Eurokody w projektowaniu obiektów mostowych z perspektywy polskiego projektanta. Tomasz Kaczmarek ARCADIS Sp. z o.o.

Transkrypt

1 Eurokody w projektowaniu obiektów mostowych z perspektywy polskiego projektanta Tomasz Kaczmarek ARCADIS Sp. z o.o. Imagine the result

2 2 ARCADIS

3 Holandia siedziba główna 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) 3

4 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

5 Mosty: Francja Belgia Holandia Polska (ok. 80 inŝynierów) Rumunia Stany Zjednoczone 5

6 GKN Bridges Comunities of Practice 6

7 ARCADIS - wdraŝanie Eurokodów ARCADIS Belgia w pełni wdroŝone (od lat 80 ubiegłego stulecia) ARCADIS Francja wdraŝanie ARCADIS Holandia wdraŝanie, EC obowiązkowe po ARCADIS Rumunia przygotowania do wdroŝenia, brak postanowień krajowych ARCADIS Polska przygotowania do wdroŝenia praktycznie nie rozpoczęte ARCADIS USA obserwacja i zainteresowanie Imagine the result

8 8 EUROKODY - opinie

9 9

10 Ujednolicenie norm Element rozwoju światowego rynku budowlanego Eurokody 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) 10

11 WDROśENIE EUROKODÓW W PROJEKTOWANIU MOSTÓW W POLSCE 11

12 Istotne czynniki procesu implementacji Uniwersalność projektantów Objętość materiału Czas i pieniądze Oferta szkoleniowa Literatura Metody projektowania 12

13 Uniwersalność projektantów Obszar działania projektanta mostowego MOSTY WIADUKTY KŁADKI PRZEPUSTY KONSTRUKCJE OPOROWE TUNELE FUNDAMENTY bezpośrednie palowe inne pośrednie WZMACNIANIE PODŁOśA GRUNT ZBROJONY KOTWY GRUNTOWE HYDOLOGIA I HYDRAULIKA ARCHITEKTURA MOSTÓW kolejowe drogowe dla pieszych dla zwierząt dla urządzeń beton stal stal+beton stal+grunt beton+grunt grunt+geosyntetyk drewno kamień cegła 13

14 Uniwersalność projektantów - Obszar działania a układ norm projektowania Podstawowy: ObciąŜenia Dodatkowy: Konstrukcje drewniane Konstrukcje betonowe Konstrukcje stalowe Konstrukcje zespolone Fundamenty bezpośrednie Fundamenty palowe Konstrukcje oporowe, w tym grunt zbrojony Wzmacnianie podłoŝa Konstrukcje geotechniczne specjalne (mikropale, kotwy gruntowe) 14

15 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: 105 (z poprawkami) 273,70 zł 15

16 Objętość - Normy obciąŝeniowe Dotychczas: PN-S Obiekty mostowe. ObciąŜenia. Liczba stron: 23 Cena: 73,20 zł Po wprowadzeniu Eurokodów: PN-EN (obciąŝenia stałe) PN-EN (obciąŝenie śniegiem) PN-EN (oddziaływanie wiatru) PN-EN (oddziaływania termiczne) PN-EN ( oddziaływania w trakcie budowy) PN-EN (oddziaływania wyjątkowe) PN-EN (obciąŝenia ruchome) Liczba stron: Cena: 768 (z poprawkami) 1091,90 zł 16

17 Objętość - Normy konstrukcyjne (1) Dotychczas: PN-S (mosty betonowe) Po wprowadzeniu Eurokodów: PN-EN (konstr. betonowe) PN-EN (mosty betonowe) brak PN-EN (konstr. zespolone) PN-EN (mosty zespolone) PN-B (posadowienia bezpośrednie) PN-B (pale) PN-B (ściany oporowe) PN-EN (projektowanie geotechniczne) 17

18 Objętość - Normy konstrukcyjne (2) Dotychczas: PN-S (mosty stalowe) Po wdroŝeniu Eurokodów: PN-EN (zasady ogólne) PN-EN (blachownice) PN-EN (powłoki) PN-EN (płyty) PN-EN (węzły) PN-EN (zmęczenie) PN-EN (kruche pękanie & ciągliwość międzywarstwowa) PN-EN (cięgna) PN-EN (mosty stalowe) pominięto: konstrukcje zimnogięte, ze stali nierdzewnej, ze stali wysokiej wytrzymałości) 18

19 Objętość - Normy konstrukcyjne (3) Dotychczas: Razem: Liczba stron: 216 Cena: 626,60 zł Po wprowadzeniu Eurokodów: Razem: Liczba stron: 1246 (z poprawkami) Cena: 2228,00 zł Objętość - Komplet norm dla zakresu podstawowego Dotychczas: Po wprowadzeniu Eurokodów: Liczba stron: 239 Cena: 699,80 zł Liczba stron: Cena: 2119 (z poprawkami) 3596,60 zł 19

20 Objętość Czy jesteśmy na to skazani? 20

21 prof. Calgaro Konferencja Codes in Structural Engineering Cavtat 2010, dyskusja 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. 21

22 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 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

23 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

24 Czas i pieniądze - Terminy Wycofanie norm sprzecznych z EC najpóźniej do końca marca 2010 (wg przedmowy do PN-EN normy sprzeczne powinny były zostać wycofane najpóźniej do grudnia 2009 r.) Polskie wersje części mostowych norm konstrukcyjnych (PN-EN :2010, PN-EN :2010, PN-EN :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-S :

25 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 stron, w tym niektóre o znacznej objętości ok stron. J. Radić, A.Kindij: Implementation of Structural Eurocodes in Croatian Engineering practice. Codes in Structural Engineering, Cavtat 2010 Imagine 25 the result

26 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 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 jedynymi aktualnymi normami są Eurokody System uprawnień projektowych zmniejsza problemy z wdroŝeniem Imagine 26 the result

27 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

28 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 inne uczelnie techniczne brak oferty Inne uczelnie: Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego: Studia podyplomowe Projektowanie geotechniczne w trakcie 28

29 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

30 Literatura: 30

31 Literatura (2): 31

32 Literatura (3): 32

33 Literatura (4): Cena: koszt przesyłki 33

34 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

35 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

36 Metody projektowania (3) Strefa zakotwień Dwukierunkowe mimośrodowe ściskanie: D.Lecointre, J.A.Calgaro: Spreading of Concentrated Loads: Prestressing Forces and Forces in Bearing Zones. Codes in Structural Engineering, Cavtat 2010 A.W.Beeby, R.S.Narayanan: Designers Giude to Eurocode 2: Design of concrete structures. Designers Guide to EN and EN Eurocode 2: design of concrete structures. General rules and rules for buildings and structural fire design. Thomas Telford 2005,

37 37 Efekty wprowadzenia Eurokodów ZWIĘKSZENIE PRACOCHŁONNOŚCI

38 Pracochłonność Zwiększenie pracochłonności występuje we wszystkich elementach projektowania: 38 zebranie danych wejściowych: zestawienie obciąŝeń: obliczenia statyczne i kombinatoryka: określanie parametrów konstrukcyjnych wymiarowanie: 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)

39 Pracochłonność ObciąŜenia ruchome 39

40 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. EN , EN , -1-3 to -1-7 and EN1990 Annex A2. Thomas Telford

41 Efekty wprowadzenia Eurokodów KORZYŚCI 41

42 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

43 Dziękuję za uwagę Tomasz Kaczmarek ARCADIS Sp. z o.o. Biuro Infrastruktury Mostowej w Katowicach Tel t.kaczmarek@arcadis.pl 43