07 Predvidjanje Vijeka Trajanja Mostova

PREDVIANJE VIJEKA TRAJANJA MOSTOVA1 UvodNajvei dio ulaganja drutvene zajednice ide za izgradnju zgra-

da i prometnica, osobito cesta, mostova i lukih graevina.Zbog toga treba sve vie rauna voditi ne samo o trokovima

graenja (poetnim trokovima), nego i o trokovima uzdravanja, to sve vie optereuju dravni proraun.

Danas sve jasnije, ali i sa sve veom zabrinutou, uviamo kako e nedavni nagli porast ulaganja u izgradnju biti popraen jo veim porastom izdvajanja za uzdravanje i nepredvieno rane popravke graevina.

Kljuno je proturjeje sadanjega stanja stvari: nema nikakvih potekoa u svezi sa zajamenjem vrlo trajna betona, ali je itekako teko zajamiti pouzdane i trajne betonske sklopove.

1

1 UvodNaime, i u najjae ugroavajuem (agresivnu) okoliu kakav je

morski, beton kakav se danas proizvodi moe trajno opstati.Meutim, sasma je druga stvar zajamiti trajan armirani (a

pogotovo prednapeti) betonski sklop.Svijest o tomu kako je trajnost betonskoga sklopa podjednako

vana njegova vlastitost koliko i nosivost (sigurnost) ili uporabljivost mora se pobuivati ve u studentskoj sredini.

Valja znati da ako se ve sada ne uvedu u primjenu krupnija poboljanja u projektiranju i graenju usmjerena na doista pouzdano ponaanje novih graevina, ali i u uzdra-vanju i popravcima postojeih, sljedei e narataj dakle naa djeca biti prikraen u mogunostima razvitka.

Naime, on e (novi narataj) morati dobar dio novca to bi ga ulagao u razvitak (ili openito za dobrobit) izdvajati za popravke graevina to ih je batinio od naega narataja.

Na slici 1.1 predoena su esta oteenja uoena na hrvatskim mostovima.

2

1 Uvod

3

Slika 1.1: esta oteenja na hrvatskim mostovima

2 Odnos uvrijeenoga projektiranja i predvianja trajnosti

Openito je prihvaeno kako je svrha prorauna postii prihvatljivu vjerojatnost da e se projektirani sklop ponaati na zadovoljavajui nain u predvienomu vijeku trajanja.

Kada proraunavamo sklop prvo odreujemo optereenja (ili, openitije, djelovanja) kojima se sklop mora oduprijeti.

Kako su ta djelovanja obino promjenjiva, rabimo tzv. faktore sigurnosti kako bismo stvorili zalihu sigurnosti.

Poto odredimo djelovanja pomnoena faktorom sigurnosti, biramo vrst nosivoga sklopa, gradivo od kojega e biti (ili vie njih), podrazumijevajui i potrebne vrstoe, te izmjerepojedinih presjeka odabranoga sklopa.

Budui da je teko predvidjeti vlastitosti gradiva, a donekle i izmjere presjeka, i za njih su potrebni faktori sigurnosti, naravno, druge vrsti. 4


Slijedi ispisivanje jednabe kojom se provjerava je li vjerojatnostpojave djelovanj to premauju otpornost nosivoga sklopa dostatno mala.

Kada se radi o predvianju trajnosti, tj. provjeri moe li se predvieni vijek trajanja dosegnuti uz prihvatljivu razinu vjerojatnosti, prilike su sasma razliite.

U prvi mah izgleda da je bez daljega prihvatljiv vrlo pojednostavnjeni pristup.

U normama nalazimo samo opisne definicije izloenosti sklopa ugroavajuim djelovanjima, a nedostaje definicija vijeka trajanja u odnosu na trajnost.

Osobito nedostaje koliinski (kvantitativni) iskaz graninoga stanja trajnosti to mora biti premaeno kako bi vijek trajanja istekao. 5


Obino se previa da norme i propisi utvruju samo najniu razinu kakvoe to ju zahtijeva drutvena zajednica.

Za mnoge vane graevine (slika 2.1) to ne moe biti dostatnopa ni zadovoljavajue.

Po prijanjemu pristupu nije se prepoznavalo, da za trajnost nisu odluujue samo vlastitosti gradiva ili njegovih sastojnica, nego i uvjeti okolia u kojem je graevina.

6

Slika 2.1: Krki most


Osobito se je malo pozornosti posveivalo odreivanju okolnosti i trenutka kada je nudan kakav zahvat (intervencija) na nosivomu sklopu.

Kada se radi o procjeni preostaloga vijeka trajanja postojeih graevina opet prevladavaju vrlo pojednostavnjeni postupci kao i pri odreivanju vijeka trajanja novih graevina.

Ova tvrdnja vrijedi usprkos injenici da se, poto je graevina ve podignuta, vei dio nesigurnosti vezanih uz projektiranje nove graevine moe ukloniti.

Naime, mnogi podatci koje pri projektiranju pretpostavljamosada postaju provjerljive injenice.

7

3 Jedinstvenost sklopovnoga betonaS obzirom na propadanje (dotrajavanje) betonski sklopovi imaju

uoljive vlastitosti po kojima se bitno razlikuju od sklopova od drugih gradiva.

Evo tih vlastitosti:y Kakvoa i odoljivost (engl. performance) betona

pretpostavljeni pri projektiranju i izvedbi pojedinoga sklopa pripadaju u podruje poeljnoga.

y Stvarna kakvoa i odoljivost betona odreeni su primijenjenim postupkom izvedbe u tijeku graenja (na gradilitu).

y Ako se dogodi da trajnosna odoljivost bude nia od one to ju propisuje norma, to ne bude oito niti se moe otkritidok ne proe neko vrijeme zbog naravi propadanja (dotrajavanja) betonskih sklopova izloenih ugroavajuem okoliu.

Reeno podjednako vrijedi i za armirane i za prednapete beton-ske sklopove; odatle izraz sklopovni beton (structural concrete).8

4 Valjano projektiranje za trajnost i vijek trajanja

Po uvrijeenom nainu prorauna betonskih sklopova smatralo se je da je trajnost zajamena ako su ispunjeni zahtjevi na utvrenu ili propisanu najmanju debljinu zatitnoga sloja i najveu propisanu irinu pukotine, a oboje za pretpostavljenu ugrozivost (agresivnost) okolia.

a) Ugrozivost okoliaObino se ugrozivost okolia uzima kao blaga, umjerena ili visoka s obzirom na zbroj okolnosti:

o razina gustoe (koncentracije) ugrozivih kemijskih tvari poput klorida, sulfata i kiselina,

o nazonost vode,o stupanj vlanosti.

U nekim je podrujima bio uveden i etvrti stupanj: osobito visoka ugrozivost.

9


Meutim, nije pravljena nikakava razlika izmeu okoli to prvenstveno prijete propadanjem betona i onih to prvenstveno prijete otpoinjanjem hranja armature.

b) Zatitni sloj betonaOpenito se je zatitni sloj betona propisivao da bude od 25 do 75 mm, a sve se je temeljilo na mjeavini iskustva i osjeaja (intuicije).

Jo nije provedeno nijedno istraivanje kako bi se mogle znanstveno utemeljeno odreivati najpovoljnije debljine zatitnoga sloja za odreene betone u razliitim okoliima.

10


c) irina pukotinaProjektna irina pukotine propisivana je da bude od 0,3 mm do 0,1 mm zavisno od stupnja ugrozivosti okolia, ali uz veliku raznolikost izraz za njihov proraun predoenih u dravnim i meunarodnim propisima.Veina je napor bila usredotoena na iznalaenje izraz za irinu pukotine od vanjskog optereenja to izaziva isti vlak ili isto savijanje.Meutim, irine pukotina to nastaju zbog plastinoga skuplja-nja, zbog raspucavanja od slijeganja betona pri vezanju, te pukotina usporednih s armaturom, pukotina to nastaju zbog hranja armature, zbog alkalne reakcije puniva (agregata) itd. uope nisu bile istraivane.

11


c) irina pukotinaA valja znati da ovakve pukotine mogu imati znatno pogubnijiuinak na trajnost betonskih sklopova nego pukotine izazvane vlakom ili savijanjem.Teite je istraivanja dakle bilo na problemima to ih je lakeistraiti, a ne na stvarnim praktinim problemima.

d) Hranje armatureHranje armature postalo je najozbiljnijim uzrokom skupoga prijevremenoga propadanja betonskih sklopova.Sluajni pogodak, kada je pred stoljee i pol izumljen armirani beton, bila je vrlo uinkovita zatita od hranja armature to ju je pruao lunati beton od portlandskog cementa oko nje.

12


d) Hranje armatureIpak, s vremenom se je uoilo da se zatitni uinak lunate sredine ponitava iz dvaju razloga:

o kada karbonacija dopre do povrine armature io kada dostatna koliina klorida prodre do armature.

Ako je dostupna dostatna koliina vlage, hranje moe nastupiti iz bilo kojeg od ovih razloga, a bujajua hra pri tomu izaziva raspucavanje, cijepanje i odlamanje zatitnoga sloja betona.

Odlomljeni komadi betona mogu biti prijetnja prolaznicima, a smanjeni presjeci betona i armature smanjuju i nosivostpresjeka sklopa.

13


d) Hranje armatureUinak prodora ugljinoga dioksida, klorid i vode upozorio je na nunost sprjeavanja ili odgaanja prodora tetnih tvari.Ovo pak iziskuje razumijevanje mehanizama to upravljaju prodorom takvih ugrozujuih tvari to izazivaju hranje armature.

e) Propadanje s vremenomPropadanjem samoga betona takoer upravlja prodor ugrozujuih tvari i njihovo nakupljanje unutar betona zbog npr. uzastopnoga vlaenja-suenja ili zbog uinaka hlapljenja(slika 4.1).Posljedak je toga da se propadanje betona s vremenom moe predoiti slomljenim pravcem (slika 4.2).

14


e) Propadanje s vremenomUoljiva su dva izrazito razliita razdoblja:

y razdoblje otpoinjanja (nema oteenja) iy razdoblje napredovanja (rastue propadanje).

15

Slika 4.1: Vanost zatitnoga sloja betonau zatiti od propadanja

Slika 4.2: Vijek trajanja betonskih sklopova;shematski prikaz


f) Zatitne mjere

U pogledu zatite armature od hranja izgleda da je pristup bio vrlo jednostran, bio je usredotoen na betonsku mjeavinu u obliku betona visoke odoljivosti (high performance concrete) i na zatitni sloj betona, kako bi se armatura zatitila od hranja, bez obzira na to kakav je okoli i koliko je ugroziv.

Druge zatitne mjere poput prijemaz na armaturi i betonu, katodne zatite, primjesa to sprjeavaju hranje, nemetalne armature i vlaknaste armature takoer se rabe, ali s ogranienim uinkom, a gdjekada i sa sumnjivim uspjehom.

16


f) Zatitne mjere

Armatura od nehrajuega elika (stainless steel reinforcement) sada je nova i vrlo pouzdana zatitna mjera, dostupna projektantu.

Zatita od hranja uporabom odgovarajue kakvoe nehrajuega elika izgleda da danas predstavlja zaokret u tehnici trajnosnoga projektiranja kada se radi o visoko ugrozivim okoliima, kako emo vidjeti kasnije.

17

5 Beton visoke odoljivosti kao zatita od hranja

Usredotoenost na propusnost betona kao vlastitost to odreuje njegovu trajnost zarobila je istraivae trajnosti i vijeka trajanja betonskih sklopova posljednjih nekoliko desetljea.

Ishod je tih istraivanja vrlo gust i nepropustan beton, jer je teite istraivanja bilo na betonskoj mjeavini, a poglavito na vrsti i sastavu cementnoga veziva i na omjeru vode i veziva.

Osobite hidraulike primjese, poput kremenoga paha (engl. silica fume), leteega pepela i mljevene ozrnjene (granu-lirane) ljake visokih pei, prevladavale su u ovom razvoju ili kao mineralna primjesa ili kao nadomjestak cementu.

Povrh ovoga uvoenje kemijskih plastifikatora i superplastifi-katora snizilo je omjer vode i cementa do skrajnjih granica: izmeu 0,3 i 0,4, pri emu beton jo uvijek ostaje obradiv.

18


Kako je ve reeno, ishod je ovoga razvoja beton visoke odoljivosti (BVO).

Razvoj ovakvih BVO imao je i nekoliko manje zapaenih suprotnih uinaka glede na trajnost.

Naime, BVO se je pokazao znatno osjetljivijim na kakvou izvedbenoga postupka nego tzv. obini beton.

Osobito je pogibelj ranog raspucavanja, poput onog od plastinoga skupljanja i od hidratacijske topline, znatno izraenija u BVO nego u uvrijeenih betona.

Veliko kemijsko (autogeno) skupljanje BVO dijelom potroi ranu izobliljivost inei veui beton krhkim i osjetljivim na neizbjeiva rana izoblienja zbog hlapljenja vode odmah nakon dovretka ravnanja izloenih betonskih ploha.

19


Na slian je nain ovakav beton osjetljiv na rano raspucavanje kada je izloen naglomu hlaenju okolnim zrakom.

S obzirom na zatitu od hranja armature dodatni je suprotniuinak neizbjeivo smanjenje sadraja kalcijeva hidroksida [Ca(OH)2] u betonu.

Naime, mineralne primjese troe [Ca(OH)2] pri kemijskoj reakciji.

Ovo proizvodi malo smanjenje sadraja (OH) koji je odgovoran za lunatost (pH) porne vode u betonu.

Meutim, ukupni se iznos [Ca(OH)2] znatno smanjuje, to smanjuje sposobnost ublaavanja karbonacije i uz to snizuje djelotvorni prag pri kojem nastaje hranje izazvano kloridima.

20

6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja

to znai trajan sklop, zapravo je vrlo osobno (subjektivno) i teko ga je tono odrediti (definirati).

To bi trebalo znaiti da je to sklop to zadrava svoju zadovoljavajuu odoljivost u predvienom razdoblju bez neoekivano visokih trokova uzdravanja.

Zbog toga se izrazom proraun vijeka trajanja nadomjeta izraz trajnost, jer se ovaj novi moe izraziti mjerljivom koliinom (godine).

Ovo je pojanjenje uveo danski istraiva Fagerlund (1979.).Naelno se mogu slijediti dva u osnovi razliita pristupa trajnosti,

kako su ih zacrtali Danac S. Rostam i Nijemac P. Schiessel (1994):

y A izbjegavati prijetee propadanje u ugrozivu okoliu;y B dobro odabrati gradiva i detaljirati sklop.

21


Pristup A moe se podijeliti u tri skupine mjera:y A.1: promijeniti mikro-okoli, npr. izvedbom presvlaka,

prijemaza itd.y A.2: odabrati ne-reaktivna ili inertna gradiva, npr. armatura

od nehrajuega elika, ne-reaktivno punivo, cement otporan na sulfate, niskolunati cement.

y A.3: sprijeiti reakcije, npr. katodnom zatitom. Zatita od smrzavice uvlaenjem zraka u beton takoer pripada u ovu skupinu.

Veina navedenih mjera ne prua potpunu zatitu.Uinci pojedinih mjera zavise od nekoliko imbenika.Primjerice, uinak izvedbe prijemaza zavisi od njegove debljine i

od njegove razmjerne propusnosti u odnosu na beton.22


Pristup B doputa razliite vrsti zahvata.

Primjerice, zatita od hranja moe se postii izborom prikladne debljine zatitnoga sloja betona i betonske mjeavine.

Povrh toga sklop se moe uiniti otpornijim protiv ugroavajuega djelovanja okolia prikladnim detaljiranjem.

Modeliranje mehanizama propadanja naelno se moe primijeniti i na pristup A i na pristup B.

Meutim, malo znamo o uinkovitosti razliitih zatitnih mjera.

23


6.1 Proraun trajnosti prvi narataj: proraun za koje vjerujemo da zadovoljava

Pristup proraunu trajnosti za koji vjerujemo da zadovoljava znai da treba utvrditi zahtjeve na parametre poput vrsti i koliine cementa, najveeg omjera vode i veziva, najmanje debljine zatitnoga sloja betona, vrsti njege, mjera protiv ranog raspucavanja, ograniavanja irina pukotina itd.

Odabrane vrijednosti zavise od pretpostavljene ugrozivosti okolia.

U veini dananjih dravnih norma, pa i u Eurokodu 2, prevladava ovaj pristup.

Meutim, uskoro e se unijeti korjenite promjene u te norme, kako emo vidjeti u toki 6.3.

24


6.2 Proraun trajnosti drugi narataj: proraun vijeka trajanja kroz viestupanjsku zatitu

Proraun vijeka trajanja po pristupu B poiva na valjanu izboru prikladnih neproturjenih mjera to vode zajamenju zahtijevanoga vijeka trajanja.

Ovo se smatra pristupom viestupanjske zatite ili viepreprenim pristupom:

1. utvrditi vrst i ugrozivost okolia u kojem e sklop sluiti,2. predvidjeti mogue gibanje ili nakupljanje ugrozujuih tvari,3. odrediti koji mehanizam prijenosa prevladava (proputanje,

rasprivanje, kapilarno djelovanje) i koji parametri upravljaju tim mehanizmom.

25


6.2 Proraun trajnosti drugi narataj: proraun vijeka trajanja kroz viestupanjsku zatitu

4. odabrati prepreke to mogu pomagati pri usporavanju ili sprjeavanju prijenosaili nakupljanja tetnihtvari.

Ovaj pristup proraunutrajnosti (tzv. drugi na-rataj) bio je prvi put primijenjen na danskomprojektu stoljea, na Ve-likom Beltu (slika 6.1).

26Slika 6.1: Most preko Velikoga Belta u Danskoj


6.3 Proraun trajnosti trei narataj: proraun vijeka trajanja zasnovan na pouzdanosti

Teorije vjerojatnosti i pouzdanosti, to su prvotno rabljene u proraunu sklopova, nale su primjenu i u proraunu trajnosti, a znatno su uznapredovale u zadnjih 1015 godina; dapae, u zadnjih 10-ak godina primjenjuju se i u praksi.

Ove teorije prele su s razine istraivanja i teorijskog umjeravanja norm (theoretical code calibration) u izravnu praktinu primjenu, kako emo vidjeti u sljedeem poglavlju.

Osnovni je pristup ve meunarodno prihvaen i rabi se vie desetljea u pojednostavnjenu obliku kao metoda faktor sigurnosti za optereenja i otpornosti (load-and-resistance-factor-design, LRFD). 27



Meutim, faktori to odreuju trajnost i odoljivost sklopova u njihovu uporabnom vijeku tek su nedavno uvedeni na slian nain.

Ovaj je pristup omoguio modeliranje mehanizama prijenosa i propadanja na vjerojatnosnoj razini i na taj nain uvoenje u proraun sklopova.

Tako se proraun za sigurnost i trajnost moe provesti uporabom slinih postupaka.

28



Ovo otvara oi onima to gospodare graevinama koju sada mogu ili su prisiljeni donositi odluke to se tiu:

y zahtijevane dugorone odoljivosti sklopova,y posljedaka s obzirom na budue uzdravanje,y ukupnih trokova u vijeku trajanja iy pridruene razine pouzdanosti.Ovo je izravan preslik dobro poznatoga prorauna za

otpornost, gdje propisani faktori sigurnosti predstavljaju drutveno prihvatljivu razinu pouzdanosti prorauna sklopova.

29



Na slici 6.2 shematski je predoen vjerojatnosni proraunski postupak, pri emu se zadaa rjeava pouzdanosnim postupcima.

30Slika 6.2: Vjerojatnost otpoinjanja hranja i ciljni vijek trajanja


6.4 Usporedba deterministikog i probabilistikogaprorauna vijeka trajanja

Prikladnost probabilistikoga (vjerojatnosnoga) pristupa proraunu trajnosti najvolje se vidi na primjeru pomorske graevine.

Promatraju se dva razliita okolia ije su prosjene godinje temperature 10 C (umjerena klima) i 30 C (vrua vlana klima).

Proraunski je zahtjev vijek trajanja od 50 godina.Radi jednostavnosti ovdje je vijek trajanja odreen kao razdoblje

otpoinjanja, tj. vrijeme do depasivizacije armature zbog prodora klorida.

31



Slika 6.3 predouje zahtijevane debljine zatitnoga sloja betona za dva okolia dobivene po uvrijeenomu detrministikomupristupu i po vjerojatnosnom pristupu.

32Slika 6.3: Zahtijevana debljina zatitnoga sloja betona

Lijevo: deterministiki pristup; desno: vjerojatnosni pristup



Slika 6.3 (desno) pak naglaava injenicu da deterministiki pristup prua samo 50 % vjerojatnosti postizanja vijeka trajanja bez hranja.

Ova se injenica esto previa pri uvrijeenomu proraunu trajnosti.

Ako je recimo prihvatljivo samo 10 % rizika da e hranje zapoeti prije isteka 50 godina, onda su potrebni znatno deblji zatitni slojevi, kako se vidi na slici 6.4.

Ovdje rabljeni deterministiki pristup zasniva se na srednjim vrijednostima odluujuih parametara.

U probabilistikom pristupu rabe se funkcije raspodjelbe, srednje vrijednosti i njihovi poznati ili pretpostavljeni koeficijenti varijacije. 33



Ovaj drugi pristup omoguuje ne samo da se vidi odnos debljine zatitnoga sloja i vjerojatnosti hranja, nego i koliinski iskaz posljedaka razliito odabranih rizika hranja.

Ovi se posljedci tiu ne samo kakvoe betona i debljine zatitnoga sloja, nego, to je jo vanije, gospodarskih(novanih) posljedaka.

Tako je stvorena osnova za proraun najpovoljnije raspodjelbe trokova u vijeku trajanja (optimizacija trokova) zasnovana na vjerojatnosti.

34

7 Vijek trajanja kao sastavni dio statikoga prorauna

Kada treba projektirati osobito veliku graevinu ustanovljuje se Zbirka podataka za nju.

Ovaj dokument objedinjuje odabrane mjerodavne propise i norme, mogue preinake norma i sve dodatne zahtjeve to mogu biti zanimljivi.

Dulji vijek trajanja u odnosu na pretpostavke iz propisa, manja potreba za uzdravanjem, oblikovni zahtjevi, osobita optereenja i iznimno ugrozivi okoli sve su to podatci to ih treba prikupiti, kao i postupke prorauna i provjera utvrene u Zbirci podataka.

Zanimljivo je vidjeti koji se novi zahtjevi trae ako vlasnik hoe da mu graevina zadovolji kakve osobite uvjete.

To emo pokazati na primjeru primorske graevine u vruemu vlanom okoliu, gdje je glavni problem hranje armature. 35


7.1 Stvaranje Zbirke podatakaNaravno, svi parametri to odreuju optereenja, vrstoe

gradiva, propisi i norme, osobite preinake i dopune propisa i norma u svezi s projektom, osobiti vlasnikovi zahtjevi, itd. sve se to mora prikupiti prije nego to otpone projektiranje.

eli li se dosegnuti osobit vijek trajanja uz utvrenu razinu pouzdanosti, moraju se unaprijed utvrditi dodatni zahtjevi.

Ova se injenica esto previa u uvrijeenim postupcima projektiranja gdje je bio obiaj da se trajnost osigurava u zavrnom dijelu projekta pisanjem osobitih zahtjeva u potanji opis radova.

Meutim, takav pristup ne moe zajamiti predvieni vijek trajanja. 36


7.1 Stvaranje Zbirke podatakaRadi jednostavnosti ali obuhvaajui velik broj stvarnih

projektnih prilika prikazat emo primjer zahtjev za stvarni vijek trajanja od 100 godina velika betonskoga mosta temeljena pod morem u vruemu vlanom okoliu (slika 7.1).

37Slika 7.1: Betonski ovjeeni most u vruem i vlanom okoliu


7.2 Zatita armature od hranjaOna se u prvom redu zajamuje kakvoom betona u

zatitnom sloju i debljinom toga sloja.O moguem suprotnom uinku raspucavanja mora se takoer

voditi rauna u Zbirci podataka.Debljina zatitnoga sloja, najvea irina pukotina na povrini i

prihvaena razina pouzdanosti zapravo su jedini dodatni parametri to ih treba utvrditi prije poetka statikoga prorauna.

Zatitni sloj ima svoj udio u geometriji presjeka banalan podatak ali je mnogo vaniji za vijek trajanja nego to se obino priznaje.

irina pukotina utjee na brzinu prodora tetnih tvari, to je oito vaan podatak, ali se openito precjenjuje njegov utjecaj na vijek trajanja.

38


7.2 Zatita armature od hranjaZbog toga Zbirka podataka mora obuhvatiti dodatne podatke

potrebne za utvrivanje prikladne kakvoe betona na osnovi koje se moe odrediti debljina zatitnoga sloja uz predodreenu razinu pouzdanosti.

Ukratko, Zbirka podataka treba utvrditi najveu rasprivost klorida i debljinu zatitnoga sloja betona.

Za to je nuno prikupiti ove podatke:y ugrozivost okolia izraenu kao pretpostavljenu povrinsku

gustou (koncentraciju) klorida, Cl-s,y najvei prihvatljivi sadraj klorida u poetnoj betonskoj

mjeavini, Cl-0,y najvei prihvatljivi koeficijent rasprenosti klorida utvren

normnim pokusom pri odreenoj starosti, DCl-,39


7.2 Zatita armature od hranjay pretpostavljenu kritinu gustou klorida to pokree hranje,

Cl-cr ,y faktor starenja to je u svezi s vrsti cementnog veziva, .

Predvienu razinu pouzdanosti predstavlja pokazatelj pouzdanosti, .

Eurokod propisije da se granina stanja uporabivosti provjeravaju na osnovi pokazatelja pouzdanosti sls = 1,51,8, to odgovara vjerojatnosti prekoraenja graninog stanja 6,7%3,6 %.

U nie predoenomu primjeru uzeta je 10 %-tna vjerojatnost prekoraenja graninoga stanja u ovom sluaju to znai da e hranje otpoeti prije isteka vijeka trajanja.

To priblino odgovara pokazatelju pouzdanosti = 1,3.40


7.2 Zatita armature od hranjaRazmatrana su tri uvjeta izloenosti s ulaznim parametrima

predoenima u tablici 1.

Parametri Podvodno podruje

Plima oseka - pjena

Zrano podruje

Cl-s, % teine veziva

2,5 4,0 2,0

Cl-0, % teine veziva

0,1 0,1 0,1

DCl-, 10-12m2/s 2 2 2

Cl-cr, % teine veziva

2,2 0,7 0,9

0,30 0,40 0,40

41


7.2 Zatita armature od hranjaNakon provedbe vjerojatnosnoga prorauna kako je predoeno

na slici 6.2 dobiju se teorijske debljine zatitnoga sloja betona to je predoeno u tablici 2 za tri razliita uvjeta izloenosti.

Pri izboru konane debljine teorijske se vrijednosti iz tablice 2 moraju poveati u skladu s praktinim podatcima poput najveega zrna puni-va (agtregata).

Na osnovi toga e se onda odreivati izmjere razmanik (distancer).

Podvodno podruje

Plima ose-ka pjena

Zrano podruje

1,30 20 59 38

1,50 22 63 40

1,80 25 68 44

42

8 Sprjeavanje hranja na druge naine ne samo betonom

Moe se poduzeti nekoliko mjera za sprjeavanje hranja, koje ne poivaju na betonu ili zatitnomu sloju, a najee se rabe:

1. prijemazi za beton ili armaturu,2. ometala hranja,3. katodna zatita,4. nemetalna armatura i5. armatura od nehrajuega elika.

Od svih nabrojenih mjera pozabavit emo se samo armaturom premazanom umjetnom (epoksidnom) smolom i armaturom od nehrajuega elika.

Znatne su koristi za vlasnika graevine, a i za drutvenu zajednicu, ako se sprijei hranje u vrlo ugrozujuim podrujima poput tropskih ili zemalja u kojima se soli radi odmrzavanja. 43


Evo tih koristi od kojih se neke tiu izvedbe:y Nema potrebe za osobito gustim i nepropusnim betonom ili

cementom s posebnim dodatcima kako bi se postigla pouzdana prepreka protiv prodora klorida, vode i kisika.

y Ne mora se nuno rabiti BVO osim ako je potreban radi vrstoe ili radi sprjeavanja propadanja samog betona.

y Cementi otporni na sulfate mogu se rabiti u tlu to sadri sulfate i onda kada ono sadri i sulfate i kloride.

y U betonskoj mjeavini smjet e se rabiti mjesna puniva i voda, pa i ako su malo oneieni kloridima.

y Moe se dobiti zdrav beton manje osjetljiv na izvedbene uvjete, to unaprjeuje kakvou i pouzdanost graevine u njezinu vijeku trajanja.

44


Valja biti oprezan s proizvoaima organskih zatitnih sredstava koji ih nasrtljivo nude.

Sama ta sredstva i nisu loa, ali treba znati da ona stare pod djelovanjem ultraljubiastih zraka, te da ih treba obnavljati i po vie puta u vijeku trajanja graevine.

Drugi povod za oprez jesu otpadna gradiva to navodno imaju hidrauline vlastitosti, pa se mogu rabiti kao dodatci (pa i nadomjestci) cementu.

To je istina kada se radi o kremenomu prahu, leteem pepelu i ljaci.

Meutim, u tu se skupinu hoe i utrpati i pepeo to ostane nakon spaljivanja ivotinjskih ostataka i drugi organski otpad.

Zato treba ustrajavati na opsenim laboratorijskimprovjerama. 45


8.1 Armatura premazana umjetnom smolomOva je zatitna mjera uvedena s velikim nadama u Sjevernoj

Americi sredinom 70-ih.Meutim, poetkom 90-ih poela su se pojavljivati prva izvjea o

hranju armature ispod prijemaza, do ega je vjerojatno dolazilo zbog oteenja prijemaza pri ugradbi armature.

Zanimljivo je da hranje nije bivalo popraeno uzdunim pukotinama u betonu kao inae, nego se je samo armatura polagano raspadala.

Tek poto bi proces uznapredovao javljale bi se i pukotine.Objavljeno je upozoravajue izvjee, a u to doba ovaj se je

postupak bio polako irio na Europu, Srednji Istok, pa i dijelove Dalekog Istoka.

46


8.1 Armatura premazana umjetnom smolomPrva uoena vea oteenja bila su na mostovima Florida Keys u

SAD (slika 8.1).

Ve krajem 80-ih u Europi se je poelo raati nepovjerenjeprema ovom postupku, osobito zbog toga to nakon njega sve ipke bivaju meusobno elektrino izolirane, to onda onemoguuje primjenu katodne zatite ako ustreba. 47

Slika 8.1: Mostovi Florida Keys armirani elikom, premazani umjetnom smolom


8.1 Armatura premazana umjetnom smolomRjeenje sa samim prijemazima duhovito je nazvano stavljanjem

svih jaja u jednu koaru.Ova otkria potaknula su opsena istraivanja na mjestima

ugradbe, koja su otkrila da je do hranja dolazilo zbog otrih rubova na mjestu sjeenja armature, te zbog naknadnoga savijanja premazanih ipaka.

Ukratko, postupak je, nakon dodatnih istraivanja provedenih u Kanadi, malo po malo povuen iz uporabe.

48


8.2 Armatura od nehrajueg elikaU zadnjih 10-ak godina postala je armatura od nehrajueg elika

(AN) cjenovno prihvatljiva.Ona moe biti otporna na hranje i u visoko ugrozivu okoliu.Ako ju rabimo samo na najizloenijim mjestima ona ne e

znatnije opteretiti ukupne trokove na armaturu, pogotovo ako imamo na umu kasnije manje trokove uzdravanja.

Ona je zgodna i zbog toga to se moe ugraditi u beton zajednos obinom armaturom bez bojazni od nastanka galvanskih struja to uzrokuju hranje.

Polje njezine mogue primjene jest vrui i slani okoli poput onog u Sredozemlju, ali i sklopovi izloeni soli za odmrzavanje.

49


8.2 Armatura od nehrajueg elikaVrlo uvjerljiv dokaz odoljivosti AN prua pristanini most dug

2,2 km kod grada Progresso u Meksiku, star oko 70 godina (slika 8.2).

Nema tragova hranju usprkos iznimno ugrozivu okoliu, o emu svjedoi nestanak vie nego upola mlaeg mosta iji se tragovi jedva vide na lijevom, a sasvim jasno na desnom dijelu slike.

50

Slika 8.2: Pristanini most armiran nehrajuim elikom (lijevo)i ostatci puno mlaega mosta armirana obinim elikom (desno)


8.2 Armatura od nehrajueg elikaDodatna korist od uporabe AN jest injenica da je on katodno

slabiji od ugljinoga elika.Zato se moe rabiti za popravak sklopova u kojima je hranje

ugljinog elika znatno uznapredovalo pa ga treba nadomjestiti drugim.

Primjeri takvih sklopova jesu rubne grede ili odbojnici mostova i uope dijelovi mosta snano izloeni soljenju, bilo prirodnom (morski okoli) bilo namjernomu (kopneni mostovi).

51


8.2.1 Mjeovita rjeenjaU zadnje se vrijeme na tritu visoko razvijenih zemalja javlja

armatura presvuena nehrajuim elikom.Meutim, za sada se mogu dobiti samo razmjerno kratke ipke,

to izaziva velike gubitke i druge nepogodnosti, pa treba jo priekati s primjenom do usavravanja postupka proizvodnje ovakva elika.

Drugi je nedavni proizvod specijalno legirani elik, navodno otporan na kloride.

Kao i sa svim to se buno nudi i s ovim treba biti oprezan, to je inae iznimno teko u okolnostima kada posao dobiva onaj koji nudi najniu cijenu.

52

9 Propisivanje ostvarivih zahtjeva na graenje

Vidjeli smo da graenje predstavlja odluujuu fazu u ostvari-vanju predvienog vijeka trajanja betonskih graevina.

Zbog toga je izvanredno vano ve u fazi projektiranjaprocijeniti koja se razina znanja i praktinog iskustva u izvedbi slinih graevina moe oekivati od raspoloive radne snage i vodstva, uzimajui u obzir odabrana gradiva i okoli.

O svim ovim podatcima mora se voditi rauna u Zbirci podataka.Iz ovih je razloga tzv. predkvalifikacija izvoditeljskih tvrdaka bila

jedno od sredstava za jamenje osposobljenosti i iskustva.Meutim, to oito nije bilo dostatno, jer bi zapravo bilo nuno

znati kojom osposobljenou i iskustvom raspolau konkretni ljudi koji e betonirati i njihovi poslovoe, a to je vrlo teko postii.

53


Poto su ljudi uvidjeli koliko je vaan zatitni sloj betona, ne samo za zatitu armature nego i za izgled gotova sklopa, velika je pozornost posveena vodonepropusnosti (ili, bolje, nadziranoj propusnosti) oplate.

Brojni su pokusi, a i ope praktino iskustvo, pokazali da je tako.Dodue, to poskupljuje (i to ne zanemarivo) gotovi proizvod, ali

se nesumnjivo isplati.Nastojanje da se sniavanjem omjera vode i cementa poveava

gustoa betona, a onda i njegova trajnost znalo je uroditi i suprotnim uinkom pojavom tzv. gnijezda zbog slabe ugradivosti betona.

Dodatna je nevolja u tomu to kakvoa betona izravno zavisi od savjesnosti rukovatelja vibratorom.

54


Tako je nastalo temeljno proturjeje: to je bolja betonska mjeavina sa stajalita trajnosti, to je vea pogibelj da se taj beton ne ugradi valjano.

Iz tih su razloga tehnolozi betona razvili tzv. samozbijajui beton (selfcompacting concrete).

Upravo zbog svih ovih nepredvidivosti uveden je proraun vijeka trajanja zasnovan na vjerojatnosti.

Meutim, poto je graevina dovrena, vie ne moramo pretpostavljati parametre odlune za trajnost moemo ih znati, izmjeriti, doi do njih ispitivanjem uzoraka itd.

Iz tako dobivenih podataka ponovno se rauna oekivani vijek trajanja i to se podastire vlasniku graevine u obliku krsnog lista, a postupak se ponavlja pri svakom krupnijem zahvatu (popravku i sl.).

55

10 Motrenje trajnostiUvidjelo se je da je radi snienja trokova uzdravanja i

popravaka nuno redovito pregledavanje i biljeenje stanja graevina.

Takoer se zna da su brzina prodora klorida i mjesna vrijednost praga otpoinjanja djelovanja klorida (Ccr) dva kljuna parametra za predvianje otpoinjanja hranja.

Zato se u nove graevine ugauju osjetila (senzori) to daju podatke iz kojih se moe pouzdano utvrditi preostali vijek trajanja.

Meutim, razvijena su i odgovarajua osjetila to se mogu ugraditi u postojee graevine.

Ta se osjetila umreuju i povezuju sa sustavom za praenje stanja graevine to se zove sustavom motrenja(monitoring).

56

10 Motrenje trajnostiCjelovit sustav motrenja stanja mosta ugraen je u most preko

Krke na AC Zagreb - Split.Sa stajalita trajnosti mosta najzanimljiviji je sustav motrenja

napredovanja hranja armature u luku mosta (slika 10.1).

Radi se o ugradbi Raupach-Schiessel-ovih osjetila, tzv. anodnih ljestava.

Osjetilo pokazuje pri kojoj je udaljenosti od betonske povrine dosegnuta kritina razina prodora klorida, tj. gdje e otpoeti hranje armature (slika 10.2).

57

Slika 10.1: Osjetila ugraena u luk mosta preko Krke na AC Zagreb-Split

10 Motrenje trajnosti

* * * * *

Na kraju valja rei da cjelokupna struna zajednica, dakle svi koji rade na projektiranju, graenju, uzdravanju i gospodarenju mostovima moraju stalno uiti, sabirati iskustva drugih i ne ponavljati pogrjeke. 58

Slika 10.2: Raupach-Schiessel-ove ljestve za praenjenapredovanja prodora klorida kroz beton

PREDVIANJE VIJEKA TRAJANJA MOSTOVA 1 Uvod 1 Uvod2 Odnos uvrijeenoga projektiranja i predvianja trajnosti2 Odnos uvrijeenoga projektiranja i predvianja trajnosti2 Odnos uvrijeenoga projektiranja i predvianja trajnosti2 Odnos uvrijeenoga projektiranja i predvianja trajnosti3 Jedinstvenost sklopovnoga betona4 Valjano projektiranje za trajnost i vijek trajanja4 Valjano projektiranje za trajnost i vijek trajanja4 Valjano projektiranje za trajnost i vijek trajanja4 Valjano projektiranje za trajnost i vijek trajanja4 Valjano projektiranje za trajnost i vijek trajanja4 Valjano projektiranje za trajnost i vijek trajanja4 Valjano projektiranje za trajnost i vijek trajanja4 Valjano projektiranje za trajnost i vijek trajanja4 Valjano projektiranje za trajnost i vijek trajanja5 Beton visoke odoljivosti kao zatita od hranja5 Beton visoke odoljivosti kao zatita od hranja5 Beton visoke odoljivosti kao zatita od hranja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja6 Pristupi proraunu trajnosti i vijeka trajanja7 Vijek trajanja kao sastavni dio statikoga prorauna7 Vijek trajanja kao sastavni dio statikoga prorauna7 Vijek trajanja kao sastavni dio statikoga prorauna7 Vijek trajanja kao sastavni dio statikoga prorauna7 Vijek trajanja kao sastavni dio statikoga prorauna7 Vijek trajanja kao sastavni dio statikoga prorauna7 Vijek trajanja kao sastavni dio statikoga prorauna7 Vijek trajanja kao sastavni dio statikoga prorauna8 Sprjeavanje hranja na druge naine ne samo betonom8 Sprjeavanje hranja na druge naine ne samo betonom8 Sprjeavanje hranja na druge naine ne samo betonom8 Sprjeavanje hranja na druge naine ne samo betonom8 Sprjeavanje hranja na druge naine ne samo betonom8 Sprjeavanje hranja na druge naine ne samo betonom8 Sprjeavanje hranja na druge naine ne samo betonom8 Sprjeavanje hranja na druge naine ne samo betonom8 Sprjeavanje hranja na druge naine ne samo betonom8 Sprjeavanje hranja na druge naine ne samo betonom9 Propisivanje ostvarivih zahtjeva na graenje9 Propisivanje ostvarivih zahtjeva na graenje9 Propisivanje ostvarivih zahtjeva na graenje10 Motrenje trajnosti10 Motrenje trajnosti10 Motrenje trajnosti

Documents

07 Predvidjanje Vijeka Trajanja Mostova