3. MEHANIZMI RAZARANJA KONSTRUKCIJA - gf.unmo.bagf.unmo.ba/resources/1/Downloads/Trajnost i odrzavanje konstrukcija... · Oštećenja konstrukcija • Na gubljenje osobina (pojavu

MEHANIZMI RAZARANJAMEHANIZMI RAZARANJAKONSTRUKCIJAKONSTRUKCIJA

doc.dr. Merima ahinagi IsoviAsis. Marko eez

1Trajnostiodravanjekonstrukcija

Oteenja konstrukcija

Na gubljenje osobina (pojavu oteenja) konstrukcija utiu: kvaliteta materijala projekat konstrukcije kvaliteta izgradnje primjena mjera zatite konstrukcije agresivnost okolia konstrukcije optereenja kojima je konstrukcija izloena kvaliteta odravanja

Trajnost i odravanje konstrukcija 2

Oteenja konstrukcija


OTEENJAKONSTRUKCIJE

Osobinekonstrukcije

(defekti)

Vanjskiuticaji

(oteenja)

Kombinacija osobinakonstrukcije i

vanjskihuticaja

(deterioracija)

TRAJNOST KONSTRUKCIJE

Oteenja OSOBINE KONSTRUKCIJE

BETONSKE KONSTRUKCIJE vezana za prirodu i kemijski sastav pojedinih

sastojaka betona cementa agregata voda dodataka armaturnog elika elika za prednaprezanje


Oteenja OSOBINE KONSTRUKCIJE

Cement velik udio kloridnih iona ili drugih agresivnih sastojaka visoka toplina hidratacije isuivanje mladog betona

Agregat sadraj klorida smanjuje vezu agregata i cementa

poveavajui propusnost betona alkalno-agregatne reakcije uzrokuju pojavu oteenja ak

nakon 20-30 godina Voda i dodaci

sadraj kloridnih i sulfatnih iona u vodi ili dodacima koji su korozivni ili nekompatibilni s cementom ili elikom


Oteenja VANJSKA DIJELOVANJA

Prirodan okoli konstrukcije ini: atmosfera (klimatski uvjeti, plinovi, zagaenja) tlo voda


Mehanizmi razaranja konstrukcija

Kamen Drvo Metal Beton

konstruktivnim ambijentu iobiljejima uticajima


RAZLIITIMEHANIZMI

RAZARANJA I BRZINA

NAPREDOVANJAovisno od:

Mehanizmi razaranja konstrukcija

POZNAVANJE MEHANIZAMA RAZARANJA Praenje i definisanje ivotnog vijeka Projektovanje trajnosti Definisanje procesa odravanja


UZROCI OTEENJA KONSTRUKCIJE

MEHANIKI Preoptereenost Zamor Direktni udari Poputanje temelja Namjerna ruenja Poari


KLIMATSKI Proces smrzavanja i

odmrzavanja Temperaturne

promjene Vjetar (dinamiki

uticaji) Potres

UZROCI OTEENJA KONSTRUKCIJE

HEMIJSKO-TEHNOLOKI Karbonizacija Korozija armature Hemijska djelovanja


BIOLOKI Gljivine zaraze Napadi insekata Napadi bakterija

MEHANIZMI RAZARANJAMEHANIZMI RAZARANJABETONSKIH KONSTRUKCIJABETONSKIH KONSTRUKCIJA



Betonske konstrukcije

Mehanizmi i uticaji na propadanje armiranobetonskih konstrukcije su brojni i vrlo razliiti Osnovni:

1. Korozija elika razaranje armature2. Alkalno-agregatna reakcija3. Hemijska djelovanja razaranje4. Proces smrzavanja i odmrzavanja betona

Zajedniko osnovni uzronici ili podloge koje ih pospjeuju su VODA i SOL



Voda Neophodna za nastupanje veine

mehanizama razaranja, izuzev: izravnih udara mehanikih oteenja oteenja zbog diferencijalnog slijeganja oslonaca oteenja uslijed temperaturnih promjena

Njena prisutnost uviestruuje posljedice mehanizama razaranja za iji nastanak voda nije neophodna



Voda Bitno je razlikovati:

Stalno potopljene konstrukcije (npr. temelji u rijekama ili moru)

Jednostrano potopljene konstrukcije (npr. rezervoari) Povremeno ali esto potopljene konstrukcije (zona

plime i oseke, djelovanje valova, izloenost oborinskim vodama i sl.)

Voda moe biti: ista Saturirana razliitim sastojcima (npr. soli iz mora, od

posipanja ceste i sl.)



Voda Osnovna pravila:

Vodu to prije odvesti s objekta Sprijeiti prodor vode u konstrukciju Opa odvodnja i zatita Nepropustan beton


NAJRAZORNIJI CIKLUSI VLAENJA I SUENJA, OSOBITO AKOSE RADI O VODI SATURIRANOJ SOLIMA


Sol Hloridi najrazorniji obzirom na svojstva AB

konstrukcija iniciraju intenzivnu koroziju elika za armiranje

Sol s alkalno-metalnim ionima (Na+, K+) poveana opasnost od alkalno-silikatne reakcije

Sol ima higroskopska obiljeja, vee vlagu element zagaen solju tee se isuuje teko, gotovo nemogue oistiti beton od soli



Hemijska djelovanja KISELINE (kisele kie, plinovi iz kanalizacijske

cijevi) Reakcija s cementnom pastom razaranje

mikrostrukture ovrslog cementa poveanje propusnosti betona

SULFATI Reakcije sulfata (u podzemnim i industrijskim otpadnim

vodama) s ionima kalcija i aluminija ALKALIJE

Razorno djelovanje alkalija posljedica je reakcije alkalija i silikatnih agregata ekspanzija mreaste pukotine


SANACIJA UKLANJANJE I ZATITA OTEENOG BETONAI PROVOENJE POVRINSKE ZATITE

PRIMJERI OTEENJA ALKALNO AGREGATNE REAKCIJE



Smrzavanje i odmrzavanje Ponavljanje ciklusa voda sadrana u strukturi

betona pretvara se u led ekspanzija (poveanje volumena 9%) pri kritinoj saturaciji sile koje premauju zateznu vrstou betona

Na povrini betona: odvajanje ljutenje, raspucavanje gubitak vrstoe i nosivosti

Upotreba soli za odleivanje: snienje ledita, poveanje sadraja vode u porama pojaano razorno djelovanje


MJERE ZA SPREAVANJEUVLAENJE ZRAKAAGREGATI OTPORNI NA SMRZAVANJENIZAK VODOCEMENTNI FAKTORPOVRINSKA ZATITA HIDROFOBNIH SVOJSTAVA

PRIMJERI OTEENJASMRZAVANJE/ODMRZAVANJE


KOROZIJA ARMATURE glavniuzrok propadanja AB konstrukcija

Uobiajeni vanjski znak pojave korozije armature Pukotine paralelne s armaturom Smee mrlje na povrini



Karbonizacija Penetracija hlorida


UZROKUJE Smanjenje poprenog presjeka armatureOtpadanje zatitnog sloja betona


Kvalitetan beton daje armaturi PASIVNU ZATITU u normalnim uslovima okoline (pH>12, armatura okruena visokoalkalnom pornom vodom iz cementne paste)

Preduslov za nastupanje korozije PAD PRIRODNE PASIVNOSTI: Kada se uslijed karbonizacije, izluivanja i djelovanja

kiselih otopina snizi alkalitet betona (pH

KARBONATIZACIJA BETONA

Napreduje brzinom proporcionalnom kvadratnom korijenu proteklog vremena (Ficov zakon)

Uzronik: CO2 koji difuzijom ulazi u beton CO2 u prisutnosti vode reagira s krenjakom

(proizvod hidratacije cementa) Stvara se kalcijev karbonat


( ) 2 3 22Ca OH CO CaCO H O+ +


vrsti spoj Slabo topivi spoj Manjeg volumena

Skupljanje cementnog kamena Smanjenje pH vrijednosti


( ) 2 3 22Ca OH CO CaCO H O+ +

Pad zatite armature u betonu

od korozije


Visoka lunatost betona je uzrok formiranja pasivizirajueg filma gama-eljeznog oksida oko armature

Film zaustavlja i prijei daljnju koroziju, titei elik

BETON PRIPREMLJEN ZA POJAVU KOROZIJE ARMATURE!

Karbonizacija ovisi i o vlanosti betona, zanemariva za: RH < 30% - nema dosta vlage da proces zapone RH = 100% sprijeen prodor CO2 u konstrukciju


Vrijednosti pHu betonu

manje od 9,5 unitavaju

pasivizirajuisloj

Pad zatite armature u betonu

od korozije

PRODOR HLORIDA

Difuzijom prolaze kroz zatitni sloj betona do armature U betonu se nalaze kao posljedica sastava betona

(hloridi mogu biti sastojak nekih aditiva ili se koristiagregat zagaen soli)

U beton ulaze s povrine (morska sol, soljenje cesta)

Medij transporta VODA Proces bri to je beton vie propustan Brzina prodora ovisi o:

Vrsti cementa Njezi betona Temperaturi


PRODOR HLORIDA

Krivulja prodora klorida ovisi o debljini i kvaliteti zatitnog sloja:


PROCES KOROZIJE

FAZA 1: Beton izgleda zdrav Pojava prvih makropukotina Nema smeih mrlja od

nastanka hre


PROCES KOROZIJE

FAZA 2: Vidljive makropukotine Smee mrlje od nastanka

hre produkta korozije


PROCES KOROZIJE

FAZA 3: Jasno vidljivo odvajanje

betonskog zatitnog sloja iznad armatrne ipke

Odvajanje nastupa uslijed veeg volumena korozijskih produkata


PROCES KOROZIJE

FAZA 4: Potpuno odvajanje

betonskog zatitnog sloja Otvorene korodirane ipke

armature, direktno izloene daljnjim djelovanjima


PROCES KOROZIJE


PREDLOENA KLASIFIKACIJA AB KONSTRUKCIJA

Tip razineoteenja A B C D E

Promjene boje Postoje

Pukotine Malo uzdunih

Uzdune, malo

poprenih

OpseneDuge

Armatura gubi vezu sa

betonom

Ljutenje - Malo Intenzivno

Smanjenjepresjekaarmature

- -5% -10% -25%

Poprena armatura

prosjeno, glavna

djelomino

Odlamanje - - - Vjerovatno Prisutno


PREOSTALA NOSIVOST

postojea nosivostKoeficijent nosivosti(rezervne) vanjsko djelovanje (optereenje)

v < 0,5 Potreban hitan popravak ili rekonstrukcija (C i D)

v > 0,5 Korozijski monitoring, popravak na vrijeme (A i B)


Rvs

=

KOROZIJSKI MONITORING

Na vrijeme ustanoviti koroziju Ispravno pratiti napredovanja korozije

Kako bi se prije kritinog trenutka moglo reagirati i popraviti ili sanirati konstrukciju


KOROZIJSKI MONITORING

Klasine metode Praenje pukotina Praenje pojave mrlja na konstrukciji

Nerazorne metode Primjereno za ranu fazu korozije Vanjske elektrode, nanoenje male koliine struje

na armaturu, mjerenje promjene potencijala

Razorne metode Primjereno samo ako je ve oteen zatitni sloj, u fazi uznapredovale korozije


OTEENJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA

Zbir razornih uinaka:

Presudna svojstva betona: Nepropusnost, poroznost, lomljivost, debljina

zatitnog sloja


OTEENJA BETONSKIH KONSTRUKCIJA


MEHANIZMI RAZARANJAMEHANIZMI RAZARANJAZIDANIH KONSTRUKCIJAZIDANIH KONSTRUKCIJA



ZIDANE KONSTRUKCIJE

Zidane konstrukcije izvode se od: opeke kalcijsko-silikatnih elemenata betonskih elemenata porastih betonskih

elemenata kamenih elemenata

koji se povezuju: malterom ili slinim materijalom

anorganskog ili organskog podrijekla


MATERIJAL USPOJNICAMA

REDOVNO LOIJEKVALITETE ODMATERIJALA ELEMENTA

OTPORNIJE ZIDANE

KONSTRUKCIJE SA TO

MANJE SPOJEVA

ZIDANE KONSTRUKCIJE


MATERIJAL USPOJNICAMA

REDOVNO LOIJEKVALITETE ODMATERIJALA ELEMENTA

OTPORNIJE ZIDANE

KONSTRUKCIJE SA TO

MANJE SPOJEVA

ZIDANE KONSTRUKCIJE

Uzroci propadanja: Kristalizacija soli Otapanje u vodi Oteenja uslijed djelovanja smrzavanja Mikrobioloki rast Djelovanje ovjeka Originalna izgradnja


ZIDANE KONSTRUKCIJE

KRISTALIZACIJA SOLI zagaivai iz zraka, podzemna voda, prskanje mora, hemijska sredstva, soli za odmrzavanje

U porama elementa izaziva velika naprezanja pucanje kamena ili opeke pretvaranje u prah i mrvljenje povrine


ZIDANE KONSTRUKCIJE

OTAPANJE U VODI Kinica u gradskim podrujima dovoljne

kiselosti za ubrzanje propadanja Iscvjetavanje vlaga isparava i ostavlja soli

na vanjskoj povrini zida


ZIDANE KONSTRUKCIJE

SMRZAVANJE Otpornost na smrzavanje smanjuje se s

poveanjem poroznosti (vei volumen pora u koje moe ui voda)


ZIDANE KONSTRUKCIJE

Mikrobioloki faktori korijenje biljaka, vitice brljana, bakterije, alge, liajevi

Djelovanje ovjeka grafiti, odlamanje dijelova kao suvenira, koritenje kamenih podova


ZIDANE KONSTRUKCIJE

Originalna izgradnja lo odabir materijala loe projektovanje, loa izgradnja

Zamjena ugraenog kamena novim Izbjegavati eline dijelove, podlone koroziji

(pukotine + otkrhavanje dijelova zid. el)Trajnost i odravanje konstrukcija 51

SANACIJA

MEHANIZMI RAZARANJAMEHANIZMI RAZARANJAMETALNIH KONSTRUKCIJAMETALNIH KONSTRUKCIJA



METALNE KONSTRUKCIJE

Kao i kod betonskih konstrukcija, glavni problem

KOROZIJA Situacija jasnija Nema zatitnog sloja Izravno djelovanje korozijskih utjecaja



VRSTE KOROZIJE po obliku razaranja metalnog profila

opa, lokalna, interkristalna

prema mehanizmu procesa kemijska, elektrokemijska



VRSTE KOROZIJE Specifine korozijske pojave istovremeno s

djelovanjem mehanikih, biolokih ili elektrinih faktora:

naponska korozija, umaranje pri koroziji, erozijska korozija, kavitacijska korozija, tarna korozija, biokorozija, posebna vrsta koju uzrokuju lutajue struje.



OPA KOROZIJA jednoliko smanjenje debljine

po povrini korodiranog materijala

puno manje ozbiljna kod nehrajuih elika nego kod ostalih

zatraiti savjet inenjera specijaliziranog za podruje korozije, posebno ukoliko nehrajui elik dolazi u kontakt s hemikalijama.



TAKASTA KOROZIJA lokalizirani oblik korozije hloridni ioni prodiru u pasivni

film u slabim takama oblikuje se lokalni element, s

penetriranim podrujem kao anodom (malo podruje) i pasivnim filmom kao katodom koja ga okruuje (veliko podruje).

gustoa strujanja vrlo velika veliki stepen korozije na povrini



TAKASTA KOROZIJA dubina korozijskog oteenja nekoliko puta

vea od poetnog dijametra, bitno opasnija od ope korozije, jer je

korozijski proces tee kontrolirati.



PUKOTINSKA KOROZIJA Pukotine obino nastaju:

izmeu matica i podlonih ploica oko navoja vijka ili tijela avla kod varova koji nisu penetrirali, ispod nakupina na povrini elika.

lokalizirani oblik korozije zapoinje uslijed razlika u nivoima kisika u

pukotinama i izloenim dijelovima to je pukotina ua i dublja, to je korodiranje jae.



BIMETALNA (GALVANSKA) KOROZIJA Kada su razliiti metali u elektrinom

kontaktu u bilo kojem elektrolitu (kinica, kondenzacija)

Manje plemenit metal (anoda) e bre korodirati

Stupanj korodiranja ovisi o relativnim povrinama metala u kontaktu, temperaturi i sastavu elektrolita.

to je vea povrina katode u odnosu na anodu, vei je stupanj napada.



BIMETALNA (GALVANSKA) KOROZIJA Izolacija oko vijanih spojeva moe se ostvariti:

nevodljivom plastikom gumenom brtvom najlonskim ili teflonskim podlokama



NAPONSKA KOROZIJA RASPUCAVANJA Potrebna je istovremena prisutnost zateznog

naprezanja i posebni uslovi okolia (bazeni, primorske konstrukcije, naftne platforme).

Naprezanja ne trebaju biti vrlo visoka u odnosu na granicu poputanja materijala.

Mogu nastati uslijed optereenja ili poetnih naprezanja u procesu izrade kao to su varenje ili oblikovanje.



ZATITA PRIPREMA POVRINE

mehaniko, hemijsko, otopinama i sl. IZRADA ZATITE

organski premazi (temeljni i zavrni), anorganske presvlake (emajliranje, fosfatiranje,

kromiranje), metalne presvlake (cinanje, galvaniziranje,

metaliziranje), katodna zatita.


MEHANIZMI RAZARANJAMEHANIZMI RAZARANJADRVENIH KONSTRUKCIJADRVENIH KONSTRUKCIJA



DRVENE KONSTRUKCIJE

Uz pretpostavku dobrog poznavanja mehanizama razaranja konstruktivnog drveta

Uz odgovarajuu primjenu tehnologije zatite od poara i truljenja

Glavni izvori oteenja: Prirodno starenje Bioloka djelovanja (gljivice,

insekti, bakterije) Hemijska djelovanja Mehanika djelovanja Poar


MOGUE JE IZVESTI

GRAEVINEUPOTREBNOG

VIJEKA I100 GODINA

DRVENE KONSTRUKCIJE

PRIRODNO STARENJE Kombinirano djelovanje vlage i izloenosti suncu Propadanje lignina koji voda ispire iz drva sivkasta boja Smanjenje otpornosti na abraziju i tvrdoe

HEMIJSKA DJELOVANJA Oksidi sumpora i ugljika prisutni u dimu u vlanom okoliu

prelaze u kiseline Kiseline uzrokuju hidrolizu celuloze i odvajanje povrinskih

vlakana


DRVENE KONSTRUKCIJE

GLJIVICE Za razvoj moraju biti ispunjena 4. uslova:

drvo mora osiguravati hranu, prisutnost kisika, vlanost (>20%), odgovarajua temperatura (20-30C)

Gljivice tvore u unutranjosti drva gustu mreu bezbrojnih, mikroskopski tankih niti, koje proizvode enzime

Enzimi razaraju celulozu i lignin tj. dvije najvanije komponente drva.


DRVENE KONSTRUKCIJE

GLJIVICE VLANA TRULE

nastaje u drvu s visokim sadrajem vlanosti. esto na elementima izloenim vanjskim uticajima,

a koji nisu dovoljno zatieni premazima, na primjer na prozorima ili vratima.


DRVENE KONSTRUKCIJE

GLJIVICE SUHA TRULE

bitno opasnija karakteristina za vlane, slabo zraene prostore. Zaraza se vrlo brzo iri, u potrazi za novim

drvetom na kojem e se gljivice hraniti.


DRVENE KONSTRUKCIJE

GLJIVICE SMEA TRULE

gljivini enzimi razaraju celulozu, lignin ostaje uglavnom nepromijenjen

drvo poprima smeu boju uzdune i poprene pukotine od skupljanja

formiraju pravougaonike


DRVENE KONSTRUKCIJE

GLJIVICE BIJELA TRULE

razara i celulozu i lignin, boja drva uglavnom nepromijenjena prakasta ili vlaknasta struktura


DRVENE KONSTRUKCIJE

ZATITA DRVA Za poboljanje trajnosnih svojstava

primjenjuju se impregnacija, zatitni premazi, hemijske promjene u strukturi drva.

Primjer mjera za spreavanje truljenja su: vodootporni premazi, izrada nadstrenice, efikasan sistem odvodnje.


PRIMJERI OPRIMJERI OTETEENJAENJAKONSTRUKCIJAKONSTRUKCIJA



BETONSKE KONSTRUKCIJE

Oteenje glavnih nosaa mosta uslijed korozije armature (Paki most)



Oteenje stupova mosta uslijed korozije armature (Krki most)



Oteenja uslijed procjeivanja vode (loe rijeena odvodnja)



Rapucavanje betona (loe rjeenje oslanjanja nosaa)


KOLOVOZNE KONSTRUKCIJE

Oteenja kolovoza na mostu


OPREMA

Oteenja leajeva mosta


OPREMA

Oteenja ograde mosta


RAZLIITE VRSTE PROPADANJA


PODLOKAVANJE TEMELJA


ELINE KONSTRUKCIJE

Korozija elinih konstruktivnih elemenata


ELINE KONSTRUKCIJE


ELINE KONSTRUKCIJE

Djelovanje otpadnih voda


ELINE KONSTRUKCIJE


DRVENE KONSTRUKCIJE


KAMENE KONSTRUKCIJE


Documents

3. MEHANIZMI RAZARANJA KONSTRUKCIJA - gf.unmo.bagf.unmo.ba/resources/1/Downloads/Trajnost i odrzavanje konstrukcija... · Oštećenja konstrukcija • Na gubljenje osobina (pojavu