Nové spojení - definitivní ostění tunelů pod Vítkovem, část I.

obr. 3	Fotogalerie...

Úvod
Stavba Nového spojení propojuje železniční stanice Praha
hlavní nádraží a Praha Masarykovo nádraží se stanicemi
Libeň, Vysočany a Holešovice. Stavba slouží od 2. 12. 2008
cestující veřejnosti a společně s Modernizací západní části
Praha hl. n. a nadjezdem v křižovatce „U Bulhara“ se
významně podílí na „zkulturnění“ prostředí v této části
hlavního města. Dominantními objekty stavby jsou dva
„vítkovské“ tunely. Základ příspěvku představuje návrh a statické posouzení nevyztuženého betonu horní klenby
dvoukolejných tunelů. Výpočet byl realizován pomocí
programu Atena firmy Červenka Consulting s.r.o. autory
příspěvku ve spolupráci s ing. Radomírem Puklem jako
spoluautorem programu a ing. Michalem Sedláčkem
z firmy Ko-ka s.r.o. Autoři za tento návrh definitivního
ostění z prostého betonu - Železniční tunel obdrželi Čestné
uznání od České komory autorizovaných inženýrů a techniků v roce 2007.
Základní informace o tunelech
Dva tunely, severní a jižní jsou navrženy v celé své délce jako dvojkolejné. Jsou
vzájemně propojeny čtyřmi propojovacími chodbami o celkové délce 100m, které jsou
vybaveny požárními dveřmi se signalizací, ventilátory a požárními klapkami.
Při provozu chodby slouží jako únikové cesty. Do obou prostorů před vjezdový
a výjezdový portál tunelu je umožněn přístup silničním vozidlům a jsou zřízeny
nástupní plochy pro požární techniku.
Ražby tunelů dle principů NRTM (Nové rakouské tunelovací metody, převážně
s použitím trhacích prací) probíhaly v letech 2005 a 2006 v ordovických horninách
(prachovitých břidlicích a křemencích). Jižní tunel razil Metrostav a.s. a severní tunel
Subterra a.s. Nejsložitějšími objekty byly hluboké stavební jámy se svislými kotvenými
stěnami, na západě vysoké 24 m výškou a na východě 27 m.
Tunely mají podkovovitý tvar v portálech, v částech s nepříznivými geologickými
podmínkami a tam, kde tunely procházely nad podzemními objekty (např. tunel pro
pěší propojující Karlín se Žižkovem) s protiklenbou, jinak s patkami (viz. vzorový příčný
řez). Po ražbách se na vyztužený stříkaný beton upevnila hydroizolační folie, která se
napojila na drenážní systém, aby se v masivu zabránilo vzniku hydrostatického tlaku
podzemních vod. Horní klenba se realizovala pomocí posuvného bednění dl. 12,5 m.
Definitivní ostění ražených tunelů
Definitivní ostění ražených tunelů bylo navrženo jako monolitická betonová konstrukce. Vzhledem k proměnlivým
geologickým podmínkách a podzemním objektům byla definitivní konstrukce v ražených částech realizována z nevyztuženého betonu (cca 60% celkového množství) i z vyztuženého (cca 40%).Základním tvarem ostění
je kruhová horní klenba o vnitřním poloměru 5,70 m.
Světlá výška tunelu je 8,45 m a min. šířka v ose 11,4 m.
Min. tloušťka horní betonové klenby je 0,35 m.
V opěří se směrem k bočním drenážím tloušťka ostění zesiluje.
Návrh a posouzení klenby z prostého betonu
Návrh nevyztuženého ostění byl proveden pomocí nelineární analýzy metodou
konečných prvků v programu ATENA 2D, který byl vyvinut firmou Červenka Consulting.
Program umožňuje modelovat chování a odezvu konstrukce včetně vzniku a šíření
trhlin v taženém betonu až do případného porušení konstrukce. Pro realistický výpočet
odezvy betonových konstrukcí byly použity nelineární materiálové modely uvažující
všechny důležité aspekty chování betonu v tlaku i v tahu. Vznik trhlin je kontrolován
tahovou pevností betonu, otevírání a šířka trhlin závisí na lomové energii materiálu.
Pro beton v tlaku je použit plasticitní model, který je schopen realisticky postihnout drcení
betonu při víceosé napjatosti a zvýšení tlakové pevnosti v důsledku příčného sevření.
Charakteristika ostění
− minimální tloušťka horní kruhové
klenby tunelu je 0,35 m
− beton C25/30
Charakteristika základové patky
− tloušťka vyztužené základové patky
je 0,50 m
− beton C25/30 XA1, XF1
− prutová výztuž z oceli R 10505 φ16
Model byl rozdělen na konečné prvky o směrné velikosti 0,05 m. Celý model byl tvořen
3954 konečnými prvky s 58 uzlovými body. V případě vyztužené základové patky byla
použita prutová výztuž s dokonalou soudržností. Výpočtové hodnoty vlastností
horninového prostředí korespondují s velikostmi použitými v pravděpodobnostním
řešení primárního ostění a tím zhodnocují vliv proměnlivosti prostředí na hodnoty zatížení ostění a na tvorbu porušených oblastí v okolí tunelu. Horninové prostředí je
modelováno pružným uložením s vyloučením tahového působení. Tuhost prostředí
byla stanovena dle vztahu uvedeného v ČSN 73 7501 pro modul reakce horninového
prostředí.

obr. 1 Čestné uznání
obr. 2 % využíti nevyztužených konstrukcí v tunelu
obr. 3 Vzorový příčný řez dvoukolejného tunelu 

Zdroj: Sborník konference Železniční mosty a tunely, leden 2009