Eliminace dešťového stínu pod mosty
Jedním z průvodních jevů provázejících mostní stavby ? zvláště v případě komunikací, jejichž niveleta je nízko pod terénem ? je vznik dešťového stínu. Jednou z možností, jak dešťový stín pod mostem eliminovat a zajistit přirozené zavlažování terénu, je použití porézní mostovky. Toto řešení již bylo v několika případech realizováno, zvláště u lávek pro pěší. Příkladem je návrh lávky v Berouně, spojující střed města s autobusovým nádražím.
Mostovka hlavního přemostění i nástupních ramp byla navržena z ocelových panelů s povrchem z tahokovu vyztuženým diagonálními žebry z ocelových pásků. Užití tahokovu přináší značné výhody provozní ? jedná se o téměř 100% protiskluzovou úpravu, most nepotřebuje odvodnění a také údržba je minimální. Kromě toho se pod lávkou netvoří dešťový stín. Velikost ok tahokovu byla navržena tak, aby byla možná chůze i ve střevících s jehlovými podpatky. Proti korozi jsou panely chráněny žárovým pozinkováním.
Posouzení únosnosti panelu mostovky
Při návrhu vyztužení tahokovu byl řešen problém optimalizace rozteče výztuh a míry spolupůsobení tahokovu s výztužnými žebry. Diagonální vyztužení bylo zvoleno s ohledem na anizotropní vlastnosti tahokovu ve směru kolmém ke směru prosekávaní otvorů a ve směru s ním rovnoběžném. Při užití diagonálního vyztužení byla očekávána výraznější odolnost tahokovu vůči vzniku trvalých deformací (průvodním jevem některých starších realizací po určité době používání bylo zvlnění povrchu mostovky).
V případě posouzení únosnosti i deformace panelů mostovky zvolil autor spolupůsobící šířku beff užitého typu tahokovu rovnou 30 % teoretické spolupůsobící šířky, vycházející z tloušťky plechu tahokovu. Tento předpoklad byl ověřen zatěžovací zkouškou dvou panelů mostovky (čtyř dílců), kterou realizovali pracovníci Kloknerova ústavu doc. Ing. Petr Bouška, CSc., Ing. Jan Záruba, CSc., David Pokorný.
Konkrétní panel rozměrů 1,5x4,66 m (obr. 2) byl z technologických důvodů rozdělen na dvě poloviny (dílce), které byly vzájemně sešroubovány přes zesílená žebra P10x80. Panel byl vyztužen diagonálními žebry z plechu P5x50 a lemován páskem P5x50. Byl navržen tahokov typu 21S (FILS S.P.A.). Panel byl uložen na všech čtyřech stranách na příčníky a podélníky mostu (obr. 3). Pásky vyztužení byly v místech křížení vzájemně svařeny koutovými svary a = 3 mm. Tahokov byl k výztuhám přivařen oboustranným přerušovaným koutovým svarem a = 3?30 (100) mm.
Po uložení mostovky byly dva náhodně vybrané panely 1,5x4,66 m podrobeny zatěžovací zkoušce, při které byl zatěžován pruh široký 1,2 m (vymezený středním podélníkem a zábradlím), a to ve dvou krocích:
-
normovým zatížením: pN = 4,0 kN/m? ? podle ČSN 73 6203;
-
výpočtovým zatížením: pV = 5,6 kN/m? ? podle ČSN 73 6203.
Jako břemena nahrazující užitné zatížení posloužily dlažební kostky průměrné hmotnosti 1,7645 kg. Pro vyhodnocení panelu pod výpočtovým zatížením bylo na panel v ploše 1,2x4,66 m? uloženo 1775 dlažebních kostek (obr. 4). Měřena byla deformace středu dílce a napětí ve styku prutů 5 a 11 (obr. 2).
¤ Obr. 2. Typický podlahový panel
¤ Obr. 3. Příčný řez lávkou nad pilířem a v poli
¤ Obr. 4. Zkušební zatížení panlu mostovky, stav srpen 2003
Výsledky zatěžovací zkoušky
Výsledky zatěžovací zkoušky:
-
průměrné celkové přetvoření od normového zatížení 6,34 mm
-
průměrné trvalé přetvoření 0,27 mm
-
průměrné pružné přetvoření 6,07 mm
-
maximální naměřená hodnota celkového přetvoření 6,70 mm
-
minimální naměřená hodnota celkového přetvoření 6,00 mm
-
teoretický průhyb (vypočtený) 6,40 mm
Výsledky měření potvrdily teoretické předpoklady. Naměřená průměrná deformace se lišila od vypočtené o 2 %. Rozptyl naměřených hodnot byl menší než 10 % (0,37 mm). Kritéria požadovaná ČSN 73 2037 byla splněna z hlediska pružných i trvalých deformací. Výše uvedené výsledky byly převzaty z prací [1] a [2]. Maximální naměřené napětí 136,7 MPa činilo 93 % vypočtené hodnoty.
Závěr
Výsledky zatěžovací zkoušky a jejich shoda s výsledky kontrolního výpočtu prokázaly, že posuzované panely mostovky vyhovují ustanovením ČSN 73 6205-1999 a současně byla prokázána shoda teoretických předpokladů výpočtu se skutečností. Po více než čtyřech letech velice intenzivního provozu je možno konstatovat, že diagonální vyztužení zamezilo vytvoření trvalých deformací tahokovu (obr. 5), a zabránilo tak zvlnění povrchu mostovky.
Užitím tahokovu výrazně klesla vlastní hmotnost mostovky oproti klasickému provedení, což mělo příznivý vliv na dynamické vlastnosti celé lávky.
Dynamické chování lávky bylo posuzováno jednak při uvažování nespolupůsobení prvků mostovky, jednak při započítání vlivu podélníků a panelů mostovky na celkovou tuhost mostu. V prvém případě byla vypočtena první vlastní frekvence kmitání ve svislém směru f = 2,32 Hz, druhá frekvence f = 5,91 Hz. Ve druhém případě došlo ke zvýšení první vlastní frekvence na f = 3,33 Hz a druhé frekvence na f = 8,46 Hz.
Obdobné panely byly použity při realizaci lávky pro pěší přes Patočkovu ulici v Praze 6 a u studie lávky pro pěší a cyklisty přes Berounku u obce Račice. U obou těchto lávek bylo plně využito eliminace dešťového stínu na minimum, a tedy možnosti plně ozelenit terén i přímo pod lávkou.
¤ Obr. 5. Diagonální vyztužení tahokovu zamezilo vytvoření trvalých deformací, stav březen 2008
¤ Obr. 6. Pohled na konstrukci lávky
Základní údaje
Generální projektant: MALCON, s.r.o., U Bulhara 3, 110 00 Praha 1
Dodavatel ocelové konstrukce: OK-BE s.r.o. Výroba, povrchová ochrana a montáž ocel. konstrukcí; Masnerova 102, 262 03 Nový Knín
Zatěžovací zkouška: ČVUT v Praze, Kloknerův ústav, Šolínova 7, 166 08 Praha 6
Použitá literatura
[1] Protokol o zkoušce č. 174/03/EXPO z 20. 8. 2003; ČVUT v Praze, Kloknerův ústav
[2] Trnka M.: Statický výpočet ocelové konstrukce, Lávka pro pěší, Praha, 4/2003