Jak znáte Trojský most v Praze?

Pražské mosty jsou často diskutované téma. Zejména v předvolebním období a v kontextu jejich stavu a životnosti. My se nyní zaměříme na ten nejnovější z nich, pražský Trojský most. Tento nový dopravní objekt se stal součástí souboru staveb Městského okruhu v Praze 6. října 2014. Jde o síťový obloukový most pro silniční i tramvajovou dopravu. Délka 262 metrů a šířka 36 metrů. Rozpětí oblouku hlavního pole je 200,4 metru, vzepětí oblouku 20 m. Do profilu řeky nezasahuje žádný pilíř. Stavba pro tramvajovou, automobilovou dopravu i chodce byla zahájena v roce 2010. Tolik fakta. Dnes už Trojský most bereme jako moderní a krásnou stavbu, která "jen" slouží k naší přepravě. Jaká ale byla časová posloupnost celého díla? Mnoho zajímavých technologických poznatků, analýz a výpočetních modelů z výstavby níže v článků.  



Trojský most je mimořádně krásným, zajímavým a v mnoha ohledech i originálním dílem a skupina Valbek je jeho součástí díky expertní činnosti, kterou prováděl Novák&Partner. Konkrétně svým dílem přispěl tým ve složení Lukáš Vráblík, Milan Šístek, Jan Mukařovský, Jakub Růžička, David Malina, Jiří Lukeš a Tomáš Wangler, kteří měli na starost projekt výsunu a supervizi celého projektu.

Pro stavbu jednoho z nejplošších oblouků ve světě mostů, bylo potřeba zvolit nové technologické postupy. Patří k nim např. aplikace vysokopevnostního samo zhutnitelného betonu s nízkým vývinem hydratačního tepla, chlazení čerstvého betonu kapalným dusíkem a použití polypropylenových vláken, která zabraňují vzniku trhlin v důsledku smršťování.  Všechny betonové konstrukce jsou vedle mimořádných technických vlastností, i designově velmi atraktivní. Dnes už Trojský most bereme jako samozřejmou stavbu, která slouží k naší přepravě. Jaká ale byla časová posloupnost této mimořádné stavby? Mnoho zajímavých technických poznatků.

 

DŮLEŽITÁ PŘÍPRAVA

Na začátku byl velký důraz kladen na detailní analýzu konstrukce v jednotlivých fázích výstavby. Teoretické výpočetní predikce byly kontinuálně konfrontovány s výsledky průběžných měření a sledování konstrukce. Oprávněnost použitých výpočetních postupů byla potvrzena dokonalou shodou mezi predikovaným a reálným chováním konstrukce v rozhodujících fázích výstavby.

KRŮČEK PO KRŮČKU

Na základě vrtů provedených na obou březích Vltavy byly navrženy montážní podpěry v řece. V úvahu byly také v té době brány informace získané při realizaci traťových tunelů trasy metra C, které se nacházejí v bezprostřední vzdálenosti mostu. Založení montážních podpěr bylo navrženo pomocí velkoprůměrových pilot, které jsou vrtány skrze výpažnice z úrovně hladiny. Piloty jsou Ø1350 mm, vyztuženy jsou armokoši s hlavní podélnou výztuží 24×Ø32 mm. Na piloty Ø1350 mm uvnitř výpažnice navazuje pilota profilu 1610 mm (vytvořena vyplněním prostoru uvnitř výpažnice TR 1650/20mm) až do úrovně cca 1m pode dnem řeky. Konstrukčně byla každá podpora řešena dvěma dvojicemi sloupů z ocelových trubek, osově vzdáleny 4m, v příčném směru 10m. Celá konstrukce byla rozdělena na spodní a horní díl. Horní díl byl následně ještě dělen na vrchní díl (stejný pro všechny podpěry) a tzv. přechodový díl, který byl navržen pro vyrovnání rozdílných výšek jednotlivých podpěr a srovnání nepřesností v osazení spodního dílu.  Na obou stranách byly připojeny konzolové části plošiny sloužící jako montážní a revizní prostor během výsunu. Pro ochranu montážních podpor P02, P03 a P04, u kterých byly situovány plavební profily, byla ještě navržena ocelová svodidla.

[envira-gallery id="17439"]

 

MONITOROVÁNÍ V PRŮBĚHU VÝSTAVBY

Montážní podpory prošly během celého postupu výstavby mnoha zcela rozdílnými stavy, které ovlivnily jejich napjatost a deformaci. Během výsunu se jednalo o relativně malé svislé reakce z vysouvané konstrukce působící společně se značnou vodorovnou silou danou třením mezi vysouvanou konstrukcí a teflonovými deskami na ložiscích. Naproti tomu během realizace oblouku (na kompletně vybetonované mostovce) byly podpory zatíženy velkými reakcemi z montážních věží, pomocí kterých byly zvedány jednotlivé díly ocelového oblouku. Tyto síly pak způsobovali návrhovou reakci v ložisku přesahující hodnotu 20 MN.

[envira-gallery id="17446"]

Vzhledem k tomuto byly vytvořeny co nejvýstižnější výpočetní modely celých montážních podpěr i jejich dílčích částí a detailů (Obr. 4) doplněný o tuhostní parametry pilot. Takto byly analyzovány všechny uvažované zatěžující kombinace a posuzovány jednotlivé prvky z hlediska jejich namáhání a deformace celé podpěry. Během výsunu a celého postupu výstavby byly montážní podpěry kontinuálně zaměřovány (Obr. 5) a výsledné deformace nepřesáhly hodnoty uvažované dle výpočtu pro dané fáze působení a příslušné zatížení.

 

PROVIZORNÍ PŘÍHRADOVÁ KONSTRUKCE

Provizorní příhradová konstrukce byla navržena jako podpůrná konstrukce při výstavbě definitivního mostu. Vysunuta byla spolu příčníky z Holešovického břehu na provizorní montážní podpory v řece a na březích. Po výsunu sloužila jako podpůrná skruž při realizaci mostovky, oblouku a aktivaci závěsů. Její deaktivace byla provedena rozpojením spodního pasu v definovaných místech, spuštěním z podpor a následným postupným odbíráním jejích jednotlivých prvků.

[envira-gallery id="17452"]

 

BEZ PODÉLNÉHO PŘEDPĚTÍ BY TO NEŠLO

Mostovka nového trojského mostu je navržena jako monolitická příčně a podélně předpjatá betonová desková konstrukce doplněná o soustavu příčných prefabrikovaných nosníků a dvojici podélných spřažených ocelobetonových nosníků – táhel, přes které je zavěšena soustavou závěsů na ocelový oblouk. Právě mostovka plní funkci táhla. Je tak do ní vnášeno tahové namáhání vycházející z geometrických a silových poměrů konstrukce. Vzhledem k relativně velmi malému poměru vzepětí a rozpětí oblouku je celková tahová síla v mostovce poměrně značná. Bez podélného předpětí by nebylo možné mostovku realizovat z betonu, protože celkové namáhání mostovky by překročilo tahovou únosnost betonu a došlo by ke vzniku trhlin a následnému kolapsu celé konstrukce. Mostovka je proto v podélném směru poměrně hustě předepnuta – použity jsou 4 základní skupiny předpínacích kabelů (systém VSL), které se odlišují počty lan (7, 12, 27 a 37) v kabelech a dále jejich umístěním v příčném řezu. Největší kabely (37-mi lanové) jsou vedeny v ocelobetonovém táhle, 27-ti lanové kabely jsou vedeny v desce mostovky kolem táhla, 12-ti lanové kabely jsou umístěny ve střední části desky mezi táhly a pruhu kolem táhla na vnějších stranách desky, 7-mi lanové kabely jsou pak umístěny ve zbývajících krajních částech desky.

Jelikož se jednalo o velmi důležitou složku z hlediska správného globálního fungování konstrukce, bylo nutné provést detailní kontrolu vnesení předpětí do mostovky a táhla. Sledován byl vývoj poměrných přetvoření v tenzometrech umístěných v mostovce (společně s jejich vyhodnocením a porovnáním s teoretickými předpoklady) a bylo prováděno průběžné měření vodorovných deformací – zkrácení konstrukce od aplikovaného podélného předpětí. Byla opět dosažena dokonalá shoda mezi předpoklady a reálně dosaženými hodnotami – předpokládané zkrácení mostu bylo dle projektu cca 25 mm (Obr. 15), zaměřené zkrácení činilo 27 mm.

[envira-gallery id="17459"]

Detailně byl sledován i vliv vnášeného předpětí na změnu sil v závěsech. Jednalo se o další formu kontroly správného fungování mostu. Na obrazku pod textem je ukázáno porovnání mezi silami v závěsech od vnesené části podélného předpětí v jedné osnově závěsů. Patrné jsou minimální rozdíly mezi teoretickými a reálnými hodnotami sil, což opravňovalo usuzovat o správném fungování mostní konstrukce v souladu s předpoklady projektu.

Změna sil v závěsech účinkem aplikace podélného předpětí - porovnání výpočetní predikce a výsledků měření

 

"SPOUŠTÍME MOST, DEAKTIVUJTE MONTÁŽNÍ PODPORY"

V souladu s navrženým postupem výstavby bylo v pondělí 18.3.2013 a v úterý 19.3.2013 realizováno spuštění konstrukce mostu (deaktivace podepření) z montážních podpor v řece. Řízenou deformací (spouštěním) došlo k odlehčování podpor v řece a tím k přesouvání namáhání přes aktivované závěsy do oblouku a obloukem do definitivních ložisek na krajní opěře O1 a pilíři P2. Konstrukce tak postupně zaujala svou finální podobu z hlediska statického fungování a přenosu (toku) sil z mostovky do hlavního nosného prvku mostu – oblouku. Vzhledem k základní podstatě statického fungování konstrukce – oblouk s táhlem – došlo při spouštění k postupné iniciaci tahové síly v táhle mostu (deska mostovky a táhlo) a tím i k protažení konstrukce.

Této finální aktivaci předcházelo několik nezbytných dílčích operací, které bylo nutné provést s ohledem na další prováděné manipulace. Postupně se jednalo o tyto dílčí kroky:

• Aktivace samostatného ocelového oblouku jeho odskružením;


• Vypletení a aktivace systému závěsů;


• Změna uložení provizorní příhradové konstrukce z montážních ložisek na skupinu hydraulických lisů umožňující spouštění konstrukce;


• Rozpojení dolního pasu provizorní příhradové konstrukce a deaktivace jejích dalších prvků;


• Realizace druhé třetiny podélného předpětí.

Rozhodující pro započetí prací spojených s deaktivací montážního podepření bylo správné vnesení 2. třetiny podélného předpětí (detailně je toto popsáno v předchozí části), které zaručilo dostatečnou tlakovou rezervu v mostovce pro přenos tahového namáhání daného působením mostovky jako táhla. Zároveň došlo i k popsanému přeskupení reakcí a tím jakémusi odlehčení montážních podpor v řece, což znamenalo zmenšení deformace – průhybu konstrukce během jejího spouštění.

[envira-gallery id="17464"]

 

PÁR ČÍSEL NA ZÁVĚR

V rámci detailní analýzy konstrukce bylo nutné vytvořit celou řadu výpočetních modelů pro správný popis chování konstrukce ve stavebních stavech a ve finálním konstrukčním a statickém uspořádání. Tyto výpočetní modely respektovaly celý postup a všechny fáze výstavby, několika násobnou změnu statického systému, statický účinek demontovaných prvků během výstavby. Na speciálním modelu (2D rámová konstrukce) byly sledovány účinky dotvarování a smršťování v časově závislém výpočtu, opět detailně s uvážením všech fází výstavby a postupné aplikace zatížení respektující harmonogram stavby dle podkladů zhotovitele. Všechny tyto modely byly průběžně upravovány, aby přesně reflektovaly drobné změny, které se v průběhu výstavby vyskytly (zejména s ohledem na vzájemnou časovou souslednost jednotlivých procesů).

Parametry výpočetního modelu

Ukázka výpočetních modelů - prostorový deskostěnový model

 

Rozhodující fáze výstavby podle Lukáše Vráblíka – aktivace ocelového oblouku, rozpojování pasů provizorní příhradové konstrukce, deaktivace podepření na montážních podporách v řece, aplikace podélného předpětí mostovky, demontáž provizorní příhradové konstrukce.

Evropské sdružení ocelových konstrukcí (ECCS) udělilo tomuto projektu cenu Award of excelence v kategorii Mosty v rámci soutěže The European Steel Design Awards 2015. Vyjádření mezinárodní komise je následující: "Pražský Trojský most je působivým dílem, které smazává hranice mezi architekturou a inženýrskými dovednostmi. Obloukový most s mostovkou visící na husté síti tyčových závěsů - známý základní koncept, který byl skvěle navržen a do detailu zpracován. Konstrukce prokazuje všestrannou použitelnost oceli s nosným obloukem a upředenou sítí závěsů ve čtyřech rovinách, která tvoří stěnu, a umožňuje tak realizovat nízký a velmi štíhlý oblouk. Spolu s odpovídajícím postupem výstavby byl vytvořen skutečně krásný návrh umožňující přenesení velkých zatížení od tramvají, automobilové dopravy a chodců v srdci Prahy. Most propaguje kvality ocelových konstrukcí svou viditelně štíhlou konstrukcí a elegancí. Účinné osvětlení zdůrazňuje jeho tvarové vyjádření. Komise byla zejména potěšena spojením expresivního designu a zručnosti v moderní průmyslové výrobě. Trojský most je jako sochařské dílo a krásný doplněk města Prahy."



Technický obsah: Ing. Lukáš Vráblík a jeho tým
Foto: Novák&Partner, Valbek vizualizace
Použit úryvek z článku na www.praha.eu