Ilustrační foto (zdroj: Pixabay.com)
Předmětem příspěvku je prezentovat vyhodnocení výsledků projektu „Diagnostika a statické posouzení železničních mostů s předpjatou nosnou konstrukcí“, zpracovaného pro Správu železnic s. o. Tento projekt byl rozdělen na 2 etapy, nejprve bylo hodnoceno 34 a následně 29 mostů. Na řešení projektu se podílely společnosti Kloknerův ústav a Fakulta stavební ČVUT v Praze, Pontex s. r. o., Inset a. s., SHP TS s. r. o. a Mott MacDonald CZ s. r. o. Neoddělitelnou součástí komorového či trámového mostu je nadpodporový příčník, jehož funkcí je přenášet veškeré zatížení z mostovky do spodní stavby. Příčník komorového mostu bývá oslaben průlezným otvorem, což společně s různými způsoby uložení vytváří složitou prostorovou napjatost, kterou je pro účely posouzení možné zjednodušit na rovinnou úlohu.
VYHODNOCENÍ DIAGNOSTICKÝCH PRŮZKUMŮ
Výsledky provedených diagnostických průzkumů byly po dokončení celé akce podrobně analyzovány a byly vyhodnoceny jejich poznatky, a to jak materiálové vlastnosti, tak výsledky diagnostických sond.
Pevnost v tlaku byla celkově poměrně dobrá a většinou převyšovala hodnotu deklarovanou v projektové dokumentaci, viz obr. 1. Objemová hmotnost prakticky odpovídala používané normové hodnotě 2 400 kg/m3. Nasákavost betonu většinou splnila limitní hodnotu 6,5 %, se střední hodnotou 4,8 %. Pro zjištění modulu pružnosti na základě pevnosti v tlaku se největší shody dosáhlo při zprůměrování výsledků převodního vzorce z Eurokódu a ACI 318 (American Concrete Institute).
Z provedených diagnostik byla též vyhodnocena přítomnost chloridových iontů v konstrukcích. Z výsledných hodnot byl sestaven graf (viz obr. 2) popisující rozdělení průměrných obsahů chloridů v konstrukcích dle odebraných vrstev. Z grafu je možné vyhodnotit, že k překročení limitní hodnoty dochází s velmi malou pravděpodobností. Obsah chloridů také klesá s rostoucí hloubkou odběru.
Dále byla provedena analýza míry obsahu chloridových iontů vzhledem k poloze mostní konstrukce. Poloha byla učena vzhledem k okolnímu prostředí a vzhledem k přemosťované překážce. Mosty byly děleny do 3 kategorií:
- 1. kategorie – vesnice do 3 tisíc obyvatel, lesy, pole, přemostění vodní překážky / silnice III. třídy
- 2. kategorie – města 3–30 tisíc obyvatel, přemostění silnice II. třídy/železniční dráhy
- 3. kategorie – města nad 30 tisíc obyvatel, průmyslové areály, přemostění silnice I. třídy / rychlostní komunikace / dálnice
U zkoumaných předpjatých konstrukcí se nejvíce vyskytuje karbonatace pohybující se v intervalu od 0 mm do 5 mm, v intervalu 6 mm až 10 mm je četnost výskytu až 8x nižší. Pokud aplikujeme míru karbonatace dle kategorie polohy mostu a vyneseme průměrnou a maximální hodnotu, lze pozorovat rostoucí trend mezi jednotlivými kategoriemi, viz obr. 4. Tento graf reprezentuje určité vodítko pro odhad, zda u dané konstrukce hrozí riziko karbonatace.
Z celkového počtu mostů bylo celkem sedm předem předpjatých konstrukcí, kde je karbonatace s ohledem na charakter uložení předpínací výztuže nejzásadnější. U těchto konstrukcí byl nalezen jen jeden případ, kdy hloubka karbonatace odpovídala tloušťce krycí vrstvy.
V rámci diagnostiky bylo prohlédnuto celkem 63 mostů, z toho 50 mostů obsahuje dutiny různého charakteru. Zde bylo zjištěno, že pouze u 4,4 % kontrolovaných přístupných i nepřístupných dutin byla nalezena stojatá voda. Dále u 12,3 % kontrolovaných dutin byla přítomna vlhkost nebo aktivní stopy po zatékání. Za velmi příznivé lze považovat, že téměř 83,3 % kontrolovaných dutin bylo suchých. Stojící voda byla zjištěna zejména u atypických komorových nosníků, v této skupině byla téměř u 38,2 % kontrolovaných dutin nalezena stojatá voda a u 11,8 % přítomnost vlhkosti.
Nejzásadnější faktor pro únosnost předpjatých konstrukcí je hodnocení stavu předpínací výztuže. Zde bylo využito hodnocení z článku ze sborníku 26. betonářských dnů (2019) zpracovaného pracovníky Kloknerova ústavu ČVUT v Praze. Stav předpínací výztuže je klasifikován do 6 stupňů hodnotící škály korozního napadení. Korozní oslabení plochy průřezu již v řádu jednotek procent původní plochy výrazně nepříznivě ovlivní mechanické chování předpínací výztuže. Výsledky mechanických zkoušek prokázaly, že kritickou hranicí je cca 5 % ztráty plochy průřezu předpínací výztuže, což přibližně odpovídá koroznímu stupni 4 ze škály uvedené výše, tzn. fáze, kdy se začínají odlupovat korozní zplodiny.
U většiny typů nosných konstrukcí je stav předpínací výztuže v místě jednotlivých sond ve stupni 1 nebo 2. Výjimka je u nosníků KDP a atypických prefabrikovaných parapetních nosníků. Z celkové počtu řešených mostů je u cca 32 % hlavní nosná konstrukce tvořena dodatečně předpjatými nosníky typu KT. Z celkového počtu sond (122) provedených na těchto typech NK je 99 % sond hodnoceno stupněm 1 (63,1 %), 2 (28,7 %) nebo 3 (7,4 %), tedy korozní oslabení předpínací výztuže není měřitelné.
Klasifikace stupněm 4 a 6 je v zásadě dána dvěma mosty, jedním z nosníků KDP a druhým tvořeným parapetním atypickým nosníkem.
VYHODNOCENÍ PŘEPOČTŮ ZATÍŽITELNOSTI
Kompaktní soubor výsledků statických výpočtů různých typů konstrukcí z různých období zároveň umožnil zajímavé statistické vyhodnocení, které poskytuje přehled o únosnostech různých typových i atypických konstrukcí prováděných v různých uspořádáních, stavěných různými technologiemi ve vzájemně odlišných podmínkách. Výsledky výpočtů byly rovněž statisticky vyhodnoceny dle dalších parametrů, jako např. rozpětí konstrukcí. Zajímavým parametrem pro vyhodnocení je i rovněž rok výstavby, ze kterého lze odvodit příslušný normový předpis, podle kterého byly únosnosti konstrukcí navrhovány.
V grafech (viz obr. 6–8) jsou prezentovány souhrnné zjištěné zatížitelnosti objektů podle typů konstrukcí, podle rozpětí a podle roku výstavby. V uvedených hodnotách je zohledněn aktuální stav konstrukce.
Relativně nízké minimální hodnoty zatížitelnosti u prefabrikátů MT a atypických komorových prefabrikátů jsou způsobené zatížitelnostmi dvou konkrétních objektů, kde rozhodovala kombinace smyku a kroucení.
Výsledky výpočtů byly pro mezní stav únosnosti i mezní stav použitelnosti analyzovány též z hlediska veličin, které byly rozhodujícím prvkem. Výsledky jsou shrnuty v grafech uvedených na obr. 9.
ZÁVĚR
Jak ukazuje předložené vyhodnocení, je stav železničních mostů s předpjatou nosnou konstrukcí díky vyšší kvalitě výroby i kontroly, ale i absenci chemických rozmrazovacích látek významně lepší než u obdobných konstrukcí v silniční síti. Tyto skutečnosti se odrážejí i na příznivých hodnotách zatížitelnosti.
Podrobněji jsou poznatky shrnuty v publikaci „Železniční mosty s předpjatou nosnou konstrukcí v síti Správy železnic“, která vyšla na jaře roku 2022 a je ke stažení na webových stránkách Správy železnic.
PODĚKOVÁNÍ
Příspěvek byl vypracován v rámci řešení projektu „Diagnostika a statické posouzení železničních mostů s nosnou konstrukcí“, řešeného pro Správu železnic, s. o.
Ing. Tomáš Dejmek, Ing. Filip Kramoliš, prof. Ing. Pavel Ryjáček, Ph.D.,
Fakulta stavební ČVUT v Praze
Ing. Petr Komanec
Pontex s. r. o.
Ing. Miroslav Teichman
Správa železnic s. o.
