Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemÉpítőmérnöki Kar - építőmérnök képzés 1782 óta

Hídjaink 100 éves élettartamra vannak tervezve. Az európai, és azon belül a magyar hídállomány jelentős része is a második világháború után épült, mely szerkezetek várhatóan a következő 20-25 évben érik el tervezési élettartamuk végét. Ezen szerkezetek lebontása és helyettük új hidak építése jelentős terhelést jelentene a gazdaságra, és jelentősen növelné a CO2 lábnyomot. Az építőiparnak van az egyik legnagyobb CO2 kibocsátása a földön (~25%-os részesedés), és ebben az acéliparnak is jelentős szerepe van. A kutatás célja ezért a régi acélhidak állapotértékelési és hídfelújítási keretrendszerének megújítása; digitalizációs technikák, helyszíni mérési eredmények és méretezéselméleti elvek alkalmazásával a szerkezetek állapotértékelési módszerének fejlesztése, aminek révén a hídszerkezetek várható élettartama pontosabban megbecsülhető; a várható tönkremeneteli kockázat elemezhető.
A kutatási program az acélszerkezetek pontosított élettartambecsléséhez és kockázatelemzéséhez szükséges értékelési módszerek megújítását és gyakorlati alkalmazásra alkalmassá tételét tűzi ki célul, melyek figyelembe tudják venni a hídszerkezetek tényleges állapotát a teherbírásszámításban, valamint a meglévő hidak élettartamának biztonságos meghosszabbításához szükséges kockázatelemzési módszerek alkalmazásában. A meglévő acélhidak állapotértékelésére a nemzetközi szakirodalom jelenleg négy – méretezéselméleti szempontból – különböző módszert ismer: (i) módosított parciális tényezős módszer, (ii) előírt értékelési határérték módszere, (iii) valószínűségelméleti módszer és (iv) kockázatértékelési módszer. A négy módszer közül a jelen kutatási program célja az Eurocode szabvány parciális tényezős eljárásának gyakorlati alkalmazásához szükséges meglévő hidakra specifikus parciális tényezők meghatározása valószínűségelméleti alapokon.
A módszer lényege, hogy a meglévő acélhidak állapotértékelése során felhasználhatjuk a szerkezet eddigi élettartama során szerzett kedvező működési tapasztalatokat, az anyagvizsgálatok, helyszíni mérési eredmények, vagy próbaterhelés alapján szerkezetspecifikus biztonsági tényezőket határozhatunk meg, aminek segítségével értékelni lehet a szerkezet megbízhatóságát. A Hidak és Szerkezetek Tanszék az elmúlt években több meglévő, károsodott hídszerkezeten végzett helyszíni vizsgálatokat (anyagvizsgálatok, geometriai vizsgálatokat, reakcióerőmérés, korróziós mérések, próbaterhelés), aminek eredményei biztosítják a kutatás bemenő adatait.
A kutatási program végső célja, hogy kidolgozza és rendszerbe szervezze azokat a szükséges eljárásokat és méretezési módszereket, amelyeket a tervezők a mindennapi tervezési gyakorlatban használhatnak a (i) szerkezet állapotának értékelésére, (ii) a fennmaradó élettartam becslési módszerek alkalmazására, valamint (iii) innovatív kockázatelemzési és teherbírás-számítási technikák kifejlesztésére. A tervezett kutatási program szorosan kapcsolódik a jelenlegi nyugat-európai kutatási trendekhez, a második generációs Eurocode szabványok fejlesztésének keretében előkészítés alatt lévő új „Assessment and retrofitting of existing structures” szabvány kidolgozásához.
A kutatás során az alábbi részfeladatokat kell végrehajtani: (i) átfogó szakirodalmi áttekintés meglévő hidak állapotértékelési módszereiről, valamint a mérési eredmények kiértékelési módjairól, (ii) meglévő hídszerkezetek kiválasztása, numerikus modellek készítése, (iii) numerikus modellek validálása próbaterhelési mérési eredmények alapján, (iv) mérési eredmények statisztikai kiértékelése, (v) Monte Carlo szimulációk végrehajtása a mérési eredmények figyelembevételével, (vi) meglévő hidakra specifikus parciális tényező meghatározása.
***
Bridges are designed for a lifespan of 100 years. A significant portion of the European bridge inventory, particularly in Hungary, was constructed post-World War II, and these structures are reaching the end of their design lifetime, expected within the next 20-25 years. Demolishing and replacing these bridges would heavily burden the economy and considerably increase the CO2 emissions. The construction industry is responsible for approximately 25% of global CO2 emissions, with the steel industry being a major contributor. Therefore, the research aims to update the framework for assessing the condition of old steel bridges. It seeks to enhance the assessment methods by integrating digitalization techniques, on-site measurements, and design theory innovations, enabling more accurate predictions of bridge lifetime and failure risk.
The research program focuses on improving and evaluation methods for refined life assessment and risk analysis for steel bridges. It seeks to account for the actual condition of bridge structures by developing methods for calculating load-bearing capacity and conducting risk analysis essential for safely extending the lifetime of existing bridges. Currently, international literature identifies four methods for assessing existing steel bridges from a design theory perspective: (i) modified partial factor method, (ii) assessment value method, (iii) probability method, and (iv) risk assessment method. The aim of the present research program is to determine partial factors on probability theory bases for the practical application of the partial factor method of the Eurocode standard.
This method allows us to utilize favorable operational experiences from the structure's service life during condition assessments of existing steel bridges. Structure-specific safety factors can be determined based on material tests, on-site measurements, or test loads to evaluate the structure's current reliability. The Department of Structural Engineering has conducted several on-site tests, including material and geometric tests, self-weight and corrosion measurements, and test loads on existing, damaged bridge structures. The results from these tests provide input data for research.
The final goal of the research program is to develop and organize procedures and design methods that designers can employ. These methods will enable them to (i) assess structural conditions, (ii) apply remaining service life estimation methods, and (iii) develop innovative risk analysis and load capacity calculation techniques. The proposed research program closely aligns with current Western European research trends and the development of the new "Assessment and Retrofitting of Existing Structures" standard, part of the second-generation Eurocode standards currently in preparation.
The following subtasks should be performed during the research program: (i) comprehensive literature review on the assessment methods of existing bridges and the evaluation methods of measurement results, (ii) selection of existing bridge structures, creation of numerical models, (iii) validation of numerical models based on load testing measurement results, (iv) statistical evaluation of measurement results, (v) execution of Monte Carlo simulations taking into account the measurement results, (vi) determination of a partial factor specific to existing bridges.