Projekt a rekonštrukcia mosta na Ceste na Bankov – II/547 Čermeľská cesta

Článok prináša popis dôvodov, prípravy návrhu a získaných skúseností z rekonštrukcie mostného objektu na Ceste na Bankov – Cesta II/547 Čermeľská cesta v Košiciach.

Dodatočným spriahnutím starších typov mostných nosníkov KA-61 s doskou mostovky a aplikáciou sekundárnej ochrany betónu a výstuže sa podarilo zabezpečiť dostatočnú únosnosť pôvodnej nosnej konštrukcie a zlepšiť stavebnotechnický stav objektu.

Autori článku, ktorí pôsobia v spoločnosti Amberg Engineering Slovakia, s.r.o., Bratislava, vypracovali dokumentáciu na stavebné povolenie v podrobnostiach dokumentácie na realizáciu rekonštrukcie mosta na Ceste na Bankov – Cesta II/547 Čermeľská cesta v Košiciach. Objednávateľom projektu a investorom stavby bolo mesto Košice. Objekt rekonštruovala spoločnosť IZOLEX BAU s.r.o., Košice.

Charakteristika a opis pôvodnej konštrukcie mosta

Most sa nachádza na mestskej komunikácii Cesta na Bankov II/547. Komunikácia má šírku 7,0 m – kategória komunikácie je MK 8,0/50, smerovo aj výškovo je v priamke. Pozdĺžny sklon cesty je 5,18 % (niveleta stúpa smerom na Bankov). Mostný objekt premosťuje mestskú komunikáciu a Čermeľský potok (obr. 1).

Nosná konštrukcia je jednopoľová, tvoria ju uzatvorené prefabrikáty typu KA-61. Dĺžka nosníkov je 22,60 m. Nosná konštrukcia staticky pôsobí ako prostá doska. Prefabrikáty sú uložené na oporách prostredníctvom lepenky. Na moste sú po oboch stranách umiestnené chodníkové dosky šírky 1,60 m, na ktorých je osadené zábradlie mestského typu so zvislou výplňou.

Šírka jazdných pruhov je 2 × 3,50 m. Na chodník na moste na výtokovej strane nenadväzuje chodník pred, ani za mostom. Na vtokovej strane sa chodník nachádza pred mostom, za mostom nepokračuje. Spodná stavba mosta je tvorená gravitačnými oporami založenými plošne. Na opory nadväzujú rovnobežné krídla, ktoré sú od opôr dilatačne oddelené. Povrchy opôr aj krídiel sú pokryté kamenným obkladom.

Stav mostného objektu, dôvody a rozsah rekonštrukcie

V rámci spracovania projektovej dokumentácie stavby sa vykonala vizuálna prehliadka mosta so zameraním na:

• vznik a rozvoj trhlín,
• stav výstuže nosnej konštrukcie,
• úpravu existujúceho (obr. 2) a možnosti riešenia nového šírkového usporiadania na moste zohľadňujúceho požiadavky užívateľov,
• poškodenie betónových častí spodnej (obr. 3) a hornej stavby mosta,
• stav prechodových oblastí mosta,
• vplyv nefunkčného povrchového odvodnenia a cestnej priekopy pod mostom na celkové pôsobenie mostného objektu.

Návrh rekonštrukcie objektu sa zameral na zlepšenie statických a funkčných parametrov mosta a na zlepšenie stavebnotechnického stavu objektu. Spriahnutie mostných prefabrikátov a dosky mostovky skonsolidovalo statické vlastnosti. Kompletná výmena mostného zvršku a realizácia nových prechodových oblastí predĺžia životnosť objektu a zabezpečia požadovaný užívateľský štandard.

Výpočtový model mosta a statický výpočet

Navrhnuté riešenie zosilnenia mosta pomocou spriahnutia pôvodných nosníkov s novou železobetónovou doskou sa overilo statickým výpočtom. Na stanovenie návrhových veličín sa v programe Midas Civil vytvoril priestorový výpočtový model mosta (obr. 4). Model nosnej konštrukcie pozostával z roštového modelu tvoreného pozdĺžnymi nosníkmi, ktoré sa spojili pomocou priečnych rebier.

Tuhosti nosníkov v modeli zodpovedali skutočným tuhostiam a rozmerom mostných prefabrikátov a charakteristikám použitých materiálov. Priečne rebrá sa modelovali v roštovom modeli ako nosníky s príslušnými parametrami spolu so spriahajúcou doskou.

Výpočtový model zohľadňoval navrhované šírkové usporiadanie (obr. 5), postup výstavby, statické pôsobenie a reologické vlastnosti betónu v čase zhotovenia pôvodnej nosnej konštrukcie a v čase realizácie dosky. Návrhové hodnoty sa následne použili ako vstupy na posúdenie rozhodujúcich prierezov a na výpočet zaťažiteľnosti mosta.

Postup a technológia výstavby

Rekonštrukcia mostného objektu prebiehala v 4 etapách:

• 1. etapa: presmerovanie dopravy na pravú stranu mosta smerom na Bankov, práce prebiehali na ľavej časti mosta,
• 2. etapa: presmerovanie dopravy na zrekonštruovanú ľavú stranu mosta v smere do Košíc, rekonštruovala sa pravá časť mosta,
• 3. etapa: sanačné práce pod mostom na polovici mosta,
• 4. etapa: sanačné práce pod mostom na druhej polovici mosta.

Rekonštrukcia mostného objektu a priľahlých komunikácií sa uskutočnila od apríla do augusta 2020.

Technické riešenie rekonštrukcie mosta

Realizácia projektu rekonštrukcie sa zamerala na nasledovné časti mosta a vybavenie mostného objektu.

Nosná konštrukcia

Mostný zvršok sa odstránil až po horný povrch prefabrikátov KA-61. Odbúrali sa aj záverné múriky, časti krídiel a koncové priečniky (obr. 6). Na moste sa zrealizovala nová spriahajúca doska, ktorá sa spriahla s pôvodnými prefabrikátmi lepiacou maltou pomocou lepených kotiev s priemerom 14 mm. Kotvy sa osadili do vopred vyvŕtaných otvorov.

Do jedného nosníka sa zabudovalo 196 ks zvislých a 88 ks šikmých prvkov spriahnutia. Na prvky spriahnutia na príslušnú časť nosnej konštrukcie sa položili kari siete KY49 100/100-8/8, ktoré tvorili výstuž spriahajúcej dosky. Nové časti záverných múrikov sa spriahli s pôvodnými úložnými prahmi pomocou lepených kotiev. Záverné múriky sa vybetónovali spolu so zavesenými krídlami.

Pred betonážou nových koncových priečnikov sa dovnútra každého prefabrikátu (na nižšom konci nosníkov) umiestnila na dno plastová rúrka s priemerom 100 mm. Jej funkciou je zabezpečiť odvetranie vnútra nosníkov.

Vozovka na moste

Po vybetónovaní spriahajúcej dosky sa zaizolovala mostovka a konštrukčné vrstvy vozovky na moste. Zloženie konštrukčných vrstiev vozovky je v súlade s normou STN 73 6242, Vozovky na mostoch pozemných komunikácií, navrhovanie a požiadavky na materiály.

Navrhla sa dvojvrstvová vozovka s celoplošnou izoláciou z asfaltových pásov. Celková hrúbka vozovky je konštantná: 90 mm. Priečny sklon vozovky je strechovitý 2,50 %.

Zloženie vozovky na moste je nasledovné:

Kryt − Asfaltový koberec mastixový, modifikovaný, SMA 11 PMB, 40 mm, STN EN 13108-5

Spojovací postrek − Emulzný, modifikovaný (0,3 kg/m²) PS, CBP, STN EN 73 6129

Ochranná vrstva − Asfaltový betón, modifikovaný, AC 11 OBRUS PMB, 45 mm, STN EN 13108-1

Spojovací postrek − Emulzný, modifikovaný (0,3 kg/m²) PS, CBP, STN EN 73 6129

Izolácia − Natavovaný asfaltový izolačný pás, NAIP, 5 mm, STN EN 73 6242

Pečatiaca vrstva − STN EN 73 6242

Spolu − 90 mm

Styk obrubníkovej časti ríms a nového krytu vozovky sa vyplnil trvalo pružnou zálievkou s predtesnením podľa Vzorových listov Stavieb pozemných komunikácií VL 4 – Mosty (ďalej len VL 4).

Odvodnenie

Vzhľadom na priestorové možnosti neboli odvodňovače navrhnuté. Odvodnenie povrchu izolácie mostovky zabezpečujú drenážne tvarovky. Tvarovky sa osadili do vyvŕtaných otvorov v škáre medzi susediacimi prefabrikátmi, ktorej šírka postačovala na vloženie rúrky s priemerom 50 mm. Otvory sa vyvŕtali na najnižšom mieste mosta (2-krát) a v strede mosta (2-krát ).

Voda z povrchu izolácie mosta sa odvádza do drenážnych tvaroviek dvomi pozdĺžnymi a jedným priečnym drenážnym kanálikom. Z drenážnych tvaroviek je voda do priestoru pod most odvedená nerezovou rúrkou s priemerom 50 mm, ktorá presahuje pod nosnú konštrukciu o 100 mm.

Rímsová a chodníková doska, rímsy

Na moste je navrhnutá nová rímsová doska a chodníková doska. Šírka rímsovej dosky na ľavej strane mosta (na strane výtoku) je 800 mm s vyložením rímsy 250 mm od hrany nosnej konštrukcie. Výška odrazového obrubníka nad vozovkou je 150 mm. Priečny sklon rímsovej dosky je 4,0 % smerom k vozovke.

Šírka chodníkovej dosky na moste vpravo (na strane vtoku) je 1 720 mm s vyložením rímsy 250 mm od hrany nosnej konštrukcie. Výška odrazového obrubníka nad vozovkou je 180 mm. Priečny sklon povrchu chodníkovej dosky je 2,5 % smerom k vozovke. Kotvenie ríms do nosnej konštrukcie je zabezpečené lepenými svorníkovými kotvami.

Rímsová a chodníková doska sú v súlade so vzorovými listami VL 4 natreté ochranným náterom proti účinkom rozmrazovacích solí na šírke 500 mm na vtokovej strane, resp. na celej šírke na výtokovej strane. Povrch betónu chodníkovej sa upravil metličkovaním. 

Ložiská

Nosná konštrukcia je uložená na pôvodných oceľových ložiskách. Existujúce ložiská sa nesanovali.

Mostné závery

Nové povrchové mostné závery nad oporami sú navrhnuté na dilatačný pohyb ± 40 mm. Osadenie záverov si nevyžadovalo vytvorenie káps v nosnej konštrukcii, resp. v záverných múrikoch. Konštrukcia mostných záverov je navrhnutá na výšku vrstiev vozovky bez použitia chemických kotiev (obr. 7).

V rímsovej doske a v chodníkovej doske sa na osadenie mostných záverov vynechali niky (obr. 8). V týchto častiach sa závery prekryli plechmi hrúbky 10 mm, konštrukcia ktorých umožňuje dilatačný pohyb.

Bezpečnostné zariadenia

Záchytné bezpečnostné zariadenie je tvorené zábradľovým zvodidlom s úrovňou zachytenia H2 na rímsovej doske na výtokovej strane a zábradlím mestského typu na chodníkovej doske na vtokovej strane.

Zvodidlá sú typu DAK H2S-H15 a pred a za mostom sú ukončené zvodnicou s výškovým nábehom (obr 9). Pre zvýšenie bezpečnosti užívateľov komunikácie sa pri opore na strane od Bankova osadilo betónové zvodidlo.

Prechodové oblasti a prechodové dosky

Prechodovú oblasť tvorí zhutnený zásyp. Prechodová oblasť za mostom je upravená podľa VL 4 bez prechodových dosiek. Prechodový klin sa vybudoval zo zemín veľmi vhodných do násypov (štrkodrvina frakcie 16 – 32 mm) hutnením po vrstvách hrúbky max. 300 mm na mieru zhutnenia I_D = 0,85.

Na rube opôr bola navrhnutá plošná izolácia, ktorá sa zatiahla 600 mm pod hornú plochu úložného prahu. Odtekanie vody spoza rubu opôr je vyústené naprieč výtokovými krídlami.

Úpravy pod mostom

Úpravy pod mostom sa týkali len obnovy funkčnosti cestnej priekopy, pričom požiadavkou správcu bolo bezúdržbové riešenie. Z cestnej priekopy pod mostom, pôvodne tvorenej betónovým žľabom, sa odstránili všetky oceľové poklopy a vyčistilo, vyfrézovalo a prehĺbilo sa dno asi o 30 mm.

Dno priekopy sa vyspádovalo maltou a položil sa naň plastový drenážny profil DN 150, ktorý sa zaústil do existujúcej šachty. Voľný priestor žľabu sa zasypal štrkodrvinou.

Ostatné zariadenia na moste a súvisiace objekty

Na moste sa v chodníkovej doske na vtokovej strane nachádzajú siete elektronických komunikácií (SEK) v správe spoločnosti Slovak Telekom, a. s., ktoré sa počas realizácie prekladali v závislosti od etáp výstavby.

Sanácia pohľadových a podhľadových betónových povrchov mosta

Pri sanácii poškodených pohľadových a podhľadových betónových povrchov mosta sa osvedčil nasledujúci postup prác:

• očistenie konštrukcie vysokotlakovým vodným lúčom na zdravý betón s odtrhovou pevnosťou 1,5 MPa,
• odstránenie skorodovaných častí výstuže a ošetrenie antikoróznym náterom,
• určenie rozsahu poškodenia výstuže: v prípade väčšieho úbytku účinnej plochy výstuže sa existujúca výstuž doplnila dodatočne lepenou výstužou,
• aplikácia kryštalického izolačného náteru/nástreku na realkalizáciu karbonatizovaného betónu a ako ochrana na báze cementovej kryštalizácie proti pôsobeniu chloridov,
• nanesenie spojovacieho mostíka na dôkladné prepojenie novej krycej vrstvy s existujúcou konštrukciou,
• aplikácia sanačného systému (sanačná malta R4 podľa STN EN 1504-3 Výrobky a systémy na ochranu a opravu betónových konštrukcií. Definície, požiadavky, riadenie kvality a hodnotenie zhody. Časť 3: Opravy s nosnou funkciou a bez nosnej funkcie): jednovrstvový systém pre poškodenie do 30 mm, dvojvrstvový systém pre poškodenie do 50 mm,
• nanesenie ochranného náteru na kryštalickom základe,
• nanesenie zjednocujúceho náteru.

Trvalé dopravné značenie

Projekt obsahoval tiež obnovu trvalého dopravného značenia po rekonštrukcii mosta. Po uložení obrusnej vrstvy vozovky sa na celom úseku nanieslo vodorovné dopravné značenie. To pozostáva z kombinácie značiek V1a (dĺžka 90,0 m), V4 (dĺžka 196,0 m), ktoré sa obnovili do stavu pred rekonštrukciou. Vodorovné dopravné značenie sa zhotovilo nastriekaním na očistený povrch vozovky, realizovalo sa bielou farbou v reflexnej úprave v súlade s STN 01 8020.

Projekt ďalej obsahoval osadenie zvislého dopravného značenia na miestnej komunikácii pred mostom v smere z Bankova do centra mesta po pravej strane, kde sa navrhla výmena troch značiek Z3b (červeno bielej farby) za tri dvojice značiek Z3b (červeno-žltej farby). Na ceste II/547 v smere z Jahodnej do Košíc sa osadila dvojica dopravných značiek B24 (Zákaz vjazdu vozidiel, ktorých výška presahuje 4,7 m).

Ďalšia časť projektu obsahovala návrh organizácie dopravy a parkovacích státí na parkovisku na pravej strane cesty II/547 v smere z Košíc do Jahodnej. Tu bola navrhnutá jednosmerná komunikácia šírky 3,4 m vyznačená na ploche parkoviska vodiacimi čiarami V4 (dĺžka 210,0 m). Šikmé parkovacie státia (45°) sú vyznačené značkou V10b (dĺžka 165,6 m), pričom celkový počet státí je 22 ks so šírkou 2,4 m.

Záver

Cieľom návrhu technického riešenia rekonštrukcie bolo odstránenie porúch a nedostatkov zistených počas prehliadky a diagnostiky mostného objektu. Realizáciou navrhnutých prác, sanáciou pohľadových a podhľadových plôch a ochranou spodnej stavby sa zlepšil stavebnotechnický stav mosta (obr. 10, 11).

Spriahnutím mostných nosníkov KA-61 so železobetónovou doskou sa dosiahli hodnoty normálnej, výhradnej a výnimočnej zaťažiteľnosti požadované normami a technickými predpismi.

Roman Koneracký, Ľubomír Kožlej a Dušan Vongrej pôsobia v spoločnosti Amberg Engineering Slovakia, s.r.o.

Článok bol publikovaný v časopise Inžinierske stavby 02/2021.