Silnice mosty 2023, 1, 15–18
Ing. Václav Röder, Ph.D., TAROS NOVA a.s.
Nejdelší visutý most pro pěší na světě Sky Bridge 721 byl otevřen v květnu 2022, navzdory všem pověrám, v pátek 13. I přes své rekordní rozpětí 721 m je stavba velmi stabilní a bezpečná. Nachází se v české obci Dolní Morava v horské oblasti Králického Sněžníku v nadmořské výšce přibližně 1 100 metrů.
Architektonické řešení
Visutá lávka je vynesena šesti hlavními nosnými lany o průvěsu 30,7 m uprostřed rozpětí, které jsou kotveny do dvou pylonů. Výškový rozdíl mezi pylony na straně Slaměnky a na straně Chlumu je 6 m. Hlavní nosná lana mají tvar paraboly, a to jak v půdorysném průmětu, tak i v bočním pohledu, čímž vzniká prostorová křivka. Z pohledu návštěvníka se hlavní lana postupně od pylonu směrem ke středu rozpětí přibližují k sobě, až na vzdálenost cca 2 m. Mostovka lávky v bočním pohledu nekopíruje přesně tvar nosných lan, ale postupně se přibližuje k hlavním lanům. Mostovka je navržena s pochozí šířkou 1,2 m a zavěšena na závěsech pod úhlem 11°, což umocňuje perspektivní efekt ubíhající lávky v dáli. Lávka je stabilizovaná vůči nadměrným výkyvům od působení větru a dynamickému buzení chodci pomocí stabilizačních lan. Navrženy jsou tři oblouky, které působí proti hlavním lanům, dopínají lávku a zároveň zmírňují boční výkyvy.
Konstrukční řešení
Hlavní pylony jsou navrženy ve tvaru písmene V (obrázek 3), jsou vysoké 11,4 m a každý váží 54 t. Jsou vyrobeny ze svařovaného ocelového průřezu 720 x 550 mm z plechů tloušťky 20–80 mm a oceli třídy S355. Přenos tlakových sil z pylonů do základové patky je realizován přes kontaktní kloubové uložení, které umožňuje natočení pylonu až o 1°. Možnost natočení (vyklonění) pylonů je důležité především pro ladění napětí v zadních kotevních lanech a drobné korekce průvěsu visutých lan. Pylony jsou zachyceny zadními kotevními lany, která jsou ukotvena do železobetonového prahu.
Použitá lana na konstrukci jsou navržena z vinutých pozinkovaných drátů s uzavřenou konstrukcí ve vnějších vrstvách – FLC (Fully Locked Coil) doplněná napínákovými maticemi, konickými krytkami, vidlicovými koncovkami a čepy. Celkem je použito 66 kusů lan různých průměrů a délek. Hlavní a zadní kotevní lana jsou navržena z 6 kusů lan o průměru 76 mm (FLC 76). Stabilizační lana jsou navržena z lan FLC 56, FLC 40 a FLC 24.
Celé zavětrování je navrženo ze třech polí (oblouků), která jsou v příčném řezu navržena pod úhlem cca 15° tak, aby se vyvážil stabilizační účinek v horizontálním směru (vítr) a stabilizační účinek ve svislém směru (dynamika od chodců). Hlavní stabilizační lana FLC 56 jsou napojená na speciální napínací mechanismus, který zajišťuje stálé dopínání lan. Jejich napnutí je primárně vneseno předepnutím. Pokud však dojde k poklesu lávky (vlivem teploty, zatížení atd.), dojde k uvolnění lan, tedy vymizení předpětí, nastupuje účinek čtyřtunového závaží ve formě betonového bloku a soustavy pružin, které lana zatěžují, čímž je dopínají.
Mostovka je navržena z 244 segmentů o délce 3,0 m a šířce 1,2 m. Každý segment mostovky je složený ze dvou ocelových tenkostěnných podélníků se skosenou náběhovou hranou, mezi které jsou přivařeny protiskluzové pororošty.
Zavěšení mostovky je navrženo z dutého hranatého ocelového průřezu (jäklu) o dimenzi 80/80/5 a 60/60/5 z oceli pevnostní třídy S355. V místech, kde jsou kotvena stabilizační větrová lana (po vzdálenosti 21–24 m), je vždy umístěna ztužující vazba z uzavřených svařovaných profilů tvořící tuhý polorám.
Statická a dynamická analýza
Pro nalezení nejvhodnějšího koncepčního řešení konstrukce lávky byl vytvořený 3D prutový model v programu založeném na metodě konečných prvků. Vzniklo celkem 16 variant výpočetních modelů, které se lišily počtem hlavních nosných lan, průvěsem a způsobem provedení ztužujících stabilizačních (větrových) lan. Finální koncepce lávky byla dále laděna na dalších modelech, kde již byly upřesňovány parametry zatížení a postupně byly upravovány vzájemné vazby, dílčí profily konstrukce a korigována geometrie větrových lan. Kromě celkových prutových modelů bylo vytvořeno také několik dílčích modelů částí konstrukce, které sloužily převážně k detailnímu návrhu a posouzení ocelového pylonu a spojů konstrukce.
Do výpočtů byly zahrnuty různé typy a kombinace zatížení. Kromě stálého a užitného zatížení byly zohledněny i síly od předpětí a klimatických vlivů způsobených námrazou, sněhem, větrem a teplotou. Ukázalo se, že nejnepříznivější kombinace zatížení platí pro zatížení větrem při maximální návrhové rychlosti větru 48 m/s na plně omrzlé konstrukci (včetně plochy zábradlí). Užitné zatížení bylo uvažováno v několika kombinacích, rovnoměrné tlakové působení o intenzitě 2,5 kN/m2 po celé délce lávky, nebo zatížení působící na menším úseku lávky (uprostřed a ve třetinách délky) o hodnotě 5 kN/m2. Z hlediska praktického využití to znamená, že lávka může pojmout až 1 000 osob najednou. Následná dynamická analýza si však vyžádala korekci tohoto údaje. Z hlediska provozní a dynamické zranitelnosti konstrukce je nyní maximální počet chodců na mostovce stanoven na 500 osob.
Realizace konstrukce lávky
Po provedení základových konstrukcí byly osazeny ocelové pylony na montážní podpěry, které zajistily potřebný náklon pylonů. Z důvodu relaxace zadních kotevních lan byly pylony vykloněny o cca 20 mm více směrem ke svahu. Na pylony byl naistalován ocelový trojúhelník s kladkami a kotevními plechy, který tak spolu s pylonem vytvořil dočasnou montážní věž pro lanovou dráhu. Pak, za pomocí dronu, bylo přeneseno tenké nylonové lanko na protější svah. Nosnost lanka byla dostačující pro následné přetažení dalšího lanka s větším průměrem a tento proces se opakoval, dokud nebylo nataženo pomocné nosné lano průměru 40 mm, které se stalo základem lanové dráhy, po níž se pak transportovala hlavní lana určená pro výstavbu.
Montáž mostovky probíhala kontinuálně z obou stran. Po zavěšení mostovky byla hlavní visutá lana předepnuta pomocí větrových lan tak, aby se konstrukce dostala přibližně do projektovaného stavu.
Závěr
Před uvedením lávky do plného provozu proběhla statická a dynamická zkouška. Statická zkouška proběhla pomocí navezení pytlů s pískem a vodou o hmotnosti 60 000 kg. Při zkoušce bylo sledováno napětí v zemních kotvách v zadních kotevních blocích, napětí ve visutých lanech a nárůst průvěsu nosných visutých lan. Měření prokázalo vysokou shodu s numerickým výpočtem a chování lávky probíhalo přesně podle předpokladů. Dynamická zkouška lávky proběhla za účelem ověření útlumu a měření svislé a vodorovné odezvy vyvolané pohybem chodců po konstrukci mostovky lávky. Zkouškou se zjistilo, že vibrace lávky zatížené chodci kráčejícími běžnou chůzí nepřekračují mezní hodnoty zrychlení pohybu, takže lávku bylo možno uvést do provozu.
Celý projekt lávky byl realizován jako Design & Build zhotovitelem TAROS NOVA a.s., který se zaměřuje na atypické konstrukce ze dřeva a oceli. Realizace technologicky náročné konstrukce představovala obrovskou výzvu pro projekční oddělení, které zajistilo nejen kompletní projektovou dokumentaci s výpočty a dílenskými výkresy, ale také navrhlo montážní postup a vyvinulo dopínací zařízení.
Ing. Václav Röder, Ph.D., TAROS NOVA a.s.
Další obrazový materiál najedete na: www.e-mosty.cz