Körbe-kerékpározható Tisza-tó – a Tisza-tavi kerékpáros hidak

A Tisza-tó környezetébe illeszkedő új hidak tervezési munkái, valamennyi fázist végigjárva, lépésről lépésre haladva – több ütemben – közel egy évtizedet öleltek fel, melyet Pál Gábor vezetésével a Speciálterv Építőmérnök Kft. tervezett végig. A hidak megformálásának esztétikai alapja a „hullám" forma kifejtése szerkezeteileg funkcionális szerepben.

2020. június 20-án átadták a Tisza-tó körüli kerékpárút 6,5 km-es új szakaszát. Ezzel a lépéssel teljes hosszában, a közúti gépjárműforgalomtól teljesen elválasztott módon körbe-kerékpározhatóvá vált a tó. A most elkészült kerékpáros létesítmény négy új hídműtárgyat is tartalmaz. A Tisza-tó környezetébe illeszkedő új hidak tervezési munkái, valamennyi fázist végigjárva, lépésről lépésre haladva – több ütemben – közel egy évtizedet öleltek fel, melyet Pál Gábor vezetésével a Speciálterv Építőmérnök Kft. tervezett végig. A hidak megformálásának esztétikai alapja a „hullám" forma kifejtése szerkezeteileg funkcionális szerepben. Az Eger-híd 308 m-es folytatólagos ívtartója a szinusz függvény alakját követi. A 86 m-es Szomorka-híd az Eger-hídnál is alkalmazott hullám forma egy kisebb hídon történő alkalmazása. A Tisza folyó feletti új felszerkezet alsó- és felsőpályás elemei rímelnek a tavi hidakra, azonban az eltérő kötöttségekhez eltérő szerkezet típust alkalmazva. A X. öblítőcsatorna kisműtárgya önmagában is unikum, Magyarország első nyitható kerékpáros hídja.

Előzmények

A hazai kerékpáros turizmus térnyerése az utóbbi évtizedekben exponenciális növekszik. Az országot átszelő európai kerékpáros hálózatok fejlesztése mellett, egyedi, önállóan is működő létesítmények is előtérbe kerültek. A Tisza-tavi kerékpárút fejlesztéséhez szükséges tanulmányok és koncepcionális elképzelések már a 2000-es évek eleje óta folyamatosan napirenden voltak., A Tisza tavat megkerülő közel 80 km-es körútban a tavat átszelő 33-as főút  komoly baleseti kockázatot jelentett. A TANDEM Mérnökiroda Kft. mint úttervező és a hídtervező SPECIÁLTERV Kft. 2006-ban készítették első tanulmányaikat. Elsődleges cél a forgalombiztonság megteremtése volt, azonban kiemelt igényként szerepeltek a gazdaságosság és a tájba illeszkedő mérnöki megoldások alkalmazása is. A következő években több tervezési ütemben készültek engedélyezési, majd kiviteli tervek az egyes tervezési szakaszokra, melyek alapján a NIF Nemzeti Infrastruktúra Fejlesztő Zrt. Beruházásában kiírták a teljes szakaszt magába foglaló kivitelezési tendert. A tender győztese a Hódút Kft. volt, 2019-2020-ban a kerékpárút és műtárgyainak építését ők végezték.

Helyszín – hidak

A Tisza-tó – a Kárpát-medence legnagyobb mesterséges tava – a Tisza folyó visszaduzzasztásával jött létre. Területe 127 km². A korábban gazdálkodásra használt síkvidéki területet több ütemben árasztották el, a tó mai nyári vízborítottsága 1978-ban jött létre. Az azóta eltelt közel fél évszázadban fokozatosan fejlődött ki egy változatos, az ősi ártéri Tisza-tájhoz hasonló környezeti adottságokkal rendelkező, páratlanul gazdag élővilág. Az létesülő kerékpárút hídjainak a természetes környezethez való illeszkedését, a Nemzeti Park és a Tisza-tó új szimbólumaként történő megalkotását tűzték ki célul a tervezők.

A nyomvonal négy jelentősebb vízfolyás-keresztezése esetén eltérő műszaki problémákat kellett megoldani. Az egyes helyszínek sajátosságait figyelembe véve három eltérő környezetet különböztethetünk meg. Minden egyes helyszínen más-más evolúció vezetett a megépült műtárgyakig. A hidak tájba illeszkedésére támasztott általános igényre egy a tóra jellemző szimbólumot, a hullám formát választották a mérnökök, és ezt keltették életre a szerkezetek vonalvezetésében.

Eger- és Szomorka-patak hidak

A Poroszlói-medencén átvezető útszakaszt egy klasszikus, sekély tavi környezet jellemzi. Az itt található Eger- és Szomorka-patakok csak nevükben patakok, kis víz esetén előtűnő vízfolyással. Az Eger-patak esetében közel 300 m, a Szomorka-pataknál pedig 80 m-es vízfelületet kellett áthidalni. Mindkét helyszínen egy-egy meglévő közúti és vasúti híd vezet át a tavon, az új hidakat ezek mellé építették. Az Eger-patak 308 m hosszú kilenc nyílású hídjánál a folyamatos szinusz hullám a támaszok ritmusára illesztett. A kialakuló természetes vonal szimbolizálja a tó lágy hullámait és a mindenséget alkotó rezgések matematikai ábrázolásának alapformáját.

Klasszikus hídszerkezetek tervezése esetében a közúti vagy vasúti funkció, a nyílástartományok, valamint a statikai rendszer és anyag kiválasztása már elég pontosan definiálja a leendő hídszerkezet típusát. Jelen esetben a kerékpáros funkció adta szabadság miatt azonban a választott forma volt a meghatározó, és ehhez az alakhoz kellett hozzáhangolni a szerkezet optimális statikai peremfeltételeit és tartószerkezeti rendszerét. A folytatólagos ívvel merevített hídszerkezet vegyespályás kialakítású, a támaszok felett felsőpályás, míg mezőben alsópályás vezetésű. A felsőpályás szakaszon nyomott rácsrudak, míg az alsópályás részen húzott függesztő rudak kapcsolják a pályát a folytatólagos ívhez. A felszerkezet egy főtartós, az ív a hídtengelybe került, a merevítőtartóhoz mereven csatlakoztatva haladnak rajta keresztül és a térbeli merevséget a vasbeton pillérek tetején kialakított lekötés adja. A pálya elcsavarodás elleni stabilizálását részben a csavarómerev szekrényes kialakításának, részben a pálya alatti rácsrudak alátámasztásnak köszönheti.

Az új hidak nyílásainak meghatározásakor figyelembe kellett venni a meder és a tározó szélességét, a mértékadó árvízszintet, valamint a szomszédos közúti hidak nyílásbeosztását is. Támaszoknál az ívtartó a merevítő tartó alá bukik, mezőkben pedig a merevítőtartó felett íveli át a hídnyílást. Az ívek tetőpontjának magassága a merevítő tartó felett 5.81 m, a merevtő tartó alatt pedig 2.30 m. Az Eger-patak  hídja kilenc-támaszú, 8.45 m + 50.72 m + 4x47.43 m + 50.72 m + 8.45 m támaszkiosztású ortotróp pályalemezes, alsó- ill. felsőpályás acél ívhíd szekrény-keresztmetszetű merevítőtartóval. A felszerkezet teljes hossza 308.46 m. 

A Szomorka-patak áthidalására egy négytámaszú, 19.25 m + 47.40 m + 19.25 m támaszkiosztású, ortotróp pályalemezes, alsó- ill. felsőpályás acél ívhíd épült, szekrény-keresztmetszetű merevítőtartóval. A felszerkezet teljes hossza 86.30 m.

A két hídszerkezet azonos felszerkezeti kialakítással, hasonló geometriájú alépítményekkel tervezték. Az eltérő támaszkiosztásokhoz igazodva – az inflexiós pontok számán túl – az ívtartó alakok is kismértékben különböző a két híd esetében. Mindkét híd hegesztett acélszerkezetű, a szekrénytartós felszerkezetek szélessége 3.91 m, a szerkezeti magasság pedig 60 cm. A hidak közepén a pálya 6.31 m-re történő szélesítésével egy-egy pihenőhely is kialakításra került ülőbútorral és kerékpártárolóval, ahonnan lehetőség nyílik körbetekinteni a természetes tájon.

Szerkezeti részletek

A hídfők hagyományos kialakításúak, tömör hídfőfalakkal, párhuzamos szárnyfalakkal és két-két cölöpalappal épültek meg. A közbenső pillérek alatt egy sorban elhelyezett 3 db 100 cm átmérőjű fúrt cölöpből álló cölöpalapozás készült. A pillérek a cölöpösszefogó gerenda felső síkjáról indulnak, ellipszis keresztmetszeti kialakítással. A hidak mederpilléreinek keresztmetszete felfelé haladva 3.00 m magasságig sudarasodik. Az alsó és a felső ellipszis keresztmetszetek főtengelyei egymásra merőlegesek, a pillér alján a vízfolyás irányában, felül pedig a híd hossztengelye irányában állnak. A függőleges pillérvasak egyedi alakjai a térbeli felület modelljén felvett keresztmetszetek segítségével kerültek kiszerkesztésre és legyártásra. Az Eger- és Szomorka-hidak felszerkezete ortotróp pályalemezes, alsó- ill. felsőpályás acél ívhíd szekrény-keresztmetszetű merevítőtartóval. A szerkezeti magasság: 60 cm. 

Statikai megfontolások

A felszerkezet és az alépítmény kapcsolatának megtervezésekor egyedi megoldások alkalmazására volt szükség. A hosszú, helyszínrajzilag egyenes, csőtartókon támaszkodó szerkezeteken a megtámasztásoknak merev befogást kellett biztosítaniuk a tér minden irányában (Mx, My, Mz), ezért a klasszikus saruszerkezeteket, saruelrendezési megoldásokat nem lehetett alkalmazni. Az ívtartók alátámasztása a pilléreken hossz- és keresztirányban nyomatékbíró kapcsolattal történik. A merevített lekötő szerelvény fix megtámasztást biztosít a pillérfejekbe bebetonozott tőcsavarokkal.

A hőmozgások mindkét műtárgy esetében a két hídfő felé egyenletesen alakulnak ki. Az Eger-híd felszerkezete a középső 3 pilléren fix megtámasztású, a szélső 2-2 pilléren a hosszirányú elmozdulás a lekötő szerelvénybe helyezett teflonréteggel biztosított. A Szomorka-híd felszerkezete a kisebb  hossz miatt a közbenső pilléreken fix megtámasztású. A hídfőknél a függőleges megtámasztást 2-2 ingaoszlop biztosítja. Az ingaoszlopok a híd hőtágulásból adódó hosszirányú mozgását engedik, a függőleges erőt pedig a hídfőre közvetítik. A hídvégek keresztirányú elmozdulását a hídfő térdfalakra rögzített nyíró tüskék gátolják meg – cső a csőben rendszerrel - a dilatációs mozgások akadályozása nélkül.

Mivel a szerkezet a cölöpökkel az altalajba befogott, és a talaj befogási merevsége visszahat a felszerkezet igénybevételeire, a cölöpök ágyazási merevségét szélesebb tartományban, több esetre is vizsgálták, a cölöpöket határrugós ágyazással modellezték. A hidak megépítése után azok statikus és dinamikus próbaterhelését is végrehajtották, a dinamikai vizsgálatokat 56 fő szinkronizált mozgásával. A terhelésekre kapott szerkezeti válaszokból kimutatható volt, hogy a hídszerkezetek merevsége megfelelő és a hidak a kitűzött komfortfokozathoz tartozó gyorsulási kritériumokat teljesítik. 

A Tisza-tavat átszelő folytatólagos ívekkel merevített hidak formája nemzetközi szinten is egyedülálló, a kilenc nyílású, 308 m hosszú folytatólagos felszerkezet létesítését a hőmozgásnak teret adó egyedi statikai döntések és részletmegoldások tették lehetővé.

Tisza-híd

A Tisza folyó hajózható főmedre esetében sikerült a meglévő közúti híd alépítményeinek felhasználásával megoldani a kerékpárút átvezetését. A 33-as főút a Tisza folyót annak 430+53 fkm. folyási szelvényében keresztezi. Itt korábban egymással párhuzamosan épült meg egy közúti és egy vasúti Tisza-híd. Ezen a helyszínen a Tisza fő medrének a vízmélysége és a sodrás is jelentős, illetve a folyó e szakaszon hajózható, így a meglévő közúti Tisza-híd felhasználásával lehetett a gazdaságos kerékpárút átvezetést biztosítani.

A meglévő közúti felszerkezetének kialakítása nem tette lehetővé annak szélesítését, azonban a nagy teherbírási tartalékkal rendelkező alépítmények szélesítésével elkerülhetővé vált a Tisza medrébe újabb alapozások készítése, így a megoldandó műszaki feladat a meglévő hídpillérek megfelelő konzolos kibővítése volt. 

A meglévő fejgerendákat körbeköpenyezve, azokon átfúrt nyírt csapokkal és befúrt, beragasztott betonacélok segítségével együttdolgoztatott új konzolos vasbeton fejgerenda bővítmények épültek.

A Tisza felett az Eger- és Szomorka-patak hidak „szinusz hullám" koncepciójához igazodó, azonban a szomszédos hidakkal is összhangban lévő felszerkezeti rendszert terveztek. Az első nyílást – a környező hidakhoz hasonlóan – felsőpályásra, míg a közbenső nyílásokat alsópályásra kialakítva az íves vonalvezetésű tartókkal imitálni lehetett a „tavi hidak" hullám játékát. Ezzel végig megjelenhet a tó környezetében létesített kerékpáros nagyműtárgyak organikus motívuma. Tekintettel a hajózási űrszelvényre a középső felszerkezetet nem lehetett „fejjel lefelé", így a hullám középen transzformált abszolútértéke a függvénynek.

A  kialakított hídforma a szélső nyílásokban található ártéri hidak felsőpályás feszítőművek, íves vonalvezetésű alsó övvel, 34.10 m-es támaszközökkel; a közbenső nyílásokban található meder hidak 68.50 m támaszközű alsópályás ívhidak hálózatos (network) függesztő rendszerrel. 

A 3 db közbenső nyílásban a kéttámaszú hidak szerkezeti rendszere alsópályás acél ívhíd. Az ív tengelyének magassága a pályaszint felett 8.187 m, nyílmagassága lapos f/L=~0.12, azonban a network rendszerű hidak előnyéből fakadóan az ív nem kap akkora hajlítást, mint a függőleges vagy sugaras rudazatú ívhidak esetében. A hídszerkezet kellően merev, ezért elhangolásra, beépített csillapítókra nem volt szükség.

Kezdeti tervfázisban felmerült a csövek kibetonozása, de végül többlet súlyra nem volt szükség, azt az acélszerkezeti elemek vastagságaival kezelni lehetett, és így a meglévő híd fejgerendájára is kisebb tömeg hárult. A meder hidaknál a network hálózat és a kis önsúly miatt nagy figyelmet kellett fordítani a rúdszabályozásra. A szereléskor sűrű alátámasztást kellett alkalmazni és a rudakat előre tervezett sorrendben kellett behelyezni, a támaszokat adott sorrendben kellett eltávolítani. A kalkulált viselkedést a rúdbeépítés és szabályozás során a BME által végzett folyamatos feszültségmérés ellenőrizte.

X. számú öblítőcsatorna hídja

A X. sz. Öblítőcsatorna műtárgya egy meglévő vízépítési műtárgyra épült, és a vízépítési igények miatt nyithatónak kellett lennie. A vízügy engedélyével a kerékpárút áthaladhatott a meglévő szerkezeten, ezáltal a közel 90 m széles csatorna keresztezése helyett egy mindössze 6 m-es nyitható kishíddal biztosítható volt a kerékpárosok átvezetése.

A mindössze 5.70 m szabad nyílású szerkezet mozgatásához a Tervezők az egyik leggazdaságosabb megoldást – a „holland-típusú" csapóhidat – választották, melynél a nyitás és zárás folyamatát egy külső ellensúly segíti. A híd szerkezeti rendszere azonos Vincent Van Gogh – Arles-i Langlois híd (1888) című – híres festményén ábrázolttal. Jelenleg ez a szerkezet Magyarország egyetlen nyitható kerékpároshídja.

A kis csapóhíd emberi erővel felnyitható ellensúlyos szerkezet, melynek mozgatása csigahajtóművel, illetve a hozzá kapcsolódó lánchajtással történik. Felnyitott állapotban ellensúlyos, reteszelhető zár rögzíti a szerkezetet

A Tervezők és a Kivitelezők gondos, innovatív megoldásokat is alkalmazó munkájának köszönhetően a forma és a szerkezet egymást erősítve, tájba illeszkedő hídszerkezet sorozatban alkot egységet, melyet az átadást követően 2020. júniusától a kikapcsolódni vágyó kerékpáros társadalom őszinte örömmel birtokba is vett.

Speciálterv Építőmérnök Kft.

A nyitóképet Gyukics Péter készítette.