Lundabron - visutá lávka pre peších a cyklistov cez rieku Ume, Švédsko

Lávka, situovaná v rekreačnej oblasti mesta Umeå, bez podpory prekonáva široký tok rieky Ume. Autori sa snažili pri projektovaní a realizácii  minimalizovať rušivý vplyv stavby v krajine a zásahy do prírodného prostredia. Napriek mimoriadnej štíhlosti je konštrukcia dostatočne tuhá a pohodlná pre užívateľov. 

Lávka spája breh rieky s ostrovom Bölesholmarna a nadväzuje na malý most cez rameno rieky. Nové premostenie, ktoré kolmo kríži rieku, prepája pešie komunikácie pozdĺž oboch brehov. Niveleta je vedená v zakružovacom oblúku, maximálny pozdĺžny sklon mostného zvršku  je 5,26%. Voľná ​​šírka medzi zábradlím je variabilná - od 4,00 m uprostred mosta do 6,00 m pri oporách. 

Konštrukčné a architektonické riešenie

Lávku tvorí betónová mostovka s jedným poľom dĺžky 179,00 m, ktorá je zavesená na dvoch visutých kábloch s tromi poľami dĺžok 28,80 + 187,00 + 29,50 m. Mostovka je zostavená z 59 prefabrikovaných segmentov z betónu C45/55 (s dĺžkou 3m) a dvoch monolitických koncových priečnikov. Premenná šírka segmentov od 6,40 do 8,40 m je definovaná pôdorysným oblúkom s polomerom 4 100 m.

Prúdnicový prierez mostovky tvoria krajné trámy (1,09 m široké a 400 mm vysoké) a doska mostovky s hrúbkou 140 mm. Každý segment je na pozdĺžnych okrajoch stužený priečnikmi. Mostovka je pozdĺžne predpätá 2x2 káblami, ktoré tvorí celkom 22 oceľových lán typu monostrand, vedených v krajných trámoch. Ako káblové kanáliky v segmentoch a v škárach sú použité polyetylénové rúrky.

Visuté káble sú pevne spojené so stredným segmentom. Segmenty boli pri montáži vzájomne spojené oceľovými kĺbmi, na ktoré priamo nadväzujú závesy. Po montáži segmentov boli škáry vybetónované a predopnuté. Koncové priečniky a podpery sú vzájomne spojené hydraulickými tlmičmi (obmedzovačmi pohybov), ktoré sú pripevnené ku kotevným doskám predpínacích káblov.

Dva visuté káble tvoria 2x55 monostrandy, vedené a zainjektované v oceľových rúrkach 273/12,5. Oceľové rúry skladobných dĺžok cca 10 m boli pri montáži vzájomne zvarené. Po montáži mostovky boli rúrky nosnými zvarmi pripojené ku kotevným boxom pylónov a ku koncovým kotevným blokom. Stali sa tak súčasťou nosného systému. Zvyšujú tuhosť káblov a významne sa podieľajú na prenose ťahového napätia od náhodného zaťaženia.

Mostovka je zavesená na visutých kábloch prostredníctvom vejárovito usporiadaných závesov. Uprostred mosta je mostovka pevne spojená s visutými káblami. Závesy sú podľa dĺžky tvorené oceľovými tiahlami, tyčami a uzavretými lanami.

Pylóny s výškou 30,25 m majú tvar písmena A. Drieky pylónov, ktoré sú pozdĺžne a priečne sklonené, sú zostavené z prefabrikovaných, kontaktne vyrábaných segmentov z betónu C60/75. Segmenty boli montované letmo, v konzolách smerujúcich od základov k ich vrcholom. Pri montáži boli postupne predopnuté predpínacími tyčami priemerov 50 a 75 mm a káblami zostavenými zo 7 a 12 lán s priemerom 15,3 mm.

Vo vrcholoch pylónov boli medzi drieky vložené a privarené kotevné boxy visutých káblov. Kotevné boxy sú tvorené priečnymi kotevnými doskami hrúbky 270 mm, privarenými k pozdĺžnym plechom prenášajúcich ťahovú silu. Tieto plechy sú spojené s priečnymi plechmi, ktoré prenášajú zvislú silu z boxov do driekov pylónu.

Ťahová sila z visutých káblov je prenášaná do krajných kotviacich blokov, zakotvených v základových doskách. Bloky tvoria zvárané oceľové konštrukcie, v ktorých sú visuté káble uchytené tak, aby ich kotvy boli prístupné pri údržbe, a zároveň chránené pred poveternostnými podmienkami.

Základové dosky sú podopreté oceľovými pilotami SSAB RD z ocele S460. Pilóty, votknuté do skalného podložia, predpínajú 40 m dlhé kotvy. Sú navrhnuté tak, aby aj pri maximálnom ťahu visutých káblov boli pilóty tlačené. Kotvy, ktoré sa v základových doskách prekrývajú s pätkami kotevných plechov, majú 10 m dlhé korene zakotvené v skalnom podloží. S ohľadom na namáhanie pilót boli kotvy pri montáži mostovky napínané v dvoch krokoch.

Mostovka je uložená na všesmerných hrncových ložiskách. Pozdĺžne vedenie dilatačných pohybov zabezpečuje vodiace ložisko umiestnené v osi mostovky. Pre elimináciu účinkov náhodných zaťažení s rýchlym nárastom odozvy (zaťaženie chodcami, priečny vietor...) je mostovka ďalej vybavená štvoricou tlmičov (obmedzovačov pohybu) spájajúcou mostovku s oporami.

Statická a dynamická analýza

Pevné spojenie visutých káblov s mostovkou v strede mosta a spojenie mostovky s oporami prostredníctvom tlmičov vytvára statický systém, v ktorom je mostovka pre dynamické účinky priečne a pozdĺžne votknutá do opôr. Takto sú obmedzené priečne a vodorovné pohyby konštrukcie.

Skutočnosť, že visuté káble tvoria monostrandy a mostovka je predpätá nesúdržnými káblami (rovnako tvorenými monostrandami) garantuje, že pri akejkoľvek deformácii mostovky sa napätie v kábloch zvyšuje po celej ich dĺžke. Pri obmedzení pozdĺžneho pohybu mostovky tlmičmi v oporách radiálne sily stabilizujú konštrukciu a obmedzujú jej deformácie. Vzniká tak veľmi tuhý statický systém, pri ktorom je odozva na pohyb konštrukcie od zaťaženia chodcami alebo vetrom minimálna.

Priestorová konštrukcia je zostavená z prútových, doskových a priestorových prvkov. Analýza montážnych aj prevádzkových stavov vyšla zo zvoleného počiatočného stavu, v ktorom bola definovaná požadovaná geometria a stav napätosti. Konštrukcia bola riešená dvoma programovými systémami: ANSYS a Midas Civil.

Konštrukcia bola posúdená podľa Eurokódov a špecifikácií Trafikverketu. Pre posúdenie pohody chodcov a účinkov vetra bola vykonaná modálna analýza konštrukcie a posúdené zrýchlenie konštrukcie vyvolané zaťaženie chodcami a vetrom. Aerodynamická stabilita, daná pomerom zodpovedajúcich krútiacich a ohybových frekvencií, bola overená pre prvé dve torzné frekvencie s veľmi dobrými výsledkami.

Výstavba

Najskôr boli vybetónované základové dosky pylónov. Nasledovala realizácia vŕtaných pilót koncových kotevných blokov. Po osadení oceľových kotevných blokov, výstuže dosiek a oceľových trubiek, v ktorých boli vedené skalné kotvy, boli dosky vybetónované. Nasledovala realizácia skalných kotiev a ich čiastočné predopnutie.

Segmenty pylónov boli postupne montované v konzolách, začínajúcich pri ich základoch. Po dokončení montáže segmentov boli osadené oceľové kotevné boxy, ktoré sa privarili k driekom pylónov. Následne boli k pylónom a kotevným blokom pripevnené montážne káble, slúžiace na montáž oceľových rúrok visutých káblov. Rúrky sa postupne vešali na montážne káble, vzájomne sa zvarili a následne posunuli od jedného brehu k druhému. Počas montáže rúrok prebiehala tiež inštalácia závesov.

Po zmontovaní trubiek hlavného poľa a krajných polí boli pretiahnuté a napnuté monostrandy visutých káblov. Monostrandy hlavného poľa boli napnuté podľa ich 'nenapnutej' dĺžky. Monostrandy krajných polí boli napínané pri montáži segmentov mostovky postupne; veľkosť predpínacej sily bola určená s ohľadom na namáhanie a veľkosť deformácie pylónu.

Segmenty mostovky, dopravené na miesto transportnými člnmi,  boli montované žeriavom umiestnenom na súlodí z pontónov. Najskôr bol na visuté káble zavesený stredný segment, nasledovala striedavá montáž ostatných segmentov. Montáž pokračovala od stredu mosta smerom k oporám, s maximálnou nevyrovnanosťou zaťaženia tiaže jedného segmentu. Montovaný segment bol najskôr kĺbovo pripojený k predchádzajúcemu segmentu, neskôr bol pripojený k závesu.

Pri montáži sa postupne menil tvar montovanej mostovky, ktorá najskôr sledovala tvar visutých káblov. Súbežne s osadzovaním segmentov mostovky bola kontrolovaná medzná poloha vrcholov pylónov a postupne boli napínané monostrandy káblov krajných polí. Po montáži segmentov boli vybetónované koncové priečniky a boli pretiahnuté káble pozdĺžneho predpätia. Následne boli vybetónované škáry medzi segmentmi a po dosiahnutí ich pevnosti 0.5 MPa bola konštrukcia predpätá na 20% hodnoty predpínacej sily. Tak bolo v škárach vytvorené tlakové napätie brániace porušeniu betónu od montážneho zaťaženia. V zadných kotevných blokoch boli napnuté zostávajúce skalné kotvy. Po dosiahnutí 80% pevnosti betónu škár, boli predpínacie káble napnuté na projektované napätie.

Po inštalácii izolačných vrstiev a vozovky boli rúrky visutých káblov privarené ku kotevným boxom pylónov a ku koncovým blokom. Stali sa tak súčasťou nosného systému. Ďalej bola vykonaná injektáž visutých káblov. V samotnom závere montáže boli osadené tlmiče, mostné závery, bolo zmontované zábradlie a osvetlenie.

Fotografie z realizácie:

Vizualizćie:

Autori: Stráský, Hustý a partneři 
Foto: Fredrik Larsson