Problematika životnosti mostů - II

Systém hospodaření s mosty - BRIDGE MANAGEMENT SYSTEM

Pojem Bridge Management System (dále BMS) zahrnuje všechny činnosti související s bezpečností a funkčností mostů jako důležité součásti silniční sítě. BMS založený na databázovém systému je nástroj zahrnující všechny manažérské funkce a inženýrské požadavky nutné pro efektivní výkon a optimalizaci všech operací souvisejících s mosty.

• zajištění bezpečnosti dopravy (únosnost, geometrie, omezení)
• optimalizace použití přidělených prostředků
• minimalizace nákladů na údržbu
• zabezpečení kapacity silniční sítě
• prognózy o budoucí potřebě finančních prostředků
• variantní vývoj stavu mostů v závislosti na výši finančních prostředků
• organizace preventivní údržby

Velmi důležitou roli hraje objektivnost údajů vkládaných do systému, neboť jen tak lze stanovit skutečné priority a posoudit hlavní tendence v hospodaření s mosty v různých časových horizontech.. Bylo proto nutno vytvořit jednotnou bázi pro posuzování závad (katalogy závad a údržby) a finanční ohodnocení jednotlivých činností (katalogy cen).

V 70. a 80. letech se vývoj ve vyspělých státech soustřeďoval na jednotlivé činnosti související s mosty odděleně (vytváření inventárních databází, prohlídky, zatížitelnosti, spolehlivost, údržba atd.). Ve 2. polovině 80. let vznikl požadavek na komplexní řešení problematiky mostů v severských zemích (Dánsko, Finsko) a USA. V poslední dekádě minulého století byl BMS vyvíjen v řadě států světa. Základní požadavky na systém a koncepci jeho rozvoje byly formulovány v Doporučení OECD vydaného v r.1992 v Paříži. které vycházely ze zkušeností s BMS v těch zemích, kde byly tyto systémy využívány již delší dobu a reflektují tedy výhody a funkčnost těchto systémů.

V současnosti směřuje trend ve vyspělých evropských státech k vytváření a neustálému zdokonalování BMS, neboť jeho účinnost byla v minulé dekádě jednoznačně prokázána. Na vývoji, zavedení a provozu systému a také na jeho následném zdokonalování se podílejí vždy společně státní a soukromé organizace. Řízením systému bývá obvykle pověřeno samostatné oddělení na nejvyšší úrovni administrativy (např. Dánské ředitelství silnic).

Stav v ČR

Zvolena byla 2. varianta s podmínkou transformace dat ze Silniční databanky Ostrava do sytému. Pro variantu 1 byly nevýhodou vysoké provozní náklady (inovace SW, školení atd.), přičemž náklady na koupi základního SW byly poměrně přijatelné - cca 2,5-3 mil. Kč. Jedním z důležitých podkladů pro toto rozhodnutí byly veřejně prezentované závěry o implementaci dánského sytému v zahraničí preferující vytváření samostatných BMS pro daný stát před modifikací stávajících systémů na specifické podmínky.

Z prvních zkušeností je zřejmé, že vytvoření a zavedení komplexního systému jako celku v jednom stanoveném termínu je nereálné a neefektivní. Postupné skládání systému z dílčích bází a modulů, jejich zkušební provoz v omezeném počtu regionů a budování nadstavbových částí je postup, který se v zahraničí osvědčil a bude preferován i v ČR (např. dánský systém Danbro byl zaveden ve všech dánských regionech až po více než 10 letech od jeho první aplikace v Dánsku, přičemž mezitím byl regionálně zaveden v několika státech Evropy).

Základní částí systému je objektivní databáze pro jednotlivé činnosti. Ve všech vyspělých státech byl v začátcích vývoje BMS k dispozici dobře organizovaný a počítačově zpracovaný systém správy dat, který bylo možno pouze transformovat do potřebné formy a na němž bylo možno stavět další moduly. Pro SW všech systémů, s nimiž jsme se seznámili, jsou v současnosti používány běžné a snadno ovladatelné aplikace Microsoftu. V ČR se předpokládá transformace dat ze Silniční databanky Ostrava, přestože jsou v řadě případů neobjektivní (např. zatížitelnosti).

Další základní prvek systému. Prvořadá je objektivnost údajů vkládaných do systému, a proto bylo třeba najít objektivní kritéria pro hodnocení stavu mostů a poruch. K tomu slouží podrobné katalogy závad a manuály, které poruchy na jednotlivých prvcích jednoznačně definují a přiřazují jim kódy nutné pro další počítačové zpracování. Optimální struktura prohlídek odpovídá zvyklostem v ČR tj. běžné prohlídky (každoroční), hlavní prohlídky (2 skupiny, interval 1-3 roky a 3-6 výjimečně 10 let) a mimořádné (speciální) prohlídky (kdykoliv jsou potřebné, vyžaduje se vysokoškolské technické vzdělání s dlouholetou praxí a se zkušenostmi v diagnostice). Pro sjednocení kritérií při hodnocení mostů byl v ČR v r.2000 vypracován podrobný Katalog závad.

Na rozdíl od našich zvyklostí se neposuzuje most jako celek, ale je rozdělen na jednotlivé prvky, které se hodnotí zvlášť z hlediska původu a rozsahu poškození. Běžný most obsahuje 6-10 prvků. Pro každý prvek jsou vybrány měřitelné a kvantifikovatelné parametry, které se při prohlídkách sledují. Prvku je přiřazen určitý typ prostředí (4 typy) a stavební stav (5-ti bodová stupnice). Poškození je stanoveno procentuálně pro každý stav v daném prvku nebo přímo změřeno na konstrukci. U speciálních prvků se postupuje individuálně. Každému stupni odpovídá následná činnost, u betonového prvku např.: žádná činnost, různé formy údržby (výplň trhlin, povrchová sanace, hloubková sanace apod.), oprava či náhrada.

Nové trendy v oblasti prohlídek : optimalizace časových intervalů, plánování prohlídek a jejich vyhodnocení (základ pro efektivnost celého systému). Snahou je shromažďovat získané údaje a centrálně je vyhodnocovat v širších souvislostech. Dále pak formulovat obecné závěry zejména s ohledem na prognostiku životnosti. Požadavky na nedestruktivní zkušebnictví, které se provádí přímo při prohlídkách se zvyšují. V minulosti bylo obvykle postačující vizuální posouzení závad. Nyní se vyžaduje zejména prognóza budoucího chování a stanovení zbytkové životnosti. Součástí prohlídek je dnes běžně zjišťování hloubky karbonatace, obsah chloridů a rozsah koroze výztuže (nejobvyklejší metody : ultrazvuk, sonary, infra-červené kamery, radary, měření el. potenciálů, radiografie, vibrační analýza). Stále častěji se mosty již při výstavbě vybavují monitorovacím zařízením s průběžným sběrem dat. Velké mosty mají vlastní individuální režim.

Nové trendy v plánování :

• stanovit objektivní technická kritéria pro přiřazení priorit
• změnit fixní intervaly údržbových prací na plánování dle skutečného stavu mostu
• vytvořit koncept “level-of-service”, viz. dále
• zlepšit vzájemnou vazbu mezi prohlídkami a údržbou.

Doporučuje se zavést tzv. “level-of-service” tj. kritérium funkční dostatečnosti. Funkční dostatečnost byla definována jako schopnost mostu bezpečně přenést požadované zatížení, nezvyšovat možnosti dopravních nehod a neomezovat volný pohyb vozidel (na i pod mostem). Mosty, které nevyhovují zvoleným kritériím jsou příčinou vyšších dopravních nákladů kvůli objížďkám, vyšší časové náročnosti a většího počtu nehod.

V BMS jsou tato kritéria hodnocena z pozice celé silniční sítě a mají 2 hlavní cíle - slouží jako doplňující kritérium při porovnání s měřitelnými a kvantifikovatelnými parametry a zavádí srovnávací hladinu pro stanovení minima přípustných odchylek na silniční síti ve vztahu k obecné dopravní politice. Pokud není dosaženo minimální stanovené “level-of-service” musí se provádět podrobné rozbory a výpočty ztracených nákladů pro různé alternativy.

Predikce vývoje závad a jejich rozsahu a životnosti

Stanovení zbytkové životnosti a předpověď jejího dalšího vývoje v závislosti na údržbě a opravách jsou nejdůležitější částí optimalizačního procesu. Ve všech systémech existuje analýza údržby a oprav a předpověď změny stavu v budoucnu založená na vykonaných či nevykonaných činnostech. V počátcích BMS se začínalo s velmi jednoduchými modely, které se postupně vyvíjely. Jako základ sloužily statistické informace. Nejpoužívanější je tzv. “Markovian chain deterioration model”, který vychází nejen z průměrného věku, ale aktuálního stavu mostu. Právě tento modul tvoří “know-how” celého systému, neboť je evidentní, že rozdílnost klimatických podmínek, velikost silniční sítě, geografické podmínky, kvalita a možnosti údržby a také různá technická vyspělost a finanční možnosti jednotlivých států v minulosti vedou k vytváření zcela specifických vlastností modulu. Základním pravidlem je, že se hodnotí samostatně jednotlivé elementy, které mají rozdílné životnosti. V zásadě jsou 2 druhy modelů :

Z hlediska uzavření mostu či omezení provozu se rozlišují pojmy konstrukční nedostatečnost (odhad 50-100let, např. kolaps některé z nosných částí) a funkční nedostatečnost (25-50let, např. malá zatížitelnost).

Za rozhodující pro optimalizaci přidělených finančních prostředků jsou rozpočtové moduly. Pro jednotnost a objektivní stanovení priorit je nutno vydávat a průběžně aktualizovat ceníky či katalogy cen, které zahrnují údaje o cenách projektů, prohlídek, údržby (minimální, optimální náklady), oprav, rekonstrukcí, novostaveb a také o nákladech provozovatele (správce) a uživatele při případných opravách či uzávěrách. Variantní zadání finančních prostředků umožňuje nalézt a vyloučit nepřípustné alternativy, které by omezily funkčnost silniční sítě.

• Inventář

• Prohlídky
• Údržba
• Data o objektu
• Dopravní průzkumy
• Data o nehodách
• Data o nákladech