High-tech lávka v USA

V březnu letošního roku byla v San Diegu, v Kalifornii otevřena lávka pro pěší, která převádí pěší dopravu přes příměstskou železnici, tramvajovou dráhu a přes komunikaci Harbor Drive. Lávka spojuje nový Baseballový stadion situovaný směrem ke středu města s garážemi, hotelem Hilton a Kongresovým centrem, které jsou situovány poblíž zátoky oceánu. S ohledem na prominentní polohu požadoval investor, aby konstrukce vytvářela významnou dominantu a aby lávka měla neobvyklé architektonické a konstrukční řešení.

ARCHITEKTONICKÉ A KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ

Pro nalezení optimálního řešení byly vypracovány studie konstrukcí trámových, obloukových, zavěšených a visutých. Investor se rozhodl pro půdorysně zakřivenou konstrukci s mostovkou zavěšenou jen na vnitřním okraji na visutém kabelu o dvou polích. Kabely jsou podporovány skloněným pylonem situovaným v prostoru mezi železnicí a silnicí. Na mostovku po obou stranách navazují schodiště. Pro handicapované jsou navrženy výtahy, jeden v garážích, druhý na parkovišti u stadionu.

Těžiště nosníku (center of gravity – CG) je situováno co nejblíže k jeho vnitřnímu okraji. U podpěr má mostovka proměnnou šířku umožňující napojení konstrukce na výtah a na rampu vedoucí přímo do garáží. Mostovka je předepnuta vnitřními kabely (radial internal tendon – IT) vedenými v horní desce. Vnitřní soudržné kabely jsou doplněny vnějším radiálním kabelem (radial external cable – EC) vedeným v madle zábradlí. Kabel, který je tvořen devatenácti 0,6“ lany zainjektovanými v trubce průměru 219 mm, je kotven v ocelových sedlech situovaných nad vnitřními podpěrami. Kabel se zde překrývá s vnitřními kabely předpínajícími krajní schodišťové nosníky.

Konstrukční řešení visutých a kotvících kabelů vychází z řešení poprvé použitého u lávky přes Vranovskou přehradu a aplikovaného u dalších dvou visutých mostů postavených v univerzitním městě Eugene v Oregonu, USA. S ohledem na malé únavové namáhání lan jsou visuté kabely řešeny podobně jako vnější kabely. Kabely jsou tvořeny předpínacími lany, které jsou – s ohledem na jejich ochranu proti povětrnostním vlivům a vandalům – zainjektovány v ocelových trubkách. Visuté kabely jsou tvořeny padesáti pěti 0,6“ lany, kotvící kabely jsou tvořeny devadesáti jedna lany.

Závěsy jsou pak připevněny k trubkám a ne k lanům. To ovlivňuje statické působení visutých kabelů. Do zainjektování lan jsou ochranné trubky namáhány tlakem, po zainjektování lan působí lana a ochranné trubky jako jeden konstrukční prvek.

Výplň zábradlí tvoří ocelová síť. Stejně je vytvořena výplň ochrany proti dotyku trolejí, jen hustota sítě je však větší. Všechny ocelové prvky jsou z nerezavějící oceli.

Chodník je osvětlen svítidly situovanými u obou obrubníků, vlastní konstrukce je ze spodu osvětlena svítidly u římsy konzol a ve spodní desce komorového nosníku u vnitřních podpěr.

Pokračování na další straně.

STATICKÁ A DYNAMICKÁ ANALÝZA

Při návrhu koncepčního řešení byla konstrukce analyzována programovým systémem ANSYS, který byl dále využit při kontrole projektu. V prováděcím projektu byla konstrukce analyzována programovým systémem LARSA a kontrolována programem RM2004.

Konstrukce byla analyzována jako 3D rámová konstrukce. Pro mostovku byl využit prvek Beam44, který je schopen vystihnout skutečnost, že těžiště průřezu není totožné se středem smyku. Kabely byly modelovány prutovým prvkem Link8. Konstrukce byla analyzována jako geometricky nelineární konstrukce uvažující velké deformace a tahové zpevnění (tension stiffening). Prostorové působení nesymetrického průřezu a správnost zvoleného modelu mostovky byly ověřeny na prostorovém modelu, ve kterém byla mostovka sestavena z prostorových prvků. Statické působení hlavice pylonu a sedla byly ověřeny na výsecích konstrukcí, u kterých byla betonová část modelována prostorovými prvky a ocelové části deskostěnovými prvky.

Důležitá byla analýza konstrukce pro seismické zatížení, zatížení větrem a pohody uživatelů. Konstrukce byla posouzena pro spektrum odezvy s maximálním zrychlením 0,7 g. Aerodynamická stabilita konstrukce byla ověřena Prof. Mirošem Pirnerem z Akademie věd ve větrném tunelu. Zkoušky modelu postaveného v měřítku 1 : 70 prokázaly, že konstrukce je aerodynamicky stabilní v celém zkoušeném rozsahu rychlosti větru od 24 do 150 km/h.

Konstrukce je velmi tuhá, a proto uživatelé pohybující se, anebo stojící na lávce nemají nepříjemný pocit od pohybu konstrukce vyvolaného pohybem jiných chodců.

POSTUP STAVBY

Po provedení pilot, kotev, opěr a podpěr byla na pevné skruži vybetonována krajní pole. Dále byl postupně letmo betonován a předpínán pylon.

Protože geometrie konstrukce a velikost sil v kabelech jsou navrženy tak, aby vyrovnávaly účinky tíhy konstrukce, bylo nezbytné znát přesně její hodnotu. Proto byl před zahájením prací vybetonován jeden segment mostovky délky 3,048 m. Segment byl ztužen příčníkem, měl veškerou projektovanou výztuž a při betonáži byl použit projektovaný beton. Ukázalo se, že tíha prvku je poněkud větší, než předpokládal projekt, a proto bylo nutno upravit velikost sil v kabelech.

Mostovka hlavního pole byla také betonována na pevné skruži. Protože při předpínání a zavěšování se mostovka příčně deformovala, byly mezi bednění a skruž vloženy teflonové pásy. Tímto uspořádáním se podstatně snížily třecí síly, které by namáhaly skruž velkými vodorovnými silami.

Po předepnutí mostovky vnitřními soudržnými kabely byly osazeny sloupky zábradlí a trubky radiálních kabelů. Následovala montáž kotvících a visutých kabelů. Pro montáž kotvících a visutých kabelů byla nejdříve osazena montážní lana, na která byly zavěšeny trubky. Potom byla protažena a částečně napnuta předpínací lana radiálních, kotvících a visutých kabelů.

Následovala montáž závěsů, u kterých byla předem určena jejich nenapnutá délka. Po jejich osazení byly postupně napnuty radiální, kotvící a visuté kabely. Napínání proběhlo ve třech krocích tak, aby namáhání všech konstrukčních prvků bylo v přijatelných mezích. Napnutím kabelů se konstrukce sama odskružila. Následovala injektáž kabelů a dokončovací práce.

Díky podrobné analýze, která určila nadvýšení konstrukce nejen ve svislém, ale také ve vodorovném směru, a díky pečlivému vytyčení konstrukce má konstrukce požadovaný tvar a její chování je v souladu s předpoklady projektu.

Kráceno redakcí.