Hodnocení existujících konstrukcí
Hodnocení existujících konstrukcí se dostává do popředí zájmu stavebních inženýrů a ekonomů v mnoha zemích na celém světě. Existující konstrukce představují významný celospolečenský problém v celé řadě technických, ekonomických a sociálně-politických aspektů. Týká se to veřejných i bytových staveb, mostů a infrastruktury včetně konstrukcí energetických systémů s velkou ekonomickou a sociální hodnotou.
Absolvoval FAST ČVUT v Praze, PhD. získal na University of Waterloo v Kanadě. Od roku 2002 je profesorem na ČVUT v Praze. V roce 2009 byl jmenován mimořádným profesorem na University of Stellenbosch, JAR. Pracuje v řadě národních a mezinárodních odborných komisí v oblasti výzkumu a normalizace (CIB, IABSE, RILEM JCSS, ISO/TC 98, CEN/TC 250). Je předsedou Technické normalizační komise TNK 38 Spolehlivost stavebních konstrukcí. Je delegátem ČR v Evropském výboru pro normalizaci CEN v rámci technické komise TC 250 Structural Eurocodes a subkomise TC 250/SC1 Actions on Structures.
Úvod
Požadavky na trvale udržitelný rozvoj zpravidla vedou k požadavku prodloužení životnosti konstrukcí za náročných omezujících podmínek. To je důvod, proč hodnocení existujících konstrukcí často vyžaduje aplikaci náročných metod, zpravidla překračujících rozsah běžných norem pro navrhování nových konstrukcí.
V současné době se problematikou hodnocení existujících konstrukcí zabývá několik národních norem (uvedených v rozsáhlé zprávě JRC Report (2015) – [1]) a tři mezinárodní normy ISO 2394 (2015) – [2], ČSN ISO 13822 (2010) – [3] a ISO 12491 (1997) – [4]. Některé postupy Eurokódu ČSN EN 1990 (2002) – [5] jsou rovněž použitelné k hodnocení existujících konstrukcí. Dodatečné informace poskytují odborné články (citované ve zprávě JRC Report (2015) – [1]) a publikace [6], [7] a [8].
Existující konstrukce bývá zpravidla podrobena hodnocení skutečné spolehlivosti v následujících případech:
■ při rehabilitaci zabudovaného vybavení, během které jsou nové nosné prvky doplněny do existujícího nosného systému;
■ při ověření nosné konstrukce s ohledem na očekávané změny vybavení, provozní změny nebo prodloužení návrhové životnosti;
■ při opravě existující konstrukce, která je poškozena vlivem časově závislých vnějších vlivů nebo mimořádného zatížení;
■ v případě pochybnosti o skutečné spolehlivosti.
V některých případech hodnocení mohou požadovat úřady, pojistné organizace, vlastníci nebo může být požadováno v plánu údržby. Zásady hodnocení existujících konstrukcí jsou v mnoha ohledech odlišné od těch, které se uplatňují při návrhu nových konstrukcí. Při hodnocení existujících konstrukcí musí být uvažován vliv skutečného procesu výstavby a následující údržby, během které mohlo dojít ke změnám, degradaci, znehodnocení a dalším zásahům do jejich stavu. Nicméně ačkoli existující konstrukce lze opakovaně zkoumat, určitý rozsah nejistot poznatků o skutečném chování základních veličin vždycky setrvá. Z těchto důvodů se při ověřování spolehlivosti existujících konstrukcí musí uvažovat, obdobně jako při návrhu nových konstrukcí, skutečná variabilita základních veličin popisujících zatížení, vlastnosti materiálů, geometrické veličiny a modelové nejistoty.
Směrná spolehlivost existujících konstrukcí se však může lišit od té, která se obvykle uvažuje u nových konstrukcí. Rozdíly mezi hodnocením existujících konstrukcí a návrhem nových konstrukcí jsou patrné z tab. 1. Základní terminologie přijatá v dokumentu ČSN ISO 13822 [3] i v nově připravovaném evropském dokumentu je zachycena v příloze A.
Zásady a postup hodnocení
Pro hodnocení existující konstrukce jsou obvykle přijaty dvě důležité zásady:
■ aplikuje se metodika současně platných norem a předpisů pro ověřování spolehlivosti konstrukcí, předchozí dokumenty se využijí jako podkladové materiály;
■ uvažují se skutečné charakteristiky materiálů, zatížení, geometrických dat a chování konstrukce, původní dokumentace se užije pouze jako podklad.
První zásada má za účel stanovit úroveň spolehlivosti stejným způsobem jako u nové konstrukce. Účelem druhé zásady je přihlížet ke všem podmínkám, které mohou ovlivnit spolehlivost konstrukce. Většina současných norem pro navrhování nových konstrukcí se opírá o principy mezních stavů v kombinaci s metodou dílčích součinitelů. Nedávné revize platných dokumentů však umožňují aplikaci metody návrhových hodnot, pravděpodobnostních postupů i analýzy rizik. Druhá zásada naznačuje, že vizuální i experimentální vyšetřování hodnocené stavby je ve většině případů nezbytné. Zpravidla je zcela nezbytné zjistit stav poškozených nebo opravovaných částí konstrukce.
Postup hodnocení lze obecně shrnout do těchto kroků:
■ stanovení účelu hodnocení dohodou se zákazníkem nebo institucí;
■ scénáře působení konstrukce a zatížení;
■ předběžné hodnocení:
■ studium dostupných dokumentů;
■ předběžný průzkum;
■ předběžné ověření;
■ rozhodnutí o okamžitém opatření;
■ doporučení pro podrobný průzkum;
■ podrobné hodnocení:
■ podrobné studium dokumentů;
■ podrobný průzkum;
■ testy materiálů a stanovení zatížení;
■ stanovení vlastností konstrukce;
■ posouzení konstrukce;
■ ověření spolehlivosti konstrukce;
■ zpráva o výsledcích hodnocení návrhu na opatření;
■ v nezbytných případech opakování celého postupu.
Podrobné hodnocení není nezbytné, jestliže předběžné hodnocení ukazuje, že konstrukce je dostatečně spolehlivá s ohledem na požadovanou zbytkovou životnost.
Průzkum
Průzkum existující konstrukce má za cíl ověřit a aktualizovat současný stav konstrukce z řady hledisek. První dojem z konstrukce se opírá o vizuální kvalitativní průzkum. Stupeň možného poškození konstrukce může být popsán verbálně: „neurčitý, žádný, malý, mírný, vážný, destruktivní“. Rozhodnutí expertů vycházející z takto formulovaného hodnocení bude převážně intuitivní.
Výstižnější hodnocení skutečného stavu konstrukce lze provést na základě výsledků následné prohlídky poskytující kvantitativní poznatky. Hodnocení existující konstrukce je typicky cyklický proces, při kterém se poznatky z první prohlídky prohlubují a potvrzují následným průzkumem. Pro všechny technické postupy průzkumu je třeba uvádět možnosti zjištění poškození, pokud nastalo, a přesnost získaných dat.
