Vývoj záchytného systému H4b pre projekt R2 Kriváň – Mýtna
Časopis Inžinierske stavby 
Vývoj záchytných a zvodidlových systémov, alebo ľudovo „zvodidiel“, napreduje v posledných rokoch razantným tempom. Vývoj ovplyvňujú normy a parametre, ktoré musia zvodidlá spĺňať, no do hry vstupujú aj témy ako ekológia, montáž a hmotnosť systému – čo priamo súvisí s cenou. Často sú jednotlivé požiadavky protichodné, čo technikom pri vývoji a výskume prácu neuľahčuje.
Pre prestížny projekt rýchlostnej cesty R2 Kriváň – Mýtna sa spoločnosť Voestalpine Krems Finaltechnik GmbH rozhodla vyvinúť nový zvodidlový systém s vysokou úrovňou zachytenia a relatívne malou pracovnou šírkou. Na danú úroveň zachytenia vynikajú zvodidlá KB2 RH4 svojou nízkou hmotnosťou, jednoduchou konštrukciou a montážou a ukazujú praktický príklad zvýšenia cestnej bezpečnosti na slovenských cestách. Pre lepšie pochopenie komplexnosti tematiky uvedieme niekoľko bodov, ktoré vstupujú do procesu vývoja.
Faktovy ovplyvňujúce vývoj zvodidiel
Predpisy a normy
Normy a predpisy majú v prípade použitia zvodidlových systémov rozdielne úlohy.Teória je jednoduchá: Európska norma STN EN 1317 definuje normované parametre zvodidiel a ako má prebiehať nárazová skúška. Na rozdiel od európskej normy tu máme národné predpisy, ktoré pre danú krajinu určujú, kde sa zvodidlo použije a aké parametre má spĺňať. Na Slovensku sú to v prvom rade technické podmienky TP 010 alebo TP 108.
Toľko teória. Ako to vyzerá v praxi? Veľa výrobcov vrátane Voestalpine vyrába záchytné systémy pre viaceré krajiny, keďže norma a s ňou aj definované vlastnosti zvodidiel platia vo všetkých krajinách rovnako. To umožňuje verejné obstarávania na základe normovaných a štandardizovaných parametrov (úroveň zachytenia, pracovná šírka a prudkosť nárazu), a nie na základe konkrétnych produktov.
V praxi sa však ukazuje, že to nie je vždy také jednoduché a krajiny si okrem parametrov daných z európskej normy stanovujú vlastné dodatočné parametre podľa svojich predstáv (výška zvodidiel, testovaná dĺžka…). Tie musí výrobca pri vývoji zohľadniť, ak chce konkrétne zvodidlo použiť v danej krajine.
Ďalej tu máme nárazové skúšky, ktoré sú tiež veľmi dôležitou súčasťou zaručujúcou bezpečnosť na našich cestách, lebo reálny náraz do zvodidla môže byť diametrálne odlišný od teoretického výpočtu pôsobenia kinetickej energie na záchytný systém. Pre každé schválené zvodidlo sa musia uskutočniť dve nárazové skúšky a aj s týmito nemalými nákladmi musí výrobca pri výskume a vývoji nového systému počítať.
Ekologické nároky
Medzi záchytnými systémami sú na Slovensku nároky na ekológiu (zatiaľ) menej dôležité ako v stavebnom priemysle všeobecne, kde už teraz platí povinná kvóta na recykláciu istého percenta materiálu a podobne. Práve oceliarsky priemysel je známy svojou vysokou záťažou na životné prostredie, no aj tu patrí Voestalpine k lídrom na trhu. Či už ide o výrobu (postupný prechod na green steel), alebo recyklovateľnosť. Už teraz pozostávajú zvodidlá Voestalpine z viac ako 70 % z recyklovanej ocele.
Montáž
Montáž záchytných systémov nie je len výrazná finančná položka v kalkulácii stavebných firiem, ale môže byť časovo, logisticky, ale aj technicky náročná. Práve pri veľkých projektoch je dôležitá koordinácia výrobcu, montážnej firmy a stavebných firiem, aby sa všetky úlohy stihli včas.
Hovorí sa, že zvodidlári sú ti poslední na stavbe – z toho dôvodu je práca pod tlakom pre nich skôr pravidlo ako výnimka. Pri vývoji záchytného systému na R2ku bolo všetkým jasné, že z pohľadu požadovanej úrovne zachytenia na 4,5 km dlhom moste bude montáž náročná. Aj z toho dôvodu sa pri vývoji prihliadalo aj na tento aspekt a k tejto téme si ešte neskôr povieme viac.
Čiastočne protichodné požiadavky
Aj pre laika je pochopiteľné, že napríklad hmotnosť zvodidla, ktoré prejde nárazovou skúškou s 38-tonovým kamiónom, nebude najnižšia. No protichodné požiadavky vychádzajú aj priamo z normy 1317 – príkladom je parameter prudkosti nárazu (takzvaná hodnota ASI, ktorá meria intenzitu nárazu pre posádku v ľahkom osobnou automobile).
Zvodidlo s vysokou úrovňou zachytenia a malou pracovnou šírkou (deformačný priestor, ktorý zvodidlo potrebuje v prípade nárazu) je na jednej strane veľmi „tuhé“, no musí byť aj dostatočne poddajné, aby vedelo stlmiť intenzitu nárazu pre posádku ľahkého osobného automobilu.
Nestačí, aby zvodidlový systém dokázal zabrániť pádu kamióna z nádhernej estakády, musí byť zároveň dostatočne poddajný, aby stlmil náraz a aby pri posádke v ľahkom automobile nedošlo k takému preťaženiu, ktoré by mohlo byť nezlučiteľné so životom.
Hmotnosť rovná sa cena?
Cena oceľových záchytných systémov závisí v prvom rade od množstva použitého materiálu. Ako vidieť na grafe na obr. 1, zvodidlá rovnakých parametrov stratili za posledných 25 rokov až 70 % z pôvodnej hmotnosti.
Táto redukcia je spôsobená tvrdou prácou výskumného tímu, lepšími materiálmi, cielenejším použitím materiálu, alebo aj zmenou v spôsobe fungovania (spôsob kontrolovaného zlyhávania materiálu pri náraze). No nedá sa povedať, že by hmotnosť systému bol jediným parametrom ovplyvňujúcim cenu. Spomeňme časovú náročnosť montáže a výroby: automatizácia, možnosť využiť vyvinuté diely a dostupné výrobné stroje…
Vplyv samotnej rýchlostnej cesty R2 Kriváň – Mýtna na vývoj
Projekt R2 Kriváň – Mýtna na Slovensku, ale aj v zahraničí netreba zainteresovaným stranám predstavovať. Treba len pripomenúť, že leží v náročnom teréne a z toho dôvodu vedie až 4,5 km na moste, ktorý predstavuje najdlhšiu estakádu v strednej Európe. Pre úplnosť dodáme, že nielen terén a priestorové podmienky predstavovali pre projektantov obrovskú výzvu, bolo to aj križovanie s cestou I. triedy I/16 a blízkosť železnice.
Pri sledovaní projektu rýchlostnej cesty R2 Kriváň – Mýtna sme vedeli, že ako dodávateľ záchytných systémov uspeje uchádzač, ktorý sa najlepšie vysporiada s nasledujúcimi tromi kritériami: kombinácia vysokej úrovne zachytenia a malej pracovnej šírky, nízka hmotnosť systému a schopnosť rýchlej a kvalitnej montáže.
Z hľadiska cestnej bezpečnosti bol okrem požadovanej vysokej úrovne zachytenia H3 dôležitý aj krátky úsek cestného zvodidla rovnakej úrovne medzi jednotlivými mostnými stavebnými objektmi. Dôležitá bola aj prítomnosť protihlukovej steny, ktorá sprísnila požiadavky na pracovnú šírku.
Spoločnosť Voestalpine Krems čelila v rovnakom čase požiadavke na moderné zvodidlo najvyššej úrovne zachytenia H4 pre domáci, rakúsky trh. Dôvodom bola zmena v legislatíve, ktorá stanovuje použiť spomenuté zvodidlo na mostoch nad železnicou.
Na Slovensku spolupracuje Voestalpine Krems so spoločnosťou Elektrovod, ktorá preberá na jednej strane funkciu importéra a na druhej strane zastrešuje kvalitnú montáž zvodidiel. Skúsenosti a ich precízna práca sú jedna vec, no pri osadení 10 089 stĺpikov V140, z ktorých je každý kotvený tromi kotvami do mostovej rímsy (obr. 3), nám bolo jasné, že potrebujeme systém, ktorý má pri danej kategórii zvodidla rýchlu a jednoduchú montáž, realizovateľnú z veľkej časti hneď po vytvorení rímsy, a nie až po položení finálnej vrstvy asfaltu finišerom.
Aj z toho dôvodu sa nám osvedčil systém pozostávajúci zo stĺpika a z dvoch vodiacich tyčí, ktoré sa môžu osadiť ešte pred položením asfaltu, lebo sú jemne za hranou obrubníka. Tento postup zrýchli finálnu montáž po položení asfaltu, keďže sa už len prichytí zvodnica o dištančný diel k stĺpiku tak, aby lícovala s obrubníkom – tak, ako to stanovujú technické podmienky TP 010. Minimálne nároky na finálnu montáž zvodnice po osadení vrchnej asfaltovej vrstvy umožnili dokončiť stavebné dielo v dohodnutom termíne.
Kritérium pre zvodidlo na mostoch
Na jar 2025 obehlo Slovensko video z natáčania filmu „Matchbox“ s hercom Johnom Cenom, kde vidieť padať kamión z vysokého mosta. Človek by povedal, že najdôležitejšia funkcia záchytného systému je, aby vozidlo neprešlo cez zvodidlá a nespadlo z mosta. Správcovia komunikácií by dodali, že nejde len o zdravie a život šoféra, ale aj o infraštruktúru a ľudí, ktorí by sa mohli nachádzať pod mostom.
Náš vedúci technik trochu s úsmevom dodá, že to všetko sú dôležité kritériá, no najdôležitejšie pri náraze nie je to, aby nespadol kamión z mosta, ale to, aby nespadol celý most. Samozrejme, v tomto prípade je konštrukcia mosta na R2 dimenzovaná s niekoľkonásobnou rezervou, problém však môže nastať v praxi, ak sa pri osadení nových zvodidiel vyššej úrovne zachytenia do mosta staršieho dáta výroby nemyslí na vysoké množstvo kinetickej energie, ktoré sa v prípade nárazu prenesie do rímsy a ďalej do samotnej konštrukcie mosta.
Mám na mysli napríklad osadenie zvodidla najvyššej úrovne zachytenia na mostoch 1. alebo 2. triedy, ktoré vedú nad železnicou. Pre úplnosť, aj na tento parameter myslí norma STN EN 1317 a sily prenášané do konštrukcie mosta sú merané pri nárazovej skúške do mostných zvodidiel s kotvenými stĺpikmi.
Úroveň zachytenia H4B
Už bola spomenutá úroveň zachytenia H4b, no čo to znamená? Európska norma prevzatá na národnej úrovni STN EN 1317-2 definuje rôzne parametre, podľa ktorých sa zvodidlá dajú zaradiť a medzinárodne porovnávať. Pri zvodidlových systémoch poznáme tri najdôležitejšie parametre:
- úroveň zachytenia,
- pracovná šírka,
- prudkosť nárazu ASI.
H4b je najvyššia úroveň zachytenia, ktorú norma pozná. Vykonáva sa pri nej nárazová skúška s vozidlom TB 81 – ide o nákladný automobil s návesom s váhou 38 t, ktorý narazí v rýchlosti 65 km/h pod uhlom 20° do zvodidla.
Okrem vysokej hmotnosti a maximálnej kinetickej energie uvoľnenej pri náraze má vývoj zvodidla H4b ďalšie špecifiká, na ktoré treba brať ohľad:
- Aj najpevnejšie zvodidlo H4b musí prejsť nárazovou skúškou aj s vozidlom TB 11, pri ktorom sa meria prudkosť nárazu pre posádku. Dá sa povedať, že tuhosť a poddajnosť sú protikladné požiadavky.
- Vysoké ťažisko vozidla TB 81 a fixne pripevnený náklad na návese vedú k tomu, že vozidlo má pri nedostatočnej výške záchytného systému tendenciu prekotiť sa cez zvodidlá.
- Pri vozidle kategórie TB 81 ide o nákladné vozidlo s návesom. Pri náraze pod uhlom 20° prichádza k trom nárazom: Najskôr narazí do zvodidla kabína ťahača. Keď ju zvodidlo zachytí a začne ju stáčať späť na cestu, prichádza k nárazu do oslabeného zvodidla prednou hranou návesu. Ako posledný prichádza na rad koniec návesu, ktorý narazí do už dvakrát oslabeného zvodidla – a to musí mať ešte stále dostatočnú výšku na to, aby sa náves neprevrátil cez zvodidlový systém.
Zvodidlový systém voestalpine KB2 RH4
Na základe predchádzajúcich požiadaviek vznikol záchytný systém KB2 RH4. Na pomery triedy H4b ide o relatívne jednoduchú, no do hĺbky premyslenú konštrukciu.
Spomeňme len niekoľko riešení: Zvodidlo sa skladá z V-stĺpika s výškou 140 cm. Systém používa zvodnicu S2A, ktorá je pripevnená k stĺpiku na dištančnom diele, resp. na tlmiacom prvku. Toto riešenie sme už spomenuli ako výhodné pre rýchlu montáž po položení finálnej vrstvy asfaltu, no má aj ďalšiu výhodu: Vodiace tyče majú za úlohu zachytiť predovšetkým ťažké nákladné auto, a to aj vďaka ich výške, zvolenej na základe výšky ťažiska daného vozidla.
V prípade nárazu osobného automobilu preberá funkciu zachytenia v prvom rade zvodnica S2A, prichytená k stĺpiku pomocou dištančného dielu, ktorý spĺňa dve úlohy. Za prvé slúži na to, aby bola zvodnica v správnej vzdialenosti od vozovky (aby bolo líce zvodnice v jednej úrovni s obrubníkom), za druhé má za úlohu stlmiť prípadný náraz do zvodidla pre posádku osobného automobilu.
Ďalej treba spomenúť, že spolu so záchytným systémom na mosty boli vyvinuté aj zvodidlá pre baraniteľné podložie – toto cestné zvodidlo sa líši iba iným stĺpikom, ktorý sa nekotví do rímsy, ale zatĺka sa do zhutnenej krajnice. Zvyšok konštrukcie je totožný, čo umožňuje jednoduchý prechod z jedného systému do druhého.
Záver
Je zrejmé, že vývoj nového zvodidlového systému je komplexná záležitosť, ktorá má niekoľko požiadaviek, často protichodných. Pre technikov je vždy výzva nájsť riešenie, ktoré spĺňa nároky na bezpečnosť a zároveň svojou hmotnosťou či jednoduchou montážou zaručuje aj trhovú konkurencieschopnosť.
Pre projekt rýchlostnej cesty R2 Kriváň – Mýtna bolo vyvinuté a použité zvodidlo najvyššej úrovne zachytenia, ktorú norma pozná. Aj vďaka tomu je použitie podobných záchytných systémov jedným z malých krokov zvyšovania cestnej bezpečnosti. Zo strany spoločnosti Voestalpine nás teší, že taký výnimočný úsek diaľnice vedúci korunami stromov dostane aj výnimočné zvodidlá.
TEXT: Jaroslav Minarovič, Key Account Manager, Voestalpine Krems Finaltechnik GmbH
FOTO: Voestalpine Krems Finaltechnik GmbH
