Lávka cez Mlýnský potok v Olomouci

• Foto
• Mapa

Zadanie práce pochádza z firmy MORAVIA CONSULT Olomouc a. s. od Ing. Františka Opletala a Ing. Radka Šišku, ktorý boli zároveň konzultanti tejto práce. Vedúci práce bol doc. Ing. Miloš Rieger, Ph.D. z Fakulty stavební, VŠB – TU Ostrava. Firmou navrhované riešenie lávky z predpätého betónu sme s kolegom samostatne obohatili o variantu spriahnutej oceľobetónovej konštrukcie a variantu oceľovej konštrukcie, ktorá bude ďalej prezentovaná.

POČIATOČNÉ NÁVRHY A FORMA TVORBY
Všetky počiatočné návrhy vznikali malými náčrtmi s následnou debatou o riešení navrhnutých detailov, správaní sa statického systému a celkovom architektonickom pôsobení konštrukcie. Výsledné architektonicko-konštrukčné riešenie vzišlo z radov variant, v ktorých boli porovnávané konštrukcie tvorené tuhým trámom vystužený oblúkom, visuté, zavesené a priehradové. Ako najvhodnejšia sa javila priehradová konštrukcia, ktorú bolo nutné vhodne usporiadať v pozdĺžnom aj v priečnom smere. Rovnako bolo riešené čo najvhodnejšie usporiadanie priečneho rezu s vhodnou voľbou mostovky.

KONŠTRUKČNÉ RIEŠENIE
Konštrukciu lávky tvorí v pozdĺžnom smere priehradová konštrukcia z bezšvových rúrok. Výplňové prúty tvoria kosouhlú sústavu so zvislicami. Rozpätie lávky je 18,0 m (obr. 2a). Základným nosnými prvkami sú polorámy z válcovaných a zváraných profilov, ktoré sú navzájom rámovo spojené. Osová vzdialenosť polorámov v pozdĺžnom smere je 3 m.

Prúty a pásy priehradovej konštrukcie sú z bezšvových profilov kruhového prierezu. Pásy sú vzájomne osovo vzdialené v horizontálnom smere 3,18 m a vo vertikálnom smere 1,447 m (obr. 2a–c). Prúty sú zložené z diagonál osovej dĺžky 2,16 m a zvislíc osovej dĺžky 1,50 m. Všetky prúty a pásy budú pri zhotovovaní zasúvané alebo prevliekané cez príslušný styčníkový nátrubok. Tolerancia medzi vnútorným priemerom príslušného nátrubku a vonkajším priemerom pása prípadne prúta je 2,5–3 mm, aby bolo umožnené prevlečenie prípadne nasunutie.

Styčníkové nátrubky pozostávajú z vodorovných a šikmých nátrubkov z bezšvových profilov kruhového tvaru. Šikmé nátrubky sú priestorovo strojne vyrezané a prizvárané ku vodorovným nátrubkom. Pozdĺžniky sú válcované profily umiestnené na poloráme. Ztuženie je uchytené na spodnej hrane polorámu pomocou príložných plechov, na ktorých sú prizvárané válcované profily. Na zvislých prvkoch polorámu je uchytený oceľový rám zábradlia v osových vzdialenostiach 3 m a výplň zábradlia je tvorené priehľadnými polykarbonátmi. Vo výške 0,25 a 1,1 od pochôdznej plochy mostovky sú umiestnené na oboch stranách tyče zábradlia. Konštrukcia je uložená na elastomerových ložiskách hr. 22 mm s úložnými doskami. Pevné ložisko je umiestnené na horizontálne nižšej opore a na opačnej strane posúvne v smere pozdĺžnej osy konštrukcie (obr. 5f ).

Mostovka je zložená z drevených fošien uložených v priečnom smere na pozdĺžnikoch. Na okraji fošien je umiestený okopový hranol, ktorý slúži ako bezpečnostný prvok, stužuje jednotlivé fošny a zároveň vymedzuje prejazdnú šírku. Vzájomná vzdialenosť jednotlivých fošien je 10 mm. Fošny budú uchytené samovrtnými skrutkami s polguľatou hlavou na hornú pásnicu pozdĺžnikov.

POPIS KONŠTRUKČNÝCH DIELCOV
Celá konštrukcia lávky je rozdelená do týchto konštrukčných dielcov: polorámy, prúty a pásy priehradovej konštrukcie, styčníkové nátrubky, pozdĺžniky a ztuženie. Polorámy sa podľa umiestnenia v konštrukcii delia na dva typy.

Typy polorámov:
Polorám A1 – je umiestený v poli konštrukcie, na hornom okraji zvislého prvku sú vodorovné styčníkové nátrubky a na nich prizvárané šikmé styčníkové nátrubky, na dolnom okraji zvislého prvku sú dolnéstyčníkové nátrubky (obr. 3a).
Polorám A2 – je umiestnený nad ložiskami, má oproti polorámu A1 len 1 šikmý styčníkový nátrubok a na spodnej strane je prizváraný úložný plech po predošlom upálení časti dolnej pásnice na uchytenie ku ložiskám (obr. 3b).
Nátrubok B1 – dielec pozostáva z vodorovných a šikmých nátrubkov, ktoré sú vzájomne prizvárané (obr. 3c).
Stuženie C1 – zložené z úložných plechov a profily L60 × 60-6 (obr. 3d).
Pozdĺžniky D1 – válcované profily HEB 140 umiestnené na polorámoch a uchytené vysokopevnostnými skrutkami M16 dĺžky 65 mm (obr. 3f ).
Pruty E1 – dielec pozostáva z horných a dolných pásov a výplňových prútov (obr. 3e).
 

NAVRHNUTÉ PROFILY KONŠTRUKCIE

• Horné a dolné pásy: rúrka Ø TR 101,6 × 5 mm
• Zvislice: rúrka TR Ø 48,3 × 5 mm
• Diagonály: rúrka TR Ø 70 × 5 mm
• Nátrubky pre horný a dolný pás: rúrka TR Ø 114,3 × 5 mm
• Nátrubky pre diagonály: rúrka TR Ø 82,5 × 5 mm
• Nátrubky pre zvislice: rúrka TR Ø 82,5 × 5 mm
• Priečniky: IPE 220
• Zvislý prvok polorámu: zváraný neprizmatický I prierez
• Pozdĺžniky: HEB 140
• Fošny: 150 × 60 mm

MODULÁCIA KONŠTRUKCIE
Navrhnutá konštrukcia je zhotovená z jednotlivých dielcov a prvky sa v konštrukcii pravidelne opakujú. Základný prvok polorám sa  ravidelne opakuje v osovej vzdialenosti 3 m. Ide teda o zachovanie priečneho rezu tj. vodorovný a zvislý prvok polorámu a pozdĺžniky zostanú bez zmeny, ku zmenám dôjde len v profiloch dielca Pruty E1 podľa príslušnej dimenzie. Požiadavky na zaťaženie zostávajú bez zmeny a kritérium MS použitelnosti je znížené na hodnotu L/250.

Programom IDA NEXIS 32 boli postupne zostavené modely navrhnutej konštrukcie v module po 3 m a zisťované vnútorné sily a deformácie. V tabulke 1 sú zobrazené posúdenia jednotlivých modulov konštrukcie. Pri návrhu boli kombinované profily nátrubkov s prihliadnutím na zhotovenie konštrukcie vzájomným nasúvaním s rozdielom vnútorného priemeru dielca E1 a príslušných nátrubkov 2,5–3 mm. Rozhodujúcim kritériom pre medzné rozpätie konštrukcie je jej vlastná frekevencia zvislého kmitania. Rozpätie 24 m a 27 m je nutné i cez splnenie kritéria vyšetriť samostatným dynamickým výpočtom, aby nedošlo v konštrukcii ku rezonanci.

STATICKÉ A DYNAMICKÉ RIEŠENIE
Konštrukcia lávky bola navrhnutá na základe statickej analýzy v programe IDA NEXIS 32 a dynamická analýza bola riešená približným spôsobom pomocou vplyvových čiar. Konštrukcia bola modelovaná ako prútový priestorový model. Pri vytváraní modelu bola snaha, aby sa styčníkové nátrubky čo najviac podobali reálnej konštrukcii a do výpočtu vstupovali presnejšie tuhosti prútov (obr. 4a, b).

Analitický stabilitný výpočet preukázal dostatočnú tuhosť polorámov pre vybočenie z roviny priehradovej konštrukcie. Odstupom času pri použitý rovnakého modelu programom SCIA ENGINEER 2008 bol výsledok porovnaný s numerickým riešením a rovnako je tuhosť polorámov dostatočná. Nosný systém mostovky sa svojou tuhosťou vo väčšej miere podieľa na spolupôsobení s hlavným nosným systémom. Spolupôsobenie sa prejavilo v rozdielnych hodnotách normálových síl dolného a horného pásu priehradovej konštrukcie. Mostovka bola samostatne riešená ako spojitý nosník s tromi poliami a pomocou vplyvových čiar bola zisťovaná najnepriaznivejšia poloha obslužného vozidla v priečnom smere.

Vlastné frekvencie boli riešené pomocou vplyvových čiar a následne pomocou empirických vzťahov podľa ČSN 736203. Zistené hodnoty sa nachádzajú mimo rezonančnú oblasť frekvencií ľudských krokov. V súčasnosti je snaha model vylepšiť na priestorový doskostenový a výsledky následne porovnať.

NÁVRH ZHOTOVENIE KONŠTRUKCIE
Konštrukciu je možné zhotoviť priamo na stavbe alebo dovezením hotovej lávky a osadením autožeriavom na zhotovenú spodnú stavbu a pripravené ložiská. Postup pri zhotovovaní závisí od dostupnosti miesta uloženia a možnosti manévrovania zdvíhacej techniky.

Vizualizácia
Na stvárnenie konštrukcie a okolia bol zhotovený 3D model v programe ARCHICAD 10 a zároveň boli vyriešené priľahlé chodníky s prístupnosťou pre osoby so zníženou schopnosťou pohybu a orientácie. Lávka zároveň spojuje trasu pre peších a cyklistov.

ZÁVER
Podľa stanovených požiadaviek je navrhnutý konštrukčný systém lávky pre peších a cyklistov, jeho základné znaky sú nízka hmotnosť, rýchla montáž, vysoké požiadavky na presnosť všetkých dielcov a estetické stvárnenie. Po ďalších konzultáciách so zástupcami zhotoviteľských firiem bola jednoznačne odporúčaná prípadná výroba na linkách, nakoľko presnosť jednotlivých dielcov a minimálne tolerančné odchylky by jednorázovú výrobu výrazne predražili. Pre navrhnutý konštrukčný systém je vypracované posúdenie modulačného skladobného systému v module 3 m. Systém je možno po detailnejšej analýze využiť do rozpätia 27 m ako napr. nadchody nad križujúcimi komunikáciami alebo dráhami koľajovej dopravy, dedinské lávky, lávky v parkoch a zoologických záhradách a pod.

Použitie oceľe je v navrhnutom riešení veľmi vhodné s prihliadnutím na štíhlosť použitých prvkov a celkovú ľahkosť konštrukcie. V budúcnosti by bolo dobré viac „lobovať“ za využívanie ocele vo všetkých odvetviach hospodárstva a projektovať z ocele.

ZDROJE INFORMÁCIÍ:

• ČSN 73 6203 : Zatížení mostů, ÚPNM Praha, 1986
• ČSN P ENV 1991 : Zásady navrhování a zatížení konstrukcí, ČNI Praha,
• ČSN EN 1993-1-2 : Navrhování ocelových konstrukcí, ČNI Praha, 2006
• ČSN 73 1403 : Navrhování trubek v ocelových konstrukcí, ČNI Praha, 1998
• ČSN EN 1993-1-8 : Navrhování ocelových konstrukcí, ČNI Praha, 2006
• ČSN 73 6205 : Navrhání ocelových mostů, ČNI Praha, 1999
• ČSN 73 2824-1: Třídění dřeva podle pevnosti, ČNI Praha, 2004
• ČSN P ENV 1995-1: Navrhování dřevěných konstrukcí. Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby (5/1996)
• VYHLÁŠKA 369 / 2001: Ministerstva pro místní rozvoj o obecných technických požadavcích zabezpečujících užívání staveb osobami s omezenou schopností pohybu a orientace

Foot Bridge Over the Mlýnský brook in Olomouc
The design for a new foot bridge is focused on a suitable architectonic solution of bearing structure as well as detailed construction solution with static and dynamic assessment. Based on the determined requirements, the construction system is designed as the foot bridge for pedestrians and bikers, its main features are low weight, fast assembly, high requirements for accuracy of all parts and aesthetic interpretation. After additional consultations with the representatives of manufacturing companies, a potential production on lines was definitely recommended.

Autor

• Bc. Václav Andrej