Obr. 4 Pohฤพad na dokonฤenรฝ mostnรฝ objekt

Analรฝza a nรกvrh mosta nad veslรกrskou drรกhou na diaฤพnici D4

Partneri sekcie:

Prรญspevok opisuje rozbor 470 m dlhรฉho diaฤพniฤnรฉho mosta na D4 v hlavnom meste SR Bratislave. Most je sรบฤasลฅou 2 941,55 m dlhรฉho (786,95 + 470 + 430 + 1 254,60 m) diaฤพniฤnรฉho sรบmostia cez rieku Dunaj aย jej okolie.

Hlavnรฉ pole predpรคtรฉho trojpoฤพovรฉho komorovรฉho mosta s dฤบลพkou 210 m predstavuje najdlhลกie pole, akรฉ bolo kedy na Slovensku postavenรฉ technolรณgiou letmej betonรกลพe. Vรฝลกka prierezu sa pohybuje od 4,30 m v poli do 13,0 m pri pilieroch.

Prierez so ลกรญrkou 34,5 m nesie 4-pruhovรบ vozovku, chodnรญk a cyklistickรฝ chodnรญk. Jadro mostnรฉho objektu sa budovalo technolรณgiou letmej betonรกลพe. Konzolovรฉ dosky s prieฤnym rezom sa realizovali dodatoฤne po vybudovanรญ jadra prierezu.

Mostnรฝ objekt je vย poradรญ druhรฝm zo ลกtyroch mostov dunajskรฉho sรบmostia, ktorรฉ prevรกdzajรบ diaฤพnicu D4 ponad rieku Dunaj, inundaฤnรฉ รบzemie Dunaja a priฤพahlรฉ oblasti vย celkovej dฤบลพke 2 941,50 m.

Vลกetky mosty majรบ jednokomorovรบ nosnรบ konลกtrukciu sย obojstrannรฝmi konzolami podopretรฝmi ลพelezobetรณnovรฝmi prefabrikovanรฝmi vzperami pre obidva dopravnรฉ smery. Budovanie nosnej konลกtrukcie vย prieฤnom smere bolo navrhnutรฉ vย dvoch etapรกch. Nosnรก konลกtrukcia je predpรคtรก v pozdฤบลพnom aj prieฤnom smere.

Obr. 1 Mosty diaฤพniฤnรฉho sรบmostia cez rieku Dunaj a jej okolie
Obr. 1 Mosty diaฤพniฤnรฉho sรบmostia cez rieku Dunaj a jej okolie | Zdroj: Archรญv autorov

Most nad veslรกrskou drรกhou

Mostnรฝ objekt bol navrhnutรฝ ako trojpoฤพovรฝ spojitรฝ komorovรฝ nosnรญk zย dodatoฤne predpรคtรฉho betรณnu s dฤบลพkou 470,0 m a sย dฤบลพkou polรญ 127,5 + 210,0 + 127,5 m. Postavenรฝ bol technolรณgiou letmej betonรกลพe sย rozpรคtรญm hlavnรฉho poฤพa 210 m.

Vรฝลกka jadra prierezu je premenlivรก, od 4,30 m v strede rozpรคtia a v mieste krajnรฝch podpier po 13,0 m v mieste medziฤพahlรฝch podpier. Nosnรก konลกtrukcia mรก pozdฤบลพ mosta konลกtantnรบ celkovรบ ลกรญrku 34,50 m a je uloลพenรก na oceฤพovรฉ loลพiskรก s pevnรฝm uloลพenรญm na pilieri D2. Nosnรก konลกtrukcia je z dodatoฤne predpรคtรฉho betรณnu C50/60.

Spodnรบ stavbu mosta tvorรญ spoloฤnรก podpera s mostom nad Jaroveckรฝm ramenom, dve medziฤพahlรฉ podpery a koncovรก podpera spoloฤnรก s mostom cez Dunaj. Spoloฤnรฉ piliere pozostรกvajรบ zย dvojice stฤบpov sย rozmermi 3,15 ร— 2,10 m, ktorรฉ sรบ vย spodnej ฤasti spojenรฉ stenou navrhnutou tak, aby umoลพลˆovala sprรกvne seizmickรฉ sprรกvanie. Spoloฤnรฉ krajnรฉ piliere sรบ zaloลพenรฉ na pilรณtach sย priemerom 1,2 m a dฤบลพkou 20,0 m.

Medziฤพahlรฉ podpery sรบ navrhnutรฉ ako dvojice ลกikmรฝch driekov votknutรฝch do zรกkladovรฉho bloku s vรฝลกkou 5,0 m a sรบ zaloลพenรฉ hฤบbkovo na pilรณtach s priemerom 1,8 m a s dฤบลพkou 29,0 m. Vrchnรก ฤasลฅ driekov pilierov je prepojenรก v prieฤnom smere 2,5 m vysokรฝm tuhรฝm nosnรญkom, aby sa dosiahol rรกmovรฝ efekt. Na hlavici piliera je dvojica loลพรญsk.

Obr. 2 Pozdฤบลพny rez mostom
Obr. 2 Pozdฤบลพny rez mostom | Zdroj: Archรญv autorov

Postup vรฝstavby nosnej konลกtrukcie

Komorovรฉ jadro prierezu sa budovalo zย dvoch zรกrodkov po lamelรกch symetricky zย oboch ย medziฤพahlรฝch pilierov. Na zabezpeฤenie stability nosnej konลกtrukcie poฤas vรฝstavby boli vahadlรก podopretรฉ doฤasnรฝmi stojkami umiestnenรฝmi vย krajnรฝch poliach.

Konzola vahadla mala 20 lamiel. Jadro prierezu vย krajnรฝch poliach mosta sa realizovalo na doฤasnej podpernej skruลพi. Zmonolitnenie vahadiel sa zrealizovalo najskรดr vย krajnรฝch poliach aย nรกsledne vย strednom poli.

Po vรฝstavbe jadra prierezu komorovรฉho nosnรญka sa po celej dฤบลพke mosta zrealizovalo predpรญnanie kรกblov spojitosti vedenรฝch vย dolnej doske jadra prierezu. Pomocou dvoch montรกลพnych vozรญkov sa osadili prefabrikovanรฉ vzpery aย vybetรณnovali sa krajnรฉ konzoly mostovkovej dosky. Nรกsledne bola mostovka predopnutรก vย prieฤnom smere.

Statickรก analรฝza

Mostnรฝ objekt s rozpรคtรญm 210 m aย zodpovedajรบcimi rozmerovรฝmi parametrami si pri pouลพitejย  technolรณgii vรฝstavby vyลพadoval pri nรกvrhu aj posudzovanรญ osobitรฝ prรญstup sย potrebouย  analyzovaลฅ moลพnosti vznikuย  rizikovรฝch konลกtrukฤnรฝch detailov.

Na tento รบฤel sa vytvorili viacerรฉ vรฝpoฤtovรฉ modely, aby sa dosiahlo ฤo najvernejลกie sprรกvanie konลกtrukcie, okrem prรบtovรฉho modelu bol spracovanรฝ aj priestorovรฝ model zohฤพadลˆujรบci priestorovรฉ pรดsobenie konลกtrukcie a jej postupnรบ vรฝstavbu.

S ohฤพadom na mimoriadne rozpรคtie sa veฤพkรก ย pozornosลฅ venovala urฤeniu nadvรฝลกenia segmentov poฤas vรฝstavby. Mostnรก konลกtrukcia sa analyzovala sย pouลพitรญm programovรฉho systรฉmu MIDAS Civil.

Globรกlny model konลกtrukcie bol zostavenรฝ z prรบtovรฝch prvkov (obr. 5) spolu so spodnou stavbou aย s pilรณtami. Tento model vystihuje podrobnรฝ postup vรฝstavby vย dvoch etapรกch, postupnรฉ predpรญnanie pozdฤบลพnych kรกblov aย vplyv zmraลกลฅovania aย dotvarovania betรณnu.

Obr. 3 Prieฤny rez mostom v poli a nad pilierom, ลกรญrkovรฉ usporiadanie a etapizรกcia vรฝstavby
Obr. 3 Prieฤny rez mostom v poli a nad pilierom, ลกรญrkovรฉ usporiadanie a etapizรกcia vรฝstavby | Zdroj: Archรญv autorov

Odozva podloลพia sa modelovala pomocou tuhosti pruลพรญn po dฤบลพke pilรณt, ktorรฉ vystihujรบ zloลพenie zรกkladovej pรดdy a deformรกcie podloลพia pri zaลฅaลพenรญ. Tuhosti podloลพia sa overovali pomocou ลกpeciรกlneho geotechnickรฉho softvรฉru aย vรฝsledkami geotechnickรฉho monitoringu. Napรคtia aย deformรกcie boli vย etapรกch vรฝstavby aย vย prevรกdzke posรบdenรฉ podฤพa eurokรณdov platnรฝch ย na Slovensku (STN EN).

Na analรฝzu prieฤneho smeru sa okrem globรกlneho modelu pouลพil dosko-stenovรฝ model ฤasti mosta, ktorรฝ obsahoval aj prieฤne predopnutie mostovkovej dosky. Na kontrolu extrรฉmne namรกhanรฝch detailov, kde mohlo dรดjsลฅ kย vzniku trhlรญn, sa pouลพila priehradovรก analรณgia spolu s vรฝpoฤtom na modeli z objemovรฝch prvkov.

Nรกvrh a posรบdenie konลกtrukcie poฤas vรฝstavby โ€“ stabilitnรฉ podopretie vahadla

Poฤas vรฝstavby vahadiel bola ich stabilita zabezpeฤenรก jednรฝm doฤasnรฝm pilierom, ktorรฝ bol umiestnenรฝ 8,6 m od osi pilierov D2 aย D3 smerom do krajnรฉho poฤพa.

Doฤasnรฉ piliere boli sย vahadlom spojenรฉ predpรญnacรญmi kรกblami, ktorรฉ boli kotvenรฉ vย pomocnom prieฤniku vย komore vahadla. Vรฝpoฤtovรฉ modely na posรบdenie doฤasnรฉho piliera boli vytvorenรฉ รบpravou globรกlneho vรฝpoฤtovรฉho modelu tak, aby vystihovali rozhodujรบci doฤasnรฝ stav na posรบdenie stability vahadla.

Obr. 4 Pohฤพad na dokonฤenรฝ mostnรฝ objekt
Obr. 4 Pohฤพad na dokonฤenรฝ mostnรฝ objekt | Zdroj: Archรญv autorov

Posรบdenie konลกtrukcie poฤas vรฝstavby a prevรกdzky

Opรญsanรฝ globรกlny prรบtovรฝ model konลกtrukcie sa pouลพil na vykonanie ฤasovo zรกvislej analรฝzy tak, aby sa posรบdili vลกetky zaลฅaลพenia od jednotlivรฝch ลกtรกdiรญ vรฝstavby aลพ po projektovanรบ ลพivotnosลฅ 100 rokov. Zohฤพadnili sa vลกetky zaลฅaลพenia vrรกtane seizmickรฝch, reologickรฉ vlastnosti betรณnu aย relaxรกcia predpรญnacรญch lรกn.

Analรฝza postupu vย druhej etape vรฝstavby bola ฤasovo nรกroฤnรก, pretoลพe bolo potrebnรฉ podrobne analyzovaลฅ viacero rรดznych postupov betonรกลพe, ฤi uลพ sย jednรฝm, alebo dvomi betonรกrskymi vozรญkmi mostovkovej dosky. Podstata analรฝzy spoฤรญvala vย dosiahnutรญ optimรกlnych hodnรดt napรคtรญ jednak vย jadre prierezu, ako aj v minimalizovanรญ ลฅahovรฝch napรคtรญ vย konzolovรฝch doskรกch.

Kontrola napรคtรญ (tlakovรฝch aj ลฅahovรฝch) sa vykonala pri hornom aj spodnom povrchu komorovรฉho nosnรญka, aย to podฤพa podmienok pre charakteristickรบ, ฤastรบ aj kvรกzi stรกlu kombinรกciu vย ฤase spustenia mosta do prevรกdzky (T = 0) aj vย ฤase konca jeho ลพivotnosti (T = 100 rokov).

Obr. 5 Globรกlny vรฝpoฤtovรฝ model
Obr. 5 Globรกlny vรฝpoฤtovรฝ model | Zdroj: Archรญv autorov

Posรบdenie konลกtrukcie v prieฤnom smere

V medznom stave pouลพรญvateฤพnosti sa kontrolovali kritรฉriรก obmedzenia napรคtia v charakteristickej aย kvรกzi stรกlej kombinรกcii aย ลกรญrka trhlรญn vย ฤastej kombinรกcii. Prieฤna vรฝstuลพ bola navrhnutรก na kombinรกciu รบฤinkov prieฤneho ohybu, pozdฤบลพneho ลกmyku, ลกmykovรฉho ochabnutia a krรบtenia, ako aj lokรกlnych รบฤinkov od kotvenia predpรญnacรญch kรกblov.

Vรฝpoฤet nadvรฝลกenia

Vรฝpoฤet nadvรฝลกenia sa realizovalย  na globรกlnom prรบtovom modeli so zohฤพadnenรญm postupu vรฝstavby a sadania vzhฤพadom na zadanรฉ pruลพinovรฉ podopretie pilรณt. Vzhฤพadom naย veฤพkรฝ rozptyl hodnรดt pomernรฝch pretvorenรญ od dotvarovania aย zmraลกลฅovania aย veฤพkรฉ mnoลพstvo neistรดt, ktorรฉ ovplyvลˆujรบ vรฝsledky, sme porovnali rรดzne modely dotvarovania a zmraลกลฅovania podฤพa tรฝchto noriem:

  • STN EN 1992-2, prรญloha B,
  • Model Code 1978 (CEB-FIP) (pouลพitรฝ na vรฝpoฤet nadvรฝลกenia na Moste Lanfranconi v Bratislave),
  • Model Code 2010 (fib).
Obr. 6 Kombinovanรฝ model nosnej konลกtrukcie
Obr. 6 Kombinovanรฝ model nosnej konลกtrukcie | Archรญv respondentov

Pri nรกvrhu vรฝpoฤtu nadvรฝลกenia sa zhodnotili aj porovnania vรฝsledkov teoretickรฝch aย skutoฤnรฝch deformรกciรญ na existujรบcom Moste Lanfranconi nad riekou Dunaj vย Bratislave postavenom vย roku 1978.

Vytvoril sa aj kombinovanรฝ model, ktorรฝ pozostรกval zย prรบtovรฝch aj dosko-stenovรฝch prvkov. Prรบtovรฉ elementy sa pouลพili na hornej doske jadra so ลกรญrkou 16,3 m aย na spodnej doske komory. Dosko-stenovรฉ prvky sa pouลพili na steny komory aย vonkajลกie konzolovรฉ dosky. Tento kombinovanรฝ model umoลพnil postihnรบลฅ aj dotvarovanie stien komory od ลกmyku aย vplyv ลกmykovรฉho ochabnutia konzolovรฝch dosiek. Vย tomto modeli sa zjednoduลกene zohฤพadnil aj pravdepodobnรฝ vznik trhlรญn vย konzolovรฝch doskรกch aย stenรกch komory.

Pri stanovenรญ vรฝslednรฉho nadvรฝลกenia sa zohฤพadnili aj moลพnรฉ nepriaznivรฉ odchรฝlky zaลฅaลพenia a predpรคtia od strednรฝch hodnรดt podฤพa STN EN 1990, STN EN 1991-1-1 aย STN EN 1992-2.

Analรฝzou vรฝsledkov rรดznych modelov aย rรดznych funkciรญ dotvarovania aย zmraลกลฅovania sme dospeli kย zรกveru, ลพe vรฝpoฤet nadvรฝลกenia na prรบtovom modeli, na ktorom bolo pouลพitรฉ dotvarovanie aย zmraลกลฅovanie podฤพa Model Code 1978, aย vรฝpoฤet nadvรฝลกenia na kombinovanom modeli sย dotvarovanรญm aย zmraลกลฅovanรญm podฤพa Model Code 2010 boli pribliลพne rovnakรฉ.

Obr. 7 Vรฝpoฤet nadvรฝลกenia
Obr. 7 Vรฝpoฤet nadvรฝลกenia | Zdroj: Archรญv autorov

Zรกver

Sรบmostie bolo z hฤพadiska vรฝstavby a spojazdnenia diaฤพnice D4 na kritickej ceste. Zvolenรฝ spรดsob budovania konลกtrukciรญ umoลพnil skrรกtiลฅ ฤas vรฝstavby na minimum. Nosnรก konลกtrukcia mostnรฉho objektu bola ukonฤenรก vย oktรณbri 2020.

V mรกji 2021 sa na moste vykonala statickรก a dynamickรก zaลฅaลพovacia skรบลกka, priฤom nameranรฉ priehyby a vlastnรฉ frekvencie boli v sรบlade s poลพiadavkami slovenskej nรกrodnej normy. Vย sรบฤasnosti most cez veslรกrsku drรกhu, ktorรฝ bol danรฝ do uลพรญvania na jeseลˆ 2021,ย vytvรกra pozoruhodnรฉ konลกtrukฤnรฉ dielo vย synergii sย okolitรฝm prรญrodnรฝm prostredรญm.

Adriรกn Chalupec โ€“ Martin Ondroลก โ€“ Petr Novotnรฝ