Zkušenosti s přepočty mostů ve Velké Británii

• Foto

OPERAČNÍ OBLAST AREA 2
Každá země Velké Británie (Anglie, Skotsko, Wales, Severní Irsko) má vlastní nejvyšší orgán, který je zodpovědný za veškeré silniční komunikace a v jehož čele stojí místní náčelník dopravy. V Anglii je tímto úřadem Highways Agency (dále jen HA). HA pracuje nad čtrnácti operačními oblastmi, viz obr. 1.

Zabezpečení provozu, včetně dopravně bezpečnostních opatření, údržby a modernizace dálnic v jednotlivých oblastech však zajišťují soukromé firmy. Firmy jsou vybírány prostřednictvím veřejné soutěže a uzavírají s HA časově omezený kontrakt. Operační oblast Area 2, kterou spravuje již ve druhé etapě konsorcium firem Mott MacDonald Ltd. a Balfour Beatty Infrastructure Services Ltd., zahrnuje především velmi důležité dálnice M4 z Newbury do Bristolu, M5 z Exeteru do Cheltenhamu, páteřní silnice A36 ze Southamptonu do Bristolu, A40 z Gloucesteru do Walesu, A303 z Exeteru na Londýn a další silnice nižších kategorií, viz obr. 2.

Správce operační oblasti zajišťuje v rámci své územní působnosti hlavní i pravidelné prohlídky mostních konstrukcí, dále provádí prostřednictvím svých hlídek monitorování oblasti a zajišťuje aktuální dopravní informace. V případě jakýchkoliv událostí, např. dopravní nehody, zajišťuje ve spolupráci s policií uzavření inkriminovaných úseků spravovaných komunikací, odstranění následků události a jejich zprovoznění. V rámci pravidelných prohlídek zajišťuje technické informace, které jsou jednak předávány projekčním týmům jako výchozí podklad pro zpracování přepočtu, studie proveditelnosti popř. návrhu rekonstrukce, a jednak se vkládají do systémové databáze mostních konstrukcí.

Součástí operační oblasti Area 2 jsou i dva velké mosty Severn Bridges, které překlenují ústí řeky Severn do Bristolského kanálu a spojují Anglii s Walesem. První z nich, tzv. Severn Bridge (The Old Severn Bridge), je visutý most o třech polích délky 1 600 m. Rozpětí hlavního pole je 988 m a obou krajních polí 305 m. Most je v provozu od roku 1966. Druhý most, Second Severn Crossing (The New Severn Bridge), byl otevřen v roce 1996. Jedná se o zavěšený most s rozpětím hlavního pole 456 m o celkové délce včetně obou předmostí 5 127 m. Na obou mostech, které tvoří důležité dopravní uzly v oblasti, probíhá systematický monitoring a údržba.

Pokud hovoříme o oblasti Area 2, jejímž centrem je bezpochyby město Bristol, je nutné se také zmínit o mostě Clifton Suspension Bridge (obr. 3), jenž tvoří dominantu města již od roku 1864. Jeho konstruktérem je Isam bard Kingdom Brunel, pocházející ze slavné bristolské rodiny, která se významnou měrou zasloužila o rozvoj železnice v Anglii. Tento zavěšený most však nepatří do správy Highway Agency, ale je přímo spravován městem Bristol City.

DATABÁZE MOSTNÍCH KONSTRUKCÍ
Pro účely rychlého získávání podkladů při posuzování stávajících mostních konstrukcí je ve Velké Británii vytvářena tzv. databáze mostních konstrukcí SMIS (Structures Management Information System). Je to v podstatě zabezpečená intranetová databáze, která je spravována Highways Agency a kde jsou uvedeny důležité informace týkající se dané mostní konstrukce po celý průběh její životnosti a každá mostní konstrukce, je zde podobně jako u nás, číselně identifikovatelná.

Dalšími údaji, které se zde udávají, jsou: geodetické souřadnice polohy a situační plán, kde se konstrukce nachází, zatížitelnost normální, či výhradní, zda se most nachází na vybrané trase pro zvláštní vozidla přepravující buď velmi těžký, nebo velmi vysoký náklad. Dále je zde možno nalézt např. výkresy skutečného provedení, všechny zprávy o výsledcích mostních prohlídek od uvedení mostu do provozu, záznamy o veškerém poškození nosné konstrukce nebo jejího vybavení, záznamy o provedených sondách či speciálních průzkumech, výsledky výpočtu zatížitelnosti apod. Stručně shrnuto, jedná se o jakýsi elektronický mostní list. Bohužel, ačkoli se jedná o nástroj velmi užitečný a výkonný, je to systém poměrně nový a zejména u starších konstrukcí v něm nelze najít požadované informace jako např. výkresy skutečného provedení.

TYPY MOSTNÍCH KONSTRUKCÍ
Jak bylo zmíněno, dálniční síť je ve Velké Británii vybudována již desítky let. Většina mostních konstrukcí spadá svým stářím do období 60. a 70. let minulého století. Nejčastějšími mostními konstrukcemi jsou železobetonové klenbové, rámové, deskové, trámové, dále betonové předpjaté, následují ocelové a ocelobetonové spřažené. Velmi časté jsou spřažené konstrukce beton-beton, kdy základem bývá předpjatý trámový prvek, na který se nabetonuje železobetonová deska. Další zvláštností této doby jsou tzv. nosníky Preflex (u nás známé pod pojmem SNOP – spřažený nosník ohybem předpjatý). Jedná se o ocelový nosník s obetonovanou dolní pásnicí a s horní pásnicí spřaženou s betonovou deskou. Aby beton na dolní pásnici spolupůsobil, je v něm vyvozeno tlakové napětí a sice tak, že se nadvýšený nosník ohne směrem dolu a obetonuje se dolní pásnice. Po zatvrdnutí se nosník uvolní a tím se do betonu vnese tlakové napětí. Pro přepočítávání takovýchto typů konstrukcí je často obtížné vůbec získat původní návrhové předpisy.

Posouzení je navíc nutné provést podle současně platných předpisů na základě metodiky mezních stavů. Je proto vhodné zavést určité zjednodušující předpoklady, například zanedbat beton na dolní pásnici a neuvažovat s ním pro výpočet únosnosti.

METODIKA PŘEPOČTU KONSTRUKCÍ
Stanovení zatížení pro návrh nových a přepočet stávajících mostních konstrukcí se provádí na základě metodiky mezních stavů podle tzv. Departmental Standards, které vydává HA ve spolupráci s ostatními odpovědnými orgány jednotlivých zemí Velké Británie. Jedná se o ucelený soubor technicko-kvalitativních podmínek a doplněných návrhových norem BS (British Standard) pro účely navrhování a přepočítávání silničních mostů. Tento soubor se nazývá DMRB (Design Manual for Road and Bridges) a jednotlivé normy jsou označovány jako BD. Na základě provedených prohlídek správce oblasti po dohodě s HA určí konstrukci, která má být přepočtena.

Nejčastěji to bývá v rámci uceleného finančního programu, systematického monitoringu. Základem jakékoliv projektové činnosti pro HA, ať už se jedná o návrh nové nebo posuzování či rekonstrukci stávající konstrukce, je tzv. Approval In Principle (dále jen AIP). AIP je kladní ustanovení pro další činnost a podléhá schválení HA. Jsou tam uvedeny identifikační údaje o konstrukci, vysvětlení důvodu, proč je daná konstrukce přepočítávána, popis navrženého modelu, uvažované zatížení a kategorie konstrukce.

Posledně zmíněná kategorie je velice důležitý údaj, neboť na jeho základě se provádí kontrola statického výpočtu. Podle náročnosti a složitosti konstrukce se rozlišují kategorie 0, 1, 2, 3. Kategorie 3 je nejpřísnější a spadají sem staticky velmi složitě působící konstrukce, které vyžadují kontrolu výsledku statického výpočtu nezávislou organizací. Většina běžných mostních konstrukcí spadá do kategorie 2, kdy kontrolu statického výpočtu provádí nezávislá skupina v rámci jedné organizace. Výsledkem celého procesu je zpráva o výsledcích přepočtu tzv. Assessment Report, kde je popsán podrobný postup analýzy konstrukce, zavedené předpoklady včetně materiálových charakteristik a shrnutí výsledků. Nedílnou součástí této zprávy je tzv. Check Certificate, kterým autor potvrdí správnost obsahu této zprávy. Tato zpráva se pak předloží HA ke schválení. Na základě výsledků této zprávy se rozhoduje o dalším postupu (snížení zatížitelnosti pokud to podmínky provozu dovolují, studie proveditelnosti zesilujících opatření či rekonstrukce nebo odstranění stávající a návrh a realizace nové konstrukce).

PŘÍKLADY PORUCH
Nejčastějšími poruchami ocelových mostů jsou poruchy způsobené únavou a korozí v důsledku špatné údržby a detailů. Příklady únavového porušení příhradového ztužení ocelového komorového mostu před opravou a po opravě jsou uvedeny na obr. 4 a 5. U betonových mostů je největším problémem nefunkční hydroizolace. V důsledku toho dochází k jejich značné degradaci vlivem vlhkosti. Na obr. 6 a 7 je ukázka degradace betonové mostovky spraženého ocelobetonového mostu na dálnici M5 vlivem karbonatace betonu.

SHRNUTÍ
V průběhu práce na projektu přepočtů mostních konstrukcí Velké Británie bylo velkým přínosem seznámení se s tamními návrhovými a legislativními postupy. Velkou výhodou pro získávání informací o stávajících konstrukcích je bezesporu elektronická databáze mostních listů. Z uvedených příkladů poruch mostů je patrné, že se tamní konstrukce potýkají se zhruba stejnými problémy degradace betonových a ocelových konstrukcí nebo jejich částí jako v tuzemsku, i přesto, že se nacházejí v mírnějších a stálejších klimatických podmínkách. Rovněž je zřejmé, že ne méně závažné problémy konstrukcí byly způsobeny nevhodnými návrhy nebo nekázní na stavbě.

Experience with assessments of bridges in the UK
Highway network in the UK has been built for a couple of decades. After years of service the biggest volume of construction works is an increase of trunk road and highways capacity. The paper discusses the methodology and experience with assessments of highway bridges and also their most frequent deficiencies.

Autor

• Ing. Falář Radek