Trojský most v Praze je unikátní

Projekt nového Trojského mostu přes Vltavu v Praze získal Cenu Inženýrské akademie ČR za rok 2015 v kategorii Vynikající technický projekt.

Rada IA ČR ocenila projekt této významné a odvážné mostní stavby, který uplatnil dosud nepoužitou vzájemnou vazbu stavebních prvků složených z ocelového oblouku a předpjaté betonové desky mostovky a propojených sítí závěsů. Rada dále ocenila i skutečnost, že vzniklé dílo je příkladem skloubení správné statické funkce a výrazně pozitivního funkčního a vzhledového efektu.

Ocenění náleží autorskému kolektivu pod vedením Ing. Jiřího Petráka, FEng., ze společnosti Mott MacDonald. Členy jím vedeného týmu byli: Ing. Šašek,
CSc., a Ing. Nehasil z téže firmy Mott MacDonald, dále pak doc. Ing. arch. Koucký a Ing. akad. arch. Kábrt z Kouckyarch.cz, Ing. Janata, CSc., a Ing. Gregor, Ph.D., ze společnosti Excon a z ÚTAM AVČR prof. Ing. Škaloud, DrSc., Dr. h. c. (mult.), FEng.

Pozoruhodná byla i samotná výstavba, protože zde byl použit vysokohodnotný samozhutnitelný beton s pevností vyšší než 100 MPa a poprvé uplatněna metoda chlazení betonu kapalným dusíkem.

Právem proto most získal Cenu Inženýrské komory 2014, cenu britské instituce Institution of Engineering Designers– „Hills Millennium Award for 2015“, cenu Evropského sdružení ocelových konstrukcí (ECCS) „Award of Excellence 2015“ v kategorii mostů a Cenu Inženýrské akademie České republiky.

Členové mezinárodních odborných porot považují Trojský most za působivé dílo, které smazává hranice mezi architekturou a inženýrskými dovednostmi.

Spojit střed metropole s předměstskou čtvrtí Troja byl dlouhodobým zájmem vedení hlavního města Prahy. Převoz přes Vltavu je sice romantický, ale bohužel dopravě nevyhovoval už před několika desetiletími. V roce 1977 proto postavili provizorní tramvajovou lávku, kterou v roce 1981 nahradilo opět dvaatřicetileté provizorium: tramvajový most, zvaný lidově „rámusák.“

A právě na jeho místě měl vyrůst moderní silniční a tramvajový most.

Magistrát hlavního města Prahy vyhlásil v březnu 2006 veřejnou architektonicko-konstrukční soutěž na návrh koncepce konstrukčního řešení nového sdruženého městského mostu přes Vltavu v Troji. Soutěže se zúčastnilo 20 soutěžních návrhů. První cena byla udělena autorskému týmu Ladislav Šašek, Jiří Petrák ze společnosti Mott MacDonald CZ a Romanu Kouckému a Liboru Kábrtovi ze společnosti Roman Koucký architektonická kancelář. Trojský most je největší síťový oblouk s betonovou mostovkou na světě a patří mezi největší mosty v ČR.

Kotvy podélného předpětí táhla oblouku a desky mostovky

Přemostění je tvořeno dvojicí samostatných konstrukcí, které jsou odděleny dilatací nad pilířem umístěným na trojském břehu. Hlavní pole nad Vltavou je navrženo jako prostě podepřený ocelový síťový oblouk s betonovou mostovkou o rozpětí 200,4 m. Navazující inundační pole na trojské straně je projektováno jako prostě podepřená dvoutrámová konstrukce rozpětí 40,35 m z monolitického předpjatého betonu. Mostní konstrukce je založena hlubinně na vrtaných pilotách průměru 1,5 m a nosné konstrukce jsou uloženy na železobetonové spodní stavbě pomocí kalotových ložisek.

Most celkové šířky 34,38 m (mezi zábradlím) je rozdělen konstrukčním uspořádáním na jednotlivé jízdní pruhy pro různé druhy dopravy. Uprostřed je na samostatném tělese vedena dvoukolejná tramvajová trať, po stranách mostu jsou symetricky dvě dvouproudové vozovky a chodníky pro pěší a cyklisty

Na základě statické analýzy byla zvolena symetrická oblouková konstrukce, která je pro pražské mosty v různých obměnách tradiční. Určující byla snaha o minimální výšku konstrukce nad niveletou mostu. To vše při vědomí, že řeku bylo nutné překročit jedním rozpětím. Území na obou březích je osově nesouměrné a je v detailu determinováno mnoha složitými vztahy. Umístění mostu nebylo možné změnit, stejně jako nebylo možné upravit složité výškové uspořádání. Řešení podmínily také nebývalé nároky na šířku mostu. Složité zadání proto vyvolalo speciální staticko-konstrukční, ale i architektonicko-geometrické řešení celé stavby.

Architektura trojského mostu je dána ideálními vzájemnými poměry všeho: statiky, tuhosti konstrukce, geometrie, detailů, materiálů a barev. Tvarování průřezů oblouku i desky mostovky bylo samozřejmě předurčeno a vzešlo hlavně z jejich statické funkce, ale současně koresponduje s architekturou mostu. Spojité síťové uspořádání závěsů (pavučinová síť) obloukového mostu umožňuje rovnoměrné roznesení zatížení, a tedy i snížení lokálních namáhání oblouku i desky mostovky.

Oblouk i mostovka jsou v podélném směru minimálně namáhány ohybem. Díky zvolenému statickému systému síťového oblouku bylo možné navrhnout velmi subtilní konstrukci a současně snížit jeho vzepětí. Poměr vzepětí a rozpětí oblouku 1/10 a poměr konstrukční výšky oblouku a jeho rozpětí 1/183 jsou základní parametry určující eleganci plochého obloukového mostu. Tvar oblouku vyšel také z požadavku zajistit jeho stabilitu. Jak je známo, obloukové konstrukce jsou náchylné na vybočení. Tomu brání tuhé stěny tvořené závěsy a vybočení z roviny oblouku je bráněno tvarem plochého komorového průřezu tuhého v horizontálním směru. Konstrukce mostu tedy působí současně jako oblouk s táhlem a plnostěnný nosník. Ocelový oblouk tvoří jeho horní přírubu a betonová předpjatá mostovka přírubu dolní.

Deska mostovky se skládá z prefabrikovaných příčníků, monolitické desky a ocelobetonového táhla oblouku. Tloušťka desky je proměnná mezi 0,280 m až 0,314 m. Deska je předepnuta příčně i podélně.

Střední tramvajový pás je lemován konstrukcí ocelobetonových táhel (s vnitřním předpětím), které oddělují prostor komunikace a tramvajové těleso. Tahové obloukové síly v mostovce jsou eliminovány podélným předpětím a deska je tak namáhána v tlaku.

Použití prefabrikovaných příčníků umožnilo významné zrychlení postupu výstavby a úsporu provizorních a podpůrných konstrukcí při splnění vysokých požadavků kladených na přesnost a kvalitu. Deska mostu je z betonu C50/60 XF2 a táhla mostu C50/60 XF4.

Příčníky jsou zavěšeny na ocelové části táhla oblouku pomocí ocelových prvků přes šroubové spoje a jsou zhotoveny z dodatečně předpjatého betonu C70/85 XF2 (předpínací systém SUSPA).

Ocelová část táhla oblouku má tři základní vodorovné plechy a dva svislé plechy, které tvoří společně prvek pracovně nazývaný omega. K příčným výztuhám jsou přišroubovány ocelové závěsy příčníků a též diagonály provizorní příhradové konstrukce. Na horní ploše jsou ke svislým plechům přivařena oka pro tyčové závěsy. Omega je složena z plechů tloušťky 25 až 90 mm z materiálu S420 NL a S 420 NL + Z25.

Koncové příčníky mostovky jsou spřaženy s ocelovými patkami oblouku, které jsou vyplněny vysokopevnostním samozhutnitelným betonem pevnostní třídy C80/95.
Podélné předpětí desky mostu a táhel oblouku od firmy VSL je soudržné předpětí tvořené 7- až 37lanovými jednotkami a 4- a 19lanovými (pro příčné předpětí) prováděno s nejvyšším stupněm ochrany proti účinkům bludných proudů PL3 (obr. 4). Elektricky izolované kabely jsou umístěny v plastových kanálcích a jsou monitorovány (umožňují měření odporu kdykoli během životnosti konstrukce). Tím je zajištěna maximální trvanlivost tohoto základního nosného systému.

Štíhlý ocelový oblouk o vzepětí 20 m je originální svým rozměrem i konstrukčním řešením. Ve střední části má plochý, komorový průřez tvaru pentagonu o výšce od 0,9 do 1,3 m. Ve čtvrtinách rozpětí se rozděluje směrem k okrajům na dva uzavřené čtyřúhelníkové komorové průřezy tak, aby vyhověl prostorovému uspořádání průjezdného profilu tramvajového tělesa.

Současně se tvarování ocelového oblouku řídilo statickými požadavky stejné tuhosti a plochy průřezů po jeho celé délce při zachování konstantní tloušťky plechů. Dutý průřez má ve vrcholu oblouku šířku cca 6,9 m, směrem k podporám se průřez rozšiřuje a zvyšuje, až se rozdělí na dvě nezávislé části, které jsou v patkách zakotveny do betonového koncového příčníku.

Průřez oblouku je vyztužen řadou vnitřních výztuh. Čtyři vnitřní podélné výztuhy optimálně přenášejí zatížení ze závěsů do celého průřezu, ostatní výztuhy zajišťují tuhost konstrukce. Tloušťka horního a dolního plechu je 60 mm, tloušťka podélných obvodových stěn je 50 mm. Vnitřní podélné výztuhy jsou pouze 40 mm tlusté a příčná diafragmata mají tloušťku 25 mm. Patní díly jsou vyplněny betonem, jehož spolupůsobení s ocelovým pláštěm zajišťují trny a výztuž. Plechy pro kotvení předpínacích kabelů mají tloušťku až 80 mm.

Výstavba začala postupnou montáží provizorní příhradové konstrukce pro výsuv, jejíž horní pas tvořila ocelová část táhla oblouku. K příčným výztuhám příhradové konstrukce se šroubovaly závěsy prefabrikovaných betonových příčníků. Takto vznikla roštová konstrukce, která se přes řeku vysouvala po úsecích dlouhých 16 m.
Celá konstrukce dlouhá 200 m byla vysunuta asi za 2,5 měsíce na jaře roku 2011. Dále se betonovaly koncové příčníky. Před jejich betonáží bylo nutné osadit ocelové patky oblouku, které jsou s koncovým příčníkem spřaženy. Po zabetonování koncových příčníků pokračovala výstavba vyplněním zárodků vysokopevnostním samozhutnitelným betonem a následně pokračovala postupná betonáž desky mostu opět po úsecích o délce 16 m. Ihned po betonáži jednotlivých úseků desky se aktivovalo příčné předpětí. Po dobetonování desky se betonovalo po úsecích i spřažené ocelobetonové táhlo oblouku.

Podélné předpětí desky mostu a táhel oblouku od firmy VSL se aktivuje ve třech krocích. První třetina podélného předpětí se vnesla do konstrukce po dobetonování celé desky hlavního pole mostu. Předepnutá deska mostovky sloužila jako platforma pro montáž ocelového oblouku.

V průběhu předmontáží ocelové konstrukce oblouku byly na mostovce postaveny věže z materiálu PIŽMO, které sloužily k jeho montáži. Současně se uprostřed mostovky v místě budoucí tramvajové trati zbudovala dráha, po které se postupně zavážely jednotlivé díly oblouku, které byly svařovány do větších celků.

K zavážení ocelových dílů byly využity hydraulicky ovládané vozíky. Jednotlivé díly ocelové konstrukce oblouku byly svařeny do celků o délce přibližně 1/3 oblouku. Montáž začala třetinou oblouku na trojské straně, jejím zvednutím u patky oblouku a připojením do čepu na pomocné konstrukci u patky. Pak se tento díl zvedal na volném konci do potřebné výšky a následně se přivařil k patce oblouku. Pak bylo možné demontovat prostorovou pomocnou konstrukci s čepem. Podobně se zvedla i třetina oblouku na holešovické straně mostu. Jako poslední se začal zvedat střední díl mostu. Veškeré zvedací manipulace se prováděly pomocí tyčových závěsů a dutých hydraulických válců. Hmotnost krajních dílů oblouku je přibližně 720 t, zatímco střední díl má hmotnost cca 680 t.

S uspokojením lze konstatovat, že generální dodavatel mostu Metrostav zvládl ve vysoké kvalitě komplikovanou montáž a technologicky náročnou kombinaci technologií předpjaté betonové i ocelové konstrukce. Realizační tým věnoval maximální úsilí tomu, aby vznikající konstrukce byla bezpečně navržena a postavena a současně splňovala požadavky na moderní inženýrskou konstrukci. Zvláštní pozornost byla proto věnována trvanlivosti a dlouhodobé životnosti konstrukce. Použily se inovativní, ale ověřené technologie a materiály. Kromě vlastní nosné konstrukce se velký důraz kladl na funkčnost, kvalitu a vzhled i ostatních součástí mostu.

Trojský most přes Vltavu je v mnoha ohledech bezesporu ojedinělý. Díky svému rozpětí patří mezi největší mosty v České republice a nízkým vzepětím síťového oblouku a celkově subtilní konstrukcí bez opěrných pilířů v řece je zase označován za světový unikát.