Návrh mostného objektu 201-00 na ceste II/552 s využitím BIM nástroja

Spoločnosť Amberg Engineering Slovakia, s. r. o., spracúva projektovú dokumentáciu stavby KE, Rekonštrukcia a modernizácia cesty II/552 – Slanecká cesta pre stavebné povolenie v podrobnostiach realizácie stavby (DSPRS). V rámci stavby sa navrhli dva trvalé mostné objekty (201-00, 202-00) a jeden dočasný mostný objekt 801-00. Článok sa zameriava na projektové riešenie mostného objektu 201-00 s využitím BIM nástroja s parametrickým modelovaním konštrukcie.

Komunikácia II/552 je vstupnou radiálou do mesta Košice zo smeru Veľké Kapušany – Slanec a zároveň hlavnou dopravnou trasou spájajúcou obce Zemplína s Košicami. Podľa údajov dokumentu Stratégia rozvoja dopravy a dopravných stavieb mesta Košice je na Slaneckej ceste celková intenzita dopravy vyššia ako 28 000 vozidiel/24 h s podielom nákladnej dopravy asi 5,5 %.

Po dobudovaní siete diaľnic a rýchlostných ciest sa komunikácia napojí na diaľnicu D1 Budimír – Bidovce, na rýchlostnú cestu R2 Šaca – Košické Oľšany a na rýchlostnú cestu R4 Košice – Milhosť. Súbeh rýchlostných ciest R2 a R4 je súčasťou doplnkovej cestnej siete TEN-T koridoru Rýn – Dunaj – druhá súbežná os s vetvou do Prahy, Žiliny a na slovensko-ukrajinskú hranicu.

Objekt 201-00 Most na ceste II/552 v km 0,376 nad Myslavským potokom

Mostný objekt 201-00 je situovaný v intraviláne južnej časti mesta Košice (mestská časť Košice-Nad Jazerom) v blízkosti križovatky Textilná. Po moste vedie komunikácia II/552 (SO 101-00) ponad Myslavský potok. Na dot­knutom území intravilánu sa nachádza množstvo inžinierskych sietí.

Niektoré z nich však nebolo možné z technického a technologického hľadiska preložiť, preto návrh zakladania a spodnej stavby mosta rešpektuje polohu a ochranné pásma týchto sietí. Na časti územia sa nachádza pôvodná konštrukcia mosta M4898.01 (obr. 1), ktorá sa na začiatku výstavby nového mosta odstráni.

Mostný objekt 201-00 je navrhnutý vo forme dvoch samostatných súbežných mostov (ľavý a pravý most), pozostávajúcich z jedného dilatačného celku. Most je navrhnutý ako jednopoľový, tvoria ho predpäté tyčové prefabrikáty a spriahajúca monolitická doska. Šikmosť mosta je ľavá, pod uhlom 48 stupňov.

Z hľadiska šírkového usporiadania komunikácie na moste ide o štvorpruhovú komunikáciu s pridaným pruhom na zaradenie vozidiel (ľavý most) a vyradenie vozidiel (pravý most). Komunikácia je rozdelená stredným deliacim pásom so šírkou 1,75 m.

Geometria mosta sa vykreslila použitím doplnkového parametrického 3D modelovacieho nástroja. Po zadaní smerového a výškového vedenia nivelety cesty sa v rámci úseku mosta vytvoril typický priečny rez (obr. 2), ktorý sa použil na vygenerovanie tvaru nosnej konštrukcie po priestorovej krivke pripravenej nivelety (obr. 3).

Po vygenerovaní konštrukcie v parametrickom nástroji sa jej tvar exportoval do 3D modelu, v ktorom prebiehali ďalšie kroky, a to detailné modelovanie zakladania, spodnej stavby, nosnej konštrukcie a následné vyhotovenie výkresových príloh.

Zakladanie mosta

Vzhľadom na základové pomery sa navrhlo hĺbkové založenie mostného objektu, ktoré tvoria veľkopriemerové pilóty vyhotovené pod ochranou pažnice s vnútorným priemerom 800 mm, s vonkajším priemerom 880 mm (v zmysle STN EN 1536:2010+A1:2015) a s hrúbkou steny pažnice vrátane zámku 40 mm (ďalej len pilóty Ø 900 mm).

Výkopové práce na mostnom objekte sa navrhuje realizovať v dvoch fázach. Vo fáze I sa vyhotovia výkopové jamy pre opory č. 1 a 3 ľavého mosta. Výkop slúži aj na demolačné práce pôvodnej konštrukcie mosta (M4898.01). Ľavá strana výkopu pri moste električkovej dráhy sa zabezpečí pažením štetovnicami.

Pravá strana výkopu pri dočasnom premostení SO 801-00 sa zabezpečí záporovým pažením. Ostatné strany výkopu sa navrhli so sklonmi svahov 1 : 1. Základové jamy sa zrealizujú s rampami na prístup strojov. Opory ľavého mosta sa založia na pilótach Ø 900 mm s dĺžkou 11,0 m.

Celková demolácia pôvodnej konštrukcie mosta sa uskutoční počas výkopovej fázy I. Pred demolačnými prácami sa zrealizujú potrebné preložky sietí a dočasné premostenie SO 801-00 s obojsmernou premávkou. Demolačné práce sa začnú po presmerovaní dopravy na dočasné premostenie.

Odstráni sa príslušenstvo mosta, ktoré pozostáva zo zábradľových zvodidiel, asfaltovej vozovky a monolitických ríms. Následne sa vybúra železobetónová nadbetonávka nosníkov a odstráni sa 10 ks vnútorných betónových nosníkov VLOŠŠÁK s dĺžkou 13,6 m.

Po stranách mosta sa odstránia dva oceľové nosníky HEB 400 s dĺžkou 17,0 m. Demolácia spodnej stavby prebehne po dokončení výkopovej fázy I. Počas demolačných prác bude nevyhnutné zabezpečiť koridor dočasného premostenia proti možnému prepadu častí stavebného materiálu.

Vo fáze II sa vyhotovia výkopové jamy pre opory č. 2 a 4 pravého mosta. Ľavá strana výkopu sa ochráni pažením štetovnicami s dĺžkou 9,0 m, ktoré zabezpečí prechodovú oblasť novovybudovaného ľavého mosta. Štetovnice sa osadia ešte pred budovaním prechodovej oblasti za oporami č. 1 a 3.

Ostatné strany výkopu budú mať sklony svahov 1 : 1. Stavebné jamy sa zrealizujú s rampami na prístup strojov. Opory č. 2 a 4 sú založené na pilótach Ø 900 mm s dĺžkou 11,0, 15,0 a 17,0 m. Dlhšie pilóty sú na pravej strane základovej jamy, a to z dôvodu dodržania ochranného pásma kanalizácie DN2400/1700.

Pri vŕtaní a betonáži krajných pilót v pravej časti stavebnej jamy bude nevyhnutné dbať na ochranné pásmo kanalizácie DN2400/1700 a vzdušného vedenia VVN 110 kV.

Spodná stavba

Opory č. 1 a 3 ľavého mosta a opory č. 2 a 4 pravého mosta sú masívne, monolitické, šikmé a založené na veľkopriemerových pilótach Ø 900 mm. Každú oporu tvorí úložný prah, zavesené mostné krídla, záverný múrik s konzolou na osadenie mostného záveru a uloženie prechodovej dosky.

Úložný prah má šírku 1,55 m v kolmom smere. Horná plocha úložného prahu je navrhnutá v sklone 4 % smerom od záverného múrika. Na hornej ploche sa na každej opore zhotovia štyri podložiskové bloky na osadenie hrncových ložísk. Horná plocha podložiskových blokov je vodorovná.

Vzdialenosť medzi hornou plochou úložného prahu a spodnou plochou krajných priečnikov v osi ložísk je 0,40 m na pravom moste a 0,43 m na ľavom moste. Záverný múrik má hrúbku 0,45 m. Zo záverného múrika smerom k nosnej konštrukcii prečnievajú konzoly na osadenie mostného záveru.

Medzi nosnou konštrukciou a záverným múrikom je priestor so šírkou 0,15 m. V záverných múrikoch sa v zrkadle mosta osadí 1× HDPE chránička DN 75. Mostné krídla sú železobetónové, rovnobežné, zavesené na oporách.

Zavesené vonkajšie krídla majú šírku steny 0,55 m a dĺžku 3,69 m. Vo vonkajších krídlach na opore č. 2 a 3 sa vyhotoví priechod pre drenážnu rúrku s priemerom 150 mm. Vnútorné konzolové krídla v zrkadle mosta majú šírku 0,865 m a zabezpečujú uloženie stĺpika zvodidiel a dostatočné ukotvenie vnútorných ríms.

Horná stavba

Zo statického hľadiska ide o jednopoľovú proste uloženú nosnú konštrukciu tvorenú predpätými tyčovými prefabrikátmi a spriahajúcou monolitickou doskou. Rozpätie poľa je 17,20 m. Nosná konštrukcia mosta pozostáva z tyčových prefabrikátov s dĺžkou 17,70 m, výškou 0,85 m s osovými vzdialenosťami 1,15 m, ktoré sú spriahnuté monolitickou doskou s hrúbkou 0,22 m.

Celková výška nosnej konštrukcie je tak 1,07 m. Pozdĺžny sklon mosta je 0,1 %. Šírka spriahajúcej dosky ľavého aj pravého mosta je 12,35 m. Na zabezpečenie väčšej tuhosti konštrukcie v priečnom smere sú navrhnuté koncové priečniky so šírkou 0,95 m (v kolmom smere) a rovnakou dĺžkou, ako je šírka spriahajúcej dosky.

Nosníky sa uložia na spodnú dosku priečnika s výškou 0,45 m. Spodná doska priečnika sa uloží na 4 ks hrncových ložísk. Po zmonolitnení budú mať koncové priečniky celkovú výšku 1,52 m. Priečniky sú železobetónové a zhotovujú sa v dvoch etapách.

V prvej etape sa vybetónuje spodná časť priečnika, na ktorú sa uložia nosníky (obr. 4). Spodná časť priečnika zostáva podskružená, pričom skruž musí byť schopná preniesť aj tiaž prefabrikátu a čerstvého betónu spriahajúcej dosky a ostatnej časti priečnika.

Nosníky sa na priečnik ukladajú na vrstvu plastmalty, ktorou sa korigujú drobné nepresnosti zhotovenia spodnej stavby, prípadne iné odchýlky od výšok daných projektom. Po uložení nosníkov, vystužení priečnikov a dosky sa konštrukcia zmonolitní (obr. 5). Skruž podopierajúca priečnik sa odstráni po 28 dňoch od vybetónovania priečnika a dosky.

Záver

Využitie BIM nástroja pri projektovaní mostov zjednodušuje vytváranie rezov a pohľadov na konštrukcie, ako aj na jestvujúci alebo upravený terén. Zadávanie tvaru nosnej konštrukcie pomocou parametrických hodnôt pomáha rýchlejšie získavať grafické výsledky pri zmene trasy komunikácie či samotnej geometrie konštrukcie mosta.

Vhodnosť použitia parametrického modelovania vidíme hlavne pri komplikovaných tvaroch mostných konštrukcií, pri ktorých dochádza počas procesu projektovania k mnohým zmenám. V neposlednom rade je BIM nástroj výnimočným a rýchlym pomocníkom pri presnom stanovení výkazu použitých materiálov.

Mohlo by vás zaujímať: BIM projektování mostů

Po vyprojektovaní mosta s využitím BIM nástroja získavame databázu informácií, prezentovanú ako 3D model doplnený o informácie o konkrétnych elementoch. BIM model teda obsahuje všetky informácie o konštrukciách, použitých prvkoch, materiáloch a o ich parametroch.

Hlavným cieľom BIM nie je vytvoriť len samotný 3D model, ale zložiť úplné, spoľahlivé, dostupné a ľahko vymeniteľné informácie o budovanom objekte, ktoré budú k dispozícii každému, kto ich bude počas celého životného cyklu od výstavby, prevádzky, údržby až po prípadnú demoláciu objektu potrebovať.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby 2/2019.