PREVENCIJA ZALEĐIVANJA MOSTOVA, UVEK DOSTUPAN PUT

UVODNO OBRAZLOŽENJE PROGRAMA

Putevi kao dobra u opštoj upotrebi su državna svojina.

Na teritoriji Republike Srbije ima 17.000 km državnih puteva prvog i drugog reda, čija se vrednostprocenjuje na oko 13 milijardi dolara.

Putna mreža je jedna od najvećih kapitalnih vrednosti u Srbiji, a drumski saobradaj predstavljaosnovni vid prevoza kod nas, tako da se danas putevima preveze oko 90% putnika.

Shodno Zakonu o javnim putevima (Sl. Glasnik RS, broj 101/05) osnovano je Javno Preduzeće„Putevi Srbije“ za upravljanje državnim putevima.

Grad Beograd je odgovoran za održavanje, zaštitu, korišćenje, razvoj iupravljanje putevima na teritoriji grada Beograda.

Pred nas se danas postavljaju zadaci od prvorazrednog nacionalnog značaja uoblasti očuvanja, dalje izgradnje i unapređenja putne mreže Republike Srbije.Upravljač putevima je dužan da obezbedi trajno, neprekidno i kvalitetno održavanje i zaštituputeva i da omogući bezbedno i nesmetano odvijanje saobraćaja na njima.

dr Miloš Zdravković dipl.ing.el. Dušan Nelki dipl.ing.mašinstva

SVRHA REALIZACIJE PROGRAMA

Naša želja je da puteve unapredimo, modernizujemo i prilagodimo budućim potrebama održavanja,promenljivoj tražnji za kapacitetom i potrebama proizvođača vozila, da damo informacije o putovanjui merenju učinka, odnosno da gradimo saobraćajnice od održivih materijala. Pored toga, imamonamere, da pohranimo i iskoristimo energiju koja je svuda oko nas, zatim da trajno prevladamoprobleme viška vode i temperaturnih promena i da kao finalni proizvod damo put koji bi bio u stanjuda se čisti i sanira sam od sebe.

Svrha realizacije ovog projekta bi se ogledala u tome da predloženom modernizacijom se postigne daputevi uvek budu bezbedni, po vozače, u svim eksplatacionim režimima (četiri godišnja doba),odnosno u svim regularnim i vanrednim situacijama.

Realizacijom ovog Programa želi se da putevi budu dostupni, sa minimalnim intervencijama nasanacijama i proširenjima, ili za ugradnju novih instalacija ili za rešavanje pitanja hazarda koji potičuod vremenskih uslova. Ključni sastavni deo ovog novog pristupa ogledaće se u prilagodljivomelementu, koji će biti formiran od montažnih kolovoznih konstrukcija koje se mogu dograđivati ilirekonstruisati, odnosno imaju dugi eksploatacioni vek uprkos potrebama za rekonstrukcijama iintervencijama.

Prilagodljivi elementi će ispuniti sve zahteve automatizacije i otpornosti na klimatske promene.

UVEK DOSTUPAN PUT

Grupa inžinjera je sebi postavila izazovni cilj da razradi zaista nadahnutu viziju kako de se putevigrade i održavaju u XXI veku. Iz toga je nastao Uvek dostupan put, odnosno revolucionarni konceptkoji će objediniti ono najbolje što imamo danas sa onim što će tek doći i ishoditi sledećoj generacijiputeva. Uvek dostupan put je prilagodljiv, automatizovan i otporan na klimatske promene i zasniva sena konceptu izgradnje i održavanja puteva koji se može primenjivati bilo na autoputeve, seoskeputeve ili gradske saobraćajnice, bez obzira na region ili zemlju.

Objedinjavanjem inovativnih tehnologija i koncepata i ubiranjem znanja i stručnosti iz cele Evrope iUSA ova nova generacija puteva izmeniće način projektovanja, izgradnje, održavanja i eksploаtacijeputeva. To će dovesti i približiti Srbiju u prve redove razvoja budućnosti saobraćaja.

Uvek dostupan put će se suočiti sa globalnim izazovima kao što su klimatske promene, smanjenjeugljenika, ušteda energije, kao i sve veća potreba za pouzdanošću vremena putovanja kao odgovorna rastuću tražnju za putovanjima privatnim vozilima i drumskim prevozom robe. Istovremeno,pružiće se pomoć u ostvarivanju evropskih ciljeva da saobraćajna infrastruktura bude kako sledi:

Bezbedna i sigurna,Čišća, tiša i energetski efikasna,Veoma konkurentna i održiva,Pruža intenzivniju mobilnost,Zasnovana na optimalnim, efikasnim i prohodnim sistemima.

Mnoge koristi će proisteći iz zajedničkog rada i iz usmeravanja ka zajedničkoj viziji s konačnimishodom da se ispune evropski, nacionalni i regionalni ciljevi.

Prilagodljiv putAutomatizovan putPut otporan na klimatske promene

Naš cilj je da putevi uvek budu dostupni, sa minimalnim intervencijama za sanacije i proširenja, ili zaugradnju novih instalacija ili za rešavanje pitanja hazarda koji potiču od vremenskih uslova.

Ključni deo ovog novog pristupa biće prilagodljivi elementi od montažnih kolovoznih konstrukcija kojese mogu dogradjivati ili rekonstruisati, koji će imati dugi eksploatacioni vek i ispunjavati sve zahteveautomatizacije i otpornosti na klimatske promene.

CILJEVI RADA

Prioritetni cilj rada je održavanje i obnova postojeće mreže puteva, a cilj održavanja je da se:

spreči ubrzano propadanje putevaočuva ranije uloženi kapitalpoboljša stanje putne mreže.

Kao krucijalni cilj je povećanje bezbednosti saobraćaja i poboljšanje uslova odvijanja saobraćaja.

Kroz poboljšanje stanja putne mreže smanjuju se troškovi transporta i izvoza, čime se povećavakonkurentnost robe na međunarodnom tržištu i podstiče domada privreda.

A sve ovo je mogude postići upošljavanjem kapaciteta domaćih preduzeća za puteve i građevinskihpreduzeća.

Posebno mesto u ovom programu imaju infrastrukturni objekti u vlasništvu JP "Putevi Srbije", gradaBeograda- a to su mostovi i tuneli ( Fokus ovog rada je na mostovima, te ćemo posebnu pažnjuposvetiti njima).

MOSTOVI, MOSTOVSKE KONSTRUKCIJE

Most je građevina napravljena radi premošćavanja prirodnih ili veštačkih prepreka. Svrha mosta je daomogući prelaz ljudima i vozilima. Pojava železnice i razvoj drumskog saobraćaja uslovili su izgradnjumostova velikih otvora i dužina, koji su trebali biti brzo sagrađeni. Projektovanje mostova složen jegrađevinsko-tehnički zadatak, koji treba da zadovolji mnoge zahteve, a ne samo tehničko rešenje

Pod pojmom za Uvek dostupan put podrazumeva se:

njegove noseće konstrukcije. Most može biti napravljen od različitih materijala, te različitih jestruktura. Jedno je zajedničko svima! Projektovani su da služe 24 časa, 365 dana u godini, pomogućstvu neograničeno dugo( naravno uz konstantno održavanje), a to podrazumeva da jenjihova struktura podložna vremenskim/klimatskim promenama, te sve većem saobraćaju, tj.Fizičkom opterećenju.

PREVENCIJA ZALEĐIVANJA MOSTOVA

Sama svrha mosta da premosti - dovodi do čestih opasnosti - vlaga iz vode se proteže preko mosta, tukondenzuje i zamrzava se na površini. Do ove pojave dolazi najčešće kada porvšina( kolovozna) gubitoplotnu energiju, najčešće noću, kada se gubici ne mogu nadoknaditi isijavanjem iz tela konstrukcijemosta. Most gubi toplotu sa svih strana, te se brže hladi od ostalih kolovoznih konstrukcija. Naročitoje opasna pojava izazivanja poledice, koja nastaje bez ikakvog pravila i upozorenja usled spontanesunčane aktivnosti. Primena hemije u održavanju znatno smanjuje verovatnoću pojave leda, poledicei snega, ali ona pruža samo privremenu zaštitu i moraju se aktivnosti nonstop ponavljati. Jediniefikasan način sprečavanja leđenja kolovozne konstrukcije na mostu je da se površina održi natemperature iznad tačke smrzavanja vode. Ovo je moguće postići grejanjem, koje kao izvor koristiinterni ili eksterni izvor toplote, koja potiče od električnog otpora, zagrejane tečnosti ili parakorišćenjem odgovarajudih provodnika.

Učešće države u ovakvim i sličnim projektima se manifestuje kroz izbor lokacija i mostova na kojimabi se ovakav projekat/program pokazao kao delotvoran, ekonomski isplativ, te kroz finansiranjerazvoja tehnologia u domaćoj industriji.

DOSTUPNE TEHNOLOGIJE

Grejanje površine mosta internim sredstvima je skupo, neefikasno i veoma teško primenjivo naterenima Republike Srbije. Nama dostupne tehnologije se mogu grupisati u tri grupe: Hidronične,toplotne cevi i električne.

HIDRONIČNI

Prenos toplote preko tečnosti ,koja se može zagrevati velikim brojem različitih metoda, koja kružikroz cevi ili creva ugrađene u neprekidnoj petlji ispod površine kolovoza. Toplota se prenosi nakolovoz i zagreva površinu. Ohlađena tečnost se vraĆa u sIstem ( izvoru toplote) i ciklus se ponavlja.

TOPLOTNA CEV

Radni fluid toplotne cevi isparava na jednom kraju izvora toplote i rasipa se ka drugom hladnom krajugde kondenzuje, pritom oslobađa sačuvanu toplotu. Sistem se gradi kao žičana mreža.

ELEKTRIČNI

Električna struja prilikom prolaska kroz provodnik nailazi na otpor i gubi energiju, a taj gubitakenergije se manifestuje kao toplota. Ovo je princip koji se koristi za grejanje konstrukcija električnimputem ( U ovom radu obrađen ovaj slučaj).

IZVORI TOPLOTE

Energija potrebna za zagrevanje tečnosti za cirkulaciju kroz hidronic sistem ili za isparavanje radnogfluida u cevima mogu se dobiti od visokih energetskih nivoa izvora kao što su fosilna goriva - kotlovina ugalj, naftu, gas, ili nisko-energetski geotermalni izvori, kao što su voda ili sama zemlja,toplotnepumpe...

OPERACIJSKO UPRAVLJANJE

Ako su uslovi zaleđivanja vrlo česti, bilo bi izvodljivo sa stanovišta ostvarivanja maksimalne zaštite( imosta i učesnika u saobradaju) primena kontinuiranog grejanja mosta. Međutim, kako su uslovizaleđivanja/mržnjenja slučajni događaji, generalno kontinuirano grejanje neće i ne može bitiisplativo.Zato mora biti obezbeđen modus za signalizaciju pojave zamrzavanja i očekivanih padavina.

Senzori ugrađeni u pločnik i senzori u okruženju oko mosta će obezbediti ove informacije.Oživljavanje sistema grejanja može se postići ručno ili automatski. Ručna kontrola će zahtevati manjesenzora i njihovih pridruženih logičkih kola, ali će zahtevati obližnje, stalno, ljudsko opažanje. Većasofisticiranost (i veći troškovi) će biti neophodni za automatsko upravljanje.

CENA

Kada pravimo kalkulacije cene izgradnje/ugradnje ovakvih sistema moramo voditi računa da li sesistem pušta u pogon kroz rehabilitaciju ili kao nova konstrukcija. Faktor razlike može da dostignevrednost četiri.

Kada se radi kalkulacija isplativosti bilo bi nezahvalno prognozirati cenu jer ona varira od tehnologijakoje su upotrebljene, udaljenosti lokacije, iskustva projektanata i izvođača, lokalne infrastrukture kaoi lokalne politike( cene taksi, naknada...).

Operativni troškovi variraju od izvora( tehnologije) toplote i klimatskih uslova. Troškove specifičnogizvora energije može da diktira izbor određene tehnologije. Osim ako ne postoji neki prevashodnifaktor vezan za izgradnju teško je preporučiti određenu tehnologiju. Uputno je tražiti upit od svihdilera/prodavaca tehnologija.

PRIMER SLUČAJNO IZABRANE LOKACIJE

Izgled mosta posle eventualne rehabilitacije, sa primenjenim tehnologijama

INSTALISANA SNAGA

Kada treba odrediti željenu snagu sistema za otapanje snega i leda, treba uzeti u obzir više okolnosti:

1. Mesto gde treba instalirati sistem – geografsku lokaciju i specifičnu primenu.2. Zahteve koje sistem treba da ispuni.

Instalisana snaga za Dansku je 200 – 250 w/m2. U Rusiji je 250 – 500 w/m2

Na mestima kao što su mostovi , instalacije su izložene uticaju hladnog vremena i vetra i odozgo iodozdo. Na ovim mestima snagu treba povećati, da bi se nadoknadila dodatna hladnoća ili koristitidobre materijale za izolaciju, da bi se gubitak toplote na dole sveo na minimum. Tamo gde nijemoguće izolovati instalaciju preporučujemo snagu od 300 – 500 w/m2.

Instalisana snaga treba da bude veća ako:

1. Je instalacija smeštena u zoni čestog vetra tokom zime.Brzina vetra od 10 m/s rezultiradodatnim padom relativne temperature za oko 5 stepeni celzijusa. Što je veća brzina vetraveći je i pad temperature.

2. Je instalacija smeštena na visokoj nadmorskoj visini. Svetska praksa je dodavanje 50 w/m2 nasvakih 1000 m za lokacije na preko 1000 m nadmorske visine.

3. Su snežne padavine jake u toj oblasti. Ako ima više snega od količine od 6,3 mm vode nasvakih 6 sati, trba dodati 50 w/m2.

GREJANJE MOSTOVA PUTEM ELEKTRIČNE ENERGIJE

Postoje dve glavne instalacione metode za asfalt :

1. Kablovi su pokriveni peskom ili betonom pre izlivanja asfalta. Pre izlivanja asfalta trebastaviti tanki sloj peska ili betona ( najmanje 2 cm ) da pokrije kablove i zaštiti ih od toploteasfalta. Dozvoliti asfaltu da se ohladi do temperature 130 – 140 stepeni celzijusa pre izlivanja.

2. Asfalt se primenjuje direktno preko kablova ili mrežica. Koriste se kablovi otporni natemperature preko 240 stepeni celzijusa ( naravno na kratak vremenski period). Sa ovim tipomkabla nije potrebno pokrivanje kabla peskom. Ova metoda naravno smanjuje i vreme itroškove investicije. Da se kablovi nebioštetili ne treba koristiti teške građevinske mašine zaizlivanje betona. Asfalt treba da bude debeo najmanje 5 cm mereno od vrha grejnogkabla.Potrebno je da električari izvrše kontrolna merenja pre i posle izlivanja asfalta.

TEHNIČKO REŠENJE

U cilju postizanja efikasnije, bezbednije, energetski efikasnije i konkurentnije putne infrastrukture,Sagledali smo potrebe, tj. korake neophodne u realizaciji ovog programa.

Ceo program/projekat podeljen je u tri celine:

Prilagodljiv putAutomatizovan putPut otporan na klimatske promene

Prilagodljiv put

Ideja o prilagodivom putu proistekla je iz potrebe za efikasnijim, jeftinijim potrebama održavanja, tepotrebama povećanja kapaciteta u saobraćaju.

Da bi se zadovoljili napred navedeni zahtevi neophodno je napraviti površinski sloj fleksibilnim, štotrajnijim i lakim za sanaciju, te omogućiti trenutno ( ukoliko je to moguće) čišćenje i saniranjepukotina.Potrebno je ugraditi zamenjive rezervoare za odvođenje nečistoća( taloga, prljavštine, soli.,.),montažni donji noseći stroj sa ugrađenim odvodnim i komunikacionim kanalima, rešetkasti pregradnisistem za odvodne i komunikacione kanale, te finalno u ovoj fazi rešetku za prenos i akumulacijutoplote.

Na infrastrukturnim objektima, kao što su mostovi, ali i na klasičnim kolovozima (ako se proceni da jemoguće veliko povećanje saobraćaja) neophodno je obezbediti ugrađeni sistem za dodatnutraku/infrastrukturu.

Zarad pružanja informacija o putovanju i merenju učinka u saobradaju potrebno je ugraditi,zamenljive senzore za praćenje saobraćaja i stanja na putevima. Prilagodljive komunikacione,energetske kanale za kontrolu saobraćajnih traka, praćenje saobraćaja, informacije vozačima imonitoring stanja puta.

U cilju povećanja bezbednosti i efikasnosti saobraćaja namenjen je sistem pričvršćivanja zaštitnihograda u razdelnom pojasu i saobraćajne signalizacije.

Automatizovan put

U cilju postizanja dostignuća vezanih za efikasniji, bezbedniji i konkurentniji saobraćajpredlažemo da se na autoputevima, te putevima prvog reda projektuju, implementiraju sistemiupozorenja za vremenske prilike koji su povezani sa automatskim senzorima, sistemi za obaveštenjavozačima, reaktivni senzori i sistemi ugrađeni u kolovoz za vođenje po saobradajnim trakama ikontrolu brzine.

Zarad jeftinijeg održavanja, mobilnosti sistema i efikasnije gradnje potrebno je ugraditi prilagodljivekomunikacione i energetske kanale za kontrolu saobradajnih traka, praćenje saobradaja i efikasnijegnapajanja.

Monitoring temperature, vlage, stanje kolovoza i puta i komunikacija sa sistemom upravljanjaputnom imovinom.

Put otporan na klimatske promene

Cilj da putevi uvek budu dostupni, sa minimalnim intervencijama za sanacije i proširenja, ili zaugradnju novih instalacija ili za rešavanje pitanja hazarda koji potiču od vremenskih uslova, jesvakako dostižan upotrebom novih, svima dostupnih tehnologija.

Ključni deo ovog novog pristupa, biće ugradnja prilagodljivih elemenata od montažnih kolovoznihkonstrukcija koje se mogu dogradjivati ili rekonstruisati, koji će imati dugi eksploatacioni vek iispunjavati sve zahteve automatizacije i otpornosti na klimatske promene.

Da bi se postiglo napred navedeno predlažemo inovativne konstrukcije ( naravno ved viđene u svetu),pomoću kojih bi bili u stanju da ubiremo i akumuliramo sunčevu energiju za podešavanje temperaturekolovoza radi sprečavanja zaleđivanja. Predviđeno je da se isprojektuju sistemi za odvodnjavanje irezervoari za kontrolu oticaja vode, koja se taloži usled nepogoda.Zarad povećanja bezbednosti i efikasnosti saobraćaja neophodna je bočna rasveta, a naše je mišljenjeda zarad postizanja ušteda predlažemo konstrukciju sistema koji se napajaju iz akumulirane energije/odnosno direktnim pretvaranjem sunčeve energije u električnu.

LITERATURA / IZVORI

HIGHWAY BRIDGE DEICING USING PASSIVE HEAT SOURCES - Richard G. Griffin, Jr.

Heated Bridge Technology - U.S. Department of Transportation

Griffen, R.G., Jr. (1982) Highway bridge deicing using passive heat sources. CDOH-DTP-R-82-7.Denver: Colorado Department of Highways.

Lock, G.S.H. (1991) Heat transfer characteristics of the cranked thermosyphon, Proceedings 3rdInternational Symposium on Cold Regions Heat Transfer, p. 417-427, Fairbanks, AK, June 11-14,1991.Fairbanks: University of Alaska.

Moosberger, M. (2003) Electrical heating of bridge pavements

Axon, E.O. and R.W Couch (1963) Effect of insulating the underside of a bridge deck. HighwayResearch Record 14. Washington: Highway Research Board.