OCENA AKTUALNEJ NOŚNOŚCI

246
ZARZĄD DRÓG WOJEWÓDZKICH
40-609 Katowice
ul. Lechicka 24
OCENA AKTUALNEJ NOŚNOŚCI
WRAZ Z RAPORTEM Z PRZEGLĄDU SZCZEGÓŁOWEGO
Nazwa obiektu:
MOST
Miejscowość:
WISŁA
Rodzaj przeszkody:
RZEKA WISŁA
Nr drogi:
941
Ulica:
-
Lokalizacja:
km 16+209
JNI:
7030035
Grudzień 2010
AUTORZY OPRACOWANIA:
FUNKCJA
Kierownik zespołu
Członkowie
Tytuł, imię, nazwisko
Mgr inŜ. Mariusz Pustelnik
mgr inŜ. Łukasz Tyburski
Uprawnienia
OPL/0504/PWOM/09
----
Podpis
Ocena nośności mostu w ciągu DW - 941 w km 16+209 w m. Wisła
SPIS TREŚCI
1.
PRZEDMIOT I PODSTAWY PRACY................................................................................ 4
1.1.
1.2.
1.3.
2.
PODSTAWA OPRACOWANIA........................................................................................................................4
PRZEDMIOT OPRACOWANIA .......................................................................................................................5
CEL I ZAKRES OPRACOWANIA.....................................................................................................................5
INWENTARYZACJA GEOMETRYCZNA I OPIS OBIEKTU ............................................. 6
2.1.
2.2.
INWENTARYZACJA GEOMETRYCZNA............................................................................................................6
OPIS OBIEKTU...........................................................................................................................................6
3.
INWENTARYZACJA USZKODZEŃ.................................................................................. 6
4.
BADANIA DIAGNOSTYCZNE .......................................................................................... 7
4.1.
4.2.
4.3.
BADANIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE BETONU ....................................................................................................7
INWENTARYZACJA ZBROJENIA ....................................................................................................................7
BADANIA CHEMICZNE BETONU ...................................................................................................................7
5.
OCENA STANU TECHNICZNEGO .................................................................................. 8
6.
ANALIZA NOŚNOŚCI....................................................................................................... 8
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
ZAKRES ANALIZY .......................................................................................................................................8
ZAŁOśENIA MATERIAŁOWE .........................................................................................................................9
OBCIĄśENIA .............................................................................................................................................9
METODOLOGIA OBLICZEŃ ........................................................................................................................10
W YNIKI ANALIZY NOŚNOŚCI .....................................................................................................................11
7.
WNIOSKI KOŃCOWE .................................................................................................... 12
8.
ZAŁĄCZNIKI....................................................BŁĄD! NIE ZDEFINIOWANO ZAKŁADKI.
- Z-1 – RYSUNKI
- Z-2 – RAPORT Z PRZEGLĄDU SZCZEGÓŁOWEGO
- Z-3 – BADANIA CHMIECZNE BETONU
- Z-4 – BADANIA BETONU MŁOTKIEM SCHMIDTA I PULL OUT
- Z-5 – INWENTARYZAJA ZBROJENIA
- Z-6 – SCHEMATY OBCIĄśEŃ
- Z-7 – WYNIKI NOŚNOŚCI
- Z-8 – NIWELACJA (dla obiektu dłuŜszego niŜ 19m)
®
ASPEKT , Jaworzno, ul. Chopina 96
3
Ocena nośności mostu w ciągu DW - 941 w km 16+209 w m. Wisła
1. PRZEDMIOT I PODSTAWY PRACY
1.1. Podstawa opracowania
Podstawą prawną opracowania jest umowa nr WM/P/100811/1/2 zawarta w dniu
25.10.2010r. w Katowicach pomiędzy Zarządem Dróg Wojewódzkich w Katowicach
a firmą Aspekt Sp. z o. o. z Jaworzna.
Przy opracowaniu niniejszej oceny korzystano z następujących pozycji piśmiennictwa, norm
oraz materiałów archiwalnych :
[1]
Ustawa „Prawo budowlane” z dnia 07.07.1994 r. (tekst jednolity: Dz. U. z 2006r. o nr
156, poz. 1118 z późniejszymi zmianami).
[2]
Rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2003 r.
w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty
inŜynierskie i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 63/2003 r.).
[3]
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 31 grudnia 2002 r. w sprawie warunków
technicznych
pojazdów
oraz
zakresu
ich
niezbędnego
wyposaŜenia
(Dz. U. Nr 32/2003 r. , poz. 263).
[4]
Rozporządzenie Ministra Infrastruktury
z 16 lutego 2005r. w sprawie sposobu
numeracji i ewidencji dróg publicznych, obiektów mostowych, tuneli, przepustów
i promów oraz rejestru numerów nadanych drogom, obiektom mostowym i tunelom.
[5]
PN-85/S-10030
Obiekty mostowe. ObciąŜenia.
[6]
PN-91/S-10042
Obiekty mostowe. Mosty betonowe, Ŝelbetowe i z betonu
spręŜonego. Projektowanie.
[7]
PN-82/S-10052 Obiekty mostowe. Konstrukcje stalowe. Projektowanie.
[8]
STANAG
2021.
Military Computation of
Bridge,
Ferry,
Raft and
Vechicle
Classifications. 18 September 1990.
[9]
Instrukcja do określania nośności uŜytkowej drogowych obiektów mostowych.
Załącznik do Zarządzenia Nr 17 Generalnego Dyrektora Dróg Publicznych i Autostrad
z dnia 01.06.2004 r.
[10]
Instrukcja Nr DP.-T.18M o dokonywaniu przeglądów szczegółowych obiektów
mostowych na zamiejskich drogach publicznych. Załącznik do zarządzenia nr 4
Generalnego Dyrektora Dróg Publicznych z dnia 08.03.1990 r.
®
ASPEKT , Jaworzno, ul. Chopina 96
4
Ocena nośności mostu w ciągu DW - 941 w km 16+209 w m. Wisła
1.2. Przedmiot opracowania
Przedmiotem opracowania jest most drogowy nad rzeką Wisła w ciągu DW – 941
w km 16+209 w miejscowości Wisła.
1.3. Cel i zakres opracowania
Celem opracowania jest ocena aktualnej nośności i stanu technicznego obiektu oraz
sformułowanie wniosków dotyczących moŜliwości jego dalszego uŜytkowania.
Opracowanie swoim zakresem obejmuje:
• inwentaryzację geometryczną obiektu,
• inwentaryzację uszkodzeń,
• badania diagnostyczne,
• ocenę stanu technicznego,
• analizę nośności obiektu,
• wnioski końcowe.
®
ASPEKT , Jaworzno, ul. Chopina 96
5
Ocena nośności mostu w ciągu DW - 941 w km 16+209 w m. Wisła
2. INWENTARYZACJA GEOMETRYCZNA I OPIS OBIEKTU
2.1. Inwentaryzacja geometryczna
Wymiary geometryczne obiektu przyjęto na podstawie pomiarów terenowych i inwentaryzacji
geodezyjnej. Grubości warstw pomostu i płyty pomostu określono poprzez wykonanie
odkrywki, zlokalizowanej w obrębie jezdni. Wyniki inwentaryzacji w postaci rysunków
inwentaryzacyjnych oraz protokołu z odkrywki zamieszczono w Załączniku Z-1.
2.2. Opis obiektu
Most drogowy 3-przęsłowy. Przeszkodę stanowi rzeka Odra. Kąt skrzyŜowania z przeszkodą
78°. Ustrój no śny przęsła środkowego (nurtowego) to 6 dźwigarów o szerokości 0,50m lub
0,70m i zmiennej wysokości, natomiast dwa skrajne przęsła to konstrukcje płytowe. Schemat
statyczny – ramownica. Rozpiętości teoretyczne wynoszą 24,40+38,00+29,75m.
Elementy drogi na obiekcie: chodnik (o zamiennej szerokości 2,3+1,235m), jezdnia (w tym
cztery pasy ruchu o łącznej szerokości 14,00m), chodnik (o zmiennej szerokości
2,20+1,235m).
Przyczółki i filary pełnościenne, Ŝelbetowe. Brak danych o sposobie posadowienia podpór.
WyposaŜenie konstrukcji stanowią: betonowo-stalowa balustrada, nawierzchnia jezdni –
beton asfaltowy, nawierzchnia chodnika – epoksydowa, oświetlenie obiektu – latarnie.
Odwodnienie – powierzchniowe.
3. INWENTARYZACJA USZKODZEŃ
Szczegółową inwentaryzację uszkodzeń obiektu wykonano w formie przeglądu
szczegółowego, przeprowadzonego zgodnie z instrukcją DP.T. 17 M [10], stanowiącego
jednocześnie raport z kontroli okresowej pięcioletniej obiektu wg [1] i [4]. Raport z przeglądu
szczegółowego, zawierający opis uszkodzeń oraz ich inwentaryzację fotograficzną
zamieszczono w załączniku Z-2, inwentaryzację rysunkową uszkodzeń zamieszczono w
załączniku Z-1.
®
ASPEKT , Jaworzno, ul. Chopina 96
6
Ocena nośności mostu w ciągu DW - 941 w km 16+209 w m. Wisła
4. BADANIA DIAGNOSTYCZNE
4.1. Badania wytrzymałościowe betonu
Przeprowadzone badania materiałowe miały na celu identyfikację podstawowych cech
betonu, niezbędnych do wykonania analizy aktualnej nośności mostu. Badania polowe
przeprowadzono dwiema metodami: Metodą „pull out” oraz „młotkiem Schmidta”. Po
przeanalizowaniu wyników otrzymano rzeczywistą wytrzymałość na ściskanie betonu
konstrukcyjnego dla konstrukcji nośnej oraz podpór. Wyniki badań przedstawiono w
załączniku Z-4.
4.2. Inwentaryzacja zbrojenia
Wykonano lokalizację i identyfikację zbrojenia w elementach konstrukcyjnych, w zakresie
niezbędnym do wykonania analizy nośności obiektu. Średnicę prętów zbrojeniowych oraz ich
rozstaw
określono
poprzez
wykonanie
punktowych
odkrywek.
Wyniki
odkrywki
przedstawiono w załączniku Z-5.
4.3. Badania chemiczne betonu
W ramach badań chemicznych betonu określono:
• Zawartość chlorków
• Odczyn pH betonu
Badania zawartości chlorków i odczynu pH w betonie wykonano w warunkach polowych
na obiekcie w charakterystycznych miejscach konstrukcji. Wyniki badań przedstawiono w
załączniku Z-3.
®
ASPEKT , Jaworzno, ul. Chopina 96
7
Ocena nośności mostu w ciągu DW - 941 w km 16+209 w m. Wisła
5. OCENA STANU TECHNICZNEGO
Szczegółową ocenę stanu technicznego poszczególnych elementów obiektu, wykonaną
w oparciu zinwentaryzowane uszkodzenia, przedstawiono w Raporcie z Przeglądu
Szczegółowego w załączniku Z-2.
lp.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
element
Dojazdy w obrębie skrzydeł
Nawierzchnia jezdni
Nawierzchnia chodników, krawęŜniki
Balustrady, bariery ochronne, osłony
Urządzenia odwadniające
Izolacja pomostu
Konstrukcja dźwigarów głównych
Płyta pomostu
Wsporniki pochodnikowe
Przyczółki
Filary
Koryto rzeki, przestrzeń podmostowa
Urządzenia obce
ocena
Podsumowując oceny cząstkowe dla poszczególnych elementów naleŜy stwierdzić, iŜ
stan techniczny obiektu jest niepokojący. Zakres zalecanych do wykonania prac
utrzymaniowych i remontowych określono w karcie 5 Raportu z Przeglądu Szczegółowego
(Zał. Z-2).
6. ANALIZA NOŚNOŚCI
6.1. Zakres analizy
Zgodnie z wymaganiami Zamawiającego analiza obiektu obejmuje:
1. Określenie klasy obciąŜenia (nośność obiektu) wg PN-85/S-10030 [5],
2. Określenie klasy obciąŜenia (nośność obiektu) wg PN-85/S-10030 [5] po
zdjęciu nadkładu nawierzchni,
3. Sprawdzenie konstrukcji na obciąŜenie pojazdami dopuszczonymi do ruchu po
drogach publicznych na podstawie [3],
4. Sprawdzenie konstrukcji na obciąŜenie pojazdami dopuszczonymi do ruchu po
drogach publicznych na podstawie [3], po zawęŜeniu jezdni do jednego pasa
ruchu,
5. Określenie nośności STANAG.
®
ASPEKT , Jaworzno, ul. Chopina 96
8
Ocena nośności mostu w ciągu DW - 941 w km 16+209 w m. Wisła
6.2. ZałoŜenia materiałowe
6.2.1 Beton
Na postawie badań polowych oraz normy [6] przyjęto beton klasy B20 o następujących
parametrach: Rb= 11,5 MPa, Eb=27 GPa.
6.2.2 Stal zbrojeniowa
Na podstawie badań polowych oraz normy [6] przyjęto stal zbrojeniową klasy A-I gat. St3SXb o następujących parametrach: Ra=210 MPa oraz Ea=210 GPa.
6.3. ObciąŜenia
6.3.1 ObciąŜenia cięŜarem własnym
1. CięŜar własny ustroju nośnego – g
Przyjęto cięŜar jednostkowy betonu zbrojonego równy 25,0 kN/m3
2. CięŜar elementów niekonstrukcyjnych - ∆g
- Nawierzchnia jezdni – 23 kN/m3
- Izolacja pomostu – 14 kN/m3
- Kapa chodnikowa – 25 kN/m3
- Balustrada – 0,5 kN/m
6.3.2 ObciąŜenia uŜytkowe
6.3.2.1 ObciąŜenie taborem samochodowym wg [5]
Celem określenia klasy obciąŜenia obiektu, konstrukcję przęsła obciąŜono taborem
samochodowym klasy A, B, C, D, E wg [5], tj:
•
Pojazdem „K” + obciąŜenie równomiernie rozłoŜone „q”,
Ustawienie pojazdu normowego „K” i obciąŜenia równomiernie rozłoŜonego q w przekroju
poprzecznym wykonano zgodnie z pkt. 6.3.1 [5].
Do obciąŜenia taborem samochodowym zastosowano współczynnik bezpieczeństwa γ= 1,5
(podstawowy układ obciąŜenia). CięŜar pojazdu „K” zwiększono o współczynnik dynamiczny
φ=1,25, obliczony zgodnie z pkt. 6.3.2 [5].
®
ASPEKT , Jaworzno, ul. Chopina 96
9
Ocena nośności mostu w ciągu DW - 941 w km 16+209 w m. Wisła
6.3.2.2 ObciąŜenie tłumem pieszych wg [5]
W przypadku występowania chodników dla pieszych przęsło obciąŜono cięŜarem tłumu
pieszych wg [5]. Do obciąŜenia tłumem pieszych zastosowano współczynnik bezpieczeństwa
γ= 1,3 (podstawowy układ obciąŜenia).
6.3.2.3 ObciąŜenia pojazdami dopuszczonymi do ruchu wg [3]
W celu sprawdzenia konstrukcji na obciąŜenie pojazdami dopuszczonymi do ruchu po
drogach publicznych, obiekt obciąŜono pojazdami modelowymi o masie całkowitej oraz
naciskach i rozstawach osi, spełniających wymagania wg [3]. Schematy pojazdów przyjęte
do analizy przedstawiono Załączniku Z-4. Do obciąŜenia pojazdami modelowymi
zastosowano współczynnik bezpieczeństwa γ=1,5 oraz współczynnik dynamiczny φ=1,25.
6.3.2.4 ObciąŜenia pojazdami dopuszczonymi do ruchu wg [3], po zawęŜeniu jezdni do
jednego pasa ruchu
W celu sprawdzenia konstrukcji na obciąŜenie pojazdami dopuszczonymi do ruchu po
drogach publicznych, obiekt obciąŜono pojazdami modelowymi o masie całkowitej oraz
naciskach
i
rozstawach
osi,
spełniających
wymagania
wg
[3].
Pojazdy
zostały
przeprowadzone środkiem jezdni po zawęŜeniu pasa ruchu. Schematy pojazdów przyjęte do
analizy przedstawiono Załączniku Z-4. Do obciąŜenia pojazdami modelowymi zastosowano
współczynnik bezpieczeństwa γ=1,5 oraz współczynnik dynamiczny φ=1, 25.
6.3.2.5 ObciąŜenia pojazdami wg STANAG 2021 [8]
Celem określenia klasy obciąŜenia obiektu MLC, konstrukcję przęsła obciąŜono
pojazdami gąsienicowymi i kołowymi spełniającymi wymogi umowy standaryzacyjnej
STANAG 2021 [8]. Biorąc pod uwagę szerokość jezdni na obiekcie, w zaleŜności od
analizowanej klasy obciąŜenia (schematu pojazdu), w przekroju poprzecznym pomostu
ustawiono jeden lub dwa pojazdy gąsienicowe lub kołowe. Do obciąŜenia pojazdami
zastosowano współczynnik bezpieczeństwa γ=1,35
6.4. Metodologia obliczeń
W obliczeniach statyczno-wytrzymałościowych elementów mostu wykorzystano zasady
mechaniki budowli, liniowej teorii spręŜystości oraz metodę stanów granicznych zgodnie
z [6]. Konstrukcję przęsła zamodelowano w układzie przestrzennym klasy (e1+e2,p2).
W analizie
uwzględniono
rzeczywiste
charakterystyki
geometryczne
obiektu.
Model
konstrukcji przęsła zamieszczono w załączniku Z-7.
®
ASPEKT , Jaworzno, ul. Chopina 96
10
Ocena nośności mostu w ciągu DW - 941 w km 16+209 w m. Wisła
Konstrukcję przęsła obciąŜono cięŜarem własnym, wyposaŜenia, a następnie
obciąŜeniem zmiennym:
•
taborem samochodowym wg [5],
•
tłumem pieszych na chodniku wg [5]
•
temperaturą wg [5]
•
pojazdami samochodowymi spełniającymi warunki rozporządzenia [3],
•
pojazdami samochodowymi spełniającymi warunki rozporządzenia [3], po
zawęŜeniu jezdni do jednego pasa ruchu,
•
pojazdami gąsienicowymi i kołowymi [8]
Dla kaŜdego schematu obciąŜenia odczytywano charakterystyczne wartości ekstremalnych
sił wewnętrznych w przekroju w środku przęsła (moment zginający). Następnie sprawdzano
nośność przekrojów poddanych działaniu ekstremalnych sił wewnętrznych, uwzględniając
częściowe współczynniki bezpieczeństwa, dynamiczny, a takŜe obliczeniowe parametry
wytrzymałościowe betonu, stali zbrojeniowej. Analizę nośności dla określenia normowej klasy
nośności przekroju na zginanie przeprowadzono poprzez wyliczenie napręŜeń w betonie we
włóknach ściskanych oraz napręŜeń w stali zbrojeniowej z odpowiednimi charakterystykami
wytrzymałościowymi betonu. W celu określenia dopuszczalnych pojazdów rzeczywistych
i specjalnych które mogą poruszać się po obiekcie obliczone zostały dla nich wywoływane
przez nie momenty zginające, a następnie zostały porównane z dopuszczalnymi momentami
zginającymi
jakie
są
wstanie
przenieść
przekroje
miarodajne.
W
obliczeniach
wytrzymałościowych wykorzystano program Excel 2007.
6.5. Wyniki analizy nośności
Zbiorcze wyniki analizy nośności konstrukcji przęsła przedstawia tablica 6.5.1 Szczegółowe
wyniki obliczeń znajdują się w załączniku Z-7.
Tab. 6.5.1 Wyniki analizy nośności
Klasa
obciąŜenia
mostu wg [5]
PN-85/S10030
(Aktualna/po
zdjęciu
nakładu
nawierzchni)
Klasa C /
Klasa C
®
CięŜar pojazdów spełniających
wymagania [3], dopuszczonych do
ruchu po obiekcie [t]
Samochody
Pojazdy
cięŜarowe (ruch autobusowe (ruch
dwustronny/ruch dwustronny / ruch
jednostronny)
jednostronny)
S-44/S-44
ASPEKT , Jaworzno, ul. Chopina 96
A-28/A-28
STANAG
Pojazdy
gąsienicowe
(jednostronny/
dwustronny)
G-60
G-30
Pojazdy kołowe
(jednostronny/
dwustronny)
K-60
K-30
11
Ocena nośności mostu w ciągu DW - 941 w km 16+209 w m. Wisła
7. WNIOSKI KOŃCOWE
Biorąc pod uwagę wyniki przeglądu szczegółowego, oceny stanu technicznego
i analizy statyczno - wytrzymałościowej obiektu w miejscowości Wisła w ciągu DW-941
w km 16+209 naleŜy stwierdzić, Ŝe:
I. Obiekt znajduje się w niepokojącym stanie technicznym,
II. Aktualna nośność obiektu wg [5] - klasa C,
III. CięŜar
pojazdów
wymagania
dopuszczonych do
Rozporządzenia
[3],
ruchu po obiekcie,
jest
dopuszczalny
spełniających
dla
pojazdów
samochodowych o masie 44 ton, przy ruchu jedno i dwustronnym, oraz dla
pojazdów autobusowych o masie 28 ton, przy ruchu jedno i dwustronnym,
IV.Po obiekcie mogą poruszać pojazdy gąsienicowe STANAG G30 oraz K30 w
ruchu dwustronnym. W ruchu jednostronnym mogą poruszać się pojazdy
gąsienicowe G60 oraz pojazdy kołowe K60.
Jaworzno, grudzień 2010r.
®
ASPEKT , Jaworzno, ul. Chopina 96
12
Ocena nośności mostu w ciągu DW - 941 w km 16+209 w m. Wisła
®
ASPEKT , Jaworzno, ul. Chopina 96
13