Koncepcija drvenog mosta u nacionalnim parkovima

U radu je prikazan mogući koncept drvenog mosta predviđenog za građenje u Nacionalnim parkovima i parkovima prirode. Most je namjenjen za prijelaz pješaka, turističkih ili hitnih vozila preko kanjona ili drugih vrsta prepreka. Karakterisika koncepta su minimalni zahvati i visoka estetska razina uklapanja u okoliš.  Statički proračun i dimenzioniranje elemenata mosta kao i simulaciju mosta proveli su  gore navedeni studenti za Rektorovu nagradu iz predmeta Drvene konstrukcije kod mentora dr.sc. V. Rajčić. 

Opisat će se  projektiranje drvenog mosta raspona preko 70 m koji bi se mogao koristiti za prijelaz prvenstveno pješaka te turističkih ili hitnih vozila preko kanjona te drugih vrsta prepreka u Nacionalnim parkovima i Parkovima prirode. Zbog potrebe što manjeg narušavanja okoliša, drvo je najpogodniji materijal za izradu mostova u Parkovima prirode.

Budući da se radi o većem rasponu drvenog mosta, pri projektiranju se koristilo lijepljeno lamelirano drvo.

Slika 1: Nacionalni parkovi u Republici Hrvatskoj
Uobičajeni statički sustavi mostova za veće raspone kao što su oni sa stupovima i različitim vrstama stupova te npr. viseći i zauzdani mostovi, pri izvedbi dubokih betonskih temelja stupova, značajno oštećuju korito rijeke.

 Slika 2 i 3: Sustavi sa stupovima i zauzdani mostovi oštećuju konstrukcijom temelja korito rijeka

Rješenje tog problema je premještanje temelja u nivo  ceste. Prva varijanta rješenja je sa jednim tlačnim lukom na kojeg je ovješena ploča. Kod ovog sustava značajno se međutim smanjuje bočna stabilnost luka.

Zbog toga se usvaja konačna varijanta s dva sustava lukova: gornji tlačni i donji ovješeni vlačni koji svaki za sebe nezavisno može prenositi vertikalna opterećenja. Opterećenja na kolovoznu ploču prenose se preko dva sustava stupova, tlačnih u donjem dijelu i vlačnih u gornjem na lukove. Ploča preko koje se odvija promet, također je predstavljala problem zbog svoje vitkosti jer je samo 4.5 m široka i 70 m duga pa je stabilnost ostvarena putem dodatne stabilizacijske rešetke koja se sastoji od dva luka u obliku leće. Zadatak rešetke je prijenos horizontalnih sila s ploče prema betonskim temeljima.

 Slika 4: Sustavi s jednim lukom: prva varijanta ima velike temelje i zahvate u okoliš, a  druga varijanta ima premalu bočnu stabilnost

Između lukova konstruiran je spreg od drvenih verikala i čeličnih dijagonala. Točke sprega sijeku se s osima vertikalnih stupova. Osim horizontalnog sprega postoji i vertikalni spreg koji povezuje lukove s poprečnim nosačima mosta na koje je oslonjena betonska ploča.

Slika 5: Pogled odozdo: donji jednodjelni lukovi, poprečni nosači,  horizontalni spreg
Slika 6: Gornji dvodjelni lukovi, verikalni spreg, dodatna stabilizacijska rešetka

Zbog ekoloških razloga, betonska ploča predviđena je od laganog betona na bazi ekspandiranih glina npr. firme Leca-Liapor koja ima dugu tradiciju sprezanja beton i drva. Sprezanje se ostvaruje betoniranjem ²u mokro². Betonira se u segmentima po 10 m duljine.

Statički proračun mosta izveden je pomoću programskog paketa STAAD 3.1. Zadana opterećenja na most su vlastita težina, snijeg i vjetar te pokretno opterećenje tipskog vozila V 300 te opterećenje pješaka po cijeloj površini betonske ploče. Ukupno je definirano 50 kombinacija opterećenja za koje je dobivena konačna anvelopa utjecaja.

Slika 7:  Pogled s kolovozne ploče
Slika 8: Izgled cijelog mosta

Dimenzioniranje je izvedeno za drvene elemente prema EC5 propisima, a metalne dijelove prema EC3. Pri dimenzioniranju predložene su po dvije varijante mogućih rješenja spojeva na gornjem luku koji teoretski predstavlja složeni tlačni štap koji u ovom slučaju ima i kladice koji su ujedno i vertikalni stupovi te vezice.

Slika 9: Anvelopa momentnih dijagrama na donjem i gornjem luku

Na sljedećim slikama prikazani su karakteristični detalji na mostu. Statički gledano i donji i gornji luk promatramo kao trozglobni. Lukovi se priključuju na temelje u dva visinska nivoa.

Slika 11: Drvena konstrukcija mosta. U prvom planu ležajni zglob gornjeg luka

Unutar horizontalnog sprega između  dva lamelirana luka, vertikale sprega izrađene su od drva, a dijagonale od čelika. Most je proračunat za sve tri faze izvedbe  U prvoj fazi dvije autodizalica sa svakog kraja spuštaju polovice donjih lukova. U istoj fazi postavljaju se donji vertikalni stupovi. Zatim se na donjem luku izvodi sidrenje u temelje te tjemeni ležaj. Odabrani koncept omogućava lakše izvođenje jer je sada donja konstrukcija oslonac za izvođenje drvene konstrukcije kolovozne ploče (faza 2). U fazi tri kada je izvedena ploča zajedno sa bočnom stabilizacijom u vidu bočnih lukova, podižu se gornji lukovi te gornji stupovi. Gornji stupovi povezuju se vijcima s odgovarajućim donjim stupovima kako bi se postigao njihov kontinuitet. Inače, glavni elementi mosta tj.  dva donja jednodjelna luka imaju dimenzije 20/160 cm, vertikalni gornji i donji stupovi  20/30 cm, a  dvodjelni luk tretiran je kao složeni štap s kladicama i vezicama dimenzija 2x 18/140 cm. Na kraju se izvodi betonska ploča debljine 25 cm od laganog betona s ekspandiranim glinama.  Drvena konstrukcija, zaštićuje se zaštitnim sredstvom protiv gljivica i UV zraka. i sama konstruktivna rješenja elemenata mosta  onemogućavaju zadržavanje vode u drvu. Tamo gdje je to bilo nemoguće izbjeći, površina drva premazuje se premazom voska i dodatka na osnovi gume koja omogućava rad drva bez oštećenja.

Slika 10: Faze izvođenja mosta

Nadamo se  da će i u našoj zemlji drvo naći svoje primjereno mjesto u izgradnji pješačkih i cestovnih mostova manjih rapona, osobito onih u Nacionalnim parkovima i parkovima.

Kao idejna podloga za ovaj koncept, poslužile su nam fotografije mosta Lao River Bridge otvorenog 2001. u Nacionalnom Parku Pollino u Italiji.

prof.dr.sc. Vlatka Rajčć, dipl.ing.građ.
Nikola Miletić
Ivan Matorić