Wielu ludzi błędnie uważa, że obciążenie projektowe mostów drogowych, takie jak H30, H13 czy H10, bezpośrednio decyduje o maksymalnej dopuszczalnej masie pojazdu przejeżdżającego przez most. Prowadzi to do błędnego przekonania, że most projektowy H30 jest przeznaczony dla pojazdów o masie 30 ton, H13 dla 13 ton, a H10 dla 10 ton. Jest to jednak całkowicie błędne rozumowanie, które może prowadzić do poważnych konsekwencji w zarządzaniu obciążeniem eksploatacyjnym mostów drogowych.
Aby wyjaśnić tę kwestię, musimy właściwie zrozumieć istotę obciążenia projektowego mostu. Normy projektowania mostów, takie jak norma Austroads z Australii, jasno definiują, że: „Obciążenie ruchome to obciążenie strumienia pojazdów (pojedynczych pojazdów lub kolumn pojazdów) lub pieszych. Wartość i rozmieszczenie obciążenia nominalnego, o charakterze teoretycznym, określone w normie, wywołają w konstrukcji efekty równoważne efektom wywołanym przez pojedyncze pojazdy lub kolumny pojazdów w rzeczywistości.”
Istota Obciążenia Projektowego Mostów Drogowych
W rzeczywistości pojazdy ciężarowe poruszające się po drogach publicznych mają bardzo zróżnicowane masy. Ich losowa eksploatacja wywołuje różne efekty na konstrukcję mostu, w tym siły wewnętrzne, odkształcenia, przemieszczenia, drgania i osłabienie trwałości. Aby uprościć proces projektowania przy jednoczesnym zapewnieniu bezpieczeństwa, badacze i autorzy norm wprowadzili pojęcie „obciążenia projektowego”.
Obciążenie projektowe nie jest obciążeniem konkretnego pojazdu, lecz hipotetycznym, teoretycznym schematem obciążenia. Schemat ten jest skonstruowany tak, aby efekt, jaki wywołuje na konstrukcję mostu, był równoważny, a nawet większy, niż efekt rzeczywistego strumienia pojazdów. Zapewnia to, że most jest zaprojektowany z wystarczającą nośnością i bezpieczeństwem podczas eksploatacji.
Różne normy projektowania mostów mogą wykorzystywać różne schematy obciążenia projektowego. Na przykład normy rosyjskie (CHnII 84), amerykańskie (AASHTO 1994, 1998) i wietnamskie (22TCN 272-05) wykorzystują szeregi sił skupionych lub rozłożonych równomiernie. Natomiast norma 22TCN 18-79 z Wietnamu, CHnII 200-62 z byłego ZSRR, AASHTO 1992 z USA, DIN 1072 z Niemiec i AUSTROADS 1992 z Australii wykorzystują pojedyncze pojazdy i kolumny pojazdów projektowych (również szeregi sił skupionych).
Obciążenia Projektowe H30, H13, H10 Według 22TCN 18-79
Wietnamska norma 22TCN 18-79 reguluje obciążenia projektowe mostów drogowych, w tym obciążenia H30, H13 i H10. Artykuł 2.12 tej normy wyraźnie określa:
- Obciążenia H30 i XB80: Stosowane dla dróg o znaczeniu międzynarodowym, głównych dróg o istotnym znaczeniu gospodarczym, politycznym, kulturalnym, obronnym służących całemu krajowi, o bardzo dużym natężeniu ruchu w przyszłości, a także dróg dojazdowych łączących ważne obszary przemysłowe z dużymi miastami oraz głównych dróg krajowych klasy IV i wyższej.
- Obciążenia H10 i X60 lub H13 i X60: Stosowane dla dróg lokalnych w województwach, dróg dojazdowych do zakładów przemysłowych i dróg gospodarczych w województwach należących do systemu dróg klasy IV i niższej.
Ilustracja: Schemat przedstawiający rozmieszczenie kolumny pojazdów standardowych H30, jednego z obciążeń projektowych określonych w normie 22TCN 18-79.
Schemat przedstawiający rozmieszczenie kolumny pojazdów standardowych H30, jednego z obciążeń projektowych określonych w normie 22TCN 18-79.
Do obliczania sił wewnętrznych wywołanych pionowym obciążeniem ruchomym, norma 22TCN 18-79 określa schemat obciążenia projektowego H30 jako kolumnę pojazdów standardowych składającą się z 2 rodzajów pojazdów 3-osiowych, każdy o masie całkowitej 30 ton, ułożonych naprzemiennie w odległości 10 m. Każdy pojazd ma oś przednią 6 ton, oś tylną 12 ton i drugą oś tylną 12 ton. Jednak odległość między osią tylną a osią przednią tych dwóch typów pojazdów jest różna (4 m i 6 m), a odległość między drugą osią tylną a poprzednią osią tylną wynosi 1,6 m.
Podobnie, obciążenia projektowe H13 i H10 również mają własne schematy pojazdów i kolumn pojazdów standardowych, z różnymi obciążeniami osi i masami całkowitymi pojazdów. Należy podkreślić, że wartości H30, H13, H10 nie są maksymalnymi dopuszczalnymi masami pojazdów podczas eksploatacji mostu.
Właściwe Zrozumienie Obciążenia Eksploatacyjnego Mostu
W przeszłości dochodziło do nieporozumień, gdy wiele mostów było oznaczanych znakami ograniczenia nośności na podstawie wartości obciążenia projektowego. Na przykład most projektowy H30 był oznaczany znakiem 30 ton, H13 znakiem 13 ton, a H10 znakiem 10 ton. Był to poważny błąd, utrudniający transport i niepotrzebnie zwiększający koszty budowy mostów.
Nawet próba obciążenia mostu określoną kolumną pojazdów nie może dać dokładnego wniosku na temat obciążenia eksploatacyjnego, jeśli metoda próby obciążenia jest nienaukowa i jednostronna.
Jak zatem określa się obciążenie eksploatacyjne mostu drogowego? Obciążenie eksploatacyjne, zwane również obciążeniem dopuszczalnym, zależy od wielu czynników, w tym:
- Rzeczywistego stanu mostu: Nowo wybudowany most będzie miał inne obciążenie eksploatacyjne niż most używany i wykazujący oznaki zużycia.
- Wyników przeglądów mostu: Okresowe przeglądy mostu pomagają dokładnie ocenić aktualną nośność mostu.
- Przepisów organu zarządzającego drogami: Na podstawie powyższych czynników organ zarządzający wyda decyzję w sprawie obciążenia eksploatacyjnego i umieści odpowiednie znaki drogowe.
Nie można i nie należy bezpośrednio brać wartości obciążenia projektowego, takiego jak H13 w „obciążeniu osi pojazdu h13”, i narzucać go jako obciążenia eksploatacyjnego. Obciążenie projektowe jest jedynie daną wejściową do procesu projektowania mostu, zapewniającą, że most ma wystarczającą nośność zgodnie z normami. Obciążenie eksploatacyjne jest rzeczywistą wartością, jaką pojazdy mogą przejeżdżać przez most, i wartość ta musi być określona w sposób naukowy, w oparciu o stan mostu i obowiązujące przepisy.
Podsumowanie
Zrozumienie różnicy między obciążeniem projektowym a obciążeniem eksploatacyjnym jest niezwykle ważne w zarządzaniu i eksploatacji mostów drogowych. Błędne przekonanie o utożsamianiu tych dwóch pojęć spowodowało w przeszłości wiele negatywnych skutków. Dla zarządców, inżynierów mostów drogowych i użytkowników dróg, posiadanie tej wiedzy przyczyni się do zapewnienia bezpieczeństwa ruchu drogowego, optymalizacji transportu i efektywnego wykorzystania infrastruktury drogowej. W szczególności, wspominając obciążenie osi pojazdu H13, należy rozumieć, że jest to parametr projektowy, a nie rzeczywiste ograniczenie masy pojazdu podczas przejazdu przez most.
