Download pdf - Sanacije, rekonstrukcije i održavanje betonskih konstrukcija

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

1/147

SANACIJE, REKONSTRUKCIJE I ODRAVANJE BETONSKIHKONSTRUKCIJA

Ivan Ignjatovi, dipl. in. gra#.


2/147

UVOD

Savremeni principi projektovanja

Eksploatacioni vek konstrukcije


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


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


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


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


7/147

Ocena stanja Odravanje

Trajnost


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


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


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.)


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


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...


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


14/147


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


15/147


16/147


17/147


18/147

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


19/147


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


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


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


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)


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.


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


25/147

Pasivizacioni sloj



26/147


Depasivizacija armature+vlanost + kiseonik korozija armature

Konstrukcije naro$ito izloene karbonizaciji: Dimnjaci

Tuneli

Ob ekti u visoko-urbanim sredinama


27/147


28/147


29/147


30/147


31/147


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


33/147


34/147


35/147

SMRZAVANJE I ODMRZAVANJE


36/147


37/147


38/147


39/147

DEGRADACIJA BETONA I


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


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


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)


43/147


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


44/147




45/147




46/147




47/147


PROJEKTOVANJE PREMA UPOTREBNOM VEKU


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)


49/147


50/147


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


Nosivost 4.7 3.8

Upotrebljivost 2.9 1.5

Granicno stanjeCiljni indeks pouzdanosti,


52/147


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



53/147


Vrsta konstrukcije klasa posledica (CC)

Klasa posledica klasa pouzdanosti (RC)

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

Indeks pouzdanostikoeficijent sigurnosti



54/147


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


55/147


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

EN 1990: 2002: indeks ( za klasu RC2


RC1 5.2 4.3

RC2 4.7 3.8

RC3 5.2 3.3

Klasa prema

pouzdanosti

Minimalne vrednosti za


Nosivost 4.7 3.8

Upotrebljivost 2.9 1.5

Granicno stanjeCiljni indeks pouzdanosti,

PRORAUNSKI DOKAZI


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


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= =