Posuzování technického řešení nákladově významných mostních objektů z hlediska jejich investiční náročnosti
Silnice mosty 2022, 3, 36–38
Ing. Miroslav Codl
Investiční náročnost, technická výhodnost a posouzení vlivu stavby na klima jsou základní hodnotící parametry pro výběr výsledné konstrukce mostu. Nová metodika Fakulty stavební ČVUT v Praze a na ni navazující směrnice ŘSD ČR má toto zavést do praxe při projektové přípravě mostních objektů na stavbách pozemních komunikacích.
Ředitelství silnic a dálnic ČR (ŘSD ČR) je povinno v souladu se zákonem č. 218/200 Sb., o rozpočtových pravidlech, § 53, dbát na to, aby plnilo určené úkoly nejhospodárnějším způsobem. Toto se nevztahuje pouze na provozní náklady, ale také na investiční náklady při výstavbě. Za tímto účelem byl vydán v roce 2008 Příkaz generálního ředitele ŘSD ČR (PGŘ) č. 9/2008. Tento PGŘ využíval metodiku na základě aplikace Buildpass (vytvořeno Katedrou ekonomiky a řízení ve stavebnictví, Fakulta stavební ČVUT v Praze), jejímž výstupem je vyčíslení bilance nákladů na objekt v období celé životnosti mostu. Bilance se skládá z ceny pořizovací a z nákladů na obnovu a údržbu v časových cyklech. S postupujícím časem se vyvíjejí i požadavky na stavby, zejména vliv na životní prostředí, dopravně inženýrské opatření během stavby atd. Na tento vývoj reagovala Fakulta stavební ČVUT v Praze (Ing. Jan Žitný a prof. Ing. Pavel Ryjáček, Ph.D.) a v rámci výzkumných aktivit projektu „Centrum pro efektivní a udržitelnou dopravní infrastrukturu (CESTI)“ vytvořila certifikovanou metodiku „Metodika posuzování mostů s ohledem na hodnocení životního cyklu“.
Tato nová metodika rozšiřuje dříve používané posuzování pouze na základě stavebních nákladů o nestavební náklady, jako je vliv životního cyklu mostu na životní prostředí, sociální a funkční kvality (náklady na zpoždění řidiče, nehodovost atd.). Posuzování je rozděleno do tří hlavních kategorií:
- LCA – Life Cycle Assesment (Analýza životního cyklu);
- LCC – Life Cycle Cost (Analýza životních nákladů);
- LCS – Life Social Cost (Sociální analýza životního cyklu).
Posouzení vlivu životního cyklu mostu (LCA) na životní prostředí je v souladu s normou ČSN EN ISO 14040 Environmentální management – Posuzování životního cyklu – Zásady a osnova a ČSN EN ISO 14044 Environmentální management – Posuzování životního cyklu – Požadavky a směrnice. Tyto normy specifikují rámec použití, zásady a základní požadavky pro tvorbu a podávání zpráv o hodnocení životního cyklu. Podle nich musí hodnocení životního cyklu zahrnovat (I) definici cíle a rozsahu hodnocení, (II) analýzu stavu zásob, (III) posouzení dopadů, (IV) normalizaci a vážení a (V) interpretaci výsledků (nepovinný). Cílem LCA je zhodnocení environmentálních vlastností mostů v průběhu jejich životního cyklu. Předpokládaná délka analýzy (cyklu) je 100 let, což odpovídá návrhové životnosti mostů. Životním cyklem mostu se rozumí celý proces od získání surovin až po vyřazení mostu z provozu. Indikátory/potenciály dopadu na životní prostředí jsou globální oteplování, porušení ozonové vrstvy, tvorba přízemního ozonu, acidifikace prostředí (kyselé deště atd.), eutrofizace (obohacování vod o živiny, zejména dusík a fosfor), porušení abiotické složky prostředí (klesající dostupností přírodních zdrojů), spotřeba energie z obnovitelných a neobnovitelných zdrojů. Součástí analýzy jsou také například zvýšené emise z dopravy vlivem dopravních omezení v místě stavby. Výpočet je zaměřen na stanovení délky dopravních zácp při stavbě oproti normálnímu provozu a kilometrech strávených na objížďce.
Posouzení nákladů na životní cyklus (LCC) je ekonomická metoda hodnocení, ve kterém se uvažují všechny příslušné náklady ve stanoveném časovém období, včetně uvážení časové hodnoty peněz. Celkové náklady na životní cyklus zahrnují nejen náklady na výstavbu, ale i další náklady, jako je údržba, demolice, a další uživatelské náklady, které mohou představovat významnou část celkových nákladů na životní cyklus mostů.
Hodnocení sociálních kritérií (LCS) umožňuje vyčíslit dopady mostní konstrukce na její přímé uživatele a obyvatele žijící v jejím okolí. Uživatelé mostu jsou všichni lidé cestující po mostě i pod ním. Pro posouzení sociální analýzy životního cyklu jsou uváženy dva typy ukazatelů, a to povinné, které se nutné zahrnout do posouzení životního cyklu vždy (náklady na zpoždění řidiče, náklady na provoz vozidla a náklady na nehodovost), a volitelné, které mohou být zahrnuty, nebo ne, v závislosti na účelu posouzení (hluk, estetika atd.).
Dále bylo nutné v metodice stanovit reálnou průměrnou životnost jednotlivých konstrukčních prvků mostů, definovat frek-
venci údržby a oprav, délky dopravních omezení pro jednotlivé údržbové práce, kapacity komunikací pro jednotlivé režimy dopravy (2 + 2, 2 + 1, 2 + 1/1 atd.) a doporučené přepravní vzdálenosti z místa výroby na stavbu.
Konečným krokem posuzování variantních řešení mostních konstrukcí je jejich srovnání pomocí multikriteriální analýzy. Metodika využívá Preference Ranking Organization Methodology of Enrichment Evaluation (PROMETHEE) s využitím váhových faktorů pro relativní srovnání více variant a hodnotící nástroj Holistic Assessment Tool (HAT). HAT je tabulkový procesor pro porovnání výhodnosti dvou variant téže mostní konstrukce. Každá varianta je hodnocena samostatně v každé kategorii v absolutních hodnotách i v hodnotách vztažených na plochu mostu. Tyto hodnoty jsou posléze porovnány (normalizovány průměrnou hodnotou obou variant) a váženy. Výsledkem je procentuální výhodnost jedné varianty oproti druhé.
Na základě této nové metodiky ČVUT v Praze vydalo ŘSD ČR novou směrnici generálního ředitele ŘSD ČR (SGŘ) č. 7/2022 Posuzování technického řešení nákladově významných mostních objektů z hlediska jejich investiční náročnosti, která nahradila původní PGŘ č. 9/2008. Dle této SGŘ bude variantní řešení mostních objektů (minimálně 2 varianty) zpracováno v projektové dokumentaci ve stupni DUR (případně DUR+ nebo DUSP). V navazujících stupních projektové dokumentace DSP a PDPS bude variantní řešení zpracováno v případě změny typu nosné konstrukce, se zaměřením na zdůvodnění této změny. Variantní řešení bude zpracováno u mostních objektů, u kterých je splněn alespoň jeden z následujících parametrů a zároveň bude volná šířka mostu PK – 7,5 m a více (ČSN 73 6200 Mosty – Terminologie a třídění, čl. 5.14):
- délka nosné konstrukce 100 m a více (délka NK je definována ČSN 73 6200, čl. 5.7);
- výška mostu nad přemosťovanou překážkou / terénem 15 m a více (výška mostu je definována ČSN 73 6200 Mosty – Terminologie a třídění, čl. 5.19).
Variantní řešení včetně Protokolu o zhodnocení a výběru nejvýhodnějšího řešení mostního objektu bude zpracováno zhotovitelem (projektantem) příslušného stupně projektové dokumentace. Protokol bude předložen jako součást konceptu příslušného stupně projektové dokumentace ve složce Dokumentace k DUR (DUR+, DUSP atd.). Přehledné výkresy variantních řešení mostních objektů budou odsouhlaseny v rámci výrobních výborů k projektové dokumentaci. Návrh mostních objektů bude obecně vycházet z Katalogu mostů ŘSD ČR. Jednotlivé varianty mostních objektů by měly mít parametry odpovídající optimálním hodnotám pro daný typ nosné konstrukce, tedy mohou mít různá rozpětí hlavního pole, různý počet polí, a tak i různou výslednou délku mostu. Variantní posouzení bude rozděleno na technickou a ekonomickou část. Technická část bude dále rozdělena na obecnou část, která bude obsahovat popis přemosťovaných překážek, zdůvodnění požadované délky přemostění, omezující požadavky pro výstavbu a geologické poměry a podrobnou část, které bude obsahovat detailnější popis jednotlivých variant konstrukcí mostu, zdůvodnění rozpětí hlavního pole, předpokládaný postup výstavby, vyhodnocení doby výstavby mostu s ohledem na stavbu jako celek a zhodnocení vhodnosti uvedeného technického řešení do daného geologického prostředí. Na základě vyhodnocení obecné a podrobné části bude zhotovitelem (projektantem) vybrána technicky vhodnější varianta mostního objektu. Ekonomická část je řešena certifikovanou metodikou „Metodika posuzování mostů s ohledem na hodnocení životního cyklu mostu“ ČVUT v Praze.
ŘSD ČR při přípravě SGŘ provedlo analýzu realizovaných mostních objektů splňující výše uvedené parametry pro variant-
ní posuzování. Celkem bylo porovnáno 68 mostů, od mostů zprovozněných v roce 2013 až po mosty v realizaci k 1. 1. 2021 (49 monolitický předpjatých a 19 spřažených ocelobetonových). Z grafu závislosti rozpětí hlavního pole na jednotkové ceně nosné konstrukce (NK) mostu (obrázek 1) vyplývá, že monolitické předpjaté NK jsou statisticky finančně výhodnější než spřažené ocelobetonové NK. Rozdíl je možné částečně snížit optimálním návrhem průřezu ocelových nosníků, jako například na D1 modernizaci – úsek 04 u mostu přes údolí Křešického potoka s rozpětím hlavního pole 40,0 m a výslednou hmotností 159 kg oceli/m2 NK. Graf závislosti rozpětí hlavního pole a hmotnosti oceli na m2 NK pro spřažené ocelobetonové konstrukce je uveden na obrázku 2. Dále byla porovnávána jednotková cena materiálů NK nabídnutých zhotoviteli v rámci veřejných zakázek, v tabulce 1 je uveden příklad předpjaté monolitické dvoutrámové NK.
Na závěr bylo provedeno posouzení nabídkových cen zhotovitele oproti předpokladu zadávací dokumentace stavby za celý mostní objekt. Pro příklad byla zvolena dálnice D3 a úseky 0310/I Úsilné–Hodějovice a 0310/II Hodějovice–Třebonín.
Z porovnání vyplývají velké odchylky jak spotřeby materiálu, tak ceny, které nemají jednoznačnou závislost a nelze je eliminovat ani v nejpodrobnějším stupni projektové dokumentace. Tyto odchylky nelze při variantním řešení objektivně určit, a proto v rámci výsledného vyhodnocení nebude rozhodovat pouze ekonomický výhodnost, ale bude zohledněna i technická vhodnost jednotlivých variant mostu. Jako limitní poměr celkové udržitelnosti (výsledek metodiky) byl zvolen 85/115. Pokud bude limitní poměr překročen, k dalšímu rozpracování bude zvolena ekonomicky výhodnější varianta. V případě, že limitního poměru nebude dosaženo, není jednoznačně prokázána ekonomická výhodnost jedné varianty oproti druhé, a proto bude rozhodovat technická výhodnost varianty.
Literatura:
[1] Žitný J., Ryjáček P. Certifikovaná metodika „Metodika posuzování mostů s ohledem na hodnocení životního cyklu“. Fakulta stavební ČVUT v Praze.