Nowe podejście do próbnych obciążeń konstrukcji mostowych

Obiekty drogowe

W przypadku konstrukcji drogowych wprowadzone zmiany dotyczą zmniejszenia zakresu obowiązkowych badań odbiorczych poprzez wykluczenie z badań obligatoryjnych niektórych konstrukcji pod względem ich rodzajów i przeznaczenia oraz zmianę granicznej rozpiętości z 20 m na 30 m (rys. 1).

W zależności od rodzaju konstrukcji nie jest obowiązkowe wykonywanie badań pod obciążeniem statycznym i dynamicznym w przypadku konstrukcji:

• żelbetowych niesprężonych,
• gruntowo-powłokowych;
• murowanych.

W zależności od rodzaju przeznaczenia konstrukcji nie jest obowiązkowe wykonywanie badań:

• przejść górnych dla zwierząt pod obciążeniem statycznym i dynamicznym;
• mostów i wiaduktów dla pieszych pod obciążeniem statycznym.

W przypadku obiektów niewymienionych powyżej obligatoryjne jest wykonywanie badań pod obciążeniem statycznym i dynamicznym dopiero przy rozpiętości teoretycznej przęsła równej bądź większej 30 m. W pierwszym projekcie zmian wprowadzono obligatoryjne wykonywanie badań przy rozpiętości przęsła większej niż 40 m. Taka rozpiętość wynikała z granicznej rozpiętości przęseł konstrukcji typowych – przedstawionych w katalogu typowych drogowych obiektów mostowych (Siwowski [12]). W czasie konsultacji publicznych zmniejszono wartość graniczną obligatoryjnego wykonywania próbnych obciążeń do wartości 30 m.

Kolejnym istotnym elementem wprowadzonych zmian jest zmniejszenie wartości sił wewnętrznych wywoływanych podczas badań odbiorczych pod obciążeniem statycznym do zakresu od 50% do 60% skutków normowego charakterystycznego obciążenia ruchomego (zgodnie z normą, według której obiekt został zaprojektowany). Taka wartość powinna być wystarczająca do realizacji podstawowego celu badania odbiorczego związanego z weryfikacją modelu numerycznego konstrukcji. Uznano, że w przypadku konstrukcji drogowych nie jest celowe obciążanie konstrukcji do granic obciążenia ruchomego, które w czasie normalnej eksploatacji może w ogóle nie wystąpić.

Należy zaznaczyć, że próbne obciążenie statyczne lub dynamiczne może być wykonywane fakultatywnie na wszystkich obiektach, niezależnie od rodzaju konstrukcji, jej przeznaczenia i rozpiętości przęsła, w przypadku wskazania tych obiektów przez inwestora (np. o nietypowej konstrukcji lub budzących zastrzeżenia co do projektu lub jakości wykonania). Również na polecenie inwestora wskazane przez niego obiekty mostowe mogą podlegać badaniom odbiorczym, wywołującym wyższe wartości sił wewnętrznych.

We wprowadzonych zaleceniach podkreślono, że podstawowym elementem badań dynamicznych powinna być analiza drgań konstrukcji, w tym wyznaczenie częstotliwości drgań swobodnych. Gdy wyznaczona częstotliwość drgań swobodnych jest niższa niż 3 Hz, wyniki badań dynamicznych powinny być wykorzystane do weryfikacji braku niepożądanych zjawisk dynamicznych, w tym rezonansu, a w przypadku mostów i wiaduktów dla pieszych zakres badań dynamicznych powinien być jeszcze rozszerzony o weryfikację spełnienia kryteriów nośności, użytkowalności i komfortu, o których mowa w normie [20]. Gdy wyznaczona częstotliwość drgań swobodnych jest równa lub większa niż 3 Hz, wyniki badań dynamicznych mogą być ograniczone tylko do wyznaczenia tej częstotliwości.

Obiekty kolejowe

W przypadku konstrukcji kolejowych wprowadzone zmiany dotyczą zmniejszenia zakresu obowiązkowych badań odbiorczych pod obciążeniem statycznym poprzez wprowadzenie granicznej rozpiętości przęsła 20 m i zwiększenia zakresu badań pod obciążeniem dynamicznym poprzez zmianę granicznej rozpiętości przęsła z 20 m na 15 m (rys. 2).

W zależności od rodzaju konstrukcji wykonywanie badań pod obciążeniem statycznym i dynamicznym nie jest obowiązkowe w przypadku:

• konstrukcji gruntowo-powłokowych,
• wszystkich konstrukcji, w przypadku których grubość tłucznia i gruntu pod podkładem wynosi więcej niż 0,50 m.

Wprowadzono obligatoryjne wykonywanie badań:

• pod obciążeniem dynamicznym przy rozpiętości teoretycznej przęsła równej bądź większej 15 m;
• pod obciążeniem statycznym i dynamicznym przy rozpiętości teoretycznej przęsła równej bądź większej 20 m.

Podobnie jak w przypadku konstrukcji drogowych próbne obciążenie statyczne lub dynamiczne może być wykonywane fakultatywnie, na wszystkich obiektach niezależnie od rodzaju konstrukcji i rozpiętości przęsła, w przypadku wskazania tych obiektów przez inwestora (np. o nietypowej konstrukcji lub budzących zastrzeżenia co do projektu lub jakości wykonania).

Zostały pozostawione zalecane do tej pory poziomy wywoływanych wartości sił wewnętrznych w elementach konstrukcji od próbnego obciążenia statycznego. Podkreślono przy tym, że minimalny poziom obciążenia powinien być wywołany poprzez zastosowanie najcięższej lokomotywy lub zestawu najcięższych lokomotyw dopuszczonych do ruchu na danej linii lub obciążonych wagonów towarowych równoważnych tym lokomotywom.

Określono szczegółowo zakresy prędkości oraz wymagania co do pociągów z lokomotywami i pociągów zespolonych stosowanych podczas badań dynamicznych. Podkreślono, że w przypadku, gdy prędkość eksploatacyjna będzie mniejsza w momencie oddania do użytkowania linii niż prędkość projektowana obiektu, należy przeprowadzić badania z maksymalną prędkością możliwą do uzyskania w ich trakcie. Przed zwiększeniem prędkości eksploatacyjnej powyżej uzyskanej w czasie pierwszych badań należy badania przeprowadzić ponownie ze zwiększoną maksymalną prędkością eksploatacyjną.

Wymagania formalne

Jak wspomniano wcześniej, 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 element, który zapewni całkowitą niezależność wykonawcy badań od wykonawcy obiektu.

Kolejnym istotnym elementem formalnym jest szerokie udostępnianie wyników badań środowisku projektantów i zarządców zajmujących się budową i utrzymaniem konstrukcji mostowych. Jest to szczególnie przydatne w przypadku konstrukcji nietypowych bądź zaobserwowania w czasie badań nietypowego lub nieprawidłowego zachowania konstrukcji pod obciążeniem statycznym, dynamicznym lub zmiennymi warunkami środowiskowymi. W związku z tym sprawozdania z badań odbiorczych i diagnostycznych powinny być udostępniane publicznie za pośrednictwem sieci Internet przez inwestora, zarządcę lub właściciela obiektu. Autorzy badań powinni zachować (niezbywalne) prawa autorskie do wyników i wniosków z badań, które mogą być przedmiotem publikacji naukowych.

Galeria

Zobacz więcej