Využití ocelových ohybově měkkých trub z vlnitého plechu na tratích Českých Drah

Příspěvek představuje využití flexibilních ocelových konstrukcí z vlnitého plechu na tratích Českých drah jako alternativu klasických konstrukcí propustků a mostů. Vedle seznámení se sortimentem a možnostmi využití výrobků dodávaných společností Via-Con ČR je předvedeno konkrétní využití při opravě mostu v km 2,936 trati Svitavy – Polička včetně zkušeností dodavatele stavby a stručného rozboru výpočetních postupů při statickém návrhu podle metodiky uvedené v MVL 991 „Flexibilní ocelové konstrukce“.

POUŽITÍ FLEXIBILNÍCH KONSTRUKCÍ V ŽELEZNIČNÍM STAVITELSTVÍ

Používání flexibilních konstrukcí z vlnitého plechu v železničním stavitelství má ve světě dlouholetou tradici. Poprvé byly použity v Rusku v roce 1885 (Kolokolov, 1973), patentovány však byly v USA roku 1896 (G.A. Sayed, 1994). Poté následovala dlouhá historie jejich používání. Roku 1963 provedly německé železnice důležitá měření, která prokázala vysokou zatížitelnost přesypaných mostních objektů s použitím flexibilních konstrukcí (D.Glock, 1983). Vaslestad (Vaslestad a kol., 2002) popisuje výsledky dlouhodobých měření na flexibilních konstrukcích větších rozpětí z dílců vlnitého plechu pod železničním zatížením. Na základě četných měření byly vyvinuty některé metody pro návrh těchto konstrukcí, jako poslední metoda Sundquist – Petterssonova (Sun-dquist, Pettersson, 2001).
Flexibilní konstrukce, jakožto prvky poddajné, jsou schopné ve spolupůsobení s okolním, řádně zhutněným zásypem, přenášet značná zatížení. Díky tomuto spolupůsobení s okolním zásypem a rovněž díky jejich nevelké ohybové tuhosti vzniká statický systém, kdy se flexibilní konstrukce mírně deformuje do tvaru tlakové čáry a působící svislé zatížení je pak přenášeno zejména normálovými silami. To umožňuje ekonomické využití průřezů a navrhování subtilních konstrukcí. V případě vhodné úpravy čel je pak možno navíc docílit i esteticky vyvážených mostních objektů.
Nejpoužívanějšími materiály flexibilních konstrukcí jsou vlnitý nebo trapézový plech (ocelový či hliníkový) různých typů vln a ohybových tuhostí a některé plasty (polymery).

OPRAVA MOSTU V km 2,936 TRATI SVITAVY - POLIČKA

Objekt mostu je umístěn v km 2,936 trati Svitavy - Polička, TÚ 2011 Svitavy - Žďárec u Skutče v extravilánu města Svitavy. K oběma stranám drážního tělesa přiléhají pole. Pod mostem teče trvalá vodoteč Studený potok.

DOSAVADNÍ STAV MOSTU

Jedná se o ocelovou nosnou konstrukci (dvojčité nosníky s kolejnicemi upevněnými na podélných dřevech) uloženou na železobetonových opěrách s rovnoběžnými křídly.
NK je na konci životnosti a nevyhoví z hlediska požadovaného MPP.

Počet otvorů :	1
Délka mostu :	11,2 m
Světlost :	4,11 m
Délka přemostění :	4,11 m
Výška objektu :	3,56 m
Výška mostního otvoru :	3,1 m
Šířka mostu :	4,52 m

Obr. 1 Nevyhovující dosavadní ocelový most

NOVÝ STAV MOSTU

Prostorově nevyhovující dosavadní nosná konstrukce byla snesena, horní části železobetonových opěr a křídel ubourány a mezi líce opěr na zeminu uložena nová NK z ocelové ohybově měkké trouby z vlnitého plechu. Uvnitř ocelové trouby byla vybetonována kyneta s kamennou dlažbou. Kamenná dlažba a výplňový beton jsou na nátoku i výtoku uzavřeny železobetonovými čely. Nátok i výtok jsou spádově napojeny na stávající koryta potoka.
Ocelový profil byl zasypán po vrstvách hutněným štěrkopískem do profilu se sklony svahů 1:1,5 a šířkovým uspořádáním dle předpisů ČD.
Nad vtokem a výtokem je osazeno do železobetonových patek ocelové třímadlové zábradlí.
Prostorové uspořádání na mostě odpovídá profilu pro širou trať s rozšířením drážního tělesa o 100 mm při vnější straně oblouku.
Volná šířka mezi zábradlím je 2 x 3,125 mm + patřičná rozšíření.
Průtočný profil pod mostem je navržen tak, že s rezervou převede Q 100 a umožní občasný pohyb chodců (nejedná se o regulérní podchod pro pěší, čemuž ani neodpovídají jeho prostorové parametry).
 

Počet otvorů :	1
Délka mostu :	3.9 m
Světlost :	3,8 m
Délka přemostění :	3,8 m
Výška objektu :	4,11 m
Výška mostního otvoru :	2,97 m
Šířka mostu :	14,4 m

Obr. 2 Pohled na nový most

PROVÁDĚNÍ

Opravu mostu prováděla firma Chládek & Tintěra, silnice – železnice, a.s., Pardubice. V první fázi byla za provozu souběžně s prováděním zemních prací a přípravou úložné vrstvy provedena montáž a kompletace nové NK. V další fázi byla zahájena výluka, snesena dosavadní NK, ubourány vrchní části dosavadních opěr a osazena nová NK (ocelová trouba z vlnitého plechu). Po zainjektování prostoru mezi opěrami a novou NK betonem třídy B15 do výše cca 60 cm pod vrcholem trouby (aby prostor mezi opěrami a troubou byl dostatečně široký na pojezd hutnících prostředků), provedení obsypových a nadnásypových vrstev, štěrkového lože a kolejového roštu byla ukončena výluka a zahájen železniční provoz. V poslední fázi byly provedeny práce na korytu potoka, osazení zábradlí, olemování čel NK dlažbou a ostatní dokončovací práce (ohumusování, osazení desky s letopočtem, atd.).

Zahájení stavby :		09 2003
Ukončení stavby:		10 2003
Délka nepřetržité výluky :		4 N
Doba výstavby celkem :		11 dní

Obr. 3 Osazování smontované NK

Obr. 4 Dokončená stavba

ROZBOR VÝPOČETNÍCH POSTUPŮ

V rámci projektu výše uvedené stavby byl ve spolupráci se statickou skupinou společ-nosti ViaCon proveden rozbor výsledků dosažených výpočetními metodami uvedenými v MVL 991 „Flexibilní ocelové konstrukce“ (metody CHBDC, Klöppel – Glock, Petter-sson – Sundquist) a výpočtem na obecném MKP modelu (NEXIS). Z důvodu omezení rozsahu příspěvku jsou níže uvedeny pouze výsledky a porovnání zUIC zjištěného porovnávanými metodami. Rozhodující průřez pro posouzení je ve vrcholu trouby uprostřed. Ve výpočtech byly uvažovány průřezové charakteristiky pro plech tloušťky 2,1 mm (tloušťka plechu je 4 mm, avšak na konci životnosti konstrukce, tj. cca po 100 letech se uvažuje s tloušťkou pouze 2,1 mm – 1,9 mm je tloušťka plechu obětovaná na korozi). Tloušťka plechu na konci životnosti OK je výsledkem posudku životnosti, s uvážením agresivity prostředí, dle metodiky uvedené v MVL 991. Výpočty zatížitelnosti pro případ sanace (graf č.1) byly provedeny s uvážením příznivého vlivu stávajících opěr na omezení deformací do stran, což se příznivě projevuje na zvýšení zatížitelnosti. Naopak na druhém grafu jsou pro srovnání uvedeny zatížitelnosti vypočtené dle metodiky pro případ novostavby, kdy OK je pouze přesypaná zeminou (graf č.2). Hodnoty zatížitelnosti jsou v případě novostavby nižší.

Graf č.1: Zatížitelnost ZUIC vypočtená pro případ sanace

Graf č.2: Zatížitelnost ZUIC vypočtená pro případ novostavby

Investor České Dráhy, a.s., SDC Pardubice
Projektant Ing. Ivan Šír, statika staveb – mosty
Zhotovitel Chládek & Tintěra, silnice – železnice, a.s., Pardubice

ZÁVĚR

Zdařilá realizace prokázala perspektivu využití ocelových ohybově měkkých trub z vlnitého plechu jako mostní konstrukce. Rychlá a relativně jednoduchá montáž spolu s vysokou životností a minimálními nároky na údržbu jsou dobrými předpoklady pro rozšíření tohoto typu konstrukcí na tratích Českých Drah.

zpět na seznam