Mosty jsou tak běžnou součástí každodenního života, že je často považujeme za samozřejmost. Ať už jedeme autem, jdeme pěšky nebo cestujeme vlakem, umožňují nám překonávat vodní plochy, údolí, silnice a další geologické i člověkem vytvořené překážky. Neméně důležité je, že umožňují překlenout tyto překážky také životně důležitým inženýrským sítím, včetně kabelů a potrubí.
Podívejme se na některé běžné konstrukce mostů, na jejich vývoj v průběhu staletí a na účel, kterému jednotlivé konstrukce slouží. Když už budeme u toho, poodstoupíme a budeme obdivovat několik pozoruhodných příkladů každého z nich. Mohlo by to vám i vašim klientům pomoci nahlížet na mosty v novém světle.
#1 – Trámový most
Trámové mosty jsou obecně považovány za nejjednodušší formu mostu. Jak jednoduché? Když jeskynní lidé pokládali klády přes potoky, aby je překonali, stavěli nejstarší trámové mosty.
Tyto základní mosty obvykle překlenují relativně krátké vzdálenosti. Ke stavbě trámového mostu (známého také jako most trámový) potřebujete pouze tuhou vodorovnou konstrukci (trám) a dvě podpěry, na každém konci jednu, o kterou se opírá. Tyto věci podpírají váhu mostu směrem dolů a veškerou dopravu, která po něm jezdí.
Nejjednodušším trámovým mostem může být kláda, dřevěné prkno nebo kamenná deska položená přes úzký potok nebo říčku. Složitější jsou obvykle konstruovány z oceli nebo betonu nebo jejich kombinací. Betonové prvky mohou být vyztužené, předpjaté nebo dodatečně předepjaté.
Konstrukce typického trámového mostu.
Při přenášení hmotnosti snáší trámový most tlakové i tahové namáhání.
Chcete-li pochopit, jak to funguje, zamyslete se nad tímto jednoduchým modelem nebo si ho vyzkoušejte ve své garáži. Představte si, že vezmete desku a položíte ji na dvě cihly. Jedná se o jednoduchý trámový most. Pokud byste doprostřed prkna umístili těžké závaží, prkno by se prohnulo. Horní strana by se pod tlakovou silou ohnula dovnitř a spodní strana by se pod tažnou silou ohnula ven. Pokud byste přidali dostatečné množství závaží, „most“ by se nakonec zlomil. Horní strana by se prohnula a spodní strana by se zlomila.
Na tomto příkladu můžete pochopit faktory, které musí inženýr při navrhování mostu zvážit.
Trámové mosty se obvykle používají k překonávání relativně krátkých vzdáleností (obvykle méně než 250 stop), protože na rozdíl od jiných typů mostů nemají zabudované podpěry. Jediné podpěry zajišťují pilíře. Čím dále jsou podpěry od sebe, tím je trámový most slabší. To neznamená, že trámové mosty nelze použít k překonání delších vzdáleností, pouze je nutné spojit řadu trámových mostů dohromady a vytvořit tak tzv. souvislé rozpětí.
Lake Pontchartrain Causeway, Louisiana
- Přenáší:
- Křižuje: Čtyři jízdní pruhy
- Křižuje: Jezero Pontchartrain
- Umístění: Metairie a Mandeville, Louisiana
- Výstavba: Délka: 23,87 mil (38,442 km)
- Výška: 15 stop
- Dokončeno: Dlouhé a složitější trámové mosty se staví z mnoha trámů řazených vedle sebe, přes které je položena mostovka. Hlavními nosníky mohou být I-nosníky (známé také jako H-nosníky), příhradové nebo skříňové nosníky. Mohou probíhat v polovině mostu nebo po celé jeho délce.
Trámové mosty se používají k přepravě chodců, automobilů, nákladních automobilů a železničních tratí přes rozpětí s omezenou vzdáleností. Často se používají pro jednokolejné a zvýšené tranzitní systémy. Jsou také cenné pro přenášení inženýrských kabelů a potrubí na krátké vzdálenosti k domům, izolovaným obcím a subdivizím.
Nápověda: Mnoho trámových mostů jsou historické konstrukce a existují omezení, jak po nich lze přenášet inženýrské sítě. Stát Connecticut, kde se nachází mnoho takových historických mostů, nabízí pokyny, jak s tím zacházet.
#2 – Příhradový most
Francis Scott Key Bridge – Baltimore, Maryland
- Přenáší: Překračuje čtyři jízdní pruhy
- Překračuje: Patapsco River
- Umístění: Baltimore, Maryland
- Stavba: Baltimore, Maryland
- Stavba: Délka: 8 636 stop
- Výška: 185 stop
- Dokončeno: Příhradový most má výraznou příhradovou konstrukci, což je konstrukce ze spojených prvků, které tvoří trojúhelníkové celky. Příhradový nosník se používá proto, že se jedná o velmi tuhou konstrukci, která přenáší zatížení z jednoho bodu mostu na mnohem větší plochu. Příhradové mosty mohou překonávat delší rozpětí než základní trámové mosty.
Konstrukce typického příhradového mostu.
Příhradové mosty se objevily velmi brzy v historii moderních mostů. Jejich stavba je poměrně úsporná, protože efektivně využívají materiály.
Příhradové mosty se na počátku 19. století stavěly převážně ze dřeva a v polovině tohoto století se pomalu přešlo na železné konstrukce. V 80. letech 19. století se standardem stala ocel. Některé státy pokračovaly ve stavbě ocelových příhradových mostů až do 30. let 20. století, zatímco jiné od nich upustily dříve a místo nich se rozhodly stavět betonové příhradové a trámové mosty.
Příklady těchto mostů stále existují po celých Spojených státech, ale jejich počet se snižuje, protože jsou bourány a nahrazovány modernějšími typy mostů. Některé příhradové mosty jsou velmi prosté a utilitární, zatímco jiné používají propracovanější konstrukční detaily.
V průběhu historie inženýři experimentovali s různými formami příhradových mostů a snažili se najít lepší způsoby řešení konkrétních problémů. Příhradový most může mít mostovku nebo vozovku nahoře (příhradový most), uprostřed (průvlakový most) nebo ve spodní části příhradového mostu. Pokud strany příhradového mostu přesahují nad vozovku, ale nejsou spojeny, nazývá se příhradový nebo polopříhradový most.
Příhradové mosty překonávají chodci, automobily, nákladní automobily, lehké a těžké železnice. Obvykle se používají spíše k překlenutí řek než silnic. Příhradové mosty se v minulosti používaly k převádění vody a odpadních vod potrubím přes rozpětí. V průběhu let přibyla také elektrická a kabelová vedení. Velká část této inženýrské infrastruktury stárne, a i když se most nevyměňuje, je často nutné inženýrské sítě vyměnit.
Poznámka: Při aktualizaci stárnoucí inženýrské infrastruktury pod příhradovými mosty je důležité používat bezpečné zařízení určené speciálně pro údržbu pod mostem. Podívejte se na tyto příklady.
#3 – Konzolový most
Ed Koch Queensboro bridge – New York City
- Nese: Překračuje deset jízdních pruhů, čtyři horní, šest dolních, plus pruhy pro chodce & cyklisty
- : Umístění: East River
- Umístění:
- Stavba: New York City (Manhattan až Queens)
- Stavba: Délka: 3 724 stop
- Výška: 130 stop
- Dokončeno: 1909
Tyto typy mostů se staví pomocí konzol, což jsou konstrukce, které vyčnívají vodorovně do prostoru a jsou podepřeny pouze na jednom konci. U malých lávek mohou být konzoly tvořeny jednoduchými nosníky. U větších konzolových mostů určených pro silniční nebo železniční dopravu se používají příhradové nosníky z konstrukční oceli nebo skříňové nosníky z předpjatého betonu.
Konstrukce konzolového mostu.
Konzolové mosty z ocelových příhradových nosníků byly v 19. století velkým technickým průlomem, protože mohou překlenout vzdálenost více než 1 500 stop a lze je snadněji postavit na obtížných křižovatkách, jako jsou dálnice, hluboké vodní cesty nebo obydlené oblasti, s použitím malé nebo žádné zemní podpory.
Inženýři staví delší konzolové mosty přidáním dalších podpěr. Tím se mezi ně rozloží zatížení, čímž se dosáhne větší délky.
Kontrolní mosty lze stavět bez podhledu dole a podpěrných věží a lan nahoře. Tato míra konstrukční jednoduchosti je jednou z jejich velkých výhod. Mají také velmi tuhou konstrukci, takže mohou nést poměrně velká zatížení, včetně železničních tratí, což je časté využití těchto mostů.
Mnohé z těchto mostů vedou přes svá rozpětí inženýrské sítě v hustě zastavěných oblastech. Podívejte se na tento příklad velkého projektu, který v rámci jednoho projektu koordinoval instalaci různých inženýrských sítí, včetně optických vláken, plynu, vody, rozsáhlých dešťových a odpadních vod a vládních zabezpečených komunikací.
#4 – Obloukový most
Kamenný obloukový most – Minneapolis, Minnesota
- Přenáší: Pěší a cyklisté
- Překračuje: Mississippi
- Umístění: Minnesota, Minnesota, Minnesota, Minnesota, Minnesota, Minnesota, Minnesota, Minnesota, Minnesota, Minnesota: Minneapolis, Minnesota
- Konstrukce: 21 kamenných obloukových polí a jedno ocelové příhradové pole
- Délka: 2 100 stop
- Šířka: 28 stop
- Dokončeno: Obloukový most je jedním z nejběžnějších typů mostů. Začaly se používat před více než 3000 lety a zůstaly oblíbené až do průmyslové revoluce. V té době pomohl inženýrům vynález oceli, betonu a dalších moderních materiálů vyvinout další moderní konstrukce mostů. Obloukové mosty se však používají i dnes a s pomocí moderních materiálů je lze stavět větší než v minulosti.
Obloukový most má na obou koncích opěry a má tvar zakřiveného nebo špičatého oblouku. Konstrukce obloukových mostů je založena na přenesení hmotnosti mostu a jeho zatížení částečně do vodorovného tahu, který je tlačen zpět opěrami na obou stranách mostu. Delší most lze vytvořit z řady obloukových mostů, i když dnes se obvykle používají úspornější varianty.
Konstrukce jednoduchého obloukového mostu.
Víte, že? Je to právě oblouk, který dává svému stejnojmennému mostu pevnost. Oblouk z kamene totiž nepotřebuje maltu.
Věřte nebo ne, ale kamenné a dřevěné obloukové mosty se staly velmi oblíbenými v době Římské říše. Římští inženýři postavili více než 1 000 kamenných obloukových mostů v Evropě, Asii a severní Africe. Mnohé z těchto mostů stojí dodnes, což dokazuje jejich pevnost a odolnost. Podobné mostní konstrukce byly jedny z prvních, které plnily užitkovou funkci. Sloužily k převádění vody z oblastí mimo města do městských oblastí, podobně jako dnes mosty vedou potrubí k přepravě vody z místa na místo.
S postupujícími staletími středověcí architekti zdokonalovali dřívější návrhy a vytvářeli obloukové mosty s užšími pilíři, tenčími obloukovými sudy, špičatými oblouky a zvětšovali rozpětí oblouků. Renesanční architekti nejenže postavili jedny z konstrukčně nejspolehlivějších mostů v historii, ale vytvořili také jedny z nejkrásnějších. Jedním z takových příkladů je most Rialto v Benátkách. V posledních 150 letech byly postaveny větší a ambicióznější obloukové mosty ze železa, oceli a betonu.
Pevnost a odolnost obloukových mostů umožňuje jejich využití pro přepravu chodců, vozidel, lehké i těžké železnice, a jak již bylo zmíněno, některé byly postaveny výhradně pro přepravu vody z místa na místo. Pokud jde o podporu moderních inženýrských sítí, obloukové mosty často nejsou efektivní. V oblouku není možné podepřít potřebnou infrastrukturu a její umístění podél boku mostu může být nevzhledné a vystavuje je povětrnostním vlivům.
Ve skutečnosti většina států nabízí pokyny, jak by měly být inženýrské sítě na mostech zavěšeny, a je těžké najít nějaký, který by nabízel rady, jak to udělat na obloukovém mostě, s výjimkou tohoto příkladu ze státu Washington.
#5 – Visutý most
Most Golden Gate – San Francisco, Kalifornie
- Nese: Spojuje: Šest jízdních pruhů, chodce a cyklisty
- Spojuje: San Francisco a Marin County, Kalifornie
- Výstavba: Délka: 8 981 stop
- Výška: 746 stop
- Dokončeno: Tento typ mostu má závěsná lana mezi věžemi a závěsná lana zavěšená na věžích, která drží mostovku. Závěsná lana jsou ukotvena na obou koncích mostu a nesou většinu zatížení.
Konstrukce visutého mostu.
Dnešní složité visuté mosty se vyvinuly z jednoduchých verzí z patnáctého století. Měly nosná lana, ale žádné věže. Mezi nejzákladnější visuté mosty patří lanové, síťové a jiné tkané mosty.
První visutý most moderního typu ve Spojených státech byl postaven v roce 1801 v Pensylvánii. V průběhu let se zavěšené mosty staly oblíbenými, protože překlenuly široké mezery, které jiné mosty překlenout nemohly. Kromě toho jsou levnější na stavbu, protože se na ně spotřebuje méně materiálu než na většinu ostatních mostů.
Závěsné mosty jsou odolnější proti zemětřesení než prakticky jakýkoli jiný typ mostu. Kromě toho je lze snadno modernizovat, aby vznikl prostor pro širší vozidla nebo další dopravní pruhy. Na zavěšeném mostě lze také poměrně snadno zavěsit kabely inženýrských sítí a elektrické vedení na velké vzdálenosti.
Negativa: konstrukce bývá velmi tuhá, aby odolala silnému větru, a většina z nich nezvládne velkou hmotnost vlaků. K podepření inženýrské infrastruktury ze složitých typů visutých mostů je často zapotřebí speciálních závěsů.
#6 – Most s vázaným obloukem
Most Fremont – Portland, Oregon
- Nese: Překračuje: Čtyři jízdní pruhy, dvě patra pro dopravu
- Překračuje: Willamette River a ulice
- Umístění: Portland, Oregon
- Stavba: Portland, Oregon
- Stavba: Délka: 2 154 stop
- Výška: 381 stop
- Dokončeno: Na každé straně vozovky (mostovky) je jedno obloukové žebro a na každém z oblouků, které podpírají mostovku, je jeden spojovací nosník. Svislé vaznice připojené k obloukům podpírají mostovku shora.
Konstrukce vázaného obloukového mostu.
Tento typ mostu si lze představit jako kříž mezi obloukovým a visutým mostem. Kombinovaný konstrukční styl umožňuje postavit most s méně objemnými základy než obloukové mosty, což znamená, že jsou skvělou volbou pro obtížné lokality, které vyžadují zvýšené pilíře, nebo v místech, kde je nestabilní půda. Díky obloukové konstrukci jsou ideální pro situace, kdy je třeba most postavit mimo staveniště, dopravit a posunout na místo na místě. To u visutých mostů není možné.
Vázané mosty mají sice mnoho výhod, ale nejsou dokonalé. Vyžadují sváry ve spojení mezi obloukovým žebrem a vaznými trámy a ve spojení mezi obloukem a svislými vaznicemi. Tyto svary se musí pravidelně opravovat, což může být nákladné, časově náročné a nepohodlné. Konstrukce a návrh tohoto typu mostu je neredundantní, což znamená, že pokud selže byť jen jeden ze dvou vazných nosníků, dojde ke zřícení celé konstrukce. V neposlední řadě jsou vázané obloukové mosty ve srovnání s ostatními typy mostů stejné délky dražší.
Jednoduchá konstrukce tohoto typu mostu je předurčuje k podepření inženýrských trubek a kabelů.
#7 – Lanový most
Bob Graham Sunshine Skyway Bridge – Tampa Bay, Florida
- Nese: Čtyři jízdní pruhy
- Překračuje: Stavba: Tampa Bay, Florida
- Stavba: Délka: 1,1 míle
- Výška: 430 stop
- Dokončeno: Na první pohled může lanový most vypadat jako variace visutého mostu, ale konstrukčně se liší. Na rozdíl od visutých mostů nevyžadují lanové mosty kotvení a nejsou nutné dvě věže. Místo toho mohou lana vést od vozovky až k věži, která drží celou váhu.
Konstrukce lanového mostu.
Základní konstrukce lanového mostu je stará téměř 500 let. Moderní verze se začaly v Evropě stavět po druhé světové válce jako nákladově efektivní náhrada za mosty poškozené během války.
Věž lanového mostu pohlcuje a rozkládá všechny tlakové síly mostu. Kabely se mohou k vozovce připojovat různými způsoby. Například v radiálním uspořádání se kabely táhnou z několika bodů na vozovce do jediného bodu na věži. Při paralelním uspořádání se kabely připojují k vozovce i k věži v několika samostatných bodech.
V dnešní době jsou lanové mosty oblíbenou volbou, protože nabízejí všechny výhody zavěšeného mostu, ale při kratších rozpětích s nižšími náklady. Vyžadují méně ocelových lan, jejich stavba je rychlejší a obsahují více betonových prefabrikátů. Návrhy některých těchto mostů mohou nabídnout značný wow-faktor.
Závěr
Každý typ mostu slouží jinému účelu a lze jej použít k překlenutí různých typů mezer a překážek. Mosty jsou však více než jen utilitární objekty. Jsou to také technické zázraky a věci krásné. Doufáme, že vám tento přehled pomůže ještě více ocenit detaily mostů, přes které každý den přecházíte.
Pro ještě větší ocenění mostů se podívejte na náš příspěvek o největších amerických mostech.
