betonové konstrukce staveb - Časopis stavebnictví

navrhování staveb
text: Pavel Balvín
foto: archiv autora
Navrhování převedení povodňových průtoků
Ing. Pavel Balvín
Absolvoval Fakultu stavební ČVUT
v Praze, obor vodní hospodářství
a vodní stavby. Od roku 1997 působí
ve Výzkumném ústavu vodohospodářském
T. G. Masaryka, v.v.i.
Zabývá se povodňovou tematikou
a problematikou minimálních zůstatkových
průtoků spojených s odběrem
povrchových vod. Člen Technické
normalizační komise.
E-mail: balvin@vuv.cz
Výjimečně dlouhá absence výskytu katastrofálních
povodní na území České republiky
v 2. polovině 20. století vedla k všeobecnému
útlumu zájmu o zlepšování protipovodňové
ochrany měst a obcí, včetně zvyšování ochrany
mostních objektů proti účinkům povodní.
■
Důsledkem byl velký počet poškozených
a stržených mostů při povodni v roce 1997,
která postihla Moravu a východní Čechy,
a zejména při povodni na Vltavě a jejích přítocích
v roce 2002.
Ke škodám na mostních objektech došlo i při územně omezených
povodních v letech 1998 a 2000. Při povodni v roce 1997 bylo na
vodních tocích severní Moravy strženo 34 mostů a 49 jich bylo poškozeno,
převážná část v okresech Bruntál a Šumperk. Podle přesnějších
údajů bylo po povodni v roce 2002 zaregistrováno v České republice
celkem 760 silničních a 39 železničních mostů, které byly strženy
nebo poškozeny, a celkem 13 177 km narušených silničních a 200 km
železničních komunikací. Celkové způsobené škody přesáhly
hodnotu 8 mld. Kč. V jižních Čechách bylo po povodni v roce 2002
zaregistrováno v okresech České Budějovice, Český Krumlov,
Jindřichův Hradec, Písek, Prachatice, Strakonice a Tábor celkem
26 stržených a 46 poškozených mostů.
Příčin takto destruktivních účinků povodní na mostní objekty bylo
mnoho, ale jako nejzávažnější lze uvést následující.
■ Nerespektování nebo neznalost základních charakteristik proudění
v otevřených korytech, s ohledem na prostorové uspořádání mostního
objektu vzhledem k vodnímu toku a k inundačnímu území při
křížení s vodním tokem.
■ Plošné zakládání mostních objektů s nedostatečnou hloubkou
založení a absence důkladnější ochrany mostních opěr proti erozním
procesům v jejich okolí.
■ Nedostatečně průtočné inundační území v důsledku křížení komunikace
s vodním tokem.
■ Absence korektních hydrotechnických výpočtů vzduté hladiny
nad mostem jako základního podkladu při projektování mostních
objektů pro bezpečné převedení povodňových průtoků. K výpočtu
vzduté hladiny nad mostem byl bohužel v minulosti často
použit výpočet pro ustálené rovnoměrné proudění v otevřených
korytech.
■ Značné množství transportovaného spláví a následné ucpání mostního
otvoru, což bylo příčinou snížení průtočné kapacity mostního otvoru
a vzniku erozních procesů z důvodu změny průtočných poměrů.
■ Extrémní splaveninový režim, který se vyskytl především u horských
toků.
■ Extrémní proudové poměry v okolí mostních objektů v průběhu
povodňové události.
Nelze jednoznačně konstatovat, že pouze tyto skutečnosti vedly
k tak rozsáhlým destrukcím mostních objektů a že všechny stržené
či poškozené mostní objekty byly nekvalitně navrženy nebo postaveny.
Dlouhá absence výskytu katastrofálních povodní na území
České republiky má zcela jistě také svůj podíl na podcenění účinků
proudění vody za povodně.
Dále je nutno mít na paměti, že při povodňových událostech může
docházet k extrémním jevům s výraznou převahou 3D proudění, které
lze stěží předvídat. Toto proudění nelze ani objektivně namodelovat
pomocí standardních matematických modelových nástrojů, které se
dnes pro navrhování mostních objektů běžně používají.
Na základě zkušeností z povodňových událostí byly přehodnoceny
dosavadní přístupy z hlediska navrhování a rekonstrukcí mostních
objektů pro bezpečné převedení povodňových průtoků a směrem
ke státním orgánům byl vyslán požadavek na financování nových
výzkumných prací, které by se touto problematikou rozsáhle zabývaly.
Výzkumné práce v letech 2005–2011
V roce 2005 byl zahájen jeden z prvních rozsáhlejších projektů, a to
v rámci VAV 1F55A/012/120 Odolnost a provozní bezpečnost mostních
objektů nad vodními toky jako součástí pozemních komunikací.
Projekt byl řešen Vysokou školou báňskou – Technickou univerzitou
Ostrava a jako spoluřešitel byl přizván Výzkumný ústav vodohospodářský
T. G. Masaryka, v.v.i. Poskytovatelem finančních prostředků
v rámci projektu bylo Ministerstvo dopravy ČR.
Zaměření projektu
Projekt byl zaměřen na:
■ zpracování podkladů pro změnu ČSN 73 6201 – Projektování
mostních objektů;
■ vytvoření podkladů pro nové Technické podmínky MD ČR – Hydrotechnické
posouzení mostních objektů na vodních tocích.
Na tento výzkumný úkol úzce navazoval další, z hlediska obsahu
velmi rozsáhlý výzkum na téma:
■ Ochrana mostních objektů proti jejich destrukci vlivem povodňových
událostí.
Cílem tohoto výzkumu bylo vypracovat obecnou metodiku navrhování
účinných opatření, která zamezí destrukci mostních objektů i při
výskytu extrémních povodní. Metodika se měla opírat o současně
platné normové předpisy a měla posloužit jako pomocný dokument
při navrhování nových mostních objektů, jakož i při úpravách stávajícího
stavu ochrany mostů ohrožených budoucími povodněmi. Projekt
měl charakter teoreticko-experimentálního výzkumu a k dosažení
konkrétních výsledků bylo využito metod fyzikálního modelování,
tj. výzkumu na hydraulickém a aerodynamickém modelu. Samo-
50 stavebnictví 06–07/11