Město Čelákovice

Jedinou spojnicí města Čelákovice s osadou Grado a oblíbenou rekreační oblastí na  druhém břehu řeky Labe byla technologická lávka na jezové zdrži, která byla v roce 2013 při rekonstrukci jezu uzavřena. Město Čelákovice se rozhodlo v poloze 400 m nad jezem vybudovat novou lávku pro pěší a cyklisty, aby byl umožněn komfortní bezbariérový přístup chodcům, cyklistům a vozidlům integrovaného záchranného systému z města na pravý břeh Labe.

Již v roce 2004 byla vypracována vyhledávací studie pro umístění nové lávky a dokumentace pro územní řízení včetně konstrukčního a architektonického řešení. Ve studii byla porovnána zavěšená a visutá varianta lávky, přednost dostala zavěšená konstrukce, protože je méně citlivá na dynamické zatížení a umožňuje jednodušší výměnu nosných lan. Hlavním požadavkem bylo překlenout celé koryto řeky včetně plánovaného rozšíření plavební komory jedním hlavním polem o rozpětí 156 m a vytvořit atraktivní přemostění pro veřejnost. Projekt pro stavební povolení byl dokončen v roce 2007 a v roce 2012 byla po získání stavebního povolení připravena projektová dokumentace pro zadání stavby. Projekt nosné konstrukce byl připraven ve variantě ocelo-betonové mostovky s využitím prefabrikovaného betonu velmi vysoké pevnosti (UHPC).

Použití UHPC pro mostovku lávky v Čelákovicích vedlo k nízké hmotnosti lávky. Závěsy a pylony jsou proto též lehké. Lávka je jednoduchá, elegantní a minimalistická konstrukce pro mimořádné rozpětí. UHPC by se měl stát zárukou dlouhodobé trvanlivosti lávky a omezení údržbových prací. Stavba byla úspěšně realizována díky pochopení a velkému úsilí všech zúčastněných partnerů, tj. investora, projektanta a zhotovitele, přitom uplatnění nových materiálů a konstrukcí v současných legislativních podmínkách v ČR nebylo vůbec jednoduché.

Zhotovitel stavby Metrostav a.s. realizoval upravený návrh mostovky montované ze segmentů vyrobených kompletně z UHPC betonu pevnostní třídy C110/130 s rozptýlenou výztuží a s uspořádáním polí 43+156+43 m. Pylony celkové výšky cca 37 m ve tvaru písmene A jsou vetknuty do základových bloků na velkoprůměrových pilotách. Závěsy jsou vedeny ve dvou rovinách, jejich dolní rektifikovatelné kotvy jsou umístěny z boku mostovky. Ve vrcholu pylonů jsou kotveny do výztuh, které spojují v tomto místě obě nohy pylonu. Mostovka je vynášena uzavřenými lanovými závěsy s protikorozní ochranou silnou galvanizací. Opěry na obou březích jsou navrženy jako masivní ze železobetonu na pilotách a tvoří protiváhu k tahovým reakcím lávky. Na obou bocích mostu jsou navržena ocelová zábradlí výšky 1,3 m se svítidly integrovanými do zábradelních sloupků. Povrch lávky je opatřen stříkanou přímo pocházenou izolací tloušťky 5 mm, která poskytuje ochranu povrchu proti klimatickým vlivům a zajišťuje bezpečný provoz chodců a cyklistů po lávce.

V zadávací dokumentaci bylo uspořádání závěsů optimalizováno pro nosnou konstrukci s podélnými prvky z ocelových nosníků a vzdáleností závěsů po 11,3 m. Pro koncepci návrhu využívající segmentovou technologii je však tato vzdálenost mezi závěsy relativně velká a limitující pro napjatost konstrukce. Z technologických důvodů se segmenty betonovaly v poloviční délce a vždy 2 segmenty se ve výrobně spojily klasickou pracovní spárou s procházející betonářskou výztuží. Nosná konstrukce má kontaktní spáry lepené epoxydovým tmelem každých 11,3 m. Spáry jsou umístěny 1,6 m od nejbližšího kotevního bloku závěsu tak, aby návrh formy obsáhl všechny pozice bez úprav formy. Napětí v lepených pracovních spárách byla rozhodujícím kritériem pro návrh zejména ve stavebních stavech. V těchto spárách bylo nutné zachovat tlakovou rezervu 1 MPa ve všech stavebních stavech.

V průběhu výstavby byla konstrukce podélně předepnuta tyčemi VSL průměru 32 a 36 mm. Rozměry příčného řezu lávky vyloučily možnost použití standardních kotev tyčového předpětí, jejichž rozměr 200/200 mm byl nepřijatelně velký. Byly použity atypické kotevní desky 140/140 mm, jejichž použití bylo prověřeno na řadě zatěžovacích zkoušek. Zkoušky prokázaly dostatečnou rezervu únosnosti kotevních oblastí pod zmenšenými kotvami. Po spojení obou vahadel byly v mostovce napnuty 2 kabely z 15 lan průměru 15,70 mm a všechny prvky předpětí byly zainjektovány.

Závěsy v plně uzavřeném tvaru s dráty „Z“ profilu na obvodu jsou výrobkem italské firmy Redaelli. Jsou použity závěsy o průměru 20 až 35 mm se zaručenou únosností 395 až 1215 kN. Na horním konci jsou závěsy opatřeny pevnými vidlicemi s čepem. Na dolním konci jsou tyčové rektifikovatelné závitové koncovky. Závěsy byly vyrobeny na přesnou délku za definované teploty s délkovou tolerancí 5 mm.

Pro montáž byly využity speciálně navržené montážní vozíky, u nichž při návrhu bylo nutné minimalizovat hmotnost. Konzola vozíku, na niž se při montáži vyvěšoval následující segment, byla před tím vyvěšena provizorním závěsem z vrchu pylonu tak, aby se napjatost vozíku snížila.

Výpočet zahrnoval všechny důležité fáze výstavby, přesuny montážního vozíku, napínání či odstraňování provizorní i definitivních závěsů. Celkem měl model cca 120 etap. Ve výpočtu byly zohledněny nelineární vlivy související s proměnnou tuhostí závěsů vlivem jejich průvěsu.

Beton UHPC (ultra high performance concrete = velmi vysokohodnotný beton) byl vyvíjen v týmu Metrostav a TBG Metrostav od roku 2010. Předpokládá se jeho využití pro prefabrikované i pro monolitické konstrukce. Pro výrobu se používají materiály dostupné v ČR.
V první fázi vývoje se pečlivě zkoumaly místní materiály. Složení a vhodné přísady a příměsi byly vybrány na základě zkoušek na maltách. Do směsi se přidává jemné kamenivo do 5 mm a vysokopevnostní ocelová vlákna délky 13 mm. Experimentální ověřování vlastností navrženého betonu začalo v laboratorních podmínkách a pokračovalo v provozních podmínkách ve velkém míchacím centru. Bylo zjištěno, že proces míchání a typ míchačky mají významný vliv na vlastnosti UHPC v čerstvém i v zatvrdlém stavu. Zkoušky na laboratorních vzorcích prokázaly, že tlaková pevnost přesáhla 150 MPa (3× vyšší pevnost než běžný beton), což byl cíl vývoje. Vyvinutá betonová směs udrží zpracovatelnost po dobu alespoň 90 minut, to umožňuje použití tohoto UHPC i pro transportbeton. Další zkoušky byly provedeny za účelem ověření ukládání betonu do bednění a způsobu ošetřování. Nejlepší zkušenost byla se samozhutnitelným betonem. Vedle mechanických parametrů, jako tlaková a ohybová pevnost, modul pružností apod., byly na laboratorních tělesech měřeny veličiny jako vývin teplot od hydratačního tepla, autogenní smršťování, smršťování při vysýchání a dotvarování.

Výstavba lávky přes Labe byla vhodnou příležitostí pro první aplikaci nového materiálu. Další experimenty byly proto zaměřeny na tento projekt. Segmenty složitého tvaru se betonovaly při použití samozhutnitelného betonu bez pracovních spár v uzavřené ocelové formě s horním bedněním.

Lávka je předepnuta a kotvy předpínacích tyčí jsou umístěny v kontaktních spárách segmentů. Malý prostor pro kotvy vyžadoval ověření oblasti betonu pod kotvami, která je namáhána koncentrovaným zatížením a příčným tahovým napětím. Zkoušky ukázaly, že žádné trhliny se neobjevily ve vzorcích bez výztuže (s výjimkou rozptýlených drátků) do úrovně zatížení 1,4 až 1,5 násobku hodnoty předpínací síly a k selhání nedošlo ani při zvýšené úrovni zatížení na 1,7 až 1,9 násobek předpínací síly.

V podélném směru je lávka předepnuta a vyztužena. V příčném směru jsou pouze žebra vyztužena dvěma vložkami profilu 16 mm. Únosnost mostovky lávky v příčném směru byla odzkoušena na malém modelu. Bodové zatížení bylo zvyšováno až do úrovně 11 t, zatímco předpokládané lehké vozidlo má nápravové zatížení pouze 2,5 t. Deska selhala ohybem příčných žeber. Deska zůstala neporušena (s výjimkou malých trhlinek), ačkoli zatížení bylo umístěno uprostřed mezi žebry. Dalšími zkouškami byla ověřena únosnost nevyztužené desky z UHPC tloušťky pouze 60 mm při koncentrovaném zatížení působícím na kruhové ploše o průměru 200 mm. Deska se porušila protlačením při zatížení 32–37 t, což je mnohonásobně více než návrhové zatížení.

UHPC je materiál s výjimečnými vlastnostmi:

• UHPC má ultra vysokou pevnost materiálu v tlaku >150 MPa, to odpovídá třídě betonu C130/150, ale v návrhu byl záměrně použit konzervativní předpoklad, tj. beton C110/130 vzhledem k dosud nedostatečné znalosti o působení UHPC.
• Značná pevnost v tahu za ohybu kolem 15 MPa – vysoké pevnosti jsou dány schopností přenášení tahů pomocí ocelových vláken, a to již od počátku namáhání a i po vzniku trhlin.
• Vysoká vodonepropustnost je dána hutnou cementovou matricí, velmi nízkým vodním součinitelem a velmi nízkou pórovitostí s nepropojenými póry.
• Vysoká odolnost proti mrazu a účinkům rozmrazujících prostředků a současně vysoká životnost. Povrch materiálu má zanedbatelnou karbonataci a vysokou schopnost ochrany betonářské výztuže.
• Konzistence betonu spolu s jemnou zrnitostí kameniva umožňují odlévání složitých tenkostěnných prvků ev. i probarvených.
• Vysoká a dlouhotrvající požární odolnost.

Lávka přes Labe – stavba

Výroba segmentů probíhala kontaktním způsobem na krátké dráze. Výrobní linka byla umístěna ve výrobně mostních segmentů společnosti SMP CZ v Brandýse nad Labem. Místo bylo vybráno s ohledem na dopravu segmentů pomocí lodí po Labi přímo z výrobny na staveniště v Čelákovicích.

Standardní segmenty mají délku 11,3 m. Betonáž celého segmentu najednou by mohla být riziková vzhledem k tomu, že technologie betonáže byla velmi složitá. Proto se segmenty betonovaly na dva záběry o délce 5,65 m. Ocelová forma má pevnou spodní část, na které jsou připevněny pohyblivé bočnice a jedno čelo. Druhé čelo je tvořeno již hotovým segmentem. Horní tvar segmentu je bedněn víkem, které zaklápí celou plochu betonovaného segmentu. Na výrobní lince o délce 3 krátkých segmentů (cca 17 m) byly dále rektifikovatelné podpory podepírající hotové segmenty, které tvořily druhé čelo betonovaného segmentu. Před betonáží se musely hotové segmenty přesně zaměřit, aby kontaktní spára byla správně nastavena do budoucího tvaru mostu včetně nadvýšení. Pracovní spára uprostřed standardního segmentu byla vyztužena betonářskou výztuží.

Betonáž probíhala ideálně v cyklu 2 dní. První den ráno se vybetonoval krátký segment. Odpoledne byl vyjmut z formy a přesunut na druhou pozici na výrobní lince. Následovalo očištění formy, instalace výztuže, kabelových kanálků a kotevních prvků pro ukotvení závěsů. Do formy byly umístěny i další konstrukční prvky, jako kotvy pro zvedání segmentů a pro chráničky vedoucí pod lávkou, apod. Třetí den opět proběhla betonáž. Protože linka byla venku, byl proces závislý na počasí. 

Forma se plnila dvěma násypkami uprostřed délky segmentu současně ze dvou automixů. Beton se vyráběl v betonárně TBG Metrostav v Troji a dopravoval se do Brandýsa, kde se vyložil přímo do formy. Všechny betonáže probíhaly za účasti technologa z TBG, který kontroloval vlastnosti dodávaného betonu. Po naplnění formy se beton ohříval na teplotu cca 60 °C, aby se dosáhlo urychlení tvrdnutí a umožnilo se odbednění cca po 7–8 hodinách po betonáži. Dále se beton ošetřoval klasickým způsobem, zakrytím geotextilií a vlhčením po dobu cca dalších 24 hod. Segmenty opouštějící výrobní linku se umístily na skládku u řeky a byly připraveny na dopravu do Čelákovic.

Výstavba lávky na staveništi byla zahájena již koncem roku 2012. Po postavení základů a opěr založených na pilotách byly vztyčeny ocelové pylony. Ty byly vyrobeny v dílnách Metrostavu a v dílech dopraveny na staveniště. Pylony byly po svaření do jednoho celku zvedány dvěma jeřáby a přikotveny šroubovými spoji do základů.

Krajní pole byla montována na pevné skruži dodané firmou PERI. První segment byl ustaven pod pylonem a další byly položeny na skruž a pak připojeny k prvnímu segmentu pomocí předpětí tyčemi. Zbývající část u opěry byla dobetonována monoliticky běžným betonem.

Hlavní pole bylo montováno letmo. Segmenty se dopravovaly lodí a zvedaly do příslušné výšky pomocí montážního vozíku, který se pohyboval na již hotové části lávky. Segment byl zavěšen na 4 tyčích profilu 20 mm a zvedán pomocí dutých lisů. Vozík měl dva hlavní nosníky, které byly přikotveny k lávce. Vozík tvořil konzolu o délce přibližně 12 m. Na konzole byl umístěn pohyblivý rám, který umožnil pohyb se zavěšeným segmentem a příčný pohyb k jeho ustavení do přesné polohy. Nový segment se zvedl ve vzdálenosti cca 0,5 m od čela posledního smontovaného segmentu. Pak se napojily předpínací tyče a segment se podélně přisunul k existující konstrukci. Styk se opatřil lepidlem a uzavřel posunutím rámu a předepnutím tyčí.

Konzola vozíku měla pomocný závěs z pylonu, který nesl podstatnou tíhu zvedaného segmentu. Reakce na pylonu byla přenesena do opěry pomocí dočasných zpětných závěsů. Po předepnutí nového segmentu a instalaci definitivních závěsů se dočasný závěs mohl odpojit, a vozík se přesunul do nové montážní polohy.

Po smontování sedmi segmentů na každé straně řeky se vyzvednul střední krátký segment a zabetonovaly se dvě uzavírací spáry. K této činnosti se použil pouze jeden vozík, který zajistil propojení obou konzol během betonáže uzavíracích spár. Zároveň na něm bylo zavěšeno bednění. Po zatvrdnutí betonu bylo možné předepnout dva definitivní podélné kabely VSL z 15 lan průměru 15,7 mm a instalovat tlumiče podélných posunů do opěr. Všechny prvky předpětí byly dodatečně zainjektovány. Tím byla dokončena nosná konstrukce lávky.

Během montáže bylo nutné pečlivě geodeticky sledovat polohu segmentů a případně upravit síly v závěsech. Měření sil v závěsech nebylo jednoduché, protože napínací síly byly poměrně malé. Výsledky byly vyhodnocovány a naměřené síly byly porovnávány s výsledky statického výpočtu. Díky velkému úsilí věnovanému různým měřením, kontrolám a nastavování geometrie se podařilo lávku postavit s minimálními odchylkami od projektovaného tvaru.

Zbývalo dokončit terénní úpravy a příjezdy na lávku. Povrch lávky je opatřen stříkanou přímo pocházenou izolací, která poskytuje ochranu povrchu proti povětrnosti a zajišťuje bezpečný provoz chodců a cyklistů po lávce. Zábradlí je jednoduché ocelové. Osvětlení lávky je umístěno též do zábradlí.

Výstavba nosného systému lávky byla dokončena v prosinci 2013. Kompletní lávka byla zkolaudována a uvedena do provozu koncem dubna 2014 po zimní přestávce po provedení stříkané izolační vrstvy, vybavení mostu a po vyhodnocení statické a dynamické zatěžovací zkoušky.

Lávka je dimenzována na rovnoměrné zatížení o hodnotě 3 kN/m2, nebo na zatížení lehkým vozidlem o hmotnosti 3,5 t. Statická zkouška spočívala v zatížení konstrukce soustavou 8 vozidel o hmotnosti 3,5 t, což představovalo asi 70 % návrhového zatížení. Vypočtený průhyb pro dané zatížení byl 211 mm, zatímco měřením byl zjištěn okamžitý průhyb 189 mm, trvalý průhyb 12 mm a celkový průhyb 201 mm. To lze považovat za velmi dobrou shodu u takto lehkého statického systému.

Dynamická zkouška ověřovala dynamické vlastnosti lávky pomocí frekvenčního budiče a pak pomocí náhodně se pohybujících chodců. Všechny naměřené vlastní frekvence byly mimo rezonanční pásma a v dobrém souladu s výsledky dynamického výpočtu. Dynamickou zkoušku prováděli pracovníci katedry mechaniky Stavební fakulty ČVUT.

Slavnostní otevření lávky se konalo dne 21. 6. 2014 za přítomnosti zástupců města a zástupců společností zúčastněných na výstavbě.

Lávka přes Labe v Čelákovicích se stala unikátní konstrukcí, kde byl poprvé v České republice použit materiál UHPC pro nosnou konstrukci. Protože v době projektování nebyly k dispozici žádné technické normy pro navrhování, byl projekt založen na zkušenosti a na experimentálním ověřování kritických částí konstrukce. Návrhová pevnost použitého UHPC byla C110/130, reálné pevnosti však byly vyšší, odpovídaly třídě C130/150. Pečlivé ověřování použitých materiálů a technologií bylo velmi náročné, ale na druhou stranu poskytlo dostatek informací pro to, aby návrh mohl být realizován bez větších problémů a s důvěrou, že jde o kvalitní dílo. Zejména pevnostní zkoušky prokázaly značné rezervy, což by se mohlo zdát zbytečné, ale je třeba si uvědomit, že jde o nový materiál a že přiměřená míra opatrnosti je zcela na místě. Těsnou spoluprací mezi dodavatelem, projektantem, dodavatelem betonu a dalšími subdodavateli a v neposlední řadě s investorem se podařilo dílo úspěšně dokončit s přesvědčením, že nová lávka bude úspěšně sloužit svému účelu a že kvality použitých materiálů potvrdí očekávání mimořádné trvanlivosti.

 

Při výstavbě byly využity výsledky výzkumného projektu MPO (FR TI3/531) a projektu TAČR Centrum kompetence CESTI (projekt č. TE01020168).

 

 

Mosty a lávky přes Labe

 

Řeka Labe stejně jako jiné velké řeky byla vždy významnou vodní cestou, ale také obtížnou překážkou pro pozemní cesty. Na vhodných místech byly v minulosti významné brody, které měly klíčový význam při vzniku prvních obchodních stezek.

K jejich obraně vznikala na březích Labe chráněná sídla, která dala vznik budoucím městům. V dnešním Nymburce býval významný brod poblíž soutoku s říčkou Mrlinou. Město je v Hájkově kronice nazýváno Svinibrod, což značí, že zde byla voda tak mělká, že šlo brodit i se stády prasat. Další brod byl ve městě Poděbrady. Ještě na mapě Regni Bohemia nova z roku 1619 se toto město nazývá Podiebrod. Později v místě stezek vznikaly přívozy a mosty. Na území Středočeskéko kraje leží v současnosti na 35 přemostění Labe. Tyto mosty, lávky pro pěší a technologické objekty často patří mezi unikátní stavby různého stáří, konstrukčního systému a materiálu. Nejzajímavější z nich jsou na obrázcích.

Další zastavení stezky ve směru do Čelákovic (Labe, historie a život, zdymadlo Čelákovice – 0,3 km. Zastavení stezky ve směru do Lysé nad Labem (Grado) – 0,2 km. Do konce stezky v Čelákovicích 0,8 km.

Grado: 50° 10′ 18,6″ N 14° 45′ 26,2″ E

Lávka přes Labe: 50° 10′ 8,7″ N 14° 45′ 33,0″ E

Řeka Labe: 50° 10′ 9,0″ N 14° 45′ 26,3″ E