Smutný konec lávek v Troji a Nymburce

15. listopadu 2018

prof. Ing. Jiří Stráský, CSc., DSc.

Mosty Vyšlo v čísle 11/2018

Několik mostních odborníků požádalo autora, aby se vyslovil ke zřícení lávky přes Vltavu v Praze-Troji a k demolici lávky přes Labe v Nymburce. Vzhledem k tomu, že autor nemá všechny potřebné informace, lze chápat tento příspěvek jen jako jeho osobní sdělení.

Autor:

prof. Ing. Jiří Stráský, CSc., DSc.

Lávka přes řeku Vltavu v Praze-Troji

Lávka přes řeku Vltavu v Praze-Troji (obr. 1) byla postavena v roce 1984 závodem Mosty státního podniku Dopravní stavby Olomouc podle projektu zpracovaného Projektovým střediskem Brno. Autor příspěvku byl zodpovědným projektantem. Projekt navázal na již realizované konstrukce lávky postavené v Brně, které byly ověřeny podrobnými statickými a dynamickými zkouškami [1].

Při návrhu konstrukce spolupracoval projektant s předními českými odborníky. Konstrukce lávky v Brně byla nezávisle posouzena doc. Ing. Zdeňkem Kauckým, CSc., dynamické analýzy a zkoušky byly provedeny prof. Ing. Mirošem Pirnerem, DrSc., aerodynamická stabilita konstrukcí byla na modelech ověřena ve větrném tunelu Ing. Marií Studničkovou, CSc., ze Stavebního ústavu (nyní Kloknerova ústavu) ČVUT v Praze. Stavební ústav ČVUT také vypracoval návrh pochůzné vrstvy z plastbetonu Vusolit, který současně tvořil hydroizolaci konstrukce.

Konstrukci lávky v Praze-Troji tvořil předpjatý pás o třech polích s rozpětími 85,50 + 96,00 + 67,50 m. Lávka byla v proměnném podélném sklonu, navržený průvěs hlavního pole uprostřed rozpětí byl 1,69 m. Předpjatý pás byl sestaven z prefabrikovaných segmentů podnikového označení DS-L (obr. 2) a monolitických sedel. Segmenty byly neseny nosnými kabely situovanými v rýhách segmentů a byly předepnuty předpínacími kabely situovanými v kabelových kanálcích (obr. 3). Předpínací kabely vytvářely v konstrukci tlak a tím zajišťovaly tuhost konstrukce. V technické zprávě bylo uvedeno, že při zimní údržbě se nesmí používat posypová sůl. Lávka byla navržena podle norem a konstrukčních zásad platných v době projektování konstrukce. Je tedy samozřejmé, že nemohla odpovídat současným normám a standardům.

Pro pochopení dalších skutečností je třeba si uvědomit, že předpínací výztuž byla v segmentech vedena v betonových kanálcích, které vznikly vytažením ocelových trubek po zavadnutí betonu. Ocelové kabelové kanálky byly jen ve spárách mezi segmenty a v podporových sedlech a opěrách. Lávka byla ověřena statickými a dynamickými zatěžovacími zkouškami (obr. 1). Při povodni v roce 2002 byla konstrukce celá zaplavena. Plovoucí předměty vytvořily ve střední části hlavního pole překážku, jejímž tlakem se poškodilo zábradlí. Ihned po povodni autor navštívil stavbu. Při zběžné prohlídce neshledal závadu v nosné konstrukci – otevření spár nebo poškození povrchu betonu (obr. 4). Vzhledem k tomu, že v průběhu dalších let správce lávky autora nikdy neoslovil, předpokládal, že konstrukce bezproblémově funguje. O dalších úpravách konstrukce, diagnostickém průzkumu, výsledcích prohlídek mostu a sledování konstrukce nebyl autor do srpna loňského roku informován. V létě roku 2017 Institut plánování a rozvoje hlavního města Prahy (IPR Praha) v rámci přípravy podkladů pro projekt Divoká Vltava požádal inženýrskou kancelář Stráský, Hustý a partneři s.r.o. o zhodnocení stavu lávky. Autor prostudoval dostupné podklady a navštívil stavbu. Teprve tehdy zjistil, v jak špatném stavu konstrukce byla. Zjistil, že horní povrch lávky byl chráněn novou pochůznou vrstvou a že spodní povrch byl v některých místech poškozen a ukazoval částečně zkorodovanou výztuž (obr. 5).

Podle závěru zprávy [2] byl závažný problém koroze předpínacích kabelů v poli 3, které nebyly řádně zainjektovány. Ve zprávě se uvádělo, že oslabení průřezové plochy dosahovalo až 60 %. Naopak nosné kabely byly podle závěru diagnostického průzkumu v uspokojivém stavu, i když nelze vyloučit lokálně více poškozená místa. Zpráva také uváděla, že povrchová pevnost betonu v tahu je velmi nízká, a naopak pevnost betonu v tlaku je vysoká (orientační zatřídění C 40/50). Zpráva také uváděla, že lávka je neopravitelná. Z toho důvodu autor diagnostického průzkumu vypracoval několik alternativ nové konstrukce. Žádný návrh však IPR Praha nenadchl.

Nefungující izolace zapříčinila zatékání vody do konstrukce. Podobně nátěry konstrukce způsobily uzavření vlhkosti v konstrukci a inicializaci koroze betonářské výztuže. Ta nabývala na objemu a vyvolala odpadávání krycí vrstvy betonu. I když betonářská výztuž neměla základní nosnou funkci, bylo nutno zabránit její pokračující korozi. Bylo zřejmé, že poškození konstrukce nebylo vyvoláno statickým nebo dynamickým zatížením, ale nekvalitní injektáži předpínacích kabelů, nefungující izolací a nevhodným nátěrem nosné konstrukce. Vzhledem k tomu, že při svislém zatížení je vodorovná složka tahové síly předpjatého pásu konstantní, rozhoduje o únosnosti celé konstrukce jeden průřez s nejhoršími zjištěnými parametry.

Na rozdíl od zpracovatele diagnostického průzkumu byl autor přesvědčen, že konstrukci lze opravit. Opravou bylo nutno zajistit nosnou funkci konstrukce a garantovat její provozuschopnost. Provozuschopnost je dána zejména požadavkem, aby nedocházelo k otvírání spár při provozu. Lze ji zajistit dodatečným předpětím. Z toho důvodu pro návrh opravy není nutná tahová pevnost betonu, ale jeho tlaková únosnost. Návrh opravy závisel na zhodnocení stavu nosných kabelů. Podle výsledku průzkumu těchto kabelů bylo navrženo několik alternativ zesílení [3]. Tyto alternativy ukázal autor ve své přednášce na konferenci Betonářské dny konané v listopadu 2017 v Litomyšli (obr. 6).

Pro návrh opravy požadoval autor provést podrobný diagnostický průzkum nosných kabelů. Bohužel se lávka 2. prosince 2017 zřítila dříve, než se zpráva dostala k zodpovědným pracovníkům. Po zřícení autor navštívil stavbu. Bylo zřejmé, že bezprostřední příčinou zřícení byla koroze předpínacích kabelů v průřezu situovaném přibližně ve dvou pětinách rozpětí hlavního pole, tedy v typickém průřezu namáhaném rovnoměrným napětím.

Vytažení porušené konstrukce z řeky se autor bohužel nezúčastnil. Po zhlédnutí konstrukce v místě porušení ředitel firmy Pontex, spol. s r.o., napsal starostovi města Nymburk dopis, ve kterém uvedl, že podle názoru Policie ČR důvodem porušení konstrukce je soustavná konstrukční chyba řešení spár a doporučil uzavření lávky v Nymburce. Starosta pak tuto zprávu uveřejnil na webových stránkách města. Následně byla tato informace uvedena ve sdělovacích prostředcích. Policie ihned tuto informaci dementovala, bohužel jak tomu již bývá, tato informace se ztrácela v textech.

Tato skutečnost vedla k tomu, aby autor znovu ověřil chování spár. Návrh konstrukce byl proveden před čtyřiceti lety, a proto analýza konstrukce odpovídala tehdejšímu stavu výpočetní techniky. Nicméně konstrukce byla navržena tak, aby poloha těžiště segmentů mezi spárami a ve spáře oslabené zkosením hran byla takřka totožná (obr. 7). Z toho důvodu ve spáře nevzniká lokální ohybový moment. Aby autor měl jistotu, že namáhání je ve spáře opravdu rovnoměrné, provedli Ing. Radim Nečas, Ph.D., a Ing. Jan Koláček, Ph.D. z FAST VUT v Brně podrobnou analýzu části konstrukce modelované prostorovými prvky (obr. 8). Výpočtový model co možná nejvěrněji vystihl geometrii konstrukce i statické působení. I tato analýza potvrdila, že konstrukce ve spárách není namáhána nepřípustným namáháním (obr. 9). Autor je tedy přesvědčen, že konstrukční řešení spár je v pořádku. A protože podobné řešení spár je navrženo u řady konstrukcí postavených v USA, u kterých se nevyskytují poruchy, je zřejmé, že podstata problému je jinde. Zřícení konstrukce vyvolalo také diskusi ve sdělovacích prostředcích. Příspěvek [4] poukázal na skutečnost, že při opravě v roce 2012 byla odstraněna část nosné konstrukce a byly obnaženy nosné i předpínací kabely. Z obr. 10, který je převzat ze zprávy [5], lze zjistit, že mnohé, na co příspěvek poukazoval, je pravda.

Dne 25. ledna letošního roku umožnila Policie ČR autorovi navštívit skládku, kde byla uskladněna část rozřezané konstrukce lávky. Bylo vidět, že některé kabely nebyly vůbec zainjektovány anebo řádně zabetonovány v rýhách. Naopak některé prvky překvapily kvalitou provedení. Z obr. 11 a 12, které ukazují část konstrukce mezi spárami a ve spárách, je zřejmé, že beton rýh bylo možné řádně provést a kabely bylo možné řádně zainjektovat. Je pozoruhodné, že lana po rozřezání konstrukce v betonu neproklouzla a že byla stále soudržná s betonem.

Dále bylo možné vidět konstrukci v místě poškození (obr. 13). Je vidět, že nosná lana nebyla chráněna původním předpjatým betonem, ale sanační hmotou, která se od kabelů odloupla a která nemohla převzít tahové napětí vyvolané v konstrukci ochlazením a nahodilým zatížením. Z toho důvodu v ní musely vzniknout trhliny. Sanační hmota proto nemohla zajistit ochranu lan. Je zřejmé, že tato hmota byla situována ve značné části konstrukce a že oslabení konstrukce bylo významné. Z obr. 14 a 15 ukazujících jiné části konstrukce je dále vidět, že horní část konstrukce byla odebrána jak v místě nosných kabelů, tak i po šířce mezi nimi. Vzhledem k tomu, že kabelové kanálky byly tvořeny betonem, je zřejmé, že při odstranění krycího betonu nic nebránilo korozi předpínacích lan. Toto odebrání bylo nepravidelné. Dále je nutno si uvědomit, že konstrukce předpjatého pásu je namáhána tlakem a že odebrání části konstrukce vyvolává v konstrukci výrazné místní ohybové namáhání. Asi žádný projektant by z tlačeného sloupu neodebral část konstrukce (obr. 16c), u předpjatého pásu se to však dělo běžně (obr. 16b). Vzhledem k tomu, že místní oslabení vyvolává v konstrukci výrazné přídavné namáhání, požádal autor Technickou správu komunikací hl. m. Prahy (TSK), aby si mohl prohlédnout následující dokumentaci opravy:
■ projektovou dokumentaci pro provádění stavby (PDPS);
■ realizační dokumentaci stavby včetně statického posouzení stavebních úprav (RDS);
■ technologický předpis prováděných úprav;
■ dokumentaci skutečného provedeni stavby (DSPS).

Bohužel, TSK to autorovi neumožnila, a tak nemohl posoudit správnost návrhu opravy. Dále požádal autor firmu Pontex, spol. s r.o., aby mu poskytla výsledky měření geometrie konstrukce a výsledky zatěžovací zkoušky. Bohužel ani tyto výsledky autor na základě požadavku TSK nedostal, a tak nemohl posoudit správnost vyhodnocení zatěžovacích zkoušek a své předpoklady o dlouhodobých deformací konstrukce.

Ing. Václav Svoboda, ředitel firmy Preditest s.r.o., která dlouhodobě provádí měření koroze oceli metodou akustické emise, měl možnost provést metalografický rozbor lan trojské lávky. Autorovi sdělil následující.
■ Tahové zkoušky jednotlivých drátů potvrdily, že lehká povrchová koroze jednotlivých drátů nesnižuje pevnost výchozího materiálu – dosažená minimální mez pevnosti byla 1720 MPa. Snížení pevnostní únosnosti zkorodovaných lan je dána zmenšením nosného průřezu jednotlivých drátů.
■ V místech zvýšeného korozního napadení lan byl zjištěn výrazně zvýšený výskyt prvků – chlor, síra, fosfor. Výskyt těchto prvků byl způsoben solením mostovky a použitím popele, který po spálení uhlí obsahuje síru a fosfor.

Autor nemá komplexní údaje, které by mu umožnily vysvětlit zřícení konstrukce. Podle jeho názoru koroze výztuže byla způsobena:
■ solením povrchu lávky v zimních měsících;
■ nekvalitní hydroizolací;
■ nekvalitním provedením betonáže rýh a spár;
■ nekvalitní injektáží kabelových kanálků;
■ nátěry nosné konstrukce, které brání vysychání betonu;
■ opravou konstrukce v roce 2012.

Z obr. 13 je zřejmé, že v průběhu opravy v roce 2012 byly nosné kabely v místě poruchy odhaleny. Pak bylo možné zhodnotit jejich stav. Potom vyvstávají dvě otázky:
■ Pokud byly kabely zkorodovány, proč se ihned neučinilo opatření, které by zabránilo zřícení konstrukce?
■ Pokud byly kabely v dobrém stavu, způsobila oprava lávky v roce 2012 její zřícení?

Lávka přes Labe v Nymburce

Lávka v Nymburce, která byla postavena v roce 1985, měla tři pole srozpětími 48,50 + 102,00 + 70,50 m (obr. 17). Měla podobné konstrukční uspořádání a byla podobně stavěna. Za provozu lávky se ukázalo, že šířka mezi zábradlím 3,0 m je nedostatečná pro současný provoz chodců a cyklistů a že podélný spád 12 % v krajním poli neodpovídá současným předpisům.

V roce 2006 poslal stavbyvedoucí autorovi několik fotografií z opravy konstrukce. V doprovodném textu upozornil na dobrý stav nosných kabelů (obr. 18). Jak je vidět z obrázku, mimo povrchové mechanické poškození lan způsobené bouracími kladivy byl stav lan velmi dobrý.

Po zřícení lávky v Praze-Troji navštívil autor 13. prosince 2017 starostu města a zevrubně si lávku prohlédl (obr. 19). Ta na první pohled vypadala velmi dobře, mnohem lépe než řada nadjezdů nad dálnicí. Předal starostovi ideový návrh opravy (obr. 6) a upozornil ho, že při tomto řešení lze konstrukci při zachování požadované zatížitelnosti rozšířit. Po návštěvě města získal autor také projekt připravované opravy. Po jeho prostudování se však zhrozil, zjistil totiž, že i při opravě v roce 2006 byla krycí vrstva nosných kabelů podobně jako v Praze-Troji nahrazena sanačním betonem, který nemůže přenést tahové namáhání vyvolané změnou teploty a nahodilým zatížením (obr. 20). Navíc v horním povrchu segmentu, hned vedle spáry mezi rýhou a segmentem, byla vytvořena rýha pro vedení osvětlovacího kabelu. Původně chtěl městu doporučit zachování provozu na lávce, nyní mu však bylo jasné, že bez podrobného diagnostického průzkumu to není možné.

Doc. Ing. Ladislav Klusáček, CSc., který má rozsáhlé zkušenosti nejen s diagnostikou, ale i návrhem a prováděním oprav konstrukcí z předpjatého betonu, podal v rámci Centra AdMaS, Vysokého učení technického v Brně, Fakulta stavební, nabídku na provedení diagnostického průzkumu. Město však pověřilo Kloknerův ústav ČVUT provedením diagnostiky. Ten zjistil korozi lan v nezainjektovaných kabelových kanálcích i v rýhách a doporučil městu lávku snést. Doporučil také ihned zastavit veškerý provoz pod mostem. Průzkum prokázal, že beton konstrukce má průměrnou pevnost C 35/45, proto bylo zřejmé, že betonovou konstrukci bylo možné zachovat a funkci částečně zkorodovaných nosných a předpínacích kabelů by bylo možné nahradit vnějšími kabely – obr. 6.

V pátek 3. srpna byla za velké pozornosti sdělovacích prostředků lávka demolována. Bouracími kladivy byla u podpěr vytvořena spára a nosné i předpínací kabely byly hydraulickými nůžkami přestřiženy. Bourání postupovalo jedním směrem proti proudu řeky. Po porušení lan se lávka jako jeden celek (obr. 21) snesla do řeky. Lávka, která se měla zřítit jen působením vlastní tíhy, tedy snesla nejen dynamické zatížení od bouracího kladiva, ale také výrazné namáhání od kroucení vyvolané jednostranným přestřižením kabelů. Po přetržení kabelů se konstrukce po délce nikde nezlomila, ale zůstala spojitá. Tak spadla do řeky. Následně byla jako jeden celek postupně vytažena z řeky a rozdrcena.

Spára, ve které byly nosné a předpínací kabely postupně přestřiženy, byla filmována kamerou nesenou dronem. Po vyhodnocení snímků stavbyvedoucí provádějící opravu písemně sdělil autorovi článku, že ke zřícení došlo po přestřižení dvanácti nosných a sedmi předpínacích kabelů (dohromady poloviny všech kabelů). Opravil tak původní ústní vyjádření pro sdělovací prostředky, jež vyžadovaly okamžitou informaci bez času na klidné zhodnocení situace. Je tedy zřejmé, že při demolici měla lávka požadovanou bezpečnost a únosnost.

V odborné veřejnosti se diskutují možnosti nedestruktivních metod pro určení koroze předpjaté výztuže. Je škoda, že demolice lávky nebyla využita k ověření těchto metod a ověření závěrů diagnostického průzkumu. Vždyť bylo možné na konstrukci situovat vaky, ty postupně plnit vodou a následně v kritických průřezech měřit poměrná přetvoření a porovnávat je s výsledky nedestruktivního měření.

Závěr

Jak již bylo uvedeno, autor nemá všechny informace, aby mohl vysvětlit bezprostřední příčiny zřícení lávky v Troji. Jeho chyba byla, že spoléhal na kvalitu práce pracovníků prováděcího závodu. Jistě by se mohly vést dalekosáhlé diskuse o tehdejší analýze konstrukce. Vzhledem k tomu, že však sedm podobných konstrukcí, které byly realizovány v USA a Kanadě a které byly projektovány za autorovy spolupráce prominentními inženýrskými kancelářemi (T.Y.Lin International, Stantec, OBEC), mají podobné detaily i množství výztuže, můžeme říci, že návrh obou konstrukcí byl v podstatě správný [6], [7]. Po zřícení lávky v Praze-Troji autor informoval kolegy v Severní Americe o možných příčinách. Ti mu obratem poslali zprávy z prohlídek konstrukcí, u kterých nenašli poruchy. Loňského roku, po zjištění špatného stavu lávky v Praze-Troji (obr. 5), navštívil autor většinu z nich. Nikde nenašel podobné poruchy. Jak je zřejmé z obr. 22 a 23, které ukazují první lávku postavenou v roce 1989 v kalifornském Reddingu, konstrukce funguje dobře. Dokonce i po požáru (fire tornado), který se prohnal letos v srpnu údolím řeky pod lávkou (obr. 24), je podle zpráv z prohlídek nosná konstrukce v pořádku.

Z obr. 11 a 12 je evidentní, že nosné kabely bylo možné dostatečně chránit betonem rýh a předpínací kabely bylo možné řádně zainjektovat. Podle autorova názoru je tedy základní příčinou zřícení lávky socialistická morálka některých pracovníků stavby. Je vidět, že nás naše socialistická minulost bude stále pronásledovat.

Bohužel nikdo necítí potřebu konzultovat jakékoliv úpravy konstrukce s projektantem, pokud však dojde ke zřícení, každý si na něho vzpomene. Je smutné, že kolegové, kteří lávku více než deset let sledovali a prováděli opravy a s kterými se každoročně projektant setkává, neinformují kolegu o stavu konstrukce.

Poznámka:
Veškeré názory uvedené v příspěvku jsou názory autora a nepředstavují oficiální názory jakékoliv školy, organizace anebo firmy.

Zdroje:
[1] STRASKY, J. Stress Ribbon and Cable-Supported Pedestrian Bridges. Thomas Telford Publishing, London 2005, 2nd edition 2011. ISBN 0 7277 3282 X.
[2] MÍČKA, T. Most ev. č. V-004, lávka v Troji. Ověření stavu desky mostovky. Pontex, spol. s r.o. 12/2007, číslo zakázky: 06 248 00.
[3] STRÁSKÝ, J. Lávka pro pěší přes Vltavu, ev. č. V- 004. Technická pomoc – zhodnocení stavu lávky pro zadání projektu Divoká Vltava. Stráský, Hustý a partneři s.r.o., Brno, říjen 2017.
[4] Diskuse k článku HELLER, Jakub. Za zřícení Trojské lávky může správce, postupoval špatně, říká soudní znalkyně. Idnes.cz [on-line]. MAFRA, a.s., 2018 [cit. 2018-10-22]. Dostupné z: https://zpravy.idnes.cz/ diskuse. aspx?iddiskuse= A171202 _17140 6_ domaci_hell, Michal Palička 61941
[5] MÍČKA, T. Povodeň 2013 – II. etapa, V-004 Lávka v Troji. Pontex, spol. s r.o. 08/2013, číslo zakázky: 13 119 01.
[6] STRÁSKÝ, J. a R. NOVÁK. Lávka pro pěší přes Lake Hodges, San Diego, Kalifornie, USA. BETON TKS 4/2011. ISSN 1213-3116, s. 28–33.
[7] STRÁSKÝ, J.; R. NEČAS a J. KOLÁČEK. Dvě lávky přes řeku North Saskatchewan, Edmonton, Alberta, Kanada. BETON TKS 4/2017. ISSN 1213 - 3116, s. 22-30.