Rekonštrukcia mosta M112 cez vodnú nádrž Ružín za obcou Margecany
V júli 2023 ukončila spoločnosť STRABAG, s. r. o., hlavnú časť stavebných prác na rekonštrukcii mosta cez vodnú nádrž Ružín v Margecanoch.
Most na ceste II/546 s dĺžkou 129,6 m a výškou 13,69 m nad terénom vedie cez vodnú nádrž Ružín. Prevádzaná komunikácia je dvojpruhová, obojsmerná, smerovo v priamke, priečny sklon je strechovitý.
Pôvodný stav a diagnostika
Mostný objekt bol postavený v roku 1968. Nosnú konštrukciu tvorí rámová konštrukcia troch polí s rozpätiami 30,0 + 60,0 + 30,0 m s kĺbom uprostred stredového poľa.
V priečnom smere pozostáva nosná konštrukcia z dvoch jednokomorových nosníkov s premennou výškou (3,03 ~ 1,4 m) s vonkajšou konzolou.
Nosníky sú v priečnom smere prepojené ŽB doskovým prefabrikátom s rebrovým prierezom. Nosná konštrukcia bola budovaná technológiou letmej montáže, most bol dodatočne predpínaný. Jestvujúce predpätie bolo v prevažnej miere vedené v hornom žľabe komorového nosníka. Celková dĺžka nosnej konštrukcie je 121,0 m. Nosná konštrukcia je rozdelená na dva dilatačné celky.
Spodnú stavbu tvoria dve železobetónové členené opory a dva piliere. Piliere tvoria rámové stojky s výškou 11,00 a 11,70 m s obdĺžnikovým prierezom. Spodná stavba je založená plošne na základových pätkách. Krídla sú monolitické, masívne, betónové.
Po oboch stranách mosta boli železobetónové chodníkové dosky so šírkou 1,25 m, na rímsach bolo oceľové zábradlie. Šírka medzi zvýšenými obrubami bola 8,5 m a medzi zábradliami 11,0 m.
Na nosnej konštrukcii boli viditeľné známky zatekania. V komore nosníka bola v spodnej časti steny na nezanedbateľnej dĺžke (a výške asi 10 cm) odhalená šmyková výstuž, značne skorodovaná. Rímsy boli značne zvetrané, vozovka na moste v nevyhovujúcom stave, hydroizolácia pravdepodobne poškodená. Dilatácie a stredový kĺb boli nefunkčné, resp. ich funkčnosť bola obmedzená. Zábradlie vykazovalo známky korózie. Odvodňovače a odvodňovacie potrubie boli silne skorodované až rozpadnuté.
Stavebnotechnický stav mosta bol hodnotený stupňom VI − veľmi zlý, čo viedlo k návrhu na celkovú rekonštrukciu mosta vrátane statického prepočtu. Na moste boli následne vykonané dve diagnostiky. Prvá v auguste 2017 Technickou univerzitou v Košiciach, ktorej záverom bolo odporúčanie na výmenu mostného zvršku a ochranu predpínacej výstuže pred pôsobením vody a vlhkosti. Druhú diagnostika vykonala v júli 2020 firma DIMATZ, s. r. o., ktorá odporučila zosilniť nosnú konštrukciu, vymeniť mostný zvršok a dlhodobo sledovať deformácie mosta.
Rekonštrukcia
Rekonštrukcie nosnej konštrukcie
Sanácia nosnej konštrukcie spočívala v zmene statického systému (zmonolitnenie stredového kĺbu), vo vnesení dodatočného predpätia pomocou voľnej predpínacej výstuže a v sanácii betónových povrchov NK.
Pre vedenie voľných predpínacích káblov cez existujúcu NK bolo nutné realizovať prestupy cez NK. Železobetónové deviátory sú situované v 1. a 3. poli v mieste existujúceho priečneho stuženia. Zmonolitnenie s existujúcim priečnikom a stenami NK sa realizovalo pomocou lepenej betonárskej výstuže. V ŽB deviátore sú osadené oceľové rúry 159/5 mm s polomerom R = 3,5 m.
Oceľové deviátory sú osadené v 2. poli na šiestej lamele. Rámovú konštrukciu tvoria zvislo uložené HEB200 a vodorovne HEA200, stužené v hornej časti zváraným T prierezom. Na rám deviátora sú privarené oceľové rúry ohnuté do polomeru 3,5 m. Rúra má priemer 159 mm a hrúbku steny 5 mm.
Deviátor bol osadený pomocou mobilnej mostnej plošiny po jednotlivých častiach a montovaný priamo pod NK. Koncové priečniky sú zosilnené o hrúbku 0,55 m. Zmonolitnenie s existujúcim priečnikom sa realizovalo pomocou lepenej betonárskej výstuže. Predtým bolo potrebné zabezpečiť prístup k pôvodným priečnikom odstránením záverných múrikov a následne realizovať prestupy cez pôvodné priečniky. V priestore zosilnenia sú umiestnené kotvy prídavného predpätia.
Nadpodperové priečniky sú zosilnené o hrúbku 0,20 m. Zmonolitnenie s existujúcim priečnikom sa realizovalo takisto pomocou lepenej betonárskej výstuže, predtým bolo potrebné realizovať prestupy cez pôvodné priečniky. V priečnikoch sú osadené oceľové rúry 159/5 mm ohnuté v polomere R = 3,5 m.
Sanácia šmykovej výstuže v spodnej časti komorového nosníka pozostávala z očistenia obnaženej skorodovanej výstuže, natretia odhalenej výstuže jednozložkovou cementovou hmotou na báze polymérov, doplnenia šmykovej výstuže B500B lepením a obetónovania výstuže betónom triedy C35/45.
Zmonolitnením stredového kĺbu sa spojili dva dilatačné celky a zmenil sa statický systém. Zmonolitnenie je zabezpečené pomocou lepenej výstuže, privarením k obnaženej výstuži a súdržnými predpínacími tyčami. Pred zmonolitnením bolo potrebné vbúrať sa do priestoru stredového kĺbu, odstrániť vnútorné kyvné stojky, realizovať prestupy cez priečniky a osadiť PVC rúry s ∅ 200 mm.
Zmena statického systému sa realizovala pri vylúčení dopravy až do vnesenia dodatočného predpätia. Pre skrátenie výluky dopravy sa použil betón s rýchlym nástupom pevnosti. Následne po dosiahnutí pevnosti 80 % betónu zmonolitnenia stredového kĺbu, ale aj ostatných dobetónovaných prvkov NK, sa vnieslo predpätie do externej predpínacej výstuže a obnovila sa doprava.
Čo sa týka voľných predpínacích káblov, prvá skupina pozostávala zo 4 lán 12xLs15,7/1860 vedených priamo v hornej časti komorového prierezu. Druhá skupina pozostávala zo 4 lán 12xLs15,7/1860 vedených systémom betónových a oceľových deviátorov. Ochrana predpínacích káblov je zabezpečená kanálikmi HDPE ∅ 110, PE100 vyplnenými injektážnou maltou. Predpínacie napätie bolo navrhnuté na hodnotu 1 200 MPa.
Spriahajúca vrstva sa realizovala po poloviciach v dvoch etapách, pričom pri odstraňovaní pôvodného mostného zvršku bolo treba dať pozor, aby nedošlo k poškodeniu predpínacej výstuže vedenej v žľabe NK. Spriahajúca vrstva je vystužená betonárskou výstužou a je spriahnutá s pôvodnou NK lepenými tŕňmi z betonárskej výstuže B500B.
Sanácia pohľadových plôch NK pozostávala z očistenia tlakovou vodou, natretia odhalenej výstuže jednozložkovou cementovou hmotou na báze polymérov, reprofilácie poškodených betónov sanačnou cementovou maltou vystuženou vláknami na báze mikrosilikátov triedy R4, nanesenia impregnačného náteru a zjednocujúceho náteru na báze akrylových živíc RAL9022.
Rekonštrukcia spodnej stavby
Nové záverné múriky sú zo železobetónu. S pôvodnými úložnými prahmi a krídlami sú zmonolitnené pomocou lepenej betonárskej výstuže. Na múrikoch sú kĺbovo uložené prechodové ŽB dosky s dĺžkou 5 m. Obnažené, ako aj novovybudované časti spodnej stavby v trvalom styku so zeminou sú chránené izoláciou proti zemnej vlhkosti.
Priestor za oporou a pod prechodovou doskou sa vyplnil štrkopieskom frakcie
0 – 32 mm. Sanácia povrchu pohľadových plôch opôr sa realizovala obdobným spôsobom ako sanácia pohľadových plôch NK.
Vybavenie mosta
Nové vozovky na moste sú asfaltobetónové, s hrúbkou 90 mm. Mostovka je celoplošne izolovaná. Odvodnenie mosta je zabezpečené pozdĺžnym a priečnym sklonom rímsovej dosky a vozovky k mostným odvodňovačom, pričom ich počet a rozmiestnenie sa nemenia (24 ks). Do odvodňovačov sa odvodní aj povrch izolácie mosta. V pozdĺžnom smere v úžľabí a v priečnom smere pred mostnými závermi je navrhnutý drenážny kanálik so šírkou 100 mm, vyplnený polymérnym drenážnym plastbetónom frakcie 8 – 16 mm.
Na oboch stranách mosta sú rímsy so šírkou 1,75 m, ktoré slúžia aj ako verejné chodníky so šírkou 1,25 m. Povrch ríms je vyspádovaný v sklone 2,5 % smerom k vozovke. Rímsy sú rozdelené na dilatačné celky s dĺžkou max. 12 m. Do nosnej konštrukcie sú kotvené pomocou oceľových kotiev vo vzdialenosti 1,0 m. Na oboch rímsach sú ako bezpečnostné zariadenia mostné zvodidlá s úrovňou zachytenia H3 a oceľové zábradlia s výškou 1,1 m, kotvené zboku rímsy.
Osvetlenie
V rámci objektu iluminácie mosta sa na základe požiadavky investora zrealizovalo dekoratívne nasvietenie nosnej konštrukcie a pilierov mosta. Nasvietenie nosnej konštrukcie z vonkajšej strany od opôr mosta a spodnej strany nosnej konštrukcie od pilierov mosta a osvetlenie pilierov mosta z vonkajšej a vnútornej strany zvýraznia most z ďalekých pohľadov na opačnej strane vodnej nádrže Ružín. Na nasvietenie nosnej konštrukcie aj pilierov mosta sa použili LED reflektorové svietidlá.
Overené riešenie
S opísaným technologickým riešením má už tím dopravného staviteľstva STRABAG skúsenosti, keďže v roku 2017 realizoval podobnú rekonštrukciu mosta Ružín v lokalite Košické Hámre. V porovnaní s pôvodne zamýšľaným riešením opravy mosta Ružín znamenalo výsledne realizované riešenie zníženie predpokladaných nákladov až o 75 %.
Rekonštrukciu ocenila aj odborná porota súťaže Stavba roka 2018, ktorá realizačnému tímu udelila cenu za výnimočné a progresívne projektové riešenie. Projekt rekonštrukcie mosta v Margecanoch s takýmto riešením počítal už od začiatku, čo umožnilo stavebnému tímu zužitkovať svoju predchádzajúcu skúsenosť.
Špecifikom projektu v Margecanoch bol v porovnaní s opravou mosta Ružín fakt, že projekt nepočítal s úplnou uzáverou mostného objektu. Práce v Margecanoch tak prebiehali – s výnimkou dní, keď si technologické postupy vyžadovali úplnú uzáveru – len pri čiastkových dopravných obmedzeniach a pri zachovaní prejazdnosti mosta.
Virtuálny aj fyzický 3D model
Predmetná rekonštrukcia mostného objektu bola pre spoločnosť STRABAG príležitosťou zapojiť do procesu výstavby jej BIM oddelenie a zužitkovať svoje doterajšie skúsenosti s tvorbou a využitím digitálnych modelov stavebných objektov. Ešte počas prípravnej fázy projektu vytvorili interní BIM projektanti spoločnosti virtuálny 3D model, ktorého primárnym účelom bolo overiť, resp. potvrdiť správnosť projekčného riešenia.
Aby bolo možné vytvoriť externé predpätie pomocou deviátorov pod mostnou komorou, bolo nutné oceľové laná zo samotnej mostnej komory „vyviesť pod most“, čo umožnilo 8 prestupov v železobetónovej konštrukcii mosta. Práve to, či v miestach, v ktorých si to technológia vyžaduje, je vôbec možné otvory zrealizovať, zabezpečila kontrola virtuálneho 3D modelu.
3D model mostného objektu však nezostal len vo svojej digitálnej podobe, ale pomocou 3D tlače ho tím STRABAG pretvoril aj do zmenšenej fyzickej kópie. S cieľom názornej ukážky technológie vytvorenia externého predpätia bol model mosta upravený takým spôsobom, že pomocou ťahania šnúrok (nahradzujúcich oceľové laná) integrovaných do plastového modelu sa ukázal vplyv predpätia.
STRABAG túto interaktívnu pomôcku prezentoval investorovi projektu, ale tiež širokej verejnosti počas oficiálneho otvorenia zrekonštruovaného mosta, ako aj na študentských a kariérnych veľtrhoch.
Monitoring mosta
Vzhľadom na typ mostnej konštrukcie, jej vek, stav a spôsob jej rekonštrukcie je nevyhnutný systém dlhodobého monitoringu mosta. Už počas rekonštrukcie sa preto inštalovali zariadenia potrebné na sledovanie a meranie niektorých význačných parametrov, pričom sledovanie bude pokračovať aj počas prevádzky mosta.
TEXT A FOTO: STRABAG, s. r. o.
