Lávku propojující pražskou Troju s Císařským ostrovem budou po celou dobu její životnosti online monitorovat speciální snímače a čidla a nepřetržitě hlídat její technický stav. V rámci pilotního projektu bude sledování pod správou Technické správy komunikací hl. m. Prahy (TSK Praha) zajišťovat Fakulta stavební ČVUT v Praze. Přístroje zde nainstalovali odborníci z Katedry betonových a zděných konstrukcí ve spolupráci s firmou ALIMEX během výstavby lávky, využili přitom zkušenosti z vědecko-výzkumného projektu, na kterém společně pracují.
Na nové Trojské lávce jsou umístěny přístroje snímající náklony v oblastech nad podporami, což umožňuje sledovat natočení nosné konstrukce pro jednotlivá zatížení a vyhodnocovat, zda se lávka chová podle předpokládané výpočtové analýzy. Zároveň se tu nacházejí meteorologická čidla pro snímání teploty a laserové měřiče pro sledování dilatace konstrukce-tedy její zkracování a protahování.
„Všechny tyto pohyby monitorujeme s ohledem na teplotu konstrukce a jsou porovnávány s výpočetní predikcí. Data jsou předávána do centrálního uložiště a monitorovacího centra na fakultě. Zde je vyhodnocujeme a předáváme TSK Praha jako správci mostního objektu,“ vysvětluje doc. Pořízení. Celková částka za pořízení aparátu měřicích, záznamových a přenosových zařízení byla cca 1,2 mil. Kč a ČVUT ji získala v rámci řešení projektu MPO ČR CZ.01.1.02/0.0/0.0/17_176/0015739: „Centralizovaný integrovaný systém online kontinuálního dlouhodobého monitoringu stavebních objektů“ z Operačního programu Podnikání a inovace pro konkurenceschopnost.
„Jedním z našich zásadních výstupů je právě ucelený systém kontroly vybraných zásadních parametrů chování konstrukce,“ upřesňuje doc. Vráblík.
Nestraně: samotná lávka byla zabudována s měřicími prvky během montáže ocelové konstrukce. Pro monitoring byly specifikovány vybrané veličiny, které jsou reprezentativní pro určení, zda konstrukce funguje tak, jak má. Jde zejména o různé deformace, jako jsou průhyby, natočení, zkrácení či prodloužení, vzhledem k zatížení lávky a okolním vlivům. Unikátní je, že pro tyto sledované veličiny se stanovily kritické intervaly. Pokud by došlo k překročení stanovených mezních hodnot, budou upozorněni všichni správci v projektu a bude tak možné obratem dělat další kroky, “ popisuje doc. Vráblík.
„I když je lávka nyní v perfektním stavu, jsou pro nás získaná data velmi cenná, a to zejména do budoucna, kdy budeme zajišťovat její běžnou správu i v dobách možných mimořádných událostí, jako je například povodeň,“ dodává v rámci projektu. Za Fakultou stavební ČVUT stojí i dynamická zkouška nosné konstrukce lávky, která proběhla na přelomu zářím a října.
Dynamická zkouška a výsledek
Nízká i vysoká dynamika byla ověřena během tří částí zkoušky. Nejprve byly z kmitání lávky vyvolaného budičem kmitů stanoveny důležité frekvence a tvary vlastního kmitání a ty pak byly porovnány s předpoklady z projektu. Následovalo ověření úrovně kmitání vyvolaného různě uspořádanými skupinami chodců a také vandalů na lávce, nejprve s neaktivními tlumiči a poté po jejich zprovoznění. Kmitání bylo měřeno zrychleními ve třech na sebe kolmých směrech. „Lávka při dynamické zkoušce vyhověla. Zkouška ukázala nezbytnost tlumičů pro zajištění komfortního provozu lávky,“ uvedl prof. Obdobný.
Podobný monitorovací systém byl realizován i na dalších lávkách v ČR, například na lávce přes Otavu v Písku, na lávce přes Vltavu v Lužci nad Vltavou a na nové lávce v Plzni, která je ve výstavbě.
Návrh a experimenty UHPC a dřevo-UHPC spřažené konstrukce
Článek a související výzkum popisují navržený mostní systém, který kombinuje trámy z lepeného lamelového dřeva (glulam) se spřaženou UHPC deskou mostovky. Statické schéma je navrženo jako prostý nosník s nosnou konstrukcí tvořenou dvěma dřevěnými nosníky a deskou z UHPC. Segmenty mostovky mají univerzální použitelnost pro různá rozpětí a průřez trámů se volí na základě statického výpočtu. Spřažení probíhá pomocí speciálních ocelových desek se smykovými trny a výztuží pro manipulaci s dílci; panely se k sobě lepí epoxidovým lepidlem a spojují šroubovými spoji pro přenos tahových sil.
Pro UHPC byly provedeny zkoušky ohybové pevnosti ve tříbodovém i čtyřbodovém ohybu na různých rozměrech trámů a deskových těles. Výsledky ukázaly významný vliv velikosti zkušebního tělesa (size effect) na ohybovou pevnost a různou odolnost podle typu zkoušky. Desky tloušťky 40 mm vykazovaly vyšší ohybovou pevnost než 80 mm deskové tělesa.
V rámci verifikace výrobních detailů byla realizována zkušební konstrukce v měřítku 1:1 s šířkou 3,30 m a délkou 10,24 m. Zatěžovací zkouška čtyřbodovým ohybem do porušení prokázala, že konstrukce je bezpečná a chová se podle předpokladů. Při návrhu se ukázalo, že skutečná únosnost byla cca pětinásobně vyšší než návrhové zatížení.
Další testy potvrdily, že lávka se chová pružně i při exponovaných zatíženích a že výrobní detaily a postupy pro dřevo-UHPC spřažené konstrukce jsou realizovatelná a cenově konkurenceschopná oproti běžně používaným typům lávek pro pěší.
Význam a praktické dopady monitoringu
- Monitoring zahrnuje deformace (průhyby, natočení, zkrácení, prodloužení) a jejich vztah k teplotě konstrukce.
- Stanovené mezní hodnoty umožňují včasné zásahy a prevenci proti poruchám.
- Nad rámec běžné správy lávek data slouží pro připravu na mimořádné události (např. povodně).
- Experimentální program prokázal použitelnost UHPC a dřevo-UHPC spřažené konstrukce jako konkurenceschopné řešení pro lávky.
Podobné monitorovací principy a výzkumné výsledky s ukázkami výrobních detailů a zkoušek byly prezentovány i v odborných článcích a mezinárodních sbornících, které potvrzují dosah a význam projektu pro oblast lehkých dřevěno-UHPC konstrukcí a jejich implementaci v praxi.
Praktické specifikace a technické koncepce
Návrh mostovky vychází z předpokladu, že most bude sloužit pro pěší a cyklisty a umožní průjezd záchranného či údržbového vozidla do 3,5 t, se volnou šířkou mezi zábradlím 3,00 m. Nosná konstrukce je tvořena dvěma dřevěnými trámy z lepeného lamelového dřeva a UHPC deskou mostovky. Všechny segmenty jsou navrženy pro univerzální využití a přizpůsobení konkrétním rozpětím, zatímco průřezy trámů se určí statickým výpočtem pro dané okrajové podmínky.
Podrobně k ohybovým zkouškám UHPC: zkoušky probíhaly na trámcích různých rozměrů (100 × 100 × 400 mm, 150 × 150 × 700 mm) a na deskách tloušťky 40-80 mm, přičemž výsledky ukazují významné vlivy velikosti tělesa a typu zkoušky na ohybovou pevnost. Velikostní efekt byl patrný zejména u menších těles, kde ohybová pevnost byla výrazně vyšší.
Experimentální konstrukce byla realizována v partnerské firmě ve Štětí a podrobně vyzkoušena, včetně zatěžovací zkoušky v MSÚ a následného testu panelů mostovky v příčném směru. Z výsledků plyne, že konstrukce je elastická v mezních stavech použitelnosti a její chování odpovídá lineárně počítaným odhadům.
