Embed Size (px)
Citation preview
1
MONOLITICKÉ MOSTY BUDOVANÉ NA VÝSUVNÝCH SKRUŽIACH, LETMO
BETÓNOVANÉ A VYSÚVANÉ MOSTY Chandoga Milan1 ABSTRAKT Ak si prezrieme oficiálny zborník prednášok z kongresu fib [1], je tam problematika navrhovania a výstavby monolitických mostov spomenutá len okrajovo. Pravdepodobne to zapríčinilo vyberanie poplatku za publikovanie príspevkov. Účastníci kongresu mali možnosť zúčastniť sa prednášok zástupcov národných komitétov fib, ktoré využili viaceré krajiny, ako aj Slovensko, na prezentovanie výsledkov v celej šírke problematiky. Niektoré krajiny pri príležitosti 2.kongresu fib v Neapole účelovo vydali aj národné správy. Je chvályhodné, že medzi to malé množstvo krajín, ktoré vydali Národnú Správu sa tradične od roku 1994 zaradilo aj Slovensko. V tomto, rozsahom obmedzenom, príspevku by som rád poskytol informácie o niekoľkých architektonicky a konštrukčne zaujímavých mostoch z monolitického betónu a technológii ich výstavby. Nakoľko kongresové dokumenty a národné správy poskytujú len základné informácie, pri spracovaní príspevku som sa snažil dostať aj k ďalším zdrojom informácií, či už cez internet, alebo písomným kontaktom s firmami a projektantmi. Príspevok sa nezaoberá monolitickými mostmi malých rozpätí, ktoré sú budované prevažne na stabilných podperných skružiach. V obmedzenom rozsahu, danom konfiguráciou terénu, sa tieto skruže používajú pri výstavbe skoro každej veľkej konštrukcie. Do príspevku som preto vybral mosty budované technológiami : - mosty budované na výsuvných skružiach - vysúvané mosty - letmo betónované mosty Chorvátsko [2] Príspevok ID 2 – 22 pod hore uvedeným názvom sumarizujúci Chorvátsky zázrak vo výstavbe diaľničnej siete. Podrobnejšie informácie o navrhovaní, projektovaní, výstavbe a výskume betónových konštrukcií v Chorvátsku je možné nájsť v národnej správe /2/. Chcel by som pripomenúť, že na slovenskej konferencii fib „Betón na Slovensku 2002 -2006“ v Žiline sme hostili Prof. Radiča, ktorý mal prednášku o najvýznamnejších mostoch a tuneloch postavených za uvedené obdobie v Chorvátsku /3/. Preto som vybral len dva objekty nezverejnené v Žiline. Fotografie a obrázky poskytol D.Tkalcic- Chorvátsko. - Most Kamačník ( obr.1,2) Ide o letmo betónovaný most s najväčším rozpätím hlavného poľa na diaľnici Zahreb – Rijeka. Most pozostáva z dvoch samostatných objektov. ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– 1
tel. +421 903722252, e-mail:
Doc. Ing. PhD., Stavebná fakulta STU v Bratislave, Katedra betónových konštrukcií a mostov, Radlinského 11, 813 68 Bratislava, tel.:(02)59274, Projstar –PK spol. s r. o., Nad Dunajom 50, 84104 Bratislava
2
Most je v pôdorysnom zakrivení s polomerom 750 m a pozdĺžnom spáde 5,2 %. Pôdorysné zakrivenie spôsobuje priečny spád mostovky 4,2 %. Letmá betonáž s nasadením troch vozíkov bola zvolená kvôli zníženiu vplyvu výstavby na chránené územie kaňonu, ktorý sa nachádza cca 60 m pod hlavným 125 m dlhým poľom. Jednokomorový trám je v podopretí vysoký 7,2 m, v strede rozpätia je výška 3,2 m. Jednostranné nasadenie betonárskeho vozíka nad pravou podperou hlavného poľa umožnila konštrukcia krátkeho krajného 24 m poľa, ktoré je zakotvené v gravitačnom bloku vyplnenom betónom. Trám je z betónu C 50/60.Uzavierací segment v strede veľkého poľa bol vybudovaný zo špeciálneho nízko zmrašťovacieho betónu. Obidva mosty v tomto extrémnom teréne boli vybudované za 20 mesiacov s prerušením v zimnom období. Obr.1 Schéma mosta Obr.2 Obrázky z výstavby mosta
3
- Viadukt Zečeve Drage (obr.3,4,5) Viadukt dĺžky 920 m bol postavený technológiou pozdĺžneho vysúvania. Zatiaľ je v prevádzke len jeden most s voľnou šírkou vozovky 11,9 m. Trám výšky 4m je v konštantnom pôdorysnom zakrivení cca 2500 m. Horizontálne konkávne zakrivenie je premenné. Spád sa mení z 4,38 % na 0,78% . Horná doska je v spade 2,5 %. Rozpätia polí sú 2x40 + 16x50 + 40 m. Trám je budovaný z betónu C 40/50. Tvar a rozmery priečneho rezu sú štandardné (obr.2). Možno treba upozorniť na zmenu hrúbky steny po výške trámu z 450 mm na 550 mm. Podpery výšky od 19 m až po 53 m sú pravouhlé komory rozmerov 6,6 x 3,1 m s hrúbkou steny 300 mm. V dolnej časti podper sú navrhnuté plastické kĺby a preto je tu na výške 5 m hrúbka steny 500 mm. Samotné vysúvanie bola veľká technická výzva, nakoľko most má horizontálne a vertikálne zakrivenie. Krivka vysúvania mala tvar špirály. Most bol vybudovaný z 37 segmentov dĺžky 25 m za 37 týždňov. Vysúvalo sa dole spádom a na brzdenie bol použitý špeciálny brzdný systém synchronizovaný s výsuvným zariadením. Na moste boli prvýkrát v Chorvátsku aplikované vonkajšie káble. Špeciálna konštrukcia ložísk umožnila ich použitie pri vysúvaní a aj ich zachovanie pre prevádzku mosta. Obr.3 Pozdĺžny a priečny rez mostom Zečeve Drage
4
Obr.4 Vysúvanie mosta Francúzsko [6] Sioule Viaduct (obr.5,6,7,8) Viadukt je na diaľnici A89 a bol uvedený do prevádzky v januári 2006. Viadukt prechádza územím, ktoré je klasifikované ako chránená prírodná rezervácia (obr.6). Preto bol vypracovaný podrobný ekologický projekt vplyvu výstavby na životné prostredie a celá stavebná činnosť bola nepretržite monitorovaná. Viadukt bol vybudovaný technológiou postupnej letmej betonáže (obr.7). Celková dĺžka viaduktu je 990,5 m. Rozpätia poli sú 49 + 98 + 157,5 + 2 x 192,5 + 150,5 + 98 + 52 m. Výška medziľahlých pilierov sa pohybuje od 14 m až 135 m. Piliere 3,4,5 výšky 82 m, 119 m, 135 m sú navrhnuté na dĺžke 40 m ako dvojsteny monoliticky spojené s trámom. Ostatné piliere sú klasické stenové prvky. Piliere boli budované prekladaným debnením s dvojdenným záberom dĺžky 4 m. Jednokomorový trám s hornou dosku šírku 19 m má v krajných dvoch poliach konštantnú výšku 5,5 m. Parabolický tvar má trám v štyroch hlavných poliach. Výška trámu nad podperou je 10 m. Najväčším technickým problémom bolo vyhotovenie masívneho zárodku pre nasadenie betonárskych vozíkov. Vo výške viac ako 100 m bolo potrebné zabudovať viac ako 800 m3 betónu. Išlo o zárodok 10 m vysoký, 18 m široký a 19 m dlhý (obr.8). Štandardná trojfázová technológia výstavby - spodná doska, trámy a horná doska kvôli technologickým a manipulačným problémom nemohla byť použitá. Zárodok bol vybudovaný na 5 etáp. Vystužovanie a betonáž 10 m vysokých stien trámu boli rozdelené po výške na dve etapy.
5
Rozdelenie umožnilo zjednodušenie systému vystužovania stien a manipulácie s výstužou. Po obojstrannom nasadení vozíkov prebiehala výstavba obojstrannej konzoly tempom dva segmenty dĺžky 3,5 m za 4 dní. Na betonáž boli použité extrémne ťažké 90 tonové vozíky. Na predpätie boli použité štandardné 19 lanové cementom injektované káble Freyssinet. Najdlhšie káble spojitosti dosahovali dĺžku až 200 m. Vonkajšie 31 lanové káble boli navrhnuté na plné vykrytie pohyblivého zaťaženia mosta. HDPE rúra bola injektovaná mazivom (obr.9) kvôli eventuálnemu dopnutiu, resp. výmene. Obr.5 Most v prevádzke Obr. 6 Pohľad na most
6
Obr.7 Spájanie konzol Obr.8,9 Výstavba zárodkov
7
Portugalsko [5] Členité územie Portugalska poskytuje veľký priestor na budovanie dlhých estakád a mostov veľkých rozpätí. Väčšina týchto konštrukcií je budovaná z predpätého monolitického betónu. Podľa /6/ portugalské smernice obmedzujú navrhovanie mostov s vonkajšími káblami a preto sa prefabrikované segmentové mosty veľkých rozpätí praktický nenavrhujú. Portugalská národná správa pre kongres v Neapole poskytuje veľmi sporé informácie o výstavbe mostov za obdobie rokov 2002 – 2006. - Most Sabor (obr.10,11) Most premosťuje rieku Sabor na trase N315. Most s pôdorysným oblúkom 270 m má celkovú dĺžku 560 m. Trám s hornou doskou šírky 13 m je vysoký 4,0 m, v podperách výška narastá na 9,0 m. Rozpätia polí sú 75 + 125 + 160 + 125 + 75 m. Pobrežné piliere 2,3 vyšky 75 m resp. 68 m sú s trámom monoliticky spojené a vzhľadom na pôdorysný tvar mosta sú excentricky vertikálne predpäté. Na ostatných podperách sú všesmerné hrncové ložiská. Obr.10,11 Pohľad na most Sabor
8
Obr.12,13 Z výstavby mosta - Most Corgo (obr.14 – 17) Diaľničný most Corgo je na trase IP3. Ide o dva nezávislé objekty s pôdorysným oblúkom cca 500 m vzdialené od seba 6 m. Dlžka mosta je 625 m. Maximálna výška piliera je 70 m. Rozpätia polí sú 95 + 3 x 145 + 95 m. Výška trámu sa pohybuje od 3 m do 8,5 m. Priečny rez trámu je v strede mosta naklonený o 7%. Trám mosta je monoliticky spojený s piliermi 1,2,3, na pilieri 4 je uložený na dve 60 MN všesmerné hrncové ložiská. Vplyvom veľkého zakrivenia mosta a excentricity trámu sú priečne momenty v pilieroch zachytené prepínacimi 15 lanovými nesúdržnými káblami. V štádiu výstavby boli na stabilitu pilierov použité aj vonkajšie káble, ktorými sa kotvil trám k základovej doske. Extrémne štíhla konštrukcia mosta si vyžiadala zvýšené množstvo mäkkej a predpínacej výstuže. Piliere : 150 kg/m3 – mäkká výstuž, 15 kg/ m3 – predpínacia výstuž Trám : 170 kg/m3 – mäkká výstuž, 56 kg/ m3 – predpínacia výstuž Most bol budovaný technológiou letmej betonáže s dĺžkou segmentov 3,45 m – 3,60 m. Pre dosiahnutie požadovanej pevnosti bolo potrebné zvýšiť množstvo cementu. Zvýšením množstva cementu zas narastala hydratačná teplota betónu a preto sa prevažne betónovalo v noci. Najväčším problémom však bola stabilita modulu pružnosti. Premenná kvalita miestneho kameniva spôsobovala pokles modulu pružnosti až o 30 %. Pri tak štíhlej konštrukcii a zložitej teológii betónu udržať geometriu letmej betonáže bol najväčší problém.
9
Počas slnečných dní vertikálny pohyb konzol bol až 70 mm. Pri spájaní konzol preto musel byť použitý systém ťažkých oceľových svorníkov. Obr.14 Pozdĺžny a priečny rez mostom Obr.15 Prikotvenie trámu
10
Obr.16,17 Z výstavby mosta Corgo
11
-Loureiro Viadukt (obr.18,19) Viadukt je na diaľnici A10. Celková dlážka 16 poľového objektu je 1.050 m. Rozpätia polí sú 40 + 60 + 5 x 100 + 60 + 7 x 50 + 40 m. Maximálna výška mostovky nad hladinou rieky Loureiro je 90 m. Štíhle steny vysokých pilierov poskytujú dostatok flexibility pre pozdĺžne dilatačné pohyby trámu. Obr.18 Pozdĺžny a priečny rez mostom
12
Obr.19 Pohľad na most Rakúsko [8] Lavant viadukt P19 na diaľnici A2 ( obr.20) V 80-tych rokoch bol nad údolím Lavant vybudovaný betónový predpätý most kombináciou metód vysúvania a letmej betonáže. Rozpätia letmo budovaných polí sú 74 + 146 + 2 x 160 + 155 + 85m = 780 m. Krajná vysúvaná časť má rozpätia poli 4 x 43 + 38m = 299 m. Výška jednokomorového priečneho rezu je 9,5 m nad podperami a 3,8 m v strede rozpätia. Niveleta mosta je vo výške až 160 m nad údolím. Nový most kopíruje tvar letmo budovanej časti mosta a je budovaný tou istou technológiou. V krajných poliach bola realizovaná kompozitná konštrukcia - železobetónová doska uložená na oceľových trámoch s rozpätiami polí 58 + 52 + 45 m. Pre letmo betónovanú konštrukciu je navrhnuté predpätie novým prístupom. 12- lanové káble vykrývajúce počas letmej betonáže záporné konzolové momenty, sú súdržné a vedené v HDPE hadiciach. Ta istá konštrukcia je použitá pre pokrytie kladných momentov v strede rozpätia. PE hadice poskytujú oceľovým predpínacím lanám dostatočnú antikoróznu ochranu a preto môžeme pripustiť v betóne vznik trhlín obmedzenej šírky. Na pokrytie zostávajúceho stáleho a pohyblivého zaťaženia boli použité špeciálne vonkajšie káble VT-CMM 4 x 04-150D. Káble kapacity 2.974 kN sú zostavené zo 4 nesúdržných predpínacích pásov. V pase sú uložené 4 predpínacie laná obalené mazivom a extrudované dvojnásobným HDPE. Najdlhšie laná majú dĺžku až 221 m. Pre jedno pole bolo použitých 12 takýchto káblov. V kotevných priečnikoch a deviátoroch je vynechaných 8 otvorov pre dodatočné predpätie. Obr.20 Z výstavby mosta
13
Švajčiarsko [4] Mosty Hexentobel a Marchtobel (obr.21,22) Dedina Saas v Kantone Grisons bude sprístupnená 2,5 km tunelom, ktorý sa začal budovať v roku 2002 a bude ukončený v roku 2012 a pozemnou komunikáciou, ktorej niektoré úseky vedú terénom so sklonom až 38°. V predstihu boli vybudované 2 mosty - 340 m dlhý Hexentobel a 90 m dlhý Marchtobel. Vzhľadom na potrebu čo najtesnejšieho kopírovania profilu terénu, je pôdorysná trasa mostov veľmi zložitá. Tomu sa prispôsobujú aj pozdĺžny a priečny spád trámu. V spolupráci s verejnosťou bola vypísaná trojstupňová verejná súťaž, z ktorej sa postupne vybrali: trasa, architektonický - krajinotvorný charakter mostov a nakoniec konštrukčný systém aj s technológiou výstavby a jej dopadom na životné prostredie. Na poslednom stupni sa súťažilo dvojkolovo. Z prvého kola boli vybrané 3 spoločnosti. Súťažiaci v týchto kolách hlavne predložili svoje predstavy na zakladanie mostov a budovanie definitívnych a provizórnych podpier, technológiu výstavby trámu (použitie podpernej debniacej techniky). Štandardná dĺžka polí oboch mostov je 32,1 m. Krajné polia sú dlhé 27m, resp. 23m pri moste Hexentobel . Toto skrátenie vyplynulo z potreby rozšírenia mostovky o 3 m odstavný pruh. Výška dvojtrámovej konštrukcie mostovky je konštantná 1,7 m. Trám je v spodnej časti rozšírený kvôli prenosu nadpodperových tlakov od ohybových účinkov zaťaženia. V podperách trámu je kvôli priepustnosti výsuvnej skruže vynechaný priečnik. Trámy sú zmonolitnené s podperami a sledujú sklon Y podper. Týmto konštrukčným riešením sa predišlo vzniku veľkých deviačných síl v podopretí. Driek pilierov je rozmerov 2,8 x 0,8 m a výška v závislosti od topografie terénu sa mení od 6 po 12 m. Mostovka je v pozdĺžnom smere predpätá dvojicou 22 lanových káblov. Nad podperou je doložený ďalší kábel. Na výstavbu mostovky bola použitá špeciálne skonštruovaná výsuvná skruž dĺžky 41 m s 20m výsuvným nosom. Spodná časť skruže umožňovala horizontálny pohyb debnenia a jeho prispôsobenie sa tvaru nosnej konštrukcie. Výstavba jedného poľa trvala 3 týždne. Parapetné steny boli realizované v druhej etape pomocou špeciálneho vozíka s dĺžkou záberu 136 m. Mosty boli dokončené v roku 2006 a slúžia k razeniu tunela Saas. Obr.21 Osadenie mosta v teréne
14
Obr.22 Z výstavby mosta Železničná estakáda Raroh (obr. 23,24) Estakáda pozostáva z dvoch mostov. Mosty sú v pôdorysnom oblúku s polomerom 1650 m a pozdĺžnom spáde 4 -12%. Výška podper je 2 – 11 m. Kratší - severný 10 poľový je dlhý 554m (40 + 50 + 60 + 3x65 + 3x53 + 45 m). Jednokomorový trám je konštantnej výšky 3,5 m a šírky 8 m. Originálne je riešená nosná konštrukcia dlhšieho - južného 14 poľového mosta, ktorý je dlhý 816 m (49 + 8x65 + 4x52 + 40 m). V konštantnej výške trámu 3,5 m sú zakomponované dva typy priečnych rezov. 440 m mosta má jedno komorový prierez konštantnej šírky 8 m. Trám celkovej dĺžky 377 m má korýtkový priečny rez premennej šírky. Projektant týmto riešením veľmi efektívne vyriešil križovanie existujúcej dvojkoľajovej železnice, napojenie na tunel a spádové pomery trasy. Na stavbu mosta nad riekou Rýn bola použitá výsuvná betonárska skruž, ktorá umožnila realizovať väčšie polia nad riekou letmou betonážou s ľahkou zavesenou skružou.
15
Obr.23 Pohľad na južný a severný most Obr. 24 Zmeny priečneho rezu južného mosta Japonsko [3] Japonskí inžinieri a technici dostávajú za ostatných cca 20 rokov úžasný priestor pre realizáciu nových architektonicky a konštrukčne ojedinelých mostných diel. Okrem líderskej pozície v oblasti hybridných, zavesených a extradosedových mostov ostávajú na čele aj v tradičných technológiách výstavby mostov, akými sú letmo betónované, resp. vysúvané mosty.
16
Eshima most (obr.25,26) Koncepcia výstavby estakády Eshima bola vypracovaná ešte v roku 1985. Estakáda je dlhá 1.4446,2 m. Hlavný mostný objekt dĺžky 660 m je navrhnutý ako tuhá rámová konštrukcia s rozpätiami polí 54,25 + 150 + 250 + 150 + 54,25 m, výška pilierov 2 až 5 je 24 m; 35,5 m; 36,77 m; 27 m. Ide o predpätý most s najväčším rozpätím hlavného poľa v Japonsku (most Hamana má hlavné pole s rozpätím 240 m). Jednokomorový trám má v podperách 3,4 výšku 15,5 m a v strede rozpätia 4,3 m. Výstavba mosta začala v roku 1997 a most bol uvedený do prevádzky v roku 2004. Most bol budovaný technológiou letmej betonáže s nasadením 4 vozíkov. Unikátne vozíky kapacity 9000 kN umožňovali betonáž lamiel max. dĺžky 6 m. Ich použitím bolo možné redukovať počet segmentov o 40%. Vozíky boli zateplené, aby sa dalo betónovať aj v zimnom období. Najväčším problémom pri návrhu mosta bolo zvládnutie hydratačnej teploty betónu a seizmickej odolnosti konštrukcie. Pre návrh betónovej zmesi bol použitý štandardný cement. Masívna konštrukcia trámu s parametrami - výška 15,5 m, spodná doska hrúbky 2,55 m, steny 0,6 m bola podrobená trojdimenzionálnej analýze na účinky vysokej hydratačnej teploty. Na pokrytie ťahových špičiek bola použitá doplnková mäkká výstuž. Návrh betónovej zmesi musel zohľadniť čerpaciu výšku a sezónu výstavby. Výsledkom bola zmes, ktorá ekvivalentne dovoľovala čerpať betón na horizontálnu vzdialenosť 330 m. V návrhu mosta bola na seizmickú odolnosť trámu použitá mäkká výstuž veľkého priemeru. Táto výstuž bola pri realizácii nahradená vysoko pevnostnou výstužou SD490. Obr.25 Pohľad na most Eshima
17
Obr.26 Pozdĺžny a priečny rez mostom Most Kazura (Obr.27,28) Most Kazura je spojitý trojpoľový trám premennej výšky bol uvedený do prevádzky začiatkom roku 2003. Na oboch koncoch je napojený na tunely a križuje údolie s riekou Kazura pod 45° uhlom. Nosnú konštrukciu tvorí jednokomorový trám s rozpätiami poli 19,8 + 90,0 + 19,8 m. Výška trámu sa mení z 5,5 m v podopretí na 2,8 m v strede rozpätia. Horná doska je široká 11,89 m. Krajné polia sú navrhnuté ako masívne bloky konštantnej výšky 5,5 m, ktoré vyrovnávajú zaťaženie konzol hlavného poľa. Na posilnenie stability sú komory týchto polí vyplnené betónom a poistené vertikálnymi predpínacimi tyčami. Vzhľadom na drsné klimatické podmienky a prísne environmentálne podmienky chráneného územia, boli krajné polia v zimnom období vybudované v tuneloch a na jar vysunuté do údolia. Hlavné pole bolo budované letmou betonážou s obojstranným nasadením betonárskych vozíkov. Most je predpätý iba vonkajšími káblami. Dočasné predpätie segmentov je realizované predpínacimi tyčami.
18
Most sa nachádza v seizmicky aktívnej zóne. Trám bol navrhnutý podľa teórie plasticity. Seizmické účinky sú v koncových ložiskách riešené tiež špeciálnym plastickým tlmičom. Obr.27 Zaústenie mosta v tunely Obr.28 Pozdĺžny rez mostom Obr.29 postup výstavby mosta
19
Viadukt cez rieku Dziwnu pri Woline – Poľsko [7] Diaľničný viadukt cez rieku Dziwnu pri Woline celkovej dlžky 432 m je rozdelený do dvoch dilatačných celkov 234 + 198 m. Priečny rez nosnej konštrukcie mostovky je riešený ako nízky 4 trám (obr.31) s maximálnym rozpätím poľa 36 m. Na pozdĺžne predpätie sú použité 12 lanové spojkované káble ( 2x6 ks v krajných, 2x5 ks v stredných trámoch). Na vykrytie negatívnych nadpodperových momentov bolo toto predpätie doplnené o ďalších 16 káblov umiestnených v doske a zakotvených v nábehoch doskovej časti priečneho rezu mosta. Obr.30 Pohľad na most Obr.31 Priečny rez mostom
20
Literatúra : [1] Proceedings of the 2nd fib Congress, Jun 5-8, 2006, Naples, Italy [2] Concrete Structures in Croatia 2002-2006, Croatian National Report, The Second fib Congress. Naples,Italy [3] National Report. Recent Works of Prestressed Concrete Structures, The Second fib Congress 2006, Naples Italy, Japan Prestressed Concrete Engineering Association [4] Structural concrete in Switzerland. The Second fib Congress. Naples,Italy. Fib – CH [5] Constructe Structural in Portugal. The Second fib Congress. Naples,Italy [6] The French Technology of Concrete. The Second fib Congress. Naples,Italy, Association Francaise de Genie Civil [7] Koncrete Structures in Poland 2000 -2005, Polish National Group, Sekcja Konstrukciji Betonowych KILiW PAN [8] National Report Austria. The Second fib Congress. Naples,Italy, The Austrian Society for Concrete and Construction Technology, NG of The fib
