Необходими са специално диференцирани норми за преизчисляване на съществуващи мостове

Разговор с д-р инж. Иванка Топурова, катедра „Пътища и транспортни съоръжения“, Университет по архитектура, строителство и геодезия

Инж. Топурова, бихте ли запознала читателите с действащата нормативна уредба за проектиране на мостови съоръжения?
От 2012 г. Еврокод е задължителен за строежите от първа и втора категория, в които попадат и мостовите конструкции. Преди въвеждане на Еврокод се използваше Временният правилник за проектиране на бетонни и стоманобетонни пътни мостове от 1973 г., който е в по-синтезиран вид спрямо подробните части на Еврокод. Колкото и да е хубав този временен правилник и все още да е предпочитан от някои колеги, той не съдържа познанието и развитието на науката и технологиите, отразени в Еврокод. Всички части на Еврокод са действащи и се прилагат за проектиране на нови съоръжения. При преизчисляване на съществуващи конструкции има някои особености, които няма как да бъдат отчетени с нормите за ново строителство.

Кое налага преизчисляване на съществуващи мостови конструкции и какво е по-различно при тях?
Всички ние, като участници в движението, сме свидетели на много текущи ремонти на мостове, по-специално на стоманобетонни мостове. Но преди всеки ремонт или реконструкция трябва да се направи оценка на носимоспособността. Това се налага от една страна, защото има повреди в конструкцията, от друга – поради нарасналия пътен трафик спрямо този, който е бил отчетен съгласно действащите към момента на проектирането норми.

Три са основните параметъра на трафика, оказващи влияние върху носимоспособността: задръстванията, намаляване на дистанцията между превозните средства и увеличеният процент на тежкотоварните автомобили. От друга страна имаме и увеличени тегла на тежкотоварните автомобили, вследствие на развитието на спедиторската индустрия. Много от тях са и с тегло над допустимото от 40 тона.

Възможно е преизчисляването на съществуващи конструкции да се прави съгласно нормативната база за строителство на нови мостове. Това е практика, но често се доказва недостатъчен капацитет на конструкцията, която се преизчислява, съответно това води до нейното пълно заменяне или ненужна реконструкция. Тук се проявява и необходимостта от нормативна уредба за съществуващи мостове, която да подпомага проектантите при оценката на тези конструкции, а също така и при проектирането на ремонтите им. По този начин ще бъде възможно да бъде отчетено, че за съществуващите мостове се предвижда остатъчен експлоатационен период значително по-кратък от този на новите конструкции (по норми се залага 100 годишен експлоатационен период за ново строителство).

При реконструкциите има възможност за точно заснемане на конструкцията и на тази база да се намалят частните коефициенти за сигурност по натоварване. Освен това нормите за съществуващи мостове ще позволят отчитането на стари конструктивни практики, които не са коментирани в нормите за ново строителство.

Друга особеност, която няма как да бъде отчетена с прилагането на нормите за ново строителство, е фактът, че за една съществуваща конструкция може да се определи точно подвижното натоварване и да се прогнозира бъдещото такова. Също така не е необходимо отчитане на вече протекли процеси като съсъхване, пълзене и слягане на основите.

Трябва да се вземе под внимание и това, че при съществуваща конструкция могат с голяма точност да се определят характеристиките на материалите - чрез проби, и тези характеристики по правило са различни от заложените в нормите за ново строителство. Разбира се, настъпили повреди в съоръжението също трябва да бъдат отчетени при преизчисляване на конструкцията.

В обобщение, виждате колко особености има, следващи от това, че съоръжението, което разглеждаме, вече е построено и се експлоатира. Това налага преизчисляването да се извършва съгласно специализирани норми, а не тези, които са за ново строителство.

А какви са практиките в други държави?
В повечето държави от Европейския съюз има нормативи, които са специализирани в проектирането на ремонт и реконструкция на съществуващи мостове. Такъв пример са указанията за преизчисляване на съществуващи пътни мостове на немската пътна администрация, които от 2011 г. са в сила, а две години по-късно, от влизането на тези указания в сила, започват да се правят промени в наредбата. Подобни нормативни документи има в Англия, Холандия, Швейцария, Скандинавските държави, Канада.

Какво включват нормите за преизчисляване на съществуващи мостове?
Немските и австрийските норми се различават малко, но принципът, на който се базират, е един и същ, а именно въвеждане на нива на преизчисляване. По презумция в първото ниво на прецизност се използват норми за ново строителство, и в случай, че се докаже недостатъчна носимоспособност, следва надграждане и всяко следващо ниво е свързано с увеличаване на прецизността и обема на изчисленията, които могат да се извършват за даденото съоръжение.

Що се касае до частните коефиценти за сигурност, те могат да бъдат редуцирани, тъй като конструкцията съществува, и както споменах по-горе, може да бъде точно измерена. Например, съгласно британските норми, коефициент за сигурност по натоварване за собственото тегло от 1.35, съгласно Еврокод, може да се редуцира до 1.22 за съществуващи стоманобетонни конструкции и 1.05 за стоманени. Пътното натоварване също може да се редуцира, тъй като за съществуваща конструкция може да се замери видът на трафика и да се прогнозира. Тоест, вместо модела на Еврокод, може да се работи с редуцирани товарни модели. Например, ако имаме конструкция с малък отвор, около 10 метра, може да намалим натоварването с 40% до 60%.

Основен проблем у нас, а и в повечето държави от ЕС, са нормативно обусловените дефицити по отношение на поемане на напречната сила. Поради това в нормите за съществуващи мостове има специално разработени алгоритми, позволяващи редуциране на напречната сила, без това да оказва влияние върху нивото на сигурност на конструкцията.

Тук ще дам пример с ремонт на един от виадуктите на АМ „Хемус“, изпълнен с предварително напрегнати 40 m греди, където, въпреки използването на редуцираните модели, не успя да се докаже носимоспособността на конструкцията за поемане на напречни сили и беше необходимо да се усили.

Съгласно нормите, какъв тип конструкции подлежат на проверка?
Ще цитирам немските норми: всички конструкции, които са в лошо състояние, конструкции, които имат нормативно обусловени дефицити, старите мостове с недостатъчна възможност за поемане на напречни сили, също така и непрекъснати конструкции с отвори по-големи от 30 метра.

Няколко думи в обобщение на дискутираните теми.
В заключение ще обобщя, че преизчисляването на съществуващи пътни мостове на база нормативната уредба за ново строителство не може да отчете конкретните условия и настъпили повреди по време на експлоатацията на конструкцията. Затова разработки на норми, специално диференцирани и създадени за съществуващи съоръжения, биха позволили тяхната бъдеща експлоатация при запазване на необходимото ниво на сигурност.