Nowe podejście do próbnych obciążeń konstrukcji mostowych

Zmiany w przepisach

W 2021 r. z inicjatywy autora niniejszej publikacji zostały wprowadzone Wytyczne wykonywania badań drogowych obiektów mostowych pod próbnym obciążeniem (WR-M_23) [18], będące częścią Wzorców i standardów rekomendowanych przez Ministra właściwego ds. transportu. Najbardziej istotne elementy zmian dotyczące zagadnień technicznych to zmniejszenie zakresu obowiązkowych badań odbiorczych oraz zmniejszenie wartości sił wewnętrznych wywoływanych podczas badań odbiorczych pod obciążeniem statycznym. Elementy te zostały potwierdzone w rozporządzeniu ministra infrastruktury [19].

W przypadku konstrukcji kolejowych w 2023 r. w Standardach technicznych dla budowy infrastruktury kolejowej Centralnego Portu Komunikacyjnego [17] wprowadzono punkt obejmujący badania odbiorcze, w tym próbne obciążenia kolejowych obiektów inżynieryjnych. Najbardziej istotne elementy zmian dotyczące zagadnień technicznych to zmniejszenie zakresu obowiązkowych badań odbiorczych pod obciążeniem statycznym i zwiększenie zakresu pod obciążeniem dynamicznym.

Wspólnym elementem zmian dotyczącym konstrukcji drogowych i kolejowych jest wprowadzenie wymagania formalnego dotyczącego zlecenia próbnego obciążenia odbiorczego przez inwestora, a nie przez wykonawcę obiektu. Jest to najważniejszy element do zmiany w obecnie powszechnie stosowanej praktyce. Sytuacja zlecania badań odbiorczych przez wykonawcę prowadzi w wielu przypadkach do minimalizacji zakresu badań i czasu ich wykonywania, a dzięki temu do minimalizacji kosztów. W przypadku obiektów typowych, poprawnie zaprojektowanych i wykonanych, takie działanie nie pociąga za sobą negatywnych skutków, tylko minimalizuje znaczenie próbnego obciążenia. Może być niebezpieczne, gdy taka praktyka pojawi się przy badaniach konstrukcji o nowatorskich rozwiązaniach projektowych lub wykonawczych, ekstremalnych rozpiętościach czy trudnych warunkach budowy.

Uzasadnieniem wprowadzanych zmian są nie tylko tendencje światowe, lecz również doświadczenia własne. Zostały one zaprezentowane w monografii opracowanej przez Olaszka i in. [9]. Przedstawione w monografii przykłady badań pod próbnym obciążeniem konstrukcji mostowych zostały wybrane spośród 780 badań zrealizowanych przez zespoły Instytutu Badawczego Dróg i Mostów w ciągu prawie 25 lat. W przypadku większości zbadanych obiektów wykonywano badania pod próbnym obciążeniem statycznym i dynamicznym. Większość badań dotyczyła badań odbiorczych konstrukcji (750 badań), a reszta badań diagnostycznych.

W monografii w pierwszej kolejności przedstawiono obiekty, co do których po zakończeniu próbnego obciążenia sformułowano negatywne wnioski o możliwości eksploatacji konstrukcji lub konieczności eksploatacji z ograniczeniami użytkowania. Były to cztery przykłady z badań pod obciążeniem statycznym, w tym jeden przykład, w którym dopiero po dwóch latach po wykonaniu próbnego obciążenia wykryto nadmierne ugięcie trwałe i błąd projektowy. W przypadku badań pod obciążeniem dynamicznym tylko w przypadku jednego obiektu zalecono konieczność eksploatacji z ograniczeniem prędkości przejazdu i zalecono korektę torowiska na dojeździe do mostu. W drugim przypadku dopuszczono wiadukt do eksploatacji z potwierdzeniem projektowanej nośności i zalecono tylko wykonanie ekspertyzy związanej z zaobserwowanym zachowaniem wieszaków, a także z obawami co do ich trwałości. Czyli tylko w przypadku sześciu badań, na skutek wniosków z próbnego obciążenia, wykonano prace naprawcze związane z nośnością lub trwałością konstrukcji. Jest to mniej niż 0,8% wszystkich wykonanych badań.

W drugiej kolejności przedstawiono 15 przykładów analiz (trzy pod obciążeniem statycznym i 12 pod obciążeniem dynamicznym), które dotyczą badań, podczas których zaobserwowano „nietypowe” zachowanie konstrukcji. „Nietypowe” zachowanie konstrukcji to takie, które jest rzadko spotykane podczas badań. W przypadku badań pod obciążeniem statycznym wynika ze specyfiki konstrukcji lub niedokładności jej wykonania, a w przypadku badań pod obciążeniem dynamicznym dotyczy zachowania konstrukcji, które byłyby trudne lub praktycznie niemożliwe do przewidzenia na etapie projektowania i wykonywania analiz obliczeniowych

Można więc wskazać na dużą poznawczą przydatność badań pod próbnym obciążeniem. Nie należy całkowicie, jak w innych krajach, rezygnować z wykonywania badań odbiorczych. Celowe jest tylko ograniczenie zakresu obligatoryjnie wykonywanych badań do badań obiektów nietypowych i zwiększenie zakresu badań pod obciążeniem dynamicznym.

Badania mogą być ważnym elementem wspomagającym modelowanie numeryczne konstrukcji. Na potrzebę zmiany w podejściu do wykonywania badań odbiorczych pod próbnym obciążeniem wskazuje Salamak w [10]. Należałoby, podobnie jak w innych krajach Europy, zmienić cel wykonywania badań. Nie ma już powodu używać ich do potwierdzenia jakości robót lub założeń projektowych dotyczących nośności. Badania odbiorcze powinny być traktowane jako element diagnostyki mostów. Mogą stanowić swoistą metrykę konstrukcji. Uzyskane wyniki w czasie badań pod obciążeniem statycznym i dynamicznym powinny być wykorzystane do aktualizacji modelu numerycznego konstrukcji, który jest częścią systemu BIM (ang. building information modeling). Powtarzanie badań w określonych interwałach przez cały cykl życia obiektu pozwoliłoby wnioskować o stanie technicznym konstrukcji, w sposób zbliżony do tego, co zapewnia monitoring typu SHM (ang. structural health monitoring).

Galeria

Zobacz więcej