Monitorovanie Prístavného mosta v Bratislave

Monitorovanie stavu mostných konštrukcií je v súčasnosti založené väčšinou na vizuálnych metódach, ktoré sú prípadne dopĺňané odoberaním rôznych vzoriek. Ani jedna z týchto metód nám však nedáva potrebné ucelené informácie o správaní sa celej konštrukcie. Dnes je Prístavný most v Bratislave najvyťaženejším mostom na Slovensku. Najmä jeho diaľničná časť nebola projektovaná na súčasné dopravné a tranzitné nároky, preto bude v najbližšom období potrebné venovať pozornosť stavu jeho nosnej konštrukcie.

História mosta

V polovici 70. rokov sa rozhodlo o potrebe výstavby nového, v poradí už tretieho bratislavského mosta. Samotná výstavba prebiehala v rokoch 1977 – 1985. Pôvodne niesol meno Most hrdinov Dukly a dostal aj ľudové pomenovanie – Železničný most. Tento názov vyplynul z toho, že sa otváral v dvoch krokoch. Prvá (železničná) časť sa otvorila už v roku 1983, cestná mostovka sa sprístupnila verejnosti až o dva roky neskôr. V roku 1993 sa most premenoval na Prístavný most. Práve pri tomto moste vznikla tradícia v pomenovaní bratislavských mostov podľa objektov na ľavom brehu Dunaja. Samotný Prístavný most sa skladá z viacerých mostných objektov, ktorých súčasťou sú priľahlé estakády a predpolia na bratislavskej a petržalskej strane Dunaja. Hlavnou úlohou mosta bolo odvádzať tranzitnú dopravu z centra mesta a od roku 2002, keď bol sprevádzkovaný diaľničný privádzač Mierová ulica – Senecká ulica, sa stal súčasťou diaľničného obchvatu hlavného mesta.
Generálnym projektantom stavby mosta bola spoločnosť DOPRAVOPROJEKT, a. s., Bratislava, samotné práce realizovala spoločnosť Doprastav, a. s., s poddodávateľmi Hutní montáže Ostrava a Mostáreň Vítkovice.

Hlavný mostný objekt

Ide o združený diaľnično-železničný most s celkovou dĺžkou 460,8 m so štyrmi poľami 102,4 + 204,8 + 64,0 + 89,6 m. Nosnú konštrukciu tvoria tri oceľové priehradové nosníky vysoké 11,7 m, ktoré sú v osovej vzdialenosti 6,5 m. V spodnej časti mosta vedie železničná trať č. 132 medzi stanicami Bratislava ÚNS a Bratislava-Petržalka. V hornej časti mosta vedie diaľnica D1 v úseku Prístavný most – Mierová ulica. V spodnej časti sú konzolovo na oboch stranách mosta umiestnené lávky pre cyklistov a chodcov. Pod lávkami sú vedené inžinierske siete. Hlavný mostný objekt má troch správcov. Diaľničná časť je v správe Národnej diaľničnej spoločnosti, železnica je v správe Železníc Slovenskej republiky a lávky sú v správe Magistrátu hlavného mesta SR Bratislavy.
Prierezy priehradových nosníkov sú uzatvorené. Horný a dolný pás majú približné rozmery 1 630 × 930 mm a diagonály majú rozmer približne 926 × 1 030 mm. Hrúbka plechov jednotlivých prvkov sa po dĺžke mosta mení. Zo statického hľadiska nejde o pravú priehradovú konštrukciu, pretože pripojenie pásov k diagonálam je riešené pomocou niekoľkých tisícok vysokopevnostných skrutiek. Takéto pripojenie už nemožno považovať za kĺbové, ale môžeme skôr hovoriť o tuhom spojení. Oceľová konštrukcia pôsobí ako priestorová konštrukcia, do ktorej tuhosti sú zahrnuté aj pozdĺžne stužovadlá v rovinách horných a dolných pásov. Na moste sa použili hrncové ložiská s nosnosťou 12 až 55 MN a vodotesné dilatačné závery na cestnej vozovke a chodníkoch. Na dosiahnutie centrického zaťaženia úložných styčníkov hlavných nosníkov aj pri pozdĺžnych posunoch mosta sa ložiská montovali v obrátenej polohe, t. j. klznou plochou na pilieri. Pod stredným hlavným nosníkom na pilieri č. III je pevné ložisko, na ostatných pilieroch sú jednosmerné klzné ložiská. Ložiská pod krajnými hlavnými nosníkmi sú obojsmerne posuvné. Celkovo sa na stavbu spotrebovalo 13 200 ton ocele a 323 000 skrutiek.

Spodnú stavbu mosta tvorí päť masívnych pilierov s výškou od 12 do 22 m, so šesťuholníkovým pôdorysom, ktorý sa smerom nahor kónicky rozširuje. Štyri piliere sú založené s ochrannou podzemnou stenou, piaty pilier je založený na vŕtaných veľkopriemerových pilótach. Druhý pilier, ktorý sa nachádza priamo v koryte, bol zakladaný na umelom ostrove.

Železničná mostovka

Zaťaženie spôsobené železničnou dopravou je prenášané pomocou troch hlavných nosníkov. Keďže je železničná mostovka navrhnutá ako prvková s centrickým uložením mostníc, zaťaženie sa prenáša do hlavných nosníkov cez pozdĺžniky a priečniky. Vzhľadom na to, že pozdĺžniky boli pripojené na priečniky až pri úplnom stálom zaťažení, s hlavnou mostnou konštrukciou spolupôsobia iba na premenné zaťaženie.

Diaľničná mostovka

Táto mostovka je navrhnutá ako plávajúca, čiže nie je spojená s hlavnými nosníkmi priamo, ale pomocou posuvných ložísk. Konštrukcia mostovky je navrhnutá ako spriahnutá, zložená z dvoch oceľových nosníkov s prierezom I 340, na ktorých sú položené prefabrikované betónové panely. Tie sú navzájom aj s I-nosníkmi spriahnuté pomocou druhej vrstvy betónu a spriahovacích tŕňov. Ložiská sú vo vzdialenosti približne 1,8 m. Mostovka je neposuvne uložená v strede mosta len na strednom hlavnom nosníku. Ostatné priečne spriahnuté I-nosníky sú uložené posuvne len v pozdĺžnom smere. Na krajných hlavných nosníkoch a na rímsových nosníkoch sú posuvné obojsmerne. Takýmto uložením mostovka nespolupôsobí s hlavnými nosníkmi a staticky tvorí spojitú železobetónovú dosku.

Monitoring mosta

Prístavný most je v súčasnosti najvyťaženejším mostom v Bratislave. Pôvodne bol projektovaný na kapacitu 50 000 vozidiel denne. Dnes sa cez most prepraví viac ako 100 000 vozidiel/24 h, čo predstavuje raz toľko vozidiel, ako bol pôvodný predpoklad. Takýto nárast dopravy má vplyv najmä na únavu konštrukčných detailov. Z tohto dôvodu sa Prístavný most vybral ako pilotný projekt na tvorbu dlhodobého monitoringu mostných konštrukcií na Slovensku. Samozrejme, pri výbere vhodného mosta sa posudzovalo viacero konštrukčných faktorov. Na tomto projekte sa podieľajú výskumníci zo Slovenskej technickej univerzity v Bratislave v spolupráci s Národnou diaľničnou spoločnosťou a Železnicami Slovenskej republiky.

Monitorovanie stavu mostných konštrukcií bude prebiehať na základe takzvaných nedeštruktívnych dynamických metód. Základ merania tvorí zisťovanie vlastných frekvencií konštrukcie mosta. Monitoring mostných konštrukcií je založený na dlhodobom sledovaní týchto vlastných frekvencií. Zjednodušene sa dá tento proces opísať tak, že pri zaznamenaní zmeny hodnoty vlastných frekvencií nastala na konštrukcii mosta porucha. Celý tento proces je však mnohonásobne komplikovanejší. Okrem vytvorenia viacerých numerických modelov v programoch založených na metóde konečných prvkov bude potrebné vyvinúť softvér, ktorý umožní lokalizáciu chýb na konštrukcii mosta. V súčasnosti prebieha príprava laboratórneho modelu Prístavného mosta, na ktorom sa budú overovať a kalibrovať meracie zariadenia. Tento model bude slúžiť aj na primárne testy samotného monitorovania konštrukcie mosta.

Ako už bolo spomenuté, monitorovanie konštrukcií je založené na nedeštruktívnej metóde, konkrétne označovanej AVM (ambient vibration method). Výhodou tejto metódy je, že na budenie konštrukcie sa využívajú bežné zaťaženia konštrukcie, ako sú zaťaženie dopravou alebo vetrom. Takisto nie je potrebné využívať nijaké špeciálne budiace vozidlá ani zariadenia, ani odoberať žiadne vzorky z konštrukcie. Treba si uvedomiť, že dynamické merania, ktoré si nevyžadujú obmedzenia dopravy, majú najmä pri strategických mostných konštrukciách aj nesmierny ekonomický prínos. Po nakalibrovaní celej metódy budeme schopní získavať informácie o konštrukcii v reálnom čase, čo by malo v konečnom dôsledku nielen výrazne znížiť bezpečnostné riziká pre užívateľov, ale aj minimalizovať náklady na údržbu chýb na konštrukcii vďaka ich skorej detekcii. AVM metóda by však nemala slúžiť na nahradenie tradičných metód kontroly mostných konštrukcií, skôr by ich mala dopĺňať a vytvárať systematické hodnotenie ich stavu.

Keďže mosty tvoria dôležitú časť infraštruktúry, je potrebné zabezpečiť ich spoľahlivosť počas celej životnosti. Prístavný most v Bratislave môžeme v súčasnosti jednoznačne označiť ako najstrategickejší most na Slovensku. Jeho vypadnutie zo siete infraštruktúry bez adekvátnej náhrady by dnes malo veľmi nepriaznivý vplyv nielen na život v Bratislave, ale aj celú západnú časť Slovenska. Monitorovanie mostov nám môže poskytnúť informácie potrebné pri ich inšpekcii, opravách a rekonštrukciách ešte vo veľmi skorom štádiu.

Záver

Súčasťou projektu zameraného na dlhodobé monitorovanie mostných konštrukcií bude viacero takýchto objektov na Slovensku. Samotný výber bude reprezentovať typické konštrukcie, s ktorými sa u nás možno stretnúť. Prístavný most je prvým pokusom o vytvorenie dlhodobého systému na identifikáciu stavu mostných konštrukcií.

Príspevok vznikol s podporou výskumného grantu APVV 0236-12 – Monitorovanie nosných konštrukcií mostov opakovanými dynamickými experimentmi.

TEXT: Ing. Michal Fábry, Ing. Tomáš Živner, PhD., doc. Ing. Rudolf Ároch, PhD., prof. Ing. Milan Sokol, PhD.
FOTO a OBRÁZKY: Ing. Peter Paulík, PhD., autori

Autori pracujú na Stavebnej fakulte STU v Bratislave.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.