Lužný most: Cesta cez Dunaj a východná príjazdná estakáda

Lužný most slúži na prevedenie diaľnice D4 cez rieku Dunaj v rámci obchvatu Bratislavy. Premostenie je rozdelené na 4 rôzne mosty. Príspevok opisuje dva z týchto mostov, a to most cez rieku Dunaj a východnú estakádu. Dunajský most predstavuje spojitú, dodatočne predpätú betónovú konštrukciu.

Most je dlhý 430 m a široký 35 m, výška prierezu je premenlivá ‒ 10,0 m nad pilierom a 4,3 m v strede polí a pri oporách. Typická časť mostovky sa realizovala v dvoch rôznych fázach. V prvej fáze sa vybudovala komora mosta (KM) pomocou letmej betonáže (LB).

Východná estakáda je spojitá, dodatočne predpätá betónová konštrukcia s konštantnou výškou prierezu. Estakáda je dlhá 1 252 m, široká 35 m, s výškou prierezu 4,3 m. Typická časť mostovky bola takisto postavená v dvoch rôznych fázach. V prvej fáze bola zhotovená komora mosta pomocou výsuvnej skruže. V druhej fáze boli vybudované konzoly všetkých štyroch mostov, a to pomocou rovnakého posuvného debnenia.

Zvláštnosťou Lužného mosta sú konzoly priečneho rezu, ktoré sú veľmi dlhé v porovnaní s komorou mosta navrhnutou s minimalizovanými rozmermi s cieľom znížiť jej hmotnosť a technicky a ekonomicky optimalizovať celý proces výstavby mosta.

Podrobná štúdia nelineárneho rozloženia pozdĺžneho napätia po šírke mostovky (efekt šmykového ochabnutia) umožnila optimalizovať požadované množstvo pozdĺžneho predpätia (PT). Výsledkom je, že celé PT bolo navrhnuté ako vnútorné súdržné dodatočné predpätie. Nebolo tak potrebné navrhnúť vonkajšie PT vnútri komory, ako to bolo v iných nedávno zhotovených porovnateľných konštrukciách.

Spoločnosť D4R7 Construction (ako konzorcium medzinárodných spoločností Ferrovial Construction a Porr Bau) vybudovala v Bratislave novú diaľnicu D4 ako súčasť južnej časti obchvatu Bratislavy medzi Jarovcami (blízko rakúskych hraníc) a Ivankou pri Dunaji, ako aj novú rýchlostnú cestu R7 z Bratislavy do Dunajskej Stredy (pri hraniciach s Maďarskom) pri ľavom brehu rieky Dunaj. Projekt realizovaný ako PPP projekt zahŕňa aj ďalšie stavby, napríklad rekonštrukciu a vylepšenie križovatky E58 Prievoz v meste Bratislava.

V rámci projektu výstavby novej diaľnice D4 bolo navrhnuté a zrealizované premostenie D4 cez rieku Dunaj. Toto premostenie dostalo oficiálny názov Lužný most a tvoria ho 4 po sebe idúce viadukty s celkovou dĺžkou 2 932 m:

• západná estakáda (782 m),
• most cez veslársku dráhu (470 m),
• most cez rieku Dunaj (430 m),
• východná estakáda na východnom brehu rieky Dunaj.

Východná estakáda je dlhá 1 252 m a je rozdelená na 18 polí s dĺžkami 67,5 + 16 × 70 + 62,5 m. Prechádza cez ľavé inundačné územie Dunaja a cez rôzne riečne ramená, napríklad Biskupické. Mostovky estakád sú podobné, boli postavené pomocou výsuvnej skruže (MSS) a na ne nadviazali mosty stavané letmou betonážou.

Lužný most je široký 35 m, pričom táto šírka obsahuje celú šírku diaľnice, cyklistického a pešieho chodníka.  Vozovka vypĺňa centrálnych 25 m mostovky a obsahuje 4 pruhy so šírkou 3,75 m. Na každej strane mostovky bol definovaný dodatočný pruh široký 5 m, v rámci ktorého sú umiestnené bočné dopravné zábrany a chodníky pre cyklistov a chodcov.

Mostovka dunajského mosta

Dunajský most je rozdelený na tri polia s dĺžkami 130 + 170 + 130 m. Most prechádza cez rieku Dunaj a dosahuje výšku 20 m nad hladinou rieky v strede rozpätia. Pre riečnu dopravu bol pod hlavným rozpätím vymedzený 150 m široký a 10 m vysoký gabarit.

Dunajský most je spojitý betónový most s premenlivou výškou prierezu, predpínaný v pozdĺžnom aj priečnom smere. Typická časť mostovky pozostáva z dvoch častí: z centrálnej komory doplnenej na oboch stranách konzolami, ktoré sú podopreté prefabrikovanými železobetónovými vzperami. Materiály použité na konštrukciu mostovky sú C50/40 (komora) a C45/50 (konzoly), betonárska oceľ B500S a oceľ PT Y1860 S7.

Komora mosta

Výška prierezu je variabilná ‒ 10 m nad piliermi a 4,3 m v strede rozpätia a pri oporách. Zmena výšky prierezu je parabolická. Horná doska komory je široká 11,3 m. Šikmé steny umožňujú variabilnú šírku spodnej dosky (8,8 ‒ 10,4 m v strede rozpätia).

Horná doska medzi stenami má tri rôzne zóny, centrálnu s hrúbkou 0,3 m a bočné s lineárnym prechodom hrúbky do 0,85 m. Spodná doska má premenlivú hrúbku ‒ 1,95 m nad pilierom a 0,29 m v strede rozpätia a nad oporami. Steny majú variabilnú šírku 0,7 ‒ 1,0 m. Komora so šírkou 16,3 m vybudovaná v prvej fáze pozostáva z komorového jadra a z dvoch 2,5 m dlhých bočných konzol.

Konzoly

Okrem komory mosta boli navrhnuté dve bočné konzoly zhotovené v druhej fáze, aby sa dokončila celková šírka mostovky 35 m. Každá konzola je definovaná ako 9,1 m široká a 0,3 m hrubá betónová doska podopretá vzperou každých 5 m. Prefabrikované železobetónové vzpery sú 8,5 m dlhé s prierezom 0,5 × 0,4 m. Vzpery sú upevnené v hornej doske a pripevnené na stene komory.

Nebol navrhnutý žiadny prechodový prvok zo vzpery do komory. Všetky vzpery majú rovnaký sklon, pretože všetky sú zarovnané pozdĺž mostovky. Ako sa hrúbka prierezu mosta zväčšuje, spodné ložisko vzpery sa vzďaľuje od spodnej dosky a opiera sa priamo o stenu komory, ktorá je schopná odolávať samotnej reakcii od vzpery bez akéhokoľvek dodatočného výstužného prvku.

Kontakt medzi komorou a vzperou je vytvorený kapsami na bočnej strane paluby. Valcový povrch vzpery sa zhoduje s vonkajším povrchom kapsy. Počas výstavby sa vzpera opiera o gumové ložiská, ktoré vytvárajú medzi betónovými povrchmi malú 20-milimetrovú medzeru.

Pred betonážou hornej dosky sa stredný priestor medzery medzi vzperou a úložnou kapsou vyplní maltou. Kompletná injektáž medzery sa vytvorí po dokončení konzol. Týmto spôsobom je pod kontrolou účinok malého pootáčania v mieste napojenia vzpier v dôsledku deformácií betonážneho vozíka pri betonáži.

Pozdĺžne predpätie

S ohľadom na pozdĺžne umiestnenie predpínacích jednotiek v rámci priečneho rezu boli definované tri druhy predpätia:

• 1. fáza: staticky určité káble v hornej doske inštalované počas výstavby letmou betonážou; spolu išlo o 61 káblov vyrobených z 31 ø 0,6′ drôtov.
• 2. fáza: staticky neurčité káble v spodnej doske po zmonolitnení; spolu išlo o 44 káblov (krajné polia) a 28 káblov (stredné pole), pričom všetky laná sú vyrobené z 27 ø 0,6′ drôtov.
• 3. fáza: priame staticky neurčité káble v hornej doske. Káble sú zavedené do celej dĺžky mosta po dokončení konzol; ide o 20 káblov vyrobených z 31 ø 0,6′ drôtov.

Časť káblov sa teda napínala pri výstavbe komory a časť po dokončení celého priečneho rezu. Skutočnosť, že sa prierez mosta staval v dvoch fázach, zvýšila množstvo predpínacích káblov.

Uskutočnila sa podrobná FEM štúdia na analýzu nelineárneho rozloženia napätia po šírke dosky spôsobeného šmykovým ochabnutím a stanovila sa maximálna úroveň napätia dosiahnutá v konzolách. Výsledkom je, že požadované pozdĺžne predpätie bolo optimalizované a definované ako vnútorné súdržné, čím sa vyhlo potrebe externého predpätia vnútri komory, ako to bolo potrebné pri nedávno postavených mostoch s podobnou dĺžkou, šírkou a rozpätím.

Priečne predpätie

Vzhľadom na typológiu a rozmery konzol bolo definované priečne predpätie vnútri hornej dosky s káblami vyrobenými zo 4 ø 0,6’ drôtov rozmiestnených po 0,8 m. Toto predpätie vedie v rámci konzol pri hornom povrchu dosky a pôsobí ako ťahadlo v rámci vzperadlo-ťahadlového modelu (strut & tie). Priečne predpätie vedie vnútri vodotesne spájaných plastových káblových kanálikov, aby sa umožnil vznik trhlín pri kombinácii kvázi permanentného zaťaženia.

Spodná stavba

Všetky piliere mosta cez Dunaj a východnej estakády okrem hlavných pilierov v Dunaji majú tvar písmena U. Tvoria ich dva nezávislé stĺpy, jeden pod každou stenou mostovky, a sú založené na hĺbkových základoch tvorených 15 ø 1,2 m pilótami.

Hlavné piliere dunajského mosta majú tvar obráteného U. Každý pilier je založený na hydrodynamickej šesťhrannej pilótovej hlavici. Pilótová hlavica, ktorá čnie nad vodnou hladinou, bráni most pred zrážkou s loďou. Každý pilier má hĺbkový základ tvorený 26 pilótami s priemerom 1,8 m a dĺžkou 35 ‒ 40 m.