STRUCTURES J I Í C HMELÍK, MARCEL M IMRA

Transkript

1 S E G M E N T O V M O S T U C H O M U T O V A S E G M E N T A L B R I D G E N E A R C H O M U T O V J I Í C HMELÍK, MARCEL M IMRA Inovovaná segmentová technologie firmy SMP CONSTRUCTION, a. s. Pfiedpjat segmentov most budovan vahadlovou technologií u Chomutova. Komplikovaná geometrie nosné konstrukce mostu. Renewed segmetal technology of the firm SMP CONSTRUCTION, a. s. Precast ballanced cantilever segmental bridge near Chomutov town. Complicated space geometry of the structure. Segmentová technologie patfií ve svûtovém mûfiítku k v znamn m technologiím v stavby betonov ch mostû stfiedního rozpûtí (obr. 1). Velké mnoïství realizací najdeme napfiíklad v jihozápadní a severní Evropû, Severní Americe ãi v jihov chodní Asii. V sedmdesát ch a osmdesát ch letech dvacátého století patfiila u nás k nejãastûji uïité technologii v stavby mostû na dálniãní i silniãní síti. V devadesát ch letech naopak dochází v âeské republice k v raznému útlumu, aï témûfi zániku, této jistû progresivní technologie. Vedlo k tomu nûkolik dûvodû. Bylo to ãasto aï nekritické pfiejímání pfiedpisû a doporuãení ze sousedního Nûmecka, které bylo ve vztahu k pfiíãnû dûlen m konstrukcím dlouho konzervativní. Dal ím a patrnû nejv znamnûj ím faktorem útlumu, byl obecn trend odklonu od prefabrikace a masivní nástup monolitického betonu v ãeském stavebnictví. V stavba segmentov ch mostû je velice nároãná na technologické vybavení realizaãní firmy i na její odbornou úroveà a dodrïování technologické káznû. Proto není vhodné segmentovou technologii pouïít kdekoli v bûïn ch pfiípadech. Její uïití je v hodné a tûïko nahraditelné tam, kde se ostatní technologie v stavby mostû stfiedního rozpûtí dostávají do velk ch tûïkostí. Typick m pfiíkladem je velká v ka nad terénem, nepfiístupnost prostoru pod mostem, velká promûnlivost smûrového vedení trasy s minimálními polomûry, vysoké nároky na rychlost v stavby a v neposlední fiadû maximální omezení mokrého procesu v stavby z ekologick ch dûvodû. Zde v ude je tfieba se uïitím segmentové technologie váïnû zab vat. Mnohé z v e uveden ch podmínek se vyskytly právû na pfieloïce silnice I/7, 1. Etapa, Chomutov Kfiimov u objektu SO 204 Estakáda v km 1, aï 2, Zhotoviteli mostu SMP CON- STRUCTION, a. s., se podafiilo obhájit návrh uïití segmentové technologie pro realizaci tohoto objektu. Realizaãní dokumentaci zpracovala firma PONTEX, s. r. o., ve spolupráci s projekãní kanceláfií PROMO, s. r. o. P OPIS MOSTU A TECHNICKÉ E ENÍ Mostní objekt se nachází v podhorské oblasti, kde vlivem omezen ch moïností pfii trasování komunikace bylo nutné v oblasti mostního objektu pfiejít do stoupání 6 % a v pûdorysu pfiechází trasa komunikace z pfiímého úseku do smûrového oblouku o polomûru 375 m (obr. 2 a 3). Niveleta komunikace se nachází nejv e nad terénem v okolí pilífie 10, kde dosahuje v ky cca 27,5 m. V blízkosti mostu leïí podkru nohorsk geologick zlom, kter znamenal zv ená rizika pro zaloïení a celkové chování mostu. Proto v projektu pro územní rozhodnutí byl most o jedno pole zkrácen a podpûry mostu tak byly oddáleny od nebezpeãného území. Celková délka pfiemostûní ãiní 657,8 m. Pro kaïd jízdní smûr je navrïena samostatná nosná konstrukce. Z celkového poãtu tfiinácti mostních polí dosahuje nejdel í pole rozpûtí 55 m. Vzhledem k extrémnû krátk m lhûtám na projekãní pfiípravu stavby bylo dohodnuto u pilífiû pouïít základní tvarovou geometrii realizovanou na mostû v Bûlé pod Bezdûzem a ve keré úsilí v rámci pfiípravy stavby soustfiedit na inovaci segmentové technologie. Znaãnû sloïit problém chování mostu byl fie en na prostorovém modelu s uva- Ïováním interakce základové pûdy a spodní stavby mostu vãetnû elastomerov ch loïisek. V poãtem byly ovûfieny rozhodující napjatostní i deformaãní stavy mostu. Byl zohlednûn postupn vahadlov zpûsob v stavby, pfiiãemï bylo vy etfiováno chování konstrukce po pfiipnutí kaïdého segmentu nosné konstrukce a byly rovnûï uvaïovány zatûïovací stavy vznikající pfii pfiemísèování montáïního souboru. PÛdorysné zakfiivení mostu zpûsobuje, Ïe konec montovaného vahadla je pfiíãnû vych len aï 1150 mm. Kromû podélného klopného momentu vzniká tedy také pfiíãn klopn moment. Pro zaji tûní dostateãné stability vahadla je proto nutné pou- Ïít protizátûï, která sniïuje nepfiízniv klopn úãinek. Podpûry ã.1 aï 6 jsou zaloïeny hlubin- Obr. 1 Fig. 1 Segmentová technologie Segment technology B ETON TECHNOLOGIE SANACE 3/

2 nû na velkoprûmûrov ch vrtan ch pilotách délky aï 16 m. Pod základem kaïdého z mostû je navrïeno celkem osm pilot prûmûru 1200/1100 mm. Poãínaje pilífiem ã. 7 aï do konce mostu je navrïeno zaloïení plo né, pfiiãemï v oblasti opûry ã. 14 vystupuje na povrch skalní podklad tfiídy R3. PrÛfiez jednotliv ch pilífiû je tvaru H, v ky dfiíkû pilífiû se pohybují od 7,8 do 24,6 m. Hlavice je uzpûsobena pro umístûní ve kerého technologického zafiízení pro montáï a rektifikaci nosné konstrukce, takïe odpadá nutnost jak chkoliv pomocn ch montáïních vûïí. ZároveÀ umoïàuje pfiístup k loïiskûm z dûvodu údrïby. Do mostu lze vstoupit komorov mi opûrami na koncích mostu. K pfiedpûtí nosné konstrukce je pouïit pfiedpínací systém DYWIDAG. âást pfiedpûtí je navrïena z pfiedpínacích kabelû se Obr. 2 Fig. 2 Pfiíãn fiez u pilífie Cross- section at the pier soudrïností, ãást pfiedpûtí je navrïena formou voln ch kabelû. Pro soudrïné kabely je pouïit systém kotev a kanálkû pro dvanáct lan v kabelu, z dûvodu snaz ího zatahování kabelû je osazen pouze jedenácti lany. Volné kabely vyuïívají devatenáctilanov systém DSI, ze stejného dûvodu je v ak osazen pouze osmnácti lany. Pro sníïení rizika vzniku a omezení ífiky trhlin v kotevních prazích pilífiov ch segmentû jsou tyto prahy pfiíãnû pfiedepnuty tfiemi kabely po ãtyfiech lanech. Nosná konstrukce je uloïena na elastomerová loïiska. V razného zlep ení chování spodní stavby bylo dosaïeno tím, Ïe na dvojici stfie ních pilífiû 7 a 8 jsou osazena pevná loïiska, na dal í dva pfiilehlé pilífie z kaïdé strany jsou navrïena elastomerová loïiska bez omezení pohybu. PÛdorysná geometrie má za následek, Ïe stfied dilatace se nachází pfiibliïnû v polovinû stfiedního pole ã. 7 (obr. 4) a tudíï v sledn vektor dilataãního pohybu na opûfie ã.14 má v raznou sloïku kolmou k podélné ose mostu na opûfie 14. To vede k poïadavku, aby dilatace kromû podélného pohybu pfienesla rovnûï znaãn pfiíãn pohyb. Z tohoto dûvodu je navrïen ditaãní závûr MAURER 400D. Na opûfie ã. 14 bylo nutné vyfie it dilataãní pfiechod svodidla a zábradlí tak, aby umoïnily pfiíãn dilataãní pohyb. Proto byl navrïen jak v zábradlí, tak zejména ve svodidle speciální kloubov mechanizmus. Na vnûj ích stranách mostu je navrïeno svodidlo se stupnûm zadrïení II, na vnitfiní stranû mezi mosty není uvaïováno zrcadlo, mezi fiímsami je ponechána svûtlá mezera 100 mm a proto zde bylo navr- Ïeno svodidlo se stupnûm zadrïení I. Odvodnûní mostu je navrïeno trubní na celou délku mostu, s odvodàovaãi typu Vlãek, a podéln trubní svod je navrïen ze sklolaminátov ch trub HOBAS. Podéln svod prochází závûrnou zídkou opûry 1 do zemního tûlesa pfiilehlé komunikace, kde je zaústûn do achty silniãní kanalizace. Mostovka bude opatfiena izolací z natavovan ch izolaãních pásû na peãetící vrstvû. ímsy budou betonovány do montovan ch lícních prefabrikátû. Kotvení fiíms bude realizováno chemick mi kotvami HILTI. T ECHNOLOGIE V STAVBY Spodní stavba Pilífie jsou pracovními spárami po v ce rozdûleny na jednotlivé betonáïní úseky. Spodní ãást dfiíku pilífie je volena tak, aby rastr pracovních spár od hlavice byl u v ech pilífiû stejn. BetonáÏ této ãásti byla provádûna do systémového bednûní PERI VARIO v ky 10,2 m. Následující betonáïní úseky délky 5 m byly bednûny pomocí pfiekládaného bednûní PERI VARIO na konzolách SKS. Hlavice byla betonována opût do bednûní PERI VARIO + SKS (obr. 5). Hlavní nosná v ztuï 32 mm byla stykována lisovan mi spojkami Eberspächer na plnou únosnost. Dilataãní a smr Èovací spáry na opûrách jsou tûsnûny vysoce kvalitními tûsnícími pásy z modifikovan ch polymerû. Pohledové plochy opûr a pilífiû jsou vytváfieny bednûním z hoblovan ch prken (obr. 6). Technologické inovace Systém mostních segmentû SMP je postaven na základû systému Freyssinet International zakoupeného v 70. letech. 22 B ETON TECHNOLOGIE SANACE 3/2002

3 Obr. 3 Fig. 3 PÛdorys a podéln fiez Layout and longitudinal section Bûhem svého pouïívání prodûlal tento systém celou fiadu zmûn a zdokonalení. V razn m kvalitativním skokem bylo zavedení volného pfiedpûtí a certifikovaného pfiedpínacího systému Dywidag v 90. letech. V souãasnosti provedené technologické inovace odstranily pfieïívající nedostatky a problémy a zafiadily tuto technologii mezi moderní vyspûlé v stavby mostû. Velká pozornost byla vûnována deviátorûm kabelû volného pfiedpûtí. Aby se odstranilo nebezpeãí vzniku trhlin v betonu po napnutí kabelû, byly deviátory zv - eny o 100 mm a optimalizována jejich v ztuï. Vznik trhlin v oblasti prûchodek vodorovn ch kabelû byl dále odstranûn pouïitím speciálních cementovláknit ch vyst lek tvofiících ztracené bednûní tûchto prûchodek. Geometrie voln ch kabelû je v realizaãní dokumentaci fie ena trojdimenzionálnû a kónická vyústûní prûchodek zvedan ch kabelû jsou nastavována do pfiesného smûru pomocí laserov ch zamûfiovaãû. Souãasnû byla provedena optimalizace vedení kabelû, podkotevní v ztuïe a zaji tûní geometrie kanálkû vnitfiního pfiedpûtí pfii betonáïi. Kromû jiného byl dále fie en komplex problémû spojen ch s lepením segmentû, zaléváním kapes a injektáïí pfiedpínacích kabelû. Tûsnûní kabelov ch kanálkû v kontaktních spárách je na základû podrobného v zkumu navrïeno technologií naná ení tmelu ve spáfie. Po proveden ch zkou kách tmelû nûkolika v robcû byl vybrán tmel Adesilex PG1 (resp. PG2) firmy Mapei. Byl optimalizován Obr. 4 Fig. 4 Schéma dilataãních pohybû, detail fiímsy u dilatace Scheme of dilatation development, detail of the boot, dilatation B ETON TECHNOLOGIE SANACE 3/

4 Obr. 5 Fig. 5 Systémové bednûní hlavy pilífie System formwork of the pier head Obr. 6 Fig. 6 Dokonãen pilífi Completed pier systém injektáïních a odvzdu Àovacích trubek tak, aby neprocházely spárami mezi segmenty. PouÏitá technologie zalévání kapes umoïàuje dokonalé vyplnûní dutin. SMP CONSTRUCTION provedly také kompletní renovaci a modernizaci formovací techniky a montáïního souboru. V roba segmentû Segmenty jsou vyrábûny kontaktním zpûsobem ve VMS Brand s nad Labem (obr. 7). Základním principem této metody v roby je, Ïe ãelo pfiedchozího segmentu (protisegmentu) tvofií bednûní zadního ãela novû betonovaného segmentu. Pfiední pevné ãelo je souãástí ocelové formy. Geometrické nastavení protisegmentu se provádí na základû podkladû zji tûn ch programem pro geodetické fiízení v roby segmentû, kter urãuje nastavení z hodnot projektovan ch a ze zamûfiení skuteãnû provedené ãásti vahadla. Betonáfiská v ztuï se do formy osazuje sestavena do armoko e, kter se vyrábí v pfiípravnû v ztuïe na pomocné konstrukci (kopytu) zaji Èující správné rozmûry, uspofiádání a krytí v ztuïe po osazení armoko e do segmentové formy. Kromû pomocn ch svarû konstrukãní v ztuïe pro ztuïení armoko e je ve kerá v ztuï vázána a stykována pfiesahem. Po kompletním vystrojení segmentu se uzavfie forma a provedou se potfiebné kontroly pfied betonáïí. Vlastní betonáï se provádí bez pracovní spáry v jednom pracovním cyklu. Betonová smûs se zhutàuje ponorn mi a pfiíloïn mi vibrátory. Horní povrch segmentu se urovná vibraãní latí a uhladí dfievûn m hladítkem. Po odformování se protisegment pfiemístí na skládku a právû zhotoven segment se nastaví jako protisegment následujícího. Hotové segmenty jsou dopravovány po Ïeleznici na pfiekladi tû v Chomutovû, odkud jsou dle potfieb montáïního souboru naváïeny na stavbu na podvalnících tûïk mi autotahaãi. MontáÏ nosné konstrukce Nosná konstrukce se montuje vahadlov m zpûsobem letmo pomocí v suvného zaváïecího jefiábu urãeného pro montáï segmentû, tzv. montáïního souboru. Pfiísun segmentû k montáïnímu souboru probíhá po hotové ãásti nosné konstrukce. MontáÏ vahadla zaãíná vytvofiením zárodku (obr. 8). Po osazení pilífiového segmentu a prvního segmentu vzad se montáïní soubor postaví stfiední nohou na pilífiov segment a dokonãí montáï zárodku osazením prvního segmentu vpfied (obr. 9). Takto vytvofien zárodek se zrektifikuje na ãtvefiici hydraulick ch lisû. Obr. 7 Fig. 7 V roba bûïn ch segmentû Production of common segments 24 B ETON TECHNOLOGIE SANACE 3/2002

5 rektifikace, která zajistí co moïno nejmen- í odchylky v sledné konstrukce od projektovaného stavu. Zrektifikované vahadlo se zmonolitní s pfiedchozí hotovou konstrukcí prostfiednictvím monolitické uzavírací spáry. Poté se protáhnou a napnou vnitfiní kabely spojitosti a aktivují se loïiska. V návaznosti na postup montáïe se v komofie nosné konstrukce realizuje volné pfiedpûtí a provádí se dal í navazující práce. Z ÁVùR Realizaãní t m vûfií, Ïe v raznû zlep ená kvalita segmentové konstrukce v kombinaci s vyuïit mi v hodami technologie pfii Obr. 9 Fig. 9 Zárodek vahadla Beginning of the balance beam Obr. 8 Fig. 8 MontáÏ vahadla Assembly of the balance beam Poté následuje symetrická montáï vahadla. Segment se po nanesení tmelu na kontaktní ãelo pfiipne montáïními pfiedpínacími tyãemi. Po namontování protilehlého segmentu a dosaïení stanovené pevnosti tmelu se pfiedepne z ãela vïdy dvojice nebo ãtvefiice vnitfiních konzolov ch kabelû. Bûhem montáïe je vahadlo uloïeno na lisech zaji tûn ch aretaãními krouïky. Po jejím dokonãení se pomocí tûchto hydraulick ch lisû provádí smûrová a v ková Obr. 10 Celkov pohled smûrem na Chomutov Fig. 10 General view in direction to Chomutov City v stavbû mostu v Chomutovû prokáïe oprávnûnost pouïití segmentové technologie nejen na tomto mostû, n brï i na dal ích podobn ch stavbách v budoucnosti (obr. 10). Ing. Jifií Chmelík SMP CONSTRUCTION, a. s. Na Florenci 1413/33, Praha 1 tel.: , fax: chmelik@smp.cz, Ing. Marcel Mimra PONTEX, s. r. o. Bezová 1658, Praha 4 tel.: , fax: mimra@pontex.cz, B ETON TECHNOLOGIE SANACE 3/