Eurokody w projektowaniu obiektów mostowych z perspektywy

Eurokody w projektowaniu obiektów mostowych
z perspektywy polskiego projektanta
Tomasz Kaczmarek ARCADIS Sp. z o.o.
Imagine the result
ARCADIS
2
Holandia – siedziba główna
www.arcadis-global.com
www.arcadis.pl
3
Belgia
Niemcy
Brazylia
Polska
Chile
Rumunia
Chiny
USA
Czechy
Wielka Brytania
Francja
Włochy
ok.15 tys. pracowników
(0,5 tys. w Polsce)
1,8 mld € przychodu (2009)
DąŜymy do rozwoju infrastruktury i budownictwa w równowadze
i z uwzględnieniem środowiska społecznego i naturalnego.
W ten sposób tworzymy korzyści dla naszych klientów, pracowników
i akcjonariuszy.
Imagine the result
Mosty:
Francja
Belgia
Holandia
Polska (ok. 80 inŜynierów)
Rumunia
Stany Zjednoczone
5
GKN Bridges
Comunities
of Practice
6
ARCADIS - wdraŜanie Eurokodów
ARCADIS Belgia
w pełni wdroŜone (od lat 80 ubiegłego stulecia)
ARCADIS Francja
wdraŜanie
ARCADIS Holandia
wdraŜanie, EC obowiązkowe po 01.01.2011
ARCADIS Rumunia
przygotowania do wdroŜenia, brak postanowień
krajowych
ARCADIS Polska
przygotowania do wdroŜenia praktycznie
nie rozpoczęte
ARCADIS USA
obserwacja i zainteresowanie
Imagine the result
EUROKODY
- opinie
8
9
Ujednolicenie
norm
Eurokody
10
Element rozwoju światowego rynku
budowlanego
Obserwowane i studiowane z uwagą przez cały
świat
Najaktualniejszy zestaw norm na świecie
Wysoko oceniane, zwłaszcza za opieranie się
na badaniach
Nie podają gotowych receptur – wymagają
dobrej znajomości podstaw
UwaŜane za zbyt obszerne
Stosowane jako wzór do tworzenia nowych
zestawów norm (z korektami)
WDROśENIE EUROKODÓW
W PROJEKTOWANIU MOSTÓW
W POLSCE
11
Istotne
czynniki
procesu
implementacji
Uniwersalność projektantów
Objętość materiału
Czas i pieniądze
Oferta szkoleniowa
Literatura
Metody projektowania
12
Uniwersalność
projektantów
Obszar
działania
projektanta
mostowego
MOSTY
WIADUKTY
KŁADKI
PRZEPUSTY
KONSTRUKCJE OPOROWE
TUNELE
bezpośrednie
palowe
inne pośrednie
WZMACNIANIE PODŁOśA
GRUNT ZBROJONY
KOTWY GRUNTOWE
FUNDAMENTY
HYDOLOGIA I HYDRAULIKA
ARCHITEKTURA MOSTÓW
13
kolejowe
drogowe
dla pieszych
dla zwierząt
dla urządzeń
beton
stal
stal+beton
stal+grunt
beton+grunt
grunt+geosyntetyk
drewno
kamień
cegła
- Obszar działania
a układ norm projektowania
Uniwersalność projektantów
Podstawowy:
Dodatkowy:
ObciąŜenia
Konstrukcje drewniane
Konstrukcje betonowe
Konstrukcje stalowe
Konstrukcje zespolone
Fundamenty bezpośrednie
Fundamenty palowe
Konstrukcje oporowe,
w tym grunt zbrojony
14
Wzmacnianie podłoŜa
Konstrukcje geotechniczne
specjalne (mikropale, kotwy
gruntowe)
Objętość - Normy określające zasady ogólne
projektowania
Dotychczas:
brak
Po wprowadzeniu Eurokodów:
PN-EN 1990 Zasady projektowania konstrukcji
PN-EN 1990:2004/A1 (kombinatoryka,
sprawdzanie stanów granicznych niezaleŜnych
od materiału)
Liczba stron:
Cena:
15
105 (z poprawkami)
273,70 zł
Objętość - Normy obciąŜeniowe
Dotychczas:
Po wprowadzeniu Eurokodów:
PN-S-10030
PN-EN 1991-1-1 (obciąŜenia stałe)
PN-EN 1991-1-3 (obciąŜenie śniegiem)
PN-EN 1991-1-4 (oddziaływanie wiatru)
PN-EN 1991-1-5 (oddziaływania termiczne)
PN-EN 1991-1-6 ( oddziaływania w trakcie
budowy)
PN-EN 1991-1-7 (oddziaływania wyjątkowe)
PN-EN 1991-2 (obciąŜenia ruchome)
Obiekty mostowe.
ObciąŜenia.
Liczba stron: 23
Cena: 73,20 zł
16
Liczba stron:
Cena:
768 (z poprawkami)
1091,90 zł
Objętość - Normy konstrukcyjne (1)
Dotychczas:
Po wprowadzeniu Eurokodów:
PN-S-10042
(mosty betonowe)
PN-EN 1992-1-1 (konstr. betonowe)
PN-EN 1992-2 (mosty betonowe)
brak
PN-EN 1994-1-1 (konstr. zespolone)
PN-EN 1994-2 (mosty zespolone)
PN-B-03020 (posadowienia
bezpośrednie)
PN-B-02482 (pale)
PN-B-03010 (ściany
oporowe)
PN-EN 1997-1 (projektowanie
geotechniczne)
17
Objętość - Normy konstrukcyjne (2)
Dotychczas:
Po wdroŜeniu Eurokodów:
PN-S-10052 (mosty stalowe) PN-EN 1993-1-1 (zasady ogólne)
PN-EN 1993-1-5 (blachownice)
PN-EN 1993-1-6 (powłoki)
PN-EN 1993-1-7 (płyty)
PN-EN 1993-1-8 (węzły)
PN-EN 1993-1-9 (zmęczenie)
PN-EN 1993-1-10 (kruche pękanie &
ciągliwość międzywarstwowa)
PN-EN 1993-1-11 (cięgna)
PN-EN 1993-2 (mosty stalowe)
pominięto: konstrukcje zimnogięte, ze stali
nierdzewnej, ze stali wysokiej wytrzymałości)
18
Objętość - Normy konstrukcyjne (3)
Dotychczas:
Po wprowadzeniu Eurokodów:
Razem:
Razem:
Liczba stron:
Cena:
Liczba stron: 216
Cena: 626,60 zł
1246 (z poprawkami)
2228,00 zł
Objętość - Komplet norm dla zakresu
podstawowego
Dotychczas:
Po wprowadzeniu Eurokodów:
Liczba stron: 239
Cena: 699,80 zł
Liczba stron:
Cena:
19
2119 (z poprawkami)
3596,60 zł
Objętość – Czy jesteśmy na to skazani?
20
prof. Calgaro
Konferencja „Codes in Structural
Engineering” Cavtat 2010,
dyskusja
21
Wprowadzenie Eurokodów to
decyzja polityczna. Zobowiązaliśmy
się do tego i nie ma odwrotu.
Obecna edycja Eurokodów jest juŜ
zamknięta – nic więcej się nie da
zrobić.
Przystępujemy do przygotowania
następnej edycji Eurokodów - tu
trzeba skoncentrować nasze wysiłki
zmierzające do tego, Ŝeby Eurokody
były lepsze.
Szwajcaria – niekoniecznie oryginalne Eurokody
Szwajcaria ma bardzo długą tradycję w zakresie opracowywania
norm – pierwsze przepisy dotyczące projektowania i wykonywania
mostów opublikowano w 1892 r.
Normy opracowane są przez Szwajcarskie Stowarzyszenie
InŜynierów i Architektów SIA
Prace wykonywane są przez profesjonalistów dla profesjonalistów,
głównie na zasadzie wolontariatu
W latach 1997-1999 SIA rozpoczęło prace nad opracowaniem
nowego zestawu norm opartych na Eurokodach
W roku 2003 wprowadzono do stosowania zestaw norm od SIA
260 do SIA 267
Koszt operacji: ≈ 5 mln € , przy 50% udziale wolotariatu
Aktualnie SIA dokonuje rewizji norm w celu lepszej harmonizacji z
Eurokodami, które funkcjonują jako równoległy zestaw norm
Imagine
22 the result
Porównanie norm SIA i Eurokodów
Markus Gehri: Concise Codes for Structural Design – The Swiss
Structural Codes (Codes in Structural Engineering, Cavtat 2010)
Imagine the result
Czas i pieniądze - Terminy
Wycofanie norm sprzecznych z EC najpóźniej do końca marca 2010
(wg przedmowy do PN-EN 1991-2 normy sprzeczne powinny były
zostać wycofane najpóźniej do grudnia 2009 r.)
Polskie wersje części mostowych norm konstrukcyjnych (PN-EN 19922:2010, PN-EN 1993-2:2010, PN-EN 1994-2:2010) zostały
opublikowane w ostatnich dniach marca 2010 r.
Wg strony internetowej Ministerstwa Infrastruktury ani program prac
legislacyjnych Ministra Infrastruktury na I półrocze 2010 r., ani projekty
aktów prawnych nie zawierają zmiany „Rozporządzenia Ministra
Transportu i Gospodarki Morskiej z dnia 30 maja 2000 r. w sprawie
warunków technicznych , jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty
inŜynierskie i ich usytuowanie” w zakresie obciąŜeń. Rozporządzenie
to, w randze przepisu techniczno-budowlanego, uniemoŜliwia
rzeczywiste wprowadzenie Eurokodów do projektowania mostów
drogowych poprzez wskazanie normy obciąŜeniowej PN-S10030:1985.
24
Czas i pieniądze –
Chorwacja
W 2005 r. rozpoczęto realizację 5-letniego programu rządowego, w
ramach którego obowiązkowe szkolenia odbyli wszyscy uprawnieni
inŜynierowie.
KaŜdy z uczestników programu musiał zdobyć 100 punktów
poprzez udział w konferencjach, kursach, seminariach i
warsztatach. 80% punktów trzeba było zdobyć poprzez
licencjonowanych organizatorów szkoleń: uczelnie i organizacje
zawodowe (licencji udzielało odpowiednie ministerstwo).
Wydano szereg publikacji – dla konstrukcji betonowych łącznie ok.
3600 stron, w tym niektóre o znacznej objętości ok. 1000 stron.
J. Radić, A.Kindij: Implementation of Structural Eurocodes in
Croatian Engineering practice. Codes in Structural Engineering,
Cavtat 2010
Imagine
25 the result
Czas i pieniądze –
przykład Dopravoprojektu
Bratysława (230 osób, ok. 50 mostowców)
Dwuetapowe szkolenie, którym objęto wszystkich mostowców:
1. Rok 2008 – dwutygodniowe szkolenie teoretyczne
przygotowane przez Uniwersytet Techniczny w Bratysławie.
2. 2. Rok 2010 – dwutygodniowe szkolenie teoretyczne i
praktyczne w mniejszych zespołach. Szkolenie prowadzili
pracownicy wyŜszych uczelni z Bratysławy i Brna oraz
reprezentanci firmy zapewniającej oprogramowanie.
Wymiana i upgrade głównego oprogramowania (Scia Engineer,
TM18)
Zakupy mniejszych programów do wymiarowania konstrukcji
betonowych
Po 01.04.2010 jedynymi aktualnymi normami są Eurokody
System uprawnień projektowych zmniejsza problemy z wdroŜeniem
Imagine
26 the result
Czas i pieniądze – Koszt implementacji
Eurokodów w firmach projektowych
Z uwagi na duŜą objętość nowego materiału i nowość procedur
projektowych w polskich firmach naleŜałoby organizować szkolenia o
rozmiarze podobnym jak w Dopravoprojekcie Bratysława.
Wraz z wymianą lub upgradem oprogramowania wdroŜenie Eurokodów
oznaczałoby poniesienie kosztów równych około 7% rocznych
przychodów przypadających na 1 inŜyniera branŜy mostowej i
dodatkową utratą około 8% przychodów . W mniejszych firmach
obciąŜenie mogłoby być jeszcze większe ze względu na większy udział
kosztów oprogramowania.
Polskie firmy projektowe nie są w najlepszej kondycji finansowej.
Wydatki ograniczane są do koniecznych. W tych warunkach brak
wiarygodnego harmonogramu wprowadzenia Eurokodów do praktyki
projektowej uniemoŜliwia planowanie i sprawi, Ŝe wydatki będą
skumulowane.
27
Oferta szkoleniowa – Uczelnie
Wynik przeglądu stron internetowych politechnik i uniwersytetów
technicznych:
Politechnika Krakowska:
Studia podyplomowe „Stosowanie Eurokodów w budownictwie”
II edycja luty 2011
Kurs: „Normy europejskie w projektowaniu geotechnicznym” 60 godz., listopad 2010
22 inne uczelnie techniczne – brak oferty
Inne uczelnie:
Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego:
Studia podyplomowe „Projektowanie geotechniczne” –
w trakcie
28
Oferta szkoleniowa – Inne podmioty
Polska Izba InŜynierów Budownictwa:
Wynik przeglądu stron internetowych Izb Okręgowych: Śląskiej,
Małopolskiej, Opolskiej, Świętokrzyskiej, Łódzkiej, Dolnośląskiej,
Mazowieckiej, Podkarpackej:
Jednodniowe szkolenia, czasem pomyślane jako cykle
szkoleniowe - Izby: Śląska, Małopolska, Dolnośląska,
Podkarpacka.
Związek Mostowców Rzeczypospolitej Polskiej:
Na 12 oddziałów związku stronami internetowymi dysponuje 7. Wynik
przeglądu:
- brak oferty
29
Literatura:
30
Literatura (2):
31
Literatura (3):
www.thomastelford.com
32
Literatura (4):
Cena: 50 ÷85 £ + koszt przesyłki
33
Metody projektowania
Dotychczasowy system norm w mostownictwie
Projektanci mostów w Polsce posługiwali się odrębnym zestawem
norm. Nie stosowali niektórych norm zbliŜonych do Eurokodów (np.
PN-B-02011:1977 ObciąŜenia w obliczeniach statycznych. ObciąŜenie
wiatrem).
Brak norm przejściowych
W mostownictwie nie zostały wprowadzone konstrukcyjne normy
przejściowe – jak PN-B-03264:2002 „Konstrukcje betonowe i spręŜone.
Obliczenia statyczne i projektowanie” czy PN-B-03200:1990
„Konstrukcje stalowe. Obliczenia statyczne i projektowanie.”
Inne podejście teoretyczne
Podejście analityczne oparte na związku σ(ε) (konstrukcje betonowe)
czy klasy przekrojów stalowych i wynikające z tego konsekwencje
obliczeniowe są dla polskiego projektanta mostów nowością.
34
Metody projektowania (2)
Konieczność korzystania z innych źródeł
Eurokody konstrukcyjne określają przewaŜnie warunki, jakie naleŜy
spełnić. Algorytmów projektowania, wzorów trzeba szukać w
literaturze.
W niektórych przypadkach nawet warunki dla stanów granicznych nie
są określone wprost w EC – np. dopuszczalne ugięcie mostów pod
obciąŜeniem ruchomym.
Często źródłem danych do projektowania są inne dokumenty – np.
Europejskie Aprobaty Techniczne.
Konsekwencją korzystania z obcojęzycznej literatury technicznej jest
to, Ŝe projektantowi musi zainteresować się metodami, które nie
występują w polskiej literaturze technicznej.
35
Metody projektowania (3)
Strefa zakotwień
D.Lecointre, J.A.Calgaro: Spreading of
Concentrated Loads: Prestressing
Forces and Forces in Bearing Zones.
Codes in Structural Engineering, Cavtat
2010
36
Dwukierunkowe
mimośrodowe ściskanie:
A.W.Beeby, R.S.Narayanan: Designers’
Giude to Eurocode 2: Design of concrete
structures. Designers’ Guide to EN 19921-1 and EN 1992-1-2 Eurocode 2: design
of concrete structures. General rules
and rules for buildings and structural
fire design. Thomas Telford 2005, 2009.
Efekty wprowadzenia Eurokodów
ZWIĘKSZENIE
PRACOCHŁONNOŚCI
37
Pracochłonność
Zwiększenie pracochłonności występuje we
wszystkich elementach projektowania:
zebranie danych
wejściowych:
zestawienie obciąŜeń:
obliczenia statyczne i
kombinatoryka:
określanie parametrów
konstrukcyjnych
wymiarowanie:
38
konieczność korzystania z innych
źródeł
duŜo bardziej skomplikowane
ustalanie wartości oddziaływań wiatru
lub temperatury
zwiększenie ilości schematów
obciąŜenia i trudna kombinatoryka
obciąŜeń ruchomych przy uŜyciu
programów uniwersalnych
ustalanie otuliny zbrojenia
bardziej skomplikowane algorytmy
(metoda odkształceniowa), metody
trudne do zalgorytmizowania (strutand-tie)
Pracochłonność
– ObciąŜenia
ruchome
39
Ustawienie pasów obciąŜenia dla płyty pomostu:
Pracochłonność
– ObciąŜenia
ruchome
Przekrój przęsłowy
J.A.Calgaro, M.Tschumi, H.Gulvanessian: Designers Guide to Eurocode 1:
Actions on bridges. EN1992-1-2, EN1991-1-1, -1-3 to -1-7 and EN1990 Annex
A2. Thomas Telford 2010
40
Efekty wprowadzenia Eurokodów
KORZYŚCI
41
Korzyści
Od dwudziestu lat polskie mostownictwo stara
się dogonić kraje wysoko rozwinięte. Eurokody
dadzą nam wspólne podstawy projektowania.
Projekty nasze będą porównywalne z
zachodnimi pod względem zuŜycia materiałów i
kosztów – łatwiej będzie o obiektywną ocenę
jakości projektu.
Uzyskujemy dostęp do zagranicznych rynków
projektowych – dotyczy to zarówno firm, jak i
inŜynierów indywidualnie.
Posługiwać sie będziemy normami o wysokiej
jakości.
42
Dziękuję za uwagę
Tomasz Kaczmarek
ARCADIS Sp. z o.o.
Biuro Infrastruktury Mostowej
w Katowicach
Tel. +48 691 190 266
t.kaczmarek@arcadis.pl
43