Nuselský most - 40 let od uvedení do provozu

Celou svou koncepcí, sdruženého rámu délky 485 m, s poli 68,25 + 3 x 115,5 + 68,25 m a dvěma přesahy 1 m, na pružných podpěrách tvořených čtveřicí nahoru rozbíhajících se stěn, architektonicky velmi příznivého působení, odpovídá současnému trendu vývoje mostů. Omezují se technicky, technologicky i finančně náročné prvky s kratší životností, jako ložiska, osazovaná zde pouze na opěry, jako u semi-integrálních mostů. Zcela unikátní je pro konstrukci z předpjatého betonu jednokomorový nosník se šikmými stěnami, celkové konstantní výšky 6,8 m, šířky dole 11,8 m, s celkovou šířkou mostovky nahoře 26,5 m, šířkou horní desky včetně konzol 21,7 m a vlastního nosníku, v němž projíždí podzemní dráha, 14,2 m. Most byl stavěn převážně letmou betonáží s maximální hmotností lamely 200 t, pouze krajní pole a startovací úseky ve středním poli byly betonovány na skruži. Most je podélně předepjat usměrněnými kabely s 24 dráty 7 mm 1 000/1 400 MPa, deska mostovky a stěny nosníku jsou příčně předepjaty kabely s 12 dráty.

Všestranný hospodářský a kulturní rozvoj Prahy, zejména v druhé polovině 19. století, se projevil i v jejím plošném rozšiřování za hranice dané, tehdy již převážně zbouranými, městskými hradbami. Jako dispozičně i stavebně velmi vhodná se jevila oblast Pankráce na jižním předměstí, která však byla od města oddělena Vyšehradskou skálou a Nuselským údolím, s protékajícím Botičem.

Snaha o vyřešení této situace se objevila hned na začátku 20. století, kdy inženýr Jaroslav Marjanko, autor ocelové haly hlavního nádraží v Praze, navrhl v roce 1903 přemostění údolí ocelovým obloukovým mostem o rozpětí 250 m, se dvěma přiléhajícími konzolami délky 125 m (obr. 2). Návrh zůstal bez odezvy až do roku 1918, kdy mladý inženýr Stanislav Bechyně, pozdější profesor a guru českých betonářů, spolu s architektem Bohumírem Kozákem navrhli most železobetonový, obloukový se třemi hlavními poli o rozpětí 100 m a oboustrannými příjezdovými viadukty (obr. 3). Tím zahájili svou, téměř čtyři desítky let trvající, spolupráci při účasti na soutěžích vypisovaných k výstavbě tohoto mostu.

Veřejné soutěže na přemostění proběhly takto: • 1. soutěž v letech 1926 a 1927, přihlásilo se dvacet devět návrhů, byly uděleny dvě první ceny: - ocelový plnostěnný obloukový most, tři pole 108,5 + 79 + 124 m – Škodovy závody (obr. 4); - železobetonové duté klenby 142,04 + 140,02 + 137,97 m – firma Vyhnánkové a arch. Čenský (obr. 5).

Další navržené mosty přihlášené do soutěže: - železobetonový se dvěma oblouky 88,5 + 96,3 m, spojené rámovým o šesti polích, s garážemi v dolní úrovni (obr. 6), varianta pět oblouků po 74 m (obr. 7) – Bechyně a Kozák; - první most s dvěma úrovněmi, železobetonový se dvěma klenbovými pásy, mezi nimiž je ve spodní etáži vedena tramvajová trať – Ing. Dr. Emil Reich; - ocelové mosty, oblouk l = 310 m a visutý řetězový most l = 330 m. • 2. soutěž v roce 1933, přihlásilo se jedenáct návrhů, dva objednány pro další zpracování: - železobetonový trámový, „skořepinový“, 4 x 80 m, betonovaný po polích a dodatečně zmonolitňovaný ve spojitý nosník – Bechyně a Kozák; - ocelový plnostěnný nosník (obr. 8). • 3. soutěž v roce 1938: 1. cena – objednaný „skořepinový“ trám – Bechyně a Kozák (obr. 9).

Po skončení 2. světové války byla v letech 1946 až 1953 vypracována srovnávací studie, na jejímž základě byl doporučen k realizaci železobetonový obloukový most 3 x 115 m, podle návrhu profesora Bechyně a architekta Kozáka. K realizaci však nedošlo (obr. 10).

PŘÍPRAVA PROJEKTU

Po kratší odmlce, byl v letech 1956 a 1957 vypracován mostním oddělením magistrátu Prahy investiční úkol, pro další soutěž. Most byl definován základními dopravními požadavky ve dvou úrovních, v horní s vozovkou a chodníky a dolní pro městskou kolejovou dopravu, dle původního předpokladu pro podpovrchovou tramvaj.

Tomu však již předcházelo období rychlého poválečného rozvoje nového stavebního materiálu, předpjatého betonu, a to nejen v západní Evropě, ale i u nás. Ten svými parametry dosahoval konstrukčních možností dříve vyhrazených pouze oceli, jejíž spotřebu ale výrazně omezil a nahradil ji požadavkem na zvýšenou kvalitu obou spolupůsobících materiálů. Příklady aplikace předpjatého betonu, zejména ve Francii, byly inspirací pro první experimentální most v Koberovicích v roce 1947, s předem předpjatými nosníky o rozpětí 13,8 m. Ty byly v krátké době následovány i nosníky s dodatečným předpětím o rozpětí až 33 m, spřaženými s monolitickou deskou, např. v Berouně.

Další období bylo poznamenáno vznikem velkých státních stavebních podniků, do kterých byly zařazeny původní soukromé menší firmy. To byl i případ vzniku „Speciálního provozu 03 pro předpjatý beton“ u podniku Stavby silnic a železnic v Praze v roce 1953. Ten dále pokračoval v tradici mostů z prefabrikovaných nosníků až k největším objektům, přemostěním Slapské vodní nádrže u Živohoště a Cholína v letech 1952 až 1956, s nosníky tvaru T délky 50 m o hmotnosti až 206 t, vyráběnými ambulantně na stavbě.

Další vývoj mostů z předpjatého betonu se obrátil k monolitům, kde zejména letmá betonáž umožnila aplikaci metody výstavby dosud používané jen u ocelových mostů. Prvním objektem u nás byla lávka na Veslařský ostrov v Praze, postavená v letech 1956 až 1958 s poli 12,75 + 45 + 12,75 m (obr. 11).

Následovaly další monolitické mosty, z letmo betonovaných byl technicky významný pružně vetknutý rámový most přes Ohři v Karlových Varech – Drahovicích, z let 1958 až 1960. Má světlost 70 m a proměnnou výšku komorového průřezu, ve vrcholu 1 m a 3 m ve vetknutí. Projektantem byl Ing. Vojtěch Michálek, CSc., tehdy z Pražského projektového ústavu.

Poslední veřejná soutěž na přemostění Nuselského údolí proběhla v letech 1958 až 1960 a porotě předsedal profesor Bedřich Hacar, ředitel Kloknerova ústavu ČVUT v Praze. Místopředsedou byl Ing. Dr. Jan Fischer, vedoucí mostního oddělení magistrátu Prahy. Soutěž proběhla dvoukolově, v prvním kole bylo třicet návrhů, do druhého kola postoupilo vybraných osm a jeden návrh segmentového mostu. S výjimkou jednoho vzpěradlového rámu mimořádného rozpětí (Ing. Dr. Vilém Možíš) to byly mosty nosníkové, s nosnými konstrukcemi třikrát ocelovou, jedenkrát železobetonovou, čtyřikrát předpjatou betonovou monolitickou a jedenkrát prefabrikovanou, segmenty. První cena nebyla udělena. Druhou cenu získal most trámový ocelový autorů Ing. Dr. Jiří Kozák a kol. (obr. 13); třetí cenu most trámový z předpjatého betonu autorů Ing. Jan Vítek, DrSc., a kol. (obr. 14). Odměna byla udělena trámovému mostu z předpjatého betonu autorů profesora Bechyně a architekta Kozáka.

Rozhodnutí magistrátu Prahy ze dne 6. prosince 1960 bylo pro most z předpjatého betonu, též vzhledem k tehdejší situaci v oceli. Tvar konstrukce mostu si však vyžádal významné úpravy, jejichž výsledné řešení mělo vyplynout z jednání určeného dodavatele, podniku Stavby silnic a železnic (SSŽ) Praha (dnes Eurovia CS) a projektanta, Projektového ústavu dopravních a inženýrských staveb (PÚDIS) Praha.

V době zpracování nové koncepce mostu i práce na vlastním projektu pokračovala výstavba velkých mostů z monolitického předpjatého betonu prováděných SSŽ. Byl to nejdříve most Pavla Wonky přes Labe v Pardubicích, v letech 1956 až 1961, s poli 50 + 70 + 50 m, šířky 24 m, prováděný sice na pevné skruži, ale s prvky letmé betonáže, které představovaly části u pilířů betonované symetricky, v dílech 2 x 8 m a 2 x (6 + 6) m. Nejvýznamnějšími byly dva letmo betonované mosty přes Otavu a Vltavu na Orlické vodní nádrži z let 1960 až 1963 (obr. 12) s poli 41,65 + 2 x 84 + 41,65 m. Z jejich výstavby bylo čerpáno nejvíce zkušeností, kladných i záporných. Hlavním stavbyvedoucím na všech třech zmíněných mostech byl Ing. Hynek Hlasivec.

PROJEKT

Vedoucím mostního oddělení ústavu PÚDIS byl Ing. Karel Chalupský, hlavním inženýrem projektu byl Ing. Vojtěch Michálek, CSc. Ten řídil celý projekční tým za architektonické spolupráce Ing. arch. Stanislava Hubičky a dopravního řešení Ing. Svatopluka Kobra.

Výsledný návrh konstrukce mostu v příčném uspořádání vycházel z předchozích návrhů, ve vytvoření jediného vnitřního dopravního prostoru se nejvíce blížil ke skořepině profesora Bechyně, ve vnějším uspořádání pak jeho poslednímu návrhu. Přesto lze považovat konečné řešení za zcela výjimečný případ jednokomorového mostu, zejména s přihlédnutím k využití tubusu mostu pro druhou dopravní úroveň (obr. 15).

Stejně tak podélná koncepce, spojitá rámová konstrukce na pružných podpěrách tvořených čtveřicemi vysokých stěn, architektonicky výrazným prvkem, je nejen svědectvím o významu spolupráce inženýra s architektem, ale představuje i v současnosti moderní trend integrálních mostů, v daném případě mostu semi-integrálního. Ten je charakterizován pevným spojením nosné konstrukce se speciálně upravenými podpěrami a pohyblivým uložením na ložiskách pouze na opěrách.

Zadávací projekt vlastního mostu schválila rada magistrátu 23. října 1962, celý projekt včetně předmostí 6. prosince 1964 (obr. 16).

Základní rozměry a uspořádání mostu jsou patrné z obrázků původního vzorového příčného řezu, přehledného a současného podrobného podélného řezu, doplněného půdorysem mostu (obr. 17, 18 a 20). K tomu je však nutno přiložit nejvýznamnější změnu projektu během výstavby, tj. dodatečné vložení ocelového roznášecího roštu o hmotnosti téměř 1 000 t do tubusu mostu, v důsledku změny kolejových vozidel po roce 1968 (obr. 19 a 58).

Most má délku 485 m a pět polí s rozpětími 68,25 + 3 x 115,5 + 68,25 m a se dvěma přesahy na koncích 2 x 1 m. Rámovou příčel, nosnou konstrukci, vytváří jednokomorový, relativně tenkostěnný nosník mimořádných rozměrů z předpjatého betonu B 450, bez jakýchkoliv příčných ztužidel v celé délce. Je předpjatý kabelovou předpínací výztuží z patentovaných drátů 7 mm pevnostních charakteristik 1 000/1 400 MPa. Pro podélné předpětí v počtu 24 drátů ve svazku byly použity speciálně vyvinuté usměrněné kabely, zajišťující polohu drátů ve svazku i kvalitní zainjektování. Pro příčné předpětí v horní desce a vertikální ve stěnách byly použity běžné kabely s 12 dráty.

Železobetonové rámové stojky, členěné ve čtyři samostatné, relativně štíhlé stěny proměnného průřezu, rozevírající se směrem vzhůru, jsou z betonu B 330. Dole jsou vetknuty do základových bloků z betonu B 250, nahoře do příčle. Jejich volná výška, 32 až 38 m, je vyhovující jak z hlediska stability stěn, tak z hlediska podélných dilatačních pohybů nosníku.

Základové bloky spočívají každý na osmi šachtových pilířích z betonu B 250, průměru 3 m a hloubek kolem 16 m, zasahujících až do únosných nezvětralých břidlic (obr. 20).

Krajní opěry, zejména na pankrácké straně mostu, jsou rozlehlé vzhledem k tomu, že navazují na tunely podzemní dráhy, přestože vlastní opěry mostu jsou malé. Na pankráckém předmostí je celý komplex založen plošně, na karlovském předmostí hlubinně, na vrtaných pilotách. Na opěrách je most uložen na kyvných stěnách s ocelovými ložisky. Statický výpočet a modelová ověření

Zcela mimořádné rozměry jednokomorového, tenkostěnného nosníku si vyžádaly nejen aplikaci nejnovějších metod statického výpočtu, ale též ověření výsledků experimentálně na modelech (obr. 21).

Výpočty některých prvků byly ověřovány jednak jako rovinný problém fotoelasticimetricky, jednak trojrozměrně na prostorovém modelu. Fotoelasticimetrická měření se prováděla na ČVUT u profesora Václava Tesaře (obr. 22).

Měření na prostorovém modelu z novoduru v měřítku 1 : 50 zajistil projektant spolu s ČSAV. Model byl pro zajištění teplotní a vlhkostní stálosti uložen v podzemních prostorách (obr. 23 až 25).

Třetí model, úsek nosné konstrukce nad členěnou stojkou, byl z mikrobetonu v měřítku 1 : 10, vyztuženého betonářskou a předpínací výztuží. Měl ověřit chování této části konstrukce na mezi únosnosti, jak ohybové tak i smykové, a totéž v hlavním tlaku ve stěně (obr. 26 až 31).

V dnešní době je možno řadu modelových zkoušek nahradit počítačovým modelem. Přesto i dnes je stále významné měření na konstrukcích in situ, které může ověřit správnost vstupních parametrů počítačového modelu.

V nedávné době byla provedena modelová počítačová ověření únosnosti konstrukce mostu a jejich porovnání s měřeními na modelu z mik robetonu.

Další počítačové ověření se týkalo významu vertikálního předpětí ve stěnách, v případě jeho poklesu, v mezním případě až k nule. Porovnání výsledků první studie potvrdilo souhlas experimentálních i počítačových hodnot a spolehlivost konstrukce, která je v druhém případě zachována i při nulovém vertikálním předpětí [14 až 16].

VÝSTAVBA

Koordinaci výstavby zajišťoval investor, z počátku s pomocí poradního sboru, kterým bylo předsednictvo soutěžní poroty. Po úmrtí profesora Hacara v roce 1963 byl krátce jejím řízením pověřen profesor Bechyně. Následně byla pro vedení stavby zřízena nová organizace „Investor dopravních a inženýrských staveb“ (IDIS), s ředitelem Ing. Antonínem Huderou, podléhající Ředitelství výstavby Prahy (VHMP). Jako expert byl přizván Prof. Ing. Dr. Jiří Klimeš.

Výstavbou mostu byl pověřen Závod 2 podniku SSŽ (Původní – Speciální provoz 03 pro předpjatý beton, od roku 1990 samostatný podnikStavby mostů Praha, a. s., dnes SMP CZ, a. s., součást mezinárodní skupiny VINCI).

Výstavba mostu byla zahájena začátkem roku 1965. Hlavním stavbyvedoucím byl v letech 1965 až 1970 Ing. Hynek Hlasivec, v letech 1971 až 1974 Ing. Zdeněk Svoboda. Plánovaný postup výstavby mostu je znázorněn v pěti hlavních fázích (obr. 32). Stav na staveništi, po demolici domů a vyklizení prostoru pod mostem, je patrný na obr. 33.

Založení mostu proběhlo klasickým způsobem ve svahovaných nebo těsněných stavebních jámách ze štětovnic Larsen. Šachtové pilíře pod rámovými stojkami byly prováděny ručně hornickým způsobem, beton byl v horní části chráněn hydroizolací a cihelnou obezdívkou, u základových bloků pouze hydroizolací (obr. 34 až 37).

Spodní části členěných pilířů byly prováděny postupně v jedné etapě až po horní hranu výztuh stěn. Dále byly stěny pilířů betonovány do překládaného bednění, umožňujícího dodržení všech geometrických požadavků, v devíti etapách výšky 3 m (obr. 38 až 40).

Nosná konstrukce byla v krajních polích betonována na podpěrné skruži z nosníků IP100 na podpěrných věžích z materiálu PIŽMO (obr. 41). Podobně byly ve středním poli vytvořeny u pilířů startovací části pro letmou betonáž (obr. 42).

Letmá betonáž probíhala vždy symetricky v podélném směru; nejdříve od krajních polí do středu a potom symetricky od středních pilířů (obr. 43 a 44).

Maximální přípustná hmotnost jedné lamely byla 200 t, stejná jako hmotnost betonážního vozíku, proto se délky lamel měnily, od první 1,9 m k poslední na 3,5 m.

Počet lamel v konzole byl osmnáct v polích 2 a 4, v poli 3 pouze deset, vlivem předem vybetonovaných startovacích částí. Po dokončení letmé betonáže se nejdříve uzavírala spára uprostřed, v poli 3, a následně se současně aktivovaly lisy a uzavíraly obě spáry v polích 2 a 4 (obr. 32 a 45).

Komorový nosník se betonoval v příčném směru po etapách. Nejdříve byla uložena betonářská a předpínací výztuž spodní desky a stěn a zabetonována. Následně byla vybedněna horní deska s přečnívající konzolovou částí a jednotlivými konzolovými nosníky, na něž byly dodatečně ukládány prefabrikované desky chodníků. Schéma vyztužení nosníku je na obr. 46 až 48.

Na obr. 49 až 51 jsou záběry uložené betonářské i předpínací výztuže, podélné a svislé ve stěnách, osazování svislých kabelů do stěny je na obr. 52. Usměrněné kabely podélného předpětí uložené ve staveništní výrobně jsou na obr. 53 a stav zainjektování kabelu po rozříznutí zkušebního prvku je na obr. 54.

...

Kráceno redakcí. Celý článek najdete v časopise BETON, TKS 4/13

Literatura:

[1] Michálek V.: Bridge over the Nusle Valley in Prague, 6. Kongres FIP 1970 v Praze, Publ. vyd. a nakl. ROH – Práce. Praha 1970[2] Klimeš J., Michálek V.: „Zesílení NM v důsledku změny vozů Metra.“ Část b) – Statický přepočet NM pro vozy podzemní dráhy o nápravovém tlaku 15 Mp, FSv ČVUT 1972[3] Martinek T.: Nuselský most v Praze – a jeho sanace, SUDOP revue 3/2012, str. 12–15[4] Fischer J., Fischer O.: Pražské mosty, Academia Praha 1985, str. 153–162[5] Fischer J., Pitín J.: Soutěž na přemostění Nuselského údolí v Praze, Inženýrské stavby 1961, str. 124–147, SNTL Praha[6] Fischer J.: Účel a výsledky experimentálního vyšetřování modelu mostu přes Nuselské údolí v Praze, Práce a študie VŠD Žilina 1965, sv. 4, str. 159–169[7] Fischer J.: Předběžné vyhodnocení výsledků zatěžovacích zkoušek mostu přes Nuselské údolí, Pražské aktuality NVP, 1971, sv. 6[8] Bechyně S.: Betonové stavitelství I. – Technologie betonu. sv. 1. – Složky betonu, SNTL Praha 1954, str. 63[9] Bechyně S., Kozák B.: Přemostění Nuselského údolí v Praze, Technický obzor 27, 1919, str. 263 ad.[10] Bechyně S.: Návrh železobetonového mostu přes Nuselské údolí (trám vyztužený žlábkem), Technický obzor 41, 1933, str. 325–328[11] Koloušek V. a kol.: Dynamický výpočet mostu K. Gottwalda v Praze, Stavební fakulta ČVUT, Praha 1974[12] Koloušek V. a kol.: Dynamická zatěžovací zkouška mostu K. Gottwalda v Praze, Stavební fakulta ČVUT, Praha 1975[13] Mencl F.: Soutěž na most přes Nuselské údolí v Praze, Technický obzor 37, 1929, str. 237 ad.[14] Křístek V., Niewald J., Křížek J.: Analýza exponované části stěny Nuselského mostu v Praze, ČBS Betonářské dny 2000, Sb. str. 260–265[15] Křístek V., Niewald J., Červenka V.: Současné možnosti teoretické predikce reálného působení a únosnosti předpjatých komorových mostů, ČBS Betonářské dny 2002, Sb. str. 14–23[16] Křístek V., Niewald J., Červenka V.: Assessment of load bearing capacity of the Nusle Bridge in Prague by computer simulation, IABSE Symp. New Delhi 2004[17] Dahinter K.: Půl století letmé betonáže mostů v ČR, 12. mezinár. symp. Mosty 2007, Brno, Sb. str. 171–175[18] Dahinter K.: Ing. Hynek Hlasivec (1926 až 2011), Beton TKS 5/2011, roč. 11, str. 78–79[19] Dahinter K.: Eugéne Freyssinet a FIP – Fédération Internationale de la Précontrainte, Beton TKS 5/2012, roč. 12, str. 108–111[20] Křížek J.: Nuselský most v Praze – Hodnocení rekonstrukce vozovky po 10 letech provozu z hlediska projektanta, Konf. k 10. výročí opravy vozovky a izolace na Nuselském mostu, Strabag Bau-AG a PSVS, Praha 11/1991[21] Křížek J.: Nuselský most v Praze – Dilatační zařízení mostu, TP PÚDIS Praha 2006[22] Formánek J., Krejcar M., Vinter M.: Nuselský most – trvalý monitoring. INSET, s. r. o., Souhrnná zpráva o dlouhodobém sledování z období 01/2008 až 12/2008, Praha 3/2009[23] Kunrt J., Rotter T., Škaloud M., Vodička V.: Únavové porušení ocelového roštu Nuselského mostu, Sb. konf. Mosty 1999, Brno, 1999, str. 41–45, ISBN 80-7204-108-8[24] Kunrt J., Rotter T., Škaloud M., Rojík V.: Rekonstrukce ocelového roznášecího roštu Nuselského mostu, Sb. konf. Mosty 1999, Brno, 1999, str. 46–50, ISBN 80-7204-108-8[25] Vaisar M.: Nuselský most, 6. Mezinár, symp, Mosty 2001, Brno, Pamětní publ. Most tisíciletí a mosty století v České republice, str. 31–38[26] Vaisar M. a kol.: Silniční mosty a lávky (ČR), MJV ProConsult – Milan Vaisar, Praha 2008, str. 258[27] Dahinter K.: Studie Světové silniční asociace PIARC ke správě velkých silničních mostů, 17. mezinár. symp. Mosty 2012, Brno, Sb. str. 83–88