>mená únosnosť, odolnosť proti<br />
deformácii, rovnosť, svetlosť, vysokú drsnosť<br />
a malý hluk pneumatík a vozovky.<br />
K tomu pristupuje recyklovateľnosť starých<br />
betónových plôch, čo chráni životné<br />
prostredie úsporou nepoužitých stavebných<br />
látok, skladovacích priestorov<br />
a transportov. Na základe týchto kladov<br />
je stavanie betónom predurčené pre<br />
funkčnú stavebnú zmluvu a PPP projekty<br />
– verejno-súkromné partnerstvo (Public<br />
Private Partnership), pri ktorých je podnikateľ<br />
dvadsať alebo tridsať rokov zodpovedný<br />
za udržovanie a musí zabezpečiť<br />
takzvané funkcionálne požiadavky [1].<br />
Nie bez dôvodu boli v Nemecku až doteraz<br />
uzatvorené zmluvy <strong>na</strong> stavbu diaľnic<br />
zväčša vyhotovené pre realizáciu z betónu.<br />
Aj pre budúce modely PPP, pokiaľ<br />
projekčné okolnosti nevyžadujú výstavbu<br />
s asfaltom, treba vychádzať z toho, že stavanie<br />
s betónom dostane prednosť.<br />
Dipl.-Ing. Thomas Wolf<br />
e-mail: thomas.wolf@heiwoe.com<br />
Dr.-Ing. Walter Fleischer<br />
e-mail: walter.fleischer@heiwoe.com<br />
oba: Heilit+Woerner Bau GmbH<br />
Mies-van-der-Rohe-Straße 6, 80807 München<br />
tel.: +49 89 360 555-5730<br />
fax: +49 89 360 555-5790<br />
www.heiwoe.de<br />
63
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
C E M E N T A ZDRAVOTNÍ BEZPEČNOST<br />
J AN GEMRICH<br />
Dnes otevřeme čtvrtý díl <strong>na</strong>šeho seriálu o cementu, pro někoho<br />
s velmi neobvyklým námětem, nicméně zdraví, jako ne<strong>na</strong>hraditelný<br />
atribut lidského života, je třeba chránit vždy, tedy<br />
i při výrobě a zpracovávání cementu. No, a první rozdělení už<br />
máme <strong>na</strong> světě. Pojďte se tedy podívat <strong>na</strong> zdravotní bezpečnost<br />
z pohledu procesu výroby cementu.<br />
Ještě než vstoupíme náležitě vybaveni pracovním oděvem,<br />
obuví, ochrannou helmou a někdy dokonce i ochrannými brýlemi<br />
do výrobního závodu, musíme se zastavit ve vápencovém<br />
lomu. A protože se v takovém lomu pracuje i s trhavinou, platí<br />
zde nejvyšší bezpečnostní standardy pro tuto práci i pro pohyb<br />
zaměst<strong>na</strong>nců. Kromě samotné bezpečnosti práce <strong>na</strong>víc <strong>na</strong>stupují<br />
předpisy pro práci v potenciálně prašném prostředí, které je<br />
při samotné těžbě i návazném zpracování kamene, je-li potřeba,<br />
skrápěno. Nicméně poslední měření v <strong>na</strong>šich lomech ukázala,<br />
že prašnost z rozdružování je o několik řádů nižší než <strong>na</strong>př.<br />
v drtírnách a třídírnách kamenolomů. Pro práci v lomech <strong>na</strong>víc<br />
platí i Směrnice Evropské komise a Rady Evropy o vibracích<br />
z roku 1992, doplněná roku 2001, která určuje základní zdravotní<br />
a bezpečnostní vibrační limity, kterým může být pracovník<br />
v lomech vystaven a které se přísně dodržují a kontrolují. Při<br />
výrobě v samotné cementárně platí nejpřísnější možná opatření<br />
pro zaměst<strong>na</strong>nce přímo ve výrobě, byť je dnes proces plně automatizovaný.<br />
Při výrobě se však uvnitř uzavřených procesů dopravuje<br />
vysoce jemně umletý materiál tlakovým vzduchem nebo<br />
dopravníky, dochází k výpalu hmoty palivy při teplotách 2100 °C<br />
<strong>na</strong> hořáku, je tedy <strong>na</strong>místě vysoká bezpečnost. Z mnoha aspektů<br />
zdravotní bezpečnosti citujme <strong>na</strong>př. ochranu proti <strong>na</strong>dměrnému<br />
hluku či krystalickému křemíku v polétavém prachu. Ochra<strong>na</strong><br />
proti <strong>na</strong>dměrnému hluku je definová<strong>na</strong> jako časové omezení<br />
při určité hlukové expozici, po kterém musí být pracovník<br />
<strong>na</strong>hrazen ve výrobním procesu jiným zaměst<strong>na</strong>ncem. Krystalickému<br />
křemíku byla v posledních letech věnová<strong>na</strong> z<strong>na</strong>čná pozor-<br />
B ETONOVÉ KREACE<br />
S OUČASNÉ BUDOVY A INTERIÉRY<br />
<strong>Beton</strong> již překo<strong>na</strong>l svůj kdysi poskvrněný<br />
obraz – díky novým technologickým<br />
postupům se těžkopádná hmota<br />
změnila v působivý materiál. Vzhledem<br />
k svému obzvláště tvárnému charakteru<br />
nemá betonová flexibilita žádného soupeře.<br />
V tekutém stavu může beton vyplnit<br />
téměř jakoukoliv formu, a tak je jeho použití<br />
prakticky bez hranic. Není pochyb, že<br />
v dnešní době je tento materiál považován<br />
za high-tech.<br />
Architekti zvučných jmen stejně jako<br />
ti začí<strong>na</strong>jící objevili tento trend již před<br />
delší dobou a Concrete Creations – Contemporary Buildings<br />
and Interiors představuje výběr z šedesáti nejpozoruhodnějších<br />
projektů dokončených v poslední době. S velice kvalitními<br />
fotografiemi, detailními plány a informativním popisem před-<br />
nost v celé Evropě pro podezření z druhotných karcinogenních<br />
účinků. Český i evropský cementářský průmysl se plně zapojil<br />
do systému NEPSI a do konce roku 2007 se ve všech cementárnách<br />
zavedlo opatření k vyloučení tohoto, byť potenciálního vlivu.<br />
Za zmínku stojí ale <strong>na</strong>př. i skutečnost, že velké stavební firmy<br />
v Evropě se do této ochrany svých pracovníků nezapojily.<br />
Pojďme nyní k cementářskému zákazníkovi. Všech<strong>na</strong> základní<br />
bezpečnostní opatření zákazník <strong>na</strong>jde <strong>na</strong> obalu, tedy laicky řečeno<br />
<strong>na</strong> pytli, kde jsou popsány vlastnosti cementu. Pokud by zvídavý<br />
uživatel pátral dále, může si vyžádat tzv. bezpečnostní list,<br />
kde je o cementu z hlediska jeho bezpečného zdravotního používání<br />
takřka všechno. Výroba cementu a jeho zpracování byly<br />
totiž již v minulosti zapojeny do systému vlastností chemických<br />
látek a přípravků, byť samotný cement má daleko k jakékoliv<br />
chemikálii. Tento systém je nyní <strong>na</strong>hrazován evropským <strong>na</strong>řízením<br />
REACH (Registration, Evaluation and Authorisation/restriction<br />
for new and existing CHemical substances) a ještě v budoucnu<br />
systémem GHS (Globally Harmonised System of Classification<br />
and Labelling of Chemicals), takže všichni uživatelé budou<br />
vždy mít dostatek informací o zdravotní bezpečnosti cementu.<br />
Jedním z prvních opatření, které bylo celoevropsky realizováno<br />
kolem roku 2005, bylo snížení obsahu šestimocného vodorozpustného<br />
chrómu v cementu <strong>na</strong> předpisem stanovenou úroveň<br />
k zamezení vzniku kožních dermatitid u citlivých osob. V tomto<br />
případě cementářský obor úzce spolupracuje <strong>na</strong>př. se Státním<br />
zdravotním ústavem. Novými předpisy bude v budoucnu <strong>na</strong>př.<br />
zpřísněno i balení cementu pro drobné uživatele.<br />
Z výše uvedeného je zřejmé, že výrobci cementu věnují vysokou<br />
pozornost zdravotně bezpečné výrobě svého produktu i dostatečné<br />
informovanosti svých odběratelů. Nicméně je si třeba uvědomit,<br />
že tato opatření v žádném případě nejsou zadarmo.<br />
Ing. Jan Gemrich<br />
Svaz výrobců cementu ČR<br />
www.svcement.cz<br />
stavuje kniha <strong>na</strong> 256 stranách neobyčejné<br />
varianty staveb z celého světa, které<br />
demonstrují možnosti betonu.<br />
Kniha <strong>Beton</strong>ové kreace je součástí řady<br />
Architecture & Materials, která se věnuje<br />
netradičnímu použití různých materiálů<br />
v architektuře a vyšly v ní už úspěšné tituly<br />
Magic Metal a In Full Colour. Po Concrete<br />
Creations bude pokračovat publikacemi<br />
Pure Plastic a Touch Wood.<br />
Concrete Creations<br />
Contemporary Buildings and Interiors<br />
256 stran, 410 ilustrací, 235 x 235 mm, pevná<br />
vazba<br />
ce<strong>na</strong>: € 39,90/ £ 27,50/$ 49,95<br />
ISBN 13: 978-3-938780-32-9 anglicky<br />
2007, Verlagshaus Braun, www.verlagshaus-braun.de<br />
64 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
...KOMPLETNÍ TECHNIKA PRO BETONÁŘSTVÍ<br />
Z<strong>na</strong>čka CIFA Vám přináší kvalitní a kompletní<br />
řešení technologického procesu<br />
betonářství již od 7. července 1928, kdy<br />
byla založe<strong>na</strong>. Nabízíme tedy více než 80<br />
let zkušeností a tradice. Vše od míchání<br />
k přepravě, čerpání a pokládání betonu je<br />
posláním betonářské techniky CIFA.<br />
Dnes má CIFA zastoupení <strong>na</strong> všech<br />
výz<strong>na</strong>mných světových trzích s kompletním<br />
výrobním sortimentem, který<br />
nemá ve srovnání s jinými z<strong>na</strong>čkami, co<br />
do škály výrobků a zařízení, konkurenci.<br />
Z tohoto důvodu je potřeba říci, že pokud<br />
se rozhodnete pro nákup jakéhokoliv<br />
výrobku z<strong>na</strong>čky CIFA, společně s ním<br />
kupujete dlouholeté zkušenosti<br />
a know-how, a to jak u procesu mísení,<br />
přepravy a čerpání betonu tak i projektování<br />
bednění.<br />
Obchodní zastoupení a technická podpora:<br />
AGROTEC a.s., Divize stavební techniky<br />
Ing. Martin Buček - VOLEJTE: (00420) 724 313 099<br />
PIŠTE: bucek@agrotec.cz<br />
Informace <strong>na</strong>: www.cifa.cz
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
O DOLNOST L E H K É H O B E T O N U V C H E M I C K Y AGRESIVNÍCH<br />
PROSTŘEDÍCH<br />
RESISTANCE OF LIGHT- WEIGHT CONCRETE I N CORROSIVE<br />
E N V I R O N M E N T S<br />
M ICHALA HUBERTOVÁ,<br />
R UDOLF HELA, ROMAN STAVINOHA<br />
Trvanlivost betonových konstrukcí je nejčastěji<br />
ohrože<strong>na</strong> působením klimatických<br />
střídání teplot i pod bodem mrazu společně<br />
s <strong>na</strong>vlháním či smáčením a vysycháním.<br />
Dalším důležitým aspektem<br />
je působení chemicky agresivních prostředí,<br />
jejichž producentem jsou různá<br />
průmyslová odvětví a doprava. Vliv chemicky<br />
agresivních prostředí <strong>na</strong> normální<br />
beton je popisován v mnohé tuzemské<br />
i zahraniční literatuře, u lehkého betonu<br />
tomu tak není. Příspěvek se proto zabývá<br />
experimentálním projektem zaměřeným<br />
<strong>na</strong> vliv vybraných typů chemicky agresivních<br />
prostředí <strong>na</strong> lehký hutný beton<br />
s využitím lehkého kameniva <strong>na</strong> bázi<br />
expandovaného jílu.<br />
Most hazards to durability of concrete<br />
structures are caused by climatic<br />
variations in temperature decreasing<br />
below zero in combi<strong>na</strong>tion with moisture<br />
adsorption or wetting and drying.<br />
Corrosive environments produced<br />
usually by different industrial facilities,<br />
transportation etc. represent another<br />
important factor. Influence of corrosive<br />
environment on common concrete is<br />
described in home and foreign literature,<br />
however there is no such description<br />
of impact of corrosive environments<br />
on light-weight concrete. Therefore this<br />
paper describes an experiment focused<br />
on influence of selected types of corrosive<br />
environments on lightweight compact<br />
concrete with light-weight expanded clay<br />
aggregate.<br />
<strong>Beton</strong>, jehož matrice je tvoře<strong>na</strong> hydratačními<br />
produkty cementu, patří mezi látky<br />
silně zásadité, čímž je schopen velmi<br />
účinně pasivovat ocelovou výztuž vůči<br />
korozi. Míra bazicity zdravého, nekorodovaného<br />
betonu vyjádřená hodnotou pH<br />
může být vyšší než 12. V důsledku vysoké<br />
alkality beton velmi s<strong>na</strong>dno reaguje s látkami<br />
s nízkou hodnotou pH, kdy v podstatě<br />
dochází k neutralizačním reakcím,<br />
jejichž důsledkem je zpravidla degradace<br />
betonu doprovázená poklesem jeho<br />
užitných hodnot. U reálných konstrukcí je<br />
rychlost degradace vyvolávaná působením<br />
agresivních chemických látek <strong>na</strong>víc<br />
umocňovaná působením dalších vlivů,<br />
<strong>na</strong>př. pronikáním vlhkosti a působením<br />
mrazu.<br />
Prostředí působí <strong>na</strong> stavební konstrukce<br />
řadou vnějších vlivů. Dle charakteru tyto<br />
vlivy rozdělujeme <strong>na</strong>:<br />
• vlivy fyzikálně-mechanické (vliv zatížení,<br />
působení vlhkosti a mrazu, gradient teplot<br />
atd.),<br />
• vlivy fyzikálně-chemické (agresivní látky<br />
ve formě kapalin, plynů i pevných látek,<br />
biogenní vlivy atd.).<br />
Agresivní prostředí, jejichž působením<br />
mohou být železobetonové konstrukce<br />
vystaveny, lze dle skupenství rozdělit<br />
<strong>na</strong> prostředí plynná, kapalná a pevná.<br />
Obecně lze konstatovat, že působením<br />
agresivních látek jsou postupně vymývány<br />
pojivové složky, případně dochází<br />
v mikrostruktuře betonu ke vzniku<br />
z<strong>na</strong>čně objemných krystalických novotvarů,<br />
které svými expanzními tlaky <strong>na</strong>rušují<br />
strukturu betonu a jsou tak příčinou<br />
jeho degradace. Z hlediska životnosti<br />
železobetonových konstrukcí je ovšem<br />
velmi podstatná skutečnost, že v důsledku<br />
těchto negativních procesů postupně<br />
klesá hodnota pH. V silně alkalických prostředích<br />
vytváří želez<strong>na</strong>to-železité hydroxidy<br />
<strong>na</strong> povrchu výztuže kompaktní<br />
povlak, který chrání výztuž vůči masivní<br />
korozi. Při degradaci betonu dochází<br />
k poklesu hodnoty pH, výztuž přestává<br />
být chráně<strong>na</strong> a jsou vytvářeny podmínky<br />
pro její rychlou korozi. Rychlost koroze<br />
výztuže je mimo hodnoty pH betonu<br />
ovlivňová<strong>na</strong> řadou dalších faktorů, jako<br />
<strong>na</strong>př. kolísáním vlhkosti betonu, přítom-<br />
Tab. 1 Specifikace prostředí<br />
Tab. 1 Specification of environment<br />
ností rozpustných solí ve struktuře betonu<br />
apod.<br />
Při experimentálních pracích byly lehké<br />
betony sledovány v těchto typech agresivních<br />
prostředí (tab. 1):<br />
• prostředí plynné – oxid uhličitý, oxid siřičitý,<br />
• prostředí kapalné – roztok chloridů,<br />
ropné produkty, motorová <strong>na</strong>fta.<br />
Plynné agresivní prostředí<br />
Naprostá větši<strong>na</strong> železobetonových konstrukcí<br />
je při svém využívání vystave<strong>na</strong><br />
působení atmosféry, ve které bývá obsaženo<br />
mnoho plynů, které svým působením<br />
mohou být příčinou degradace<br />
železobetonových konstrukcí. Mezi tyto<br />
plyny patří <strong>na</strong>př. oxid siřičitý, příp. sírový,<br />
oxid uhličitý, amoniak, sirovodík, sloučeniny<br />
chlóru, fluoru apod. Koncentrace jednotlivých<br />
uvedených plynů v atmosféře,<br />
a tedy míry její agresivity vůči betonu<br />
zpravidla velmi úzce souvisí s průmyslovou<br />
výrobou, dopravou, ale také terciální<br />
sférou (tzn. obchod, ubytování, zdravotnictví,<br />
domácnosti atd.). Na internetovém<br />
portálu www.eea.europa.eu lze<br />
<strong>na</strong>lézt aktuální stav obsahu CO 2 v ovzduší<br />
celé Evropy.<br />
Oxid uhličitý způsobuje při styku se<br />
zásaditým cementovým tmelem neutralizační<br />
reakci, která se oz<strong>na</strong>čuje jako<br />
karbo<strong>na</strong>tace (hlavním produktem jsou<br />
různé karbonáty). Míra karbo<strong>na</strong>tace se<br />
projevuje snižující se hodnotou pH betonu<br />
z původní hodnoty 12,4 <strong>na</strong> hodnotu<br />
přibližně 9 až 9,6. Současně vznikají<br />
v betonu nerozpustné novotvary uhličitanu<br />
vápe<strong>na</strong>tého CaCO 3, který se usazuje<br />
v pórech a kapilárách a postupně<br />
je zaplňuje, čímž klesá možnost přísunu<br />
nového CO 2. Následně se zvyšuje objemová<br />
hmotnost betonu v povrchové vrstvě<br />
a mění se i mikrostruktura cemen-<br />
Charakteristika prostředí<br />
Látka Koncentrace Relativní vlhkost<br />
Plynné prostředí – CO 2 98 % 75 %<br />
Plynné prostředí – SO 2 98 % 75 %<br />
Kapalné prostředí – NaCl 1 000 mg Cl - <strong>na</strong> litr roztoku ---<br />
Kapalné prostředí – motorová <strong>na</strong>fta 100 % ---<br />
Referenční uložení --- 100 %<br />
66 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
tového tmelu. Přítomnost určité vlhkosti<br />
v betonu je podmínkou, aby karbo<strong>na</strong>tace<br />
mohla probíhat [2].<br />
Proces degradace betonu vlivem SO 2 je<br />
obdobný jako degradace betonu vlivem<br />
CO 2. Působením SO 2 dochází až k úplnému<br />
rozkladu struktury betonu. Vlhkost<br />
silně podmiňuje množství a tvary krystalů<br />
konečného produktu sádrovce, což výrazně<br />
působí i <strong>na</strong> hodnotu pH. V důsledku<br />
sulfatace klesá pH až <strong>na</strong> hodnotu 5,4. Při<br />
vyšší vlhkosti převládá vznik sádrovce, při<br />
nižší vznik hemihydrátu siřičitanu vápe<strong>na</strong>tého.<br />
Vyšší koncentrace SO 2 <strong>na</strong>opak podmiňuje<br />
vznik sulfátů vápe<strong>na</strong>tých, kde je<br />
hodnota vlhkosti rozhodující pro tvorbu<br />
dihydrátu či hemihydrátu.<br />
Oxid siřičitý má vliv i <strong>na</strong> fyzikálně-mechanické<br />
vlastnosti betonu. V počátku<br />
koroze, kdy jsou zaplňovány póry novotvary<br />
sulfatace, lze zaz<strong>na</strong>me<strong>na</strong>t nárůst<br />
pevnosti betonu. Následně dochází<br />
k poklesu pevností v tlaku i tahu vlivem<br />
vnitřního pnutí, které je vyvoláno<br />
objemovými změ<strong>na</strong>mi korozních zplodin<br />
v betonové hmotě. Souhrnně lze konstatovat,<br />
že při nižší koncentraci SO 2 je vliv<br />
vlhkosti prostředí domi<strong>na</strong>ntní, kdežto při<br />
vyšší koncentraci SO 2 není hodnota vlhkosti<br />
tolik rozhodující [2].<br />
Kapalné agresivní prostředí<br />
Koroze cementových kompozitů může<br />
velmi intenzivním způsobem probíhat<br />
také v kapalném prostředí. Mezi nejčastější<br />
kapaliny, se kterými přichází do styku<br />
zejmé<strong>na</strong> betony vodních děl, podzemních<br />
partií staveb, pilot a dalších konstrukcí<br />
jsou vody, které mohou obsahovat celou<br />
řadu rozpuštěných látek (<strong>na</strong>př. soli kyselin,<br />
ale též plyny apod.). Zejmé<strong>na</strong> v chemickém<br />
průmyslu, ve strojírenství, zemědělství<br />
ale i dalších odvětvích mohou být<br />
stavební konstrukce vystaveny působení<br />
celé řady chemikálií. V neposlední řadě<br />
mohou být konstrukční prvky vystaveny<br />
účinkům minerálních tuků a olejů.<br />
Principy z hlediska mechanizmu degradace<br />
cementové matrice lze rozdělit <strong>na</strong> tři<br />
základní druhy:<br />
Vody způsobující korozi I. typu, tzv.<br />
vody měkké, zpočátku rychle vyluhují<br />
v betonu obsažený Ca(OH) 2, později<br />
pomaleji dochází k rozkladu zhydratovaných<br />
křemičitanů a hlinitanů. Tato skutečnost<br />
vede k poklesu pH, což nepříznivě<br />
působí <strong>na</strong> korozi výztuže, ale i <strong>na</strong> stabilitu<br />
některých zhydratovaných slínkových<br />
minerálů. Průběh koroze je ovlivněn tím,<br />
zda jde o vodu stojatou či proudící, zda<br />
působí pod tlakem a zda jde o vodu teplou<br />
či studenou.<br />
Kapaliny způsobující korozi II. typu<br />
s cementovým tmelem vytvářejí s<strong>na</strong>dno<br />
rozpustné sloučeniny, které nemají<br />
vazné schopnosti, a snižují tak vlastnosti<br />
cementové matrice, eventuálně<br />
jsou z betonu vyluhovány. Jedná se<br />
zejmé<strong>na</strong> o vody obsahující sírany, chloridy,<br />
hořeč<strong>na</strong>té eventuálně amonné ionty<br />
apod. V přírodních vodách se jedná <strong>na</strong>př.<br />
o sírany, <strong>na</strong> které je vázán kation vápníku,<br />
hořčíku, draslíku apod. Ve vodách<br />
průmyslových jsou to převážně sírany,<br />
a to <strong>na</strong>př. síran amonný, měď<strong>na</strong>tý, hlinitý<br />
a železitý.<br />
Vody způsobující korozi III. typu jsou<br />
vody s různými sloučeni<strong>na</strong>mi, které reagují<br />
s cementovým tmelem za vzniku<br />
objemných krystalických fází. V počátečních<br />
stádiích vznikají tyto korozní novotvary<br />
v dutinách a pórech, čímž je zvyšová<strong>na</strong><br />
hutnost a nepropustnost betonu. Je<br />
tedy zřejmé, že v raných stádiích může<br />
docházet dokonce k nárůstu pevnostních<br />
charakteristik betonu. Další zvětšování<br />
objemu krystalických novotvarů vyvolává<br />
ve struktuře betonu vznik <strong>na</strong>pětí, jehož<br />
důsledkem je vznik trhlinek a v konečných<br />
stádiích <strong>na</strong>prostá ztráta soudržnosti<br />
betonu. Koroze III. typu je velmi často<br />
způsobová<strong>na</strong> vodami obsahujícími sírany.<br />
Pro pokročilá stádia síranové koroze<br />
je charakteristické, že cementová matrice<br />
betonu je <strong>na</strong>rušová<strong>na</strong> jehličkovitými<br />
krystalky ettringitu. V konečných fázích je<br />
matrice betonu krystalky ettringitu prakticky<br />
zcela prostoupe<strong>na</strong>. <strong>Beton</strong> ztrácí soudržnost<br />
a jeho pevnostní parametry jsou<br />
témě nulové.<br />
Dalším aspektem, který je z hlediska<br />
životnosti železobetonových konstrukcí<br />
podstatný, je fakt, že některé typy<br />
ve vodě rozpuštěných solí pronikají strukturou<br />
betonu až k výztuži, a způsobují tak<br />
výraznou akceleraci její koroze.<br />
E XPERIMENTÁLNÍ ČÁST<br />
Byla vyrobe<strong>na</strong> sada zkušebních těles<br />
z receptur, které se svým složením liší<br />
pouze v typu použité příměsi. V každé<br />
receptuře bylo dávkováno stejné množství<br />
portlandského cementu (370 kg/m 3 )<br />
a příměsí (40 % z hmotnosti cementu)<br />
i stejné množství přísad (superplastifikátor<br />
<strong>na</strong> bázi polykarboxylátů). Skladba kameniva<br />
byla také vždy stejná, byla použita<br />
kombi<strong>na</strong>ce lehkého kameniva <strong>na</strong> bázi<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
expandovaného jílu a přírodního těženého<br />
kameniva. Množství účinné vody se<br />
pohybovalo pro udržení konstantní konzistence<br />
v rozmezí od 160 do 170 kg/m 3<br />
v závislosti <strong>na</strong> použité příměsi.<br />
Byla <strong>na</strong>míchá<strong>na</strong> základní referenční<br />
receptura (Rec. I-A) s příměsí černouhelného<br />
elektrárenského popílku v množství<br />
40 % z hmotnosti cementu. Tato<br />
receptura byla modifiková<strong>na</strong> metakaolinem<br />
v množství 5 % z hmotnosti<br />
cementu (Rec. I-B), práškovou mikrosilikou<br />
v množství 5 % z hmotnosti<br />
cementu (Rec. I-C). Poslední receptura<br />
(Rec. I-D) <strong>na</strong>hrazovala popílek mikromletým<br />
vápencem v množství 40 % z hmotnosti<br />
cementu. Schéma a z<strong>na</strong>čení receptur<br />
je uvedeno <strong>na</strong> obr. 1.<br />
Na těchto recepturách byla experimentálně<br />
zkouše<strong>na</strong> trvanlivost betonu. Zkušební<br />
tělesa z uvedených receptur byla<br />
podrobe<strong>na</strong> působení vybraných typů<br />
agresivních prostředí, a to plynnému CO 2,<br />
plynnému SO 2, roztoku NaCl a <strong>na</strong>ftě.<br />
Ve stáří 28 dnů byly <strong>na</strong> vybraných vzorcích<br />
jednotlivých receptur odzkoušeny<br />
základní fyzikálně-mechanické vlastnosti.<br />
Ostatní vzorky byly uloženy do chemicky<br />
agresivních prostředí, kde byly exponovány<br />
po dobu dvanácti měsíců. Po uplynutí<br />
této doby byly <strong>na</strong> vzorcích provedeny<br />
fyzikálně-mechanické zkoušky (pevnost<br />
v tlaku, pevnost v tahu za ohybu,<br />
objemová hmotnost, dy<strong>na</strong>mický a statický<br />
modul pružnosti, mrazuvzdornost,<br />
odolnost povrchu betonu proti působení<br />
vody a chemických rozmrazovacích<br />
látek, objemové změny) a fyzikálně-chemické<br />
zkoušky (chemická a<strong>na</strong>lýza, rentgenová<br />
difrakční a<strong>na</strong>lýza a difrakčně termická<br />
a<strong>na</strong>lýza). Koncepce fyzikálně-chemických<br />
a<strong>na</strong>lýz byla vole<strong>na</strong> tak, aby bylo<br />
možno exaktně posoudit míru degradace<br />
betonu. Podrobný postup stanovení míry<br />
korozního <strong>na</strong>rušení a<strong>na</strong>lyzovaných vzorků<br />
byl proveden dle metodiky Matoušek,<br />
Drochytka [2], která podává přehled<br />
o mikrostruktuře daného materiálu.<br />
Na základě výsledků byly porovnávány<br />
změny vlastností lehkého betonu vlivem<br />
agresivních prostředí a vliv použití jemných<br />
příměsí <strong>na</strong> trvanlivost betonu.<br />
Plynná agresivní prostředí byla vytvoře<strong>na</strong><br />
v korozních hermeticky uzavřených<br />
komorách, ve kterých byla udržová<strong>na</strong><br />
konstantní koncentrace a relativní vlhkost<br />
vzduchu. Korozní atmosféra byla obměňová<strong>na</strong><br />
s periodou dvou dní. Kapalná<br />
agresivní prostředí byla vytvoře<strong>na</strong> pomo-<br />
67
Vzorky<br />
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
cí roztoku NaCl, ve kterém byly zkoušené vzorky ponořeny. Konstantní<br />
hodnota koncentrace agresivní látky v roztoku při uložení<br />
vzorků byla udržová<strong>na</strong> pravidelným obměňováním s periodou<br />
sedm dní. Pro nejpřesnější simulaci reálných podmínek, kterým<br />
mohou být betony vystaveny, byla zkouše<strong>na</strong> koroze betonu<br />
v důsledku cyklického působení roztoku chloridů, resp. <strong>na</strong>fty.<br />
V rámci jednoho cyklu byla zkušební tělesa po dobu 24 h ulože<strong>na</strong><br />
ve zkušebním roztoku a poté byla po dobu 24 h umístě<strong>na</strong><br />
ve standardních laboratorních podmínkách. Kapalná prostředí<br />
měla teplotu 20 ± 2 °C. Charakteristiky jednotlivých prostředí<br />
jsou uvedeny v tab. 1.<br />
V YHODNOCENÍ RECEPTUR<br />
Vliv agresivních plynných prostředí <strong>na</strong> základní fyzikálně-<br />
-mechanické vlastnosti betonu<br />
Tab. 2 Změny fyzikálně–mechanických vlastností u vzorků uložených<br />
v plynných prostředích<br />
Tab. 2 Changes of physico-chemical properties of samples placed in<br />
gaseous environments<br />
Pevnost v tlaku 180 dní<br />
[MPa]<br />
Odchylka pevnosti v tlaku<br />
oproti ref. uložení<br />
[%]<br />
Odchylka obj. hmot. oproti<br />
hodnotám před uložením<br />
[%]<br />
CO 2 SO 2 CO 2 SO 2 CO 2 SO 2<br />
I – A 49,8 51,6 2,47 6,07 1,37 1,21<br />
I – B 49,8 49,8 6,98 6,87 1,25 1,37<br />
I – C 49,0 49,6 0,62 1,95 0,67 1,40<br />
I – D 47,2 <strong>48</strong>,8 0,21 3,61 1,22 0,91<br />
Vzorky<br />
Vliv agresivních kapalných prostředí <strong>na</strong> základní fyzikálně-<br />
-mechanické vlastnosti betonu<br />
Tab. 3 Změny fyzikálně–mechanických vlastností u vzorků uložených<br />
v kapalných prostředích – stále<br />
Tab. 3 Changes of physico-mechanical properties of samples placed<br />
in liquid environments - constantly<br />
Pevnost v tlaku 180 dní<br />
[MPa]<br />
Odchylka pevnosti v tlaku<br />
oproti ref. uložení<br />
[%]<br />
Odchylka obj. hmot. oproti<br />
hodnotám před uložením<br />
[%]<br />
chloridy <strong>na</strong>fta chloridy <strong>na</strong>fta chloridy <strong>na</strong>fta<br />
I – A 49,7 <strong>48</strong>,2 2,16 -0,93 0,85 0,68<br />
I – B 50,0 45,3 7,3 -2,69 0,62 1,3<br />
I – C 49,5 <strong>48</strong>,1 1,64 -1,23 1,26 0,96<br />
I – D 47,5 47,2 0,85 0,32 1,19 1,01<br />
Vzorky<br />
Tab. 4 Změny fyzikálně–mechanických vlastností u vzorků uložených<br />
v kapalných prostředích – cyklicky<br />
Tab. 4 Changes of physico-mechanical properties of samples placed<br />
in liquid environments - cyclically<br />
Pevnost v tlaku 180 dní<br />
[MPa]<br />
Odchylka pevnosti v tlaku<br />
oproti ref. uložení<br />
[%]<br />
Odchylka obj. hmot. oproti<br />
hodnotám před uložením<br />
[%]<br />
chloridy <strong>na</strong>fta chloridy <strong>na</strong>fta chloridy <strong>na</strong>fta<br />
I – A <strong>48</strong>,7 <strong>48</strong>,8 0,21 0,31 0,8 0,86<br />
I – B 46,8 46,4 0,43 -0,32 0,75 1,63<br />
I – C <strong>48</strong>,9 40,2 0,41 -1,03 0,92 0,5<br />
I – D <strong>48</strong>,7 47,0 3,4 -0,21 0,56 0,95<br />
II – Fe 39,3 41,2 -4,5 0,24 1,08 1,34<br />
�������<br />
������������<br />
�������<br />
������������<br />
��������������<br />
�������<br />
������������<br />
������������<br />
�����������<br />
���������������<br />
�����<br />
Obr. 1 Schéma a z<strong>na</strong>čení použitých receptur<br />
Fig. 1 Diagram and desig<strong>na</strong>tion of used mix-designs<br />
�������<br />
������������<br />
Obr. 2 Porovnání změn pevnosti v tlaku u sledovaných receptur<br />
po uložení v CO 2<br />
Fig. 2 Comparison of changes of compressive strength of observed<br />
mix-designs placed in CO 2<br />
Obr. 3 Porovnání změn pevnosti v tlaku u sledovaných receptur<br />
po uložení v SO 2<br />
Fig. 3 Comparison of changes of compressive strength of observed<br />
mix-designs placed in SO 2<br />
Obr. 4 Porovnání změn pevnosti v tlaku u sledovaných receptur<br />
po uložení v roztoku NaCl<br />
Fig. 4 Comparison of changes of compressive strength of observed<br />
mix-designs placed in NaCl<br />
Obr. 5 Porovnání změn pevnosti v tlaku u sledovaných receptur<br />
po uložení v <strong>na</strong>ftě<br />
Fig. 5 Comparison of changes of compressive strength of observed<br />
mix-designs placed in diesel<br />
Obr. 6 Porovnání změn pevnosti v tlaku po uložení v roztoku<br />
NaCl cyklicky<br />
Fig. 6 Comparison of changes of compressive strength of observed<br />
mix-designs after cyclical exposition to NaCl solution<br />
Vliv agresivního prostředí <strong>na</strong> fyzikálně-chemické vlastnosti<br />
betonu<br />
Pro účely fyzikálně-chemických a<strong>na</strong>lýz byly vzorky připravovány<br />
tak, aby možno posoudit kvalitu betonu resp. míru jeho<br />
degradace v závislosti <strong>na</strong> vzdálenosti od povrchu hodnocené<br />
konstrukce (tzn. stanovit hloubku <strong>na</strong>rušení betonu). Z každého<br />
zkušebního tělesa vystaveného agresivnímu prostředí byly<br />
připraveny dva vzorky, a to z povrchu a z hloubky cca 20 mm<br />
od povrchu. Na vzorcích byl proveden chemický rozbor, rentgenová<br />
difrakční a<strong>na</strong>lýza, diferenční termická a<strong>na</strong>lýza a stanovení<br />
pH ve výluhu.<br />
Vzhledem k celkovému rozsahu práce a z<strong>na</strong>čnému množství<br />
vzorků nejsou v tomto příspěvku uvedeny jednotlivé dílčí<br />
výsledky, ale pouze zásadní výsledky vyhodnocení těchto a<strong>na</strong>lýz,<br />
tab. 5 až 8.<br />
68 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
1
2<br />
4<br />
��������������������������<br />
5<br />
6<br />
��������������������������<br />
��������������������������<br />
��������������������������<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
���<br />
�<br />
����<br />
��<br />
����<br />
��<br />
����<br />
��<br />
�<br />
�� �<br />
�<br />
�� �<br />
�<br />
�� �<br />
�<br />
�� �<br />
�<br />
����� ����� ����� �����<br />
����<br />
����<br />
����<br />
�������������������<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
����<br />
����� ����� ����� �����<br />
����<br />
���<br />
����<br />
�������������������<br />
����<br />
����� ����� ����� �����<br />
�����<br />
�����<br />
�����<br />
�������������������<br />
����<br />
����� ����� ����� �����<br />
����<br />
���� ����<br />
�������������������<br />
���<br />
�<br />
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
3<br />
��������������������������<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
�<br />
����<br />
Tab. 5 Zařazení vzorků z CO 2 do etapy karbo<strong>na</strong>tace<br />
Tab. 5 Classing of samples exposed to CO 2 according to the stage of<br />
carbo<strong>na</strong>tion<br />
Oz<strong>na</strong>čení vzorku<br />
����� ����� ����� �����<br />
Stupeň<br />
karbo<strong>na</strong>tace o K<br />
[%]<br />
����<br />
�������������������<br />
Stupeň modifikační<br />
přeměny o MP<br />
[-]<br />
pH<br />
[-]<br />
Etapa<br />
karbo<strong>na</strong>tace<br />
I – A (P) 52,1 0,85 11,51 I.<br />
I – B (P) 34,1 0,95 11,84 I.<br />
I – C (P) 64,2 0,45 10,51 II.<br />
I – D (P) 65,3 0,41 10,78 II.<br />
Tab. 6 Zařazení vzorků z prostředí SO2 do etapy sulfatace<br />
Tab. 6 Classing of samples exposed to SO2 according to the stage<br />
o sulphation<br />
Ozn. vzorku<br />
Stupeň sulfatace oS [%]<br />
pH<br />
[-]<br />
Etapa sulfatace<br />
I – A (P) 7,778 11,51 I.<br />
I – B (P) 8,660 11,84 I.<br />
I – C (P) 13,695 10,51 I.<br />
I – D (P) 12,935 10,78 I.<br />
I – B (H) 12,802 11,13 I.<br />
Pozn.: (P) – odběr vzorku z povrchu zkušebního tělesa; (H) – odběr vzorku<br />
z hloubky 20 až 30 mm pod povrchem zkušebního tělesa<br />
����<br />
����<br />
Tab. 7 Chemický rozbor vzorků uložených v chloridech<br />
Tab. 7 Chemical a<strong>na</strong>lysis of samples exposed to chlorides<br />
Oz<strong>na</strong>čení vzorku<br />
Stále<br />
Chloridy [%]<br />
Cyklicky<br />
I – A (P) < 0,01 < 0,01<br />
I – B (P) < 0,01 < 0,01<br />
I – C (P) 0,04 0,04<br />
I – D (P) 0,07 0,05<br />
I – B (H) < 0,01 < 0,01<br />
Tab. 8 Diferenční termická a<strong>na</strong>lýza vzorků z <strong>na</strong>fty<br />
Tab. 8 Differential thermal a<strong>na</strong>lysis of samples form diesel<br />
Oz<strong>na</strong>čení vzorku<br />
Stále<br />
Ztráta žíháním [%]<br />
Cyklicky<br />
I – A (P) 12,4 12,1<br />
I – B (P) 11,9 11,0<br />
I – C (P) 19,8 16,7<br />
I – D (P) 18,5 16,5<br />
I – A (H) 13,0 12,0<br />
I – B (H) 10,4 10,5<br />
I – C (H) 9,9 9,7<br />
I – D (H) 11,0 12,0<br />
69
M ATERIÁLY A TECHNOLOGIE<br />
MATERIALS AND TECHNOLOGY<br />
Z ÁVĚR<br />
Na základě výsledků provedených fyzikálně-chemických<br />
a<strong>na</strong>lýz lze uvést následující:<br />
Vzorky uložené v prostředí CO 2, konkrétně<br />
jejich povrchové vrstvy (tj. beton<br />
do hloubky cca 20 mm od povrchu), se<br />
kromě receptur I–A (s popílkem) a I–B<br />
(s metakaolínem) <strong>na</strong>cházejí již ve druhé<br />
etapě karbo<strong>na</strong>tace. Postupující projev míry<br />
karbo<strong>na</strong>tace také potvrzuje výskyt produktů<br />
karbo<strong>na</strong>tace (kalcit, aragonit, vaterit)<br />
v mikrostruktuře betonové matrice těchto<br />
receptur.<br />
Ve druhé etapě karbo<strong>na</strong>tace dochází<br />
k přeměnám ostatních hydratačních<br />
produktů cementu. Vznikající modifikace<br />
CaCO 3 společně s amorfním gelem kyseliny<br />
křemičité zůstávají jako velmi jemnozrnné<br />
krystalické novotvary CaCO 3. Hrubozrnné<br />
krystalické novotvary se vyskytují<br />
jen ojediněle. Vlastnosti betonu se příliš<br />
nemění, což vysvětluje jen drobné výkyvy<br />
ve změně pevností a objemových hmotností<br />
daných receptur.<br />
Receptury I–A (s popílkem) a I–B<br />
(s metakaolínem) jsou po 360denním<br />
působení v 98% CO 2 při 75% relativní<br />
vlhkosti vzduchu v první etapě karbo<strong>na</strong>tace,<br />
tedy vzhledem k míře karbo<strong>na</strong>tace<br />
ve stejném stavu jako vzorky uložené<br />
ve venkovním prostředí. V první etapě<br />
karbo<strong>na</strong>tace je v mikrostruktuře matrice<br />
betonu oxidem uhličitým atakován hydroxid<br />
vápe<strong>na</strong>tý (a to jak krystalický – portlandit,<br />
tak z mezizrnečného roztoku). Produktem<br />
těchto reakcí je uhličitan vápe<strong>na</strong>tý<br />
krystalizující ve formě kalcitu.<br />
Ve druhé etapě karbo<strong>na</strong>tace dochází<br />
k reakcím mezi oxidem uhličitým a kalciumhydrosilikáty,<br />
přičemž v mikrostruktuře<br />
betonu vzniká jemnozrnný uhličitan<br />
vápe<strong>na</strong>tý především ve formě aragonitu<br />
a vateritu.<br />
Po 360denním uložení v prostředí v 98%<br />
SO 2 za 75% relativní vlhkostí byly všechny<br />
receptury zařazeny do I. etapy sulfatace.<br />
Po komparaci obsahu SO 3 ve vzorcích uložených<br />
v agresivním plynu a vzorcích uložených<br />
ve venkovním prostředí je však<br />
nutné konstatovat výrazný nárůst obsahu<br />
SO 3. Zvýšená degradace povrchových<br />
vrstev byla prokázá<strong>na</strong> i faktem výrazného<br />
zbarvení vzorků. Výraznější degradace<br />
cementové matrice však nebyla potvrze<strong>na</strong><br />
identifikací produktů sulfatace (sádrovec,<br />
monosulfát, trisulfát) výsledky rentgenové<br />
difrakční a<strong>na</strong>lýzy. V první etapě dochází<br />
k přeměně Ca(OH) 2 (popř. jeho roztoku)<br />
v mezizrnečném prostoru <strong>na</strong> hemihydrát<br />
siřičitanu vápe<strong>na</strong>tého, který přitom částečně<br />
zaplňuje póry. Pevnosti betonu se zlepšují,<br />
ale snižuje se hodnota pH.<br />
Porovnání výsledků mineralogického<br />
složení receptur uložených v chloridech<br />
a výsledků mineralogického složení vzorků<br />
uložených ve venkovním prostředí ukazuje,<br />
že působení chloridů u receptur modifikovaných<br />
popílkem nevyvolalo v jejich mikrostruktuře<br />
po 360 dnech vznik nových<br />
fází, které by svědčily o degradaci matrice<br />
betonu působením chloridů. Zejmé<strong>na</strong><br />
je nutno zdůraznit, že u žádné z testovaných<br />
receptur nebyla po 360denní<br />
expozici v prostředí chloridů zaz<strong>na</strong>mená<strong>na</strong><br />
přítomnost Friedlovy soli, příp. dalších<br />
minerálů, které by mohly způsobovat<br />
vznik expanzních tlaků v mikrostruktuře<br />
materiálu, a tím způsobit degradaci<br />
matrice vedoucí až k snížení pevností<br />
zkoušených receptur betonů. U modifikované<br />
receptury I-B došlo ke zvýšení pevností,<br />
což svědčí o pozitivním účinku příměsi<br />
metakaolinu.<br />
I za předpokladu vyšší degradace u cyklického<br />
působení chloridů <strong>na</strong> zkušební<br />
vzorky nebyly zaz<strong>na</strong>menány výraznější<br />
změny oproti stálému uložení vzorku<br />
v chloridech.<br />
Vzorky uložené v prostředí <strong>na</strong>fty neprokazují<br />
po 360 dnech uložení žádné výrazné<br />
změny v mikrostruktuře cementové<br />
matrice. Za nejprůkaznější zkoušku míry<br />
kontami<strong>na</strong>ce ropnými produkty (<strong>na</strong>ftou)<br />
je z provedených a<strong>na</strong>lýz jednoz<strong>na</strong>čně ztráta<br />
žíháním. Výsledky této a<strong>na</strong>lýzy ukazují<br />
mírnou kontami<strong>na</strong>ci povrchových vrstev<br />
zkoušených receptur. Naopak po komparaci<br />
vzorků odebraných z 20 mm od povrchu<br />
zkušebních těles a vzorků odebraných<br />
z těles uložených ve venkovním prostředí<br />
lze konstatovat, že kontami<strong>na</strong>ce zkoušených<br />
betonů je pouze povrchová. Kontami<strong>na</strong>ce<br />
povrchů u vzorků <strong>na</strong>máhaných<br />
cyklickým uložením v <strong>na</strong>ftě je nižší než<br />
u vzorků uložených kontinuálně v prostředí<br />
<strong>na</strong>fty. Rozdíly v pevnostech oproti<br />
referenčním hodnotám jsou v rozmezí<br />
3 %, tedy zanedbatelné. Po porovnání<br />
kontami<strong>na</strong>ce jednotlivých receptur můžeme<br />
konstatovat, že receptury I-A (s popílkem)<br />
a I-B (s metakaolínem) jednoz<strong>na</strong>čně<br />
převyšuji ostatní receptury v odolnosti<br />
proti průniku kontami<strong>na</strong>ce ropnými produkty<br />
(<strong>na</strong>ftou).<br />
Receptury byly v pevnostních třídách<br />
od LC 30/33 do LC 35/38 a objemových<br />
třídách D 1,6 až D 2,0.<br />
Literatura:<br />
[1] Hubertová M., Hela R.: The Effect<br />
of Metakaolin and Silica fume<br />
on the Properties of Lightweight<br />
Self-Consolidating Concrete. In<br />
9th CANMET/ACI Inter<strong>na</strong>tio<strong>na</strong>l<br />
Conference Recent Advances in<br />
Concrete Technology. Warsaw Polsko.<br />
2007. ISBN: 0-87031-235-9<br />
[2] Matoušek M., Drochytka R.:<br />
Atmosférická koroze betonu, IKAS<br />
Praha 1998<br />
[3] Haque M. N., Al-Khaiat H, Kayali O.:<br />
Strenght and durability of lightweight<br />
concrete. In Cement and Concrete<br />
Composites 26 (2004) 307-314<br />
[4] www.eea.europa.eu<br />
[5] Bydžovský J., Dufka A.: Výz<strong>na</strong>m<br />
fyzikálně chemických diagnostických<br />
postupů při hodnocení stavu<br />
železobetonových konstrukcí, konference<br />
WTA CZ Ostrava, 2007, ISSN<br />
978-80-02-0197<br />
Na základě výsledků dosažených v rámci<br />
řešení lze konstatovat, že použití černouhelného<br />
popílku a metakaolinu má jednoz<strong>na</strong>čně<br />
pozitivní vliv <strong>na</strong> odolnost a trvanlivost<br />
lehkých betonů v chemicky agresivních<br />
prostředích, zejmé<strong>na</strong> v CO 2 a SO 2.<br />
Tento příspěvek byl zpracován za podpory<br />
projektu MPO FI-IM5/016 „Vývoj lehkých<br />
vysokohodnotných betonů pro monolitické<br />
konstrukce a prefabrikované dílce“ a za přispění<br />
projektu GA ČR 103/07/076 „Vývoj lehkých<br />
betonů pro široké konstrukční využití“.<br />
Text článku byl posouzen odborným lektorem.<br />
Ing. Michala Hubertová, Ph.D.<br />
Lias Vintířov, lehký stavební materiál, k. s.<br />
357 44 Vintířov<br />
tel.: 602 650 174<br />
e-mail: hubertova@liapor.cz, www.liapor.cz<br />
Fakulta stavební VUT v Brně<br />
e-mail: hubertova.m@fce.vutbr.cz<br />
Doc. Ing. Rudolf Hela, CSc.<br />
Fakulta stavební VUT v Brně<br />
Veveří 331/95, 602 00 Brno<br />
tel: 541 147 508, fax: 541 147 502<br />
e-mail: hela.r@fce.vutbr.cz, www.fce.vutbr.cz/thd<br />
Ing. Roman Stavinoha<br />
Fakulta stavební VUT v Brně<br />
Veveří 331/95, 602 00 Brno<br />
e-mail: stavinoha.r@fce.vutbr.cz<br />
70 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
D ISKUSE MOŽNÝCH PŘÍČIN KOLAPSU MOSTU K OROR–<br />
B ABELTHUAP V R E P U B L I C E P ALAU<br />
THE COLLAPSE OF THE KOROR– BABELTHUAP B R I D G E I N<br />
PALAU – DISCUSSION OF P O S S I B L E CAUSES<br />
L UKÁŠ VRÁBLÍK, JAN LOŠKO,<br />
V LADIMÍR KŘÍSTEK<br />
Most Koror-Babelthuap byl v době uvedení<br />
do provozu v roce 1977 letmo<br />
betonovaným mostem s největším rozpětím<br />
hlavního pole <strong>na</strong> světě. Vzhledem<br />
k trvale rostoucím průhybům hlavního<br />
pole byla v roce 1996 provede<strong>na</strong> rekonstrukce.<br />
Měsíc po ukončení oprav však<br />
došlo ke zřícení mostu. Cílem příspěvku<br />
je seznámit s původním projektem<br />
mostu a postupem rekonstrukce a <strong>na</strong>stínit<br />
možné příčiny kolapsu.<br />
The Koror-Babelthuap bridge was after<br />
putting in operation in 1977 the longest<br />
(due to the length of mid span) concrete<br />
bridge erected by free cantilevers<br />
method. Regarding to excessive deflection<br />
of the middle of the main span,<br />
reconstruction was done. One month<br />
after repair finishing, structure collapsed.<br />
The intention of this paper is to describe<br />
the origi<strong>na</strong>l structure design, reconstruction<br />
process and outline possible collapse<br />
reasons.<br />
Most (obr. 1) byl vyprojektován pro spojení<br />
dvou hlavních ostrovů republiky Palau<br />
– Koror a Babelthuap (obr. 2). Jed<strong>na</strong>lo se<br />
o velmi výz<strong>na</strong>mné a strategické propojení<br />
nejen z hlediska dopravy (<strong>na</strong> ostrově<br />
Koror je mezinárodní letiště, zatímco<br />
<strong>na</strong> ostrově Babelthuap je hlavní město<br />
a žije zde více jak 70 % populace), ale<br />
i převáděných inženýrských sítí (vodovod,<br />
elektrické vedení).<br />
Oba ostrovy odděluje více jak 30 m<br />
hluboký kanál s velmi silnými proudy,<br />
které znemožňovaly použití mezilehlých<br />
podpor.<br />
Konstrukce proto byla dle původního<br />
projektu <strong>na</strong>vrže<strong>na</strong> jako letmo betonovaný<br />
most s rozpětím hlavního pole<br />
cca 240 m (obr. 3). Jed<strong>na</strong>lo se o dvojici<br />
symetrických konzol proměnného průřezu<br />
(obr. 4) spojených ve středu kloubem<br />
opatřeným ložisky pro zajištění volného<br />
vzájemného posunutí a <strong>na</strong>točení<br />
konců konzol. Z hlediska dimenzí je zarážející<br />
zejmé<strong>na</strong> extrémně malá tloušťka<br />
2a 2b<br />
stěny – 356 mm. Zvláště v oblasti vnitřních<br />
podpor při výšce téměř 14 m, kde<br />
<strong>na</strong>víc dochází k soustředění velkého smykového<br />
<strong>na</strong>máhání, je tato hodnota spíše<br />
blízká tloušťkám stěn ocelových komorových<br />
průřezů. Ze získaných podkladů<br />
je patrné i nedostatečné provázání smykové<br />
výztuže mezi tenkou stěnou a deskou<br />
průřezu.<br />
Obr. 1 Most Koror-Babelthuap<br />
Fig. 1 Koror-Babelthuap bridge<br />
Obr. 2 Republika Palau, ostrov Koror<br />
a Babelthuap<br />
Fig. 2 Republic Palau, Koror and<br />
Babelthuap island<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008 71<br />
1
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
4a<br />
4b<br />
Výstavba mostu probíhala letmo od vnitřních<br />
podpor (<strong>na</strong>vržených pro přenos<br />
vodorovných reakcí – horizontálních sil –<br />
do podloží pomocí šikmých pilot) nesymetricky<br />
směrem do středu centrálního<br />
pole a ke krajní podpoře. Pro vybalancování<br />
ohybového momentu <strong>na</strong>d vnitřním pilířem<br />
od vlastní tíhy konzoly hlavního pole<br />
byla oblast <strong>na</strong>d krajní podporou vyplně<strong>na</strong><br />
balastem ze štěrkového materiálu. Předpětí<br />
bylo <strong>na</strong>vrženo použitím tyčí Dywidag<br />
∅ 32 mm. Uspořádání jednotlivých přepí<strong>na</strong>cích<br />
jednotek typicky odpovídalo postupu<br />
výstavby – přímé tyče vedené při hor-<br />
ním povrchu průřezu kotvené v hlavním<br />
poli v čelech dokončených lamel (celkem<br />
dvacet pět lamel po cca 4,8 m), v krajním<br />
poli pak kotvené do vzdálenosti cca 40 m<br />
od teoretické osy uložení <strong>na</strong>d vnitřním pilířem.<br />
Vzhledem k extrémní subtilnosti konstrukce<br />
byl systém podélného předpětí<br />
doplněn příčnými a svislými prvky pro<br />
zajištění dostatečné tlakové rezervy.<br />
R EKONSTRUKCE MOSTU<br />
V roce 1995, osmnáct let po uvedení<br />
do provozu, bylo rozhodnuto vzhledem<br />
k trvale <strong>na</strong>růstajícím průhybům středu<br />
hlavního pole (deformace činila již více<br />
než 1,2 m) provést rekonstrukci mostu.<br />
Projekt této rekonstrukce lze shrnout<br />
do čtyř základních kroků:<br />
• odstranění kloubu ve středu rozpětí<br />
hlavního pole a následné zmonolitnění<br />
– změ<strong>na</strong> statického působení konstrukce<br />
<strong>na</strong> spojitý nosník,<br />
• instalace osmi dodatečných kabelů volného<br />
předpětí vedených mimo průřez<br />
prostřednictvím deviátorů; kabely<br />
byly vedeny jako tzv. kabely spojitosti<br />
přes celou délku hlavního pole, kotvené<br />
za pilíři v krajních polích,<br />
• rozepření konců konzol,<br />
• oprava povrchu konstrukce.<br />
K OLAPS KONSTRUKCE<br />
Popis zhroucení konstrukce<br />
Ke zřícení mostu (obr. 5) došlo 26. září<br />
1996 necelý měsíc po dokončení opravy<br />
konstrukce. Následky tohoto neštěstí<br />
byly tragické – dva mrtví, několik zraněných<br />
a <strong>na</strong>prosté odříznutí lidí žijících<br />
5a<br />
5b<br />
Obr. 3 Podélný řez mostem (převýšený)<br />
Fig. 3 Longitudi<strong>na</strong>l section (scale)<br />
Obr. 4 Příčný řez <strong>na</strong>d podporou a v poli<br />
Fig 4 Typical cross sections<br />
Obr. 5 Zřícení mostu<br />
Fig. 5 Structure collapse<br />
Obr. 6 Schéma porušení konstrukce mostu<br />
Fig. 6 The scheme of structure failure<br />
Obr. 7 Výpočetní model mostu¨<br />
Fig. 7 Computatio<strong>na</strong>l model of the bridge<br />
<strong>na</strong> ostrově Babelthuap od dodávek pitné<br />
vody a elektrické energie z ostrova Koror.<br />
Postup kolapsu konstrukce (obr. 6) lze<br />
<strong>na</strong> základě provedených zkoumání [1]<br />
popsat následovně:<br />
• rozštěpení horní desky v blízkosti vnitřního<br />
pilíře <strong>na</strong> východní straně mostu<br />
(ostrov Babelthuap); elimi<strong>na</strong>ce předpětí<br />
– část mostu mezi vnitřní podporou<br />
a kloubem ve středu hlavního pole<br />
tak působila pouze jako železobetonová<br />
konstrukce,<br />
• z důvodů velkého <strong>na</strong>dpodporového<br />
momentu <strong>na</strong>d vnitřním východním pilířem,<br />
jehož účinky pak nebyly redukovány<br />
předpětím, došlo k tahovému porušení<br />
horních částí stěn a smykovému<br />
porušení celého průřezu,<br />
• konstrukce se začala chovat jako gigantická<br />
konzola délky cca 240 m, zatížení<br />
z celého hlavního pole bylo přenášeno<br />
do průřezu <strong>na</strong>d západním vnitřním<br />
pilířem (Koror), došlo k <strong>na</strong>točení celé<br />
konstrukce okolo teoretické osy uložení,<br />
včetně <strong>na</strong>dzvednutí krajního pole,<br />
• <strong>na</strong>dpodporový průřez pochopitelně<br />
nebyl schopen přenést tak velké <strong>na</strong>máhání<br />
a došlo k tahovému a tlakovému<br />
porušení a následnému zřícení celé konstrukce.<br />
Pravděpodobné příčiny kolapsu<br />
konstrukce<br />
Z výše uvedeného vyplývá, že základním<br />
impulsem vedoucím ke zhroucení mostu<br />
72 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
3
Literatura:<br />
[1] Burgoyne Ch., Scantlebury R.: Why did Palau Bridge collapse?; 03/2006<br />
[2] Koror – Babaldaob Bridge Repairs, Basis of design; ABAM a member of the Berger<br />
Group, 09/1993<br />
[3] Present condition survey of the Koror – Babelthuap Bridge; Japan inter<strong>na</strong>tio<strong>na</strong>l cooperation<br />
agency, 02/1990<br />
[4] Křístek V., Vráblík L.: Optimisation of tendon layout to avoid excessive deflections<br />
of long-span prestressed concrete bridges; Concrete Engineering Inter<strong>na</strong>tio<strong>na</strong>l UK,<br />
Volume 11, Number 1, Spring 2007<br />
byly provedené úpravy během kompletní rekonstrukce. Důležité<br />
je si ale uvědomit, že nebýt problémů (<strong>na</strong>růstající průhyby, vznik<br />
trhlin) majících původ v původním projektu, konstrukci by nebylo<br />
vůbec třeba opravovat.<br />
O možných příčinách je nutné spekulovat s uvážením komplexního<br />
chování konstrukce; jde <strong>na</strong>př. o faktory:<br />
• nedostatečné dimenze průřezu, zejmé<strong>na</strong> tloušťka stěn je<br />
velmi malá, nedostatečný prostor k provázání výztuže mezi<br />
stěnou a deskou,<br />
• dodatečné kabely volného předpětí, vedené jako tzv. kabely<br />
spojitosti přes celou délku hlavního pole, kotvené za pilíři<br />
v krajních polích, kdy axiální síla takovéhoto předpětí se<br />
do hlavního pole – v důsledku zamezení vodorovných posunů<br />
v mezilehlých podporách – vůbec nemůže dostat,<br />
• otázka vhodnosti umístění kotvení předpí<strong>na</strong>cích tyčí v krajním poli<br />
pro elimi<strong>na</strong>ci průhybu středu hlavního pole (obr. 7) – toto bude<br />
posouzeno speciální a<strong>na</strong>lýzou za použití metody podle [4],<br />
• možné porušení soudržnosti mezi betonem a předpí<strong>na</strong>cí<br />
výztuží při úpravě povrchu nosné konstrukce,<br />
• zvýšení smykových <strong>na</strong>pětí ve stěnách od vertikální složky předpí<strong>na</strong>cí<br />
síly dodatečného předpětí v místě deviátorů.<br />
Z ÁVĚR<br />
Varující je fakt, že ani po dvanácti letech od zřícení mostu nebyly<br />
uspokojivě objasněny příčiny kolapsu. Ve srovnání s letectvím,<br />
kdy je každá sebemenší nehoda povinně detailně vyšetře<strong>na</strong><br />
a následně jsou provede<strong>na</strong> opatření pro maximální možnou<br />
elimi<strong>na</strong>ci dalších podobných neštěstí, je tento stav zarážející. Přitom<br />
by bylo velmi přínosné přesné objasnění kolapsu mostu<br />
Koror-Babelthuap, výsledky pak mohou sloužit jako po<strong>na</strong>učení<br />
pro projekty konstrukcí podobných dimenzí a též poskytnout<br />
další poz<strong>na</strong>tky pro rozvoj oboru mostního stavitelství.<br />
Výsledky byly získány v rámci řešení grantových projektů 103/08/P613,<br />
103/06/0674 a 103/08/1677 podporovaných Grantovou agenturou ČR<br />
a projektu MŠMT 1M6840770001 v rámci činnosti výzkumného centra CIDEAS.<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
6<br />
7<br />
Ing. Lukáš Vráblík, Ph.D.<br />
e-mail: lvrablik@sez<strong>na</strong>m.cz<br />
Ing. Jan Loško<br />
e-mail: lozin@sez<strong>na</strong>m.cz<br />
Prof. Ing. Vladimír Křístek, DrSc.<br />
e-mail: vladimirkristek@sez<strong>na</strong>m.cz<br />
všichni:<br />
ČVUT Fakulta stavební<br />
Katedra betonových a zděných konstrukcí<br />
Thákurova 7, 166 29 Praha 6<br />
tel.: 224 354 365<br />
RSTAB RFEM<br />
Program pro výpočet<br />
rovinných i prostorových<br />
prutových konstrukcí<br />
Demoverze zdarma ke stažení<br />
www.dlubal.cz<br />
Řada přídavných modulů<br />
Rozsáhlá knihov<strong>na</strong> profilů<br />
S<strong>na</strong>dné intuitivní ovládání<br />
6 500 zákazníků ve světě<br />
Nová verze v českém jazyce<br />
Zákaznické služby v Praze<br />
Ing. Software Dlubal s.r.o.<br />
Anglická 28,120 00 Praha 2<br />
Tel.: +420 222 518 568<br />
Ing. Software<br />
Fax: +420 222 519 218<br />
Dlubal E-mail: info@dlubal.cz<br />
Program pro výpočet<br />
konstrukcí metodou<br />
konečných prvků<br />
Inzerce 96.5x132 zrcadlo (<strong>Beton</strong> 1 1 15.7.2008 7:47:00<br />
Statika, která Vás bude bavit ...<br />
73
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
M O D E R N Í M E T O D I K A PRO STANOVENÍ BEZPEČNOSTI<br />
A SPOLEHLIVOSTI B E T O N O V Ý C H K O N S T R U K C Í<br />
AN INNOVATIVE METHOD F O R SAFETY AND RELIABILITY<br />
ASSESSMENT OF CONCRETE S T R U C T U R E S<br />
R ADOMÍR PUKL<br />
Představený moderní koncept propojuje<br />
nelineární a<strong>na</strong>lýzu MKP se statistickým<br />
přístupem a vytváří tak účinný inženýrský<br />
nástroj pro stanovení bezpečnosti a spolehlivosti<br />
betonových konstrukcí. Uvedený<br />
příklad pravděpodobnostní simulace<br />
selhání a vyhodnocení spolehlivosti<br />
skutečné mostní konstrukce dokumentuje<br />
praktickou použitelnost vyvinutého<br />
komplexního programového systému.<br />
Navržený přístup doplňuje a rozšiřuje<br />
běžné normové postupy a může vést<br />
k podstatným úsporám nákladů, neboť<br />
bere v úvahu konkrétní podmínky stavby<br />
a požadavky <strong>na</strong> její spolehlivost mohou<br />
být přesněji specifikovány a vyhodnoceny.<br />
The presented concept for safety and<br />
reliability assessment of concrete structures<br />
integrates nonlinear finite element<br />
a<strong>na</strong>lysis with stochastic and reliability<br />
techniques into an advanced engineering<br />
tool. The feasibility of the developed<br />
complex software system is documented<br />
on numerical example of statistical failure<br />
simulation and reliability evaluation of<br />
existing concrete bridge structure. The<br />
presented approach is going beyond<br />
the boundaries of design codes and can<br />
lead to considerable cost saving as the<br />
reliability requirements can be targeted<br />
more precisely.<br />
Rostoucí požadavky <strong>na</strong> provozní zatížení<br />
mostů spolu s omezenými prostředky<br />
<strong>na</strong> jejich opravy či zesilování se stávají celosvětovým<br />
problémem. Správné stanovení<br />
bezpečnosti a spolehlivosti stárnoucích<br />
mostních konstrukcí se stává stále důležitější<br />
otázkou v systémech pro údržbu<br />
dopravní infrastruktury. Obvyklé postupy<br />
pro vyhodnocení spolehlivosti stávajících<br />
konstrukcí jsou založeny <strong>na</strong> normových<br />
ustanoveních a různých zvláštních předpisech.<br />
Zkušenost ukazuje, že stanovení<br />
spolehlivosti konstrukce přesnějšími metodami<br />
může vést k podstatným úsporám<br />
a přináší nový náhled <strong>na</strong> údržbu mostů<br />
a s tím spojené rozhodování a administrativu<br />
[1]. Dílčí metody pro využití pravděpodobnostních<br />
metod v této souvislosti jsou<br />
1<br />
široce rozpracovány a byly ověřeny v praxi<br />
[2]. Běžně používané metody pro vyhodnocení<br />
spolehlivosti konstrukce jsou však<br />
obvykle založeny <strong>na</strong> silně zjednodušeném<br />
modelu samotné konstrukce, často<br />
ve formě vzorce pro stanovení únosnosti<br />
vybraného konstrukčního prvku. Přitom<br />
pro deterministickou a<strong>na</strong>lýzu betonových<br />
konstrukcí jsou v současné době k dispozici<br />
programy pro podrobné řešení jejich<br />
odezvy a odolnosti založené <strong>na</strong> nelineární<br />
počítačové simulaci. Proto se <strong>na</strong>bízí myšlenka<br />
zkombinovat nelineární numerickou<br />
a<strong>na</strong>lýzu stavebních konstrukcí s účinnými<br />
stochastickými metodami a <strong>na</strong>bídnout tak<br />
moderní nástroj pro realistické posouzení<br />
betonové konstrukce z hlediska její bezpečnosti<br />
a spolehlivosti.<br />
A NALÝZA KONSTRUKCE A STANOVENÍ<br />
SPOLEHLIVOSTI<br />
Spolehlivost konstrukcí může být vypočte<strong>na</strong><br />
ze stochasticky zjištěné odolnosti konstrukce<br />
a předpokládaného statistického<br />
rozdělení zatížení. Stochastickou odezvu<br />
lze získat opakovanou a<strong>na</strong>lýzou konstrukce<br />
se stochastickými vstupními parametry,<br />
které vyjadřují náhodnost a nejistotu vstupních<br />
údajů. Navržená metodika využívá pro<br />
realistické modelování odezvy a odolnos-<br />
ti konstrukce nelineární počítačovou simulaci.<br />
Vzhledem k tomu, že nelineární a<strong>na</strong>lýza<br />
stavební konstrukce je velmi náročná<br />
<strong>na</strong> výpočetní kapacitu i čas, je nezbytné<br />
použít pro statistické zpracování vhodnou<br />
techniku, které postačí zvládnutelný<br />
počet simulací. Výsledkem řešení je pak<br />
odhad bezpečnosti a spolehlivosti sledované<br />
konstrukce.<br />
Navržená metodika byla zpracová<strong>na</strong><br />
do programového systému SARA, jehož<br />
název vznikl z prvních písmen anglické<br />
charakteristiky systému – Structural A<strong>na</strong>lysis<br />
and Reliability Assessment.<br />
Systém se skládá ze čtyř hlavních částí:<br />
• interaktivní grafické prostředí SARA Studio,<br />
zajišťující správu dat a řízení součástí<br />
systému,<br />
• nelineární simulace metodou konečných<br />
prvků ATENA,<br />
• statistický a spolehlivostní program<br />
FReET,<br />
• integrovaná databáze stochastických<br />
parametrů mechanických vlastností stavebních<br />
materiálů.<br />
Tento programový systém byl několikrát<br />
úspěšně použit pro pravděpodobnostní<br />
nelineární a<strong>na</strong>lýzu betonových konstrukcí<br />
[3] a jeden z příkladů aplikace pro statistickou<br />
simulaci selhání a vyhodnoce-<br />
74 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
ní spolehlivosti skutečné mostní konstrukce<br />
(obr. 1) je podrobněji uveden v závěru<br />
tohoto článku.<br />
N ELINEÁRNÍ ANALÝZA MKP<br />
Nelineární numerickou a<strong>na</strong>lýzu modelované<br />
konstrukce zajišťuje program ATENA,<br />
vyvinutý firmou Červenka Consulting pro<br />
deterministickou simulaci chování betonových<br />
a železobetonových konstrukcí [4].<br />
Tento program umožňuje modelovat chování<br />
a odezvu konstrukce až do jejího<br />
porušení – je tedy v systému SARA využit<br />
jako „pokročilá forma“ funkce poruchy<br />
konstrukce.<br />
Nejvýz<strong>na</strong>mnější roli při nelineárních výpočtech<br />
hraje konstitutivní vztah v materiálo-<br />
Obr. 1 Dálniční most v Colle d’Isarco,<br />
Brenner, Itálie<br />
Fig. 1 Highway bridge in Colle d’Isarco,<br />
Brennero, Italy<br />
Obr. 2 Schéma nelineární metody<br />
konečných prvků<br />
Fig. 2 Scheme of the nonlinear finite<br />
element method<br />
Obr. 3 Model rozetřených trhlin pro beton<br />
v tahu založený <strong>na</strong> lomové energii<br />
Fig. 3 Smeared crack model for tensile<br />
behavior of concrete based on<br />
fracture energy<br />
4<br />
vém bodě – materiálový model (obr. 2),<br />
který rozhoduje o tom, <strong>na</strong>kolik počítačový<br />
model vystihne skutečné chování konstrukce.<br />
Vzhledem k tomu, že beton je složitý<br />
heterogenní materiál se silně nelineární<br />
odezvou dokonce již při provozním zatížení,<br />
jsou pro realistický výpočet odezvy<br />
betonových konstrukcí použity nelineární<br />
materiálové modely uvažující všechny<br />
důležité aspekty chování betonu v tahu<br />
i v tlaku.<br />
Model poškozování betonu v tahu je<br />
založen <strong>na</strong> nelineární lomové mechanice<br />
v kombi<strong>na</strong>ci s metodou šířky pásu trhlin<br />
a konceptem rozetřených trhlin (obr. 3).<br />
Hlavními materiálovými parametry jsou<br />
zde pevnost betonu v tahu, lomová energie<br />
a tvar funkce změkčení (křivky charakterizující<br />
velikost otevření trhliny v závislosti<br />
<strong>na</strong> zbytkovém tahovém <strong>na</strong>pětí).<br />
Skutečná diskrétní trhli<strong>na</strong> je v modelu<br />
<strong>na</strong>hraze<strong>na</strong> pásem lokalizovaných poměrných<br />
přetvoření (obr. 4). Poměrné přetvoření<br />
odpovídající šířce trhliny je vztaženo<br />
k velikosti konečného prvku. Funkce změkčení<br />
v materiálovém zákonu pro model<br />
rozetřených trhlin musí být proto stanove<strong>na</strong><br />
individuálně pro každý konečný prvek<br />
tak, aby byl zachován předepsaný vztah<br />
pro šířku otevření trhliny. Pouze takový<br />
model založený <strong>na</strong> energetické formulaci<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
2<br />
3<br />
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
Obr. 4 Lokalizovaná trhli<strong>na</strong><br />
– šířka pásu trhlin při<br />
výpočtu stěnového<br />
nosníku<br />
Fig. 4 Crack band in a shear<br />
wall a<strong>na</strong>lysis<br />
Obr. 5 Plocha porušení betonu<br />
při trojrozměrné<br />
<strong>na</strong>pjatosti<br />
Fig. 5 Concrete failure surface<br />
in 3D-stress state<br />
zabezpečí objektivitu řešení a nezávislost<br />
<strong>na</strong> síti konečných prvků, což bylo potvrzeno<br />
<strong>na</strong>př. ve studii [5].<br />
Při prostorové tlakové <strong>na</strong>pjatosti vykazuje<br />
beton zvýšení tlakové pevnosti v důsledku<br />
příčného sevření. Tento efekt je vystižen<br />
modelem založeným <strong>na</strong> speciální teorii<br />
plasticity s neasociovaným zákonem plastického<br />
tečení, který je použit v kombinovaném<br />
křehko-plastickém modelu betonu<br />
(obr. 5).<br />
Řada dalších materiálových modelů je<br />
k dispozici pro modelování diskrétní výztuže<br />
(včetně soudržnosti a předpětí), plošné<br />
výztuže (<strong>na</strong>př. třmínků), drátkobetonu,<br />
zemin, konstrukční oceli apod. Tím<br />
je umožně<strong>na</strong> realistická simulace odezvy<br />
a porušování železobetonových a spřažených<br />
konstrukcí za uvážení všech jejich<br />
specifických vlastností.<br />
Efektivní řešení inženýrských problémů<br />
založené <strong>na</strong> těchto materiálových modelech<br />
je doplněno grafickým prostředím,<br />
které podporuje uživatele nejen při vytváření<br />
modelu konstrukce a vyhodnocování<br />
výsledků výpočtu, ale rovněž v průběhu<br />
nelineárního řešení. Dělení konstrukce<br />
<strong>na</strong> konečné prvky pro numerickou a<strong>na</strong>lýzu<br />
probíhá plně automaticky s možnými<br />
upřesněními ze strany uživatele. Výztuž<br />
může být definová<strong>na</strong> ve formě jednotlivých<br />
prutů či předpí<strong>na</strong>cích kabelů s libo-<br />
5<br />
75
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
volnou geometrií nezávislou <strong>na</strong> struktuře<br />
sítě konečných prvků, nebo procentem<br />
vyztužení a směrem výztuže ve vybrané<br />
oblasti. Konstrukce může být zatíže<strong>na</strong> silovými<br />
účinky, poklesy podpor, objemovým<br />
zatížením, teplotou, smršťováním, předpětím<br />
atd. Tyto zatěžovací stavy jsou libovolně<br />
kombinovány do přírůstkových zatěžovacích<br />
stavů, které jsou iterativně řešeny<br />
pomocí pokročilých nelineárních metod<br />
(<strong>na</strong>př. metodou délky oblouku).<br />
Během výpočtu umožňuje interaktivní<br />
grafické prostředí kontrolovat a řídit proces<br />
zatěžování konstrukce, sledovat a vyhodnocovat<br />
její odezvu a porušování. Grafické<br />
zpracování výsledků po ukončení výpočtu<br />
umožňuje zobrazit a vyčíslit veškeré<br />
potřebné informace o konstrukci v kterékoli<br />
fázi jejího zatěžování. Lze <strong>na</strong>př. znázornit<br />
pole <strong>na</strong>pětí či poměrná přetvoření<br />
<strong>na</strong> konstrukci, vyčíslit jejich hodnoty<br />
v libovolném místě konstrukce, lze však<br />
také graficky znázornit vývoj a obraz trhlin<br />
a zjistit údaje o jejich šířce, znázornit<br />
průběhy <strong>na</strong>pětí v jednotlivých prutech<br />
výztuže, vektorové či tenzorové znázornění<br />
vybraných veličin (hlavních <strong>na</strong>pětí<br />
a poměrných přetvoření) atd. Zatěžovací<br />
diagram umožňuje vyhodnotit odezvu<br />
konstrukce <strong>na</strong> předepsanou historii<br />
zatížení, průběh jejího poškozování, vývoj<br />
deformací a mezní únosnost (odolnost),<br />
způsob porušení konstrukce i její chování<br />
po selhání (křehké nebo duktilní).<br />
P RAVDĚPODOBNOSTNÍ SIMULACE<br />
Pravděpodobnostní program FReET byl<br />
vyvinut týmem spolehlivostních inženýrů<br />
z Ústavu stavební mechaniky Fakulty stavební<br />
VUT v Brně a <strong>na</strong>bízí účinné nástroje<br />
k určení statistických charakteristik odezvy<br />
konstrukce [6]. Tento program byl<br />
vytvořen speciálně s ohledem <strong>na</strong> výpo-<br />
četně náročné problémy, které neumožňují<br />
výpočet tisíců či miliónů náhodných<br />
realizací funkce poruchy. Proto je založen<br />
<strong>na</strong> stratifikované simulaci typu Monte<br />
Carlo – metodě LHS (Latin Hypercube<br />
Sampling). Realizace náhodných vstupních<br />
veličin se vybírají z předdefinovaných<br />
intervalů rozdělení pravděpodobnosti<br />
a vhodně se kombinují pro dosažení optimální<br />
efektivity výběrů. Počet realizací se<br />
přitom nezvyšuje s rostoucím množstvím<br />
náhodných veličin. Metoda LHS je velmi<br />
efektivní a dosahuje dostatečné přesnosti<br />
výsledků již při malém počtu náhodných<br />
realizací (desítky). Proto je její použití<br />
velmi vhodné v kombi<strong>na</strong>ci s náročnými<br />
nelineárními výpočty. Mezi náhodnými<br />
veliči<strong>na</strong>mi lze uvážit statistickou závislost.<br />
Pro výpočet korelační matice je použita<br />
metoda simulovaného žíhání [7], která<br />
statisticko-iteračním způsobem optimalizuje<br />
generování realizací LHS a zajišťuje zavedení<br />
požadované korelace mezi vstupními<br />
proměnnými. Důležitou součástí stochastického<br />
výpočtu je citlivostní a<strong>na</strong>lýza<br />
– možnost stanovení důležitosti vstupních<br />
proměnných, tedy jak výz<strong>na</strong>mně každá<br />
z nich ovlivňuje výsledek řešení, <strong>na</strong>příklad<br />
odolnost sledované konstrukce. V dalším<br />
postupu řešení je pak možné zaměřit se<br />
<strong>na</strong> důležité vstupní parametry a <strong>na</strong> upřesnění<br />
jejich charakteristik.<br />
Po provedení série výpočtů následuje<br />
statistické zpracování výsledků. Výstupem<br />
jsou statistické charakteristiky odezvy<br />
(resp. vybrané veličiny) – střední hodnota,<br />
rozptyl, kvantily apod., dále histogram<br />
a empirická distribuční funkce. Interaktivní<br />
grafické prostředí <strong>na</strong>bízí uživateli<br />
přehledné zadávání i vyhodnocování<br />
všech potřebných statistických údajů. Pro<br />
výpočet spolehlivosti konstrukce ve formě<br />
pravděpodobnosti poruchy či indexu spo-<br />
6 7<br />
lehlivosti se používají vhodné numerické<br />
metody.<br />
I LUSTRATIVNÍ PŘÍKLAD<br />
Proces znáhodnění, výpočtu a vyhodnocení<br />
v systému SARA je dokumentován<br />
<strong>na</strong> příkladu stochastické simulace porušení<br />
a vyhodnocení spolehlivosti skutečné<br />
konstrukce: mostního nosníku s převislými<br />
konci o celkové délce 167,5 m z brennerské<br />
dálnice v Itálii (obr. 1 a 6). Předpjatý<br />
komorový dálniční most s proměnou<br />
výškou nosníku byl postaven v roce 1969.<br />
Na mostě byl osazen monitorovací systém<br />
pro sledování provozních vlivů <strong>na</strong> chování<br />
a stav konstrukce. Vyhodnocení <strong>na</strong>měřených<br />
dat v kombi<strong>na</strong>ci se stochastickou nelineární<br />
a<strong>na</strong>lýzou by mělo v budoucnu sloužit<br />
pro efektivní údržbu mostu [8].<br />
Střední pole sledovaného nosníku má<br />
rozpětí 91 m, konzoly mají délku 59<br />
a 17,5 m. Pásnice mají šířku 10,6 m (horní<br />
pásnice) a 6 m (dolní pásnice) a tloušťku<br />
0,2 m, celková délka a<strong>na</strong>lyzované konstrukce<br />
je 167,5 m. Výška komory se mění<br />
od 2,85 po 10,8 m (<strong>na</strong>d hlavní podporou).<br />
Most byl betonován <strong>na</strong> místě z betonu<br />
z<strong>na</strong>čky B500 a vyztužen betonářskou<br />
ocelí BST 500. Předpí<strong>na</strong>cí systém je tvořen<br />
211 kabely z oceli St 1350/1500.<br />
D ETERMINISTICKÝ MODEL<br />
Nejprve byl vytvořen deterministický počítačový<br />
model konstrukce, který byl ověřen<br />
a a<strong>na</strong>lyzován metodou konečných prvků.<br />
Podle dostupné projektové dokumentace<br />
byla definová<strong>na</strong> geometrie konstrukce<br />
(obr. 7). Materiálové parametry byly<br />
zadány <strong>na</strong> základě projektovaných materiálových<br />
vlastností. Dále byly předepsány<br />
okrajové podmínky a historie zatížení –<br />
po předpětí kabelů a aplikaci vlastní váhy<br />
byl most zatěžován rovnoměrně rozděle-<br />
Obr. 6 Schéma řešené mostní konstrukce v Colle d’Isarco<br />
Fig. 6 Colle d’Isarco, bridge scheme<br />
Obr. 7 Geometrie mostu a zatěžovací schéma pro model MKP<br />
Fig. 7 Bridge geometry and loading scheme for FE modelling<br />
76 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
Proměnná* Jednotky<br />
Střední<br />
hodnota<br />
Variační<br />
součinitel<br />
Typ rozdělení<br />
Ec GPa 37 0,15 lognormální<br />
ft MPa 3,26 0,18 weibullovo<br />
fc MPa 42,5 0,10 lognormální<br />
Gf N/m 120 0,20 weibullovo<br />
ρ MN/m3 0,023 0,10<br />
normální<br />
(gaussovo)<br />
Es GPa 210 0,03 lognormální<br />
fys MPa 500 0,05 lognormální<br />
fyp MPa 1350 0,20 lognormální<br />
* Oz<strong>na</strong>čení náhodných proměnných:<br />
<strong>Beton</strong>: E c = Youngův modul pružnosti, f t = pevnost v tahu, f c = pevnost v tlaku,<br />
G f = specifická lomová energie, ρ = specifická tíha.<br />
Výztuž: E s = Youngův modul pružnosti (stejný pro betonářskou i předpí<strong>na</strong>cí výztuž),<br />
f ys = mez kluzu betonářské výztuže, f yp = mez kluzu předpí<strong>na</strong>cích kabelů.<br />
Tab. 1 Statistický popis náhodných vstupních proměnných<br />
Tab. 1 Statistical description of random input variables<br />
ným zatížením mostovky až do porušení<br />
konstrukce.<br />
Nejdůležitější hodnoty vybrané pro<br />
vyhodnocení odezvy konstrukce se definují<br />
jako monitorované údaje – mohou<br />
to být zatěžovací síly, reakce, deformace,<br />
<strong>na</strong>pětí či poměrná přetvoření ve vybraném<br />
místě modelu. V tomto případě bylo<br />
sledováno mezní zatížení mostu, způsob<br />
porušení konstrukce, průhyb uprostřed<br />
rozpětí středního pole a <strong>na</strong> krajích obou<br />
konzol. Odezva konstrukce <strong>na</strong> předepsané<br />
zatížení se nejprve vyhodnotila deterministickým<br />
výpočtem, v němž byly zadány<br />
střední hodnoty vstupních veličin.<br />
S TOCHASTICKÉ MODELOVÁNÍ<br />
Nejistoty a náhodnost vstupních veličin<br />
jsou modelovány pomocí náhodných proměnných<br />
popsaných rozdělením hustoty<br />
pravděpodobnosti. Vstupní hodnoty<br />
z deterministického výpočtu jsou považovány<br />
za střední hodnoty příslušné proměn-<br />
né. Uživatel definuje další statistické parametry<br />
(variační součinitel, typ náhodného<br />
rozdělení) vybraných proměnných. Přitom<br />
je možno využít <strong>na</strong>bídky statistických<br />
parametrů běžných stavebních materiálů<br />
z integrované databáze.<br />
Pro stochastickou simulaci bylo uvažováno<br />
osm náhodných veličin – materiálových<br />
parametrů betonu a předpětí kabelů.<br />
Byla uváže<strong>na</strong> statistická závislost některých<br />
náhodných veličin pomocí korelační<br />
matice. Statistické parametry uvedené<br />
v tabulce 1 byly zjištěny zčásti z integrované<br />
databáze, zčásti podle doporučení<br />
JCSS [9].<br />
Sady vstupních parametrů pro jednotlivé<br />
vzorky jsou generovány metodou LHS<br />
podle definovaných statistických rozdělení<br />
a optimalizovány metodou simulovaného<br />
žíhání. Požadovaná korelace mezi vstupními<br />
proměnnými se zavede pomocí předepsané<br />
korelační matice. Metodou simulovaného<br />
žíhání se požadovaná korelace<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
Proměnná* E c f t f c G f<br />
E c 1 0,7 0,9 0,5<br />
f t 0,698 1 0,8 0,9<br />
f c 0,896 0,798 1 0,6<br />
G f 0,500 0,892 0,601 1<br />
* Oz<strong>na</strong>čení náhodných proměnných viz poznámky k tab. 1<br />
Tab. 2 Korelace mezi náhodnými proměnnými<br />
Tab. 2 Correlation of random variables<br />
Počet vzorků Střední<br />
hodnota<br />
kN/m<br />
Rozptyl<br />
(kN/m) 2<br />
Směrodatná<br />
odchylka<br />
kN/m<br />
Variační<br />
součinitel<br />
–<br />
8 234,3 388 19,69 0,084<br />
30 235,0 324 18,00 0,077<br />
Tab. 3 Odhad statistických parametrů mezního zatížení<br />
Tab. 3 Estimation of statistical parameters of the ultimate load<br />
9<br />
Safety index β<br />
vnese do vygenerovaných sad vstupních<br />
dat. Naopak při požadavku nekorelovaných<br />
vstupů se odstraní případná parazitní<br />
korelace vzniklá náhodnými permutacemi<br />
proměnných. V řešeném případě byla předepsaná<br />
korelace mezi vstupními materiálovými<br />
vlastnostmi podle pravého horního<br />
trojúhelníku matice v tabulce 2. Výsledná<br />
korelační matice vygenerovaná metodou<br />
simulovaného žíhání pro třicet vzorků<br />
je uvede<strong>na</strong> v levém dolním trojúhelníku<br />
korelační matice v tabulce 2.<br />
Počet vzorků je třeba stanovit s ohledem<br />
<strong>na</strong> složitost a náročnost řešené<br />
úlohy a <strong>na</strong> požadovanou kvalitu očekávaných<br />
výsledků. Již několik málo vzor-<br />
Obr. 8 Histogram průhybů uprostřed rozpětí<br />
Fig. 8 Histogram of displacement at midspan<br />
Obr. 9 Index spolehlivosti konstrukce<br />
Fig. 9 Reliability index assessment<br />
77
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
ků může poskytnout rozumný odhad<br />
statistických parametrů odezvy konstrukce<br />
(první a druhé statistické momenty)<br />
a přijatelnou hodnotu indexu spolehlivosti.<br />
V uvedeném příkladě byly pro srovnání<br />
provedeny stochastické výpočty s osmi<br />
a třiceti vzorky.<br />
Vygenerované vzorky se následně<br />
postupně předávají k řešení výpočetnímu<br />
programu, průběh řešení řídí a zpracovává<br />
SARA Studio. Opakovaně přitom probíhá<br />
nelineární a<strong>na</strong>lýza MKP po jednotlivé<br />
vzorky. Průběh každé a<strong>na</strong>lýzy může<br />
být sledován a kontrolován během výpočtu<br />
přímo grafickým prostředím programu<br />
ATENA, celkový přehled stochastického<br />
řešení ukazuje SARA Studio jako histogram<br />
vybraných výsledků nebo jako svazek<br />
křivek odezvy jednotlivých vzorků.<br />
Vybrané monitorované výsledky (mezní<br />
zatížení – únosnost – odolnost, průhyb,<br />
šířka trhliny atp.) jsou shromážďovány<br />
a po provedení všech výpočtů jsou předány<br />
dále ke statistickému vyhodnocení.<br />
Hlavními výsledky stochastické a<strong>na</strong>lýzy<br />
jsou histogramy monitorovných veličin<br />
a odhady statistických parametrů jejich<br />
rozdělení pravděpodobnosti – střední hodnota<br />
(průměr), směrodatná odchylka, šikmost,<br />
nejvhodnější typ náhodného rozdělení,<br />
a rovněž výsledky citlivostní a<strong>na</strong>lýzy.<br />
Příkladem je histogram průhybů uprostřed<br />
pole hlavního nosníku <strong>na</strong> obr. 8. Statistické<br />
parametry mezního zatížení (tj. odolnosti<br />
konstrukce) pro a<strong>na</strong>lýzu s osmi a se třiceti<br />
vzorky jsou porovnány v tabulce 3.<br />
S TANOVENÍ BEZPEČNOSTI<br />
KONSTRUKCE<br />
Index spolehlivosti se vypočte ze střední<br />
hodnoty a směrodatné odchylky náhodného<br />
rozdělení odolnosti konstrukce a působícího<br />
užitného zatížení. Pro vyhodnocení<br />
spolehlivosti mostu Colle d’Isarco<br />
se vycházelo ze střední hodnoty odolnosti<br />
235 kN/m a směrodatné odchylky<br />
18 kN/m (tab. 3), případ se třiceti vzorky.<br />
Index spolehlivosti lze pak vyjádřit jako<br />
funkci střední hodnoty působícího zatížení<br />
s variačním součinitelem jako parametrem.<br />
Výsledky jsou graficky znázorněny<br />
<strong>na</strong> obr. 9. Vodorovná linie představuje<br />
hodnotu indexu spolehlivosti 4,7 odpovídající<br />
pravděpodobnosti poruchy konstrukce<br />
10 -6 . Svislá čárkovaná linie ukazuje<br />
návrhovou hodnotu užitného zatížení<br />
podle původního projektu. Jednotlivé<br />
křivky charakterizují spolehlivost konstrukce<br />
v závislosti <strong>na</strong> střední hodnotě užitného<br />
zatížení a jeho variačním součiniteli.<br />
Z obrázku je patrné, že při dobré z<strong>na</strong>losti<br />
variačního součinitele zatížení (a jeho<br />
dostatečně malé hodnotě) je možné konstrukci<br />
provozovat bez zvláštních opatření<br />
i při vyšší střední hodnotě užitného zatížení<br />
bez ohrožení její bezpečnosti.<br />
Provedená studie spolehlivosti v kombi<strong>na</strong>ci<br />
s probíhajícím měřením dopravního<br />
proudu a odezvy konstrukce tak umožnila<br />
optimálně <strong>na</strong>plánovat termíny a rozsah<br />
potřebné údržby a úprav konstrukce<br />
mostu pro současné i plánované provozní<br />
požadavky.<br />
Z ÁVĚR<br />
Představený programový systém pro stanovení<br />
bezpečnosti a spolehlivosti betonových<br />
konstrukcí je připraven pro použití<br />
v inženýrské praxi. Kombinuje nelineární<br />
simulaci metodou konečných prvků<br />
s pokročilými stochastickými a pravděpodobnostními<br />
technikami do účinného<br />
nástroje, který podpoří rozhodovací procesy<br />
při údržbě a opravách mostních konstrukcí,<br />
a povede k vyšší efektivitě a úspoře<br />
nákladů při správě dopravní infrastruktury.<br />
Ing. Radomír Pukl, CSc.<br />
Červenka Consulting, s. r. o.<br />
Předvoje 22, 162 00 Praha 6<br />
tel.: 220 610 018, fax: 220 612 227<br />
e-mail: cervenka@cervenka.cz<br />
Literatura:<br />
[1] Enevoldsen I.: Experience with probabilistic-based<br />
assessment of bridges,<br />
Structural Engineering Inter<strong>na</strong>tio<strong>na</strong>l<br />
11(4), 251–260, 2001<br />
[2] fib Bulletin 22 Monitoring and safety<br />
evaluation of existing concrete structures,<br />
fib, Lausanne, Switzerland. ISBN<br />
2-88394-062-2, 2003<br />
[3] Pukl R., Novák D., Bergmeister K.:<br />
Reliability assessment of concrete<br />
structures, Computatio<strong>na</strong>l modelling<br />
of concrete structures (Euro-C 2003),<br />
Balkema, Lisse, 793-803, 2003<br />
[4] Červenka V.: Simulating a Response,<br />
Concrete Engineering Inter<strong>na</strong>tio<strong>na</strong>l 4<br />
(4), 45–49, 2000<br />
[5] Červenka V., Pukl R.: Mesh Sensitivity<br />
Effects in Smeared Finite Element<br />
A<strong>na</strong>lysis of Concrete Structures,<br />
Second Inter<strong>na</strong>tio<strong>na</strong>l Conference<br />
on Fracture Mechanics of Concrete<br />
Structures (FRAMCOS 2), Aedificatio,<br />
ETH Zürich, Switzerland, 1387-1396,<br />
1995<br />
[6] Novák D., Rusi<strong>na</strong> R., Vořechovský M.:<br />
Small-sample statistical a<strong>na</strong>lysis –<br />
software FREET, 9 th Inter<strong>na</strong>tio<strong>na</strong>l<br />
conference on applications of statistics<br />
and probability in civil engineering<br />
(ICASP9), Berkeley, California, USA,<br />
2003<br />
[7] Vořechovský M., Novák D.: Statistical<br />
correlation in stratified sampling,<br />
9 th Inter<strong>na</strong>tio<strong>na</strong>l conference on applications<br />
of statistics and probability in<br />
civil engineering (ICASP9), Berkeley,<br />
California, USA, 2003<br />
[8] Strauss A., Bergmeister K., Santa U.:<br />
Reliability a<strong>na</strong>lysis of concrete structures,<br />
Computatio<strong>na</strong>l modelling of<br />
concrete structures (Euro-C 2003),<br />
Balkema, Lisse, 817–825, 2003<br />
[9] JCSS Probabilistic Model Code, Joint<br />
Committee on Structural Safety, 2001<br />
Na dobové pohlednici je<br />
železobetonový obloukový most<br />
Tava<strong>na</strong>sa od Roberta Malliarta<br />
z roku 1905, který stával v horské<br />
vesničce Grisons <strong>na</strong> horním toku<br />
Rý<strong>na</strong> ve Švýcarsku. V 2. polovině<br />
20. století ho strhla velká povodeň<br />
a byl <strong>na</strong>hrazen novým vysokým<br />
obloukovým železobetonovým<br />
mostem.<br />
78 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
������� ������<br />
������ ������������<br />
FOR ARCH<br />
2008<br />
hala 1<br />
stánek B3<br />
��������� �� ��� �� ����� �<br />
����� ���� ��� ��� ���<br />
���� ���� ��� ��� ���<br />
��������������<br />
�������������<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
������������ ��������<br />
�� �����<br />
79
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
M ODELOVÁNÍ ODEZVY B E T O N U R A N É H O STÁŘÍ PŘI<br />
ZATĚŽOVÁNÍ<br />
MODELING OF RESPONSE OF EARLY AGE CONCRETE U N D E R<br />
LOADING<br />
P ETRA KALAFUTOVÁ,<br />
P ETR ŠTEMBERK<br />
V článku je popsán materiálový model<br />
pro vyšetřování okamžité a časově závislé<br />
deformace betonu raného stáří. Důraz<br />
byl kladen <strong>na</strong> vytvoření modelu s malým<br />
počtem vstupních parametrů, které<br />
mohou být s<strong>na</strong>dno kalibrovány běžně<br />
dostupnými výsledky zkoušek. Uvedený<br />
model je aplikovatelný od počáteční<br />
do konečné doby tuhnutí.<br />
The paper describes a material model<br />
for a<strong>na</strong>lysis of instantaneous and timedependent<br />
deformation of early age<br />
concrete. The emphasis is put on derivation<br />
of a model with a low number<br />
of parameters, which can be easily calibrated<br />
with commonly available experimental<br />
results. The proposed model can<br />
be applied from the initial to the fi<strong>na</strong>l<br />
setting time.<br />
Rychlost výstavby je jedním ze základních<br />
parametrů úspěšnosti staveb. Na rozdíl<br />
od ocelových nebo prefabrikovaných<br />
betonových konstrukcí, kdy jsou konstrukce<br />
skládány z prvků s již návrhovými vlastnostmi,<br />
beton je ve většině případů ukládán<br />
jako tekutá hmota, která postupně<br />
tvrdne a stává se tak pevným materiálem<br />
návrhových vlastností. Tento roz-<br />
díl v technologickém procesu výstavby<br />
není pro monolitické betonové konstrukce<br />
příznivý, jelikož je zapotřebí určitý čas,<br />
během kterého beton dosáhne požadovaného<br />
vývoje mikrostruktury, než může<br />
být vystaven zatížení. Délka technologické<br />
přestávky se liší podle typu směsi,<br />
okolních podmínek, způsobu ošetřování<br />
a velikosti zatížení, které má být <strong>na</strong> konstrukci<br />
aplikováno, nicméně je vždy dostatečně<br />
dlouhá <strong>na</strong> to, aby bylo zabráněno<br />
jakékoli nepředpokládané technologické<br />
chybě, která by ovlivnila konečnou<br />
funkčnost konstrukce. Aby bylo možné co<br />
možná nejvíce zkrátit délku pauzy během<br />
výstavby, je třeba vyšetřovat vývoj a chování<br />
betonu raného stáří, který je vystaven<br />
účinkům krátkodobého a dlouhodobého<br />
zatížení, přičemž s<strong>na</strong>ha o zkracování<br />
technologických přestávek je opodstatně<strong>na</strong><br />
při dodržení časového harmonogramu<br />
stavby nebo při opravách frekventovaných<br />
komunikací s betonovým<br />
povrchem.<br />
D ŮVOD PRO VYTVOŘENÍ MODELU<br />
BETONU RANÉHO STÁŘÍ<br />
Dalším příkladem může být výstavba<br />
mostů, kdy stavební technologie vyžaduje<br />
zatěžování stále ještě tvrdnoucích betonových<br />
konstrukčních prvků, pokud je<br />
třeba urychlit výstavbu. I když tato situace<br />
Obr. 1 Výstavba<br />
Hraničního<br />
mostu<br />
<strong>na</strong> dálnici<br />
D8<br />
Fig. 1 The Border<br />
bridge on<br />
D8 highway<br />
during<br />
construction<br />
ve skutečnosti ne<strong>na</strong>stala, firma JHP, s. r. o.,<br />
zastoupená Ing. Otakarem Lojkáskem iniciovala<br />
před dvěma lety ve spolupráci<br />
s Katedrou betonových a zděných konstrukcí<br />
Fakulty stavební, ČVUT v Praze,<br />
výzkum deformačního chování betonu<br />
zatěžovaného v raném stáří právě pro<br />
vyšetření skutečných možností urychlování<br />
budoucí výstavby. Jako modelový<br />
příklad byl vybrán Hraniční most<br />
<strong>na</strong> dálnici D8 (viz obr. 1), který spojuje<br />
Prahu a Drážďany. Maximální výška<br />
tohoto mostu <strong>na</strong>d terénem dosahuje<br />
zhruba 56 m, čímž se stává v současné<br />
době druhým nejvyšším dálničním<br />
mostem v České republice. Nosnou konstrukci<br />
mostu tvoří spřažený ocelobetonový<br />
spojitý nosník komorového průřezu<br />
o šesti polích. Tento spřažený nosník<br />
je samostatný pro každý dopravní směr.<br />
Vzhledem k výšce mostu a jeho poloze<br />
v I. a II. pásmu ochrany vody nebylo<br />
možné dovolit pohyb těžkých vozů ve stávajícím<br />
terénu, a tím se vyloučila možnost<br />
provádět betonáž přímo ze země.<br />
<strong>Beton</strong> tedy bylo nutné k místu betonáže<br />
dopravovat přes vybetonovanou<br />
část železobetonové mostovky. Důležitým<br />
faktorem, který ovlivňuje časový harmonogram<br />
výstavby, a který je v případě<br />
tohoto modelového mostu výz<strong>na</strong>mný,<br />
je jeho poloha v horské oblasti. Vzhledem<br />
k počasí, často nepříznivému pro<br />
betonáž, je stavební sezó<strong>na</strong> v této části<br />
Krušných hor velmi krátká. Kromě počasí<br />
existují další výz<strong>na</strong>mné faktory vyžadující<br />
urychlování výstavby, jako <strong>na</strong>př. pozdržování<br />
udělení stavebního povolení a s tím<br />
související pokuty za nedodržení termínů,<br />
pronájem strojů apod. Nicméně vždy<br />
je nutné ověřit, zda předčasné zatěžování<br />
neovlivní konečnou funkčnost stavby,<br />
popřípadě kvantifikovat možné následky.<br />
P OŽADAVKY NA MODEL BETONU<br />
RANÉHO STÁŘÍ<br />
V literatuře lze <strong>na</strong>lézt další nástroje pro<br />
vyšetřování deformací betonu za předčasného<br />
zatěžování pro určité druhy zatěžování,<br />
jako <strong>na</strong>př. [1 až 3]. Všechny tyto<br />
modely musí uvažovat rychle postupující<br />
hydrataci alespoň pomocí stupně hyd-<br />
80 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
1
atace nebo ekvivalentním časem. Anebo<br />
lze stupeň hydratace získat a<strong>na</strong>lýzou kinetiky<br />
hydratační reakce <strong>na</strong> reprezentativním<br />
objemu [4]. Poněvadž materiálové<br />
modely jsou obvykle odvozeny teoreticky,<br />
je třeba je kalibrovat a ověřovat<br />
pomocí experimentálních dat, což je skutečnost,<br />
která by se měla brát v úvahu již<br />
při odvozování modelu. To z<strong>na</strong>mená využívat<br />
v materiálovém modelu co možná<br />
nejmenší počet parametrů. Je třeba si<br />
uvědomit, že běžný projektant nemá<br />
možnost a ani čas shánět výsledky speciálních<br />
zkoušek, které jsou nutnou podmínkou<br />
pro použití takto sofistikovaných<br />
materiálových modelů přesně pro jeho<br />
danou aplikaci.<br />
Z toho vyplývají požadavky, které byly<br />
uvažovány při definování materiálového<br />
modelu popisovaného v tomto článku,<br />
tedy s<strong>na</strong>dná použitelnost (výpočet v MS<br />
Excel) a s<strong>na</strong>dná kalibrovatelnost pomocí<br />
běžně dostupných dat, jako je nárůst<br />
pevnosti v čase.<br />
P OPIS MODELU<br />
Deformační chování tuhnoucího a tvrdnoucího<br />
betonu obecně připomíná chování<br />
betonu již ztvrdlého s rozdílem výrazné<br />
plastické deformovatelnosti. Jak beton<br />
stárne, snižuje se poměr mezi nevratnou<br />
a vratnou deformací. Z tohoto důvodu<br />
může být celková deformace rozděle<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong> čtyři části<br />
� �<br />
ε ()= � ε ()+ � ε ()+ �<br />
�<br />
+ ε ()+ � ε ()<br />
� � , (1)<br />
kde ε e je pružná nebo okamžitá deformace,<br />
ε v je vratná viskózní deformace,<br />
ε f je nevratná viskózní deformace<br />
a ε 0 je deformace nezávislá <strong>na</strong> <strong>na</strong>pětí<br />
způsobená hydratací cementu, jako<br />
je smršťování, deformace vlivem trhlin<br />
a teplotní deformace. Rozdíl mezi deformačním<br />
chováním tvrdnoucího a již ztvrdlého<br />
betonu je ve výz<strong>na</strong>mných rozdílech<br />
mezi hodnotami jednotlivých deformací.<br />
V období od zamíchání cementu s vodou<br />
až do počáteční doby tuhnutí převažuje<br />
nevratná viskózní deformace popsaná<br />
členem ε f . S postupující hydratací začíná<br />
převažovat pružný člen ε e a člen vratné<br />
deformace ε v , a <strong>na</strong>opak <strong>na</strong> výz<strong>na</strong>mu ztrácí<br />
člen nevratné deformace ε f . Výz<strong>na</strong>m<br />
členu spjatého s hydratačním procesem<br />
a vlivy nezávislými <strong>na</strong> zatížení, ε 0 , se mění<br />
během procesu tuhnutí, což je připisováno<br />
nárůstu tahové pevnosti betonu.<br />
Z hlediska numerického modelování je<br />
hlavní rozdíl mezi tvrdnoucím betonem<br />
a betonem už ztvrdlým zvláště patrný<br />
při dlouhodobém zatěžování, představován<br />
výraznou změnou materiálových<br />
parametrů způsobenou právě hydratací<br />
cementu, která již neumožňuje<br />
přijetí zjednodušujícího předpokladu, že<br />
materiálové parametry jsou konstantní<br />
po celou dobu zatěžování, <strong>na</strong>př. způsobujícího<br />
dotvarování. Je třeba také zdůraznit,<br />
že v případě ztvrdlých betonů,<br />
které jsou zatěžované ve vyšším stáří,<br />
může být trvání dlouhodobého zatěžování,<br />
a většinou je, měřeno jako čas uplynulý<br />
od okamžiku zatížení až do okamžiku,<br />
který nás zajímá, což je v souladu<br />
s předpokladem konstantních materiálových<br />
parametrů. V případě tvrdnoucích<br />
betonů je trvání dlouhodobého zatěžování<br />
v podstatě předepsáno <strong>na</strong> základě<br />
času, nicméně pro modelování je vhodnější<br />
vyjádřit trvání zatížení pomocí stupně<br />
hydratace, což umožňuje obecnější<br />
použití modelu, jako <strong>na</strong>př. uvažovat vliv<br />
zvýšené teploty účinky hydratace, kdy<br />
zvýšená teplota dále urychluje hydratační<br />
proces a vede k relativnímu zkrácení<br />
zatěžovací doby. Potom jednoosou<br />
deformaci způsobenou jednoosým zatížením<br />
lze vyjádřit vztahem<br />
�<br />
ε ( � ) = ∫ �( ���ʹ) �σ( �ʹ)<br />
, (2)<br />
�<br />
kde J je funkce dotvarování, h je stupeň<br />
hydratace v okamžiku t, a h′ je stupeň<br />
hydratace v okamžiku počátku zatížení t′,<br />
ε je poměrná deformace a σ je <strong>na</strong>pětí.<br />
Funkce dotvarování J je funkcí vnitřní<br />
proměnné, stupně hydratace, <strong>na</strong> úrovni<br />
definice modelu, nicméně <strong>na</strong>venek je<br />
funkce dotvarování J funkcí času. Je to<br />
logické, jelikož mezi vnitřní proměnnou<br />
a časem existuje pro dané podmínky prosté<br />
zobrazení, ovlivněné právě <strong>na</strong>př. teplotou.<br />
Deformace ε v rovnici (2) představuje<br />
součet prvních tří členů v rovnici (1)<br />
s vyloučením členu ε0 .<br />
Rovnici (1) lze dále vyjádřit derivacemi<br />
podle času vyjadřujícími rychlost deformace<br />
� �<br />
&ε ()= � &ε ()+ � &ε ()+ t<br />
� �<br />
+ &ε ()+ � &ε () � , (3)<br />
kde je výz<strong>na</strong>m všech vstupních parametrů<br />
stejný jako v rovnici (1) a tečka z<strong>na</strong>mená<br />
derivaci podle času. Přesná definice<br />
každého členu je uvede<strong>na</strong> dále.<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
Poněvadž tato práce byla zaměře<strong>na</strong><br />
<strong>na</strong> období od okamžiku smíchání vody<br />
s cementem do konečné doby tuhnutí,<br />
nebyly objemové změny vzniklé hydratací,<br />
jako je vlastní smršťování, vznikající<br />
trhliny, stejně jako teplotní deformace<br />
jednoz<strong>na</strong>čně měřitelné, a tedy nemohly<br />
být vyhodnoceny. Tudíž zde není uvede<strong>na</strong><br />
formulace členu deformace ε 0 . Objemové<br />
změny jsou zahrnuty v členu popisujícím<br />
viskoelastické chovaní, a proto je<br />
též tato deformace oz<strong>na</strong>čová<strong>na</strong> za časově<br />
závislou, a ne dotvarování.<br />
O KAMŽITÁ ODEZVA<br />
Hodnotu okamžité rychlosti deformace<br />
lze vyjádřit vztahem<br />
� � �� &ε����& σ �� �<br />
&ε �t � =<br />
, (4)<br />
��� �<br />
kde F0 oz<strong>na</strong>čuje bezrozměrnou funkci<br />
vlivu rychlosti zatěžování a E(t) je<br />
modul pružnosti, který se vyvíjí s časem.<br />
Poněvadž byl krychlený vzorek zatěžován<br />
pouze jednou zatěžovací rychlostí,<br />
kdy zatěžování bylo řízeno deformací,<br />
nelze vyjádřit vliv rychlosti zatěžování,<br />
a tudíž je funkce F0 považová<strong>na</strong> za jednotkovou.<br />
Z provedených zkoušek, jejichž výsledky<br />
jsou uvedeny <strong>na</strong> obr. 2, lze získat<br />
funkční předpis nárůstu modulu pružnosti,<br />
který lze vyjádřit pomocí exponenciální<br />
funkce shodné s popisem nárůstu pevnosti<br />
v tlaku [MPa] ve tvaru<br />
� ��= � ����⋅ ��� � ( ���� )� (5)<br />
kde t je stáří betonu vyjádřené v hodinách.<br />
Uvažujeme-li tedy přímou úměru mezi<br />
vývojem pevnosti betonu v tlaku a vývojem<br />
modulu pružnosti, lze získat funkci<br />
popisující nárůst modulu pružnosti [MPa]<br />
pouhým přenásobením funkce vyjadřující<br />
nárůst pevnosti v tlaku ve tvaru<br />
���= � ����⋅ ���( ���� )� (6)<br />
Toto je zjednodušující předpoklad<br />
vycházející z rozptylu <strong>na</strong>měřených dat,<br />
který umožnuje s<strong>na</strong>dné získání okamžité<br />
hodnoty modulu pružnosti ze získané<br />
hodnoty pevnosti betonu v tlaku. Nicméně<br />
při srovnání průměrných hodnot<br />
nárůstu pevnosti betonu v tlaku a nárůstu<br />
modulu pružnosti mezi počáteční<br />
a konečnou dobou tuhnutí je nárůst pevnosti<br />
v tlaku rychlejší než nárůst tuhosti<br />
betonu.<br />
81
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
Časově závislá odezva<br />
Při odvození vztahu pro výpočet časově<br />
závislé deformace se vychází z rovnice,<br />
která je vyjádře<strong>na</strong> vztahem<br />
� ⎡σ<br />
()<br />
&ε<br />
⎣<br />
� ⎤<br />
� � ⎦<br />
()= �<br />
& ( � ʹ)<br />
α ⋅ () ∫ � σ ( ʹ)<br />
�<br />
� � � �<br />
�<br />
�� � � (7)<br />
�<br />
kde α je parametr, fc je funkce popisující<br />
nárůst pevnosti betonu v tlaku, F1 je funkce<br />
vyjadřující vliv úrovně zatížení a Jv (t, t’)<br />
je funkce dotvarování. Z výsledků zkoušek,<br />
kdy krychelné vzorky byly zatěžovány<br />
konstantní silou mezi počáteční a konečnou<br />
dobou tuhnutí, bylo zjištěno, že vztah<br />
mezi vývojem časově závislé deformace<br />
a vývojem pevnosti v tlaku je nepřímo<br />
úměrný, a lze tedy uvažovat parametr<br />
α jako bezrozměrnou konstantu o hod-<br />
������������<br />
2<br />
�������������������������<br />
3<br />
���<br />
���<br />
���<br />
���<br />
���<br />
notě 590. Protože byl krychlený vzorek<br />
vystavován pouze jedné úrovni zatížení,<br />
a to 30 % pevnosti v tlaku v okamžiku<br />
zatížení, nemohl být vyjádřen vliv úrovně<br />
zatížení, a tudíž je funkce F 1 považová<strong>na</strong><br />
za jednotkovou. Pro vyjádření funkce<br />
dotvarování J v (t, t’) byla použita formulace<br />
podle ACI, jelikož její obecný tvar<br />
dobře vystihoval <strong>na</strong>měřené křivky pro<br />
tvrdnoucí beton. Tato funkce je obecně<br />
vyjádře<strong>na</strong> vztahem<br />
− ʹ<br />
� ( − ʹ)=<br />
�<br />
+ ( − ʹ)<br />
�<br />
� �<br />
� �<br />
� (8)<br />
� � �<br />
�<br />
kde v případě zde uvedeného modelu je<br />
čas t v sekundách, t′ je okamžik zatížení [s]<br />
a konstanty γ = 0,95 a t0 = 34 s, kdy<br />
tyto parametry vycházejí z provedených<br />
82 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
( )<br />
���<br />
���<br />
���<br />
���<br />
���<br />
���<br />
���<br />
���� ���� ���� ���� ���� ���� ���� ����<br />
����������������������<br />
�����<br />
�����<br />
�����<br />
�����<br />
����������<br />
�����<br />
�����<br />
��<br />
�����<br />
��<br />
��<br />
��<br />
� ��� ��� ��� ��� ���� ���� ����<br />
����������������������<br />
�<br />
��<br />
��<br />
experimentů, jejichž výsledky jsou uvedeny<br />
<strong>na</strong> obr. 3.<br />
Po dosazení všech parametrů do vztahu<br />
(7) je konečná formulace časově<br />
závislé deformace následující<br />
� �<br />
ε ()= �<br />
⋅<br />
��� ⋅����⋅�������ʹ���� ( )<br />
����<br />
( )<br />
� � − �ʹ<br />
⋅<br />
�<br />
∫ �σ( � ʹ<br />
���� ) (9)<br />
� �� + ( � − �ʹ)<br />
Z rovnice (9) je patrné, že jedinými<br />
neznámými jsou stáří betonu zadané<br />
v sekundách, kdy byl beton zatížen konstantní<br />
silou, a délka zatěžování v sekundách.<br />
Jednoduchou úpravou lze vztah (9)<br />
pozměnit pro zadávání času v hodinách.<br />
Porovnání vypočtených a <strong>na</strong>měřených<br />
hodnot časově závislé deformace při<br />
úrovni zatížení 30 % tlakové pevnosti<br />
v okamžiku zatížení je ukázáno <strong>na</strong> obr. 3.<br />
Lze tedy konstatnovat, že zjednodušující<br />
předpoklady, které umožní použití velmi<br />
jednoduchého vztahu (9), jsou pro stáří<br />
betonů 3 až 8 h akceptovatelné. Samozřejmě<br />
se <strong>na</strong> obr. 3 nejedná o ověření<br />
přesnosti, ale o ověření použitelnosti<br />
základního vztahu (9), jestli je kalibrovatelný,<br />
a to s kladným výsledkem.<br />
S<strong>na</strong>dná implementace do stávajících<br />
programů<br />
Vztahy (4) a (9) jsou kromě s<strong>na</strong>dného<br />
okamžitého použití pro výpočet pomocí<br />
MS Excel nebo kalkulátoru též s<strong>na</strong>dno<br />
implementovatelné do stávajících softwarů.<br />
Vztahy (4) a (9) byly již vloženy<br />
do otevřeného konečněprvkového programu<br />
SIFEL, který je vytvářen <strong>na</strong> Katedře<br />
mechaniky Fakulty stavební, ČVUT<br />
v Praze, a který byl úspěšně použit <strong>na</strong>příklad<br />
při vyšetřování deformací mostu<br />
během výstavby [5].<br />
Z ÁVĚR<br />
Na základě výsledků získaných při krátkodobém<br />
a dlouhodobém zatěžování krychelných<br />
betonových vzorků stáří 3 až 8 h<br />
Obr. 2 Pracovní diagramy a jim odpovídající<br />
moduly pružnosti<br />
Fig. 2 Stress-strain diagrams and<br />
corresponding moduli of elasticity<br />
Obr. 3 Porovnání vypočtené a <strong>na</strong>měřené<br />
časově závislé deformace<br />
Fig. 3 Comparison between computed and<br />
measured time-dependent response
Literatura:<br />
[1] Frantová M.: Modification of Chen<br />
model of plasticity for early ages<br />
applications, Mechanika, 58(2)/2006,<br />
str. 11–16<br />
[2] Sercombe J., Hellmich C., Ulm F. J.,<br />
Mang H.: Modeling of early-age ereep<br />
of shotcrete, I: Model and model<br />
parameters, Jour<strong>na</strong>l of engineering<br />
mechanics, ASCE, 126(3)/2000, str.<br />
284–291<br />
[3] Štemberk P., Tsubaki T.: Uniaxial<br />
deformatio<strong>na</strong>l behavior and its modeling<br />
of solidifying concrete under<br />
short-time and sustained loading,<br />
byly definovány jednoduché vztahy pro<br />
výpočet okamžité a časově závislé deformace<br />
betonu raného stáří. Uvedené vztahy<br />
jsou jednoduše kalibrovatelné pomocí<br />
běžně dostupných výsledků zkoušek,<br />
jakými je nárůst pevnosti betonu v tlaku,<br />
které běžně poskytují betonárny a laboratoře.<br />
Proto jsou tyto vztahy s<strong>na</strong>dno použitelné<br />
pro běžné projektanty.<br />
Vztahy jsou určeny pro vyšetřování<br />
deformace betonu při jednoosém zatěžování,<br />
jako je stlačení betonové desky<br />
pod pneumatikou stojícího automobilu<br />
nebo stlačení předpí<strong>na</strong>ného betonu<br />
v podkotevní oblasti, nicméně tyto vztahy<br />
jsou použitelné i pro vícerozměrné<br />
a<strong>na</strong>lýzy v kombi<strong>na</strong>ci s průměrnou hodnotou<br />
Poissonova součinitele 0,35 pro<br />
SANACE A HYDROIZOLACE<br />
DOPRAVNÍCH STAVEB<br />
BASF Stavební hmoty Česká republika s.r.o.<br />
<strong>na</strong>bízí odborníkům v oblasti dopravních staveb<br />
komplexní technologie a technickou podporu<br />
jak v projekci, tak <strong>na</strong> stavbě.<br />
Produkty společnosti BASF plní beze zbytku<br />
náročné požadavky investorů v oblasti dopravních<br />
staveb v celé šíři stavební chemie a doplňkových<br />
produktů v návaznosti <strong>na</strong> předpisy MDaS, ČD<br />
a nové evropské normy:<br />
- sa<strong>na</strong>ce betonových konstrukcí<br />
- ochranné nátěry, hydrofobizace, antigrafitti<br />
- inhibitory koroze<br />
- zálivkové montážní a fixační hmoty<br />
- zesilování konstrukcí uhlíkovými tkani<strong>na</strong>mi<br />
a lamelami<br />
- spodní stavba a injektáže<br />
- izolace mostních objektů<br />
Jour<strong>na</strong>l of applied mechanics, JSCE,<br />
6/2003, str. 437–444<br />
[4] Šmilauer V., Bitt<strong>na</strong>r Z.: Elastické<br />
vlastnosti betonu z víceúrovňové<br />
homogenizace, <strong>Beton</strong> <strong>TKS</strong>, 4/2006,<br />
str. 42–46<br />
[5] Brož J., Kruis J.: Modelling of gradual<br />
construction of road bridge and its<br />
creep, Sborník konf. Engineering<br />
Mechanics 2007, Praha, Ústav termomechaniky,<br />
AVČR, 2007, str. 23–24.<br />
[6] Štemberk P., Kohoutková A.: Imagea<strong>na</strong>lysis-based<br />
measuring of lateral<br />
deformation of hardening concrete,<br />
Materials Science, 11(3)/2005,<br />
str. 292–296<br />
BASF Stavební hmoty Česká republika s.r.o., K Májovu 1244, 537 01 Chrudim, www.basf-sh.cz<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
úroveň zatížení 50 %, [6]. Uvedené vztahy<br />
byly již implementovány do otevřeného<br />
konečněprvkového programu SIFEL<br />
a jsou použitelné pro numerické a<strong>na</strong>lýzy<br />
betonových konstrukčních prvků zatížených<br />
ve stáří 3 až 8 h.<br />
Příspěvek byl vypracován za fi<strong>na</strong>nční podpory<br />
GAČR, projekt 103/07/1462, které tímto<br />
děkujeme.<br />
Text článku byl posouzen odborným lektorem.<br />
Ing. Petra Kalafutová<br />
tel.: 224 354 624<br />
e-mail: petra.kalafutova@fsv.cvut.cz<br />
Doc. Ing. Petr Štemberk, Ph.D.<br />
tel.: 224 354 364<br />
e-mail: stemberk@fsv.cvut.cz<br />
oba:<br />
ČVUT Fakulta stavební<br />
Katedra betonových a zděných konstrukcí<br />
Thákurova 7, 166 29 Praha 6<br />
83
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
Z A M Ě Ř E N Í T V A R U NOSNÉ K O N S T R U K C E MOSTU PŘES L ABE<br />
V M Ě L N Í K U<br />
SURVEYING OF THE D E F O R M E D SHAPE OF B R I D G E OVER<br />
THE RIVER L A B E I N M Ě L N Í K<br />
L UKÁŠ VRÁBLÍK, MARTIN ŠTRONER,<br />
R UDOLF URBAN<br />
Předpjaté betonové <strong>mosty</strong> velkých rozpětí<br />
typicky vykazují dlouhodobý nárůst průhybů.<br />
Příkladem takovéto konstrukce je most<br />
přes řeku Labe v Mělníku, u kterého ani<br />
po patnácti letech od uvedení do provozu<br />
nemá nárůst průhybů ustalující trend. Bylo<br />
provedeno přesné zaměření tvaru deformované<br />
konstrukce s cílem identifikovat<br />
možná místa jejích poruch.<br />
Long-span concrete prestressed bridges<br />
are sensitive for long-term deflections<br />
growing. Bridge over the river Labe near<br />
Mělník is a typical example of this structural<br />
type. 15 years after bridge opening,<br />
midspan deflection still increases. Detail<br />
surveying of the superstructure was made<br />
to identify possible structure failure.<br />
P OPIS KONSTRUKCE MOSTU<br />
A JEJÍHO STAVU<br />
Letmo betonovaný most přes řeku Labe<br />
v Mělníku (obr. 1) je hlavní součástí<br />
přemostění převádějící komunikaci I/16.<br />
Navržen byl jako spojitý nosník o rozpětí<br />
polí 72,05 + 146,2 + 72,05 m. S délkou<br />
hlavního pole 146,2 m je stále <strong>na</strong>ším<br />
největším provozovaným letmo betonovaným<br />
mostem.<br />
Stejně jako pro ostatní betonové <strong>mosty</strong><br />
velkých rozpětí, je i pro tento most typický<br />
trvalý nárůst deformací v čase. Konstrukce<br />
je proto od svého uvedení do provozu<br />
v září roku 1994 trvale sledová<strong>na</strong>.<br />
Z vyhodnocení výsledků monitoringu [1]<br />
jasně vyplývá, že ani po téměř patnácti<br />
letech od uvedení do provozu nedochází<br />
k ustalování nárůstu deformací.<br />
Dlouhodobé deformace jsou měřeny<br />
ve fixních bodech <strong>na</strong> konstrukci <strong>na</strong>d podporami<br />
pro a<strong>na</strong>lýzu jejich dlouhodobého<br />
sedání a v mezilehlých bodech krajních<br />
a středního pole pro sledování dlouhodobých<br />
deformací předpjaté betonové konstrukce<br />
způsobené jak reologickými projevy<br />
betonu – dotvarováním a smršťováním,<br />
tak jinými možnými účinky (<strong>na</strong>př.<br />
úbytky předpětí apod.).<br />
Výsledkem měření je časový vývoj skutečného<br />
tvaru konstrukce – zahrnující<br />
jak počáteční tvar, tak i průhybovou čáru<br />
– v a<strong>na</strong>lyzovaných bodech.<br />
Pro zjištění přesného tvaru průhybové<br />
čáry bylo <strong>na</strong>vrženo detailní zaměření<br />
deformovaného tvaru nosné konstrukce<br />
ve velkém počtu bodů. Možné zjištěné<br />
„anomálie“ v průběhu průhybové čáry<br />
mohou ukazovat <strong>na</strong> poruchy konstrukce<br />
způsobující enormní dlouhodobý nárůst<br />
jejích průhybů.<br />
T ECHNOLOGIE, POSTUP MĚŘENÍ<br />
A ZPRACOVÁNÍ<br />
Přístrojové vybavení a technologie<br />
měření<br />
Pro měření byl použit přístroj Trimble S6<br />
Robotic (δ φ = 0,3 mgon, δ D = 1 mm<br />
+ 1 ppm D) s příslušným všesměrným<br />
odrazným hranolem. Jedná se o totální<br />
stanici s automatickým sledováním<br />
cíle a prokládáním, jež rovněž umožňuje<br />
i automatické cílení <strong>na</strong> všesměrný odrazný<br />
hranol. Dále bylo použito pásmo (50 m),<br />
vrtací souprava, kladivo, <strong>na</strong>tloukací hmoždinky<br />
6 × 30 mm (600 kusů), podložky<br />
(1 000 kusů), barva ve spreji.<br />
Mostní konstrukce byla měře<strong>na</strong> prostorovou<br />
polární metodou. Technologie měření<br />
byla urče<strong>na</strong> v závislosti <strong>na</strong> časové změně<br />
tvaru mostní konstrukce a <strong>na</strong> požadavcích<br />
přesnosti. Technologii přesné nivelace,<br />
která by určila výšku bodů s vyšší přesností,<br />
nebylo možné použít z důvodu mnohonásobně<br />
delší doby zaměření, což by způsobilo<br />
výrazně větší pohyb konstrukce vlivem<br />
změny teploty, a tím i výrazně větší<br />
nepřesnosti měření (měření by nebylo<br />
kontinuální a oprava pomocí časového<br />
vzorku neproveditelná).<br />
Stabilizace bodů<br />
Stabilizace bodů byla provede<strong>na</strong> pomocí<br />
<strong>na</strong>tloukacích hmoždinek délky 30 mm.<br />
Vzhledem k množství bodů, a s tím související<br />
pracností, a vůbec k ekonomické<br />
náročnosti celého projektu nebylo možné<br />
osazovat body nivelačními z<strong>na</strong>čkami ani<br />
<strong>na</strong>střelovacími hřeby. Osazení <strong>na</strong>střelovacích<br />
hřebů do asfaltového lože <strong>silnice</strong><br />
bylo testováno a ukázalo se velice problematické,<br />
neboť se jedná o velmi tvrdý<br />
povrch a při použití <strong>na</strong>střelovací pistole<br />
není možné zaručit ani přibližně stejné<br />
zapuštění hřebů do mostovky.<br />
Prvních 246 bodů bylo stabilizováno asi<br />
0,5 m od svodidla směrem do komunikace<br />
do asfaltového povrchu, zatímco<br />
druhá polovi<strong>na</strong> bodů byla stabilizová<strong>na</strong><br />
0,5 m od svodidla směrem od komunikace<br />
do betonového podloží. Hlavy hmoždinek<br />
bylo nutno zvýšit pomocí podložek<br />
(asfalt – dvě podložky, beton – jed<strong>na</strong> podložka).<br />
Vztažný bod pro porovnání rozdílů<br />
etapového měření byl taktéž stabilizován<br />
hmoždinkou a situován přibližně 10 m<br />
za konec opěry do asfaltového chodníku<br />
(kontrolní bod pro připojení byl stabilizován<br />
nivelační z<strong>na</strong>čkou <strong>na</strong> konci mostu).<br />
Celková doba provádění stabilizace všech<br />
cca pěti set bodů s využitím profesionální<br />
vrtací soupravy trvala dvěma pracovníkům<br />
osm hodin a to včetně rozměření. Náklady<br />
oproti standardním stabilizacím byly výrazně<br />
menší. Vzhledem k plánovanému nočnímu<br />
měření byla provede<strong>na</strong> sig<strong>na</strong>lizace<br />
žlutou barvou <strong>na</strong>nesenou přímo <strong>na</strong> hlavičky<br />
hmoždinek a jejich okolí.<br />
Konfigurace měření<br />
Konfigurace měření je <strong>na</strong> obr. 3. Stanovisko<br />
bylo umístěno uprostřed zaměřovaného<br />
úseku mostu, protože pak mohlo být<br />
všech 492 bodů zaměřeno z jednoho<br />
stanoviska. Případné použití dvou a více<br />
stanovisek by snížilo celkovou přesnost<br />
vlivem chyb z připojení. Během měření<br />
se tvar mostní konstrukce měnil. Při návrhu<br />
konfigurace měření bylo předpokládáno,<br />
že dojde k dostatečnému potlačení<br />
tohoto systematického vlivu metodou<br />
„časového vzorku“. Stanovisko by mohlo<br />
být umístěno <strong>na</strong> stabilnějším místě, ale<br />
pak by nebylo možné změřit vše z jediného<br />
stanoviska, tvar konstrukce by se také<br />
systematicky měnil a bylo by tedy nutné<br />
zavádět opravu.<br />
Použitý všesměrný hranol byl stabilně<br />
upevněn <strong>na</strong> výtyčku po celou dobu měření<br />
přibližně ve výšce 1,5 m. Celé měření<br />
bylo připojeno k vztažnému bodu prostřednictvím<br />
krajních bodů obou profilů<br />
(profil <strong>na</strong> asfaltu bod č. 1, profil <strong>na</strong> betonu<br />
bod č. 492), které byly zaměřeny nezávis-<br />
84 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
le čtyřikrát <strong>na</strong> konci měření. Stabilní body,<br />
ze kterých byly oba profily výškově určeny,<br />
jsou znázorněny <strong>na</strong> obr. 3.<br />
Postup měření<br />
Nejprve byly zaměřeny oba profily ze stanoviska<br />
uprostřed mostu v pořadí bodů<br />
1 až 492 (doba měření – 3,5 h, teplota<br />
<strong>na</strong> začátku 12,5 °C, teplota <strong>na</strong> konci<br />
8 °C). Poté byl určen časový vzorek, jenž<br />
obsahoval každý pátý bod profilů (doba<br />
měření – 45 min, teplota 8 °C, časová<br />
změ<strong>na</strong> teploty se uvažuje jako minimální).<br />
Na závěr bylo provedeno zaměření<br />
koncových bodů profilů pro připojení<br />
a samotné připojení ke stabilnímu bodu<br />
<strong>na</strong> konci mostu z druhého stanoviska přístroje<br />
(doba měření – 20 min, teplota<br />
8 °C). Při měření byly registrovány měřené<br />
vodorovné směry, zenitové úhly a šikmé<br />
délky, pro kontrolu při měření také tři prostorové<br />
souřadnice v místní (zvolené) soustavě<br />
souřadnic.<br />
Zdůvodnění postupu měření<br />
a zpracování dat<br />
Určení výšek tak velkého počtu bodů<br />
(pět set) není v současné době technologicky<br />
možné provést se směrodatnou<br />
odchylkou cca 1 až 2 mm v tak krátkém<br />
čase, aby v době mezi měřením prvního<br />
a posledního bodu nedošlo ke změně<br />
tvaru konstrukce vlivem změny teploty.<br />
Pro minimalizaci těchto nežádoucích<br />
změn bylo měření provedeno v nočních<br />
hodinách (22:30 h až 4:00 h), přesto<br />
(jak bude dále ukázáno) došlo ke změně<br />
ve vertikálním směru o hodnoty přibližně<br />
3 mm. Proto byla po provedení měření<br />
přibližně 1/5 bodů (každý pátý) zaměře<strong>na</strong><br />
znovu kontrolně ve výrazně kratším<br />
čase (cca 45 min). Zde lze změny<br />
mezi určením výšky prvního a posledního<br />
bodu považovat za výz<strong>na</strong>mně menší<br />
a takto určený vzorek bodů lze využít<br />
pro určení křivky oprav, pomocí které lze<br />
uvést měřené body do správné polohy<br />
a potlačit systematické chyby.<br />
Rozbor přesnosti měření výšek<br />
Vzhledem ke způsobu sig<strong>na</strong>lizace bodů<br />
pro měření (výtyčka s hranolem držená<br />
figurantem) lze odhadnout směrodatnou<br />
odchylku určení výšky bodu (v místní<br />
soustavě). Směrodatná odchylka zenitového<br />
úhlu měřeného ve dvou polohách je<br />
uvádě<strong>na</strong> výrobcem 0,3 mgon. Dle záko<strong>na</strong><br />
hromadění směrodatných odchylek (viz<br />
[7]) je směrodatná odchylka 2x měřeného<br />
zenitového úhlu v jedné poloze opět<br />
1 2<br />
Obr. 1 Schéma mostu<br />
Fig. 1 Bridge arrangement<br />
Obr. 2 Trimble S6 Robotic, výtyčka se<br />
všesměrným hranolem<br />
Fig. 2 Trimble S6 Robotic - picket with<br />
omnidirectio<strong>na</strong>l cuboid<br />
Obr. 3 Konfigurace měření<br />
Fig. 3 Measurement arrangement<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
3<br />
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
0,3 mgon. Při maximální vzdálenosti bodu<br />
od stanoviska 150 m je tedy směrodatná<br />
odchylka určené výšky rov<strong>na</strong> 0,7 mm. Dále<br />
je vhodné uvážit vliv nepřesného <strong>na</strong>sazení<br />
hrotu výtyčky <strong>na</strong> bod, který činí s dostatečnou<br />
rezervou 1 mm. Vliv nepřesného<br />
urovnání krabicové libely <strong>na</strong> cílovém zařízení<br />
(nesvislost výtyčky) <strong>na</strong> určenou výšku<br />
je při citlivosti libely 4′ až 6′ a výšce hranolu<br />
1,5 m zanedbatelný. Směrodatnou<br />
odchylku výšky je tedy možné odhadnout<br />
hodnotou 1,2 mm.<br />
Směrodatná odchylka vypočtená z opakovaného<br />
měření při měření výškového<br />
připojení byla 0,5 mm při maximální<br />
vzdálenosti 50 m, což vyhovuje provedenému<br />
rozboru přesnosti.<br />
Určení rovnoběžných os profilů<br />
a staničení bodů <strong>na</strong> profilech<br />
Při stabilizaci takového množství bodů<br />
nebylo možné přesně rozměřit polohu,<br />
aby oba profily byly <strong>na</strong>vzájem dostatečně<br />
rovnoběžné a všechny body ležely přesně<br />
<strong>na</strong> těchto přímkách. Obecně je tedy<br />
možno uvažovat dvě řady bodů, které jsou<br />
rozmístěny kolem dvou téměř rovnoběžných<br />
přímek. Aby bylo možné určit průhybovou<br />
čáru mostovky, bylo tedy nejprve<br />
nutné polohy bodů výpočtem upra-<br />
85
V ĚDA A VÝZKUM<br />
SCIENCE AND RESEARCH<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
dH [mm]<br />
dH [mm]<br />
1<br />
0<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
-4<br />
-5<br />
1<br />
0<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
-4<br />
-5<br />
106,2<br />
106,0<br />
105,8<br />
105,6<br />
105,4<br />
105,2<br />
105,0<br />
104,8<br />
104,6<br />
104,4<br />
104,2<br />
0<br />
0<br />
0<br />
50<br />
50<br />
50<br />
100<br />
100<br />
100<br />
150<br />
s [m]<br />
150<br />
s [m]<br />
150<br />
200<br />
200<br />
výsledky měření<br />
proložení polynomem 10-tého stupně]<br />
200<br />
Obr. 4 Schéma vyrovnání profilů<br />
Fig. 4 Profiles alingment<br />
Obr. 5 Graf rozdílů měření a kontrolního<br />
měření – profil č. 1<br />
Fig. 5 Difference between measurements -<br />
profile 1<br />
Obr. 6 Graf rozdílů měření a kontrolního<br />
měření – profil č. 2<br />
Fig. 6 Difference between measurements -<br />
profile 2<br />
Obr. 7 Proložení výsledků měření<br />
polynomem<br />
Fig. 7 Smooth of measurements results by<br />
multinomi<strong>na</strong>l<br />
vit tak, že byly dvěma skupi<strong>na</strong>mi bodů<br />
(odpovídajícími profilům) proloženy metodou<br />
nejmenších čtverců (MNČ) s dodržením<br />
podmínky ortogonálního prokládání<br />
dvě přímky s podmínkou vzájemné<br />
rovnoběžnosti a následně bylo určeno<br />
staničení, které bylo měřeno od počátků<br />
kolmic vedených od přímky k bodům<br />
profilů. Počáteční staničení bylo zároveň<br />
určeno společné pro oba profily (promítnutím<br />
počátečního bodu prvního profilu<br />
<strong>na</strong> druhý). Pro ilustraci přesnosti stabilizace<br />
bodů lze uvést, že průměrná vzdálenost<br />
bodu od vyrov<strong>na</strong>né přímky byla 13 mm<br />
(maximální 144 mm), rozdíl staničení<br />
počátečních bodů profilu byl 22 mm.<br />
Určení opravy ze změny teploty<br />
Z grafu <strong>na</strong> obr. 5 zobrazujícím porovnání<br />
určených výšek (v místním systému)<br />
při měření všech 492 bodů a při měření<br />
bodů časového řezu je patrná změ<strong>na</strong> tvaru<br />
mostního tělesa v závislosti <strong>na</strong> čase (střed<br />
měřeného pole klesá společně s přístrojem,<br />
zatímco konce pole za pilíři mají tendenci<br />
stoupat). Obecně při porovnání<br />
výšek všech bodů s výškami bodů časového<br />
řezu je výsledkem polygon. Pro další<br />
výpočet potlačení teplotní změny bylo<br />
tedy nutné proložit polygon křivkou, jež je<br />
s<strong>na</strong>dno matematicky definovatelná (polynom<br />
n-tého řádu), a poté je možné spočítat<br />
opravu ze změny tvaru (vlivem změny<br />
teploty) pro jednotlivá staničení a získat tak<br />
konečné výšky pro určení křivky, jež bude<br />
charakterizovat mostní konstrukci. Na obr.<br />
5 a 6 jsou znázorněny rozdíly určených<br />
výšek dH v závislosti <strong>na</strong> staničení s. Hladká<br />
křivka znázorňuje proloženou funkci (polynom<br />
šestého stupně).<br />
86 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
250<br />
250<br />
250<br />
300<br />
300<br />
300
Určení křivky průběhu mostovky<br />
Výpočet je podobný jako při zpracování<br />
časových vzorků, ovšem s tím rozdílem,<br />
že přibližný typ křivky je znám, jedná se<br />
o polynom desátého stupně ve tvaru (1).<br />
�<br />
� = � + � � + � � +<br />
� � � � � �<br />
�<br />
��<br />
+ � � + ��� + � � � �<br />
�� � , (1)<br />
kde s i a H i jsou staničení a výška i-tého<br />
bodu.<br />
Proložení lze provést jednoduše metodou<br />
nejmenších čtverců, matice plánu<br />
experimentu J a vektor pravých stran l<br />
jsou definovány:<br />
���<br />
��� � ��= � � �� � �= � , (2)<br />
�<br />
�<br />
kde j je 1, 2, 3, … 11 a i je 1, 2, … n, kde<br />
n je počet měřených bodů.<br />
Vektor neznámých a:<br />
⎛ � ⎞ �<br />
⎜ ⎟<br />
⎜ �� ⎟<br />
� =<br />
⎜<br />
�<br />
⎟ . (3)<br />
⎜ �<br />
�����<br />
⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ ��� ⎠<br />
Pro výpočet neznámých koeficientů<br />
a0 až a10 se použije vzorec (4)<br />
= ( ) −<br />
� � � �<br />
� � � � . (4)<br />
Vektor oprav v přiřazovaných k výškám<br />
H se vypočítá ze vzorce (5)<br />
� = ��+ � . (5)<br />
Z ÁVĚR<br />
Bylo provedeno detailní zaměření povrchu<br />
nosné konstrukce s použitím velkého<br />
počtu bodů (obr. 3). Výsledkem je „hladká<br />
a spojitá“ čára aproximující aktuální tvar<br />
nosné konstrukce (obr. 7), jejíž detailní<br />
matematická a<strong>na</strong>lýza, doplněná <strong>na</strong>příklad<br />
o vizuální kontrolu stavu nosné konstrukce,<br />
může odhalit případné poruchy<br />
nosné konstrukce vedoucí k <strong>na</strong>dměrným<br />
v čase se zvětšujícím průhybům. Při přijmutí<br />
předpokladu lineárního dotvarování<br />
(úroveň tlakových <strong>na</strong>pětí má být <strong>na</strong>př.<br />
podle ČSN ENV 1992-1-1 menší než<br />
0,45f ck) a neměnného <strong>na</strong>pětí musí být<br />
totiž zjištěný tvar průhybové čáry „podobný“<br />
tvaru deformace získaného výpočtem<br />
s uvážením postupu výstavby, změn statického<br />
systému a vývoje deformací vlivem<br />
dotvarování betonu.<br />
Případné zjištěné rozdíly tak mohou<br />
indikovat <strong>na</strong> konstrukci místa <strong>na</strong>příklad<br />
se zmenšenou tuhostí způsobenou trhli-<br />
Literatura:<br />
[1] Vodsloň J.: Časový vývoj trvalých<br />
průhybů velkých mostů z předpjatého<br />
betonu; Zprávy o výsledcích dlouhodobých<br />
sledování vybraných mostů<br />
pozemních komunikací za roky 1995<br />
až 2007<br />
[2] Cieslar P., Zaoral P.: Projekt RDS<br />
mostu <strong>na</strong> silnici I/16 přes Labe<br />
u Mělníka; SSŽ, s. p., Projektová správa,<br />
09/1990<br />
[3] Vráblík L., Křístek V.: Optimalizace<br />
vedení kabelů pro účinné omezení<br />
průhybů velkých mostů z předpjatého<br />
betonu; Symposium Mosty 2005,<br />
Brno<br />
[4] Vráblík L., Křístek V., Voplakal M.:<br />
Výpočet účinků diferenčního smršťování<br />
pomocí náhradního teplotního<br />
zatížení; <strong>Beton</strong>ářské dny 2005<br />
[5] Křístek V., Vráblík L.: Optimisation<br />
of tendon layout to avoid excessive<br />
deflections of long-span prestressed<br />
concrete bridges ; Concrete<br />
Engineering Inter<strong>na</strong>tio<strong>na</strong>l UK, Volume<br />
11, Number 1, Spring 2007<br />
[6] Vráblík L., Křístek V.: Zpřesněná<br />
metoda statického řešení mostních<br />
konstrukcí založená <strong>na</strong> 3D modelech;<br />
Symposium Mosty 2007, Brno<br />
[7] Böhm J., Radouch V., Hampacher M.:<br />
Teorie chyb a vyrovnávací počet;<br />
Geodetický a kartografický podnik<br />
Praha, 2. vydání, Praha, 1990. ISBN<br />
80-7011-056-2<br />
<strong>na</strong>mi v konstrukci. Je nutné připomenout,<br />
že pokud reálný tvar deformace neodpovídá<br />
předpokladům výpočtu, pak ani rozložení<br />
vnitřních sil definované výpočtem<br />
není správné.<br />
Výsledky byly získány v rámci řešení grantového<br />
projektu 103/08/P613 a částečně též projektu<br />
103/06/0674 podporovaných Grantovou<br />
agenturou ČR.<br />
Ing. Lukáš Vráblík, Ph.D.<br />
e-mail: lvrablik@sez<strong>na</strong>m.cz<br />
Ing. Martin Štroner, Ph.D.<br />
e-mail: martin.stroner@fsv.cvut.cz<br />
Ing. Rudolf Urban<br />
e-mail: rudolf.urban@fsv.cvut.cz<br />
všichni tři:<br />
ČVUT Fakulta stavební<br />
Thákurova 7, 166 29 Praha 6<br />
tel.: 224 354 365<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
Projekt: spřažený betonový most<br />
Řešení: RIB PONTI ®<br />
Software PONTI ® <strong>na</strong> statické výpočty a <strong>na</strong>vrhování<br />
mostních konstrukcí má opět nový přírůstek:<br />
<strong>mosty</strong> z železobetonových nebo předpjatých<br />
prefabrikátů spřažených s monolitickou<br />
mostovkou lze komplexně řešit pomocí<br />
funkčního balíku PONTI ® betonverbund.<br />
Od zadání spřažených průřezů, v čase se měnícího<br />
statického systému až po výpočet vnitřních<br />
účinků, jejich návrhových kombi<strong>na</strong>cí<br />
a datově <strong>na</strong>vazujících návrhů a posouzení.<br />
Balík PONTI ® tak poskytuje kompletní a výkonnou<br />
podporu statického řešení všech běžných<br />
typů mostů:<br />
• spřažené prefabrikované <strong>mosty</strong><br />
• spřažené ocelobetonové <strong>mosty</strong><br />
• předpjaté monolitické a segmentové <strong>mosty</strong><br />
Informujte se o <strong>na</strong>ší zaváděcí <strong>na</strong>bídce<br />
PONTI ® betonverbund do 30.06.2008.<br />
Více podrobností se dozvíte <strong>na</strong>: www.rib.cz<br />
RIB stavební software s.r.o.<br />
Zelený pruh 1560/99<br />
CZ-140 00 Praha 4<br />
telefon: +420 241 442 078<br />
telefax: +420 241 442 085<br />
e-mail: info@rib.cz<br />
87
S PEKTRUM<br />
SPECTRUM<br />
O BLOUKOVÝ MOST R EDMOND, OREGON, USA<br />
ARCH B R I D G E REDMOND, OREGON, USA<br />
1<br />
J IŘÍ STRÁSKÝ, RADIM NEČAS,<br />
P ETR HRADIL<br />
Obloukový most byl postaven přes suchý<br />
kaňon, který rozděluje město Redmond.<br />
Most o celkové délce 237,744 m sestává<br />
z pěti polí o délce 22,86 + 3 x 64,008<br />
+ 22,86 m. Tři střední pole jsou tvoře<strong>na</strong><br />
spojitými obloukovými žebry podporujícími<br />
dvoutrámovou železobetonovou<br />
mostovku. V krajních polích, která mají<br />
stejné dimenze, je mostovka z předpja-<br />
tého betonu. Oblouková žebra a mostovka<br />
nejsou spojeny příčníky. Příspěvek<br />
popisuje architektonické a konstrukční<br />
řešení, statickou a dy<strong>na</strong>mickou a<strong>na</strong>lýzu<br />
a technologii výstavby mostu.<br />
The arch bridge was built across<br />
a Dry Canyon which bisects a City of<br />
Redmond. The bridge of the total length<br />
of 237.744 m consists of five spans<br />
of lengths 22.86 + 3 x 64.008 +<br />
22.86 m. Tree central spans are formed<br />
by continuous arch ribs that support<br />
Obr. 1 Most<br />
Redmond<br />
Fig. 1 Bridge<br />
Redmond<br />
Obr. 2<br />
Architektonické<br />
řešení: a) pohled<br />
a příčný řez<br />
středním polem,<br />
b) pohled<br />
Fig. 2 Architectural<br />
solution: a) partial<br />
elevation and section<br />
at the central<br />
span, b) view<br />
a reinforced concrete deck of a double<br />
tee cross section. The deck of the side<br />
spans that have same dimensions are<br />
from prestressed concrete. The arch<br />
ribs and the deck are designed without<br />
any transverse diaphragms. The paper<br />
discusses the architectural and structural<br />
solution, static and dy<strong>na</strong>mic a<strong>na</strong>lysis<br />
and a process of construction.<br />
Město Redmond je situováno <strong>na</strong> náhorní<br />
plošině středního Oregonu. Most celkové<br />
délky 237,744 m převádí ve výšce<br />
20 m <strong>na</strong>d terénem městskou komunikaci<br />
přes suchý kaňon, který rozděluje město<br />
(obr. 1). Pro svoji přírodní krásu je tato<br />
oblast využívá<strong>na</strong> pro letní a zimní rekreaci.<br />
Projekt byl veden s<strong>na</strong>hou <strong>na</strong>vrhnout<br />
úspornou a transparentní konstrukci, která<br />
doplní krásnou krajinu. Z řady variant přemostění<br />
byla vybrá<strong>na</strong> oblouková konstrukce<br />
(obr. 2). Její realizace však byla<br />
podmíně<strong>na</strong> požadavkem postavit most<br />
za cenu tradičních trámových konstrukcí.<br />
Proto byla <strong>na</strong>vrže<strong>na</strong> co možná nejjednodušší<br />
konstrukce, kterou bylo nutno<br />
ověřit podrobnou statickou a dy<strong>na</strong>mickou<br />
a<strong>na</strong>lýzou.<br />
88 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
2
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
S PEKTRUM<br />
SPECTRUM<br />
3 4<br />
6<br />
Obr. 3 Konstrukční řešení: a) podélný<br />
a příčný řez středním polem,<br />
b) podélný řez mostem<br />
Fig. 3 Structural solution: a) partial<br />
elevation and section at the<br />
central span, elevation<br />
Obr. 4 Příčný řez mostem<br />
Fig. 4 Cross section<br />
Obr. 5 Podhled mostu – oblouková<br />
žebra a mostovka<br />
Fig. 5 View from below – arch ribs<br />
and a deck<br />
Obr. 6 Spojení obloukových žeber<br />
s trámy mostovky<br />
Fig. 6 Connection of the arch ribs<br />
with deck’s girders<br />
Obr. 7 Podepření oblouku <strong>na</strong>d<br />
vnitřními základy<br />
Fig. 7 Arch’s support above<br />
intermediate footings<br />
7<br />
5<br />
89
S PEKTRUM<br />
SPECTRUM<br />
8<br />
10 11<br />
A RCHITEKTONICKÉ A KONSTRUKČNÍ<br />
ŘEŠENÍ<br />
Pro přemostění kaňonu bylo vypracováno<br />
několik alter<strong>na</strong>tiv trámových a obloukových<br />
kostrukcí. Po zvážení všech hledisek<br />
bylo prokázáno, že oblouková konstrukce<br />
o třech polích představuje optimální<br />
řešení z hlediska estetického působení<br />
a ceny. Protože při návrhu bylo<br />
nutno také počítat s možným rozšířením<br />
mostu, byla odmítnuta konstrukce tvořená<br />
jediným páteřním obloukem podporující<br />
nosník s velmi vyloženými konzolami.<br />
Proto byla <strong>na</strong>vrže<strong>na</strong> oblouková konstrukce<br />
tvořená dvěma žebry podporujícími<br />
dvoutrámovou mostovku. S ohledem<br />
<strong>na</strong> jednoduchost provádění byla rozpracová<strong>na</strong><br />
konstrukce, ve které jak oblouková<br />
žebra, tak i trámy mostovky nejsou<br />
spojeny příčníky a veškeré spolupůsobení<br />
a stabilita konstrukce je garantová<strong>na</strong><br />
mostovkovou deskou.<br />
Most má pět polí s rozpětími 22,86 +<br />
3 x 64,008 + 22,86 m (obr. 3). Tři střední<br />
pole jsou tvoře<strong>na</strong> spojitými obloukovými<br />
žebry podporujícími dvoutrámovou<br />
mostovku šířky 15,241 m (obr. 4<br />
a 5). Trámy mostovky i oblouková žebra<br />
mají obdélníkový průřez stejné šířky.<br />
Ve středech obloukových polí oblouková<br />
žebra spojitě přechází v trámy mostovky<br />
(obr. 6). Mostovka je <strong>na</strong>d základy oblouků<br />
rozděle<strong>na</strong> dilatačními spárami. V krajních<br />
polích je vetknuta do opěr.<br />
Podobně jako u většiny mostů stavěných<br />
v Severní Americe, je konstrukce<br />
mostu <strong>na</strong>vrže<strong>na</strong> bez izolace a bez asfaltové<br />
vozovky. Jezdí se přímo po horním<br />
povrchu mostovkové desky zdrsněné<br />
příčnými rýhami. Zábradlí je tvořeno ocelovými<br />
sloupky s vodorovnou výplní tvořenou<br />
uzavřenými profily. Nad vnitřními<br />
základy oblouků a <strong>na</strong> koncích mostů jsou<br />
chodníky rozšířeny a tak vytváří vyhlídkové<br />
plošiny.<br />
Mostovka je v každém obloukovém<br />
poli podepře<strong>na</strong> čtyřmi dvojicemi stojek.<br />
Ve středních obloukových polích<br />
je mostovka železobetonová, v krajních<br />
polích je z předpjatého betonu. Spojité<br />
oblouky jsou s vnitřními základy spojeny<br />
vrubovými klouby, do krajních základů<br />
jsou vetknuty. Základovou půdu tvoří<br />
únosný skalní podklad.<br />
Oblouky jsou podepřeny nízkými patkami.<br />
Opticky tak oblouky přímo vychází<br />
z terénu (obr. 7). Nad základy je mostovka<br />
podepře<strong>na</strong> dvojicemi štíhlých stojek<br />
vetknutých jak do obloukových žeber,<br />
tak i do mostovky. Vnitřní stojky, které<br />
jsou také rámově spojeny s oblouky<br />
a mostovkou, mají průřez, který tvarově<br />
odpovídá průřezu dvojice podporových<br />
stojek. Jsou odlehčeny rýhou, která tvarově<br />
<strong>na</strong>vazuje <strong>na</strong> mezeru mezi dvojicemi<br />
krajních stojek (obr. 8).<br />
Oblouková žebra mají proměnnou<br />
výšku, která se zmenšuje od patek<br />
ke středu mostu. Jak bylo uvedeno,<br />
90 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
9
oblouková žebra a trámy mostovky<br />
mají stejnou šířku, stojky podpěr jsou<br />
užší. Přímé <strong>na</strong>vázání obloukových žeber<br />
<strong>na</strong> trám vytváří čistý konstrukční systém<br />
zdůrazňující základní statickou funkci<br />
mostu – oblouk, trám.<br />
Vynechání příčných žeber nejen opticky<br />
odlehčuje most, ale současně zvyšuje<br />
odolnost konstrukce <strong>na</strong> účinky<br />
zemětřesení. Oblouková konstrukce tak<br />
vytváří poddajný systém, který <strong>na</strong>vazuje<br />
<strong>na</strong> železobetonové rámové konstrukce<br />
<strong>na</strong>vrhované v seismických oblastech.<br />
Rámové spojení stojek s obloukovými<br />
žebry a mostovkou vytváří mnohonásobně<br />
staticky neurčitou konstrukci, u které<br />
v případě silného zemětřesení vzniknou<br />
v místě vetknutí stojek do trámů a oblouků<br />
plastické klouby. Takto se zvýší poddajnost<br />
konstrukce a následně se redukují<br />
účinky zemětřesení.<br />
I když účinky zemětřesení nepředstavovaly<br />
rozhodující kritérium pro návrh<br />
mostu, způsob vyztužení a řešení detailů<br />
bylo provedeno podle zásad vyztužo-<br />
vání konstrukcí stavěných v seismických<br />
oblastech Kalifornie a Oregonu. S<strong>na</strong>hou<br />
bylo vytvořit duktilní systém vyz<strong>na</strong>čující<br />
se velkou plastickou přetvárností.<br />
<strong>Beton</strong>ářská výztuž, která nebyla spojková<strong>na</strong><br />
přesahem ale mechanickými spojkami<br />
(obr. 9 a 10), je řádně ovinuta spirálou<br />
(obr. 11). V místě vetknutí stojky<br />
do obloukového žebra nebo mostovky<br />
je spirála <strong>na</strong>hraze<strong>na</strong> svařovanými prstenci.<br />
Ovinutí podélné výztuže pokračuje jak<br />
do oblouku, tak i do trámů.<br />
S TATICKÁ A DYNAMICKÁ ANALÝZA<br />
Konstrukce mostu byla a<strong>na</strong>lyzová<strong>na</strong> programovým<br />
systémem ANSYS metodou<br />
konečných prvků jako prostorová<br />
konstrukce sestavená z prvků SOLID45<br />
(obr. 12). Tyto prvky jsou definovány<br />
osmi uzly, každý s třemi stupni volnosti.<br />
A<strong>na</strong>lýzou byla získá<strong>na</strong> <strong>na</strong>pjatost ve všech<br />
prvcích jak v podélném, tak i příčném<br />
směru mostu. Stejný model byl využit<br />
i pro dy<strong>na</strong>mickou a<strong>na</strong>lýzu konstrukce<br />
a pro posouzení účinků zemětřesení.<br />
12 13a<br />
Obr. 8 Vnitřní podpěry<br />
Fig. 8 Intermediate support<br />
Obr. 9 Výztuž spojení oblouků<br />
Fig. 9 Reinforcement of the connection of the arch ribs<br />
Obr. 10 Výztuž obloukových žeber<br />
Fig. 10 Reinforcement of the arch ribs<br />
Obr. 11 Výztuž stojek<br />
Fig. 11 Reinforcement of the piers<br />
Obr. 12 Výpočtový model<br />
Fig. 12 Calculation model<br />
Obr. 13 Deformace konstrukce před ztrátou stability: a) zatížení<br />
<strong>na</strong> polovině pole, b) zatížení ve středu pole<br />
Fig. 13 Deformation of the structure before buckling: a) load on one<br />
half of the span, b) load in the middle of the span<br />
13b<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
S PEKTRUM<br />
SPECTRUM<br />
Poněvadž oblouková žebra nejsou vzájemně<br />
spoje<strong>na</strong> a integrita konstrukce je<br />
garantová<strong>na</strong> jen mostovkovou deskou,<br />
byla provede<strong>na</strong> také stabilitní a<strong>na</strong>lýza<br />
konstrukce. A<strong>na</strong>lýza byla provede<strong>na</strong> pro<br />
možnou imperfekci se sinusovým průběhem<br />
s maximální hodnotou 20 mm<br />
ve čtvrtině (a) a v polovině rozpětí mostu<br />
(b) pro normové zatížení situované<br />
<strong>na</strong> jedné polovině (a) a ve středu mostu<br />
(b). Při a<strong>na</strong>lýze bylo zatížení postupně<br />
zvyšováno, dokud nebylo možno <strong>na</strong>lézt<br />
rovnováhu <strong>na</strong> deformované konstrukci.<br />
A<strong>na</strong>lýza prokázala vysoký stupeň bezpečnosti<br />
konstrukce. Rovnováha nebyla<br />
<strong>na</strong>leze<strong>na</strong> až pro 111 (a) a 121 (b) násobek<br />
zatížení. Obrázky 13a a 13b ukazují<br />
deformace konstrukce těsně před ztrátou<br />
stability.<br />
První vlastní frekvence f (H) = 0,679 Hz<br />
odpovídá příčnému ohybu, první ohybová<br />
frekvence f (v), jejíž tvar koresponduje<br />
tvaru vybočení podle obr. 13a, má hodnotu<br />
1,73 Hz, první kroutivá frekvence<br />
f (K) má hodnotu 4,54 Hz.<br />
91
14<br />
S PEKTRUM<br />
SPECTRUM<br />
Posouzení konstrukce <strong>na</strong> účinky zemětřesení<br />
bylo provedeno podle ASSHTO<br />
pro normové „Spektrum odezvy“ pro<br />
0,1 g a pro hloubku alluvia od 0 do 3 m.<br />
A<strong>na</strong>lýza byla provede<strong>na</strong> pro oba vodorovné<br />
směry (X, Z) a pro svislý směr (Y).<br />
Konstrukce mostu byla posouze<strong>na</strong> pro<br />
tři kombi<strong>na</strong>ce účinků, daných součtem<br />
100% účinků v jednom směru, ke kterému<br />
byly přičteny 30% účinky z dalších<br />
dvou směrů.<br />
Protože konstrukce je vytváře<strong>na</strong> postupně,<br />
byla také provede<strong>na</strong> podrobná časově<br />
závislá a<strong>na</strong>lýza postupu výstavby.<br />
Konstrukce byla modelová<strong>na</strong> rovinným<br />
rámem modelujícím oblouk, stojky<br />
a postupně vytvářenou mostovku,<br />
která byla <strong>na</strong>hraze<strong>na</strong> rovnoběžnými pruty<br />
modelujícími trámy, mostovkovou desku<br />
a chodníkové konzoly.<br />
P OSTUP STAVBY<br />
Postup stavby byl <strong>na</strong>vržen tak, aby bylo<br />
možno <strong>na</strong>vrhnout úspornou skruž a aby<br />
se již vybetonovaná část konstrukce podílela<br />
<strong>na</strong> přenosu zatížení od následně<br />
betonované části.<br />
Po vybetonování základů byla postave<strong>na</strong><br />
skruž tvořená ocelovými stojkami<br />
podpírajícími ocelové nosníky nesoucí<br />
příčné trámy. Ocelové stojky byly podepřeny<br />
pískovými hrnci umožňující jednoduché<br />
a ekonomické odskružení. Stojky<br />
byly zavětrovány lany.<br />
Dále byla osaze<strong>na</strong> betonářská výztuž<br />
obloukových žeber (obr. 9 a 10). Oblouky<br />
byly vybetonovány spolu s částí trámů<br />
situovaných ve středu polí. Zde byly<br />
vynechány střední spáry pro vložení lisů<br />
umožňujících rektifikaci sil v oblouku<br />
(obr. 14a).<br />
Následně byla osaze<strong>na</strong> betonářská<br />
výztuž stojek (obr. 11) a stojky byly<br />
do překládaného bednění postupně<br />
vybetonovány (obr. 14b a 16).<br />
Potom byly do lehké skruže tvořené<br />
podélnými ocelovými nosníky podepřenými<br />
již dokončenými stojkami a obloukem<br />
vybetonovány trámy (obr. 14c a 17).<br />
Následovalo rozepření oblouku hydraulickými<br />
lisy vloženými do středních spar.<br />
Síla z lisů byla přenáše<strong>na</strong> do obloukových<br />
žeber prostřednictvím teleskopických<br />
ocelových rámů se šrouby, které přenášely<br />
sílu po rozepření. Po aktivaci základové<br />
spáry byla betonářská výztuž mechanicky<br />
spoje<strong>na</strong> a střední spáry byly vybetonovány<br />
(obr. 14d). Dále byla oblouková<br />
žebra montážně zavětrová<strong>na</strong> a skruž<br />
oblouků a trámů byla demontová<strong>na</strong>.<br />
Mostovka byla betonová<strong>na</strong> do skruže<br />
zavěšené <strong>na</strong> již vybetonovanou část<br />
konstrukce (obr. 14e a 18). Nejdříve<br />
Obr. 14 Postup stavby typického pole: a) oblouková žebra, b) stojky,<br />
c) trámy mostovky, d) rozepření lisy, e) mostovková deska<br />
a chodníky<br />
Fig. 14 Construction sequences of the typical span: a) arch ribs,<br />
b) piers, c) deck’s girders, d) jacking, c) deck slab and<br />
sidewalks<br />
Obr. 15 Postup stavby mostovky: a) mostovková deska, b) chodníky<br />
Fig. 15 Construction sequences of the deck: a) deck slab,<br />
b) sidewalks<br />
Obr. 16 Stavba obloukových žeber a stojek<br />
Fig. 16 Construction of the arch ribs and piers<br />
Obr. 17 Stavba trámů mostovky<br />
Fig. 17 Construction of the deck’s girders<br />
Obr. 18 Skruž mostovky zavěšená <strong>na</strong> trámech, montážní zavětrování<br />
oblouků<br />
Fig. 18 Construction of the deck slab<br />
92 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
15
yla vybetonová<strong>na</strong> deska mostovky<br />
(obr. 15a), potom vnější chodníkové konzoly<br />
(obr. 15b).<br />
Stavba mostu byla zaháje<strong>na</strong> v březnu<br />
2005. V tomto roce bylo provedeno<br />
založení a byly vybetonovány oblouky,<br />
v roce 2006 byly vybetonovány stojky<br />
a mostovka. Most byl předán do provozu<br />
v březnu 2007.<br />
Z ÁVĚR<br />
Ce<strong>na</strong> mostu byla $ 5 810 740, která při<br />
kurzu 1 $ ≅ 16 Kč odpovídá 92,972 mil. Kč;<br />
ce<strong>na</strong> <strong>na</strong> čtverečný metr je 25 658 Kč.<br />
Most byl kladně přijat veřejností i techniky.<br />
V roce 2007 získal projekt mostu<br />
„Award of Excellence“ od American Concrete<br />
Institute, letošního roku „Award of<br />
Excellence“ od PCA (Portland Cement<br />
Association) a Design Award od CRSI<br />
(Concrete Reinforcing Steel Institute).<br />
Na základě úspěchu popsaného mostu<br />
získal stejný projekční tým zakázku <strong>na</strong> projekt<br />
dalšího velkého obloukového mostu<br />
přes řeku Willamette v Eugene, Oregon.<br />
Investor City of Redmond, OR<br />
Projekt<br />
OBEC Consulting Engineers,<br />
Eugene, OR<br />
Koncepce, statická<br />
a dy<strong>na</strong>mická<br />
a<strong>na</strong>lýza<br />
Jiří Stráský, Consulting<br />
Engineer, CA<br />
Prostorová<br />
a<strong>na</strong>lýza<br />
Ing. Petr Hradil, Ph.D.<br />
Časově závislá<br />
a<strong>na</strong>lýza<br />
Ing. Radim Nečas, Ph.D<br />
Realizace Cascade Bridge LLC.<br />
Prof. Ing. Jiří Stráský, DSc., P.E.<br />
Stráský, Hustý a partneři, s. r. o.<br />
Bohunická 50, 619 00 Brno<br />
tel.: 547 101 811, fax: 547 101 881<br />
e-mail: j.strasky@shp.eu, www.shp.eu<br />
ÚBZK FAST VUT v Brně<br />
Veveří 95, 662 37 Brno<br />
tel.: 541 147 845, fax: 549 250 218<br />
e-mail: strasky.j@fce.vutbr.cz, www. fce.vutbr.cz<br />
Ing. Radim Nečas<br />
tel.: 541 147 855, fax: 549 250 218<br />
e-mail: necas.r@fce.vutbr.cz<br />
Ing. Petr Hradil, Ph.D.<br />
tel.: 541 147 366, fax: 541 240 994<br />
e-mail: hradil.p@fce.vutbr.cz<br />
oba: ÚBZK FAST VUT v Brně<br />
Veveří 95, 662 37 Brno<br />
www. fce.vutbr.cz<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
16<br />
17<br />
18<br />
S PEKTRUM<br />
SPECTRUM<br />
93
A KTUALITY<br />
TOPICAL SUBJECTS<br />
R ECENZE<br />
O LYMPIC ARCHITECTURE,<br />
B EIJING 2008<br />
Na druhou polovinu července připravilo vydavatelství Birkhäuser<br />
ve spolupráci s Chi<strong>na</strong> Architecture and Building Press (CABP)<br />
rozsáhlou publikaci o všech stavbách a objektech vybudovaných<br />
v Pekingu pro Letní olympijské hry 2008. Publikaci zpracoval<br />
Pekingský institut architektonického designu a je jediným<br />
oficiálním dokumentem tohoto druhu autorizovaným Čínskou<br />
vládou. S více než 500 zatím nepublikovanými plány a fotografiemi<br />
umožňuje tato pozoruhodná kniha nejen <strong>na</strong>hlédnout<br />
do sportovních komlexů, ale sez<strong>na</strong>muje čtenáře s těmito náročnými<br />
stavbami též prostřednictvím podrobných popisů jednotlivých<br />
projektů, použitých technologií a množstvím detailů. Architekt<br />
Guoxin Ma, člen Čínské inženýrské akademie, <strong>na</strong>víc objasňuje<br />
základní koncept a programové standardy celého gigantického<br />
projektu: čteme o vyjádření původní čínské kultury v symbolice<br />
jednotlivých nových staveb a projektů a jejich prolnutí<br />
se symbolikou olympijskou. Čtenáři si mohou udělat předsta-<br />
vu o výzvách a <strong>na</strong>opak technologických a časových limitech, se<br />
kterými se architekti museli vypořádat, s širokým okruhem neobvyklých<br />
a často nečekaných souvislostí, <strong>na</strong> než museli reagovat<br />
svými projekty „architektury budoucnosti“.<br />
Kniha není pouze standardní referenční dokumentární prací<br />
pro architekty a specialisty, kromě seznámení s množstvím<br />
detailů a unikátních technických dat dává celkový přehled podložený<br />
kvalitním obrazovým materiálem dokládajícím neobyčejnou<br />
zručnost, zdatnost a dovednosti zúčastněných architektů,<br />
kteří byli přijati <strong>na</strong> tento „architektonický Olymp“.<br />
316 stran, cca 400 barevných fotografií a 100 plánů a nákresů<br />
22 x 30,5 cm, knižní vazba<br />
EUR 42,69 / GBP 29,9<br />
ISBN 978-3-7643-8834-8, anglicky, © Birkhäuser, www.birkhauser.ch<br />
Vydáno 21. července 2008<br />
94 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
by coutersy of Birkhäuser<br />
by coutersy of Birkhäuser by coutersy of Birkhäuser
R EŠERŠE Z A H R. ČASOPISŮ<br />
O DOLNOST POVRCHŮ TRHLINY V BETONU<br />
VŮČI SMYKOVÉMU NAMÁHÁNÍ<br />
Na cyklicky zatěžovaném betonovém prvku s trhlinou bylo experimentálně<br />
vyšetřováno smykové poškozování povrchů trhliny (chování trhliny<br />
v železobetonové desce mostovky) a vliv doby působení zatížení<br />
<strong>na</strong> rozsah poškození povrchů trhliny. Při přehledně uspořádané zkoušce<br />
byl sledován vliv amplitudy zatížení, způsobu zatěžování a přítomnosti<br />
vody mezi povrchy trhliny.<br />
Dle výsledků zkoušek je pro smykové porušení charakteristický<br />
postupný nárůst vzájemného posunu povrchů trhliny proti sobě<br />
a vzdálenosti mezi nimi. Nejvýz<strong>na</strong>mnější část celkového posunu proběhne<br />
během několika prvních cyklů. Bylo potvrzeno, že smykové<br />
porušování je citlivé <strong>na</strong> amplitudu opakovaného zatížení a způsob<br />
zatěžování. Poškození z opakovaného zatěžování bylo výraznější než<br />
při jednorázovém zatížení i vyššími hodnotami než mezními. Z hlediska<br />
praxe je velmi nebezpečné zjištění, že <strong>na</strong>rušování povrchů trhliny<br />
probíhá výz<strong>na</strong>mně rychleji, je-li v trhlině přítomná tekoucí voda.<br />
Gebreyouhannes E., Kishi T., Maekava K.: Shear fatigue response<br />
of cracked concrete interface, Jour<strong>na</strong>l of Advanced Technology,<br />
Vol. 6, No. 2 pp. 365–376, June 2008<br />
C HOVÁNÍ SLOUPŮ Z RPC BETONU<br />
BEZ SMYKOVÉ VÝZTUŽE<br />
Šest sloupů z RPC (Reactive powder concrete) betonu s ocelovými<br />
vlákny čtvercového průřezu (o straně 150 mm) bylo podrobeno zkouškám<br />
<strong>na</strong> centrický a excentrický tlak (s proměnnou počáteční excentricitou).<br />
RPC směs obsahovala 2 % obj. ocelových vláken průměru 0,2 mm,<br />
délky 13 mm, pevnost betonu byla 140 až 150 MPa. Sloupy obsahovaly<br />
4 až 7 % podélné výztuže a ve zkoušené oblasti nebyly vyztuženy třmínky.<br />
Výsledná data zahrnovala hodnoty osového zatížení, osové a příčné<br />
deformace a způsob porušení každého zkoušeného prvku. Porušení<br />
všech sloupů proběhlo plně pod kontrolou bez pozorovaného náhlého<br />
odprýskávání betonu nebo vybočení podélné výztuže při dosažení<br />
mezního zatížení. Zkoušky betonových sloupů byly simulovány výpočetním<br />
programem DIANA (<strong>na</strong> bázi MKP) a výsledky numerické a<strong>na</strong>lýzy<br />
byly srov<strong>na</strong>telné s experimentálními daty.<br />
Malik A. R., Foster S. J.: Behaviour or reactive powder concrete<br />
columns without steel ties, Jour<strong>na</strong>l of Advanced Technology, Vol. 6,<br />
No. 2 pp. 377–386, June 2008<br />
B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008<br />
�������� ���� ���<br />
� ��� ���� ���� ��� ����� ���������� ������� ������� ��� �����������<br />
�������� �������������� �������� ��������<br />
� ������������ ��������� �� ������������ ���������� �� �����<br />
� ������� �������� �� ���������� ��������� �� ������ �� ������<br />
��������� ����� ����� ����� �����<br />
�� ���������� ������<br />
����� ���� ��������� ��� ��<br />
������������� ������ ����� ����� ����<br />
�� �������������<br />
����������<br />
95
S E M I N Á Ř E, K O N F E R E N C E A S Y M P O Z I A<br />
S EMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA V ČR<br />
BETON’08<br />
konference<br />
Termín a místo konání: 23. a 24 září 2008, Praha, Masarykova kolej<br />
Kontakt: e-mail: beton08@fsv.cvut.cz (odborný program),<br />
terezia.nemcova@fs.cvut.cz (sekretariát konference),<br />
http://concrete.fsv.cvut.cz/beton08<br />
BETONOVÉ VOZOVKY 2008<br />
3. mezinárodní konference<br />
• Teoretická <strong>na</strong>vrhování liniových staveb<br />
• Diagnostika, opravy<br />
• Životní prostředí<br />
• Standardizace<br />
Termín a místo konání: 29. a 30 říj<strong>na</strong> 2008, Kroměříž<br />
Kontakt: SVC ČR, Ing. Mile<strong>na</strong> Paříková, e-mail: parikova@vumo.cz<br />
BETONÁŘSKÉ DNY 2008<br />
15. mezinárodní konference<br />
• <strong>Beton</strong> v životním prostředí člověka (pohledový beton, beton<br />
v architektuře, beton a udržitelný rozvoj)<br />
• Výzkum, technologie výstavby a materiálu<br />
• Koncepce, modelování a <strong>na</strong>vrhování betonových konstrukcí<br />
• Výz<strong>na</strong>mné realizace (budovy, <strong>mosty</strong>, tunely a další zajímavé stavby<br />
z betonu v ČR i zahraničí)<br />
Termín a místo konání: 27. a 28 listopadu 2008, Hradec Králové<br />
Kontakt: Sekretariát ČBS, e-mail: cbz@cbsbeton.eu,<br />
www.cbsbeton.eu<br />
MOSTY 2009<br />
14. mezinárodní sympozium<br />
Termín a místo konání: 23. a 24. dub<strong>na</strong> 2009, Brno<br />
Kontakt: e-mail: brno@securkon.cz, www.sekurkon.cz<br />
SANACE 2009<br />
19. mezinárodní sympozium<br />
Termín a místo konání: 13. až 15. květ<strong>na</strong> 2009,<br />
Brno, Rotunda pavilonu A, Brněnské výstaviště<br />
Kontakt: e-mail: ssbk@sky.cz, www.sa<strong>na</strong>ce-ssbk.cz,<br />
tel.: 541 421 188, mobil: 602 737 657, fax: 541 421 180<br />
NICOM3 – NANOTECHNOLOGY IN CONSTRUCTION<br />
3. mezinárodní sympozium <strong>na</strong>notechnologie ve stavebnictví<br />
• understanding and modification of material <strong>na</strong>no-structure<br />
(cement, bituminous polymers, steel, composites)<br />
• modeling and simulation of <strong>na</strong>nostructures<br />
• instrumentation, techniques and metrology at <strong>na</strong>no-scale<br />
• intelligent <strong>na</strong>no-materials<br />
• R&D frameworks<br />
Termín a místo konání: 31. květ<strong>na</strong> až 2. červ<strong>na</strong> 2009, Praha<br />
Kontakt: e-mail: jiri.nemecek@fsv.cvut.cz,<br />
www.conference.cz/nicom3/<br />
Z AHRANIČNÍ KONFERENCE A SYMPOZIA<br />
CIVIL ENGINEERING<br />
7. fib mezinárodní PhD. sympozium<br />
Termín a místo konání: 10. až 13. září 2008,<br />
Stuttgart, Německo<br />
Kontakt: e-mail: sekretariat@ iwb.fib08.uni-stuttgart.de,<br />
www.iwb.fib08.uni-stuttgart.de<br />
CREATING AND RENEWING URBAN<br />
STRUCTURES, TALL BUILDINGS, BRIDGES<br />
AND INFRASTRUCTURE<br />
IABSE kongres<br />
Termín a místo konání: 14. až 19. září 2008, Chicago, USA<br />
Kontakt: IABSE Chicago 2008, Organising Committee<br />
CREEP, SHRINKAGE AND DURABILITY OF CONCRETE<br />
AND CONCRETE STRUCTURES – CONCREEP 8<br />
8. mezinárodní konference<br />
Termín a místo konání: 30. září až 2. říj<strong>na</strong> 2008, Ise-Shima, Japonsko<br />
Kontakt: http://concrete-lab.civil.<strong>na</strong>goya-u.ac.jp/concreep8/<br />
CONCRETE ENGINEERING IN URBAN DEVELOPMENT<br />
4. středoevropský betonářský kongres<br />
Termín a místo konání: 2. až 3. říj<strong>na</strong> 2008, Opatia, Chorvatsko<br />
Kontakt: e-mail: 4ccc@grad.hr, www.grad.hr/4ccc<br />
UTILIZATION OF HIGH-STRENGTH<br />
AND HIGH-PERFORMANCE CONCRETE<br />
8. mezinárodní sympozium<br />
Termín a místo konání: 27. až 29. říj<strong>na</strong> 2008, Toshi Center Hotel,<br />
Tokio, Japonsko<br />
Kontakt: e-mail: 8hsc-hpc@jci-web.jp, www.jci-web.jp/8HSC-HPC/,<br />
více www.betontks.cz<br />
BETONÁRSKÉ DNI 2008<br />
Termín a místo konání: 6. a 7. listopadu 2008, Bratislava, Slovensko<br />
Kontakt: /www.svf.stuba.sk/generate_page.php?page_id=3102<br />
FUTURE TECHNOLOGY FOR CONCRETE SEGMENTAL<br />
BRIDGES<br />
1. ASBI mezinárodní sympozium<br />
Termín a místo konání: 17. až 19. listopadu 2008, San Francisco, USA<br />
Kontakt: www.asbi-assoc.org<br />
CONFERENCE ON COMPOSITES:<br />
CHARACTERIZATION, FABRICATION,<br />
AND APPLICATION (CCFA-1)<br />
1. mezinárodní sympozium<br />
Termín a místo konání: 15. až 18. prosince 2008, Kish, Irán<br />
Kontakt: e-mail: avarvani@ryerson.ca<br />
ITA-AITES WORLD TUNNEL CONGRESS<br />
Kongres a veletrh<br />
Termín a místo konání: 23. až 28. květ<strong>na</strong> 2009, Budapešť, Maďarsko<br />
Kontakt: e-mail: secretariat@wtc2009.org, www.bcwtc.hu<br />
CONCRETE – 21ST CENTURY SUPERHERO<br />
fib sympozium<br />
Termín a místo konání: 22. až 24. červ<strong>na</strong> 2009,<br />
Londýn, Velká Británie<br />
Kontakt: fib group UK, c/o The Concrete Society,<br />
e-mail: louise.coleman@emap.com, www.fiblondon09.com<br />
CONCRETE SOLUTIONS<br />
3. mezinárodní konference<br />
Termín a místo konání: 29. červ<strong>na</strong> až 2. července 2009,<br />
Padova/ Benátky, Itálie<br />
Kontakt: e-mail: info@concrete-solutions.info,<br />
www.concrete-solutions.info<br />
IABSE SYMPOZIUM<br />
Termín a místo konání: 13. až 18. září 2009,<br />
Bangkok, Thajsko<br />
Kontakt: www.iabse.org/conferences/bangkok2009/index.php<br />
BETONTAG 2010<br />
Rakouské betonářské dny<br />
Termín a místo konání: 22. a 23. dub<strong>na</strong> 2010, Vídeň, Rakousko<br />
Kontakt: www.ovbb.at<br />
THE PCI ANNUAL CONVENTION AND<br />
INTERNATIONAL BRIDGE CONFERENCE<br />
3. mezinárodní fib kongres a sympozium<br />
Termín a místo konání: 29. květ<strong>na</strong> až 2. červ<strong>na</strong> 2010<br />
Kontakt: www.fib2010washington.com<br />
96 B ETON • TECHNOLOGIE • KONSTRUKCE • SANACE 4/2008
5. konference ZDĚNÉ A SMÍŠENÉ KONSTRUKCE 2008<br />
ZAMĚŘENÍ KONFERENCE<br />
Konference Zděné a smíšené konstrukce, která se koná<br />
ve dvouletých periodách letos již popáté, je největší konferenční<br />
akcí věnovanou tomuto perspektivnímu a zajímavému<br />
druhu konstrukcí a staveb v České republice. Podobně jako<br />
v minulých ročnících i letos soustředí to nejdůležitější, co se<br />
v oblasti kusových staviv, zděných a smíšených/hybridních<br />
konstrukcí za poslední 2 roky objevilo. Program jednodenní<br />
konference byl vědeckým výborem sestaven jako kombi<strong>na</strong>ce<br />
vyzvaných přednášek a přednášek vybraných <strong>na</strong> základě došlých<br />
anotací přihlášených odborných příspěvků. Dostatečný<br />
prostor bude v programu věnován otázkám účastníků k přednáškám<br />
a diskuzím.<br />
Česká betonářská společnost ČSSI i organizátor konference<br />
15 LET ČESKÉ BETONÁŘSKÉ SPOLEČNOSTI<br />
VÝZVA K ZASLÁNÍ ANOTACE<br />
ODBORNÉHO PŘÍSPĚVKU<br />
PŘEDBĚŽNÁ POZVÁNKA<br />
Česká betonářská společnost ČSSI<br />
www.cbsbeton.eu<br />
a<br />
ČBS Servis, s. r. o.<br />
www.cbsservis.eu<br />
Konference<br />
s mezinárodní účastí<br />
15. BETONÁŘSKÉ DNY 2008<br />
spojené s výstavou<br />
BETON 2008<br />
27. a 28. listopadu 2008<br />
Hradec Králové, Kongresové centrum ALDIS<br />
ČBS Servis, s. r. o., věří, že se účastníci 5. konference o zdivu<br />
a jeho kombi<strong>na</strong>ci s jinými stavebními materiály budou cítit<br />
v Brně opět dobře a že se po skončení konference rozjedou<br />
s množstvím cenných informací a podnětů pro vlastní projektovou,<br />
stavební i výzkumnou činnost.<br />
Součástí konference bude i doprovodná výstava výrobků<br />
a technologií fi rem působících v daném oboru.<br />
TEMATICKÉ SEKCE<br />
A Materiály, výrobky a realizace<br />
B Navrhování, rekonstrukce a zesilování<br />
TERMÍN A MÍSTO KONÁNÍ KONFERENCE<br />
Úterý 30. září 2008, Sál Morava Pavilonu A3 Výstaviště<br />
v Brně.<br />
15 let<br />
KONEČNÁ POZVÁNKA<br />
Česká betonářská společnost ČSSI<br />
www.cbsbeton.eu<br />
a<br />
ČBS Servis, s. r. o.<br />
www.cbsservis.eu<br />
5. konference<br />
ZDĚNÉ A SMÍŠENÉ KONSTRUKCE<br />
2008<br />
1993<br />
-<br />
2008<br />
30. září 2008<br />
Brno, Výstaviště, Pavilon A3, Sál Morava<br />
VĚDECKÝ VÝBOR<br />
Doc. Ing. Jaromír KLOUDA, CSc., předseda<br />
Doc. Ing. Karel LORENZ, CSc., místopředseda<br />
Prof. Ing. Petr HÁJEK, CSc.<br />
Ing. Michala HUBERTOVÁ, Ph.D.<br />
Ing. Vlastimil ŠRŮMA, CSc., MBA<br />
Prof. RNDr. Ing. Petr ŠTĚPÁNEK, CSc.<br />
POŘADATEL<br />
Česká betonářská společnost ČSSI (ČBS)<br />
ORGANIZÁTOR<br />
ČBS Servis, s. r. o., Samcova 1, 110 00 Praha 1<br />
T: 222 316 195, 222 316 173, F: 222 311 261,<br />
zsk@cbsservis.eu, www.cbsbeton.eu<br />
15. BETONÁŘSKÉ DNY<br />
Jubilejní 15. <strong>Beton</strong>ářské dny (BD 2008) <strong>na</strong>bídnou v roce 2008 dvě výjimečná programová obohacení: bude<br />
<strong>na</strong> nich připomenuto 15 let trvání a činnosti České betonářské společnosti ČSSI a dále je v jejich průběhu<br />
plánováno vyhlášení vítězů ECSN soutěže o vynikající evropskou betonovou konstrukci. Tato výz<strong>na</strong>mná<br />
událost přivede letos do Hradce Králové autory vyz<strong>na</strong>me<strong>na</strong>ných staveb a některé tyto stavby budou v programu<br />
BD 2008 také prezentovány.<br />
Samotné 15. <strong>Beton</strong>ářské dny <strong>na</strong>bídnou opět vysokou úroveň odborného programu přednášek, sekce posterů<br />
i oblíbeného <strong>Beton</strong>ářského ki<strong>na</strong>. V programu bude opět několik přednášek výz<strong>na</strong>čných zahraničních odborníků,<br />
které budou věnovány zahraničním stavbám z betonu a aktuálním trendům současného betonového stavebnictví.<br />
Před závěrem roku <strong>na</strong>bídnou BD 2008 i bohatý společenský program, tradiční dva společenské večery,<br />
tematickou odbornou výstavu, dostatek prostoru a příjemné zázemí. Česká betonářská společnost ČSSI jako pořadatel<br />
a ČBS Servis, s. r. o., jako organizátor konference se budou s<strong>na</strong>žit, aby se očekávaných 750 účastníků<br />
15. <strong>Beton</strong>ářských dnů cítilo v Hradci Králové opět dobře.<br />
TEMATICKÉ OKRUHY<br />
A <strong>Beton</strong> v životním prostředí člověka<br />
(pohledový beton, beton v architektuře, beton<br />
a udržitelný vývoj)<br />
B Výzkum, technologie výstavby a materiálu<br />
C Koncepce, modelování a <strong>na</strong>vrhování<br />
betonových konstrukcí<br />
D Výz<strong>na</strong>mné realizace<br />
(budovy, <strong>mosty</strong>, tunely a další zajímavé stavby<br />
z betonu v ČR i zahraničí)<br />
VĚDECKÝ VÝBOR<br />
Ing. Milan KALNÝ, předseda<br />
Doc. Ing. Jiří DOHNÁLEK, CSc., Doc. Ing. Rudolf HELA, CSc.,<br />
Ing. Michal MIKŠOVSKÝ, Prof. RNDr. Ing. Petr ŠTĚPÁNEK, CSc.,<br />
Ing. Vlastimil ŠRŮMA, CSc., MBA, Ing. Jaroslav VÁCHA,<br />
Prof. Ing. Jan L. VÍTEK, CSc.<br />
VÝSTAVA BETON 2008<br />
Výstava výrobků, technologií a fi rem zabývajících<br />
se betonem a betonovými konstrukcemi proběhne<br />
souběžně s konáním konference v prostorných<br />
foyerech jed<strong>na</strong>cích sálů Kongresového centra Aldis.<br />
KONTAKTNÍ SPOJENÍ A DALŠÍ INFORMACE<br />
ČBS Servis, s. r. o.<br />
� Sekretariát BD 2007<br />
Samcova 1, 110 00 Praha 1<br />
☎ +420 222 316 173, +420 222 316 195<br />
+420 222 311 261<br />
bd@cbsservis.eu<br />
URL www.cbsbeton.eu
�����������������������������<br />
S VAZ VÝROBCŮ CEMENTU ČR<br />
S VAZ VÝROBCŮ BETONU ČR<br />
Č ESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST ČSSI<br />
���������������������������������������������<br />
���������������<br />
�����������������������<br />
���������������������<br />
����������������������<br />
����������� �������������<br />
S DRUŽENÍ PRO SANACE BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ<br />
�������������<br />
��������������<br />
������������������<br />
������������������������������������������������<br />
���������������������������<br />
����������������������<br />
�������������������������<br />
������������������������������������<br />
������������������������������������������<br />
��������������<br />
���������������