faktori trajnosti i dejstva iz okruženja na primjeru betonskih mostova

UNIVERZITET U NOVOM SADUGRAĐEVINSKI FAKULTET

SUBOTICA

Seminarski rad iz predmeta:

BETONSKI MOSTOVI

Tema:

PLOČASTI MOSTOVI

Predmetni profesor: Student:

Mr Slobodan Grković Veselin Lazić K32/2013

Februar 2015.

Građevinski fakultet Subotica

Prof. Mr Slobodan Grković 2


Sadržaj:

Uvod............................................................................................................................................4Faktori trajnosti........................................................................................................................5

1.Svojstva konstrukcije.............................................................................................................5 1.1.Koncepcija konstrukcije, statički sistem i način fundiranja........................................5 1.2. Svojstva elemenata........................................................................................................14 1.2.1 Materijal....................................................................................................................14 1.2.1.1 Beton.......................................................................................................................14 1.2.1.2 Čelik.......................................................................................................................19 1.2.3.Oblikovanje elemenata............................................................................................20 1.3. Ostale komponenete i detalji........................................................................................22

1.4. Izvođenje........................................................................................................................242.ODRŽAVANJE....................................................................................................................26 2.1.Pregledi mostova............................................................................................................26 2.2.Intervencije - aktivnosti održavanja.............................................................................29 2.3.Projekat održavanja.......................................................................................................29 2.4.Knjiga održavanja i eksploatacije................................................................................30

3.DEJSTVA IZ OKRUŽENJA..............................................................................................30 3.1.Klimatski uslovi - makro okruženje.............................................................................30 3.1.1.Temperatura vazduha.............................................................................................31 3.1.2.Vlažnost vazduha.....................................................................................................34 3.1.3.Vetar..........................................................................................................................34 3.1.4. Padavine...................................................................................................................35 3.2.Lokacija objekta – mikro okruženje............................................................................35 3.2.1. Voda..........................................................................................................................35 3.2.2. Tlo.............................................................................................................................37 3.2.3. Hemikalije................................................................................................................37 3.3 Agresivnost okruženja...................................................................................................38 3.4.Incidentni događaji........................................................................................................38

4. OPTEREĆENJE KOD MOSTOVA.................................................................................39 4.1. Promena veličine saobraćajnih opterećenja...............................................................40 4.1.1. Porast osovinskih pritisaka i maksimalnih opterećenja vozila...........................40 4.1.2 Porast maksimalnih brzina kretanja vozila...........................................................40 4.1.3. Gušća frekvencija prelazaka preko mostova........................................................41 4.1.4 Vanredna opterećenja..............................................................................................41 4.2. Mehanička oštećenja prouzrokovana saobraćajnim opterećenjem.........................42 4.3. Dinamički uticaji...........................................................................................................42

ZAKLJUČAK..........................................................................................................................44LITERATURA........................................................................................................................45



UVOD

Još od prošlog vijeka nam je poznata važnost i trajnosti kako betonskih konstrukcija, tako i betonskih mostova. Projektovanje trajnosti je po važnosti jednako sa dokazom nosivosti i upotrebljivosti. U današnje vrijeme nam je omogućeno da utičemo i planiramo trajnost konstrukcije još u ranim fazama projektovanja. Trajnost konstrukcije nam je od velike važnosti, jer u zavisnosti od nje vršimo odrzavanje i neophodne sanacije, koja je u poslednjem period možemo reći “nauka” sa čitavim nizom savremenih materijala i metoda.

Imajući u vidu da su danas sistemi sve složeniji, a samim tim rastu i troškovi održavanja i sanacija, neophodno je istaći u prvi plan pouzdanost kao vrlo bitan faktor u procesu izgradnje i eksploatacije objekata. To se odnosi ne samo na objekte kao celinu, već i na pojedine sastavne delove koji učestvuju formiranju objekta.

Pouzdanost je verovatnoća, na odredenom nivou poverenja, da će sistem uspešno obaviti funkciju za koju je namenjen, bez otkaza i unutar specificiranih granica performansi, uzimajući u obzir prethodno vreme korišćenja sistema, u toku specificiranog vremena trajanja zadatka, kada se koristi na propisani način i u svrhu za koju je namenjen pod specificiranim nivoima opterećenja.

Eksploatacioni vek je vremenski interval od početka korišćenja ili od rehabilitacije do otkaza, tokom koga su očuvana svojstva iznad minimalno zahtevanih vrednosti za pouzdano korišćenje objekta.

Sigurnost konstrukcije je sposobnost konstrukcije da izdrži sva predviđena delovanja koja se javljaju u toku građenja i eksploatacije, što podrazumeva njihovu stabilnost i nosivost.

Upotrebljivost je sposobnost konstrukcije da odgovara svojoj nameni i normalnoj upotrebi i uz predviđena delovanja.

Trajnost je sposobnost konstrukcije da zadrži odgovarajuća svojstva kroz predviđeno vreme trajanja. To je zahtev koji konstrukcija zadovoljava ako u toku zahtevanog eksploatacionog veka ispunjava svoju funkciju u pogledu stabilnosti, nosivosti i upotrebljivosti bez značajnijeg gubitka eksploatacionih svojstava ili isuviše velikog nepredviđenog održavanja.

Da bi sve gore navedeno bilo ispunjeno neophodno je sprovesti mjere i postupke na održavanju konstrukcije. Ove mjere obuhvataju: osnovno ili kontinuirano održavanje, popravke nakon određenog vremena (periodično) i održavanje prema stanju.



FAKTORI TRAJNOSTI

Faktori trajnosti betonskih konstrukcija pa samim tim i betonskih mostova se mogu svrstati u četiri karakteristične grupe:

svojstva BK, odnosno BM;

održavanje;

uticaj iz okruženja;

opterećenja (saobraćajno).

1.SVOJSTVA KONSTRUKCIJE

1.1.Koncepcija konstrukcije, statički sistem i način fundiranja

Neodgovarajuća konstruktivna koncepcija i statički sistem neprilagođen uslovima eksploatacije:

- Opterećenje, odnosno saobraćaj,- klimatski uticaji (temepratura, vetar, padavine,...), - voda (bujice, nagle izmene režima vode, i drugo), - tlo (stišljivo, varijacija nivoa podzemne vode) - i drugo, često je uzrok prevremnog propadanja betonskih konsrukcija a samim tim i

betonskih mostova.

Izbor tipa i statičkog sistema nosive konstrukcije, izbor veličine i odnosa raspona, konstruktivne visine rasponskih konstrukcija, načina fundiranja i materijala spada u domen najvažnijih odluka projektanta koje direktno utiču na svojstva i vek trajanja.Na izbor nosivog i statičkog sistema najviše utiču:

- Morfologija terena,- Geološko geomehaničke karaktersitike tla. - Makro i mikro okruženje i njihova agresivnost,- Podaci iz projektnog zadatka i podloga za projektovanje,- Informacije o opremi i mogućnosti potencijalnog izvođača,- Informacije o raspoloživim materijalima i njihovimm cenama,- Sopstevna i iskustva o izvedenim objektima, npr. iz literature i dr.

Statički sistem, veličina raspona i kapaciteti nosivosti poprečnog preseka ako nisu usklađeni, takođe otvaraju mogućnost prevremenog propadanja konstrukcije. Primena sistema osetljivih na greške bilo kog porijekla, mogu dovesti do ranih oštećenja, hitnih sanacija pa i do rušenja konstrukcije.

Od posebne je važnosti veza objekta, odnosno konstrukcije sa tlom i njihova interakcija, jer stabilnost temelja je osnovni preduslov stabilnosti objekta/mosta, odnosno betonskih konstrukcija na šta upućuju česta oštećenja elemenata i/ili konstrukcija vezani za fundiranje i geotehničke uslove.

Projektanti najčešće primenjuju: gredne, okvirne, zatim lučne, i ređe viseće sisteme sa zategama i dr. U tabelama 1, 2., i 4., su prikazani mogući gredni, okvirni i lučni sistemi sa racionalnim veličinama raspona za slučaj betonskih konstrukcija mostova.U tabeli 3., su dati karakteristični poprečni preseci grednih i okvirnih sistema, sa preporukama za konstruktivnu visinu.



Tabela 1. Gredni sistemi betonskih konstrukcija mostovaR

edni

bro

j S T A T I Č K I S I S T E M IRACIONALNI RASPONI, L u m1

ARMIRANI BETON

PREDNAPRE-GNUTI BETON

1

ST

AT

I^K

I O

DR

E\E

NI

SIS

TE

MI

5-15(20) 15-45

2 15-30 25-50

3 20-40 30-50

4 - 30-50

5 20-40 15-45

6 2-0-40 30-50

7 - 60-120

8

ST

AT

I^K

I N

EO

DR

E\E

NI

SIS

TE

MI

20-50 50-120

9 20-40 50-120

10 - 75-150

11 15-25 25-80

12 15-35 35-150



Tabela 2. Okvirni sistemi betonskih konstrukcija mostovaR

edni

br

oj S T A T I Č K I S I S T E M I RACIONALNI RASPONI, L u m1

ARMIRANI BETONPREDNAPRE-GNUTI BETON

15-15(20) -

25-25 20-60

35-20 20-60

45-20 20-60

55-25 20-60

62-5 -

7- 30-60

8- 40-70

920-35 40-150

1015-25 25-80

1115-25 -

1215-35 35-150

1315-30 35-60



1415-30 30-150

Tabela3.Karakteristični poprečni preseci grednih i okvirnih sistema betonskih konstrukcija mostovaARMIRANI BETON

PREDNAPREGNUTI BETON



TIPPRESEKA

POPREČNI PRESEK RASPON(m)

KON.VIS.hk=L/n

RASPON(m)

KON.VIS.hk=L/n

PL

OČ

AS

TI

PR

ES

EC

I

15-20

n= 15-20 15-25

n= 15-25

215-25

n=15-20 20-30

n= 15-25

315-25

n=15-20 20-30

n= 15-25

410-25

n=15-20 20-30

n= 15-25

510-25

n=15-20 20-30

n= 15-25

GR

ED

NI

PR

ES

EC

I

615-30

n=10-15 -

-

715-30

n=10-15 15-20

n= 15-20

8 - - 5-25n= 15-25

9 - - 25-45n= 15-25

SA

ND

UČ

AS

TI

PR

ES

EC

I

10- - 30-200

n= 15-25

11- - 30-200

n= 15-25

12- - 30-200

n= 15-25

13 - - 60-250n= 15-30



Tabela 4. Lučni sistemi betonskih konstrukcija mostovaR

edni

br

oj

S T A T I Č K I S I S T E M INAZIV STATIČKOG SISTEMA

RACIONALNIRASPONI L u m1

ARMIRANI BETON

1 UKLJEŠTEN LUK 40-300(max. 420m)

2 ELASTIČNO UKLJEŠTEN LUK

40-150

3 NIZ LUKOVABEZ ZGLOBOVA

60-150

4 NIZ LUKOVA(STARI SISTEMI)

20-50

5 DVOZGLOBAN LUK 80-200

6TROZGLOBAN LUK

60-120

7UKLEŠETEN LUK SA UPUŠTANIMKOLOVOZOM

80-200

8DVOZGLOBAN LUK SA UPUŠTENIM KOLOVOZOM

80-200

9DVO I TROZGLOBNI LUČNI ZIDOVI

40-100



Slika 1. Primjeri betonskih mostova

Izbor sistema osetljivih na diferencijalna sleganja na stišljivom ili terenu osrednjih karakteristika je neadekvatno rešenje, kao i u slučaju sistema osetljivih na pomjeranja stubova i/ili oporaca. Slično važi i u slučaju okruženja sa značajnim promjenama temperature (sezonska ili dnevna).

Diskontinualni sistemi ili rješenje sa zglobovima u rasponskim konstrukcijama, koji u prethodnim slučajevim mogu imati prednost, često su se pokazala kao slaba, a mesta zglobnih veza prva degradiraju iziskujući nužne radove na sanaciji. Zglobovi su po pravilu izloženi svim kombinacijama dejstava kod betonskih mostova, koja se rijetko mogu naći u konstrukterstvu: dinamički udari, habanje, hemijska agresija, fizičke agresije i drugo. Kod nezaštićenih zglobova prisustvo prljavštine često može da blokira rad ležišta i zglobova što ima nepovoljne posledice po konstrukciju mosta. Zglobovi i ležišta vremenom propadajući menjaju i dinamičke karakteristike konstrukcija.

Kontinualne rasponske konstrukcije su u eksploataciji pokazale prednosti nad diskontinualnim. Istovremeno kontinulani sistemi pri visokom stepenu opterećenja se ne ponašaju po teoriji elastičnosti, tako da uticaji u pojedinim presecima nisu proporcionalni spoljašnjem opterećenju. Ova odstupanja su uočena i u fazi prslina, što se odražava na nosivost sistema, pa je od tehničkog i ekonomskog značaja da se o ovom efektu vodi računa kod projektovanja tj. dimenzionisanja jer se nosivost sistema ne mora poklopiti sa nosivošću najjače opterećenog preseka. Građenje betonskih mostova, od prefabrikovanih armiranobetonskih i prednapregnutih elemenata i konstrukcija često je prihvatano ne kritički uz jednostrano isticanje samo prednosti. Tipičan primjer su prekidi kod srednjih stubova, karakteristični za rasponske konstrukcije od prefabrikovanih prednapregnutih nosača koji su se u praksi pokazali ne povoljnijim. Dosta teškoća se javljalo oko naleganja dva nosača kod srednjih stubova, kao i rešavanje sastava dva polja kod srednjih stubova ili spoja nosača sa prepustima. Sa aspekta održavanja, posebno u nekim klimatskim uslovima, lošim su se pokazala rešenja sa radnim-montažnim spojnicama i bez garantovane poprečne veze između glavnih nosača rasponske konstrukcije. Prodor slane vode u zoni prekida i glave stubova,kombinovano sa niskim temperaturama, izaziva oštećenja betona i uzrokuje koroziju armature i kablova za prednaprezanje.

Minimalne dimenzije elemenata u konstrukciji često nisu bile ograničene što je ostavljalo mogućnost zloupotrebe, iz neznanja, neiskustva ili nelojalne konkurencije.

Pristup dimenzionisanju konstrukcija prema graničnim stanjima nosivosti i upotrebljivosti ponekad je išao do krajnosti, ostavljajući sve manje rezerve sa aspekta eventualnih promena koje mogu nastati tokom eksploatacije. Prethodni pristup može se pravdati samo u slučaju preciznog poznavanja svojstava materijala, uticaja okruženja i opterećenja tokom eksploatacije. Ipak, s’ obzirom da uvek ima nepoznanica kod očekivanih spoljnjih delovanja, stvaranje minimalnih rezervi nosivosti ili upotrebljivosti znatno redukuje trajnost.


Rezerva nosivosti

Gra

nica

nosi

vost

i

Vreme

R.S .


Građenje i formiranje preseka nedovoljnih visina, debljina i krutosti često su dale naglašeno elastične konstrukcije, sklone zamoru i trajnim deformacijama, koje su ispoljile znatno manju pouzdanost. Ovo je naročito izraženo kod razuđenih i sandučastih preseka sa tankim rebrima i/ili tankim pločama. Ukoliko se ima u vidu da vremenom dolazi do pada početnih svojstva betonskih konstrukcija i istovremenog porasta inteziteta spoljašnjeg delovanja prethodno rezultuje prijeveremenom iscrpljivanju nosivosti i smanjivanju trajnosti.

Slika 2. Vremenom svojstva BK slabe,a opterećenje ima tendenciju porasta

Posebno osetljiv dio rasponske konstrukcije su kolovozne ploče, koje su izložene neposrednom opterećenju vozila i štetnim uticajima od rastvora soli, vode, mraza i dodatnim udarima vozila usled neravnina na kolovozu mostova. Upravo najčešći način propadanja mosta je da prvo propadne kolovozna ploča mosta, često u prvih deset godina eksploatacije, pa potom ostali elementi rasponske konstrukcije mosta. Najčešći uzrok je ne postojanje mogućnost adekvatnog ugrađivanja betona, termička nekompatibilnost komponenti betona, soli za odmrzavanje, neadekvatno projektovanje, izvođenje, detalji: hidroizolacija, slivnici, dilatacione sprave, zaštitni sloj betona. Istovremeno dejstvo više faktora kada počne propadanje ne ide po principu superpozicije nego je bliže eksponencijaloj vezi.

Uslijed sopstvenih vibracija i deformacija u sklopu preseka rasponske konstrukcije, kolovozne ploče su posebno izložene naizmeničnom opterećenju i zamoru. Ovome naročito doprinose neravnine formirane prije i tokom eksploatacije. Iskustva su pokazala da ni jedna zona ploče ne bi smjela ostati bez armature u oba pravca. Lokalno armiranje na samo lokalna dejstva se pokazalo kao neadekvatno sa štetnim posledicama. Nedovoljna debljina kolovoznih ploča koja se može sresti na mostovima u eksploataciji je imala veoma štetne posledice po njihove konstrukcije sa više aspekata. Posebno, tanki i porozni zaštitni slojevi betona kao i rešenja bez hidroizolacije na gornjoj površini kolovozne ploče su doprinosili njihovom brzom propadanju. Prethodno ukazuje na potrebu ozbiljnijih studija za izmenu načina konstruisanja, statičke analize, materijala i održavanja kolovoznih ploča betonskih mostova.

Slika 3. Izloženost kolovozne konstrukcije, nosaca i stubova

Kod betonskih mostova za savladavanje manjih i brzih vodotoka kao loše su se pokazale konstrukcije sa srednjim stubovima. Uočeni su veliki problemi rešenja sa stubovima u rečnom



koritu koji, sprečavaju i ometaju prirodno tečenje, a temelji bivaju izloženi podlokavanju. Dimenzioniranje stubova mostova, posebno rečnih stubova, samo sa aspekta statičkih uticaja je nedopustivo, jer garantuje stabilnost samo za prvih 10 do 20 godina korišćenja mosta. Abrazija ili hemijsko delovanje vode umanjuje nosivost preseka stubova do granica koje dovode do rušenja. Kod visokih stubova vijadukata ekonomičnijim su se pokazali zatvoreni šuplji tankozidni preseci, a kod premoštenja vodotoka ili jezera prednost je na strani otvorenih zaobljenih preseka sa debljim zaštitnim slojevima betona.

Rušenje konstrukcija uslijed podlokavanja temelja čini visok procenat svih rušenja i zaslužuje punu pažnju svih subjekta u postupku investiranja, projektovanja, građenja i održavanja betonskih mostova. Ranije, kod starijih mostova temelji su bili znatno ugroženiji ali danas primenom sistema dubokog fundiranja manji su izgledi za oštećenja ako se ispravno predvide svi uslovi u eksploataciji. Izbor tipa fundamenta uz dovoljno poznavanje uslova fundiranja igra naročito značajnu ulogu. Uslovi fundiranja sami po sebi se ne mogu označiti kao uzrok oštećenja, već njihovo ne poznavanje, ne uvažavanje tokom projektovanja građenja i održavanja. Poznati su slučajevi bunara ili šipova koji se oslanjaju na prividno otporan sloj, ali ispod koga postoji stišljivo zemljište čije postojanje nije otkriveno, ili slučajevi šipova pobijenih u zemlju koja uslijed poplava klizi horizontalno ili u nagnutim slojevima pod uticajem podzemnih voda.

Slika 4. Oštećenje riječnog stuba podlokavanjem, vodenom bujicomKod stubova u agresivnim sredinama ili sa naizmeničnim kvašenjem i sušenjem mali zaštitni

slojevi betona su se pokazali vrlo nepovoljnim.

Slika 5. Skica izloženosti



Nakon analize varijantnih rešenja i konačnog usvajanja nosive konstruktivne koncepcije, koja, između ostalog sadrži oblik i dimenzije elemenata, kao i raspone u podužnom i poprečnom pravcu pristupa se statičkom proračunu. Pristupa se analizi opterećenja, koja se sprovodi u skladu sa nacionalnim propisima uz poštovanje specijalnih zahteva koje je postavio investiror ili naručilac. U ovom delu moraju biti ispunjeni svi zahtevi pri proračunu.

1.2 Svojstva elemenata

1.2.1 Materijal

Bez obzira o kakvoj konstrukciji i/ili elementu betonske konstrukcije se radi, izbor odgovarajućeg materijala može biti presudan faktor koji određuje mnoga sojstava betona relevantna za pouzdanosti i trajnost, i ako se ovome ne vodi računa, korišćeni materijal može postati glavni uzrok degradacije.



Slika 6. Svojstva materijala kao faktor pouzdanosti i trajnosti

1.2.1.1 Beton

Svojstva betona relevantna za pouzdanost i posebno trajnost, rezultat su:- svojstva komponenti,- proporcija mješavine i načina spravljanja,- transporta, ugrađivanja i njege betona.

Svaka od komponenti betona i njihov odnos u mešavini više ili manje, neposredno ili posredno utiču na trajnost očvrslog betona. Izbor kvaliteta betona sa aspekta trajnosti mora uključiti i prognozu uslova tokom životnog i eksploatacionog vijeka betonske konstrukcije, jer u nepovoljnom okruženju za beton može biti važnija pravilna procena parametara trajnosti nego li čvrstoće betona.

Komponente betona

Agregat je zastupljen i do 80% u ukupnoj masi betona, pa ima direktan uticaj na fizičko-mehanička, tehnološka svojstva i dugovječnost. Čvrstoća, granulometrijski sastav, oblik i tekstura zrna, hemijska reaktivnost, čistoća i vlažnost, su neke od karakteristika agregata koje određuju svojstva betona.

Svojstva agregata mogu biti jedan od uzroka oštećenja nezavisno od okruženja. Tako hemijska reaktivnost agregata nepovoljno utiče na početak degradacije betona (pojavu prslina,



ljuskanje) ili potpuno razaranje (npr. alkalno-agregatne reakcije). Agregat ne sme da sadrži mineralne koje utiču na vezivanje cementa i athezju (sulfati, hloridi). Izuzetno je nepovoljno i prisustvo organskih materija i muljevitih čestica. Prljav agregat koji sadrži Cl- jone slabi adheziju između cementnog kamena i agregata, čemu doprinosi prisustvo sitnih prašinastih i glinovitih čestica, organskih materija i drugo, stvarajući tzv. tranzitnu zonu između agregata i cementnog kamena. Vlažnost agregata je najznačajnija sa aspekta određivanja potrebne količine vode za spravljanje betona. Velika propusnost uz porozan agregat mogu drastično povećati upijanje vode, čime se smanjuje čvrstoća i otpornost betona na dejstvo mraza i prodiranje agresivnih agenasa.

Cement je jedna od osnovnih komponenti betona, i njegov loš kvalitet, nepovoljan sastav ili pogrešan izbor i u slučaju korišćenja agregata najboljih karakteristika može dovesti do prevremene degradacije betona. Sa aspekta trajnosti betona najznačajna svojstva cementa su: hemijski, odnosno mineraloški sastav, vrsta i količina mineralnih dodataka, finoća mliva i toplota hidratacije. Svojstva cemenata u najvećoj mjeri zavise od odnosa osnovnih minerala. Nekontrolisano dodavanje pojedinih vrsta cemenata koji imaju veliku toplotu hidratacije, uzrokuje pojavu prslina koje se razvijaju uprkos njegovanju betona. Mnogi slučajevi pojave prslina u betonu mostova su nastale zbog visoke toplote hidratcije u cementu..

Voda ima ulogu da omogući hidrataciju cementa, da omogući ugradljivost betona i da se njome obavi njega betona pa je zahtevani kvalitet neophodan. Mnogi vidovi deterioracije betona su prouzrokovani korišćenjem prljave ili vode koja je sadržala hloride, sulfate i druge agresivne agense. Zbog toga pravila u ovoj oblasti postaju sve više stroga i postavljaju se ograničenja prisustva raznih korozivnih jona u vodi koja se koristi za spravljanje betona. Kao primjer štetnog dejstva može se uzeti morska voda koja u sebi sadrži rastvorene soli.

Dodaci betonu – aditivi su materije koje pri pravilnoj upotrebi svojim fizičkim, hemijskim i/ili kombinovanim delovanjem utiču na željena svojstva svježeg i/ili očvrslog betona. Doziranje aditiva je obično oko 5% mase cementa, a dodaje se pri spravljanju betonske mješavine. Aditive možemo da podjelimo u dve osnovne grupe:

- aditivi koji modifikuju neka svojstva cementa- aditivi koji modifikuju neka svojstva svežeg ili očvrslog betona

Ovi prvi ubrzavaju ili odlažu vrijeme vezivanja i očvršćavanja, a drugi poboljšavaju

ugradljivost, čvrstoću, vodonepropustljivost, otpornost na mraz, otpornost na morsku vodu, i drugo. Drugačije, aditivi se mogu podeliti prema načinu delovanja:

- Ubrzivači (akceleratori) – ubrzavaju vrijeme vezivanja cementa i očvršćavanja betone.- Usporivači (retarderi) – usporavaju vrijeme vezivanja cementa i očvršćavanja betona.- Plastifikatori – ostvaruju bolju ugradljivost svježeg betona uz smanjenje količine vode- Aeranti – stvaraju vazdušne mehuriće u betonu, što povećava otpornost na mraz (najčešće se

koriste kod izrade pisti i betonskih mostova).- Zaptivači – sprečavaju kapilarno upijanje vode i poboljšavaju vodonepropustljivost.- Dodaci za omogućavanje betoniranja pri niskim ili visokim temperaturama.

Često, nepravilnom upotrebom više aditiva, istovremeno, stvara se mogućnost reakcije između dva ili više aditiva, ili između aditiva i dodataka cementu. Tako primjena nekih aeranata manje je efikasna u prisustvu pojedinih superplastifikatora ili dodataka poput letećeg pepela. Takav beton nema dovoljan sadržaj uvučenog vazduha i biva brzo razoren dejstvom mraza.



Proporcije mješavine

Procentualna zastupljenost pojedinih komponenti betona određuje strukturu i trajnost očvrslog betona. Posebno je važna količina cementa, vode i njihov međusobni odnos. Količina cementa (kg/m3 - svežeg betona), mora da obezbjedi potrebnu vezu između cementnog kamena i agregata u očvrslom betonu uz maksimalnu ispunjenost svih šupljina između zrna agregata. Ova količina zavisi od niza faktora: zahtevanih svojstava betona, uslova eksploatacije, veličine najkrupnijeg zrna agregata, granulometrijskog sastava agregata izbora sredstava za transport i ugrađivanje betona, temperature sredine pri ugrađivanju i tokom njege i drugo. Vodocementni faktor - W/C, predstavlja odnos količine vode i cementa u jednoj mješavini. Može se reći da vodocementni faktor izražava koeficijent ukupne raspoložive mase vode za hidrataciju cementa u odnosu na ukupnu rasploživu masu cementa (mv/mc). Na veličinu W/C-faktora mogu uticati željena svojstva svježeg i očvrslog betona, što zavisi od niza faktora i zahteva koji ponekad mogu biti i u suprotnosti. Lakša ugradnja betona zahteva veće količine vode, međutim nekontrolisano dodavanje vode uzrokuje stvaranje kapilarnih pora uz povećanje propusnosti očvrslog betona. S druge strane kontrolisanim smanjivanjem količine vode mogu se postići više rane čvrstoće betona.

Slika 7. Čvrstoća betona u funkciji količine vode

Svojstva očvrslog betona relevantna za pouzdanost, trajnost

Zahtevana inženjerska svojstva očvrslog betona su uslovljena mikro i makro strukturnim karakteristikama betona. Najvažnija svojstva očvrslog betona koja određuju njegov sveukupan kvalitet i trajnost su:

- zapreminska masa, - čvrstoće, - homogenost,



- poroznost,- athezija cementnog kamena i agregata,- stanje prslina i pukotina, - propusnost, - otpornost na dejstvo mraza- otpornost na dejstvo mraza i soli- otpornost na habanje, eroziju, abraziju i kavitaciju- otpornost na hemijska dejstva

Zapreminska masa. Mnoga ispitivanja ukazuju da praktično sva svojstva betona, se mogu dovesti u funkcionalnu vezu sa zapreminskom masom, odnosno gustinom betona. Ako se ovaj stav uvaži cilj kome treba težiti pri proizvodnji betona biće ostvarivanje što je moguće većih vrednosti zapreminskih masa. To je i potpuno razumljivo, ako se imaju u vidu veze između poroznosti betona i njegove zapreminske mase, čvrstoće, vodonepropustljivosti, otpornost prema dejstvu mraza i drugo. Prema nekim iskustvima, beton željene trajnosti u različitim agresivnim sredinama može se očekivati samo pri zapreminskim masama od preko 24 KN/m3.

Čvrstoće betona predstavljaju sposobnost da podnese mehaničke uticaje, pa razlikujemo čvrstoću na: pritisak, savijanje, zatezanje i smicanje. Bez obzira o kojoj se radi predstavlja važan faktor opšteg kvaliteta i trajnosti betona. Dostizanje željene čvrstoće kod betonskih konstrukcija je ponekad problematično. Ovdje se prije svega misli na ploče, koje su relativno male debljine, naročito gornji slojevi, koji su znatno slabijeg kvaliteta i gdje najčešće otpočinje deterioracija betona.

Homogenost betona je rezultat homogenosti komponenata betona, načina doziranja, mješanja, transporta, ugrađivanja i njegovanja betona. Važan je pravilan izbor granulometrijskog sastava agregata i održavanje homogenosti za vrijeme izvođenja betonskih radova. Sa aspekta raspodjele naprezanja u konstrukciji, uslijed nehomogenosti betona dolazi do koncentracije napona u području betona boljeg kvaliteta, a sa druge strane, procesi razaranja betona koncentrišu se upravo na najslabijim mestima.

Poroznost. Procesi, difuzije, apsorpcije i tečenja, ukratko, transporta materija kroz beton zavise od sistema pora i količine vode u njima. U betonu postoje zrna agregata čija se veličina mjeri u cantimetrima pa do čestica cementnog kamena merljivih nanometrima, pa je i veličina pora u istom opsegu. Posledice ovako velike razlike u veličini pora su promjene u strukturi i ponašanju vode u tim porama. U području mikropora dominiraju pojave koje se opisuju isključivo zakonima fizike površinskih sila. Što su pore veće sve je veći udio makroskopskih fizičkih zakona. Kod kapilara to rezultira poznatim kapilarnim upijanjem i kapilarnom elevacijom, a kroz krupne pore voda se transportuje samo pod spoljnim pritiskom. Mikro pore su konstantne i neizostavne su kod hidratisanog cementnog kamena i na njihovu količinu se ne može uticati. Na sve ostale pore može se uticati tehnološkim mjerama u fazama spravljanja mješavine i kompaktiranja betona.

Athezija cementnog kamena i agregata. Veza između cementnog kamena i agregata je najslabije mesto u strukturi betona i odlućujuća za trajnost i čvrstoću betona, naročito na savijanje. Prekoračenjem zatezne čvrstoće betona nastaju prsline koje u slučaju ispravnog armiranja ne utiču



na nosivost konstrukcije, ali u agresivnoj sredini mogu biti vrlo nepovoljne za trajnost betona. Uz čvrstoću cementa veliki značaj za povezivanje agregata ima odnos površine agregata i cementne paste.

Prsline i pukotine su najizraženijia vrsta strukturnog diskontinuiteta. Pored toga što smanjuju čvrstoću betona, one su mjesta prodora agresivnih supstanci i mjesta nastanka ostalih vidova degradacije. Misli se prije svega da prisustvo prslina otvara put za prodor vode, agresivnih tečnosti i gasova u strukturu betona, čime se smanjuje njegova otpornost, i zaštita armaturi od korozije. U zavisnosti od oblika, mjesta i razloga nastanka razlikujemo veliki broj tipova pukotina i prslina.

Vodopropusnost i propusnost za gasove. su u najvećoj mjeri funkcija veličine, rasporeda i međusobne povezanosti pora u betonu. "Tečenje" se, u cementnom kamenu odvija uglavnom kroz sistem kapilara i/ili putem "tranzitne" zone. Čak i najmanja prsline od skupljanja koje se ne mogu zapaziti golim okom mogu znatno povećavati propusnost. Koeficijent propusnosti je karakteristika betona koja definiše kolika je mogućnost prolaska tečnosti i gasova uslijed razlike pritisaka. Posmatrano sa aspekta fizike transportni procesi mogu se podjeliti na: difuziju, apsorpociju i propusnost.

Toplotne osobine betona. Toplotne osobine betona utiču na njegovo ponašanje tokom dugog vremenskog perioda eksplatacije. Poznavanje toplotnih osobina betona su od značaja kada se projektuje pa projektant mora zahtevati podatke o toplotnim osobinama betona, koji će se primenjivati prilikom gradnje. Upravo u uslovima agresivnog okruženja može se zahtevati da izvestan element ne sme imati prsline. Moraju se računati i naponi, koji se javljaju zbog temperaturnih promjena, a kod masivnog betona se mora znati koliki je potencijalni porast temperature i njen raspored pri egzotermnom procesu hidratacije cementa, kako bi se preduzele potrebne mjere hlađenje. Osnovne osobine o kojima se radi su:

- toplotna provodljivost; - toplotna difuzija; - specifična toplota, kao i - koeficijenti termičke dilatacije.

Toplotna provodljivost izražava sposobnost betona da provodi toplotu, a određuje se odnosom toplotnog fluksa prema toplotnom gradijentu. Toplotna provodljivost se mjeri jedinicom koja je predstavljena u džulima na sekund po 1 m2 površine, pri temperaturnoj razlici izmedu dvije površine od 1oC, pri debljini zida od 1 m.Toplotna provodljivost se mjeri preko toplotne difuznosti, koja predstavlja brzinu kojom se u jednoj masi može menjati temperature. Specifična toplota predstavlja toplotni kapacitet betona. Koeficijent termičke dilatacije betona zavisi prije svega od sastava betona, i on predstavlja rezultantu koeficijenta termičke dilatacije agregata i cementnog kamena.

Otpornost prema dejstvu mraza , podrazumijeva sposobnost betona da u stanju zasićenosti vodom podnese višestruko smrzavanje i odmrzavanje i može se shvatiti kao jedan od generalnih pokazatelja trajnosti betona. Kao i kod problema vodonepropustljivosti, jedan od osnovnih faktora otpornosti na dejstvo mraza je kompaktnost betona. Smatra se da je trajnost betona u opštem slučaju



zadovoljena ako se ispune uslovi za marku otpornosti na dejstvo mraza koja se određuje prema klimatskim uslovima date sredine, odnosno prema broju naizmeničnog smrzavanja i odmrzavanja betona u toku zimskog perioda.

Slika 8. Oštećenja uslijed dejstva mraza

Otpornost na habanje, abraziju, eroziju i kavitaciju. Kod ove vrste otpornosti betona osnovno je da beton ima dovoljnu čvrstoću i tvrdoću u površinskom sloju koji je neposredno izložen djelovanjima koja dovode do habanja.

Ispitivanja su pokazala da je beton otporniji na habanje ako ima veću čvrstoću pri pritisku. Otpornost betona na abraziju je vrlo teško oceniti pošto jačina štetnog delovanja zavisi pre svega od prirode njegovog uzroka. U svim slučajevima je odlučujući kvalitet betona, i to posebno površinskog sloja. I najbolji betoni se retko kada mogu sa uspehom oduprijeti abraziji tokom dugog vremenskog perioda eksploatacije.Primjena betona adekvatnog kvaliteta može da umanji opasnost od kavitacije, ali ipak skoro da nema tog betona koji će moži neograničeno dugo da se suprotstavlja silama kavitacije.

Otpornost na hemijske uticaje u najvećoj mjeri zavisi od hemijske otpornosti cementa i od ostvarene kompaktnosti betona.

1.2.1.2 Čelik

Prilikom gradnje, za betonske mostove mogu se primenjivati samo čelici za koje postoje dokazi da zadovoljavaju uslove propisane odgovarajućim standardima. Ranije iznijet podatak da je korozija armature i kablova za prednaprezanje najopasniji vid degradacije betonskih konstrukcija je dovoljan da se shvati značaj armature sa aspekta njihove trajnosti. Razlog treba potražiti u prirodi materijala - čelika, uključujući nedovoljne i ne kvalitetne zaštitne slojeve betona u sve agresivnijem okruženju. Korozija armature dovodi do promene fizičko-hemijskih svojstava armature i betona, čije posledice mogu biti i statičke prirode što ugrožava pouzdanost konstrukcije. Time se skraćuje eksploatacioni vek i znatno narušavaju vizuelno estetske karakteristike objekata, dok funkcionalnost teži ka minimalnoj. Ukoliko se blagovremeno ne preduzmu odgovarajuće intervencije graničan slučaj je isključivanje konstrukcije iz upotrebe ili njeno rušenje.

Štete uzrokovane korozijom armature danas dostižu neslućene razmere. Pored direktnih, nastalih zamjenom korodiralog materijala novim, moraju se imati u vidu i posredne štete.Poznato je



da običnoj armaturi najbolja zaštita od korozije je beton, uz uslov da su osigurani odgovarajući tehnološki uslovi spravljanja betona, izvođenja radova i održavanja.

Slika 9.

Korozija armature

1.2.3.Oblikovanje elemenata

Ispravnim oblikovanjem trajnost elemenata konstrukcije može se produžiti i u slučaju primjene materijala slabijeg kvaliteta.

Svako zadržavanje vode na elementima naročito u agresivnom okruženju i u oštrim klimatskim uslovima, ubrzava njegovu degradaciju. Nepoštovanje principa o nakraćem i najbržem odvođenju vode dovodi do znatno ranijeg propadanja betona i armature u elementima konstrukcije. Ulegnute površine ili kad nema pada predstavljaju mjesta na kojima se sakuplja voda, a ukoliko još postoje slaba mesta, voda prodire kroz njih do betonskih elemenata gde se odvijaju procesi degradacije materijala. Ova slaba mjesta nalaze se najčešće u okolini slivnika, mjesta odvođenja vode-cijevima, dilatacionih sprava, na mjestima veza konstrukcije ili prodora kroz konstrukciju i dr.

Kod betonskih mostova treba obratiti pažnju na sledeća mjesta kao i konstatacije razloga izloženosti betonske konstrukcije:

Komplikovani, razuđeni preseci su izloženiji agresivnim uticajima nego puni preseci. Komplikovana geometrija razuđenenih preseka stvara mnoge probleme i prilikom izvođenja

u odnosu na pune ili olakšane preseke. Velike izložene površine, prema dejstvu agresivnog okruženja daje veće izglede za

prevremeno propadanje. Komplikovane forme sa malim dimenzijama nepovoljne su za izvođenje. Zatvoreni preseci koji nemaju ulaz za pregled ili ukoliko su malih dimenziuja takoće imaju

veće izglede za preveremno propadanje. Oštri uglovi trpe veću koncetraciju napona i na tim mestima počinju oštećenja. Elementi čije površine nemaju odgovarajuće padove omogućavaju zadržavanje vode i

stvaranje slabih mesta podložnih degradaciji. Princip jednostavnosti mora da važi i prilikom oblikovanja armature.



Gusto postavljena armatura otežava ugrađivanje betona, što za posledicu može imati njegovu manju kompaktnost, te nižu otpornost na agresivne uticaje.

Šipke suviše malog prečnika, kada jednom otpočne proces korozije, brzo gube značajan deo preseka i prskaju, pa ih treba izbegavati, pogotovo kod betonskih mostova.

Veze prefabrikovanih elementa su posebno osetljiva mesta. Hrapave površine su nepovoljnije, naročito kod direktnog uticaja i zapljuskivanja vode zimi

koja sadrži rastvorene soli. Dodatni problem je nepristupalnost za zamenu elemenata. Kod sandučastih poprečnih preseka nepostoajnje ventilacija i sistema za odvodnjavanje sa

donje ploče, ubrzano dovodi do propadanja, naročito donje ploče kod betonskih mostova.

Zaštitni sloj betona do armature podrazumeva najkraće rastojanje od bilo koje armature u elementu do spoljne površine betona. Debljina i kvalitet zaštitnog sloja betona u elementima konstrukcije se može smatrati i najvažnijim unutrašnjim faktorom trajnosti koji neposredno utiče na početak i dalji razvoj procesa degradacije.

Tanak porozan i nekvalitetno izveden zaštitni sloj betona najčešće ima posledice po celu konstrukciju jer to je zona kroz koju se odvija proces razmene materija betonske mase sa okolinom.Na izbor debljine zaštitnog sloja najviše utiče:

- stepen agresivnosti okoline, - vrsta građevine- vrsta elementa, - marka betona, - prečnik armature, i način izvođenja, odnosno ugrađivanja betona.

Ako se ima u vidu da dejstvo agresivnog okruženja i karbonatizacija po dubini napreduju najčešće preko cijele površine elementa, uključujući i pojavu oštećenja stav o odgovornosti zaštitnog sloja betona za trajnost je evidentan.

Zaštitni sloj betona treba po mogućnosti biti bez prslina, koje, ako se pojave i šire omogućavaju prodiranje vode, vlage i gasova. Uske prsline upravne na armaturu ne moraju biti tako opasne jer je u tom slučaju korozija lokalizovana i plitka. Mnogo su opasnije šire prsline paralelne s armaturom jer omogućavaju bolji i/ili direktan pristup agresivnim (korozivnim) agensima.Ako imamo u vidu sva agresivna dejstva na betonske mostove, neophodno je ispoštovati minimalnu veličinu zaštitnog sloja od 5 cm.

Slika 10. Karbonatizacija i oštećenja najčešće napreduju po celoj površini poprečnog preseka sa izraženošću u uglovim

1.3. Ostale komponenete i detalji



Ostale komponente: zglobovi, ležišta i nekonstruktivne komponente kao što su obrade površina, hidroizolacija, slivnici, okapnice, ograde mogu imati uticaja koliko na trajnost konstrukcije toliko i na funkcionalnost.

Pad funkcionalnosti ležišta i zglobova u mnogim slučajevima može dovesti do promjene statičkog sistema, prekomjernih napona i pojave prslina u konstrukciji.. Dotrajale obrade mogu da postanu uzrok degradacije elemenata, a često i konstrukcije.

Kolovozni zastor treba da ima što manju vodopropusnost, ali on ne može biti hidroizolacioni sloj, pa se ispod njega obaveno izvodi hidroizolacija na celoj površini kolovozne ploče. U najvećem broju slučajeva ostali konstruktivni elementi mosta se nalaze ispod kolovozne ploče koja ih, ako je kvalitetno hidroizolovana, štiti od atmosferskih i drugih štetnih uticaja. Kolovozni zastori su izloženi:

- dejstvu visokih i niskih temperatura, - velikim dinamičkim opterećenjima, - uticaju soli za odmrzavanje,- habanju uslijed čega dolazi do pojave deformacija,- ali i pukotina i drugih oštećenja površine.

Ova oštećenja, ako se na vreme ne otklone, reflektuju se i na hidroizolaciju koja prska, te gubi svoju zaštitnu ulogu.

Slika 11. Pukotine u kolovozu na mostu

Odvodnjavanje, prije svega, konstrukcija mora da se prilagodi određenim uslovima odvodnjavanja i voda se mora odvesti sa mosta odnosno kolovoza ili dijela izloženog atmosferilijama. Kompleksno rešenje odvodanjavanja je često nedostatak u projektima sa dalekosežnim posledicama. Da bi hidroizolacija bila efikasna, potrebno je izvesti i odgovarajući sistem za odvodnjavanje. Često nedostaci i oštećenja ovog sistema, uzrokuju vrlo brzo propadanje konstrukcije. Najčešći nedostaci su nedovoljan pad kanala za odvodnjavanje, koji je posledica sakupljanja nanosa ili greške u izvođenju, premali profili cevi, zapušeni slivnici (posledica neadekvatnog održavanja), prekratke izlivne cevi, uslijed čega se voda sliva niz nosače i/ili stubove, oštećene cevi.

Procurivanje vode izaziva oštećenje svih dijelova konstrukcije i ova pojava je naročito opasna kada voda procuruje u unutrašnjost sandučastog nosača. Ako nije obezbjeđena evakuacija



vode iz ovog prostora, donja ploča sandučastog nosača vrlo brzo propada. Najveća opasnost od prodora vode u sam beton postoji na mjestima gde cevi sistema za odvodnjavanje prolaze kroz hidroizolaciju i konstrukciju

Dilatacione sprave i ležišta, ostaju i dalje najosetljivija mesta na konstrukcijama, a naročito na mostovima i u slučaju kada se nepropisno ugrađuju i održavaju i one najkvalitetnije i najskuplje. Iskustva pokazuju da je ugrađivanje dilatacione sprave i njeno nivelisanje u ravni presudno za trajnost. Ukoliko se kontakt čeličnog dijela dilatacione sprave i završne obrade konstrukcije ne riješi elastičnim kitom koji se obavezno i često kontroliše, trajnost se višestruko redukuje. Direktan kontakt betona uz dilataciju je slabo mesto, često se oštećuje, stvaraju se neravnine i rupe, dolazi do udara i jakih horizontalnih sila, čime se stvaraju inicijalna mesta koncentrisanog napada agresivnih materija i kasnije velikih oštećenja.

Slika 12. Dilatacione spojnice

Ivičnjaci, odbojne ograde, ograde pješačkih staza, kod betonskih konstrukcija betonskih mostova su posebno izloženi direktnom prskanju vodom pri eksploataciji, te ih je potrebno zaštititi od oštećenja.

ASFALTNI KOLOVOZBEZ HIDROIZOLACIJ E

ISPRSKALAKOLOVOZNA PLO^A

Slika 13. Zapljuskivanje pri prolasku vozila

Osjetljiva mjesta su veze ovih elemenata sa konstrukcijom. Bankine i zaštitne ograde su često izložene udarima vozila. Udari vozila u odbojnu ogradu uzrokuju oštećenja kolovoznog zastora, kolovozne ploče, stvarajući prostor pogodan za prodor vode. Ograde na mostovima često se rješavaju nestandardno ili proizvoljno pa smo svedoci velikih promašaja sa težim posledicama. Isti tipovi ograda su primenjeni kod pješačkih mostova i visokih vijadukata. Kod mostova na otvorenim putevima, gde se ne očekuje prelaz pješaka osim službenih lica, treba izbaciti rešenja sa denivelisanim stazama. Betonski ivičnjaci potisnuli su kamene all nisu pružili isti kvalitet. Montažni vjenci i parapeti prihvaćeni su u praksi kao rešenja koja omogućavaju postizanje projektovane linije mosta. Male debljine venaca često i 5 cm ne obezbeđuju dovoljne zaštitne slojeve pa se nakon



nekoliko godina ukazuju fleke od korozije, a ivice betona razara mraz. Nepravilno ugrađivanje ostavlja mogućnost prodora slane vode između parapeta i betona koji se betonira na licu mjesta.

Slika 14. Oštećen ivičnjak,ograda i pešačka staza

1.1.4 Izvođenje

Na pouzdanost i trajnost svih konstrukcija, posebno betonskih konstrukcija znatno utiču načini i postupci izvođenja radova jer zavisno o njima u nosivim sklopovima mogu nastati neka slaba mjesta na kojima brže nego na drugima dolazi do pojave oštećenja. Ovo naročito dolazi do izražaja kada investitor poveri izvođenje radova nepodobnim izvođačima zbog čega su i danas uz sva dostignuća tehnologije izvođenja, česte pojave nekvalitetnih betona u BK. Dakle, propusti i/ili greške nastale tokom građenja direktno skraćuju vijek trajanja konstrukcije i povećavaju troškove održavanja.

Uz izuzetke, to su najčešće tehnička lica na gradilištima, koja su ili nedovoljno stručna i/ili nesavesno obavljaju svoje radne zadatke i/ili nisu prisutni na gradilištu. Ovome posebno doprinosi nepostojanje adekvatnog stručnog nadzora i drugih kontrola, uključujući i lošu komunikaciju svih subjekta tokom izvođenja radova. Ako se ovome doda i primena ne adekvatnih materijala veoma je značajno pitanje projektovanog i stvarno postignutog kvaliteta materijala, naročito na mjestima najslabijih delova konstrukcije, kao i onih izloženih direktnom dejstvu opterećenja.

Otpornost moderih betonskih konstrukcija u hemijskom okruženju je rezultat kombinacije ispravnog i pažljivog izvođenje betonskih radova pogotovo tokom očvršćavanja betona.

Skela i oplata, njihov kvalitet, njihova stabilnost i način izvođenja betonskih radova utiče na formiranje svojstava elementa i njihovu trajnost. Loše projektovana i izvedena skela, može dovesti u krajnjem slučaju i do rušenja konstrukcije tokom gradnje dejstvom sopstvene mase betona ili dejstvima iz okruženja. Ovo može imati teške posledice odnoseći čak i ljudske živote. Često, nestabilna oplata i skela, dovode do narušavanja projektovane geometrije, što može rezultirati povećavanim dimenzijama elemenata u odnosu na projektovane, ne predviđenim i značajnim promjenama stalnih težina što kao i u slučaju smanjivanja dimenzija elemenata, naročiti vitkih, redukuje njihovu trajnost i nosivost. Posebna nepovoljnost mogu biti razne nepravilnosti: izbočenja, udubljenja, ugibi, neravnine i slično, koje osim estetskih narušavaju i ostale karakteristike mostova.



Slika 15. Rušenje skele usled nedovoljne nosivosti

Ugrađivanje armature. Često se prilikom transporta i skladištenja armatura ošteti, prlja i korodira još prije oblikovanja i ugrađivanja. Odatle potreba da ona ima posebne uslove prilikom oblikovanja, transportovanja, skladištenja i ugrađivanja vodeći računa da se osigura projektovani položaj. Ukoliko armatura nije dobro fiksirana u oplati, dolazi do njenog pomjeranja, što ima za posledicu neujednačenu debljinu zaštitnog sloja betona i mjestimično potpuno ogoljene šipke. Posebno se mora voditi računa o armature temelja jer ako se armature direktno osloni na tlo bez izravnavajućeg sloja biva direktno izložena procesu korozije. Kada se prilikom izvođenja radova direktno hoda preko armature, koja nije dobro fiksirana, dolazi do njenog deformisanja i spuštanja.

Spravljanje i ugrađivanje betona. Primjena neodgovarajućih komponenti betona (agregat, cement, voda), i neodgovarajuće mešavine betona, neodgovarajuća tehnologija spravljanja i loša konzistencija tokom izvođenja je osnovni preduslov dobijanja betona slabog kvaliteta.Nadalje ne odgovarajuća obrada i ugrađivanje betona doprinose da se dobiju betoni još lošijeg kvaliteta i slabe otpornosti, odnosno trajnosti. Nepravilno ugrađivanje betona dovodi do nedovoljne povezanosti slojeva betona i slabe prionjivosti između betona i armature. Posebno su nepovoljna slaba mjesta na uzdužnim i poprečnim radnim vezama, naročito kod spojeva montažnih elemenata. Ova mjesta prekida i nastavljanja betoniranja (radne spojnice) predstavljaju uvijek određeno slabljenje konstrukcije. Treba izvršiti dobro kompaktiranje betona na mjestima spojnica.

Njega betona je u slučaju kvalitetno izvedenih betonskih radova najvažniji dio procesa očvršćavanja koji obezbeđuje željena svojstva betona. Međutim, u praksi se ovome obično ne posvećuje velika pažnja i posledice mogu biti veoma nepovoljne naročito u pogledu trajnosti površinskog i zaštitnog sloja betona do armature. Greške pri njegovanju uzrokuju prsline pri ranom skupljanju što mjenja kvalitet betona a odnosi se na čvrstoću i propustljivot betona.

Njega betona podrazumeva zaštitu od:- vjetra,- isušivanja, - brzih izmena toplote betona i vazduha,- padavina, - tekuće vode- i drugo.Osnovni uslov koji treba da ispuni njegovanje je ostvarenje termohigrometrijskih uslova za

hidrataciju cementa dok ne postigne 60% čvrstoće. Njegovanjem treba sprečiti da se iz površinskog



sloja brzo ne izgubi voda izazivajući skupljanje betona u trenutku kada on još nije u stanju da preuzme veća naprezanja. Na način, kvalitet i trajanje njege utiče više različitih faktora koji su međusobno povezani.

Prsline nastale tokom očvršćavanja betona uslijed neadekvatne njege povećavaju njegovu propusnost i smanjuju otpornost na agresivne agense iz okruženja. Propusnost betona spravljenih sa višim W/C faktorom znatno se može smanjiti produžavanjem trajanja njege do određene granice. Smatra se da je za smanjenje propusnosti najvažnija njega u prva četiri dana po ugrađivanju betona, a pri daljem produžavanju njege smanjenje propusnosti se odvija znatno sporije.

Završni radovi se često izvode uz brzinu po lošem vremenu i nekad se potpuno i ne završe. Uređenje prostora oko objekta, koji je poremećen u toku radova, često ostaje samo želja. U toku tehničkih prijema uoči se većina nedostataka, ali sve ostaje na tome. Investitor nema snage da prisili izvođača da ispravi greške i dovrši radove nakon tehničkog prijema. Svi ovi radovi se dalje prenose na službe održavanja koje nemaju dovoljno sredstava ni za tekuće poslove čime ovi radovi ostaju ne dovršeni.

2.ODRŽAVANJE

Održavanje je skup svih mjera i postupaka koje je potrebno preduzeti tokom upotrebnog vijeka mosta da bi se postigla željena trajnost, odnosno, tokom njihove upotrebe stalno ostvarivala potrebna razina sigurnosti i upotrebljivosti.

Sve navedeno se postiže redovnim praćenjem stanja mosta, pregledom i preduzimanjem odgovarajućih mjera da bi se doveo u zahtjevano stanje. Bez obzira na svu specifičnost objekta mogu se koristiti tri osnove strategije održavanja:

Osnovno održavanje, popravkama nakon registrovanja oštećenja. Popravkama nakon određenog vremena, korišćenja objekta. Intervencije prema stanju važnijih komponenti, nakon nepredviđenih okolnosti ili uslijed

prekoračenja granica odstupanja konstatovanih redovnim pregledom.

2.1.Pregledi mostova

Tendencija razvoja pregleda mostova je održavanje prema stanju, što povlači za sobom neophodnost posedovanja znanja iz raznih naučnih disciplina, a prije svega detaljno poznavanje materijala od kojih je element urađen i same konstrukcije, i poznavanje kritičnih mjesta (zglobove, ležišta, dilatacione sprave i td) i brzinu njihove deterioracije.

Sistemski i redovni pregledi mostova nužan je radi obezbjeđivanja zahtjeva korisnika puteva u pogledu sigurnosti i bezbjednosti saobraćaja, kao i preventivnog djelovanja sanacija i popravki oštećenja. Prije svega potrebno je definisati cilj i svrhu pregleda kako bi funkcionalnost istog bila na visokom nivou, i izvršilo prikupljanje informacija potrebnih za procjenu stanja mosta, kao i neophodih sredstava i ljudstva. Pregled mosta vršimo iz sledećih razloga:

- Nedovoljno poznavanje svojstva i stanja konstrukcije;- Sumnje na degradaciju materijala/ konstrukcije- Procjena eksploatacionog vijeka- Ponašanje konstrukcije u odnosu na proračunski model- Pravilan odabir načina održavanja, eventualno sanacija



Pregledom se utvrđuje fizičko i funkcionalno stanje mosta i određuje osnova za planiranje i izvršenje potrebnih mjerenja radi ispunjenja specifičnih zahtjeva, kako kratkoročnih tako i dugoročnih.

U tu svrhu sprovode se pet vrsta pregleda, koji se razlikuju po opsegu (dijelovima mosta koji se pregledaju), potrebnoj opremi (specijalna vozila za pristup pojedinim delovima mosta), stručnosti i iskustvu osoba koje obavljaju pregled i metodi pregleda (vizuelni pregled, defetkoskopija korišćenjem zvučne emisije, elektro magnetne metode, ispitivanja u laboratoriji ili na licu mjesta i td):

- redovni kontrolni pregled- površinski pregled- generalni pregled- glavni pregled- vanredni-specijalni pregled.

U većini zemalja propisima je definisan sadržaj pojedine vrste pregleda, pa je tako i kod nas donesen pravilnik-priručnik za pregled mostova pod nazivom “Priručnik za pregled mostova”, čij je izdavač JPPS (Javno predušeće “Putevi Srbije”).

Redovni pregled, cilj ovog pregleda je da se ustanove akutna oštećenja koja mogu uticati na bezbjednost saobraćaja u skorom periodu. Pregled se odnosi na gornju površinu mosta i nasipe puta sa obje strane mosta. Pregled treba obavljati redovno od strane preduzeća/nadležnih za održavanje, pogodno je da se obavlja u saglasnosti sa održavanjem puteva.

Površni pregled, je pregled sa kojim treba da se utvrdi da su zahtjevi, specificirani prema ugovoru o održavanju ispunjeni. Pregled se odnosi na one konstruktivne elemente koje su posebni zahtjevi postavljeni u odnosu na njihove osobine i akcije koje treba preduzeti. Pregled se obavlja dva puta godišnje za mostove na nacionalnoj putnoj mreži, odnosno bar jednom za ostale mostove, i to treba da rade osobe koje poznaju metode mjerenja i koje su upoznate sa kontruktivnim projektovanjem i načinom rada mosta.

Generalni pregled, ima za cilj praćenje procjene nastale neposredno prije glavnog pregleda, u odnosu na oštećenja koja nisu bila otklonjena. Takođe imaju za cilj da otkrije i prati oštećenja koja bi izazvala nezadovoljavajući kapacitet nosivosti ili sigurnosti saobraćaja, ili bi doveli do bitnog porasta troškova upravljanja ukoliko se oštećenje ne otkrije prije narednog glavnog pregleda. Pregled treba obavljati u periodima ne dužim od tri godine-u ovo je uključen i glavni pregled. Ovaj zahtjev važi kod mostova kod kojih je teorijski otvor najvećeg raspona oko 5,0 m. Za ostale mostove generalni pregled vrši se po potrebi.

Glavni pregled, ima za cilj otkrivanje i procjenu oštećenja koja mogu uticati na funkciju objekta ili bezbjednost saobraćaja, u periodu od 10 god. Takođe je cilj otkriti oštećenja koja ako se ne otklone dovede do povećanja administrativnih troškova. Pregled ima za cilj da utvrdi da li su zahtjevi, specifikovani ugovorom o održavanju, ispoštovani.Pregled uključuje sve konstruktivne elemente (uključujući i one ispod nivoa vode) podležu ovom pregledu. Dijelovi koji pripadaju mostu kao što su: nasip puta, krajnji oporci, ispuna, potporni zidovi i odbojne ograde takođe spadaju u oblast ovog pregleda.U toku pregleda potrebno je obaviti neophodna mjerenja u cilju određivanja, između ostalog:



- izgled donjeg dijela konstrukcije, - sadržaj hlorida i karbonatizaciju vetona,- koroziju armature,- prsline.

Preglede treba sprovoditi u vremenskim intervalima ne većim od 6 god. Prvi glavni pregled novog mosta obavlja se neposredno prije garancijskog pregleda, ali ne kasnije od 6 god nakon puštanja u saobraćaj.

Specijalni pregled, se obavlja ako i kada je neophodno detaljnije ispitati oštećenja otkrivena ili očekivana u vrijeme redovnog pregleda. Primjer ovakvog ispitivanja je mjerenje impulsnim radarom u cilju provjere stanja hidroizolacije na mostu.Ovakvi pregledi takođe se obavljaju na mehaničkoj ili električnoj opremi koja pokreće mehanizam za otvaranje pokretnog mosta. Učestalost pregleda je ne veća od 3 god- u ovaj pregled je uključen i glavni pregled. Za pojedine objekte se mogu odrediti različita razdoblja u kojima će se sprovoditi pojedine vrste pregleda. Na razdoblje sprovođenja pregleda presudno utiču sledeće činjenice:-veličina odnosno složenost konstrukcije mosta;-agrasivnost okoline;-trenutno stanje konstukcije.

S’ obzirom na veličinu odnosno složenost konstrukcije mosta, razlikujemo sledeće kategorije:

-mali mostovi jednostavne konstrukcije;

-veliki mostovi jednostavne konstrukcije;

-mostovi složene konstrukcije.

Slika 16. Pregled mosta

2.2.Intervencije - aktivnosti održavanja.



Intervencije na objektu, kao deo njegovog održavanja, mogu biti različitog nivoa i obima, u zavisnosti utvrđenog stanja konstrukcije ili opreme.

Slika 17. Vrste intervencija

2.3.Projekat održavanja

Pravilnikom o tehničkim normativima za beton i armirani beton projekat održavanja je sastavni dio obavezne tehničke dokumentacije, međutim, njegov sadržaj nije definisan. Projekat održavanja bi trebao da se izrađuje u toku izvođenja objekta i investitoru bude predat prilikom završetka radova (tehničkog pregleda). Projekat održavanja bi trebao da sadrži:

- podatke o projektantu i izvođaču;- datum početka i završetka građenja;- kratak opis objekta;- kratak opis konstrukcije/elementa objekta;- intenzitet maksimalnog opterećenja za koje je objekat projektovan;- situaciju;- napomene o neočekivanim događajima prilikom građenja;- napomene o eventualnim zastojima u građenju;- podatke o ugrađenim reperima;- podatke o izvršenim ispitivanjima konstrukcije;- podatke o "osetljivim" mjestima na konstrukciji objekta i slično.

Pored toga, u projektu održavanja bi bi trebalo da se daju preporuke o:- učestalost pregleda objekta;- obim pojedinih pregleda i stručnu osposobljenost lica koje vrši pregled;- način vođenja knjige - dnevnika održavanja;- kriterijuma na osnovu kojih se vrši procjena stanja konstrukcije i slično.

2.4.Knjiga održavanja i eksploatacije

Knjiga održavanja i eksploatacije bi trebala da bude sastavni deo tehničke dokumentacije objekta. Podatke u nju bi trebao da unosi korisnik objekta i lice koje vrši njegovo održavanje.



Prilikom popunjavanja knjige održavanja neophodno je konsultovanje projekta održavanja, kako bi ova dva dokumenta bila u saglasnosti. U knjigu treba unijeti sva odstupanja koja su načinjena u odnosu na projekat održavanja, kao i razloge zbog kojih je to učinjeno. Generalno sadrži podatke o:

• održavanju objekta;• intervencijama; • eksploataciji objekta i incidentnim dejstvima;• ispitivanjima i praćenju.

3.DEJSTVA IZ OKRUŽENJA

Betonski mostovi su objekti koji su spcifični, pa su zbog svoje funkcije i položaja u prostoru, redovno izloženi različitim nepovoljnim dejstvima iz okruženja koja tokom gradnje i eksploatacije, dovode do promena na površini pa čak i unutar konstrukcija.

Samo okruženje betonskog mosta može biti prirodno i veštački zagađeno, što se mora posebno izučavati za svaku mikrolokaciju prilikom projektovanja, građenja i održavanja. Pri tome, u nekim okolnostima, može se govoriti o hemijski vrlo agresivnom okruženju.Dejstva prirodnog okruženja mogu biti:

- iznad terena,- na terenu,- i ispod terena.

Iznad terena to su: vjetar, kiša, sniježne padavine i grad, temperature vazduha, naročito mraz, aerozagađenje, vazdušni elektricitet, nečistoće u vazduhu i prašina, radijacija, biološki uticaji i dr. Na terenu deluju: kišnica, snijeg i led, poplave, strujanje vode taloga, morska voda, životinje i mikroorganizmi.

Ispod terena na temelje i podzemne delove konstrukcije deluju: zemljani materijal, podzemna voda sa njenim sastojcima, promjenom nivoa i strujanjem, klizišta, ledena sočiva i njihovo otapanje u proljeće, korenje drveća, zemIjotresi, likvefakcija tla i dr.

3.1. Klimatski uslovi - makro okruženje

Klimatski uslovi su važan faktor početka i razvoja procesa degradacije svih objekta i njihovih konstrukcija a naročito betonskih mostova, jer svojstva betona, pre svega značajno zavise i od uslova okruženja pod kojim je izgrađena konstrukcija. Atmosferske padavine su najčešće uzrok pojave vode i vlage na dijelovima konstrukcije ako izuzmemo dio koji se prirodno nalazi u vodi.

Promena temperature bilo da je ona sezonska ili dnevna često je uzrok dopunskim naprezanjima u elementima konstrukcije, i pojavi prslina u betonu.

Vjetrovi pored dejstva na konstrukciju i vozila, duvajući mogu delovati eroziono uz istovremeno nanošenje raznih čestica.

Često se razlikuju makro i mikro klimatski uslovi jer se npr. dva objekta (mosta) mogu nalaziti u istim makroklimatskim uslovima ali u bitno različitim mikroklimatskim uslovima.

Sa aspekta makro oruženja važan je globalan položaj mosta u nekom području pod čim se misli na geografsku širinu, nadmorsku visinu i sl. Sa aspekta mikro okruženja bitan odnos objekta i



okruženja (voda, suva prepreka, i dr.), položaj u prostoru (izložen, zaštićen, i dr.), i naročito agresivnost mikro okruženja iznad, ispod i na terenu. Geografski položaj objekta je određen geografskom širinom, dužinom i nadmorskom visinom. Most pri istom geografskom položaju može biti na različitoj nadmorskoj visini što zavisi od reljefa. Tako u brdovitim predjelima na skoro istoj geografskoj širini mogu se naći dva mosta istih tehničkih karakteristika ali u zavisnosti od trase puta na izrazito različitim nadmorskim visinama. Ovo se ogleda prije svega u količini i intezitetu padavina i temeparturi vazduha. U planinskim predjelima na višim nadmorskim visinama do punog izražaja dolazi uticaj snijega, leda, mraza i dr. Dakle, uticaj geografskog položaja i nadmorske visine na kojoj je objekat lociran mogu direktno da utiču na njegovu pouzdanost. Pri prikupljanju podataka i podloga na mjestu i u okolini bilo široj ili užoj vrlo je važno raspolagati sa pouzdanim podacima o klimi da bi se preduzele odgovarajuće mjere tokom projektovanja i građenja. Podaci o uticaju meteroloških uslova mogu se sa velikom tačnošću procjeniti s’ obzirom da se značajnije promjene klime odvijaju tokom dugih vremenskih intervala, znatno dužih od vijeka trajanja objekata/mosta.

3.1.1 Temperatura vazduha

Temperatura vazduha se mora svrstati u dominantne faktore koji direktno smanjuju pouzdanost betona. Ovo je naročito važno u geografskim područjima sa ekstremnim temperaturama (visoke i niske) i njenim čestim kolebanjem (sezonski i dnevno).Uticaj temperature vazduha na svjež beton je vrlo specifičan.

Visoke temperature vazduha prilikom izvođenja betonskih radova imaju direktne posledice po svježu betonsku mešavinu, njenu proizvodnju, kao i na beton tokom očvršćavanja. Glavni razlozi nastanka problema su:

- povećava se brzina isparavanja iz svježeg betona za vreme njegove proizvodnje, transporta, ugrađivanja i tokom prvih časova nakon ugradnje,

- smanjuje se ugradljivost i obradljivost svježeg betona, kao direktna posledica povećane temperature svježeg betona, odnosno okolnog vazduha,

- ubrzna je hidratacija cementa nakon završetka ugrađivanja, odnosno kompaktnosti betona.

Izlaganje mrazu vrlo “mladog” betona, koji je potpuno zasićen vodom i niske čvrstoće, može dovesti do pojave prslina usled ekspanzije leda. Snižavanje temprature usporava brzinu hemijskih reakcija. Pri temperaturama ispod -10oC u svežem betonu nema hemijske reakcije između cementa i vode, koja se transformiše u led. U slučaju kada beton počinje da vezuje na povoljnijim temperaturama uslijed zamrzavanja dolazi do oštećenja betona pojavom kristala leda koji razara delimično očvrslu strukturu betona.

Uticaji temperature vazduha na očvrsli betonTemperaturni gradijent. I pored toga što su betonske konstrukcije često izložene

temperaturnim promenama, naprezanja u njima izazvana ovim dejstvom su do nedavno potcenjivana. Istraživanja betonskih mostova su dokazala da je jedan od glavnih uzroka tih oštećenja uticaj temperature.Uticaj temperature na betonske konstrukcije mostova ima dosta specifičnosti.

Projektanti najčešće proučavaju samo naprezanje u materijalu konstrukcije dok se uzrok promjene temperature, interval promjene i način rasprostiranja kroz konstrukciju ne analiziraju.



Rasprostiranje temperature kroz most mora biti i interes graditelja. Razlog je veza problema sa toplotnim svojstvima betona, oblikom i svojstvima poprečnih preseka konstrukcije, kao i da su naprezanja u materijalima uslijed promene temperature upravo problem graditelja.

U našim starim propisima za opterećenje drumskih mostova uticaj temperature se uvodio kao tempereturna promjena od 20oC, čije se dejstvo najčešće uzimalo samo u obzir pri proračunu ležišta, dilatacionih sprava i pri opterećenju donjeg stroja.

Naš važeći Pravilnik o tehničkim normativima za određivanje veličina opterećenja mostova, temperaturni gradijent uvodi u proračun u iznosu od 10oC. Istovremeno, on se smatra dopunskim uticajem. I pored toga, temperaturni gradijent ostaje i dalje jedan od bitnih uzroka propadanja konstrukcija betonskih mostova izgrađenih i novijeg datuma.

Razlog je pitanje ispravnosti stava da se ovo dejstvo tretira kao dopunski uticaj, budući da npr. naponi pritiska u gornjoj površini kolovozne ploče uslijed temperaturnog gradijenta mogu dostići vrijednosti istog reda veličine kao naponi od korisnog opterećenja, a javljaju se istovremeno sa njima. Istovremeno momenti savijanja uslijed saobraćajnog opterećenja u rasponskoj konstrukciji i oni uslijed temperaturnog gradijenata mogu imati približno istu učestalost ili je ona na strani temperaturnog gradijenta.Faktori koji utiču na ovako povišenu temperaturu površina betonske konstrukcije direktno izloženih dejstvu zraka sunca, mogu se najbolje prikazati na primjeru mosta.Kao najvažniji faktori su:

- položaj konstrukcije (geografska širina),- nadmorska visina na kojoj se objekat nalazi, - godišnje doba, - doba dana, - intezitet trajanja sunčevog zračenja, - boja površine izložene suncu, - vjetar, njegova brzina i pravac, - oblačnost, - debljina kolovoznog zastora,- debljina grede, - ugao pod kojim padaju zraci sunca i dr.

Vetar

Vetar Temperatura okruènja

Temperatura okruènja

Karakteristike materi-jala, oblik preseka...

Vrsta i deblji-na obloge

Radijacijaokruènja

Naglo zahla| enje sa ki{om

Brzina vetra,

Hidrataciona toplota(u vremenu vezivanja cementa)

Gubici zbogradijacije

Slika 18. Neki faktori koji utiču na temperaturni "odziv" betonske konstrukcije



Kolovozne ploče su naročito izložene direktno zracima sunca dok su rebra glavnih nosača djelimično ili potpuno zaklonjeni ili zaštićeni od zraka sunca, pa se njihova temperatura menja po visini. Ta činjenica se često zanemaruje iako je njen značaj vrlo veliki. Naponi u konstrukciji usled delovanja temperaturnog gradijenta u velikoj mjeri zavise od svojstava betona, na prvom mjestu od njegove toplotne provodljivosti. Termička nekompatibilnost komponenti betona. Česta i značajna oštećenja betonskih mostova vezana za promjene temperature vazduha javljaju se uslijed termičke nekompatibilnosti komponenata betona. Ovaj uticaj vezan za fizička dejstava na beton simultano sa dejstvom soli za odmrzavanje i dejstva mraza.

Naizmenično smrzavanje i odmrzavanja je najizrazitiji oblik agresivnog delovanja temperature okoline na elemente betonskih mostova. Ako je beton suv ovaj proces nema veliki uticaj, međutim odmrzavanje i zamrzavanje betona koji ima vlagu u porama je degradirajući. Broj ciklusa ima veći uticaj na moguća oštećenja betona od postignute najniže temperature. Pri prelasku vode u led volume joj se povećava za pribižno 9%, a beton se istovremeno usled hlađenja skuplja što dovodi do velikih naprezanja. Pri mržnjenu dolazi do postepenog utiskivanja vode u dublje i manje pore a pri odmrzavanju do upijanja nove količine vode. Kada je materijal zasićen pri mržnjenju dolazi do razaranja.

Slika 19. Dejstvo smrzavanja i odmrzavanja

Hemijske reakcije koje izazivaju degradaciju materijala (čelik i beton) intenziviraju se sa povećanjem temperature vazduha. Tako sa povećanjem temperature vazduha za 10oC dvostruko ubrzava hemijske reakcije. Uočena je potreba za skoro trostrukim povećanjem zaštitnog sloja betona za postizanje istog stepena sigurnosti od oštećenja, pri temperaturi od 25 oC, nego pri temperaturi od 5oC.

Slika 20. Uticaj temperature na agresivnost sredine u funkciji debline zaštitnog sloja betona



3.1.2. Vlažnost vazduha

Svjež betonPojava plastičnog skupljanja betona je rezultat intenzivnog isparavanja vode sa površine

betonskog elementa tokom perioda vezivanja cementa što je praćeno formiranjem prslina na površini elementa. Ova pojava je naročito izražena kod betonskih ploča, i delova konstrukcija izvan oplate. Tipični oblici prslina uslijed plastičnog skupljanja betona su paralelne u uglovima ploče, najčešće pod 45o u odnosu na ivice i mreža prslina.

Očvrsli betonVlažnost vazduha direktno utiče i na procese deterioracije očvrslog betona i koroziju

armature. Korozija armature otpočinje u betonu pri relativnoj vlažnosti okoline preko 60% i intezivira pri vlažnosti 70-80%. Karbonatizacija betona se najbrže razvija pri relativnoj vlažnosti vazduha 50-60%. Visoka relativna vlažnost povećava opasnost od razaranja betona uslijed dejstva mraza i hemikalija.

3.1.3.Vetar

Svjež betonDejstvo vjetra i najmanjih brzina može da utiče na kvalitet izvedenih betonskih radova, zbog

povećane brzine isparavanja vode iz svježe betonske mešavine. Naročita su nepovoljnost suvi i topli vjetrovi koji za vrlo kratko vrijeme mogu dovesti do nekontrolisanog isparenja vode.

Očvrsli betonKod viskoih i složenih formi mostova, naročito je izražen dinamički uticaj vjetra. On zavisi

od niza faktora kao što su: - geografski položaj,- visinski položaj iznad terena (mosta)- reljefa terena oko objekta- i drugo.

Preko klisura, kanjona, širokih i dubokih dolina i velikih vodenih tokova mostovi su izloženi raznolikim uticajima vjetra uzrokujući vibracije koje u krajnjem slučaju mogu izazvati ozbiljna oštećenja, pa i rušenje elementa ili cijelog objekta. Posledice su ponekada bile tragične i gorka iskustva graditeljima i novih objekata.

Vjetrovi, duvajući uz istovremeno nanošenje raznih agresivnih čestica, mogu da djeluju eroziono. Takođe podižu talase koji pored toga što djeluju eroziono, nanose kapljice, često agresivne vode na konstrukciju.

Na nekim mostovima postoje sigurnosni uređaji koji pri određenim brzinama vjetra alarmiraju i obustavljaju saobraćaj. Izborom podesnog oblika objekta i konstrukcije može se uticati na usmerenje dejstava vjetra. Od velike je koristi da se pri projektovanju raspolaže sa pouzdanim meterološkim podacima (kartama, tabelama i sl.) o brzini, učestalosti i glavnim pravcima vjetrova.



3.1.4. Padavine

Atmosferske padavine mogu prouzrokovati mehanička oštećenja uslijed spiranja materijala ili udara o površinu. U područjima sa izraženijim količinama padavina u slučaju neadekvatnog odvodanjavanja i loše hidroizolacije voda se zadržava na objektima, prodire u unutrašnjost do konstrukcije prouzrokujući niz procesa degradacije. Nepovoljno dejstvo padavina se pojačava prisustvom raznih hemikalija koje su obično sadržane u njima, bilo da su rastvorene iz vazduha ili sprane sa površine.

Snijeg pored izazivanja mehaničkih oštećenja, istovremeno može da predstavlja i fizičko dejstvo koje u elementima konstrukcije uzrokuje statičke uticaje. Ponekad opterećenje snijegom može biti znatno veće od opterećenja kojim je računato. Ovo može biti nepovoljno u planinskim područjima još i u toku izgradnje kada je npr. relativno laka skela opterećena debljim sniježnog pokrivačem.

3.2.Lokacija objekta – mikro okruženje

Pojedini elementi konstrukcije mosta, zavisno od lokacije mogu delimično nalaziti: u terenu (temelji), na terenu, i iznad terena. Donji delovi konstrukcija nekad se nalaze u vodi (vodotok, jezero,more,podzemne vode i dr.)

3.2.1. VodaVoda je prisutna u okruženju mnogih objekta, posebno mostova u raznim agregatnim

stanjima (čvrsto, tečno, gasovito). Ona se javlja kao sastavni deo atmosfere (vlažnost vazduha, padavine) ili terena (voda u tlu) ali i kao vodotok, jezero ili more.

Vodotok, vodena površina u blizini konstrukcije djeluje na istu, putem promjena koje izaziva u glavnoj nosećoj konstrukciji i temeljima. Nastala pomjeranja konstrukcije mogu da dovodu do pojave prslina i pukotina u konstruktivnim elementima. Kod rijeka koje imaju brz tok, one spiraju i odnose materijal iz riječnog korita, čime se narušava stabilnost objekta, što može dovesti do velikih pomjeranja, pa i rušenja. Do oštećenja dolazi i zbog porasta nivoa vode uslijed zakrčenja korita.

Kada naiđe poplavni talas prevelik da bi prošao slobodanim profilom, rijeka može da sruši most, spere nasip i teče oko mosta ili spere materijal ispred temelja i stvori velike rupe u proširenom riječnom koritu. Rijeka može da promjeni svoj tok, i to sporo ili veoma brzo i ova promjena može vremenom dovesti do oštećenja objekta.

Voda je rijetko čista, najčešće sadrži razne agresivne supstance, naročito morska, koje izazivaju hemijsku koroziju materijala koji je u kontaktu s njom. Posebno je ugrožena zona izložena naizmeničnom vlaženju i sušenju.



Slika 21. Uticaj morske vode na armiranobetonske stubove

Dejstvo leda u vodotoku ogleda se u udarima velikih ploča leda nošenih vodenom strujom, pritisku na konstrukciju uslijed zastoja leda, kao i povećanju vertikalnog opterećenja stubova od prijanjajućeg leda na rijekama sa promenljivim nivoom.

Voda u tlu, najčešće prouzrokuje oštećenja koja se ispoljavaju u obliku prslina i pukotina koje su izazvane nepredviđenim pomjeranjima konstrukcije ili njenih delova. Dejstvo vode u tlu na konstrukciju se njčešće ispoljava kao mehaničko i hemijska agresija.Mehaničko dejstvo:

- Promjene nivoa podzemne vode u okolini temelja, mogu dovesti do slabljenja materijala u nasipu oko temelja i do pojave sleganja;

- U zoni smrzavanja, uslijed prisustva vode u tlu, dolazi do bubrenja i izdizanja tla, što za posledicu može imati pomjeranje temelja, odnosno objekta;

- Neadekvatno izveden ili zapušen sistem za dreniranje procjedne vode prouzrokuje zadržavanje vode u nasipima i povećanje pritiska na zidove, uslijed čega se javljaju prsline, kao i nepredviđena pomjeranja;

- Voda koja se kreće kroz nasipe može da odnosi zemljani materijal iz njega, što dovodi do sleganja nasipa sa raznim posledicama.

Promjene nivoa podzemne vode u okolini temelja, mogu dovesti do slabljenja materijala u nasipu oko temelja i do pojave sleganja. Pomjeranje temelja može izazvati i prisutna voda u tlu koja povećava zapreminu pri mržnjenju. Neadekvatno izveden ili zapušen sistem za dreniranje procjedne vode prouzrokuje zadržavanje vode u nasipima i povećanje pritiska na zidove, uslijed čega se javljaju prsline, kao i nepredviđena pomjeranja. Takođe, voda koja se kreće kroz nasipe odnosi zemljani materijal.



Slika 22. Dejstvo vodene bujice na “oporce” obalne stubove

Hemijska agresija. Voda u tlu najčešće sadrži razne agresivne supstance koje izazivaju razaranje betona i koroziju armature onih delova konstrukcije koji su u dodiru sa tlom. Kako su ovi dijelovi teško dostupni, to se njihova oštećenja najčešće uoče tek pošto degradacija dostigne takav nivo da izaziva oštećenja vidljivih elemenata.

3.2.2. Tlo

Pritisci zemljanih masa, promjene u tlu kao što su:- slijeganje,

- bubrenje,- likvefakcija,- klizišta i slično,

Kao i prisustvo agresivnih supstanci u tlu, dovode do pomjeranja temelja i stubova, koja za posledicu mogu imati pojavu prslina i pukotina u elementima konstrukcije. U ekstremnim slučajevima ova pomjeranja mogu dovesti i do rušenja cijele konstrukcije ili pojedinih njenih delova.

3.2.3. Hemikalije

Mostovske konstrukcije često već po svojoj funkciji i položaju u prostoru često predstavljaju konstrukcije izložene hemijski agresivnom djelovanju okruženja. To se odnosi na blizinu mora, hemijske industrije, otpadne vode u vodotoku, urbane sredine, poljoprivredna područja sa masovnijom upotrebom mineralnih đubriva, aerozagađenje i dr.Hemijski agresivne supstance za beton se mogu podeliti na:

- kiseline (hlorovodonična, fosforna, sumporna i dr.);- baze (natrijumhidroksidi, kalijumhidroksidi i dr.);- soli (hloridi, sulfati, sulfide, i dr.);- alkohole;- masti;- bakterije, alge, mikrorganizme i drugo.

Uticaj ovih supstanci i mehanizam delovanja sa betonsku konstrukciju su vrlo raznovrsni i kompleksni.



3.3 Agresivnost okruženja

Okruženje, označava ona hemijska i fizička dejstva kojima su konstrukcija kao cjelina, njeni pojedini djelovi (elementi) i sam beton izloženi, a koja izazivaju uticaje koji nisu rezultat opterećenja razmatranih u projektu nosivosti konstrukcije.

Pri ocjeni agresivnosti neke sredine osnovno je poznavati njen hemijski sastav. Do stvarnog stanja, pravilne ocjene i jačine agresivnosti okruženja a time i do zaključka o mjerama koje treba sprovesti na zaštiti betonske konstrukcije, može se doći tek kada se uzmu svi faktori u obzir koji utiču na agresivnost okruženja. Ovi faktori su veoma različiti i često se dijele na spoljne i unutrašne u odnosu na beton. Kod prvih se radi o uslovima koji vladaju u okruženju oko konstrukcije ili njihovih elemenata na terenu ili na gradilištu. Drugi zavise od samog betona i njegovih komponenata, izrade, veziva, i dr.

Dejstva iz okruženja moraju da se odrede u skladu sa definicijama i na osnovu vrednosti datih u odgovarajućim međunarodnim ili u nacionalnim standardima.

Klasifikaciju agresivnosti okruženja možemo uraditi prema odredbama Evrokod-a 2 ili prema nacionalnom Pravilniku o tehničkim normativima za beton i armirani beton izložen agresivnom okruženju. 3.4.Incidentni događaji

Pod incidentnim događajima podrazumevamo one koji svojim dejstvom najčešće dovode do pojave iznenadnih opterećenja. U ovakve događaje koji se mogu javiti kod mostova možemo uvrstiti sledeće:

- zemljotrese, - nalete velike vode, - eksplozije,- udare vozila ili plovila- i drugo.Betonski mostovi trpe oštećenja različitog oblika i stepena, koja zavise od vrste dejstva,

intenziteta, pravca, ali i mesta na kome se javlja ovo opterećenje. Oštećenja koja nastaju uslijed incindentnih događaja najčešće su rezultat preopterećenja, koje

dovodi do prekoračenja napona i pojave većih deformacija, uslijed čega može nastati lokalni ili globalni lom elementa, pa i cele konstrukcije.

Slika 24. Oštećenje uslijed zemljotresa Slika 25. Oštećenje uslijed eksplozije



Slika 26. Oštećenja mosta uslijed udara Slika 27. Oštećenja mosta uslijed preopterećenja

4. OPTEREĆENJE KOD MOSTOVA

Pod opterećenjem kod mostova uglavnom podrazumjevamo saobraćajno opterećenje.Bezbjednost, ekonomičnost i udobnost drumskog saobraćaja preko mosta zavisi prije svega od njegovih tehničko-eksploatacionih svojstava, koja se upravo dejstvom saobraćajnih sredstava, tokom eksploatacije, smanjuju.

Intezivan saobraćaj djeluje na konstrukciju betonskog mosta počinje tek po uvođenju konstrukcije u eksploataciju, mada izvesna saobraćajna opterećenja most trpi i neposredno po izvođenju kolovoznih ploča i tokom završnih radova. Ova opterećenja su ređa ali mogu biti vrlo nepovoljna, naročito za kolovozne ploče jer se radi opterećenju i dinamičkim udarima prije nanošenja kolovoznog zastora. U nekim slučajevima ova opterećenja mogu izazvati oštećenja prije eksploatacije i na ostalim elementima konstrukcije, uključujući i pomoćne komponenete.

Ako posmatramo istorijski razvoj saobraćaja i mostova može se uočiti da dejstva saobraćajnih sredstava na njima postaju sve nepovoljnija. Industrijska era u razvoju društva zasniva se, pored ostalog, na jakom saobraćaju pa se danas gradnjom savremenih puteva nameće gradnja odgovarajućih mostova sa ciljem njihovog optimalnog iskorišćavanja. Ovim dejstvima saobraćajnih sredstava na mostovima postaju sve nepovoljnija, čije promjene veličina:

- veliki porast osovinskih pritisaka i maksimalnih opterećenja,- stalni i ubrzani porast maksimalnih brzina kretanja,- gušća frekvencija prelazaka, i - učestalija "vanredna" opterećenja (danas se mogu smatrati redovnim pojavama) nepovoljno

utiču na pozdanost, odnosno trajnost konstrukcija.

Analize uticaja normativnih opterećenja na nosivost i upotrebljivost konstrukcija mostova je uglavnom poznata i dovoljno obrađena. Međutim, problem predstavlja pravilna procena realnog opterećenja konstrukcija tokom eksploatacije.



4.1. Promjena veličine saobraćajnih opterećenja

4.1.1. Porast osovinskih pritisaka i maksimalnih opterećenja vozila.

a) Šema tipskog vozila s početka XX veka

b) Šema tipskog vozila iz sredine XX veka c) Šema tipskog vozila iz sredine XX veka

Slika 28. Ilustracija promjene šema opterećenja s početka i kraja XX veka

Stalni rast težina vozila pratio je i razvoj mostogradnje, koja zahvaljujući boljim svojstvima primenjenih materijala i savremenim metodama građenja je usmjerena ka postizanju sve većih raspona, dužih i vitkijih mostova, manjih rezervi nosivosti, jednom riječju sa manjim stalnim opterećenjima. Ovo je vremenom imalo za posledicu veliku promjenu odnosa stalnog (g) i saobraćajnog opterećenja (p). Zato su danas sve češći mostovi sa odnosom p/g koji teži ka 1/1.

4.1.2 Porast maksimalnih brzina kretanja vozila

Uporedo sa porastom saobraćajnih opterećenja kroz dugi ekploatacioni vek mostova došlo je do drastične izmene i porasta maksimalnih brzina kretanja. Izrazit porast brzina je došao tek zadnjih dvadesetak godina XX veka.

v(km/h)

500

400

300

200

100

V X XV XX

brz

ine

u p

rom

etu

dodatni koeficijent amplifikacije Df

1.30

1.20

1.10

1.00

6.00 m rastojanje posmatranog popre~nog preseka od dilatacione razdelnice

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

100

80

60

40

20

Dh

Slika 29. Promena brzina kretanja saobraćajnih sredstva kroz vreme



4.1.3. Gušća frekvencija prelazaka preko mostova.

Porastom broja saobraćajnih sredstava, frekvencija prelazaka preko mostova je sve gušća. Ovo je naročito izraženo u razvijenim zemljama. U dogledno vrijeme se ovaj trend može očekivati i u zemljama u razvoju, naročito na najopterećenijim pravcima. Vremenski intervali kada je most prazan znatno su kraći, kao u slučaju dugih i velikih mostova gde saobraćaj može biti neprekidan, osim u slučaju obustavljanja. Uticaj saobraćajnih opterećenja na veličinu dinamičkih uticaja je sve nepovoljniji što je veći faktor p/g, brzina vozila i gustina saobraćaja. Mostovi postaju elastični mehanizmi koje intezivni, teški, saobraćaj, troše i zamaraju. Ako se tome doda i agresivnost prirodnog okruženje, zamor materijala postaje značajan uzrok degradacije betonskih mostova.

Slika 30. Veliki intezitet saobraćaja na mostu

4.1.4 Vanredna opterećenja

Ona se danas mogu smatrati redovnijim pojavama na mostovima. Porast broja vanrednih opterećenja, svojim dimenzijama, masama i brzinama, u elementima konstrukcije mosta izazivaju približavanje graničnim stanjima upotrebljivosti i pojavu plastičnih deformacija.Posebnu nepovoljnost predstavlja prevoženje tereta bez kontrola, posebnog programa i režima prelaženja. Dodatnu opasnost predstavljaju ilegalni prelasci ovakvih tereta s obzirom da se tada ne registruju eventualna oštećenja kao rezultat preopterećenja.

Slika 31. Prelaz specijalnih vozila velike dužine i težine4.2. Mehanička oštećenja prouzrokovana saobraćajnim opterećenjem



Ova oštećenja najčešće se ogledaju u mehaničkim udarima, trenju saobraćajnih sredstava o elemente konstrukciju i pomoćne komponente mosta. Ovakva oštećenja mogu izazvati i plovna sredstva kod mostova preko plovnih, vodnih, prepreka. Pogotovo je opasno na mostovima na kojima postoje ograničenja u pogledu gabarita, brzine kretanja, osovinskih pritisaka i drugo. Ovo bi trebalo da upozori korisnike na slabo stanje u kojem se most nalazi, ali, nasuprot tome ova ograničenja se ne poštuju i dolazi do preopterećenja ili do mehaničkog oštećenja naročito kolovoznih ploča ili drugih već oštećenih i osetljivih elemenata mosta. Time se ugrožava sigurnost i upotrebljivost cijele konstrukcije.

Posebno je značajno veće trošenje dijelova mostova koji su u neposrednom dodiru sa saobraćajem. Sudari vozila, eksplozije i požari koji su posledica saobraćajnih nezgoda na mostu mogu dovesti do ozbiljnog oštećenja konstrukcije mosta zahtevajući hitne intervencije. Tako su često mehanička oštećenja posledica vučenja tereta koji nije na točkovima ili prolaska vozila guseničara, pri čemu se oštećuje asfaltni zastor, ali i kolovozna ploča mosta. Uslijed udara vozila u ogradu pješačke staze ili odbojnu ogradu dolazi do oštećivanja kolovozne ploče na mestu veze sa ovim elementima. Ovo su "slaba" mesta, koja vode daljoj degradaciji.

Neravnine na kolovozu, iako mogu biti posledica netačnosti prilikom izvođenja, često su uzrokovane delovanjem saobraćaja. Ovo se posebno nepovoljno odražava na uvećanje dinamičkih udara i uticaja što može dovesti do prekoračenja dozvoljenih ugiba, vibracija i izazivanja prslina u rasponskoj konstrukciji mosta.

Slika 32. Mehaničko oštećenje mosta

4.3. Dinamički uticaji

Stečena iskustva na osnovu proračuna, analiza i ispitivanja veličine dinamičkih uticaja na modelima i realnim konstrukcijama kod nas i u svetu ukazuju na neka novija saznanja o ovim konstrukcijama.

Današnja koncepcija projektovanja vitkih, modernih, mostova zahteva odgovarajuću veću pažnju u analiziranje svih parametara dinamičkog ponašanja mostova. Imajući u vidu potrebu uvođenja novih savremenih teških vozila neophodno se pristupalo analiziranju dosadašnjih iskustava i rezultata ispitivanja kao i novim predlozima za proračun dinamičkog koeficijenta (Kd) kako bi se faktor povećanog opterećenja sa većom sigurnošću unio u proračun pri projektovanju novih mostova.



Generalno, dinamički uticaji se javljaju uslijed dejstva saobraćajnog opterećenja na most i oni se razlikuju od vrednosti odgovarajućih statičkih uticaja. Kretanje vozila po mostu izaziva ugibanje konstrukcije mosta, čija masa dobija ubrzanje i on je tada izložen uticajima inercionih sila.

Poznato je da uslijed nastalog ugibanja opruga i guma, vertikalno kretanje i ubrzanje vozila nije identično sa kretanjem mosta čak i u slučaju kada se ne odvaja vozilo od kolovoza. Most poseduje svoju elastičnu otpornost koja nastoji da vrati most u položaj statičkih ugiba pošto je postignut maksimalan dinamički ugib. Vrlo je širok spektar parametara koji mogu da utiču na dinamičko ponašanje mosta, a najvažniji su karakteristike mosta i karakteristike vozila.

Dinamički uticaji uopšte i naravno kod mostova najčešće i najjednostavnije se iskazuju kroz povećavanje statičkih uticaja preko Kd, koji se daje obrascem ili tabelarno. Dakle, njegova veličina predstavlja odnos između dinamičkih (Sdin) i statičkih uticaja (Sstat).

Matematički zapisano: Kd =Sdin/Sstat ili Sdin= Kd x Sstat

Slika 33. Statički i dinamički uticaji na konstrukcijama

Obrasaci za određivanje veličine Kd su najčešće vrlo jednostavni za primjenu i dati su u funkciji veličine raspona elementa ili rasponske konstrukcije ili osrednjenih raspona za neke konstrukcije sa više otvora. U raznim nacionalnim standardima obrazac za Kd, se najčešće daje u funkciji raspona, a kod nekih se unose uticaji i drugih parametaraKod nas se po važećim standardima koeficijent Kd= 1,4 – 0,008L, što znači da je u funkciji raspona.

Ispitivanja veličine dinamičkih udara u raznim zemaljama na velikom broju mostova imalo je za cilj utvrđivanje stvarnog ponašanja konstrukcije uslijed opterećenja koje ima dinamički karakterIz literature može se videti da su u prošlosti učinjeni značajni napori da se kroz adekvatne izraze odrede veličine Kd u okviru propisa za opterećenja drumskih mostova, baziranih, uglavnom na eksperimentalnim istraživanjima, ispitivanjima pod probnim opterećenjem postojećih mostovskih konstrukcija i delimično na teorijskim analizama.

ZAKLJUČAK

Mostovi su objekti koji osim svoje namjene (premošćavanja, prevođenja), izazivaju divljenje i interesovanje kod ljudi. Samim tim postavljaju projektantu uslov da osim vođenja računa



o sigurnosti i stabilnosti, vode računa i projektuju mostove takve da im je teško odoliti, slikati, pa i prošetati njima.

U ovom seminarskom sam pokušao da u kratkim crtama iznesem problem trajnosti betonskih mostova, sa svim uticajima koji djeluju na njega. Da bi konstrukcija mosta i pojedini elementi bili trajni nije dovoljno samo projektovati, nego i postupati pravilno sa konstrukcijom u toku eksploatacionog vijeka. Navedeno možemo ispoštovati samo, pravilnim odabirom konstruktivnog sistema, prilikom građenja poštovati propise i svojstva ugrađenog materijala i pravilno pregledati i održavati mostove.

Kod nas se tokom eksploatacionog vijeka ne vodi toliko računa o mostovima, što zbog nemarljivosti što zbog finansijskog stanja u državi. Da bi most ispunio uslove nosivosti, upotrebljivosti i estetike iziskuje određene radove u toku eksploatacije (preglede, dijagnosticiranje, otklanjanje svih nedostataka), u suprotnom sanacije mosta mogu čak i da budu skupe koliko i sam most.“Da bismo prelazili, trebamo ne samo graditi nego i održavati!”

LITERATURA



[1]Mr Grković Slobodan : Predavanja Održavanje, zaštita i sanacija konstrukcija. GF Subotica, Subotica 2012/2013.

[2] Beton i armirani beton, prema BAB 87, Građevinska knjiga Beograd 1991.

[3] Jure Radić i saradnici : Betonske konstrukcije 4, Sanacije, Građevinski fakultet svevčilišta u Zagrebu Zagreb 2

[4] Priručnik pravilnik za pregled mostova, Javno preduzeće “Putevi Srbije” Beograd 2009. god


faktori trajnosti i dejstva iz okruženja na primjeru betonskih mostova

Documents