Výstavba lávky přes řeku Moravu mezi Mikulčicemi a Kopčany

Úvod

Projekt přeshraniční lávky  překračující  Moravu  byl  naplánován v oblasti, kde řeka na jižní části svého toku pod Hodonínem prochází rovinatou krajinou s lužními lesy, které se rozkládají po obou březích na slovenské i české straně. V tomto území, kde se psaly první dějiny našich národů, bylo v 9. a 10. století centrem Velkomoravské říše.

Umístění, tvarové a výškové řešení lávky a spodní stavby bylo nutno do značné míry přizpůsobit požadavkům a připomínkám odborů životního prostředí, správců rezervací a správce toku, Povodí Moravy. Požadavky bylo rovněž nutné zohlednit v návrhu způsobu výstavby, kdy lávku bylo nutno stavět a montovat převážně na slovenském břehu a na český břeh byl přístup pouze v časově vymezeném období. Lávka je navržena jako subtilní ocelová konstrukce s ocelobetonovou spřaženou  mostovkou.  Z  hlediska  statického  působení  se  jedná  o spojitý nosník o třech polích o rozpětí 24,5 + 92 + 24,5 m. Krajní pole nesou parapetní trámy z příhradových nosníků výšky 1,74  m,  ve středním poli nad řekou byl navržen Langrův trám – příhradové nosníky jsou v tomto případě zesíleny ocelovými oblouky s trubkovými závěsy, kterými je mostovka nesena. Rozteč závěsů přes 12 m byla nastavena podle požadavku ornitologů.

Lávka má proměnnou šířku, v nejužším místě uprostřed délky konstrukce má volnou šířku 3,50 m a v symetrických půdorysných obloucích se směrem ke koncům rozšiřuje až na cca 5,6 m. V podélném směru povrch mostovky stoupá zhruba do třetiny délky, odkud opisuje výškový oblouk o poloměru 251 m až do dvou třetin délky, kde opět klesá k druhé opěře. Spodní stavbu tvoří dvě opěry na krajích a dva mezilehlé pilíře, umístěné v inundačním území podél řeky. Nosná konstrukce je na krajních opěrách uložena na hrncová ložiska a na pilířích na ložiska elastomerová. Na každé opěře je vždy jedno ložisko všesměrně posuvné a jedno ložisko posuvné v podélném směru mostu. Pro snížení rozsahu závěrů byla konstrukce navržena jako plovoucí. Pro přenos vodorovných sil jsou elastomerová ložiska, zajišťující plovoucí chování konstrukce svými vratnými silami, opatřena zarážkami.

Založení a spodní stavba

Lávka je založena hlubinně na vrtaných železobetonových pilotách průměru 0,63 m. Průměr pilot byl omezen požadavkem správce toku na jeho minimalizaci z důvodu účinků vyplavování jemných částic písčitého podloží; ze stejného důvodu musely být piloty realizovány pod ochranou výpažnic a štětovnicových jímek. Vrtané piloty jsou navrženy jako plovoucí, délky 14 m pod opěrami a 12 m pod pilíři, ve vrstvách ulehlých písků a štěrkopísků přecházejících do jílu pevné konzistence. Mocnosti jednotlivých vrstev se liší na obou březích podle průběhu toku v minulosti.

Opěry jsou umístěny na souběžný ochranný protipovodňový val podél řeky Moravy. Návrh tvaru opěr vycházel z požadavku co nejmenšího zásahu stavby do tělesa valů. Z toho důvodu jsou opěry výškově uloženy v horní úrovni hráze a jejich rozměry jsou co nejmenší. Tvar přední strany hráze musel zůstat zachován, přisypání hráze do úrovně nivelety přístupových cest muselo respektovat sklon této hrany. Opěry jsou složeny ze základové desky vetknuté do pilot, úložného prahu, závěrné zídky a zavěšených křídel. Základové desky jsou z betonu C25/30, ostatní části opěr z betonu C30/37.

Pilíře jsou situovány v prostoru inundačního území, mimo koryto řeky. Dříky pilířů jsou vytvořeny ze stěny tloušťky 1200 mm se zkosenými zaoblenými čely, v pohledu kolmém na  osu  mostu  jsou pilíře lichoběžníkového tvaru a svým tvarem navazují na skloněné oblouky nosné konstrukce. Pilíře jsou z betonu C30/37.

Nosná konstrukce

Ocelová konstrukce lávky je navržena jako Langrův trám tvořený dvojicí příhradových parapetních trámů zesílených v hlavním poli přes řeku ocelovým obloukem socelovými závěsy.  Lávka je uzavřeně  uspořádána s dolní spřaženou železobetonovou mostovkou. Celá konstrukce působí jako spojitý nosník o třech polích, celková  délka ocelové  konstrukce  je 141 m. Výška příhradových parapetních nosníků je 1,74 m, vzepětí oblouku v nejvyšším místě uprostřed rozpětí je 7,4 m nad horní hranou příhradových nosníků. Osová vzdálenost hlavních nosníků je proměnná – od 4,20 m uprostřed rozpětí do 6,2 m na krajích konstrukce. Rovina hlavních nosníků i oblouku je ukloněna od svislé o 8,14°. Hlavní příhradové nosníky jsou tvořeny spodním pasem uzavřeného obdélníkového průřezu 400 × 300 mm, dále diagonálami z uzavřeného čtvercového průřezu 250 × 250 mm a horním pasem uzavřeného obdélníkového průřezu 500 × 300 mm.  Hlavní  nosníky  jsou  ve středním poli vyztuženy obloukem z uzavřeného obdélníkového průřezu proměnné výšky 600–760 mm a šířky  430  mm.  Závěsy jsou z kruhových ocelových  trubek  průměru  127  mm.  Oblouk  je do příhradových nosníků mostovky vetknut zesíleným svařencem, jenž tvoří zárodek pro oblouk i navazující příhradové nosníky. Hlavní příhradové nosníky jsou vzájemně propojeny při spodním pasu mezilehlými příčníky HEM 180 v krajních polích konstrukce a HEB 200  ve středním poli přes řeku. Hlavní nosné prvky jsou z oceli S355. Mostovka je vytvořena trapézovým plechem a spřaženou železobetonovou deskou z betonu C30/37. Deska má proměnnou výšku od 250 mm v podélné ose lávky, po 220 mm v osách úžlabí. Do pochozí železobetonové desky bylo umístěno dvanáct litinových kruhových desek s historickými reliéfy symbolizujícími dobu Velké Moravy.

Statické a dynamické posouzení, tvorba výkresů VTD

Výpočty ocelové konstrukce byly provedeny v programu SCIA Engineer. Statické veličiny od zatížení stálého, nahodilého větru a postupné výstavby byly určeny na prostorovém 3D modelu sestaveném z prutových prvků. Pro kontrolní výpočet byl použit program Midas Civil, ve kterém byly přesněji zahrnuty objemové změny spolupůsobící betonové mostovky. Při kalkulaci nadvýšení ocelové konstrukce byl zahrnut i vliv postupného svařování dílců oblouku. Samotné nadvýšení obloukové části postupným svařováním je velice důležité u značně plochých oblouků. Při montáži bylo nejdříve svařeno táhlo oblouku a poté se přistoupilo ke svařování dílců oblouku. Vlivem smrštění obloukových dílců v montážních svárech dochází k průhybu konstrukce. U navržené konstrukce tento průhyb činil 17 % samotného nadvýšení. Po odskružení a aktivaci obloukového pole se předpokládaný průhyb 90 m pole konstrukce lišil o pouhých 5 mm, což ukazuje výbornou shodu s výpočty.

Velký důraz se kladl na posouzení jednotlivých detailů a styčníků, jež byly řešeny plošnými prvky na  výsekových  modelech  konstrukce. Při dynamickém posouzení byla velká pozornost věnována odezvě konstrukce na budicí síly vyvolané lidmi. Konstrukce byla posouzena pro buzení silami jak ve svislém, tak i vodorovném směru podle předpisu [2]. Maximální svislé i vodorovné zrychlení  konstrukce  jsou menší než limitní hodnoty. Pohyby konstrukce uživatelům nezpůsobují nepříjemné pocity a konstrukce nemusela být osazena tlumičem vibrací.

Model konstrukce pro výrobní dokumentaci

Ocelová konstrukce byla pro účely výkresové části RDS a dílenské dokumentace kompletně trojrozměrně vymodelována v programu Autodesk Advance  Steel  včetně  všech  přípojů  a  detailů.  Oblouky a příhradové podélníky nosného systému tvoří dvě vzájemně sbíhavé roviny mostní konstrukce, jejíž niveleta má navíc v podélném řezu výškově proměnlivou trajektorii (obr. 6 a 7). Jednalo se tedy o prostorovou složitou konstrukci, jejíž rozkreslení do podrobností práce ve zmíněném softwaru významně ulehčila. Osový systém hlavní nosné konstrukce byl parametricky zadán na základě výstupů ze statických výpočtů se započítaným nadvýšením konstrukce. Trajektorie mostovky byla modelována jako polygon s dostatečným počtem lomů, což přineslo výhody pro výrobu i přípravu výrobní dokumentace. Při jejím vytváření bylo možné vystačit si s prutovými prvky. Konstrukce oblouku je vyskládána z plechů. Stojiny byly tvořeny AS plechy generovanými z parametricky zadaných  křivek. Pro modelování zakřivených pásnic se použily prvky nosníků ze zakřiveného plechu. Vzhledem k prostorovému uspořádání mostu nebylo možné použít širokého spektra typových přípojů, které program nabízí, většina detailů a přípojů byla tvořena manuálně. Velkou výhodou se ukázala práce s prostorovým modelem při vytváření systému kontrolních bodů a stanovováním hmotností a rozměrů jednotlivých dílců při přípravě montážní dokumentace.

Výstavba

Zajímavým aspektem projektu a jeho realizace byla otázka způsobu   a postupu montáže nosné konstrukce lávky. Požadavky odborů životního prostředí výrazně omezily přístup na český břeh, kde bylo možné dopravovat materiál pro stavbu a budovat konstrukce pouze mimo období hnízdění v ptačích rezervacích, které trvalo zhruba od března do června, přičemž termín dokončení montáže ocelové nosné konstrukce byl stanoven na konec srpna. Dále bylo nutné dodržet podmínky vyjádření Povodí Moravy, které zamezily umístění podpěr do koryta řeky, byť dočasných, určených pro montáž. Doprava dílců konstrukce na staveniště byla ztížena úzkými přístupovými cestami   a požadavkem na minimalizaci zásahů do těles protipovodňových valů. Ocelovou  konstrukci  lávky  vyráběla  ve  své  mostárně  v  Trenčíně  a na stavbě montovala firma STAVOKOV spol. s r.o. Konstrukce byla rozdělena do tří hlavních montážních dílů – do dvou krajních polí mezi opěrami a pilíři délky přes 23 m a hlavního pole s obloukem přes řeku s přesahem za pilíře délky 94 m. Dílensky byla konstrukce rozdělena do dvou symetrických sestav jednotlivých dílců parapetního nosníku a oblouku, spojených příčníky a zavětrováním. Každá sestava byla rozdělena do jedenácti dílců dopravených jednotlivě na stavbu. Dílce byly na  staveništi  vzájemně  montážně  spojeny  a  po  svaření s příčníky a zavětrování v rovině  mostovky  vytvořily výše zmíněné tři hlavní montážní díly. Díly byly montovány v inundačním území v poloze rovnoběžně s řekou, díl hlavního pole nad řekou byl sestaven a svařen na trubkové podpěrné konstrukci POLO a na krajích byl prostě uložen na provizorních teflonových ložiscích, které umožňovaly teplotní objemové změny konstrukce i v průběhu montáže (obr. 8). Osazení hlavních dílů ocelové konstrukce do definitivní polohy bylo zvoleno mobilním jeřábem. Střední díl hlavního pole konstrukce přes řeku byl dlouhý 94 m, vysoký 10 m a vážil přes 200 t, zhotovitel zvolil pro montáž jeřáb Liebherr LG 1750 s přídavným protizávažím 350 t, který na vyložení 45 m umožňuje nést břemeno až 230 t (obr. 9 a 10). I tak však bylo nutné, aby jeřáb s dílem popojel o přibližně 15 m směrem do řeky a dostal se tak půdorysně za hranu koryta řeky. Byla tedy navržena dočasná plošina – molo, která umožnila vytvořit souvislou plochu pro pohyb jeřábu směrem do koryta. Plošina byla provedena jako uzavřená jímka z ocelových štětovnic, jejíž stěny byly vzájemně propojeny ocelovými táhly s převázkami. Návrh plošiny musel zohlednit fakt, že při maximálním vyložení ramena jeřábu s dílem byl tlak pod pásy jeřábu v koruně nejvyšší stěny jímky přibližně 70 t na m2. Pro snížení deformace podloží plošiny byl zásyp ve štětovnicové jímce zesílen geomřížemi typu Armatex G40/40 a pod pojezd pásů jeřábu byly navrženy železobetonové pasy. Při největším tlaku pod pasy se počítalo se stlačením podloží přibližně 50 mm.

Vzhledem k tomu, že zvolený jeřáb je jeden z největších dostupných v regionu ČR i SR, bylo nutné jej objednávat několik měsíců dopředu a určenému datu osazení muselo předcházet několik dní navážení a montáže samotné konstrukce jeřábu. Při montáži musely být dodrženy vhodné klimatické podmínky, hlídala se především maximální rychlost větru v průběhu montáže. Datum osazení bylo nakonec stanoveno na 25. července 2019, což se ukázalo být vhodnou volbou, protože celý tento den bylo jasné bezvětrné počasí. Montáž bylo nutné zahájit již v 7.00 hod. ráno, aby byl, pokud možno, snížen nárůst teploty konstrukce v průběhu osazování a efekt jednostranného oslunění lávky při ukládání na pilíře. Na konstrukci už totiž byla osazena definitivní ložiska a jejich trny o průměru 60 mm bylo nutné umístit do kapes o průměru 100 mm v podložiskových blocích na pilířích. Na 92 m rozpětí tedy bylo nutné dodržet přesnost ± 20 mm, což se i díky výborné komunikaci a preciznosti týmu projektantů, zhotovitelů, jeřábníků a geodetů zdařilo (obr. 11). Celá operace otočení hlavního dílu a osazení konstrukce přes řeku trvala přibližně dvě hodiny, za další dvě hodiny pak byly později osazeny oba krajní díly od pilířů k opěrám. Konstrukce byla osazena na dočasná ložiska, jež byla odstraněna po pozdějším vybetonování železobetonové desky mostovky. Deska byla betonována do ztraceného bednění z trapézového plechu. Tato úprava pomohla zrychlit výstavbu, ale bylo nutné vyřešit množství konstrukčních detailů. Například deska mostovky byla navržena jako jeden dilatační celek, což vedlo k nutnosti dimenzovat výztuž desky a spřažení na účinky smršťování celé desky    v podélném směru. Na lávce a navazujícím předpolí je provedeno nerezové lankové zábradlí, na lávce postačila pouze výplň, madla jsou vytvořena parapetními nosníky ocelové konstrukce.

Každá mostní konstrukce má několik možných způsobů výstavby a v přípravných stupních projektové dokumentace je u složitějších objektů možné pouze odhadnout, jaký je nejvhodnější způsob výstavby pro danou lokalitu, tvar a technické řešení konstrukce. V realizační, výrobní a montážní dokumentaci je často v průběhu stavby nutné tyto původní záměry upravit a přizpůsobit možnostem zhotovitele a jeho vybavení. Tyto úpravy nemusí snižovat kvalitu původního návrhu, naopak, pokud zhotovitel má jasnou představu o tam, jak a s jakým vybavením chce stavbu provádět, mohou být, při průběžné spolupráci s projektanty a zástupci investora, pro realizaci projektu prospěšné. Z hlediska samotného projektování doporučujeme u obloukových postupně svařovaných ocelových plochých oblouků neopomíjet efekt zkrácení oblouku při stanovení výrobního nadvýšení konstrukce. Mostní konstrukce  větších  rozměrů je nutné mimo jiné i v průběhu výstavby geodeticky sledovat a ověřovat, zda je jejich chování v souladu se statickými výpočty, a některé části konstrukcí, v tomto případě například klínové desky mezi ložisky  a nosnou konstrukcí, měřením v průběhu výstavby přizpůsobovat.

Závěr

Lávka byla slavnostně otevřena 30. října 2019 za účasti zástupců Jihomoravského i Trnavského samosprávného kraje a veřejnosti. Propojení obou břehů by mělo v budoucnu podpořit rozvoj cestovního ruchu v této historicky i přírodně cenné lokalitě a vytvořit další spojení zemí rozdělených v nedávné minulosti. Projekt byl rovněž ukázkou přínosu dobré vzájemné spolupráce projektantů, zhotovitelů a investorů, kdy všichni sledovali dosažení společného cíle, a to provedení stavby kvalitně a v dohodnutých termínech.