Sanacije, rekonstrukcije i održavanje betonskih konstrukcija

  • Upload
    bekmen

  • View
    284

  • Download
    4

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    1/147

    SANACIJE, REKONSTRUKCIJE I ODRAVANJE BETONSKIHKONSTRUKCIJA

    Ivan Ignjatovi, dipl. in. gra#.

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    2/147

    UVOD

    Savremeni principi projektovanja

    Eksploatacioni vek konstrukcije

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    3/147

    UVOD

    Stalni zahtevi za ekonomskim razvojem,

    efikasnou, veom upotrebljivou i zatitomokoline imaju veliki uticaj na izgradnju

    1. poveanje i ubrzana gradnja

    2. uvo#enje novih materijala

    3. novi koncepti projektovanja4. sloenije konstrukcije

    5. nova i sloenija optereenja, pitanja trajnosti

    6. vei fokus na nove investicije nego na odravanjepostojeih konstrukcija

    7. gubitak starog znanja

    nerazumevanje posledica ovih promenadovodi do ozbiljnih problema

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    4/147

    UVOD

    posledica ovoga je porast svesti o:

    1. zna$aju trajnosti

    2. velikom kotanju zamene konstrukcije ipotrebi da se maksimizira eksploatacioni vek

    3. vanosti odravanja konstrukcija

    4. potrebi za blagovremenim, pouzdanim isistemati$nim povratnim informacijama oponaanju tokom eksploatacije

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    5/147

    UVOD

    odgovor na ovo je uvo#enje sistema

    upravljanja i odravanja kako bi:

    1. baratali informacijama i $uvali relevantnepodatke

    2. planirali i organizovali odravanje3. pripremali i upravljali budetom za

    odravanje

    4. projektovali nove, trajnije konstrukcije saproduenim vekom eksploatacije

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    6/147

    UVOD

    podaci moraju biti sa$uvani u obliku i na na$inda se mogu koristiti prilikom ocene stanja

    uvode se automatski sistemi za kontrolukombinovani sa razvojem informacionihsistema

    novi propisi imaju tendenciju da preporu$uju ilizahtevaju zna$ajno vei obim dokumentacije

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    7/147

    Ocena stanja Odravanje

    Trajnost

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    8/147

    DEO 1 OSNOVNI POJMOVITRAJNOSTI I POUZDANOSTI

    Trajnost u gra#evinskim propisima

    Upotrebni vek i trajnost konstrukcije

    Mehanizmi deterioracije

    Faze degradacije betona i grani$na stanja

    Pouzdanost konstrukcije

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    9/147

    DEO 2 PRORA&UNSKI DOKAZI ZA

    RAZLI&ITE DETERIORACIONE MEHANIZME

    Depasivizacija armature usled karbonizacije Kvantifikacija parametara Brojni primer

    Depasivizacija armature usled prodora hlorida Kvantifikacija parametara Brojni primer

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    10/147

    RAZVOJ TEME TRAJNOSTI BETONSKIHKONSTRUKCIJA

    Construction Product Directive EuropeanCommission (1988)

    Bilteni, izvetaji, standardi (RILEM, CEB, FIP,ISO)

    Agenda 21 on Sustanable Constructions (1999)

    Model propisa za projektovanje prema

    upotrebnom veku konstrukcije (f ib, 2006.) General principles on the design of structures

    for durability (ISO, 2008.)

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    11/147

    TRAJNOST KONSTRUKCIJE

    Trajnost konstrukcije mera ispunjenja funkcija

    Kvantifikovanje ispunjavanja funkcija projektovanje prema trajnosti zasnovano na

    ponaanju konstrukcije (engl.performancebased durability design)

    Funkcionalni zahtev Odgovarajuci osnovni parametri

    minimalni kapacitet

    nosivosti

    cvrstoca betona i celika, dubina korozije,

    dubina oljuskanog dela zatitnog sloja

    maksimalna prihvatljiva

    deformacija

    moduo elasticnosti, skupljanje, tecenje,

    temperaturne promene, sleganja

    maksimalna propustljivost

    za gasove i tecne supstance

    propustljivost betona, kapilarnost, difuzija,

    velicina i poloaj prslina

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    12/147

    TRAJNOST KONSTRUKCIJE

    Kvalitet betona u smislu trajnosti zavisi odprenosnih (transportnih) karakteristika betona Propustljivost stepen protoka fluida kroz $vrsto telo

    Koeficijent difuzije

    Transportne karakteristike betona Interakcija sredine i betona

    Provo#enje vode, CO2, kiseonik, hloridi...

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    13/147

    TRAJNOST KROZ PROPISE

    BAB 87 Veli$ina zatitnog sloja betona Parametri: vrsta elementa,stepen agresivnosti

    sredine, marka betona, pre$nik i vrsta

    armature, na$in ugra#ivanja betonaMarka betona

    agresivnost

    sredine

    grede,

    stubovi

    ploe,

    ljuske,

    zidovi

    grede,

    stubovi

    ploe,

    ljuske,

    zidovi

    slaba 2.5 2.0 2.0 1.5srednja 3.0 2.5 2.5 2.0

    jaka 4.0 3.5 3.5 3.0

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    14/147

    TRAJNOST KROZ PROPISE

    Evrokod 2 anom=amin+adev

    Parametri: uslovi sredine, uslovi prijanjanja, vrsta$elika, klasa $vrstoe betona...

    Klasifikacija sredine

    Pratei standard EN 206-1:2002: vodocementni

    faktor, koli$ina cementa, sadraj uvu$enog vazduha

    Upotrebni vek od 50 godina

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    15/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    16/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    17/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    18/147

    nnUpotrebni vek od 50 godina !Upotrebni vek od 50 godina !

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    19/147

    TRAJNOST KROZ PROPISE

    Pratei standard EN 206-1:2002: vodocementnifaktor, koli$ina cementa, sadraj uvu$enogvazduha

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    20/147

    SERVICE LIFE DESIGN (fib, 2006)

    Model propisa

    Projektovanje u odnosu na trajnost betonskihkonstrukcija bazirano na:

    Ponaanju (engl. Performance based durabilitydesign)

    Pouzdanosti

    Postupak prora$una u 4 koraka

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    21/147

    SERVICE LIFE DESIGN (fib, 2006)

    1. Kvantifikovanje mehanizma deterioracijea) Vrsta deterioracionog procesab) Definisanje modelac) Kvantifikovanje parametara iz modela

    2. Definisanje grani$nog stanja prema kome seprojektuje

    a) depasivizacija armature usled karbonizacijeb) prsline usled korozije armature

    c) odljuskavanje zatitnog sloja betona usled korozijearmatured) lom betonskog preseka usled gubitka popre$nog

    preseka armature

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    22/147

    3. Definisanje tipa grani$nog stanjaa) Grani$no stanje upotrebljivostib) Grani$no stanje nosivosti

    4. Prora$unski dokaz grani$nog stanjaa) potpuna probabilisti$ka metoda,b) metod parcijalnih koeficijenata sigurnosti

    c) metoda bazirana na iskustvenim preporukamad) spre$avanje deterioracionog procesa

    PROJEKTOVANJE PREMA UPOTREBNOM VEKU(SERVICE LIFE DESIGN, fib, 2006)

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    23/147

    MEHANIZMI DETERIORACIJE

    1. Korozija armature i korozija kablova zaprethodno naprezanje usled:a) karbonizacije betona

    b) prodora hlorida

    2. Oteenja usled deterioracije betonaa) ciklusi smrzavanja i odmrzavanja,

    b) alkalno- agregatna reakcija (AAR),

    c) reakcija sulfata sa aluminatima u betonu,

    d) odloeno formiranje etringita,

    e) mikro- bioloko dejstvo.

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    24/147

    MEHANIZMI DETERIORACIJE KOJE TRETIRAMODEL PROPISA

    1. karbonizacija betona

    2. prodor hlorida

    3. oteenja betona usled dejstva mraza i4. oteenja betona usled simultanog dejstvamraza i soli protiv formiranja leda.

    KARBONIZACIJA BETONA

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    25/147

    Pasivizacioni sloj

    KARBONIZACIJA BETONA

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    26/147

    KARBONIZACIJA BETONA

    Depasivizacija armature+vlanost + kiseonik korozija armature

    Konstrukcije naro$ito izloene karbonizaciji: Dimnjaci

    Tuneli

    Ob ekti u visoko-urbanim sredinama

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    27/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    28/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    29/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    30/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    31/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    32/147

    PENETRACIJA HLORIDA

    Izvor hlorida Morska voda So protiv smrzavanja

    Kontaminiran agregat

    Voda za spravljanje betona

    Mehanizmi prenosa hloridnih jona Difuzija

    Kapilarna sukcija

    Potencijalno ugroene konstrukcije: Otvorene javne garae

    Bazeni

    Mostovske konstrukcije

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    33/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    34/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    35/147

    SMRZAVANJE I ODMRZAVANJE

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    36/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    37/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    38/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    39/147

    DEGRADACIJA BETONA I

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    40/147

    DEGRADACIJA BETONA IGRANI&NA STANJA

    Upotrebni vek konstrukcije?

    1

    3

    2

    4

    Period inicijalizacije Period propagacije

    Vreme izloenosti

    [godine]

    Stependeteriorizac

    ije

    1

    2

    3

    4

    Depasivizacija armature

    Formiranje prslina

    Oljuskavanje zatitnog sloja betona

    Kolaps konstrukcije

    UPOTREBNI VEK

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    41/147

    UPOTREBNI VEK

    Upotrebni vek:

    Tehni$ki

    Funkcionalni

    Ekonomski

    Duina upotrebnog veka (ISO 2394):

    Kategorija Proracunski upotrebni vek [god] Primeri

    1 10 Privremeni objekti

    2 10 do 25 Zamenjivi delovi konstrukcije, nosaci, leita

    3 15 do 30 Poljoprivredni i drugi slicni objekti

    4 50 Zgrade i slicne konstrukcije

    5 100 i vie Monumentalne zgrade ili objekti, mostovi

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    42/147

    TIPOVI GRANI&NIH STANJA(SA ASPEKTA TRAJNOSTI)

    Grani$no stanje upotrebljivosti (SLS)

    Grani$no stanje nosivosti (ULS)

    GraniGrani$$no stanje upotrebljivosti (SLS)no stanje upotrebljivosti (SLS)

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    43/147

    GraniGrani$$no stanje upotrebljivosti (SLS)no stanje upotrebljivosti (SLS)

    GraniGrani$$no stanje nosivosti (ULS)no stanje nosivosti (ULS)

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    44/147

    GraniGrani$$no stanje nosivosti (ULS)no stanje nosivosti (ULS)

    GraniGrani$$no stanje upotrebljivosti (SLS)no stanje upotrebljivosti (SLS)

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    45/147

    GraniGrani$$no stanje upotrebljivosti (SLS)no stanje upotrebljivosti (SLS)

    GraniGrani$$no stanje nosivosti (ULS)no stanje nosivosti (ULS)

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    46/147

    GraniGrani$$no stanje nosivosti (ULS)no stanje nosivosti (ULS)

    GraniGrani$$no stanje nosivosti (ULS)no stanje nosivosti (ULS)

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    47/147

    GraniGrani$$no stanje nosivosti (ULS)no stanje nosivosti (ULS)

    PROJEKTOVANJE PREMA UPOTREBNOM VEKU

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    48/147

    Model propisa

    Projektovanje u odnosu na trajnost betonskihkonstrukcija bazirano na:

    Ponaanju (engl. Performance based durabilitydesign)

    Pouzdanosti

    Postupak prora$una u 4 koraka

    PROJEKTOVANJE PREMA UPOTREBNOM VEKU(SERVICE LIFE DESIGN, fib, 2006)

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    49/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    50/147

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    51/147

    POUZDANOST KONSTRUKCIJE

    EN 1990: 2002: tri klase pouzdanosti: RC1, RC2, RC3

    EN 1990: 2002: indeks ( za klasu RC2

    ref. period 1 god. ref. period 50 god.

    RC1 5.2 4.3

    RC2 4.7 3.8

    RC3 5.2 3.3

    Klasa prema

    pouzdanosti

    Minimalne vrednosti za

    ref. period 1 god. ref. period 50 god.

    Nosivost 4.7 3.8

    Upotrebljivost 2.9 1.5

    Granicno stanjeCiljni indeks pouzdanosti,

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    52/147

    POUZDANOST KONSTRUKCIJE

    EN 1990: 2002: klase prema posledicama(CC1,CC2,CC3)

    CC2Prihvatljive posledice usled gubitka

    ljudskih ivota , prihvatljive

    ekonomske i posledice po okolinu

    Poslovne i stambene zgrade,

    avne zgrade gde su posledice

    loma srednje

    CC1

    Blage posledice usled gubitka

    ljudskih ivota i male ekonomske

    socijalne i posledice po okolinu

    Poljoprivredni objekti gde ljudi

    obino ne ulaze (skladita )

    Klase

    posledicaOpis

    Primeri zgrada ili gra$evinskih

    radova

    CC3

    Teke posledice usled gubitka

    ljudskih ivota ili velike ekonomskesocijalne i posledice po okolinu

    Tribine , avne zgrade gde

    bi posledice loma bile teke

    (koncertne dvorane)

    CC1) RC1, CC2) RC2, CC3) RC3

    POUZDANOST KONSTRUKCIJE

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    53/147

    POUZDANOST KONSTRUKCIJE

    Vrsta konstrukcije klasa posledica (CC)

    Klasa posledica klasa pouzdanosti (RC)

    Klasa pouzdanosti + tip grani$nog stanjaindeks pouzdanosti (()

    Indeks pouzdanostikoeficijent sigurnosti

    POUZDANOST KONSTRUKCIJE

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    54/147

    POUZDANOST KONSTRUKCIJE

    Indeksi pouzdanosti prema predlogu Modela propisa(f ib, 2006)

    SLS ULS

    Depasivizacija Lom

    RC1 1.3 (p f 10-1

    ) 3.7 (pf 10-1

    )

    RC2 1.3 (p f 10-1) 4.2 (pf 10

    -1)

    RC3 1.3 (p f 10-1

    ) 4.4 (pf 10-1

    )

    RC1 1.3 (p f 10-1) 3.7 (pf 10

    -1)

    RC2 1.3 (p f 10-1

    ) 4.2 (pf 10-1

    )

    RC3 1.3 (pf 10-1) 4.4 (p

    f 10-1)

    RC1 1.3 (p f 10-1

    ) 3.7 (pf 10-1

    )

    RC2 1.3 (p f 10-1) 4.2 (pf 10

    -1)

    RC3 1.3 (p f 10-1

    ) 4.4 (pf 10-1

    )

    Korozija izazvana

    hloridima iz

    vazduha, soli protiv

    smrzavanjaKorozija izazvana

    hloridima iz morske

    vode

    OpisKlasa

    pouzdanosti

    Korozija izazvanakarbonizacijom

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    55/147

    POUZDANOST KONSTRUKCIJE

    EN 1990: 2002: tri klase pouzdanosti: RC1, RC2, RC3

    EN 1990: 2002: indeks ( za klasu RC2

    ref. period 1 god. ref. period 50 god.

    RC1 5.2 4.3

    RC2 4.7 3.8

    RC3 5.2 3.3

    Klasa prema

    pouzdanosti

    Minimalne vrednosti za

    ref. period 1 god. ref. period 50 god.

    Nosivost 4.7 3.8

    Upotrebljivost 2.9 1.5

    Granicno stanjeCiljni indeks pouzdanosti,

    PRORAUNSKI DOKAZI

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    56/147

    PRORAUNSKI DOKAZI

    (Pot)puna probabilisti$ka metoda

    Metoda parcijalnih koeficijenata sigurnosti

    Iskustvene preporuke

    Postupci za spre$avanje deterioracije

    Metoda indikatora trajnosti

    Puna probabilisti$ka metoda

  • 8/10/2019 Sanacije, rekonstrukcije i odravanje betonskih konstrukcija

    57/147

    Puna probabilisti$ka metoda

    Model deterioracionog procesa Definisanje parametara modela Predstavljanje parametara preko funkcije raspodele Definisanje jedna$ine grani$nog stanja (grupisane

    vrednosti uticaja od dejstava, E i otpornosti, R)

    Jedna$ina metode:

    Vie parametara sloeniji postupak programi(STRUREL)

    Primena za izuzetno zna$ajne objekte

    0{} { }

    depp p p R E p= =