Lekce IV / 09 - Mosty

Cíl lekce:

Žáci získají poznatky o různých typech mostů, jejich stavbě a výhodách. Postaví si mosty různých typů a konstrukcí a vyzkouší si jejich nosnost.

Zeptejte se Vašich dětí:

Jak byste popsali most?
K čemu most slouží? K čemu je využíván?
Jaké typy mostů znáte?
Z čeho jsou mosty nejčastěji postaveny?
V čem byly vyrobené mosty podobné reálným mostům?
V čem byly vyrobené mosty rozdílné oproti reálným mostům?

Most

Most je dopravní stavba, která převádí pěší, silniční nebo železniční cestu, případně vodní tok, přes překážku, kterou může být například vodní plocha (řeka, potok, moře, jezero), terénní nerovnost (údolí, rokle, strž) nebo jiná komunikace.
Nejčastěji používanými materiály k výrobě mostů jsou dřevo, kámen, ocel, ocelobeton, beton, železobeton, předpjatý beton (beton o vysoké pevnosti v tahu) a plast. Mosty fungují na principu vyvážení tažných a tlakových sil v návaznosti na tom, jakou zátěž (náklad) most snese.
Mosty jsou využívány k nejrůznějším účelům, např. železniční mosty, silniční případně dálniční mosty, lávky pro chodce a cyklisty, přechody pro zvěř (tzv. ekodukty), pro průmyslové instalace (např. potrubní a kabelové lávky), akvadukty (umělé vodní kanály vybudované proto, aby zajišťovaly přívod vody od vodního zdroje do místa její potřeby či spotřeby).
Nejdelší most na moři se nachází v Číně a je dlouhý 36 kilometrů. Nejznámější mosty v České republice jsou Karlův most, Kamenný most v Písku, Negrelliho viadukt, Barrandovský most, Nuselský most nebo Žďákovský most.

Historie mostů

Prvními mosty byly kmeny stromů spadlé přes vodní toky či jiné překážky. Později toho člověk využil pro výstavbu vlastního přemostění z kmenů poražených stromů. Zlepšování technologií obrábění dřeva umožnilo člověku stavět již soudobé mostní konstrukce. Po dřevěných kládách a opracovaných trámech položených přes překážku, byly stavěny mosty delší, které využívaly kamenné pilíře. V některých oblastech byly dostupnějším materiálem liány, ze kterých se stavěly tzv. visuté mosty (např. Incká říše).
V Římské říši znali klenbu, která je jedním ze základních stavebních prvků nejenom kamenných mostů. V blízkosti velkých měst se stavěly akvadukty (některé z těchto staveb stojí dodnes). Po pádu říše stavitelé v nástupnických státech navázali na římské znalosti. Románské mosty přímo vycházely z římských vzorů. Nástup gotiky a rozvoj mocných království konstrukci mostu zdokonalil. Mosty se stavěly s většími oblouky (z této doby pochází nejstarší mosty v ČR). S nástupem renesance došlo k dalšímu vývoji. Pont Neuf v Paříži byl postaven v 16. století bez tradičního zastřešení a byl osazen i chodníky.
Velké změny ve stavbě mostů přinesla industrializace. Rozvoj železnice zvýšil poptávku po těchto stavbách, které musely být levnější a odolnější. Nejprve se stavěly ještě mosty dřevěné a viadukty, mosty vytvořené z několika menších oblouků, z kamene a cihel. Postupně byla stále více využívána litina. První most z litiny, tzv. Ironbridge, byl postaven roku 1779 přes řeku Severn v Anglii. Jakmile se zdokonalila výroba oceli, začaly se stavět mosty ocelové. Velká poptávka po železničních mostech vedla k tovární výrobě ze standardizovaných dílů (typicky prvky příhradových nosníků).
V 19. století a 20. století dosáhla ocel takové pevnosti, že mohly být budovány mosty řetězové a lanové o velkých rozpětích. Ve 20. století byl pro konstrukci mostů a viaduktů rozhodující beton, železobeton a předpjatý beton.

Konstrukce mostů

Prvními mosty byly nejspíše vhodně položené a dostatečně silné kmeny – most tohoto druhu je označován jako trámový. Takový trám je namáhán současně tlakem (při horním povrchu) a tahem (při spodním povrchu) – neboli ohybem. Střední část průřezu trámu je namáhaná méně, proto se zde může ušetřit materiál. Příkladem je válcovaný nebo svařovaný nosník tvaru I nebo nerovnoměrné rozdělení výztuže v železobetonu. Trám se často kombinuje s ostatními konstrukcemi mostů pro zvýšení jejich tuhosti.
Z přírodních materiálů lze na vhodných místech postavit visutý most, který však vyžaduje dostatečné zakotvení na obou koncích. Lano mostu je namáháno výhradně tahem.
Třetí ze základních mostních konstrukcí je klenba (obloukový most). V ideálním případě je klenba namáhaná pouze tlakem, v praxi ovšem při nerovnoměrném zatížení nutně dojde i k namáhání tahem.

Typy mostů
Obrázek Types of Bridges od Jessie Vogel [CC C2] via Pinterest

Typy mostů

1. Konzolový most
Konzolový most je postaven pomocí konzol, což jsou struktury, které vyčnívají horizontálně do prostoru, podepřené jen na jednom konci. V případě malých mostů pro pěší to mohou být jednoduché trámy, ale v případě velkých mostů pro silniční nebo železniční dopravu jsou využívány nosníky, postavené z konstrukční ocele nebo trámy z předpjatého betonu. Konzolový most s ocelovými nosníky znamenal při prvním zavedení do praxe velký průlom, protože dokáže překlenout velké vzdálenosti za použití jednoduché konstrukce.

Konzolový most
Obrázek Suspension Bridge od Christopher, Tania and Isabelle Luna [CC BY 2.0] via Flickr

2. Visutý most
Visutý most je typ mostu, jehož konstrukční systém je založen na volně visícím laně s pevně zajištěnými nehybnými konci. Hlavní nosný systém visutých mostů musí vždy tvořit materiály, odolávající tahovým napětím, která jsou u těchto mostů dominantní. Obecně existují dvě základní skupiny visutých mostů, a to jednoduchý visutý most a visutý most se zavěšenou mostovkou. Ze všech konstrukčních typů mostů umožňují visuté mosty překonat největší rozpětí.

Visutý most jednoduchý a složitý
Obrázky DSC_0644 - Fall in Nova Scotia od Dennis Jarvis [CC BY-SA 2.0] via Flickr; Golden Gate Bridge od Unsplash [Public Domain] via Pixabay

3. Obloukový most

Obloukový most
Obrázek Navajo Bridges, River View od Don Graham [CC BY-SA 2.0] via Flickr

4. Zavěšený most
Zavěšený most je visutý most, zavěšený na lanech. Buď může být pevností a stabilitou srovnatelný s pilířovými mosty, nebo může jít o celolanovou konstrukci, která podléhá silným výkyvům. Obdobou je řetězový most, který je zavěšený na řetězech. Pozdější modifikací bylo nahrazení pracných a nákladných řetězů kabely splétaných ocelových lan.

Zavěšený most
Obrázek Rotterdam: Erasmus Bridge od Roman Boed [CC BY 2.0] via Flickr

5. Trámový most
Trámový most je jeden z nejrozšířenějších druhů mostů. Trámový most, s prvkovými mostovkami, se používá k překlenutí překážek o maximální délce 33 metrů. Použití tohoto mostu je pouze pro železniční tratě. S deskovými mostovkami se používá i pro mosty s delšími rozpětími.

Trámový most
Obrázek Girder bridge 1 od Waka77 [Public Domain] via Wikimedia

6. Pohyblivý most
V minulosti měly pohyblivé mosty (hlavně padací) převážně obranný účel. V současnosti se pohyblivý most staví většinou tehdy, jestliže překonává vodní tok, sloužící jako vodní cesta a nebylo by možné nebo efektivní jej stavět tak vysoký, aby s lodní dopravou nekolidoval. Možné je provedení ve formě sklopného, otočného, zásuvného, zvedacího (výtahového), ponorného, skládacího, svinovacího nebo naklápěcího (lávka) mostu.

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více: