Konstrukce z vysokopevnostního betonu jsou popsány z hlediska jejich architektonického a konstrukčního řešení i technologie jejich výstavby. Popsané konstrukce využívají inherentní vlastnosti vysokopevnostního betonu, kterými jsou nejen vysoká pevnost v tlaku a tahu, ale také vyšší modul pružnosti a mrazuvzdornost. U konstrukcí namáhaných převážně ohybem je vysokopevnostní beton navržen tehdy, kdy je nutno redukovat konstrukční výšku anebo omezit dlouhodobé deformace. Současná technologie umožňuje výrobu vysokopevnostního betonu charakteristické pevnosti až 100 MPa bez podstatných problémů. V našich projektech se snažíme využívat inherentní vlastnosti vysokopevnostního betonu, kterými jsou nejen vysoká pevnost v tlaku a tahu, ale také vyšší modul pružnosti a mrazuvzdornost.
Protože prvky z vysokopevnostního betonu mají, v porovnání s betonem normální pevnosti, menší duktilitu, snažíme se zvýšit duktilitu řádným příčným vyztužením - ovinutím. U konstrukcí, které jsou převážně namáhány ohybem, využíváme vysokopevnostní beton tehdy, pokud potřebujeme redukovat konstrukční výšku anebo omezit dlouhodobé deformace od dotvarování betonu. Je však zřejmé, že vysokopevnostní beton může být nejlépe využit u převážně tlakově namáhaných konstrukcí, to je u sloupů, vzpěr a pylonů. Vysokopevnostní beton je také ideální materiál pro skořepiny, oblouky a pro předpjatý pás. Možnosti vysokopevnostního betonu jsou demonstrovány na dále uvedených příkladech konstrukcí.
Využití betonových skořepin v nádražních konstrukcích
Brněnské nádraží a betonová skořepina pro diametr
Brněnští radní nadále prosazují nové vlakové nádraží v odsunuté poloze u Svratky i poté, co se seznámili se studiemi obou variant, tedy i varianty pod Petrovem. Objektivním pohledem je zřejmé, že s podporou evropského spolufinancování v současném programovacím období a se znalostí všech dopadů řešení na rozvoj města je způsobilá k uskutečnění pouze přestavba uzlu s nádražím u řeky. Varianta u řeky počítá i s "brněnským metrem", tedy takzvaným Severojižním diametrem, který v severní části města schová kolejovou dopravu pod zem, vlaky by opět vyjely v jihovýchodní části. Při takzvané nulté etapě stavby nádraží by vznikla pod novým nádražím betonová skořepina, kudy by diametr vedl.
Nádraží Praha-Bubny a modernizace železniční trati
Modernizace železniční trati Praha-Bubny přináší nejen novou estakádu, ale také architektonicky výraznou nádražní budovu. Společnost TBG Metrostav se na projektu podílela dodávkami velkého množství speciálních betonů - od betonů pro piloty přes betony s nízkým vývinem hydratačního tepla pro předpjatou mostovku estakády až po světlý pohledový beton COLORCRETE® s titanovou bělobou pro nádražní budovu. Nová nádražní budova v Bubnech spočívá na velkoprůměrových pilotách, které nesou masivní základovou železobetonovou desku o proměnné tloušťce 0,8 až 2,5 metru. S ohledem na plánovanou administrativní nástavbu na stropě nádražní budovy byly na beton kladeny vysoké požadavky na pevnost - C 40/50 po 90 dnech pro základy, C 50/60 pro sloupy a C 30/37 pro stropní desku.
Pro výběr požadovaného odstínu byly na stavbě zhotoveny vzorky betonu. Nakonec byla vybrána varianta bílého betonu z běžného šedého cementu s přídavkem bílého pigmentu z titanové běloby. Společnost TBG Metrostav vyrábí tyto barevné betony pod obchodní značkou COLORCRETE®. Stropní deska o půdorysu 250 × 50 metrů a tloušťce 0,8 metru byla rozdělena do pěti dilatačních celků, které se realizovaly v etapách. Betonáž jednotlivé etapy trvala přibližně 12 hodin, objemy dosahovaly až 1400 m3 betonu na jeden dilatační celek. Tyto betonáže se prováděly v noci, aby byla zajištěna plynulost dodávek.
Čtěte také: Betonová podlaha: detaily a postup
Z důvodu ekonomické optimalizace probíhala betonáž stropní desky ze dvou betonových směsí současně. Spodní povrch, boky desky a viditelné hrany otvorů pro světlíky byly betonovány bílým betonem COLORCRETE® s titanovou bělobou, zatímco nepohledové části byly vyplněny běžným šedým betonem. Celkový poměr bílého a šedého betonu ve stropní desce byl 60 : 40. Pro efektivní přípravu betonových směsí byla proto na betonárně v Libni instalována nová váha a čerpadlo, které umožnilo automatizované dávkování pigmentu přímo z kontejnerů - namísto zdlouhavého ručního dávkování z kbelíků. Projekt nádraží Praha-Bubny prověřil technologické i organizační schopnosti TBG Metrostav. Velkoobjemové noční betonáže, precizní kontrola konzistence, provzdušnění betonu a pečlivé hlídání barevnosti bílého betonu vyžadovaly maximální součinnost mezi betonárnou a stavbou. Díky efektivní logistice a technickým inovacím se podařilo realizaci zvládnout bez komplikací - a to i přesto, že zároveň běžely rozsáhlé dodávky bílého betonu pro další velkou stavbu v Praze: Dvorecký most.
Hlavní nádraží Stuttgart 21
Dnešní hlavní nádraží bude společně s novým podzemním nádražím tvořit jádro nového územního rozvoje Stuttgartu 21 a vytvoří rozhraní mezi starým a novým městem. Jeho strukturu charakterizuje lehká a elegantní betonová skořepina. Stavba a takzvané „osvětlovací kužely“ propojují úroveň nástupišť s náměstím a parkem nahoře. Rozličné široké průhledy spolu s elegancí nosných konstrukcí propůjčují hlavnímu nádraží nezaměnitelnou identitu. Zámecké zahrady zůstávají zeleným srdcem města Stuttgart a zvětšováním města získávájí na důležitosti. Z některých dnešních kolejišť se stane park.
František Maria Černý a Emauzský klášter
František Maria Černý byl významným českým architektem, který tvořil v dobách první republiky. Do všeobecného povědomí se ale nejvíce zapsal poválečnou dostavbou vybombardovaného Emauzského kláštera na Slovanech. Studoval u dvou velikánů české moderní architektury - Pavla Janáka a Josefa Gočára. Velký vliv na něj měl zejména Josef Gočár. Imponovala mu práce francouzského architekta švýcarského původu Le Corbusiera.
Dostavba Emauzských věží
Téměř na konci druhé světové války, v noci ze 14. na 15. února 1945, přichází osudný nálet, během nějž si bohužel Spojenci spletli Drážďany s Prahou. Hlavní město zasáhla sprška bomb, které dopadly do prostoru kolem nábřeží, Nového Města a okolí Karlova náměstí. Zanechaly po sobě mnoho škod. Jednou z nich byl i vybombardovaný a následně požárem zachvácený Emauzský klášter, který přišel o své věže. Teprve více než po dvaceti letech od tohoto osudného okamžiku, se v roce 1968 Emauzy dočkaly nového zastřešení. Namísto dosavadní provizorní konstrukce navrhl František M. Černý zcela moderní betonové skořepiny, na vrchu doplněné o zlaté špičky. Neobvyklou dostavbu Pražané brzy přijali za svou. Dodnes se jedná o jedno z nejodvážnějších architektonických řešení šedesátých let a také připomínku, že stará historická budova a architektura nová si nutně nemusí odporovat. Při procházce po nábřeží si povšimněte drobného detailu, že jedna z věží je o něco menší a subtilnější. Tento prvek je přejat již ze středověké chrámové architektury.
Inovativní mostní konstrukce s využitím vysokopevnostního betonu a skořepin
Na dálnici D1 byly v letech 2003 až 2007 postaveny tři mosty, jejichž nosné konstrukce byly sestaveny z prefabrikovaných nosníků a spřažené mostovkové desky. Konstrukce byly navrženy tam, kde bylo nutno přenést velká zatížení anebo bylo nutné postavit konstrukci co možná nejmenší stavební výšky. Poprvé byly navrženy pro přemostění potoka, polní cesty a biokoridoru u Brněnských Ivanovic. Prefabrikované nosníky výšky 1,5 m jsou navrženy z vysokopevnostního betonu C60/75, dva experimentální nosníky byly navrženy z betonu C90/105.
Čtěte také: Betonová dlažba na zahradě
Mosty v Olomouci a u Kroměříže
Podobný most byl v roce 2007 postaven u Kroměříže. Nosníky z vysokopevnostního betonu byly také využity v roce 2007 na úseku dálnice u Bělotína, kdy pro přemostění potoka Velička, bylo nutno navrhnout konstrukci s co možná nejmenší stavební výškou. Stavba obtoku, který zlepšuje povodňovou situaci v městě Olomouc, vyvolala stavbu nového mostu. Most je situován v místě, kde se obtok odděluje od řeky. Proto konstrukce přemosťuje jak řeku, tak i obtok. S ohledem na úroveň hladiny velké vody a výšku navazujících komunikací musela být nosná konstrukce co nejštíhlejší. Pro omezení dlouhodobých deformací bylo navrženo předpětí tak, aby vyrovnalo účinky zatížení stálého. Mostovka pole přes řeku má dvoutrámový průřez; trámy mají proměnnou výšku a šířku, která se směrem od středu mostu k opěrám spojitě rozšiřuje. Most je založen na vrtaných pilotách.
Silniční most přes řeku Moravu v Olomouci
Silniční most přes řeku Moravu v Olomouci je spojitý trámový most o dvou polích světlosti 54,6 a 27,3 m. Nosník je vetknutý do opěr a do střední podpory. V příčném řezu jsou dva trámy spojené deskou mostovky. Výška trámu je po délce proměnná, v ose mostu činí pouze 0,6 m. Šířka trámů je rovněž proměnná, spojitě se rozšiřuje od 2,9 m v ose pole směrem k vnitřní podpoře a ke krajním opěrám. Po obou stranách nosné konstrukce jsou konzoly, na kterých jsou umístěny chodníky a inženýrské sítě. Niveleta chodníků je cca 1,0 m nad úrovní vozovky.
Mosty přes dálnici I-5 v Eugene, USA
V univerzitním městě Eugene přechází dálnice I‑5 přes řeku, místní komunikace a železnici po východním a západním mostě délek 604,9 a 536,1 m. Mosty nahrazují původní mosty postavené v padesátých letech minulého století. Výsledné uspořádání vyplynulo z rozsáhlých architektonických, konstrukčních a ekonomických studií, které prokázaly, že betonová oblouková konstrukce představuje optimální řešení z hlediska estetiky i ceny. Hlavní mosty přemosťující řeku jsou tvořeny spojitou obloukovou konstrukcí o dvou polích délek 118,88 a 126,79 m a vzepětí 16,764 a 18,002 m. Oblouky obou mostů jsou tvořeny dvojicí žeber, která podpírají dvoutrámovou mostovku šířky 20,47 m. Oblouková žebra přechází ve středu mostu v trámy. Aby mohla být konstrukce štíhlá, jsou oblouková žebra navržena z vysokopevnostního betonu charakteristické válcové pevnosti 65 MPa.
Nadjezd nad rychlostní komunikací R35 u Olomouce
Most je tvořen vzpěradlovým rámem o třech polích 10,1 + 30 + 19,5 m. Šikmé vzpěry jsou tvořeny dvojicí prefabrikovaných prvků konstantní šířky a proměnné výšky od 0,5 do 0,7 m. Protože základy šikmých vzpěr jsou spojeny s koncovými příčníky tlačenými šikmými prvky, tvoří most samokotvený konstrukční systém, který zatěžuje základy jen svislými silami.
Most přes Lochkovské údolí
Most přes Lochkovské údolí je situován na silničním okruhu kolem Prahy, v úseku spojujícím dálnici D1 s dálnicí D5. Most celkové délky 425,3 m přechází přes údolí ve výšce 65 m. Nosná konstrukce má pět polí s rozpětími 70 + 79,8 + 99,3 + 93,8 m + 80,5 m. Spodní stavba a diafragmata přenášející namáhání z ocelových prvků do skloněných pilířů jsou z betonu. Skloněné pilíře délek 52,5 m jsou tvořeny dvojicemi vzpěr komorového průřezu konstantní šířky 4,05 m a proměnné výšky od 3,4 do 5,3 m. Vzpěry jsou po 5 m vyztuženy prefabrikovanými diafragmaty. S ohledem na koncentrace namáhání, které vzniká v místě spojení ocelového nosníku s betonovými vzpěrami, jsou hlavice navrženy z vysokopevnostního betonu C50/60 a jejich příčné deformace jsou omezeny podélným a příčným předpětím.
Čtěte také: Polské betonové jímky: kvalita
Most přes Rybný potok na dálnici D8
U hranic s Německem přechází dálnice D8 přes hluboké údolí Rybného potoka po mostě délky 356 m. Most tvoří spojitý nosník o sedmi polích s rozpětími od 34 do 58 m. Nosnou konstrukci mostu šířky 30,5 m tvoří poměrně úzký komorový nosník s velmi vyloženými příčně předepnutými konzolami zhotovený z betonu C35/45. Konzoly jsou po 4 m podpírány prefabrikovanými vzpěrami o rozměrech 0,4 x 0,5 m. Prefabrikované vzpěry byly navrženy z vysokopevnostního betonu C60/70.
Most přes Odru a Antošovické jezero na dálnici D47
Dálnice D47 přechází u Ostravy po mostě délky 605 m přes řeku Odru a přes Antošovické jezero. S ohledem na vedení trasy a plavební profil plánovaného plavebního kanálu bylo nutno navrhnout konstrukci s minimální stavební výškou. Pylon je navržen z vysokopevnostního betonu C60/75. Závěsy jsou kotveny v kotevních blocích situovaných ve spojující desce. Prefabrikované vzpěry, kloubově spojené s nálitky komorových nosníků, spojují spodní zakřivené části nosníku a spolu se skloněnými deskami tvoří čistý příhradový systém přenášející sílu ze závěsu do stěn nosníků.
Lávka pro pěší v San Diegu
V březnu 2011 byla v kalifornském San Diegu otevřena lávka pro pěší, která převádí pěší dopravu přes příměstskou železnici, tramvajovou dráhu a komunikaci Harbor Drive. Lávka spojuje nový Baseballový stadion situovaný směrem ke středu města s garážemi, hotelem Hilton a Kongresovým centrem, které jsou umístěny poblíž zátoky oceánu. Z řady navržených alternativ se investor se rozhodl pro půdorysně zakřivenou konstrukci s mostovkou zavěšenou jen na vnitřním okraji na visutém kabelu o dvou polích. Mostovka je předepnuta vnitřními kabely vedenými v horní desce a vnějším radiálním kabelem vedeným v madle zábradlí. Aby mohl být nosník co neštíhlejší, je navržen z vysokopevnostního betonu charakteristické válcové pevnosti 60 MPa.
Přesypaný obloukový most přes dálnici D47
Přesypaný obloukový most převádí silnici III. třídy a Drahotušský potok přes dálnici D47 v místech, kde se dálnice nachází v hlubokém zářezu. Nosnou konstrukcí je betonová skořepina o dvou polích s rozpětím 2 × 25,0 m. Šířka mostu je proměnná v závislosti na násypu a mění se od 50,7 do 75,2 m. Vzepětí skořepiny je pouze 3,0 m. Monolitické oblouky jsou vetknuty do krajních základů a do střední stěny. Vodorovná síla v krajních patkách oblouku se přenáší pomocí vzpěr do kotevních bloků, které jsou navzájem spojeny předpjatým táhlem umístěným nad oblouky. V konstrukci je použito celkem 23 táhel, z nichž každé je tvořeno třemi kabely o 10 lanech. Táhlo je umístěno v předpjatém betonovém trámu průřezu 600 × 400 mm. Táhla jsou schopna přenést zatížení nadnásypu v případě poruchy betonové skořepiny.
3D tisk betonu a nová autobusová zastávka v Bratislavě
Po Praze má nově 3Dtištěnou zastávku také Bratislava. Podle návrhu českých architektů zde v rozvíjející se čtvrti Čerešne vznikla nová autobusová zastávka Lipského, jenž je jakýmsi funkčním architektonickým experimentem. „Náš návrh - parametricky generovaná betonová skořepina vytvořená pomocí 3D tisku - se elegantně přizpůsobuje svému městskému kontextu. Orientace eliptického válce přesně reaguje na pohyb chodců a výhledové osy, maximalizuje viditelnost přijíždějících autobusů a současně chrání cestující před nepřízní počasí. „Výrazná vrstvená textura zastávky, vytvořená precizním 3D tiskem betonu, evokuje přírodní geologické útvary. Minimalistická ocelová konstrukce se skleněnou střechou rámuje pohled na oblohu a díky použití reflexního skla Stopsol omezuje zahřívání prostoru zastávky, čímž vytváří celoročně příjemné prostředí.
Celková hrubá podlahová plocha zastávky je 14 metrů čtverečních a rozpočet nemalých 180 000 euro, tedy asi 4,5 milionu českých korun. Za tuto sumu je však výsledkem malá stavba, která upoutá pozornost a může čtvrť oživit nebo se minimálně stát důležitým bodem rozšířené ulice Harmincova. Design by se pak dal označit jako výstřední a experimentální, obsahuje totiž všechny myslitelné prvky, které 3D tisk dovoluje.
Tabulka: Příklady využití vysokopevnostního betonu v mostních konstrukcích
| Lokalita | Typ konstrukce | Pevnost betonu (MPa) | Charakteristika |
|---|---|---|---|
| Dálnice D1 u Brna | Prefabrikované nosníky mostů | C60/75 (C90/105 experimentální) | Redukce konstrukční výšky, přenos velkých zatížení |
| Most v Olomouci | Spojitý nosník proměnné výšky | Vysoké předpětí | Štíhlost konstrukce, omezení dlouhodobých deformací |
| Mosty Eugene, USA | Betonové obloukové konstrukce | 65 | Štíhlost pro omezení seismických účinků, tuhost pro provoz |
| Most přes Lochkovské údolí | Hlavice u skloněných pilířů | C50/60 | Omezení příčných deformací v místě koncentrace napětí |
| Most Rybný potok D8 | Prefabrikované vzpěry | C60/70 | Podpora konzol úzkého komorového nosníku |
| Most Odra/Antošovické jezero D47 | Pylon | C60/75 | Estetická konstrukce s minimální stavební výškou |
| Lávka San Diego | Betonový nosník | 60 | Štíhlost nosníku pro zavěšenou konstrukci |
| Přesypaný obloukový most D47 | Betonová skořepina | Nespecifikováno | Převod sil v oblouku, táhla pro zálohu |
tags: #betonova #skorepina #nadrazi