Передмова. Міст імені Є. О. Патона – металевий суцільнозварний міст через р. Дніпро у м. Києві, що сполучає бульвар Миколи Міхновського з Русанівським і Березняківським житловими масивами (рис. 1). Міст, введений в експлуатацію у 1953 році, став першим у світі суцільнозварним мостом, в якому реалізовано ідеї і розробки видатного українського вченого у галузі мостобудування й зварювальних процесів, автора новітньої на той час технології автоматичного зварювання під флюсом, академіка АН УРСР Є. О. Патона. Проєкт моста провадився під загальним керівництвом Є. О. Патона за участю інженерів В. Труфякова, В. Шеверницького, В. Новикова, Г. Жемчужникова, С. Островської. Розроблення проєкту виконав інститут «Укрінсталькон імені В. М. Шимановського» (на той час Київське окреме проектне бюро «Проектстальконструкція»), за участю інженерів О. Шумицького, В. Кирієнка, І. Маракіна.

Усі металоконструкції моста були виготовлені на Дніпропетровському заводі металоконструкцій ім. І. В. Бабушкіна, доставлені залізницею в Київ і змонтовані за допомогою зварювання безпосередньо на місці будівництва. При цьому автоматами і напівавтоматами було зварено 97% швів, а під час монтажу було вперше в світі успішно застосовано спосіб зварювання з примусовим формуванням вертикальних монтажних швів.

Загальна довжина моста становить 1543,0 м (рис. 2). Ширина проїжджої частини між бордюрами складає 21,0 м, а тротуарів для пішоходів – 3,0 м. Міст був запроєктований за нормами 1948 року на пропуск чотирьох колон автотранспорту по 3,375 м кожна (без урахування смуг безпеки) і двох смуг трамваю (наразі трамвайні колії демонтовані) загальною шириною трамвайного полотна 7,5 м (рис. 3).

Міст має прогони: у пойменній частині – 58,0 м, у судноплавній частині – 87,0 м і біля берегів – 17,1 м. Прогонові будови моста виконані суцільнозварними, балковими, нерозрізними і складаються з чотирьох головних балок, об’єднаних у поперечних перерізах в’язями з кутиків. Розбивка на нерозрізні прогонові будови прийнята наступна: (4×58) + (4×58) + (58+4×87+58) + (5×58) + (5×58) = 1508 м.

Головні балки мають стінку заввишки 3600 мм (на опорах судноплавних прогонів збільшується прямолінійними вутами до 6100 мм) і виконані з вуглецевої сталі М16С, яка за своїми характеристиками відповідає сталі ВСт3сп. Поперечні і поздовжні в’язі прийнято у вигляді наскрізних ферм з елементів кутикових профілів.

Вага всіх металевих конструкцій моста склала 10 тис. тон.

Історія змін технічного стану основних конструкцій моста ім. Є. О. Патона. Одразу вкажемо на то, що з огляду на унікальність конструкції моста ім. Є.О. Патона, інститут «Укрінсталькон імені В. М. Шимановського» від моменту його урочистого відкриття 5 листопада 1953 р. і до сьогодні здійснює періодичний моніторинг і візуально-інструментальні обстеження технічного стану споруди. Відтак можна стверджувати, що корозійні пошкодження металоконструкцій моста, які наразі становлять одну з головних причин його вкрай незадовільного технічного стану, мають тривалу історію.

Ще результати обстеження моста у 1985 р. засвідчили, що загальний суттєвий недолік стану металоконструкцій головних балок, в’язів і поперечних балок мосту становить ураження їх елементів корозією. Основною причиною цьому тоді було визнано постійне змочування металоконструкцій мосту водою внаслідок порушення гідроізоляції залізобетонної плити проїзної частини. Іншою причиною виявленої корозії металоконструкцій мосту визначено незадовільну якість їх фарбування, а особливо – неякісну очистку поверхні перед фарбуванням. Найбільш постраждалими від корозії було визначено поперечні балки, ослаблення перерізів яких вже на той час складало 5 – 25 % і їх стан класифікували, як незадовільний. Також незадовільним було визнано стан деформаційних швів. Усі інші конструкції моста ім. Є. О. Патона на той час перебували у задовільному стані, хоча окремі дефекти були й у них наявні.

Обстеження моста у 1990 р. виявило поступове погіршення стану конструкцій. Згідно чинних на той час норм [1], загальний стан конструкцій моста ім. Є. О. Патона за підсумками проведеного обстеження було характеризовано оцінкою у два бали, тобто як споруди, яка має несправності третьої категорії. До переліку конструкцій, які мали несправності третьої категорії, віднесли поперечні балки, залізобетонні плити проїзної частини в межах трамвайного полотна та оглядові пристосування. А висновки обстеження акцентували увагу на тому, що захист металоконструкцій прогонової будови є основним чинником збереження цілісності моста. Також було рекомендовано захистити металоконструкції моста шляхом нанесення на них металізаційно-лакофарбового покриття. Проте, дана рекомендація так і не була реалізована.

Наступне обстеження моста у 2001 р. засвідчило подальше погіршення його технічного стану, спричинене розвитком корозії металу. Порівняно з результатами попередніх обстежень значно збільшилась площа ураження корозією головних балок мосту, насамперед у надопорних ділянках. Однак, їх технічний стан, згідно класифікації чинних на той час норм [4], було визнано працездатним. Значно більше погіршився стан поперечних балок, деякі з яких вже до 1997 року отримали ослаблення до 70% площі перерізу, внаслідок чого у період 1998 – 1999 років було виконано їх часткове підсилення. Але навіть з урахуванням цього, їхній стан у 2001 році було класифіковано як обмежено працездатний. Одночасно відзначалось, що ремонт поперечних балок недоцільний і рекомендувалась повна заміна балок разом із вище розташованими залізобетонними плитами проїзної частини (понєваж заміна поперечних балок без заміни плит неможлива). Також через корозійні процеси технічний стан багатьох в’язів прогонових будов було класифіковано як аварійний та відмічено погіршення й інших конструкцій мосту: залізобетонних плит проїзної частини, перил, ліхтарних щогл, оглядових пристосувань тощо. Загалом технічний стан моста ім. Є. О. Патона у 2001 р. було класифіковано як обмежено працездатний згідно класифікації вже згадуваних раніше норм [4]. Тоді ж інститут, на основі результатів обстеження, рекомендував провести докорінну реконструкцію моста із заміною існуючих залізобетонних плит проїзної частини та поперечних балок на полегшену сталеву ортотропну плиту.

Чергове обстеження металоконструкцій моста ім. Є. О. Патона у 2004 р. засвідчило пришвидшення погіршення стану конструкцій мосту, через що його технічний стан був класифікований як непридатний для нормальної експлуатації згідно чинних на той час норм [2]. А обстеження 2009 року зайвий раз підтвердило дану класифікацію технічного стану моста.

У 2017 р. було проведено наступне планове обстеження усіх конструкцій мосту, включно з підводним обстеженням його опор [7]. За рейтингом основних конструктивних елементів було встановлено, що міст знаходиться в обмежено працездатному стані (стан 4) згідно класифікації чинних на той час норм [5], проте вже наступне обстеження у 2018 р. віднесло міст до непрацездатних, що було підтверджено й у 2020 р. [8, 9].

Нинішній стан моста. Як вже зазначалося вище, міст ім. Є. О. Патона експлуатується вже 73 роки і, на жаль, наразі знаходиться у вкрай незадовільному технічному стані, про що свідчать результати останніх проведених планових обстежень у 2017, 2018 і 2020 роках [7 – 9].

Відповідно до вимог чинних нормативних документів [3, 6] у 2025 році відбулося чергове планове обстеження моста. За його результатами встановлено, що основні зафіксовані дефекти конструкцій моста, причини їх появи та розвитку являються наслідками недотримання міжремонтних термінів, тобто відсутності планових капітальних ремонтів або загальної реконструкції моста. Про необхідність реконструкції, зокрема, неодноразово наголошувалось у працях [7 – 9] і в усіх технічних звітах останніх років із обстеження моста. Виявлені дефекти негативно впливають на довговічність конструкцій, знижують безпеку та комфортність руху по мосту, і в деяких випадках не тільки призводять до зменшення несної здатності мосту, а навіть до аварійних ситуацій [10].

Що стосується результатів здійсненого у 2025 р. чергового планового обстеження моста ім. Є. О. Патона, то до переліку основних дефектів конструкцій мосту, які потребують усунення, віднесено:

• наскрізні корозійні діри в стінках крайніх балок (верхової та низової) в місцях їх прилягання до нижніх поясів на опорі № 25 (рис. 4), а також розшарування поясів головних балок внаслідок дії корозії в прогоні 25 – 26, для відновлення яких необхідно невідкладно виконати підсилення стінок крайніх головних балок у зазначених місцях та у місцях розшарування поясів головних балок в прогоні 25 – 26;

• розриви значної кількості горизонтальних в’язей за всією довжиною мосту, особливо в прогоні 16 – 17, де на окремих ділянках має місце корозія металу з втратою більше 50% перерізу елементів в’язей (рис. 5), через що в’язі підлягають заміні або підсиленню за всією довжиною прогонової будови;

• на окремих опорних частинах внаслідок тривалого впливу корозії наявні відірвані з’єднувальні та бокові планки, а також відсутня або зруйнована значна частина захисних кожухів (рис. 6), тому опорні частини потребують, по-перше, відновлення з’єднувальних планок із болтами, по-друге, змащення поверхонь котіння і, по-третє, відновлення захисних кожухів та антикорозійного захисту;

• зруйновані корозією стінки поперечних балок в місцях затікання води (а точніше, розчинів агресивних протиожеледних соляних сумішей) через залізобетонну плиту проїзної частини (рис. 7), що являє загрозу для проїзної частини мосту в цілому, з огляду на їхній стан поперечні балки ремонту не підлягають, а вимагають повної заміни;

• руйнування бетону залізобетонної плити проїзної частини та руйнування захисного шару її арматури з глибиною карбонізації бетону в середньому до 20 мм (а в окремих місцях навіть більше) з перевищенням товщі захисного шару бетону з корозійними пошкодженнями арматури подекуди до 74% площі перерізу (рис. 8); вказане вимагає виконання капітального ремонту плити;

• зруйнований бетон тіла ригеля (рис. 9) і підферменика опори № 11, де величина втрати площі перерізу арматури дорівнює 41,86%, а у масиві опори № 25 і шафовій стінці присутні вертикальні тріщини з розкриттям до 1,2 см. Понєваж подальша експлуатація споруди в цілому без проведення невідкладних ремонтних заходів пов’язана з підвищеною небезпекою, то це означає виконання її термінового ремонту;

• зруйноване гранітне оздоблення у надводній і підводній частині опори № 21 (рис. 10), що потребує його відновлення;

• деформаційні шви ковзного типу зруйновані (рис. 11) та не відповідають вимогам безпеки руху і вимагають капітального ремонту шляхом повної заміни на нові з одночасною заміною поперечних балок, на які вони опираються;

• зруйновані вузли кріплення секцій перильної огорожі та її декоративних елементів (рис. 12) внаслідок повного вичерпання ресурс її експлуатації та ремонтопридатності, тому огорожа капітальному ремонту не підлягає, а потребує повної заміни;

• значні корозійні руйнування стовпів освітлення в нижній їх частині з низової та верхової сторони мосту. Внаслідок корозійних процесів елементи опорних балкових кліток, опорні фланці, ребра баз, болти кріплення нижньої плити до стовпів освітлення отримали значні руйнування (рис. 13), через що стовпи освітлення та їх декоративні тумби мають відхилення від вертикального положення у бік проїзної частини, що викликає загрозу для безпеки автомобільного руху та пішоходів. Слід підкреслити, що через стан всіх стовпів освітлення вони потребують навіть не ремонту, а негайної повної заміни; менше того, доцільно виконувати зазначені роботи одночасно з заміною перильної огорожі;

• оглядові проходи знаходяться у вкрай непридатному для експлуатації стані та не відповідають вимогам безпеки при їх експлуатації (рис. 14) і потребують повної заміни;

• опорним металоконструкціям численних трубопроводів властиві значні корозійні руйнування вузлів опирання труби, угони та перекоси котків, а також відсутність подекуди самих котків. Щоб запобігти пошкодженням конструкцій мосту та трубопроводів потрібно терміново відновити проєктне положення котків і підсилити уражені корозією елементи;

• основними дефектами колон і пропілей, що в подальшому можуть призвести до руйнування кам’яної кладки останніх, зсуву та вивалу їх елементів, є руйнування розчину швів і монолітного заповнення пропілей (рис. 15). Всі пропілеї знаходяться у незадовільному технічному стані та потребують ремонту. Необхідно виконати ремонт швів та встановити відсутню колону;

• основними дефектами комунікаційних мереж є руйнування труб і жолобів для прокладання дротів мереж, що означає що ці мережі потребують відновлення.

Виходячи з вище викладеного з метою запобігання розвиненню різноманітних аварійних ситуацій, а також приймаючі до уваги транспортну завантаженість моста ім. Є. О. Патона, першочергово та невідкладно потрібно виконати наступні ремонтні роботи:

• підсилення крайніх головних балок (верхової та низової) на опорі № 25;

• ремонт проміжних опор № 11 (надводна частина) та № 21 (підводна частина);

• ремонт або заміна поперечних балок;

• ремонт в’язей прогонових будов;

• ремонт стовпів освітлення та перильної огорожі;

• заміна деформаційних швів.

Невиконання вище перелічених першочергових робіт у найкоротші терміни призведе до того, що конструкції мосту, які наразі знаходяться у стані 5 (непрацездатний), можуть повністю зруйнуватися та призвести до численних аварій. Також варто окремо підкреслити, що невиконання невідкладних робіт із капітального ремонту (заміни) перил і стовпів освітлення загрожує безпеці руху автотранспорту і пішоходів та може призвести до непоправних наслідків.

Згідно отриманих результатів обстеження 2025 року основні елементи моста, відповідно до вимог стандарту [6], віднесено до наступних експлуатаційних станів: мостове полотно – стан 5 (непрацездатний); сталезалізобетонна проїзна частина – стан 5 (непрацездатний); прогонова будова – стан 5 (непрацездатний); опори та опорні частини – стан 5 (непрацездатний); фундаменти – стан 3 (працездатний); підходи – стан 4 (обмежено працездатний).

Враховуючи викладене залишковий ресурс моста ім. Є.О. Патона згідно додатку Г стандарту [6] дорівнює 0 рокам.

З урахуванням аварійного стану поперечних балок, а також технічного стану інших конструкцій мосту в цілому, задля можливості забезпечення подальшої експлуатації мосту були вимушено рекомендовані наступні обмеження по навантагах від автотранспорту: заборонити в’їзд на міст будь-якого транспорту, навантага на вісь якого перевищує 7 т; обмежити максимальну вагу окремих одиничних транспортних засобів на мосту, яка не повинна перевищувати 17 т; обмежити максимальну вагу автотранспортних засобів у колоні на мосту, яка не повинна перевищувати 10 т.

З огляду на складність та об’єми ремонтних робіт, пов’язаних із приведенням несних конструкцій проїзної частини, і в першу чергу – поперечних балок, до належного технічного стану, рекомендовано провести реконструкцію (реставрацію) мосту з повною заміною зазначених конструкцій.

Якщо ж тепер узагальнити дані, отримані інститутом «Укрінсталькон імені В. М. Шимановського» протягом періодичного моніторингу і візуально-інструментального обстеження технічного стану моста ім. Є.О.Патона від моменту його урочистого відкриття 5 листопада 1953 р. і до сьогодні, звести їх до так би мовити «єдиного знаменника», тобто до вимог стандарту [6], і відобразити у графічному вигляді, то отримаємо два графіки, перший з яких ілюструє зміни технічного стану мосту N в залежності від часу експлуатації t (рис. 16), а другий – зміни його залишкового ресурсу T також в залежності від часу експлуатації t (рис. 17).

Якщо уважно проаналізувати графіки на рис. 16 і 17, то ясно вбачаються ті негативні тенденції змін технічного стану мосту ім. Є.О. Патона та його залишкового ресурсу, які вже були обговорені раніше. Мова йде про те, що якщо у період від 1953 року до 1970 року міст перебував у технічному стані 1 (справний), то потім цей стан став доволі стрімко погіршуватися, зокрема: у 1980 році міст перейшов у стан 2 (обмежено справний), у 1985 році – у стан 3 (працездатний), у 1990 році – у стан 4 (обмежено працездатний). А починаючи з 2018 року міст набув технічний стан 5 (непрацездатний), в якому перебуває і донині. Теж саме стосується змін залишкового ресурсу мосту ім. Є.О. Патона. У період від 1953 року до 1970 року залишковий ресурс мосту налічував 100 років, у 1980 році – 24 роки, у 1985 році – 20 років, у 1990 році – 15 років. А починаючи з 2018 року й дотепер залишковий ресурс мосту налічує 0 років.

Також варто зауважити, що наведені графіки дозволяють отримати швидке уявлення про зміни технічного стану мосту та його залишкового ресурсу в залежності від часу експлуатації та звільняють читача від вивчення багатотомних і багатокілограмових звітів, які зберігаються в технічному архіві інституту, у випадку виникнення у читача такого бажання.

Висновок. У випадку неусунення у найближчій перспективі виявлених у рамках обстеження 2025 року дефектів і невиконання робіт із реконструкції (реставрації) мосту, деградація його конструкцій буде не тільки продовжуватися, але й пришвидшуватиметься, що може стати причиною повного руйнування окремих конструкцій (зокрема – несних) та, як наслідок, не тільки можливих людських жертв, а й колапсу всієї транспортної інфраструктури м. Києва. Виходячи з цього, наразі необхідно невідкладно приступити до робіт із ремонту та реконструкції (реставрації) мосту.

1. ВСН 4-81 Инструкция по проведению осмотров мостов и труб на автомобильных дорогах / Минавтодор РСФСР. – Москва: Транспорт, 1981. – 32 с.

2. ДБН В.2.3-6-2002. Споруди транспорту. Мости і труби. Обстеження і випробування. – Київ: Держбуд України, 2002. – 28 с.

3. ДБН В.2.3-6:2009. Споруди транспорту. Мости та труби. Обстеження та випробування. – Київ: Міністерство регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства України, 2009. – 44 с.

4. ДБН 362-92. Оцінка технічного стану сталевих конструкцій виробничих будівель і споруд, що знаходяться в експлуатації. – Київ: Державний комітет України в справах архітектури, будівництва та охорони історичного середовища, 1995. – 36 с.

5. ДСТУ-Н Б В.2.3-23:2012. Настанова з оцінювання і прогнозування технічного стану автодорожніх мостів. – Київ: Міністерство регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства України, 2013. – 45 с.

6. ДСТУ 9181:2022. Споруди транспорту. Мости автодорожні. Настанова з оцінювання та прогнозування технічного стану автодорожніх мостів. – Київ: ДП «УкрНДНЦ», 2022. – 32 с.

7. Шимановський О.В., Котлубей Д.О., Шалінський В.В. Міст ім. Є.О.Патона – нинішній стан та перспективи // Промислове будівництво та інженерні споруди. – 2018. – № 1. – С. 2 - 9.

8. Шимановський О.В., Котлубей Д.О., Шалінський В.В. Щодо технічного стану моста ім. Є.О.Патона // Промислове будівництво та інженерні споруди. – 2019. – № 1. – С. 20 - 25.

9. Шимановський О.В., Котлубей Д.О., Шалінський В.В., Кобернюк Б.П., Корнаков І.А. Деякі питання технічного стану моста ім. Є.О. Патона // Промислове будівництво та інженерні споруди. – 2021. – № 1. – С. 3 - 8.

10. Шимановський О.В., Котлубей Д.О., Шалінський В.В. Аварійна ситуація на мосту ім. Є.О.Патона та заходи щодо її вирішення // Промислове будівництво та інженерні споруди. – 2018. – № 4. – С.30 - 33.