PREGLEDI I MOTRENJE MOSTOVA1 UvodU zadnje se vrijeme uočava porast udjela uzdržavanja i

popravaka mostova u ukupnim ulaganjima u njih.Uzroci su tomu starenje građevina, ali i jače djelovanje okoliša i

uporabnog opterećenja, nego što je bilo predviđeno pri projektiranju.

S obzirom na predviđeni vijek trajanja mostova (100 godina) za postojeće se mogu očekivati u budućnosti golema izdvajanja za popravke i obnove.

Procjenjuje se da su u razvijenim zemljama godišnja izdvajanja u tu svrhu (0,8÷2,5) % vrijednosti novih mostova.

Za odluke o visini izdvajanja odlučni su trajnost, preostali vijek trajanja, nosivost i uporabivost mosta.

S druge strane, za računske provjere moraju biti na raspolaganju sve podloge, a osobito vlastitosti gradiva i pokazatelji stanja.

1

1 UvodPrikupljene podatke vrjednuju kvalificirani inženjeri, a projekte popravaka izrađuju projektni zavodi s osobitim iskustvom.Ranije su se obavljali redoviti pregledi (npr. svakih pet godina), pa ako bi se uočila zna-tnija oštećenja pristupalo bi se detaljnijim pretragama uz ispitivanje uzoraka gradiva i možda dinamičko ispitivanje.Danas se sve češće pribjegava cjelovitu motrenju stanja, s pomoću ugrađenih motrila priključenih na računalo, u sklopu sustava gospodarenja mostom.Međutim, nijedan od novih usavršenih postupaka ne može nadomjestiti nego samo dopuniti redovite preglede.Na slici 1.1 predočen je tijek uzdržavanja.Slika 1.1

2

2 Uzdržavanje mostovaVeć se u fazi planiranja mosta moraju predvidjeti, osim

troškova građenja, i troškovi uzdržavanja i popravaka.Vijek trajanja mosta u odlučujućoj mjeri zavisi od redovito-

sti i valjanost uzdržavanja.Zbog toga je dugoročno najskuplje odgađati nužne popra-

vke, recimo zbog pomanjkanja novca.Budući da je novca redovito premalo, moraju se svi mostovi

svrstati po žurnosti popravaka, što se dobiva na osnovi podataka iz redovitih pregleda i pretraga.

Kako bi se zajamčio preostali vijek trajanja mosta mora se primijeniti učinkovita strategija uzdržava-nja, što je shematski predočeno na slici 2.1.Bit je strategije u svođenju ukup-nih troškova na najmanju mjeru (minimum funkcije).

Idealno

Preventivni popravak

Temeljiti popravak

Granični pokazatelj ß*

Starost mosta

Poka

zate

lj po

uzda

nost

i ß

Slika 2.1: Strategije uzdržavanja mosta 3

2 Uzdržavanje mostovaAko pretpostavimo da je mjera propadanja što zavisi od starosti

mosta, izražena udaljenosti između krivulje što predočuje stvarno stanje i graničnoga stanja, onda se iz krivulje na slici 2.1 mogu naći vremenski razmaci mjera što ih treba poduzeti.

Pri tomu razlikujemo zaštitne (preventivne) od krupnijihpopravaka, pri čemu se ovi drugi poduzimlju kada nosivi sklop već dosegne granično stanje.

U sklopu motrenja stanja mosta poduzimlju se laboratorijska ispitivanja uzoraka i opažanja na mjestu, a na osnovi njih utvrđuje se i modelira tijek oštećenja zavisan od vremena.

Usporedno se provodi proračun nosivoga sklopa po nelinearnoj MKE uz skokovit priraštaj opterećenja sve do razine uporab-noga dotično do dopustive razine izobličenja.

Na osnovi ovoga proračuna može se utvrditi vjerojatnost otkazivanja ili pokazatelj pouzdanosti nosivoga sklopa.

4

2 Uzdržavanje mostovaEkstrapolacijom može se procijeniti preostali vijek trajanja, te

tijek porasta oštećenjâ.Međutim, zna se dogoditi da ovako procijenjeni vijek trajanja

bude precijenjen, pa se onda pribjegava prilagodbi dobivenih procijenjenih vrijednosti s provjerenim vrijednostima za slične mostove u sličnim okolnostima.

2.1 Modeli procjene troškova uzdržavanja mostova

Bitno mjerilo isplativosti uzdržavanja mosta jesu procijenjeni troškovi za to.

Postoji već nekoliko modela izračuna tih troškova, dobivenih uz pridržavanje načela štedljivosti i gospodarnosti, ali dobro dođe i iskustvena procjena.

Tako u razvijenim europskim zemljama na uzdržavanje ide (10÷15) €/m2 godišnje.

5

2 Uzdržavanje mostova2.2 Sustavi gospodarenja mostovimaRačunalni sustavi za gospodarenje mostovima (SGM) moćno su

sredstvo čuvanja i dokumentiranja svih bitnih podataka o mostu, mjerodavnih za uzdržavanje i u tehničkom i u novčarskom pogledu.

Izraz SGM obuhvaća sve djelatnosti u svezi s pregledima, motrenjem, ispitivanjima, uzdržavanjem i popravcima mosta.

Zadaća ovakva sustava obuhvaća:preuzimanje i upravljanje mostom,upravljanje i arhiviranje digitalnih dokumenata o mostu,uspostava (digitalnih) knjižica o dijelovima mosta,preuzimanje i vrjednovanje podataka o oštećenjima,prikupljanje izvješćâ o ispitivanjima mosta,vrjednovanje podataka o sklopu i oštećenjima,

6

2 Uzdržavanje mostova2.2 Sustavi gospodarenja mostovima

procjenu vijeka trajanja,planiranje pregledâ idruge zadaće.

2.2.1 Banka podataka o mostuNajvažniji podatci i vlastitosti mosta (oznaka, vrst,

namjena, položaj, stanje itd.) polažu se u tzv. banku podataka.

Svrhovito je most raščlaniti u dijelove, na osnovi geometrije, namjene, gradiva ili načina građenja.

Ta raščlamba treba biti u skladu s prikladnosti pregledâ i uzdrža-vanja, a po potrebi mogu se i pojedini dijelovi raščlaniti.

Geometrijski se podatci mogu računati pojednostavnjeno.

7

2 Uzdržavanje mostova2.2 Sustavi gospodarenja mostovima2.2.2 Katalozi stanjâVrlo je važno katalogizirati podatke o mostu, pa tako treba

skupiti na po jedno mjesto:pregled dijelova mosta,stanje oštećenjâ,popis i nalaze pregledâ,mjere uzdržavanja itd.

Naravno da se pojedini katalozi mogu i međusobno povezati, primjerice katalozi dijelova mosta i stanja oštećenjâ.

2.2.3 Preuzimanje i vrjednovanje stanjaGlavna je zadaća preuzimanja stanja izraditi svestran, točan i

vjerodostajan opis stvarnoga stanja mosta.To čini osnovu za raščlambu (analizu) stanja. 8

2 Uzdržavanje mostova2.2 Sustavi gospodarenja mostovimaU raščlambi se utvrđuju uzroci i mehanizmi oštećenja, te mjere

popravka što ih treba poduzeti.Bitno je prikladno predočiti razmjere i kakvoću oštećenjâ.

2.3 Procjena sigurnostiŽelimo li matematički izraziti vjerajatnost otkazivanja, središnje

su veličine otpornost (R) i djelovanja (S). Granica između otkazivanja i neotkazivanja izriče se jednačbom:

G = R – S gdje je G – granično stanje.Uvjet je ravnoteže da otpornost bude najmanje jednaka

djelovanju.Otpornost zavisi od gradiva, a djelovanja od opterećenja i

vrsti sklopa.

9

2.3 Procjena sigurnostiS obzirom na vjerojatnosnu narav obiju promjenjivica (R i S),

mora postojati i zaliha sigurnosti, M:M = R – S

Ako i za R i za S vrijedi normalna raspodjelba, ona vrijedi i za M, a njezina se srednja vrijednost dobije iz:

μM = μR – μS,dok je standardno odstupanje:

Na slici 2.2 predočene su funkcije gustoće promjenjivica normalne raspodjelbe R, S i M, koje su opet opisane srednjim vrijednostima i standardnim odstupanjima.Pokazatelj pouzdanosti, ß, predsta-

vlja udaljenost od područja vjerojatnosti otkazivanja, pf.

2 Uzdržavanje mostova

2 2M R Sσ σ σ= +

10

Slika 2.2: Funkcije gustoće

2 Uzdržavanje mostova2.4 Motrenje i vijek trajanjaPokazatelj (indeks) pouzdanosti, ß, treba uskladiti s vrsti

motrenja, s duktilnosti mjerodavnih (kritičnih) dijelova i s vrsti vanjskoga djelovanja.

On međutim ne smije pasti ispod 3,5 osim za izvanredni prijevoz, te za slučaj rijetkih istodobnih djelovanja.

Dosegne li se ß = 3,5, neposredno nakon tga mora uslijediti pregled mjerodavnih nosivih dijelova (slika 2.3).

Slika pokazuje utjecaj pomnjivosti pregledâ na vlastitosti sklopa.U tablici 2.1 predočene su vrijed-nosti pokazatelja pouzdanosti, ß, zavisne od vrsti nosivoga sklopa, sustava motrenja i vrsti optere-ćenja po njemačkim normama.

11

Propadanje

Slika 2.3: Slijed pregleda u zavisnosti od pokazatelja pouzdanosti

2 Uzdržavanje mostova2.4 Motrenje i vijek trajanja

Tablica 2.1: Ciljna pouzdanost za nosivost i uporabivost

ß = 4,7 - (∆M + ∆D + ∆S + ∆L) ≥ 3,5 (ULS) nosivostß = 3,0 - (∆M + ∆D + ∆S + ∆L) ≥ 1,7 (SLS) uporabivostMotrenje ∆M

Neprekidno provjeravanje mjerodavnih dijelova 0,5

Godišnja provjera mjerod. dijelova u kojih su vidljiva upozorenja 0,25

Godišnja provjera mjerod. dijelova u kojih nema vidljivih upozorenja

0,1

Provjera svake dvije godine 0

Duktilnost ∆D

Visoka duktilnost 0,5

Niska duktilnost 0

12

2 Uzdržavanje mostova2.4 Motrenje i vijek trajanja

Tablica 2.1: Ciljna pouzdanost ... (nastavak)

ß = 4,7 - (∆M + ∆D + ∆S + ∆L) ≥ 3,5 (ULS) nosivostß = 3,0 - (∆M + ∆D + ∆S + ∆L) ≥ 1,7 (SLS) uporabivostPonašanje sustava – krepkost sklopa ∆S

Visoka krepkost – otkazivanje dijela izaziva promjenu sustava; sustav se ponaša zalihosno.

0,5

Srednja krepkost – više dijelova mora otkazati kako bi nastupio slom.

0,25

Mala krepkost – otkazivanje dijela izravno izaziva slom. 0

Djelovanja ∆L

Redovito opterećenje (RO) 0

Izvanredni prijevoz – rijedak događaj (npr. jednom god.); 1,2RO 0,1

Rijetka istodobna djelov. (izvanr. prijevoz + npr. snijeg ili vjetar) 0,213

3 Pregled mostovaPregledi služe utvrđivanju stvarnoga stanja i pravodobnu

uočavanju oštećenja.Iskusnu inženjeru i pregled golim okom (“vizualni” pr.) pruža

dostatnu količinu obavijesti, pa on često na osnovi vanjskepojavnosti zaključuje o unutarnjem stanju dijelova mosta.

Ako na nešto sumnja stoje mu na raspolaganju nerazorni, blago razorni i razorni postupci ispitivanja.

Nakon ovih zadnjih ostaju u sklopu ograničena oštećenja koja treba naknadno ukloniti.

Usprkos popravku tu ostaju slaba mjesta u sklopu.Zbog toga treba uvijek nastojati rabiti nerazorna ispitivanja,

jer ona ne zadiru u ustroj sklopa i mogu se primijeniti na samom mjestu (in-situ).

14

3 Pregled mostova3.1 Popis ispitivanjâKao podloga za svako ispitivanje u pravilu služi knjižica mosta,

koja sadrži podatke o početnomu stanju i dodatne podatke unesene prigodom predhodnih ispitivanja ili možebitnih popravaka.

U sklopu tzv. tekućih provjera, koje se obavljaju dvaput godišnje, pregledavaju se dostupna mjesta.

Tom se prigodom bilježe u popis nalazâ sva oštećenja udarcima, izobličeni dijelovi, pukotine, vlažna mjesta itd.

Dostupnost nužnih podataka omogućuje urednu provedbu i pouzdan proračun troškova ispitivanja.

Ispitivanje može obaviti samo osposobljeno osoblje s pomoću osobitih uređaja i pomagala.

15

3 Pregled mostova3.1 Popis ispitivanjâU sklopu priprema moraju se predvidjeti i dodatni radovi

poput prijevoza, podizanja skele i sl.Prije provedbe treba utvrditi slijed i vrsti ispitivanjâ, te

tiskanicu (“formular”) za zapisnik u koji će se unositi nalazis uočenim nedostatcima.

Ispitivanja se dijele na jednostavna, što se obavljaju svake treće godine i glavna – svake šeste godine.

Ova ispitivanja služe za utvrđivanje je li nosivost mosta u skladu s predviđanjima i za predviđanje trajnosti mosta.

Ali prije svakog ispitivanja valja zabilježiti ono što se vidi golim okom: pukotine, ovlaženja, mrlje od hrđe, izobličenja i još koješta.

Sljedeći su stupanj različita pomagala poput povećala, mikroskopa, endoskopa i kamere. 16

3 Pregled mostova3.2 Ciljevi i postupci ispitivanjâZa utvrđivanje vlastitostî što se ne mogu odrediti na osnovi

vanjskoga stanja poduzima se niz postupaka ispitivanja s pomoću Schmidtova čekića (sklerometra), uređaja za utvrđivanje stanja hrđanja, uređaja za pregled armature, te mjerača debljine slojeva.

Primjerice PB most ispituje se tako da se uzmu uzorci betona, te se mjere progibi pod pokusnim opterećenjem.

Na sljedećim će se stranicama popisati dijelovi AB ili PB mosta što se moraju podvrgnuti ispitivanjima.

Pri tomu se mora paziti da se osim nadzemnih dijelova moraju ispitati i temelji, kao i svi dijelovi mosta što su u doticaju sa zemljom.

17

3 Pregled mostova3.2 Ciljevi i postupci ispitivanjâBetonOnečišćenja, trošnost, gnijezda, provlaženja, tragovi vode,

rascvjetavanja, mrlje hrđe, pukotine, mehanička oštećenja, oštećenja požarom, zaštitni slojevi, gustoća, karbonacija, prodor kloridâ, odstupanja čvrstoće, rupe, itd.

Betonski čelikPoložaj i promjer, pukotine pod djelovanjem opterećenja,

pukotine zbog spriječenih pomaka, uzdužne pukotine, površinske pukotine, stanje i stupanj zahrđalosti, itd.

NategeUzdužne pukotine, potezi necjelovite zapunjenosti zaštitnih

cijevi, stanje zahrđalosti, naprezanja i napukline u nategama, promjene razvlačenja, itd.

18

3 Pregled mostova3.2 Ciljevi i postupci ispitivanjâSidra i spojkeStanje i promjene razvlačenja.LežajeviStanje i služnost, nepravilan položaj, oštećenja.PukotineVrsti (od hrđanja, od skupljanja, os slijeganja, raspukline),

Tijek, širina i dubina pukotina u odnosu na posljednja mjerenja,Stanje pukotina (vlažnost, onečišćenja).

Prijelazne napraveStanje, služnost, vodonepropusnost, pukotine.Brtvljenje (hidroizolacija)Stanje i vodonepropusnost. 19

3 Pregled mostova3.2 Ciljevi i postupci ispitivanjâOdvodnjaSlužnost (funkcioniranje).Ostala premaBrtvljenje režaka, oštećenja kolničkog zastora, ograda, rasvjetni

stupovi i rasvjeta.Površina okolnoga tlaSlijeganja, raspukline, klizišta.

U tablici 3.1 predočeni su glavni postupci ispitivanja što su danas dostupni (osim pregleda golim okom).

20

3 Pregled mostova3.2 Ciljevi i postupci ispitivanjâTablica 3.1: Ciljevi i postupci ispitivanja betona

Cilj ispitivanja PostupakTlačna čvrstoća betona Schmidtov čekić

UltrazvukVađenje valjaka

HomogenostZbijenostManjkava mjestaŠupljine

UltrazvukRadiografijaInfracrvena termografijaEndoskopija

Šupljikavost (poroznost)Upijanje vodePropusnost

Pokus punjenjaKapilarno sisanjeispitivanje propusnosti

21

3 Pregled mostova3.2 Ciljevi i postupci ispitivanjâTablica 3.1: Ciljevi i postupci ... (nastavak)

Cilj ispitivanja PostupakPrianjanje između pojedinih slojeva

UltrazvukVisokočestotna titranjaVlastita učestalost (frekvencija)

Pukotine• širina• dubina• tijek

Povećalo UltrazvukDinamički pokus savijanjaInfracrvena termografija

Vlažnost i Raspodjelba vlažnosti

Infracrvena termografijaElektrična vodljivostDielektrična konstanta

Karbonacija i slobodni kloridi Pokazalo (indikator) 22

3 Pregled mostova3.3 VrjednovanjeMostovi se svrstavaju po težini oštećenja u razrede, a onda se

na osnovi njih procjenjuje djelovanje stupnja oštećenja na sigurnost, prometnu sigurnost i trajnost mosta.

1. razred nikakava ili vrlo mala oštećenja2. razred mala oštećenja3. razred srednje teška oštećenja4. razred teška oštećenja5. razred vrlo teška oštećenja6. razred potpuna šteta

23

4 Pokusno opterećivanjeOpćenito se pokusno opterećivanje primjenjuje pri provjeri

novoizgrađenog mosta ili pri provjeri stanja postojećega.Za određivanje reznih sila nužno je znati točan raspored teretâ

(u pravilu vozilâ) za vrijeme ispitivanja i to se mora dokumentirati.

Bitna je i brzina vozilâ pri ispitivanju.Tako se pri ispitivanju željezničkog mosta za vrijeme prijelaza

željezničkih vozila ne samo mjere progibi nego se utvrđuju i podatci mjerodavni za ocjenu osjetljivosti mosta na titranja.

Radi učinkovite provedbe pokusnog opterećivanja četiri su njemačka tehnička sveučilišta, u suradnji s pojedinim tvrtkama, razvila osobito vozilo, koje se brzo prilagođuje prilikama na mostu, BELFA (slika 4.1).

24

4 Pokusno opterećivanje

Osobita je prednost ovog vozila u tomu što se može bez poteškoća uključiti u redoviti (auto)cestovni promet.

Po uzoru na ovo vozilo, razvijeno je i odgovarajuće vozilo za ispitivanje željezničkih mostova. 25

Slika 4.1: Njemačko vozilo za pokusno opterećivanje mosta

4 Pokusno opterećivanjePokusno se opterećivanje najčešće sastoji od ovih koraka:1. Polagano nanošenje opterećenja u stupnjevima. Mora se

ostaviti dosta vremena kako bi se dobio odgovor sklopa.2. Stalno nanošenje stupnjeva opterećenja dok se ne dosegne

željena razina, pod uvjetom da je pri svakom stupnju zajamčeno da se može sigurno nanijeti sljedeći stupanj.

3. Mjerenje progibâ pri svakom stupnju i opažanje razvoja pukotina i drugih pratećih pojava.

4. Najveće opterećenje mora se držati dulje (najmanje 1 h) i za to se vrijeme moraju odvijati opažanja.

5. Polagano rasterećivanje sklopa i opažanje izobličenjâ.

Za čelične i AB sklopove vrijedi da je pokusno opterećivanje uspješno ako pri nelinearnom proračunu progibi pod najvećim opterećenjem ostanu manji od 25 % od dopustivih, a pri elastičnom proračunu izmjereni progibi moraju biti manji od izračunanih.

26

5 Nerazorni postupci ispitivanjaNajvažniji nerazorni postupci ispitivanja mostova, s naglaskom

na gradiva, jesu:

odašiljanjem elektromagnetskih valova,odjekom udarca (engl. impact-echo),ultrazvukom,radiografijom i računalnom tomografijom,radarom,infracrvenim zrakama,elektromagnetnim postupcima ilaserskim vibrometrom.

Nerazorni postupci ispitivanja vlastitostî betona i armaturepregledno su predočeni na slici 5.1.

27

5 Nerazorni postupci ispitivanja

28Slika 5.1: Nerazorni postupci ispitivanja betona i armature

6 Geodetski postupci motrenjaBitan sastavni dio motrenja mosta jest utvrđivanje njegove

geometrije i praćenje promjena na njoj.Predmetom su mjerenja ukupni i mjesni pomaci (progibi, kutovi

zaokreta, izbočenja) i izobličenja (razmjerna skraćenja / produljenja iliti relativne deformacije).

Sva se mjerenja moraju uredno zabilježiti i dokumentirati.Evo najvažnijih geodetskih postupaka:

ručna mjerenja,fotogrametrija,laserskim pretražnikom (engl. laser scanner),triangulacija,tahimetrija iGPS (praćenje pomakâ najvažnijih točaka mosta).

29

7 Dinamičko ispitivanje mostaOcjena stanja mosta na osnovi raščlambe dinamičkih vlastitosti

njegova nosivoga sklopa sve više se primjenjuje.Osobito je promatranje titranja mosta zanimljivo ne samo ako

je izgrađen u području gdje mogu djelovati jaki potresi ili gdje mogu puhati jaki vjetrovi.

Naime, danas su rasponski sklopovi, osobito ovješeni, vrlo vitki, pa su onda i osjetljivi na titranja.

Pri tomu je važno znati da titranja imaju izravan utjecaj na udobnost prijelaza (osobito u pješačkih mostova), a znaju utjecati i na okoliš.

Međutim, svjedoci smo i titranja izazvanih umjereno jakim vjetrom uz istodobnu kišu ili snijeg koja mogu dovesti do tolikih pomaka da pri njima može doći i do oštećenjavješaljaka ovješenog mosta.

Valja znati da je bilo i rušenja mostova izazvanih titranjem!30

7 Dinamičko ispitivanje mostaIako je odavna poznato da su dinamički pokazatelji ponašanja

sklopa pogodni za vrjednovanje njegova općega stanja, a i teorijske su podloge za to odavna poznate, tek je razvitak računalne i mjerne tehnike omogućio izvlačenje praktične koristi od toga.

Naime, simulacijom se mogu dobiti iz dinamičkoga proračuna mjerodavni parametri ponašanja, poput vlastite učestalosti(frekvencije) i vlastitih oblika titranja.

Obrnuto, mjerenjem na mostu može se umjeriti (kalibrirati) proračunski model, pri čemu treba posvetiti osobitu pozornost rubnim uvjetima (tlo, ležajevi), te raspodjelbi krutostî i masâ.

Dostatno dobar model za ocjenu odziva sklopa na pobudu i za predviđanje sklopovnih promjena može se dobiti na osnovi parametarskih studija.

31

7 Dinamičko ispitivanje mostaPodloga dinamičkih mjernih postupaka utvrđivanja oštećenjâ

leži u činjenici da mjesno oštećenje utječe na ukupni dinamički odziv, što se očituje u promjeni parametara titranja.

Naime, mostovi (kao i druge građevine) imaju prepoznatljivo ponašanje pri titranju, što se dâ izraziti vlastitim učestalostima, pripadnim vlastitim oblicima i vrijednostima prigušenja.

Svaki dio nosivoga sklopa titra s jednakom učestalosti i fazom u sklopu jednoga vlastitog oblika.

Titranje se može izazvati umjetno (padom tereta ili s pomoću kakva titrajnog uređaja – vibratora) i prirodno (pod utjecajem prometa, vjetra ili djelovanja valova).

Titranje izazvano padom tereta obično se pobuđuje tako što teško vozilo prijeđe preko deblje daske postavljene na kolnik.

32

8 Ugradba mjernih uređaja i načini mjerenjaKako bi se dobila što potpunija i što objektivnija slika stanja

mosta i promjenâ stanja u vremenu, ugrađuju se mjerni uređaji za praćenje toga stanja.

Načelno se mjerni uređaji postavljaju na mjesta gdje se očekuju najveća naprezanja ili najveći pomaci, ali se nakon nekoga vremena postavljaju i na mjesta gdje se uoče kakva oštećenja.

Izbor mjernih uređaja zavisi od toga što se želi mjeriti, a poglavito o redu veličine mjerenih podataka.

Tipičan primjer ograničenjâ o kojima se mora voditi računa jest mjerna vrpca (tenzometarska) – ona daje dosta pouzdane rezultate dok se ne dogodi krupnija promjena u ponašanju sklopa, npr. zbog raspucavanja betona.

Najvažniji korak u ugradbi mjernih uređaja jest njihovo umrežavanje i povezivanje sa središnjim računalom.

33

8 Ugradba mjernih uređaja i načini mjerenjaNa slici 8.1 shematski je predočen pregled djelatnostî u svezi s

motrenjem mosta i to po učestalosti, po načinu uzimanja uzoraka, po vrsti mjernih uređaja i po vlastitosti ponašanja što ih promatramo.

34Slika 8.1: Pregled djelatnosti u svezi s motrenjem građevina

8 Ugradba mjernih uređaja i načini mjerenjaUzimanje podataka mora biti popraćeno sustavom za pretvorbu tih podataka u oblike prikladne za obrad-bu s pomoću računala.Budući da se radi o mnoš-tvu mjernih mjesta, često međusobno vrlo udaljenih, mora se uzimanje podataka raščlaniti, a zatim povezati u jedinstven sustav.Shema raščlambe i usustav-ljenja uzimanja uzimanja podataka shematski je pre-dočena na slici 8.2

35Slika 8.2: Raščlanjeno uzimanje podataka

8 Ugradba mjernih uređaja i načini mjerenjaGeometrijske mjerne veličine najvažniji su sadržaj ukupnih

mjerenja.Evo pregleda uređajâ i pomagalâ s pomoću kojih se ona izvode :

induktivni prijenosnici,elektrootporni prijenosnici,potenciometarski prijenosnici,vrtložnostrujna osjetila (senzori),titrajne strune,ultrazvučna i laserska osjetila,optički mjerači duljine,hidrostatička razulja,mjerači nagiba (klinometri) imehanički i plivajući (obrnuti) visci.

36

8 Ugradba mjernih uređaja i načini mjerenjaSlijede po učestalost primjene uređaji za mjerenje skraćenjâ /

produljenjâ (engl. strains) i uređaji za mjerenje mehaničkih veličina (naprezanja, sila i momenata).

Prvi počivaju na načelu električnog otpora – Wheatstoneovi mostovi – a drugih ima četiri vrsti:elektrokapacitetski (kondenzatori),pjezoelektrični,potenciometrijski prijenosnici i osjetila za sile.

Na kraju dolaze uređaji za mjerenje:brzine i ubrzanja,temperature ivlažnosti.

37

9 Optičkovlaknasta osjetilaU zadnje su vrijeme razvijeni sustavi motrenja mostova što se

sastoje od mreže osjetila koja mjere važne parametre stanja mosta i njegova okoliša.

Najvažniji parametri što se pri tomu određuju jesu u pravilu oni fizikalne naravi, poput položaja, izobličenjâ, silâ i titranjâ.

Osim toga određuju se i termodinamički i kemijskipokazetelji, poput temperature, vlažnosti, pH-vrijednostî, te sadržaja kloridâ ili sulfatâ.

Sve se ovo može mjeriti i s pomoću uvriježenih osjetila čije se djelovanje temelji na mehaničkim i/ili elektroničkim načelima, ali su optičkovlaknasta osjetila pouzdanija i trajnija, pa sve više osvajaju primjenu.

Osnovna je njihova podjela na ugrađena (intrinzična) i prigrađena (ekstrinzična).

U prvih su vlakna sastavni dio gradiva, a u drugih samo prenose svjetlosne valove.

38

10 Motrenje trajnostiZavisno od stupnja izloženosti, na most djeluje više vrsta

ugroza, među kojima je najvažnija ugroza hrđanja armature.

Po tomu se mostovi svrstavaju u šest različitih razreda:1. Ne prijeti hrđanje ni druge ugroze.2. Hrđanje nastaje zbog karbonacije.3. Hrđanje nastaje zbog kloridâ, ali ne iz morske vode.4. Hrđanje nastaje zbog kloridâ iz morske vode.5. Ugroza od leda i soli za odmrzavanje.6. Kemijske ugroze.Održavanje (bilans) vlage u šupljikavih gradiva zavisi u velikoj

mjeri od ustroja šupljina (porâ).Kroz pore dopiru voda, plinovi (O2, CO2) i štetne tvari (Cl-,

SO42-) u nutrinu betona i time oštećuju beton i armaturu.

39

10 Motrenje trajnostiNakupljanje i prijenos vlage zavise od raspodjelbe veličine

porâ i od razmjerne (relativne) vlažnosti, dotično od izravnoga prodora vode.

Karbonacija i prodor klorida iz soli za odmrzavanje glavnisu uzroci oštećenjâ na AB i PB mostovima.

Znatno veći obujam proizvoda hrđanja u odnosu na nezahrđali čelik izaziva već pri nižim stupnjevima hrđanja razorni tlak zbog čega beton raspucava, a zatim se i odlama, osobito ako je zaštitni sloj betona pretanak.

Najčešći je uzrok oštećenja ove vrsti u AB sklopova pretanak zaštitni sloj i nedostatna gustoća betona u njemu.

Kako smo već vidjeli, hrđanje otpočinje kada karbonacijadosegne armaturu ili kada kloridi prodru do nje.

Zbog toga je mjerenje parametara odlučnih za pojavu hrđanjaod prvorazredne važnosti za ocjenu stanja mosta.

40

10 Motrenje trajnostiVidjeli smo kako je karbonacija prirodno zbivanje što počinje

već pri ugradbi betona, a zatim sporo napreduje.Radi se o tomu da ugljični dioksid (CO2) iz zraka prodire

kroz šupljine u betonu i tamo s kalcijevim hidroksidom (CaOH2) stvara vapnenac, kalcijev karbonat (CaCO3).

To snizuje pH-vrijednost porne vode s početnih ≥ 12,5 na svega < 9.

Pošto se to dogodi, a uz to sadržaj kloridâ premaši kritičnu granicu, gubi se obrambena vlastitost zaštitnoga sloja, pa hrđanje nesmetano napreduje.

Važno je znati da nije gustoća betona nego njegova lužnatost(alkalitet) ono što štiti armaturu od hrđanja.

Međutim, gustoća je utoliko važna što usporava napredovanje karbonacije.

41

10 Motrenje trajnostiNapredovanje karbonacije zavisi od sastava betona, šupljika-

vosti površinskoga sloja i od stupnja izloženosti ugrozama.Debljina sloja zahvaćena karbonacijom u istomu vremenskom

odsječku gotovo je linearno zavisna od omjera vode i cementa.

Zavisnost napredovanja karbonacije od marke betona predočena je na slici 10.1.

Kako je za sam proces kar-bonacije nužna voda, njezi-no napredovanje izravno zavisi od vlažnosti okoliša. Najbrže napreduje pri vlaž-nosti (50÷70) %, dok je pri vlažnosti 30 % zapravo nema.

42Vrijeme t [godine]

Dul

jina

karb

onac

ije u

mm

Slika 10.1: Zavisnost napredovanja karbonacije od marke betona

10 Motrenje trajnostiHrđanje armature uglavnom je posljedak djelovanja kloridâ i

to i u tekućem i u plinovitu stanju.Prvi oblik ipak prevladava (soli za odmrzavanje, morska

voda).Prijenos klorida događa se raspršivanjem kroz pore

ispunjene vodom.Za razliku od karbonacije, koja ne šteti betonu, kloridi, osim

što izazivaju hrđanje armature, oštećuju i beton.Šupljikavost (poroznost) i sadržaj vode u porama odlučujući

su čimbenici za brzinu prodora klorida kroz beton.Dio klorida vezan je kemijski i dio je cementnoga kamena,

dok slobodni izazivaju hrđanje armature i oštećuju beton.Međutim, zanimljivo je da brzina prodora slobodnih klorida

zavisi od količine vezanih: što je više vezanih klorida to sporije prodiru slobodni kloridi kroz beton. 43

10 Motrenje trajnostiHrđanje armature elektrokemijski je proces što otpočinje

nakon razaranja zaštitne opne (filma) oko čelične šipke (depasivizacija).

Pri razaranju zaštitne opne radi se o mjesnoj (lokalnoj) ugrozi.

Nastaje, naime, makroelement (ME) u kojemu napadnuti dio šipke čini anodu, a još zaštićeni površinski dio – katodu(slika 10.2).

Brzina napredovanja hrđa-nja u ME-u raste s poras-tom omjera oplošja katodei anode, AK/AA.Inače dijelovi ME-a, katoda i anoda, mogu biti međuso-bno vrlo udaljeni.

44Pasivna armatura(katoda)

Mjesto hrđanja(anoda)Slika 10.2

10 Motrenje trajnostiPostupci za utvrđivanje uznapredovalosti hrđanja armature i

propadanja betona obuhvaćaju ove mjere:

mjerenje električnog potencijala,utvrđivanje brzine napredovanja hrđanja,mjerenje električnog otpora betona iugradbu umjetnih anoda.

Svaka od ovih mjera ima više načina provedbe što će se pregledno predočiti u tablici 10.1.

Što se tiče ugradbe umjetnih anoda, valja reći da smo se s njom već susreli na prošlomu predavanju, samo pod drugim imenom.

Naime, tamo smo ugrađeni uređaj zvali Raupach- Schiesselovim ljestvama (slika 10.3).

45

10 Motrenje trajnostiTablica 10.1: Postupci za utvrđivanje uznapredovalosti hrđanja

armature i propadanja betona

Mjerena veličina Postupak

Brzina napredovanja hrđanja

Mjerenje polarizacijskog otpora, RPLinearna potenciometrijska polarizacijaMjerenje impedancijeGalvanostatičko mjerenje pulsa

Struja u makroelementu

Ugradba umjetnih makroelemenataElektrično izolirane armaturne šipkeMakroćelije

Potencijal Pokretne poredbene elektrodeTrajne poredbene elektrode

46

10 Motrenje trajnostiTablica 10.1: Postupci za utvrđivanje uznapredovalosti ... (nastavak)

Mjerena veličina Postupak

Električni otpor betona

Mjerenje u 4 točke (Wennerov postup.)Električno izolirane armaturne šipkeBušeni valjci opremljeni osjetilimaVišeprstenaste elektrode

Sadržaj klorida Analiza klorida na bušenim valjcima / brašnu Osjetila za kloride

Dubina karbonacije Pokus fenolftaleinomProfili potencijalâ

Temperatura betona i zraka

Osjetila za temperaturu (termoelementi)

Razmjerna vlažnost Osjetila za vlažnost 47

10 Motrenje trajnosti

I u Hrvatskoj se polako uvode ovi vrlo složeni postupci motrenja, a i popravci oštećenih dijelova mostova.

Krčki most prednjači u tomu (slike 10.4 i 10.5). 48

Armatura

Plemenita kovina

Vrijeme

Hrđ

anje

!

Kritična dubina

Slika 10.3: Raupach-Schiesselove ljestve: osjetilo za praćenje napredovanja hrđanja

10 Motrenje trajnosti

Nedugo nakon dovršetka izgradnje mosta (1980.) počeli su se uočavati tragovi hrđanja armature, pa su nakon nekoliko godina unženjeri zaduženi za gospodarenje mostom uvidjeli da se mora pristupiti popravcima, a oni traju još uvijek.

49

Slika 10.4: Osjetila od optičkih vlakana na nadlučnom stupu Krčkoga mosta

10 Motrenje trajnostiPrvo se je pokušalo s različitim zaštit-nim prijemazima na betonu, ali od toga nije bilo koristi.Na kraju je bilo jas-no da se mora ob-noviti i pojačati zaštitni sloj betona stupova (slika 10.5).Slični zahvati na lu-ku tek predstoje.Zgodno je, za uspo-

redbu, pokazati kako se to radi u razvijenijim zemljama.Tako je na slici 10.6 predočen razmještaj mjernih mjesta na

jednomu mostu u Austriji.50

Slika 10.5: Poprečni presjek poprav-ljenoga stupa Krčkoga mosta

10 Motrenje trajnosti

Danas se nadomjestcima zaštitnoga sloja posvećuje neuspore-divo više pozornosti nego prije.

Primjer takva nadomjestka kakvi se rade u Njemačkoj predočen je na slici 10.7. 51

Slika 10.6: Razmještaj mjernih mjesta u rasponskom sklopu mosta

10 Motrenje trajnosti

Naravno, treba motriti i ponašanje popravljenih mjesta, što se čini ugradbom osjetilâ (senzorâ). 52

Vruće pocinčana armaturna mreža

Curing (naknadna obradba)UR19 Technochem

Pjeskarenje

Hidrofobiranje nakon 28 danaTechnosolid 82/WP SP1

PrijemazMasterseal 312 150 g/m2

Masterseal 314 250 g/m2

Bezzračno štrcanje

Štrcani mort (vlažni postupak)MCI BS 39 + dvokomponentni B (18-22%)Debljina 4-7 cm, 4 nanosa

PjeskarenjeZaštita od hrđanjaDvokomponentno A (prah)

Mort

Slika 10.7: Načelo popravljanja površinskoga sloja betona

10 Motrenje trajnostiU zadnje se vrijeme osjetila ugrađuju na izbušene betonske

valjke koji se ponovno ugrađuju u beton (slika 10.8), a reška se naknadno zapunjava cementnim mortom.

53

Mort

Prijemazumjetnomsmolom

Slika 10.8: Bušeni valjak s osjetilima; lijevo: presjek ; desno: snimak

10 Motrenje trajnostiPrimjer osjetila za kloride i električni otpor betona pred-očen je na slici 10.9.

* * * * *

Izloženo gradivo, koje obuhvaća sa-mo najsažetiji pre-

gled cjeline, pokazuje o kako se složenim pojavama i postupcima radi.

Kako bi se sve ovo moglo provesti, nužna je tijesna suradnja elektroničara, kemičara, geodeta, strojara i građevinara, ali glavnu riječ mora imati građevinski stručnjak, a još bolje njih dvojica: konstruktor i tehnolog betona.

54

1. Srebrna žica Ø 0,5 mm2. Sloj srebrnoga klorida3. Teflonsko crijevo4. Čelični omot promjera 2,5 mm

5. Sloj umjetne smole6. Nabrano crijevo7. Električni priključci

Slika 10.9: Osjetilo za kloride i električni otpor betona