7.8.2009 | Ing. Miroslav Marek, Ing. Michal Gramblička
Nové spojení - definitivní ostění tunelů pod Vítkovem, část I.
Úvod Stavba Nového spojení propojuje železniční stanice Praha hlavní nádraží a Praha Masarykovo nádraží se stanicemi Libeň, Vysočany a Holešovice. Stavba slouží od 2. 12. 2008 cestující veřejnosti a společně s Modernizací západní části Praha hl. n. a nadjezdem v křižovatce „U Bulhara“ se významně podílí na „zkulturnění“ prostředí v této části hlavního města. Dominantními objekty stavby jsou dva „vítkovské“ tunely. Základ příspěvku představuje návrh a statické posouzení nevyztuženého betonu horní klenby dvoukolejných tunelů. Výpočet byl realizován pomocí programu Atena firmy Červenka Consulting s.r.o. autory příspěvku ve spolupráci s ing. Radomírem Puklem jako spoluautorem programu a ing. Michalem Sedláčkem z firmy Ko-ka s.r.o. Autoři za tento návrh definitivního ostění z prostého betonu - Železniční tunel obdrželi Čestné uznání od České komory autorizovaných inženýrů a techniků v roce 2007. Základní informace o tunelech Dva tunely, severní a jižní jsou navrženy v celé své délce jako dvojkolejné. Jsou vzájemně propojeny čtyřmi propojovacími chodbami o celkové délce 100m, které jsou vybaveny požárními dveřmi se signalizací, ventilátory a požárními klapkami. Při provozu chodby slouží jako únikové cesty. Do obou prostorů před vjezdový a výjezdový portál tunelu je umožněn přístup silničním vozidlům a jsou zřízeny nástupní plochy pro požární techniku. Ražby tunelů dle principů NRTM (Nové rakouské tunelovací metody, převážně s použitím trhacích prací) probíhaly v letech 2005 a 2006 v ordovických horninách (prachovitých břidlicích a křemencích). Jižní tunel razil Metrostav a.s. a severní tunel Subterra a.s. Nejsložitějšími objekty byly hluboké stavební jámy se svislými kotvenými stěnami, na západě vysoké 24 m výškou a na východě 27 m. Tunely mají podkovovitý tvar v portálech, v částech s nepříznivými geologickými podmínkami a tam, kde tunely procházely nad podzemními objekty (např. tunel pro pěší propojující Karlín se Žižkovem) s protiklenbou, jinak s patkami (viz. vzorový příčný řez). Po ražbách se na vyztužený stříkaný beton upevnila hydroizolační folie, která se napojila na drenážní systém, aby se v masivu zabránilo vzniku hydrostatického tlaku podzemních vod. Horní klenba se realizovala pomocí posuvného bednění dl. 12,5 m. Definitivní ostění ražených tunelů Definitivní ostění ražených tunelů bylo navrženo jako monolitická betonová konstrukce. Vzhledem k proměnlivým geologickým podmínkách a podzemním objektům byla definitivní konstrukce v ražených částech realizována z nevyztuženého betonu (cca 60% celkového množství) i z vyztuženého (cca 40%).Základním tvarem ostění je kruhová horní klenba o vnitřním poloměru 5,70 m. Světlá výška tunelu je 8,45 m a min. šířka v ose 11,4 m. Min. tloušťka horní betonové klenby je 0,35 m. V opěří se směrem k bočním drenážím tloušťka ostění zesiluje. Návrh a posouzení klenby z prostého betonu Návrh nevyztuženého ostění byl proveden pomocí nelineární analýzy metodou konečných prvků v programu ATENA 2D, který byl vyvinut firmou Červenka Consulting. Program umožňuje modelovat chování a odezvu konstrukce včetně vzniku a šíření trhlin v taženém betonu až do případného porušení konstrukce. Pro realistický výpočet odezvy betonových konstrukcí byly použity nelineární materiálové modely uvažující všechny důležité aspekty chování betonu v tlaku i v tahu. Vznik trhlin je kontrolován tahovou pevností betonu, otevírání a šířka trhlin závisí na lomové energii materiálu. Pro beton v tlaku je použit plasticitní model, který je schopen realisticky postihnout drcení betonu při víceosé napjatosti a zvýšení tlakové pevnosti v důsledku příčného sevření. Charakteristika ostění − minimální tloušťka horní kruhové klenby tunelu je 0,35 m − beton C25/30 Charakteristika základové patky − tloušťka vyztužené základové patky je 0,50 m − beton C25/30 XA1, XF1 − prutová výztuž z oceli R 10505 φ16 Model byl rozdělen na konečné prvky o směrné velikosti 0,05 m. Celý model byl tvořen 3954 konečnými prvky s 58 uzlovými body. V případě vyztužené základové patky byla použita prutová výztuž s dokonalou soudržností. Výpočtové hodnoty vlastností horninového prostředí korespondují s velikostmi použitými v pravděpodobnostním řešení primárního ostění a tím zhodnocují vliv proměnlivosti prostředí na hodnoty zatížení ostění a na tvorbu porušených oblastí v okolí tunelu. Horninové prostředí je modelováno pružným uložením s vyloučením tahového působení. Tuhost prostředí byla stanovena dle vztahu uvedeného v ČSN 73 7501 pro modul reakce horninového prostředí.
obr. 1 Čestné uznání obr. 2 % využíti nevyztužených konstrukcí v tunelu obr. 3 Vzorový příčný řez dvoukolejného tunelu
Zdroj: Sborník konference Železniční mosty a tunely, leden 2009
|