ลฝelezniฤnรฝ most s konลกtrukฤnรฝm systรฉmom extrรฉmne stlaฤenej stavebnej vรฝลกky
Stavebnรฝ objekt, ktorรฝ je predmetom tohto ฤlรกnku, je sรบฤasลฅou stavby Rekonลกtrukcia ลฝST Chrastava. V rรกmci rekonลกtrukcie ลพelezniฤnej stanice a priฤพahlรฝch traลฅovรฝch รบsekov bolo navrhnutรฉ novรฉ smerovรฉ a vรฝลกkovรฉ vedenie.
Mostnรฉ objekty boli v zรกvislosti od ich stavu, novรฝch geometrickรฝch pomerov trate a poลพiadaviek investora v rรดznej miere rekonลกtruovanรฉ. Predmetnรฝ ลพelezniฤnรฝ most, vedรบci ponad miestnu komunikรกciu spรกjajรบcu priemyselnรบ zรณnu s ฤeskรฝm mestom Chrastava, sa nachรกdza v tesnej blรญzkosti ลพelezniฤnej stanice.
Existujรบci stav
V sรบฤasnosti prevรกdza most dve koฤพaje ponad miestnu komunikรกciu na ulici U Nisy. Kaลพdรก koฤพaj vedie po samostatnej oceฤพovej konลกtrukcii, priestor medzi nimi je vyplnenรฝ oceฤพovรฝmi plechmi. Nosnรก konลกtrukcia je uloลพenรก na ลพelezobetรณnovom รบloลพnom prahu. Murivo opรดr je kamennรฉ, spevnenรฉ injektรกลพou a s povrchom upravenรฝm betรณnovou stierkou.
Prieskum neodhalil prรญtomnosลฅ oceฤพovej vรฝstuลพe v oporรกch. Murivo opรดr mรก mnoลพstvo priesakov, vรฝluhov a trhlรญn aj napriek izolรกcii v predpoliach, jeho stav sa vรฝrazne zhorลกuje. Pod รบloลพnรฝm prahom prvej opory vpravo sรบ viditeฤพnรฉ deformรกcie s nebezpeฤenstvom mierneho poklesu รบloลพnรฉho prahu.
Vzhฤพadom na zhorลกujรบci sa stav opรดr sa neodporรบฤalo ich zachovanie, naopak, bolo ลพiaduce opory nahradiลฅ a upraviลฅ ich umiestenie tak, aby nedochรกdzalo k nรกrazu vozidiel do opรดr. รloลพnรฉ prahy tvorรญ pรคลฅ ลพelezobetรณnovรฝch dielov. Krรญdla opory sรบ ลกikmรฉ, na oporu O1 nadvรคzujรบ krรญdla zo ลพelezobetรณnu, a to vrรกtane rรญms.
Krรญdla sรบ kamennรฉ, okrem krรญdel opory O1 nemajรบ povrchovรบ รบpravu. Na ฤพavรฉ krรญdlo nadvรคzuje krรกtky kamennรฝ mรบrik. Prechod ลพelezniฤnรฉho zvrลกku na most je zabezpeฤenรฝ pomocou prefabrikovanรฝch ลพelezobetรณnovรฝch rรญmsovรฝch mรบrov, ktorรฉ boli pridanรฉ v rรกmci rekonลกtrukcie รบloลพnรฝch prahov a podloลพiskovรฝch blokov v roku 2013. Most je kolmรฝ, dฤบลพka premostenia je 4,45 m s rozpรคtรญm nosnej konลกtrukcie 5,1 m.
Predoลกlรฝ stupeล dokumentรกcie
V stupni dokumentรกcie na รบฤely รบzemnรฉho rozhodnutia bola navrhnutรก oceฤพovรก konลกtrukcia z hrubostennรฝch plechov konลกtrukฤnรฉho systรฉmu extrรฉmne stlaฤenej stavebnej vรฝลกky podฤพa MVL 115, typ 1, s priebeลพnรฝm koฤพajovรฝm lรดลพkom. Kaลพdรก prevรกdzanรก koฤพaj mala byลฅ uloลพenรก na samostatnej nosnej konลกtrukcii. Dolnรฝ plech mostovky mal byลฅ vystuลพenรฝ prieฤnymi vรฝstuhami.
Osovรก vzdialenosลฅ koฤพajรญ bola z dรดvodu umiestnenia objektu v blรญzkosti stanice menลกia. Medzi oceฤพovรฝmi prvkami nosnej konลกtrukcie bolo potrebnรฉ zabezpeฤiลฅ na nevyhnutnรบ รบdrลพbu priestor so ลกรญrkou minimรกlne 600 mm. Vzhฤพadom na navrhovanรบ geometriu koฤพaje a zvolenรฝ systรฉm nosnej konลกtrukcie vลกak nebolo moลพnรฉ zaistiลฅ ลกรญrku koฤพajovรฉho lรดลพka, ktorรบ poลพaduje predpis Sลฝ S3.
Po rokovanรญ s investorom stavby bola udelenรก vรฝnimka z tohto predpisu a urฤenรก podmienka dodrลพaลฅ vzdialenosลฅ konลกtrukcie od hrany podvalu minimรกlne 200 mm. Spodnรก stavba mala zostaลฅ z veฤพkej ฤasti pรดvodnรก. Opora by sa odbรบrala po รบroveล รบloลพnรฝch prahov, zvyลกok spodnej stavby by sa asanoval v rรดznom rozsahu pomocou mechanickรฉho tryskania.
Novรฝ nรกvrh
V ฤalลกom stupni projektovej dokumentรกcie doลกlo k vรฝraznรฝm zmenรกm. Vznikla poลพiadavka rozลกรญriลฅ cestnรบ komunikรกciu pod mostom, keฤลพe v aktuรกlnom stave neumoลพลuje prejazd nรกkladnej kamiรณnovej dopravy bez obmedzenia. V novom nรกvrhu sa preto komunikรกcia rozลกรญrila.
Rovnako bola snaha vytvoriลฅ dostatoฤnรบ svetlรบ vรฝลกku pod mostom, ktorรก viedla k vytvoreniu nรกvrhu s premostenรญm s dฤบลพkou 10 m a voฤพnou vรฝลกkou pod mostom pribliลพne 4,4 m. Keฤลพe novรก konลกtrukcia je viac ako dvakrรกt takรก dlhรก ako pรดvodnรฝ nรกvrh a prevรกdzanรฉ koฤพaje sa smerom k stanici zbiehajรบ, vznikol problรฉm dodrลพaลฅ poลพiadavku minimรกlnej vzdialenosti medzi oceฤพovรฝmi prvkami.
Rieลกenรญm bol alternatรญvny nรกvrh nosnej konลกtrukcie ลพelezobetรณnovej dosky so zabetรณnovanรฝmi oceฤพovรฝmi nosnรญkmi, uloลพenej po celej ลกรญrke na ozuboch. Tรกto konลกtrukcia by niesla obe koฤพaje sรบฤasne, bez vรฝnimky na nutnรบ ลกรญrku koฤพajovรฉho lรดลพka. Niveleta koฤพaje by vลกak musela byลฅ zvรฝลกenรก o viac ako 700 mm. Tรกto skutoฤnosลฅ by predstavovala zรกsadnรบ zmenu architektonickรฉho nรกvrhu stanice.
Takisto ฤas vรฝstavby takejto konลกtrukcie by bol v porovnanรญ s pรดvodnรฝm nรกvrhom dlhลกรญ. Uลพ pri uvaลพovanรญ s kratลกรญm ฤasom vรฝstavby podฤพa pรดvodnรฉho nรกvrhu bol tento objekt rozhodujรบci pre dฤบลพku vรฝluky na trati, ฤo spoloฤne s neลพiaducimi zmenami rieลกenia stanice nakoniec rozhodlo o nevhodnosti tejto alternatรญvy.
Geometriu koฤพajรญ sa podarilo upraviลฅ tak, aby bolo moลพnรฉ aj v kritickom priereze na konci mosta dodrลพaลฅ minimรกlnu vzdialenosลฅ medzi konลกtrukciami. V koneฤnom stave sa tak podarilo navrhnรบลฅ dva samostatnรฉ mosty s priamou konลกtrukciou paralelne od seba, uloลพenรฉ kolmo na opory.
Tvar oceฤพovรฝch prvkov bol optimalizovanรฝ tak, aby bola vรฝลกka hlavnรฝch nosnรญkov maximรกlna a vytvorila najvรคฤลกรญ priestor pre koฤพajovรฉ lรดลพko. Zรกroveล bola snaha, aby pod kaลพdou koฤพajou vznikol ลฝelezniฤnรฝ most s konลกtrukฤnรฝm systรฉmom extrรฉmne stlaฤenej stavebnej vรฝลกky Stavebnรฝ objekt, ktorรฝ je predmetom tohto ฤlรกnku, je sรบฤasลฅou stavby Rekonลกtrukcia ลฝST Chrastava.
V rรกmci rekonลกtrukcie ลพelezniฤnej stanice a priฤพahlรฝch traลฅovรฝch รบsekov bolo navrhnutรฉ novรฉ smerovรฉ a vรฝลกkovรฉ vedenie. Mostnรฉ objekty boli v zรกvislosti od ich stavu, novรฝch geometrickรฝch pomerov trate a poลพiadaviek investora v rรดznej miere rekonลกtruovanรฉ. Predmetnรฝ ลพelezniฤnรฝ most, vedรบci ponad miestnu komunikรกciu spรกjajรบcu priemyselnรบ zรณnu s ฤeskรฝm mestom Chrastava, sa nachรกdza v tesnej blรญzkosti ลพelezniฤnej stanice.
Pรดvodnรฝ stav (zdroj: mapy.cz) Situรกcia stavby (zdroj: mapy.cz) _IS621.indb 64 9.11.2021 16:52:19 65 ล peciรกl: Mostnรฉ staviteฤพstvo www.inzenyrske-stavby.cz rovnakรฝ most napriek odliลกnรฉmu prevรฝลกeniu koฤพaje a smerovรฉmu vedeniu. To znamenalo nรกjsลฅ kritickรฉ miesto na moste, kde bude moลพnรฉ navrhnรบลฅ nosnรญk tak, aby vรฝลกkovรฝ rozdiel medzi hornรฝm povrchom pรกsnice a ลกtrkovรฝm lรดลพkom nepresiahol 50 mm podฤพa zรกsad ฤSN 73 6201.
Tak vznikol nรกvrh konลกtrukcie s ฤพavรฝm nosnรญkom niลพลกรญm ako pravรฝm. Vรฝลกka nosnรญkov v pozdฤบลพnom smere sa menรญ odliลกnรฝm sklonom, ฤพavรฝ nosnรญk klesรก v sklone 0,12 %, pravรฝ nosnรญk v sklone 0,36 %. Odvodnenie zabezpeฤuje doska v spรกde 1 % klesajรบcom v smere staniฤenia.
Pรกsnice hlavnรฝch nosnรญkov sรบ v prieฤnom smere vyspรกdovanรฉ smerom do koฤพajovรฉho lรดลพka v sklone 2,5 %. Steny hlavnรฝch nosnรญkov majรบ tvar lichobeลพnรญka s miernym skosenรญm na pozdฤบลพnych hranรกch. Konลกtrukcia bola navrhnutรก s uloลพenรญm na dve loลพiskรก na kaลพdej opore.
Aby bolo moลพnรฉ splniลฅ prรญsne podmienky limitnรฉho priehybu nad podperou (maximรกlne 3 mm), bol koncovรฝ prieฤnik navrhnutรฝ ako zvรกranรฝ nosnรญk s vรฝstuhami. Objekt sa nachรกdza v staniฤnom obvode. Na zabezpeฤenie poลพadovanรฉho voฤพnรฉho mostnรฉho prierezu VMP 3,0 sรบ na vonkajลกรญch nosnรญkoch uchytenรฉ konzolovรฉ lรกvky so zรกbradlรญm.
Prechod medzi mostom a traลฅou bol vytvorenรฝ rovnobeลพnรฝmi ลพelezobetรณnovรฝmi krรญdlami s rรญmsou. Hranica stavby a blรญzkosลฅ miestnej komunikรกcie na strane smerom k stanici si vyลพiadali pomerne dlhรฉ krรญdla s dฤบลพkami 4,6 aลพ 9,0 m. Na strane smerom k stanici nadvรคzujรบ krรญdla na gabionovรฝ mรบr. Prechodovรก oblasลฅ bola navrhnutรก podฤพa zรกsad MVL 102. Geolรณgia v blรญzkosti objektu si vyลพiadala hฤบbkovรฉ zakladanie opรดr a krรญdel na mikropilรณtach.
Statika
Vรฝpoฤtovรฝ model nosnej konลกtrukcie bol vytvorenรฝ v programe MIDAS Civil 2021, ktorรฝ funguje na princรญpe metรณdy koneฤnรฝch prvkov. Bol vytvorenรฝ dosko-stenovรฝ model s obdฤบลพnikovรฝmi a trojuholnรญkovรฝmi prvkami s hranou s maximรกlnou dฤบลพkou pribliลพne 100 mm.
Kaลพdรฝ prvok konลกtrukcie bol modelovanรฝ s presnou geometriou, vrรกtane vรฝstuh hlavnรฝch nosnรญkov a, samozrejme, aj prieฤnika nad podperami. Samotnรฉ podpery boli modelovanรฉ ako bodovรฉ podopretie jednรฉho uzla.
Na skรบลกobnรฝch vรฝsledkoch nebolo zjavnรฉ, ลพe by kvรดli bodovรฉmu podopretiu vznikli extrรฉmne ลกpiฤky vo vรฝsledkoch, resp. na rozhodujรบce posรบdenia takรฉto ลกpiฤky nemajรบ vplyv. Kaลพdรฉ zjednoduลกenie modelu bolo vรญtanรฉ. Nรกstroj automatickรฉho โmeshovaniaโ v programe MIDAS mรก svoje ลกpecifikรก a obmedzenia, dosiahnutie spojenia kaลพdรฉho prvku si tak vyลพiadalo mnoho pokusov a iterรกciรญ.
Najkomplikovanejลกie bolo spojiลฅ kaลพdรบ vnรบtornรบ vรฝstuhu hlavnรฉho nosnรญka so stenami nosnรญka a zรกroveล so spodnou doskou. Urฤite nebolo ลกลฅastnรฉ trvaลฅ na presnej geometrii a v budรบcnosti by autor urฤite zvolil jej zjednoduลกenie, samozrejme, s dรดrazom na bezpeฤnosลฅ. Vรฝslednรก sieลฅ koneฤnรฝch prvkov svojou podrobnosลฅou a presnosลฅou dostatoฤne vystihovala skutoฤnรบ konลกtrukciu.
Zaลฅaลพenie na moste zodpovedalo poลพiadavkรกm ฤSN EN 1991-2 a ฤSN EN 1990 a bolo modelovanรฉ podฤพa presnej polohy koฤพaje na moste. Zaลฅaลพenie od podvalu bolo roznesenรฉ v sklone 4 : 1 v koฤพajovom lรดลพku a v sklone 1 : 1 na hrรบbke spodnej dosky po jej strednicu.
Bola zistenรก zaลฅaลพovacia plocha, na ktorรบ sa aplikovali hodnoty zvislรฉho zaลฅaลพenia โ ฤi uลพ stรกleho zaลฅaลพenia koฤพajovรฉho roลกtu, alebo premennรฉho zaลฅaลพenia vlakovej dopravy. Pri polohe koฤพaje na moste sa poฤรญtalo s moลพnรฝm posunom o hodnotu 100 mm vฤพavo a vpravo.
Vzhฤพadom na to, ลพe ฤพavรฝ a pravรฝ nosnรญk majรบ odliลกnรบ vรฝลกku, boli modelovanรฉ dva stavy. V jednom prรญpade sa poฤรญtalo so zaลฅaลพenรญm s najvรคฤลกรญm vplyvom na pravรฝ nosnรญk, v druhom prรญpade na ฤพavรฝ nosnรญk. Neลกlo iba o samotnรบ polohu zaลฅaลพovacej plochy, ale aj o smer predpรญsanej excentricity podฤพa ฤSN EN 1991-2.
Smerovรฉ oblรบky na moste majรบ, samozrejme, len jeden smer, a preto aj odstredivรก sila musรญ pรดsobiลฅ vลพdy v jednom smere. Kombinรกciou vลกetkรฝch vplyvov s premennou polohou, resp. smerom pรดsobenia, bolo moลพnรฉ spoฤพahlivo obsiahnuลฅ kaลพdรฝ najmenej priaznivรฝ prรญpad pre oba nosnรญky.
Vzhฤพadom na vรคฤลกie mnoลพstvo typov zaลฅaลพenia a nutnosลฅ vystihnรบลฅ najnepriaznivejลกiu polohu zaลฅaลพenia pre oba nosnรญky bolo modelovanie zaลฅaลพenia prรกcne. Vลกetky zaลฅaลพenia sa aplikovali ruฤne, premennรฉ zaลฅaลพenie od dopravy bolo umiestnenรฉ v prvom prรญpade uprostred rozpรคtia konลกtrukcie, v druhom nad podperou. To sa tรฝkalo nielen zaลฅaลพovacieho modelu LM71, ale aj boฤnรฉho rรกzu a mimoriadneho zaลฅaลพenia od vykoฤพajenia.
รฤinky vodorovnรฉho zaลฅaลพenia pรดsobiaceho v rovine odliลกnej od roviny strednice dosky sa aplikovali v dvoch zloลพkรกch. Momentovรฝ รบฤinok bol modelovanรฝ ako priลฅaลพenie, resp. odลฅaลพenie zaลฅaลพovacej plochy. Vodorovnรก posรบvajรบca sila bola vnesenรก samostatne v rovine strednice dosky.
Vลกetky kombinรกcie jednotlivรฝch zaลฅaลพovacรญch stavov, skupiny zaลฅaลพenรญ od dopravy, nรกvrhovรฉ situรกcie a kombinรกcie pre rรดzne posudky boli vytvorenรฉ ako obรกlky v MIDAS-e. Vzhฤพadom na to, ลพe vลกetky zaลฅaลพenia, ktorรฉ boli roznรกลกanรฉ na zaลฅaลพovaciu plochu, ako aj zaลฅaลพenia s moลพnรฝm pรดsobenรญm v dvoch smeroch aplikovanรฉ dvojmo, bolo vo finรกle nevyhnutnรฉ vytvoriลฅ pribliลพne 78 kombinรกciรญ.
Toto ฤรญslo zahลลa aj ฤiastkovรฉ obรกlky, kde skupina dopravnรฉho zaลฅaลพenia poลพaduje niektorรฉ zloลพky s hodnotou nula, pri kombinรกcii vertikรกlneho a horizontรกlneho zaลฅaลพenia. Na vyhodnotenie zaลฅaลพiteฤพnosti bolo nutnรฉ vytvoriลฅ samostatnรฉ zaลฅaลพovacie stavy, keฤลพe pri zaลฅaลพiteฤพnosti bolo potrebnรฉ izolovaลฅ zvislรฉ sily od LM71, ฤo nebolo potrebnรฉ pri beลพnom posudku.
Rovnako hodnota dynamickรฉho sรบฤiniteฤพa nadobรบda inรฉ hodnoty pri rรดznych posudkoch โ ฤi uลพ pri posudkoch รบnavy alebo pri pozdฤบลพnych a prieฤnych prvkoch. Vo viacerรฝch prรญpadoch bolo jednoduchลกie vytvoriลฅ kรณpiu modelu a pozmeniลฅ len hodnotu sรบฤiniteฤพa.
Pri vyhodnocovanรญ vรฝslednรฝch napรคtรญ na konลกtrukcii sa mnoลพstvo kombinรกciรญ, resp. toto mnoลพstvo spoloฤne s hustotou siete koneฤnรฝch prvkov, ukรกzalo byลฅ ako pomerne veฤพkรก zรกลฅaลพ pre hardvรฉr. Zobrazenie vรฝsledkov celkovรฝch obรกlok pre MSร, obsahujรบcich vลกetky stavy vrรกtane rรดznych polรดh zaลฅaลพenรญ, trvalo ฤasto aj viac ako 10 minรบt. Samotnรฝ vรฝpoฤet trval pritom vรฝrazne kratลกie.
Dynamika
V rรกmci statickรฉho vรฝpoฤtu sa muselo rozhodnรบลฅ o nutnosti vytvoriลฅ pre konลกtrukciu dynamickรบ analรฝzu. Keฤลพe konลกtrukcia prevรกdza traลฅ s maximรกlnou rรฝchlosลฅou niลพลกou ako 200 km/h a predstavuje prostรฝ nosnรญk, musela sa overiลฅ jej vlastnรก dynamickรก frekvencia podฤพa pravidiel v ฤSN EN 1991-2, kapitola 6.4.
Na zistenie frekvencie sa pouลพil rovnakรฝ model ako na vรฝpoฤet statickรฝch รบฤinkov s tรฝm, ลพe vลกetko stรกle zaลฅaลพenie sa transformovalo na hmotu. Vรฝsledkom bola vlastnรก frekvencia, ktorรก zapadla do intervalu poลพadovanรฉho normou. Most sa preto overil statickou analรฝzou s pouลพitรญm dynamickรฉho sรบฤiniteฤพa.
Vzhฤพadom na to, ลพe iลกlo o prvรฉ stretnutie autora s rieลกenรญm dynamickej odozvy v programe MIDAS Civil, sa okrem dosko-stenovรฉho modelu vytvoril aj kontrolnรฝ prรบtovรฝ model a krรกtky ruฤnรฝ vรฝpoฤet vlastnej frekvencie. Vรฝsledkom ruฤnรฉho vรฝpoฤtu bola frekvencia 10,34 Hz, vรฝsledkom prรบtovรฉho modelu frekvencia 10,72 Hz a dosko-stenovรฉho modelu 8,25 Hz.
Medzi frekvenciami zistenรฝmi ruฤnรฝm vรฝpoฤtom a jednoduchรฝm prรบtovรฝm modelom bol veฤพmi malรฝ rozdiel, ฤo sa dalo oฤakรกvaลฅ vzhฤพadom na to, ลพe aj tuhosลฅ prierezu aj okrajovรฉ podmienky sรบ totoลพnรฉ. Pri porovnanรญ s dosko-stenovรฝm modelom vลกak uลพ bola odchรฝlka vรฝraznejลกia. Spรดsobila to odliลกnรก tuhosลฅ prierezu (vรฝstuhy hlavnรฝch nosnรญkov) a skutoฤnosลฅ, ลพe doskovรฝ model nie je obyฤajnรฝ prostรฝ nosnรญk, ale za podperami je eลกte krรกtke vyloลพenie.
Samotnรฝ prierez konลกtrukcie sa po dฤบลพke mosta menรญ, ฤo sa pri zjednoduลกenรฝch vรฝpoฤtoch takisto nezohฤพadnilo. Kaลพdopรกdne dosiahnutรฉ vรฝsledky boli presvedฤivรฉ a aj zjednoduลกenรฉ postupy by spฤบลali podmienky na statickรฝ vรฝpoฤet s pouลพitรญm dynamickรฉho sรบฤiniteฤพa.
Zรกver
Vzhฤพadom na priestorovรฉ obmedzenia v danom mieste a na geometriu prevรกdzanรฝch koฤพajรญ by bolo pouลพitie inรฉho nosnรฉho systรฉmu komplikovanรฉ aลพ nemoลพnรฉ.
Obmedzenia minimรกlnej hrรบbky koฤพajovรฉho lรดลพka z hornej strany a poลพadovanรฝ prejazdovรฝ profil cestnej komunikรกcie s rezervami od spodnej strany uลพ neponechali mnoho priestoru na samotnรบ konลกtrukciu. Pouลพitie systรฉmu extrรฉmne stlaฤenej stavebnej vรฝลกky bolo v danom prรญpade veฤพmi vhodnรฉ.
ฤlรกnok bol publikovanรฝ v ฤasopise Inลพinierske stavby 06/2021.