CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
Zapojení oblasti systémů hospodaření, technologií a diagnostiky do projektu ARCHES Assessment and Rehabilitation of Central European Highway Structures Divize dopravní infrastruktury a životního prostředí Ing. Josef Stryk Doc. Ing. Emil Doupal, CSc. Doc. Ing. Karel Pospisil, Ph.D., MBA
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
ARCHES aktivity
Zapojení do pracovní skupiny WP2: Monitorování a hodnocení konstrukcí mostů
Vážení vozidel za pohybu WIM (monitorování zatížení mostních konstrukcí)
Použití metody akustické emise při zatěžovacích zkouškách vozovek
BMS – Systémy hospodaření s mosty
Dodání údajů o situaci v ČR
Dodání údajů do databáze provedených zatěžovacích zkoušek mostů
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
Vážení vozidel za pohybu - WIM
Most na dálnici
D1 km 62 – Sedlice, přes
Želivku Bridge over Zeliv, D1, Prague -Brno, Sedlice km 62 string section 1852
PRAGUE
5400
absolut
7500
5400
B strain gauge & absolut
relativ in field 1
relativ in field 2 B' water level
absolut
relativ in field 3
1852 BRNO
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
Vážení vozidel za pohybu - WIM
D1 Brno-Praha úsek Sedlice, km 62.4 WIM systém Kistler/Golden River 24
28
27
23
4
3 22
26
21
25
distance od mostu 44 m
14
18
17
13
Praha
1
2 12
16
11
15
Elektronika
- klasifikace vozidla - záznam intenzity dopravy na mostě
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
Vážení vozidel za pohybu - WIM Frekvence vozidel těžších než 3,5 tuny, všechny kategorie, před a po vstupu do EU v květnu 2005 CZ, most Sedlice, dálnice D1 16000 Typical lorry 2 axles truck & 3axle trailor 14000
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0 CS2
CS3
CS 4
CS 5
CS 6
CS 7 2004
2005
CS 8 2006
2007
CS 9
CS10
CS11
CS12
CS13
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
Vážení vozidel za pohybu WIM - dá se odvodit dynamická odezva mostu na přejezd vozidla
CERTAIN workshop
Stanice Footprint – testovací úsek na dálnici A1 ZÜRICH-BERN
Brno 25. 11. 2008
FOOTPRINT
Stanice WIM - automatický systém pro zjišťování nápravových hmotností jedoucích vozidel Senzor Modulas - automatický systém pro zjišťování kontaktních kolových tlaků jedoucích vozidel, měření tlaku v pneumatikách za jízdy, rozložení tlaků kol na vozovku a stanovení polohy přejezdu kola v příčném profilu PK Vlhkostní senzory pro stanovení vodního režimu ve vozovce PK Deflektometry osazené do vozovky pro měření deformace konstrukce vozovky v různých vrstvách Měřiče vibrací vyvozených přejezdy vozidel Teplotní senzory osazené do konstrukce vozovky silniční komunikace – měření teplotního gradientu Hlukoměr osazený v prostoru stanice
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
FOOTPRINT
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
FOOTPRINT
Vztah zrychlení x deformace
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
Akustická emise Bezpečnostní prvek při monitorování konstrukcí: - za provozu na mostě (soft l. t.), - při zatěžovacích zkouškách mostu - statických a dynamických (diagnostic l. t.), - při stanovení únosnosti mostních nosníků (proof l. t.).
Diagnostika prvků a konstrukcí: - stanovení poškození a jeho lokalizace schéma vyhodnocení stavu předpjatého betonového nosníku:
CERTAIN workshop
Akustická emise Čtyřkanálová aparatura pro snímání a vyhodnocení signálů akustické emise - základní funkcí je detekovat, lokalizovat a klasifikovat zdroje akustické emise Zapojení aparatury při měření na mostní konstrukci:
Zapojení jednoho kanálu aparatury pro měření parametrů AE:
Brno 25. 11. 2008
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
Akustická emise 1) Analýza parametrů jednotlivých událostí AE charakteristika události AE a její parametry:
2) Frekvenční analýza srovnání frekvenčních spekter: 0 .0 0 0 1
0 .1
H B1 8 Kanál 0
1 E -0 5
H B2 8 Kanál 0
0 .0 0 1
1 E -0 7
0 .0 0 0 1
1 E -0 8
1 E -0 5
1 E -0 9
1 E -0 6
1 E -1 0
1 E -0 7
1 E -1 1
1 E -0 8
1 E -1 2
1 E -0 9
1 E -1 0 4
6
8
10
20
Frekvence
40
[k H z ]
60
80
100
200
2-po
1 E -1 3
1-před
Amplituda
1 E -0 6
0 .0 1
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
Akustická emise
stále ve vývoji – pouze několik aplikací při měření in-situ
vysoký útlum signálu v betonu (vzdálenost snímačů do 2 m)
důležitý je poměr mezi aktivitou AE při zatížení a odtížení
existuje několik metod způsobů vyhodnocení – Felicity ratio, parametrická analýza, analýza intenzit, energií, amplitůd, frekvencí, b-value …
dovede rozlišit vznik tahové a střihové trhliny (v laboratorních podmínkách – MTA
Použití na betonových nosnících není standardizováno
RILEM TC 212-ACD, COST 534, EWGAE, USA (Oregon, Texas), Japonsko, Polsko, Itálie, UK …
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
Systém hospodaření s mosty - BMS
v rámci projektu BRIME – byly zjištěny informace z různých zemí a navržena struktura finančního modulu, který byl použit také v ČR (Pontex, VARS)
V rámci ARCHES – posbírat informace o situaci v NČZ
vypracování dotazníku (založeno na BRIME)
vypracování národních zpráv
rešerše literatury
návrh doporučení
Moduly:
- Administrativní
- Evidenční
- Inspekční
- Údržbový
- Finanční
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
Systém hospodaření s mosty - BMS Stát Anglie Bulharsko Česká republika
Začátek používaní BMS 2001 Vyvíjí se od 2004/2005
Zahrnutí priorizace v BMS Ano
Počet mostů v BMS 8600
Použitý systém/software
-
4900
-
2002
Ano
20490
IIS databáze + MS SQL Server
Itálie Lotyšsko Maďarsko
Právě se vyvíjí 1986 2002 1996
Ano Ano Ano
800 na dálnicích 3626 1775 6000
Německo
2000/2001
Ano
38000
Slovensko Srbsko
1998 1985
Ano Ano
7664 3500
Chorvatsko
Ano
Oracle
Oracle 10.G Oracle, SQL server LarBrutus Vlastní systém SIB-Bauwerke; BMS-Optimisation-tools Vlastní - Microsoft Access BPM
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
BRIME (BRIdge Management in Europe - 4FP, 2000) D07 – Decision on repair/replacement – kapitola 6 Funkce celkových nákladů (ceny) C byla vyvinutá za účelem kvantifikování nákladů:
C = CC + CI + CM + C R + CF + C U + CO − VS kde CC CI CM CR CF CU CO VS
náklady stavby mostu, náklady na provádění prohlídek, náklady na údržbu, náklady na opravy, náklady na odstranění poruch, uživatelské náklady, ostatní náklady, zbytková hodnota mostu.
Cílem je minimalizovat celkové náklady C s udržením spolehlivostí nad minimální povolenou hodnotou v průběhu životnosti: * minimalizovat C s podmínkou P ≤ P f ,life f ,life
Metoda je strukturovaná do třech fází: 1) Identifikace faktorů. 2) Hodnocení faktorů. 3) Porovnaní alternativ a výběr.
V navrhovaném modelu každé rozhodnutí o opravě je vykonáno na základě indexu opravy (repair index RI) každé možnosti, který indikuje náklady na navrhovanou opravu v porovnaní s možností „nedělej nic“ nebo s jinými referenčními možnostmi:
RI =
(CI + CM + CR + CF + C U + CO − VS )Oprava nebo nahrada
(CI + CM + CF + C U + CO − VS ) Nedělaní nic nebo referenční alternativa
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
NCHRP report 590 (USA, 2007) Multi-objective optimization for bridge management systems Model pro hodnocení jednotlivých mostů – srovnání použitím měřených charakteristik : Cíl
Měřené charakteristiky
1. Zachovaní stavu mostu
(a) Stupeň stavu - Condition Ratings (NBI 58-60,62) – od 0 do 9 (b) Index zdraví - Health Index – od 10 do 100 (c) Stupeň dostatečnosti - Sufficient Rating 2. Zlepšení bezpečnosti (a) Geometrický stupeň/Funkční zastaraní (b) Inventární stupeň nebo Provozní stupeň (a) Stupeň zranitelnosti na výmol 3. Ochrana vůči extrémním (b) Stupeň kritické únavy/lomu událostem (c) Stupeň zranitelnosti na zemětřesení (d) Stupeň zranitelnosti na další neštěstí (srážka, přetížení, způsobené lidským faktorem) 4. Minimalizace nákladů správce (a) Počáteční náklady - Initial Cost (b) Náklady správce na životní cyklus - Life-Cycle Agency Cost 5. Minimalizace nákladů uživatele (a) Náklady uživatele na životní cyklus - Life-Cycle User Cost
Pro každý most v inventáři se hodnotí tři možné přístupy: • nedělat nic, • údržba, opravy, rehabilitace a zlepšení (MRR&I), • totální nahrazení.
CERTAIN workshop
Brno 25. 11. 2008
COST 345 Report of Working Groups 4 and 5, (Ljubljana, 2004) Numerical techniques for safety and serviceability assessment Management of Highway structures (TRL, London, 2005) A code of Practice. Guideline document Reliability-based classification on the load carrying capacity of existing bridges report 291 (Denmark, 2004) Guideline document
