Badania obciążeniowe konstrukcji mostowychPróbne obciążenia obiektów mostowych są zazwyczaj kojarzone z badaniem wykonywanym przed oddaniem ich do eksploatacji, ale nie należy zapominać również o bardzo przydatnej ocenie stanu technicznego (nośności) starych konstrukcji. W wielu krajach europejskich stosowanie próbnych obciążeń ma właśnie na celu przede wszystkim ocenę nośności starych konstrukcji.

Rodzaje próbnych obciążeń

Obciążenia statyczne wykonywane są najczęściej przez ustawianie w określonych miejscach konstrukcji ciężkich pojazdów (samochodów, lokomotyw), a w przypadku kładek dla pieszych - zbiorników z wodą. Z kolei obciążenia dynamiczne wykonywane są przez przejazdy pojazdów z różnymi prędkościami, przejazdy przez sztuczną nierówność i podskoki pieszych.  W przypadku obiektów kolejowych leżących na liniach wysokiej prędkości lub wiotkich kładkach dla pieszych to właśnie obciążenia dynamiczne dostarczają najistotniejszych informacji o pracy konstrukcji.

W przypadku oceny nośności starych konstrukcji próbne obciążenia mogą być prowadzone przy różnych poziomach obciążenia. Próbne obciążenia mogą być lekkie, diagnostyczne i sprawdzające. Próby lekkie odbywają się „pod ruchem”, bez konieczności zamykania obiektu i ważenia pojazdów (wykorzystują metodę ważenia pojazdów w ruchu WIM – Weigh in motion). Stosuje się je głównie na konstrukcjach o małej rozpiętości i maksymalnie dwóch pasach ruchu. Kolejną bardzo rozpowszechnioną metodą jest metoda diagnostyczna, opierająca swoją diagnozę na porównaniu wyników z pomiarów z wynikami z obliczeń. Natomiast metoda sprawdzająca, która polega na stopniowym wprowadzaniu obciążeń aż do granicy pracy sprężystej, wykorzystywana jest wtedy, gdy np. nie jest znana kompletna dokumentacja techniczna, a konieczna jest wiedza o możliwym maksymalnym i bezpiecznym dla obiektu obciążeniu. Bardzo ważnym elementem, podczas zwiększania obciążenia, jest to, aby nie przekroczyć granicy maksymalnego obciążenia. Sposobem, który pozwala na dokładne określenie granicy wprowadzania obciążeń w przypadku konstrukcji z betonu jest metoda emisji akustycznej. W Polsce podczas pilotażowych badań, dzięki współpracy m.in. Instytutu Badawczego Dróg i Mostów oraz Politechniki Świętokrzyskiej, podczas obciążenia  konstrukcji z betonu sprężonego dzięki sygnałom emisji akustycznej udało się dokładnie określić granicę maksymalnego dopuszczalnego obciążenia.

Metody pomiarowe powinny umożliwiać prowadzenie na bieżąco analizy zachowania się konstrukcji oraz powinny być łatwe do zastosowania w każdych warunkach. Najbardziej popularne jest wykorzystanie przetworników indukcyjnych, które umożliwiają dokładną ocenę zachowania konstrukcji w czasie narastania czy trwania obciążenia lub po jego zdjęciu. Kolejną zaletą przetworników jest możliwość pomiaru ugięć pod obciążeniem dynamicznym. Metoda ma jednak pewną wadę – konieczny jest dostęp do terenu pod konstrukcją, co sprawia, że niemożliwe jest jej wykorzystanie nad rzekami, utrudnione jest nad linią kolejową czy ruchliwą drogą. Wadą tej metody, podnoszącą jej koszt, jest też konieczność budowania specjalnego układu do przeniesienia ruchu konstrukcji lub specjalnych rusztowań. Najlepiej na przyszłość rokują więc metody zdalne, bezdotykowe, np. tachimetria automatyczna. Jednak wadą tej metody jest to, że umożliwia wyłącznie analizę obciążeń statycznych.  Uzupełniającym rozwiązaniem jest więc np. radar interferencyjny, który umożliwia stosunkowo dokładne wyznaczanie przemieszczeń konstrukcji pod obciążeniem dynamicznym.

Przepisy i instrukcje

Na świecie już od dawna istnieją przepisy dotyczące wykonywania próbnych obciążeń obiektów mostowych. W Polsce od października 2008 roku istnieją „Zalecenia dotyczące wykonywania badań pod próbnym obciążeniem drogowych obiektów mostowych”, zarówno odnośnie nowych konstrukcji, jak i starych. Określono także, kto może wykonywać próbne obciążenia. Powinna być to jednostka naukowa dysponująca odpowiednią wiedzą i autorytetem, aby móc przeciwstawić się naciskom ze strony projektantów, wykonawców czy inwestorów. Wykonawca musi dysponować systemem jakości zgodnym z normą PN EN ISO/IEC 17025 „Ogólne wymagania dotyczące kompetencji laboratoriów badawczych i wzorcujących”, odpowiednim personelem, sprzętem, metodami badań i pomiarów. Od 1 października 2011 roku ten system musi być akredytowany przez Polskie Centrum Akredytacji (PCA).

Korzyści wynikające z próbnych obciążeń…

Obecnie w Polsce dużo się buduje, często jednak przez firmy bez odpowiedniego doświadczenia, a czas realizacji inwestycji bywa krótki. Dlatego tak ważne jest, aby konstrukcja była dobrze sprawdzona przed oddaniem do użytku. W przypadku starych obiektów próbne obciążenia również przynoszą wymierne korzyści: mogą wydłużyć okres bezpiecznej eksploatacji obiektu, zapobiec kosztownemu wzmocnieniu czy wymianie starej konstrukcji na nową lub chociaż ułatwić opracowanie właściwego zakresu remontu. Natomiast po przeprowadzeniu badań na wybranych obiektach danego typu, można opracować najwłaściwszą strategię utrzymania takich konstrukcji.

… i zagrożenia przy ich wykonywaniu

Wykonanie próbnych obciążeń należy do wykonawcy obiektu. Jednak w obecnych czasach, przy zaniżanych kontraktach, firmy budowlane mogą wymuszać na wykonawcy prób obciążeniowych ograniczenie zakresu badań, aby zminimalizować ich koszty. Dlatego tak ważne jest, aby pomiary przeprowadzała jednostka niezależna od wykonawcy, którą wybiera np. inwestor.

Ilona Hałucha

Materiał na podstawie wystąpienia dr. inż. Piotra Olaszek z Instytutu Badawczego Dróg i Mostów podczas V Seminarium Technicznego „Aktualne zagadnienia budownictwa komunikacyjnego”, zorganizowanego przez zarząd białostockiego oddziału Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji RP (Augustów, 19-21 stycznia 2011 r.).

Dodaj komentarz
Komentarze do artykułów może dodać każdy użytkownik Internetu. Administrator portalu nie opublikuje jednak komentarzy łamiących prawo oraz niemerytorycznych, tj. nieodnoszących się bezpośrednio do treści zawartych w artykule. Nie będą również publikowane komentarze godzące w dobre imię osób czy podmiotów, rasistowskie, wyznaniowe czy uwłaczające grupom etnicznym, oraz zawierają treści nieetyczne albo niemoralne, pornograficzne oraz wulgarne. Z komentarzy zostaną usunięte: reklamy towarów, usług, komercyjnych serwisów internetowych, a także linki do stron konkurencyjnych.