Objednejte si bezplatné zasílání tištěné verze časopisuKONSTRUKCE Media, s. r. o.Com4In Group
ISSN 1803-8433
English - Google Translate Česky - Překladač Google French - Google Translate Italian - Google Translate German - Google Translate Polish - Google Translate Spanish - Google Translate Swedish - Google Translate   |   Přihlásit se   
Nacházíte se:  Úvod    Realizace    Výroba a montáž konstrukcí    Stav ocelových mostů po sto letech užívání

Stav ocelových mostů po sto letech užívání

Publikováno: 28.6.2019
Rubrika: Výroba a montáž konstrukcí

Jedním z hnacích motorů prudkého industriálního rozvoje v českých zemích na přelomu devatenáctého a dvacátého století bylo budování dopravní infrastruktury. V té době bylo nejen v českých zemích ale také ve světě realizováno velké množství nýtovaných mostních konstrukcí. Na rozdíl od jiných evropských států přežila velká část z těchto mostních konstrukcí obě světové války a slouží tak svému účelu dodnes. Tyto mosty se bohužel blíží (nebo již překračují) své plánované životnosti 100 let. Cílem tohoto příspěvku je poskytnout informaci o současném stavu stávajících ocelových a ocelobetonových mostních konstrukcí. Stav konstrukcí je v první části příspěvku popsán prostřednictvím provedené statistické analýzy poruch železničních mostů a mostů pozemních komunikací (PK). Ve druhé části příspěvku jsou rekapitulovány poznatky z četných prohlídek stávajících historických konstrukcí.

STATISTICKÁ ANALÝZA PORUCH OCELOVÝCH MOSTŮ

Prvním krokem pro zpracování statistické analýzy bylo vytvoření databáze poruch reprezentativního souboru mostních konstrukcí. V případě železničních mostů byl pro analýzu stavebního stavu vybrán soubor čítající 557 ocelových a ocelobetonových mostů středočeského kraje a hlavního města Prahy. Pro analýzu četnosti poruch byl vzhledem k značnému rozsahu soubor redukován na 118 mostů. Informace byly získány z protokolů podrobných prohlídek mostních konstrukcí, zapůjčených organizací SŽDC s.o. [1].

Statistický soubor vytvořený pro mosty PK sestává z 81 konstrukcí Libereckého a Jihomoravského kraje, přičemž data byla získána studiem údajů uvedených v zavedeném systému pro hospodaření s mosty BMS [2], [3]. Do databáze jsou zahrnuty jak ocelové, tak ocelobetonové mosty. Pro účely analýzy byl použit číselný kód, umožňující objektivní popis poruchy a snadnou následnou kvantifikaci poruch. Tento kód byl založen na principu existujícího kódu uvedeném v Katalogu závad mostních objektů pozemních komunikací [4]. Kód byl však modifikován tak, aby bylo umožněno jeho použití jak na mostech PK, tak na železničních mostech. Základní vlastností kódu bylo třídění poruch do kategorií podle příčiny vzniku a charakteru poruchy. Poruchy byly roztříděny do níže uvedených kategorií:

  • Trhliny v betonových prvcích nosné konstrukce.
  • Únavové trhliny v ocelových prvcích.
  • Korozní oslabení ocelových prvků.
  • Nesilová degradace prvků nosné konstrukce (vlivy zvětrávání, biologický a chemický rozpad).
  • Účinky vnějšího zatížení (usmýknutí, přetržení a podobně).
  • Poruchy izolace (vápenné výluhy, odkapávající voda a jiné známky poruchy izolace).
  • Nadměrná deformace (průhyb, natočení, vybočení, kmitání a podobně).
  • Závady vzniklé z důvodu provozu na mostě, nebo pod mostem.

Železniční mosty

Základním posuzovaným kritériem byl vliv stáří konstrukce na její poruchovost. Stávající železniční mosty s ocelovou nosnou konstrukcí v průměru dosahují stáří 78 let a blíží se tedy konci své návrhové životnosti. Ocelobetonové mosty se zabetonovanými nosníky (dále jen ZBN) dosahují průměrného stáří 58 let a spřažené ocelobetonové mosty 21 let. Významný počet mostů, zejména konstrukcí se ZBN, byl realizován v meziválečném období. Z tohoto důvodu byl statistický soubor pro účely analýzy rozdělen do skupin následovně:

  • Mosty postavené před rokem 1918 (průměrné stáří mostů v souboru: 134 let)
  • Mosty postavené v období 1918 až 1945 (průměrné stáří mostů v souboru: 90 let)
  • Mosty postavené po roce 1945 (průměrné stáří mostů v souboru: 31 let)

Grafy na obr. 1 ukazují počet mostů dle stavebního stavu nosné konstrukce (NK) v závislosti na stáří, respektive pravděpodobnost, se kterou lze očekávat stavební stav NK v závislosti na stáří konstrukce. Ve zkoumaném statistickém souboru, čítajícím 557 mostů, bylo pouze 10 % mostů hodnocených stupněm 3 z hlediska stavebního stavu NK, přičemž mostů starších 100 let, které jsou již za hranou své plánované životnosti, se ve statistickém souboru vyskytuje kolem 40 %.

Výsledky také potvrzují předpoklad, že stavebním stavem 3 jsou nejčastěji hodnoceny nejstarší mosty. Na daném souboru bylo stupněm 3 hodnoceno 20 % ze všech mostů postavených před rokem 1918, tedy mostů kde již uplynula plánovaná doba životnosti konstrukce. Grafy na obr. 2 ukazují četnost jednotlivých typů poruch, respektive průměrný počet jednotlivých typů poruch na jeden most v závislosti na stáří konstrukce. Z výsledků je patrné, že na každý most postavený před koncem 1. Světové války připadá v průměru 11 poruch. Mosty z meziválečného období vykazují v průměru 10 poruch na jeden most. Nejmenší průměrný počet 5 poruch na jeden most připadá na mosty postavené po 2. světové válce. Zdaleka nejčetnější poruchou ocelových mostů je korozní oslabení, které tvoří téměř 50 % ze všech nalezených poruch.

V další části analýzy byl sledován výskyt poruch v závislosti na typu mostovky (viz obr. 3). Zdaleka nejhorší výsledky pro toto kritérium vykazuje prvková mostovka. Na prvkových mostovkách byla vyhodnocena největší četnost poruch souvisejících s korozí a poruch vzniklých provozem (např. vypadávání drobného kolejiva). Na zkoumaném souboru mostů bylo také nalezeno celkem 15 únavových trhlin, přičemž všechny se vyskytovaly v detailech prvkových mostovek. Nebyla nalezena žádná trhlina v hlavních nosnících, nebo jiných prvcích, jejichž kolaps by mohl mít za následek havárii celé konstrukce. Povětšinou šlo o trhliny v detailu plošného uložení mostnice na podélník, podružných detailech přípojů prvkové mostovky, či přípojích ztužení.

Mosty pozemních komunikací

Jak již bylo dříve popsáno, v České republice jsou ocelové mosty PK ve výrazné menšině. Nejstarší ocelové mosty jsou nejčastěji realizovány jako trámové příhradové mosty s dolní mostovkou, či plnostěnné mosty s dolní mostovkou. V případě novějších konstrukcí bývají ocelové prvky často spřaženy s betonovou deskou tak, aby byly co nejvýhodněji využity vlastnosti obou materiálů. Při posouzení vlivu stárnutí konstrukce na její poruchovost byl statistický soubor podobně jako u železničních mostů rozdělen do tří kategorií:

  • Mosty postavené před rokem 1920 (průměrné stáří mostů v souboru: 125 let)
  • Mosty postavené mezi lety 1920 a 1980 (průměrné stáří mostů v souboru: 55 let)
  • Mosty postavené po roce 1980 (průměrné stáří mostů v souboru: 23 let)

Základní kritérium analýzy sledovalo četnost a pravděpodobnost výskytu konstrukcí, hodnocených různým klasifikačním stupněm stavebního stavu nosné konstrukce dle ČSN 73 6221 [6] (viz obr. 4). Podle tohoto kritéria můžeme konstatovat, že 6 % všech ocelových mostů PK bylo hodnoceno nejhorším klasifikačním stupněm VII – havarijní stav a ve špatném stavu se nachází další 3 % konstrukcí daného statistického souboru čítajícího 81 mostů. Z výsledků také plyne, že stavební stav konstrukce na stáří příliš nezáleží. Opět lze konstatovat, že počet mostů v havarijním stavu, nebo velmi špatném stavu je významně menší oproti předpokladu, který je dán počtem mostů překračujících svou plánovanou životnost.

Nejčastější poruchou je, stejně jako v případě železničních mostů, výskyt korozního oslabení nosných prvků. Analýza také odhalila výskyt trhlin v betonových deskách spřažených konstrukcí či degradaci betonu. Zajímavým poznatkem je fakt, že stav mostů PK se nezhoršuje v závislosti na stáří konstrukce (viz obr. 5). Ve skutečnosti z provedené studie vyplývá, že je poruchovost mostů PK na stáří spíše nezávislá. Některé typy poruch vykazují v závislosti na stáří konstrukce podobnou četnost. V některých případech jsou dokonce nověji postavené konstrukce v horším stavu. To platí například pro korozní poruchy, či projevy spojené s poruchou izolace. Z tohoto důvodu lze usuzovat na možné použití nekvalitních materiálů, či méně kvalitní provedení v příslušných obdobích. V rámci analýzy bylo také zaznamenáno významné množství poškozených dolních pásnic ocelových nosníků, z důvodu nárazu podjíždějícího nákladního vozidla. Důležitým poznatkem je, že na mostech PK nebyly nalezeny žádné únavové trhliny, nejspíše z důvodu nižšího působícího proměnného zatížení od dopravy.

Dalším kritériem pro posouzení poruchovosti mostů PK bylo hodnocení z hlediska třídy pozemní komunikace (viz obr. 6). Na základě vyhodnocení lze konstatovat, že mosty na pozemních komunikacích 1. třídy, a tedy s vyšší intenzitou dopravního zatížení, vykazují větší četnost poruch.

POZNATKY Z PROHLÍDEK OCELOVÝCH MOSTŮ

V uplynulém roce bylo prohlédnuto dalších cca 50 historických ocelových železničních mostů a mostů PK. Mimo popisu poruch a závad byly na většině prohlížených konstrukcí také provedeny nedestruktivní i destruktivní diagnostické zkoušky za účelem zjištění materiálových vlastností příslušné oceli. Vyhodnocení a tvorba zpráv (vzhledem k velkému rozsahu) stále pokračuje a výsledky budou známy v příštím roce. Obecně lze říci, že z hlediska četnosti poruch korespondují poznatky z provedených prohlídek se zjištěními statistické analýzy. V následujícím odstavci jsou rekapitulovány nejvýznamnější poruchy, které byly zaznamenány v rámci provedených prohlídek a statistické analýzy poruch ocelových konstrukcí:

  • Únavové trhliny: Vyskytují se téměř výhradně na železničních mostech. Valná většina zaznamenaných poruch byla v detailu plošného uložení mostnice na podélník (viz obr. 7). Dále byly detekovány poruchy ve výztuhách mostnicových sedel při centrickém uložení mostnice na podélník, v přípojích nasazených podélníků, či v detailech přímého upevnění koleje na ortotropní mostovce.
  • Koroze: Obecně je korozní oslabení nejčastější poruchou ocelových mostů. Z poznatků provedených prohlídek lze konstatovat, že procentuální oslabení plochy hlavních nosných prvků je ve většině případů spíše nevýznamné, a to i v případech, kdy se stav konstrukce jeví na první pohled velice dramatický. Největší korozní oslabení zpravidla postihuje podporové oblasti, kde se zadržují nečistoty a voda. Mezi závažnější korozní poruchy patří štěrbinová koroze v přípojích nýtovaných konstrukcí jak železničních mostů, tak mostů PK, kde může dojít z důvodu nárůstu korozních zplodin k tahovému namáhání nýtu. Povrchová koroze zpravidla způsobí větší procentuální oslabení u štíhlejších prvků, jako např. u prvků hlavního či příčného ztužení. Z tohoto důvodu jsou povrchovou korozí obecně více procentuálně oslabené mosty PK. Mezi další nejvíce oslabené prvky patří tenkostěnné profily mostin „Zorés“, používané na mostovkách nejstarších nýtovaných konstrukcí (viz obr. 7).
  • Nadměrná deformace: Poměrně velké zastoupení mezi poruchami všech ocelových mostů mají nadměrné deformace spojené s nárazem vozidel, či z důvodu manipulace s mostem. Štíhlejší prvky příhradového ztužení z tohoto důvodu často vybočí se značnou výchylkou.
  • Poruchy izolace: U ocelových a ocelobetonových mostů byly pozorovány případy zatékání, či výluhů pojiva indikujících poruchy izolace. Tyto poruchy se velmi často vyskytují na železničních mostech s kolejovým ložem. Rozsáhlejší poruchy byly zaznamenány zejména na starších mostech se zabetonovanými nosníky. V případě betonových konstrukcí jsou poruchy izolace katalyzátorem následného procesu degradace.
  • Poruchy vzniklé provozem: Byly zaznamenány případy degradace ocelových, betonových i dřevěných prvků konstrukce v oblasti mostního svršku železničních mostů či vozovky.

ZÁVĚR

V České republice se nachází velké množství mostů, jejichž stáří se blíží nebo již překročilo plánovanou teoretickou životnost 100 let. Tyto mosty přesto slouží, byť někdy s menšími omezeními, provozu dodnes. Statistická analýza prokázala, že ocelové mostní konstrukce, za předpokladu přiměřené údržby, dokážou požadovanou životnost 100 let splnit a v naprosté většině případů lze životnost mostů prodloužit. Nicméně je třeba stav mostů prostřednictvím prohlídek nadále monitorovat a v případě nalezení závažnější poruchy přikročit k bezodkladné sanaci. Zaznamenané poruchy provozovaných mostů nemají v naprosté většině případů zásadní vliv na zatížitelnost a spolehlivost mostní konstrukce. Na základě výsledků analýzy lze konstatovat, že stav ocelových mostů je s ohledem na jejich průměrné stáří dobrý.

Příspěvek byl vypracován v rámci řešení projektu DG18P02OVV033 Metody zajištění udržitelnosti ocelových mostních konstrukcí industriálního kulturního dědictví podporovaném Ministerstvem kultury ČR.

REFERENCE:
[1] Protokoly z podrobných prohlídek mostních konstrukcí. Praha: SŽDC a. s., státní organizace, Oblastní ředitelství Praha, 2013.
[2] © VARS BRNO a. s. Bridge Management System – BMS [online]. © VARS BRNO a. s., 2001 Available from: www.bms.clevera.cz
[3] O’NEILL, O. Metodika pro stanovení stavu existujících mostů. Praha: České vysoké učení technické v Praze, 2013. 20 p.
[4] PONTEX SPOL. S R.O. Katalog závad mostních objektů pozemních komunikací [online]. 2008th ed. Praha: Pontex spol s r. o., 2008 Available from: www.bms.vars.cz
[5] SŽDC S5. Správa mostních objektů. Praha: SŽDC a. s., státní organizace, 2012. 79 p.
[6] ČSN 73 6221. Prohlídky mostů pozemních komunikací. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2018. 64 p.

Bookmark
Ohodnoďte článek:

Fotogalerie
Obr. 1 – Stavební stav NK (dle předpisu S5 [5]) v závislosti na stáří konstrukce: vlevo – histogram četnosti; vpravo – pravděpodobnost výskytuObr. 2 – Četnost poruch v závislosti na stáří konstrukce: vlevo – histogram četnosti; vpravo – průměrný počet poruch na 1 mostObr. 3 – Četnost poruch v závislosti na provedení mostovky: vlevo – histogram četnosti; vpravo – průměrný počet poruch na 1 mostObr. 4 – Stavební stav NK (dle [6]) v závislosti na stáří konstrukce: vlevo – histogram četnosti; vpravo – pravděpodobnost výskytuObr. 5 – Četnost poruch v závislosti na stáří konstrukce: vlevo –histogram četnosti; vpravo – průměrný počet poruch na 1 mostObr. 6 – Četnost poruch v závislosti na třídě komunikace: vlevo – histogram četnosti; vpravo – průměrný počet poruch na 1 mostObr. 7 – Poznatky z prohlídek ocelových mostů: vlevo – koroze mostin „Zorés“; vpravo – příklad historického mostu po rekonstrukci

NEJčtenější souvisejicí články (v posledních 30-ti dnech)

Konstrukce výsuvné střechy stadionu Krestovsky v Sankt-PetěrburguKonstrukce výsuvné střechy stadionu Krestovsky v Sankt-Petěrburgu (756x)
Konstrukce pohyblivé střechy je součástí nového stadionu, který vznikl pro nadcházející mistrovství světa ve fotbale v r...
Stav ocelových mostů po sto letech užíváníStav ocelových mostů po sto letech užívání (462x)
Jedním z hnacích motorů prudkého industriálního rozvoje v českých zemích na přelomu devatenáctého a dvacátého století by...
Unikátní robotizace výroby ocelových konstrukcí v praxi zaujalaUnikátní robotizace výroby ocelových konstrukcí v praxi zaujala (189x)
U příležitosti premiérového Zákaznického dne firmy Excon jsme přímo ve výrobních prostorách firmy v Teplicích krátce poh...

NEJlépe hodnocené související články

Obnova věže Staroměstské radniceObnova věže Staroměstské radnice (5 b.)
Zakázku na obnovu věže Staroměstské radnice získalo sdružení firem AVERS spol. s r. o. a Subterra a. s. na konci roku 20...
Ostravská průmyslová zóna rosteOstravská průmyslová zóna roste (5 b.)
Průmyslový park v Ostravě – Porubě přivítal první nájemce a investory. Dostal také nové jméno NP AREA (dříve Soltex). Po...
Nová vodní linka Ústřední čistírny odpadních vod v Praze dokončenaNová vodní linka Ústřední čistírny odpadních vod v Praze dokončena (5 b.)
Po necelých třech letech od zahájení se dne 19. září 2018 za účasti primátorky hlavního města Prahy Adriany Krnáčové kon...

NEJdiskutovanější související články

Most přes Rouštanský potok na obchvatu RouštanMost přes Rouštanský potok na obchvatu Rouštan (1x)
Silnice I/34 (Havlíčkův Brod – Svitavy) je jednou z páteřních komunikací severní části Českomoravské vysočiny. Na své tr...
Trimaran – komerční a kongresové centrum v Praze na PankráciTrimaran – komerční a kongresové centrum v Praze na Pankráci (1x)
Předmětem článku je projekt, výroba, montáž a předpínání ocelové superkonstrukce nového objektu Trimaran v Praze na Pank...
Lávka přes řeku Svratku v Brně‑KomárověLávka přes řeku Svratku v Brně‑Komárově (1x)
Lávka pro pěší celkové délky 60,40 m je popsána s ohledem na architektonické a konstrukční řešení a postup stavby. Konst...
Google