mostovi

TEHNIČKO VELEUČILIŠTE U ZAGREBU GRADITELJSKI ODJEL Usmjerenje: Niskogradnja

DIPLOMSKI RAD SUSTAV UPRAVLJANJA MOSTOVIMA

Izradio: Mentor: prof. Predmet: Mostovi

U Zagrebu, studeni 2008.

SADRŽAJ 1. Općenito o mostovima.........................................................................................3 1.1. Glavni dijelovi mosta..................................................................................................3 1.2.

Elementi

mosta........................................................................................................... 3

1.3. Podjela mostova....................................................................................................... ...4

1.3.1. Podjela mostova prema namjeni.....................................................................4 1.3.2. Podjela mostova prema položaju primarne prometnice.............................9 1.3.3. Podjela mostova prema vrsti prepreke koju premošćuje..........................10 1.3.4. Podjela mostova prema kutu osi mosta i stupova.....................................12 1.3.5. Podjela mostova prema tlocrtu.....................................................................13 1.3.6. Podjela mostova prema pokretnosti............................................................14 1.3.7. Podjela mostova prema položaju kolnika u odnosu na glavne nosače....15 1.3.8. Podjela mostova prema materijalu od kojeg su pretežno izgrađeni.......16 1.3.9. Podjela mostova prema rasponu..................................................................22 1.3.10. Podjela mostova prema prijenosu opterećenja....................................22 1.3.10.1. Podjela u širem smislu............................................................22 1.3.10.2. Podjela u užem smislu..................................................................22

2. Trajnost građevina..........................................................................................29 3. Sustavi upravljanja mostovima.................. ..........................................................48

3.1. Uvod............................................................................................................. ...............48

3.2. Upravljanje na razini pojedinog mosta...................................................................48 3.3. Upravljanje na razini mreže.....................................................................................51 3.3.1. BRIME (Bridge Management in Europe)......................................................52 3.3.1.1. Radni paketi BRIMEa.......................................................................53 3.3.2. Sustav gospodarenja mostovima................................................................55 3.3.2.1. Opis rada aplikacije..........................................................................56 3.4. Ostali postupci primjenjeni kod upravljanja mostovima......................................60

4.Pregledi mostova............................................................................61 4.1.

Strategija

održavanja................................................................................................6 1

4.2.

Osnovni

razlozi

oštećenja........................................................................................61 4.3. Metode ispitivanja oštećenja..................................................................................63 4.4. Postupci procjene oštećenja...................................................................................63 1

5. Sanacija i rekonstrukcija mostova.......................................................................64 5.1. Općenito....................................................................................................... ..............64

5.2. Vrste spojeva čeličnih elemenata...........................................................................69 5.2.1. Vijčani spojevi..................................................................................................69 5.2.2. Zakovani spojevi..............................................................................................70 5.2.3. Zavareni spojevi..............................................................................................71 5.3. Ocjena stanja i određivanje redoslijeda popravka mosta...................................73

5.3.1. Sažetak......................................................................................................... ....73

5.3.2. Uvod............................................................................................................. ....73

5.3.3. Ocjena stanja mosta.......................................................................................73 5.3.4. Određivanje prioriteta popravaka mostova................................................74 5.4. Popravci čeličnih konstrukcija.................................................................................76 5.5. Zamjena mosta.......................................................................................................... 76

5.6. Tipovi ugovora........................................................................................................ ...76

5.7. Komunikacija s javnošću u slučaju zamjene mosta..............................................77

5.8 Monitoring................................................................................................. .....78

6.1. Praćenje pomaka mostova......................................................................................81 6.1.1. Praćenje pomaka mosta na autocesti MünchenBerlin..............................82 6.1.1.1. Početni rezultati mjerenja...............................................................85

7. Zaključak................................................................................................... ..........................86

8. Literatura................................................................................................... .........................87

Slika na naslovnici: Millennium Bridge – Gateshead, Engleska

1.Općenito o mostovima

1.1. GLAVNI DIJELOVI MOSTA Glavni dijelovi mosta (slika 1.1.), uključujući i tlo koje ga okružuje su: -

temeljno tlo

-

donji ustroj (uključujući temelje)

-

gornji ustroj

-

konstrukcijski elementi

-

pribor i oprema

Slika 1.1.: Glavni dijelovi mosta

1.2. ELEMENTI MOSTA Različiti tipovi elemenata mogu biti specificirani u skladu s njihovim smještajem u odnosu na glavne dijelove mosta. Uobičajeno je da se vezano uz most razlikuju sljedeće glavne cjeline: temeljno tlo, donji ustroj i gornji ustroj. Svaka od navedenih cjelina podijeljena je na elemente (slika 1.2.).

Slika 1.2.: Primjeri elemenata mosta 3

1.3. PODJELA MOSTOVA 1.3.1. PODJELA MOSTOVA PREMA NAMJENI -

pješački (slika 1.3.)

-

cestovni (slika 1.4.)

-

željeznički (slika 1.5., slika 1.6., slika 1.7.)

-

akvadukt (slika 1.8.)

-

industrijski (slika 1.9.)

-

za instalacijske vodove (cjevovodni) (slika 1.10.)

-

kombinirani (pješačko-cestovni) (slika 1.11.)

-

most koji spaja dva nebodera (slika 1.12., slika 1.13.)

Slika 1.3.: Pješački most Singing Bridge na jezeru White Rock u Dallasu, Teksas

Slika 1.4.: Najviši cestovni most na svijetu Millau iznad rijeke Tarn u Francuskoj premašuje 300 m 4

Slika 1.5.: Željeznički most preko rijeke Save u Zagrebu

Slika 1.6.: Željeznički most u Sisku

Slika 1.7.: Najviši željeznički most u Europi nalazi se u Crnoj Gori 5

Slika 1.8.: Akvadukt Pont du Gard u blizini grada Avignon u Francuskoj

Slika 1.9.: Industrijski most u Španjolskoj

6

Slika 1.10.: Cjevovodni most na Aljasci

Slika 1.11.: Kombinirani cestovno-pješački most Clyde Arc – Glasgow, Škotska

7

Slika 1.12.: Pogled na tornjeve Petronas i Sky Bridge - Kuala Lumpur, Malezija

Slika 1.13.: Pogled na most koji spaja tornjeve Petronas - Kuala Lumpur, Malezija

8

1.3.2. PODJELA MOSTOVA PREMA POLOŽAJU PRIMARNE PROMETNICE -

nadvožnjaci – primarna prometnica iznad sekundarne (slika 1.14.)

-

podvožnjaci – primarna prometnica ispod sekundarne (slika 1.15.)

Slika 1.14.: Nadvožnjak na autocesti Zagreb-Lipovac-čvor Križ

Slika 1.15.: Podvožnjak Vrapče-Oranice

9

1.3.3. PODJELA MOSTOVA PREMA VRSTI PREPREKE KOJU PREMOŠĆUJE -

prijelaz preko vodnog toka (slika 1.16.)

-

prijelaz preko morskog zaljeva ili tjesnaca (slika 1.17.)

-

prijelaz preko doline (slika 1.18.)

-

prijelaz preko ceste ili željezničke pruge (slika 1.19.)

Slika 1.16.: Primjer prijelaza preko vodnog toka – most El Alamillo u Španjolskoj

Slika 1.17.: Primjer prijelaza preko morskog tjesnaca – Golden Gate Bridge, San Francisco 10

Slika 1.18.: Primjer prijelaza preko doline - cestovni vijadukt visine 90 m – Thüringen, Njemačka

Slika 1.19.: Željeznički most preko ceste Castleton u Engleskoj 11

1.3.4. PODJELA MOSTOVA PREMA KUTU OSI MOSTA i STUPOVA -

pravi kut α=90° (slika 1.20.)

-

kut različit od 90° (slika 1.21., slika 1.22.)

Slika 1.20.: Richardson Bay Bridge u Kaliforniji (α=90°)

Slika 1.21.: Pogled na vijadukt Medved

Slika 1.22.: Detaljni pogled na vijadukt Medved (α≠90°)

12

1.3.5.

PODJELA MOSTOVA PREMA TLOCRTU

-

mostovi u pravcu (slika 1.23.)

-

mostovi u krivini (slika 1.24.)

Slika 1.23.: Primjer mosta u pravcu – most Humber Bay – Toronto, Kanada

Slika 1.24.: Primjer mosta u krivini – most Coronado – San Diego, Kalifornija

13

1.3.6.

PODJELA MOSTOVA PREMA POKRETNOSTI

-

pokretni (slika 1.25.)

-

nepokretni (slika 1.26.)

Slika 1.25.: Primjer pokretnog mosta – Tower Bridge – London

Slika 1.26.: Primjer nepokretnog mosta – Brooklyn Bridge – New York 14

1.3.7. PODJELA

MOSTOVA PREMA ODNOSU NA GLAVNE NOSAČE

POLOŽAJU

-

kolnik na gornjem pojasu glavnih nosača (slika 1.27.)

-

kolnik na donjem pojasu glavnih nosača (slika 1.28.)

-

kolnik između gornjeg i donjeg pojasa (slika 1.29.)

KOLNIKA

U

Slika 1.27.: Primjer kolosjeka na gornjem pojasu glavnih nosača

Slika 1.28.: Primjer kolnika na donjem Slika 1.29.: Primjer kolnika između gornjeg

pojasu glavnih nosača

i

donjeg pojasa

15

1.3.8. PODJELA MOSTOVA PREMA MATERIJALU OD KOJEG SU PRETEŽNO IZGRAĐENI -

čelični (slika 1.30.)

-

aluminijski (slika 1.31.)

-

armirano-betonski (slika 1.32.)

-

prednapeti (slika 1.33.)

-

drveni (slika 1.34., slika 1.35.)

-

kameni (slika 1.36.)

-

spregnuti (slika 1.37.)

-

od različitih materijala (slika 1.38., slika 1.39., slika 1.40.)

-

od novih materijala (slika 1.41.)

-

mostovi napredne tehnologije

Slika 1.30.: Primjer čeličnog mosta – The Sydney Bridge – Sydney, Australija

Slika 1.31.: Primjer aluminijskog mosta u Manta Ray Bay Hotelu – Yap, Mikronezija 16

Slika 1.32.: Primjer betonskog mosta – most Salginatobel u Švicarskim Alpama

Slika 1.33.: Primjer prednapregnutog mosta – most Drežnik u Karlovcu

17

Slika 1.34.: Primjer drvenog mosta – Charmouth, Engleska

Slika 1.35.: Primjer drvenog mosta na rijeci Korani

18

Slika 1.36.: Primjer kamenog mosta – Durham, Engleska

Slika 1.37.: Primjer spregnutog mosta – most preko Drave u Belišću

19

Slika 1.38.: Most Vihantasalmi u Finskoj (materijal: čelik, drvo i beton)

Slika 1.39.: Most Mariansky u Češkoj (materijal: čelik i beton) 20

Slika 1.40.: Most Bemis preko rijeke Saco u SAD-u (materijal: drvo i čelik)

Slika 1.41.: Most Halgavor u Engleskoj (kolnička ploča od GRP sendvič panela)

21

1.3.9.

PODJELA MOSTOVA PREMA RASPONU

-

mostovi malih raspona (rasponi do 30 metara)

-

mostovi srednjih raspona (rasponi od 30 do 150 metara)

-

mostovi velikih raspona (rasponi veći od 150 metara)

1.3.10. PODJELA OPTEREĆENJA 1.3.10.1.

MOSTOVA

PREMA

PRIJENOSU

PODJELA U ŠIREM SMISLU

-

pretežno naprezani na savijanje

-

pretežno naprezani uzdužnom silom (tlačna ili vlačna)

-

rešetkasti sustavi (savijanje se prenosi pomoću uzdužnih sila u pojasevima, a poprečna sila pomoću štapova ispune)

1.3.10.2.

PODJELA U UŽEM SMISLU

-

gredni mostovi (slika 1.42.)

-

sandučasti mostovi (slika 1.43.)

-

rešetkasti mostovi (slika 1.44.)

-

ovješeni mostovi (slika 1.45., slika 1.46., slika 1.47., slika 1.48.)

-

lučni mostovi (slika 1.49., slika 1.50.)

-

viseći mostovi (slika 1.51., slika 1.52., slika 1.53., slika 1.54.)

Slika 1.42.: Primjer grednog mosta – most Port of Miami – Miami Beach, Florida 22

Slika 1.43.: Primjer sandučastog mosta – most preko rijeke Save u Zaprešiću

Slika 1.44.: Primjer rešetkastog mosta – most Henry Hudson u New Yorku

23

Slika 1.45.: Primjer ovješenog mosta – Dubrovački most

Slika 1.46.: Primjer ovješenog mosta – Pont de Normandie u Francuskoj, ukupne dužine 2143 m

24

Slika 1.47.: Primjer ovješenog mosta – most Rama VIII na Tajlandu

Slika 1.48.: Najduži ovješeni most na svijetu – most Sutong u Kini, ukupne dužine 8206 metara 25

Slika 1.49.: Primjer lučnog mosta s poluupuštenim kolnikom – most Lupu – Šangaj, Kina

Slika 1.50.: Primjer lučnog mosta – most Juscelino Kubitschek – Brazilija, Brazil

26

Slika 1.51.: Primjer visećeg mosta – most Verrazamo-Narrows u New Yorku

Slika 1.52.: Primjer visećeg mosta – most Tsing Ma u Hong Kongu

27

Slika 1.53.: Primjer visećeg mosta – most Humber u Engleskoj, ukupne dužine 2220 m

Slika 1.54.: Najduži viseći most na svijetu – Akashi Kaikyo u Japanu, ukupne dužine 3911 m 28

2.OPĆENITO O ORGANIZACIJI GRAĐENJA MOSTOVA

Pri koncipiranju mosta projektant treba analizirati vrstu i veličinu prepreke koju treba premostiti da bi razradio nekoliko mogućih varijanti mosta, te međusobnim usporedbama odabrati najpovoljnije rješenje. Osim analize troškova, pri odabiru konačnog rješenja treba uzeti u obzir funkcionalnost, uporabivost, estetski izgled, itd. Preliminarno planiranje gradnje mosta započinje od strane odgovarajućeg vladinog ministarstva, te se definira projektni zadatak. Nakon toga, imenuje se voditelj projekta, koji može biti iz odgovarajućeg vladinog odjela nadležnog za taj dio infrastrukture, a mogu biti angažirani i odgovarajući tehnički savjetnici (engl. consulting engineers). On je zadužen za nadgledanje planiranja projekta uključujući izradu preliminarnih tehničkih koncepcija mosta (slika 2.1.), planiranje troškova, provedbu odgovarajućih javnih istraživanja, sređivanje imovinsko-pravnih odnosa, definiranje elemenata za izradu pojedinih natječaja, ugovora, itd. Kod velikih mostova potrebno je angažirati neovisni nadzor investitora (engl. independent supervisor), koji prati razvoj projekta od preliminarne faze projektiranja do izvođenja, te vodi računa o planskom utrošku sredstava, posreduje između projektanta i izvoditelja. Nakon toga, najprije se organizira javni natječaj za izradu glavnog i izvedbenog projekta mosta, te potom i javni natječaj za izvedbu mosta. Pri tome treba voditi računa da se u pratećoj dokumentaciji što točnije definira projektni zadatak, dostave sve potrebne podloge, navedu kriteriji za odabir najpovoljnije ponude, itd. Pri odabiru najpovoljnijeg rješenja ne treba se voditi kriterijima zasnovanim samo na bazi troškova izvedbe rasponske konstrukcije, nego u razmatranje treba uključiti i procjenu ukupnih troškova građevine tijekom njenog uporabnog vijeka, uzimajući u obzir troškove održavanja koji će pri tome biti potrebni. Sedam glavnih komponenti na temelju kojih se vrši procjena koštanja čeličnog mosta su: -

osnovni materijal, pri čemu se uzima i onaj materijal koji se direktno ugrađuje (kao na primjer ležaji), kao i onaj koji se još obrađuje (kao na primjer čelični limovi)

-

izrada i radnici

-

oprema – od jednostavnih ručnih alata do posebno izrađene opreme za montažu

-

režijski troškovi – troškovi održavanja glavnog ureda, troškovi montažnih ureda na gradilištu, osiguranja, itd.

-

podizvođači (engl. subcontractors)

-

specijalne studije

-

dobit (profit)

29

Slika 2.1.: Preliminarno rješavanje koncepcije mosta – primjer mogućih rješenja željezničkog mosta 30

Osnovni kriteriji za odabir izvoditelja čelične konstrukcije su: -

tehnička sposobnost – izvođač mora biti u mogućnosti ispoštovati zahtjeve naručitelja u vezi s izvođenjem objekta, mora biti u mogućnosti po potrebi razraditi pojedine detalje, mora imati odgovarajuće iskustvo na gradnji sličnih projekata, mora posjedovati odgovarajuću opremu, itd.

-

program i plan izvođenja – izvođač mora biti u mogućnosti ispoštovati odgovarajuće rokove izvedbe i napredovati u skladu s ranije postavljenim vremenskim terminima

-

cijena – kako izvođači, koji ne zadovoljavaju prva dva osnovna kriterija, neće biti ni uzeti u obzir, ostaje cijena izvedbe kao osnovni parametar za odabir izvođača. Ipak, naručitelj mora uzeti u obzir i uvjete koje je postavio izvođač u natječajnoj dokumentaciji, a koji možda kasnije mogu povećati planirane troškove, zatim treba razmotriti planirano vrijeme gradnje i slično

Treba voditi računa da su odabir konstrukcijskog materijala, izrada konstrukcije i način montaže međusobno ovisni. Specifikacija konstrukcijskog čelika u Europi je dana u standardu EN 10025, u kojem su obuhvaćene mehaničke i kemijske karakteristike različitih kvaliteta čelika. Treba voditi računa da je s povećanjem granice popuštanja čelika otežana i njegova obrada, posebice zavarivanje. Pri tome je važan odabir vrste čelika, tipa elektroda koje se koriste, metoda zavarivanja, itd. Od vitalne važnosti su probna zavarivanja u uvjetima kakvi će postojati u stvarnosti, vršenje permanentne kontrole, osiguranje pristupa mjestu zavarivanja i mogućnost zaštite u slučaju lošeg vremena, odabir kvalificiranih zavarivača, itd. Pri izradi konstrukcije treba nastojati što veći dio posla obaviti u radionici, gdje postoje kvalitetniji uvjeti rada, zaštita od vremenskih nepogoda, itd. Pri tome je veličina odsječaka konstrukcije, koji će se izrađivati, uvjetovana mogučnošću transporta i montaže. U radionici se u što većoj mjeri treba nastojati smanjiti vrijeme izrade konstrukcije, što je moguće povećanjem produktivnosti – primjerice poboljšanjem načina transporta pojedinih dijelova između dvije operacije u radionici, korištenjem jednostavnijih detalja, smanjenjem gubitaka u procesu izrade, itd. U sadašnje vrijeme nameće se primjena novih automatiziranih tehnologija izrade uključivanjem računala u proces projektiranja (CAD – Computer aided design and detailing) i izrade konstrukcije (CAM – Computer aided manufacturing). Mnoge radne operacije su već automatizirane u suvremenim radionicama, kao što je na primjer rezanje dijelova konstrukcije, višestruko zavarivanje (istovremeno uz mogućnost učvršćivanja dijelova koji se zavaruju), ugradnja i zavarivanje pojedinih detalja (npr. Ukrućenja hrpta), pozicioniranje i bušenje rupa za vijke, itd.

Maksimalna učinkovitost primjene CAD/CAM sustava očituje se kroz što veću standardizaciju dijelova ili čitavih konstrukcija. Ukoliko izvođač ima neke standardizirane detalje ili dijelove konstrukcije, može ih predložiti projektantu konstrukcije koji će procijeniti da li su takva rješenja primjenjiva u pojedinoj konkretnoj situaciji.

31 Dobar primjer standardizacije je dan u Njemačkim željeznicama (N.B.S. – Neubaustrecken). Uzimajući u obzir značajan broj mostova na pojedinim rutama (oko 9% ukupne duljine), standardizirana je konstrukcija mosta u odnosu na određeni interval raspona. Izrada čelične konstrukcije ima značajan udio u ukupnim troškovima konstrukcije mosta, te je osnovni interes smanjenje potrebnog vremena za izradu, čak i uz povećanu potrošnju materijala. Pri tome je potrebno međusobno razumijevanje i nadopunjavanje projektanta konstrukcije i izvođača. Različiti izvođači na različite načine pristupaju projektu.

Slika 2.2.: Karakterističan poprečni presjek dvokolosiječnog željezničkog mosta

Tablica 2.1.: Intervali raspona za čelične mostove 32 Projektant mora osigurati nacrte na kojima su vidljive sljedeće informacije: -

ukupna geometrija mosta (dispozicija)

-

detaljan tlocrtni prikaz, pogledi i presjeci

-

dimenzije svih poprečnih presjeka i kvaliteta čelika

-

sva ukrućenja i njihovi spojevi s osnovnom konstrukcijom

-

povezivanje betonske kolničke ploče s čeličnim glavnim nosačima kod spregnutih mostova

-

detalji montažnih spojeva između pojedinih odsječaka mosta

Osim navedenog, potrebno je i sljedeće: -

dozvoljena odstupanja za sve elemente mosta

-

zavarivanje i/ili spajanje vijcima

-

zahtjevi za nerazornim ispitivanjima

-

površinska zaštita

Izvođač osigurava detaljne radioničke nacrte i sljedeće dodatne informacije: -

program rezanja i bušenja čeličnih limova i profila

-

priprema rubova limova postupkom zavarivanja

i

profila za

zavarivanje,

zajedno s

Veličina odsječaka koji se izrađuju u radionici ovisi o kapacitetu radionice, zahtjevima transporta i načinu montaže. Odsječci koji prevoze cestom

obično ne prelaze širinu od 5 metara, visinu od 4 metra i dužinu od 20 metara, dok su ograničenja za prijevoz željeznicom veća. Veći odsječci mogu se prevoziti rijekama. Primjer: za vijadukt Gisia (slika 2.59.) transportirano je 16 nosača, srednje dužine 20 metara, 19 poprečnih okvira i 2 poprečna nosača. Položaj montažnih nastavaka je izabran tako da se minimizira broj sučeonih varova i izbjegne zavarivanje debelih ploča na gradilištu. Glavne faze izrade konstrukcije za vijadukt Gisia bile su: -

rezanje panela za hrptove i pojasnice

-

sučeono zavarivanje dijelova pojasnica i hrptova (gdje je potrebno) na uvjetovanu transportnu duljinu (20 metara)

-

zavarivanje hrptova i pojasnica na pojedinim odsječcima, te ugradnja posmičnih moždanika na gornju pojasnicu

-

ugradnja ukrućenja i dijelova za montažne spojeve

-

izrada poprečnih okvira i poprečnih nosača

33

Slika 2.3.: Dispozicija vijadukta Gisia

34 Rekonstrukcija Starog mosta u Mostaru 2002. godine

Slika 2.4.: Longitudinalni pogled na skelu mosta

Slika 2.5.: Presjek lučne skele mosta

35

Slika 2.6.: Dispozicija pješačkog mosta Passerelle

36

Slika 2.7.: Pogled na konstrukciju pješačkog čeličnog mosta Passerelle des Arts u Parizu

Slika 2.8.: Pogled na pješački čelični most Passerelle des Arts u Parizu 37

Slika 2.9.: Dispozicija vijadukta na rijeci L'Eyrieux u Francuskoj

38

Slika 2.10.: Poprečni presjeci konstrukcijskih elemenata vijadukta na rijeci L'Eyrieux u Francuskoj

Slika 2.11.: Stari vijadukt St. Sauver de Montagut na rijeci L'Eyrieux u Francuskoj

39 Za mnoge mostove vrši se probna montaža u radionici, što će u većoj mjeri moći biti izbjegnuto kroz poboljšanu virtualnu metodu kontrole dimenzija (CCF – Computer Controlled Fabrication). Kod velikih mostova je potpuna probna montaža i nemoguća, a u pojedinim slučajevima nije niti potrebna. Tako je kod ravnih nosača, na primjer, dovoljno kontrolirati nosače u paru radi provjere montažnih spojeva. Kod transportiranja dijelova konstrukcije treba voditi računa o eventualnim ograničenjima u težini ili slobodnom profilu na odabranoj ruti, o pravilnom učvršćivanju i stabiliziranju odsječaka na vozilu, o smještaju pomoćnih držača za osiguranje prijenosa pri utovaru i istovaru, te montaži, itd. Odsječci, koji se dovezu na gradilište, mogu biti odmah pri istovaru postavljeni u svoj konačni položaj, ili se pak prethodno spajaju na gradilištu u veće dijelove, a tek onda montiraju u konačni položaj. Tijekom izvedbe, naponi u pojedinim elementima konstrukcije mogu biti veći nego što će to biti slučaj u fazi uporabe. Zbog toga treba predvidjeti odgovarajuća privremena ili stalna pridržanja, dodatne oslonce ili ojačanja konstrukcije, itd. Greška tijekom izvedbe može uzrokovati gubitak čitavog mosta i ljudskih života. Osnovni načini izvedbe čeličnih mostova su: -

montaža na licu mjesta (in-situ)

-

potiskivanje

-

montaža dizalicama

-

naguravanje klizanjem

-

naguravanje kotrljanjem

-

konzolni postupak

-

kombinacija navedenih metoda

Izbor metode izvedbe ovisi o uvjetima na gradilištu, topografiji i izloženosti, uvjetima transporta, opremi na gradilištu, površini u okolini gradilišta, itd. Izvođač mora izgraditi most poštujući odgovarajuća unaprijed zadana odstupanja u dimenzijama, uzimajući pritom u obzir progibe od stalnog opterećenja, napone uslijed pojedinih faza izvođenja, distorzije uslijed zavarivanja, itd. Točnost izvođenja ovisit će o korektnoj montaži pojedinih odsječaka i dobrom rješenju montažnih spojeva. Ukoliko se konstrukcija montira u velikim odsječcima, treba voditi računa o tome da će doći do većih deformacija samog odsječka i preostalog dijela konstrukcije. Tijekom

izvođenja izvođač mora kontrolirati ponašanje konstrukcije, koje mora biti u predviđenim okvirima, te uzeti u razmatranje i utjecaj aktualne temperature pri montaži, itd. Ukoliko ipak dođe do određenih odstupanja, prije nastavka montaže treba analizirati njihov utjecaj na daljnji tijek montaže kao i na cijelu konstrukciju. Ukoliko bude potrebno, treba poduzeti odgovarajuće mjere za anuliranje mogućih negativnih utjecaja. Pri izvođenju treba usmjeriti naročitu pozornost i na mogući utjecaj vjetra, budući da je nekompletna konstrukcija bitno osjetljivija na poprečnu stabilnost. Ukoliko je potrebno, treba ugraditi odgovarajuća privremena pridržanja u vidu vezova ili pak osigurati odgovarajuća prigušenja vibracija uslijed vjetra. Nije moguće sigurno raditi ukoliko brzina vjetra prelazi 20 m/s o čemu treba voditi računa već pri izboru načina izvedbe mosta. 40 Izvedba montažnih spojeva ima veliki utjecaj na brzinu i sigurnost gradnje. Montažni spojevi izvode se primjenom visokovrijednih prednapetih vijaka (engl. HSFG) ili zavarivanjem. Pri izboru tipa spoja treba uzeti u obzir položaj mosta i klimatske uvjete na lokaciji, uobičajenu praksu u području u kojem se most izvodi, stručnost izvođača, itd. Spojevi, koji nakon dovršetka spoja omogućuju relativni linearni pomak između spojenih dijelova, nisu prihvatljivi u mostogradnji. Pri odabiru spojnih sredstava – varova ili visokovrijednih vijaka, treba voditi računa o sljedećem: -

izrada dijelova za montažne nastavke s vijcima je skuplja

-

zavarivanje može uzrokovati deformacije dijelova presjeka

-

vijčani spojevi izvode se lakše na gradilištu, pri zavarivanju treba osigurati odgovarajuća pridržanja ili učvršćenja dijelova koji se spajaju

-

izrada vijčanog spoja zahtijeva manju vještinu (kvalificiranost) radnika

-

zavareni spojevi su osjetljiviji na umor

-

vijčani spojevi mogu biti osjetljivi na koroziju

-

vijčani spojevi uglavnom zahtijevaju samo ispitivanje varova zahtijeva specijalne tehnike

-

popravci vijčanih spojeva mogu se obaviti tijekom izvedbe; u slučaju popravaka zavarenih spojeva obično se obustavlja izvedba

-

zavarivanje zahtijeva zaštitu od vremenskih nepogoda, dok je izrada vijčanih spojeva na taj problem manje osjetljiva

vizualnu kontrolu;

-

vijčani spojevi nisu pogodni kod debelih ploča; zavarivanje takvih ploča mora se izvršiti s velikom pažnjom

-

glave vijaka i vezice mogu smetati korištenju opreme za montažu

Organizacija gradilišta mora besprijekorno funkcionirati kako bi se osigurao brz, racionalan, tehnički ispravan i siguran rad na izradi mosta. Primjer gradnje mosta: Most KRKA iznad rijeke Krke kod Skradina (slika 2.12., slika 2.13., slika 2.14., slika 2.15.).

41

Slika 2.12.: Izgradnja mosta KRKA iznad rijeke Krke kod Skradina

Slika 2.13.: Izgradnja mosta KRKA iznad rijeke Krke kod Skradina

42

Slika 2.14.: Završni izgled (po danu) mosta KRKA iznad rijeke Krke kod Skradina

Slika 2.15.: Završni izgled (po mraku) mosta KRKA iznad rijeke Krke kod Skradina

43

Slika 2.16.: Pješački most Moussac iznad rijeke Gardon u Francuskoj, ukupne dužine 122 metra, izgrađen 1989. godine

44

Slika 2.17.: Vijadukt Siboulet

45

Slika 2.18.: Karakteristični poprečni presjek „elevated highway“ u Clermont Ferrand-u

46

Slika 2.19.: Način izrade limenog I nosača

47

3.UPRAVLJANJE MOSTOVIMA

3.1. UVOD Upravljanje mostovima (engl. bridge management) obuhvaća niz aktivnosti koje su usmjerene u prvom redu na postojeće mostove, a cilj im je osiguranje kontinuiteta prometa u projektiranom životnom vijeku uz vrlo nizak rizik otkazivanja. Ovaj cilj treba biti ostvaren uz minimalne troškove održavanja u predviđenom životnom vijeku mosta (engl. life-time cost). Općenito, može se reći da pojam upravljanja mostovima obuhvaća i objedinjuje široki broj aktivnosti kao što su na primjer: određivanje razine složenosti pregleda, procjena nosivosti, predviđanje načina ispitivanja, itd. Podaci dobiveni iz tih aktivnosti mogu poslužiti za određivanje prioriteta kod zahtjeva održavanja. S druge strane, upravljanje mostovima može poslužiti za donošenje odluka kao što su: određivanje trenutka kada treba obaviti aktivnost održavanja kao i odabira načina održavanja. Važno je uočiti činjenicu da su neki aspekti upravljanja mostovima usmjereni na pojedine mostove (engl. project level bridge management) za razliku gledišta kod kojeg je upravljanje mostovima vezano za neku cestovnu ili željezničku mrežu uključujući pripadne mostove na njoj (engl. network level bridge management).

3.2.

UPRAVLJANJE NA RAZINI POJEDINOG MOSTA

Upravljanje mostovima, svedeno na razinu pojedinog mosta, svodi se zapravo na strategiju održavanja tog mosta. Osnovne aktivnosti te strategije mogu biti sljedeće: -

određivanje potrebnih aktivnosti održavanja

-

definiranje optimalnih intervala kontrolnih pregleda na temelju znanstvenog pristupa

-

postavljanje metodologije ocjene i procjene stanja konstrukcije mosta

-

definiranje odgovornosti održavanja mostova

i

nadležnosti

učesnika

u

strategiji

Nakon završetka izgradnje mosta započinje njegov životni vijek u kojem se trebaju održavati projektni zahtjevi. Od tog trenutka započinju kontrolni

pregledi, koji mogu imati različite razine složenosti u pogledu strukture. Obično se razlikuju četiri razine: -

stalno praćenje stanja koje je u obvezi vlasnika

-

općeniti pregledi (engl. general inspection)

-

glavni pregledi (engl. principal inspection)

-

posebni pregledi (engl. special inspection)

Razinu složenosti pregleda i intervale pregleda potrebno je odrediti na temelju rezultata znanstvenih istraživanja. Međutim, u literaturi, a i prema preporukama državnih institucija za upravljanje mostovima (npr. Department of Transport, Highway Agency, itd.), mogu se dati i određene smjernice za preglede. Na primjer, općeniti pregledi obavljaju se svake dvije godine. 48 Ti pregledi općenito se svode na razinu vizualnog pregleda, a obavlja ih stručna organizacija koja ima za to ovlaštenje. Glavni pregledi obavljaju se obično svakih šest godina, a oni osim vizualnog pregleda uključuju i provedbu nekih ispitivanja. Posebni pregledi predviđaju se nakon nekih izvanrednih ili udesnih situacija koje mogu utjecati na cjelokupno stanje mosta (npr. potres, jaki udari vjetra, prijelaz tereta preko mosta koji prekoračuje težinu legitimnog, itd.).

Slika 3.1.: Most nakon potresa magnitude 7.4 u japanskom gradu Niigata 1964. godine

Slika 3.2.: Most nakon potresa magnitude 7 u novozelandskom gradu Inangahua 1968. godine

49

Slika 3.3.: Most nakon potresa 1964. godine na Aljasci

Slika 3.4.: Most nakon potresa 1999. godine u Meksiku

50

Slika 3.5.: Zamjena starog mosta s novim revolucionarnim protupotresnim mostom projektiranog na trajanje od 150 godina između San Francisca i Oakland Baya

3.3. UPRAVLJANJE NA RAZINI MREŽE Razvoj sustava baze podataka omogućio je uvođenje upravljanja mostovima na razini mreže. Ovaj sustav ima sljedeće moguće prednosti: -

mogu se identificirati značajke proračuna i materijala koji su povezani s nastalim oštećenjima

-

može se utvrditi odnos cijene i učinka za različite metode održavanja

-

može se razmotriti utjecaj održavanja mosta na prometni tok

-

rata oštećenja pojedinog mosta može se uzeti kao podatak za procjenu oštećenja drugog mosta mreže koji je sličnog tipa i životnog vijeka

-

racionalno se mogu odrediti prioriteti održavanja mostova unutar promatrane mreže

-

za određenu mrežu mostova mogu se planirati programi održavanja i koštanja pojedinih mostova

-

ponašanje programa održavanja može se ocijeniti u izrazima za promjenu ukupnog stanja mreže

51 Baza podataka temeljena na elektroničkoj obradi pomoću računala kao i pripadajući algoritam za analizu naziva se Sustav upravljanja mostovima (engl. Bridge Management System ili skraćeno BMS). Ovaj sustav sastoji se od niza modula, a to su: -

popis mostova (engl. inventory)

-

zapisi pregleda, procjene i ispitivanja (engl. inspection, assessment and test records)

-

zapisi održavanja (engl. maintance records)

-

usporedba metoda održavanja i odabir povoljnije

-

ekonomičnost upravljanja s aspekta mogućih poremećaja prometa

-

rata oštećenja mosta, odnosno dijelova mosta

-

optimiranje i prioriteti kod programa održavanja

3.3.1.

BRIME (Bridge Management in Europe)

Za razliku od američkog sustava upravljanja mostovima BMS, u Europi se razvio sustav upravljanja mostovima pod nazivom BRIME (engl. Bridge Management in Europe). BRIME je projekt pokrenut od strane FEHRL-a (engl. Forum of European Highway Research Laboratories) sa sjedištem u Bruxellesu. FEHRL broji preko 25 zemalja članica među kojima je i Hrvatska, a predstavnik Hrvatske je IGH (Institut Građevinarstva Hrvatske).

Slika 3.6.: Zemlje članice FEHRL-a

52 Svrha BRIME-a je da se razviju moduli potrebni za sustav upravljanja mostovima koji omogućuju minimalni trošak održavanja u svom životnom vijeku, tj. uzimajući u obzir sve faktore uključujući utjecaj na promet, dugotrajnost popravaka i preostalog vijeka trajanja konstrukcije.

Najprikladnija strategija održavanja mostova je složena cjelina koja ima čitav niz podataka koji određuju najekonomičniju strategiju. Ti podaci su sljedeći: -

stanje konstrukcije

-

nosivost na opterećenja

-

stupanj dotrajalosti

-

vijek trajanja

-

troškovi upravljanja prometom

-

protok prometa

-

troškovi održavanja

-

uputstva za sigurnost i protok prometa u slučaju nesreće

Cilj ovog projekta je razviti i provoditi sustav upravljanja mostovima na europskoj cestovnoj mreži. Dotrajalost mostova je pogoršana zbog toga što su mnoge moderne konstrukcije više sklone kemijskoj degradaciji nego starije konstrukcije. Loša kvaliteta materijala uzrokuje porast dotrajalosti tog materijala koji se upotrebljava za mostove.

3.3.1.1. RADNI PAKETI BRIME-a Projekt BRIME započeo je u siječnju 1998. godine i završio u prosincu 1999. godine. Podijeljen je u osam Radnih paketa, od kojih je svaki koordiniran od strane jednog od partnera. Radni paket 1: Klasifikacija stanja konstrukcije (Slovenija). Zadaci: -

pregled trenutne prakse

-

klasifikacija grešaka

-

priprema smjernica

-

pregled koncepata

-

razvoj softvera

Radni paket 2: Procjena nosivosti konstrukcija postojećih mostova na opterećenja (Njemačka, Francuska). Zadaci: -

provjera postupaka načina rada

-

kvaliteta, izdrživost i postojanost materijala

-

opterećenje prometom

-

ocjena metoda ispitivanja

-

priprema smjernica

53 Radni paket 3: Modeliranje dotrajalih konstrukcija i njihov učinak na nosivost (Velika Britanija). Zadaci: -

određivanje vrsta dotrajalosti

-

terensko istraživanje

-

ocjena postojećih metoda procjene

-

ocjena tehnika inspekcije

-

provjera literature

-

eksperimentalni program

-

nacrt smjernica

Radni paket 4: Modeliranje dotrajalih dijelova (Norveška). Zadaci: -

izrada baze podataka

-

odabir dotrajalih dijelova

-

izučavanje tehnika monitoringa (praćenja)

Radni paket 5: Odluka da li dotrajala konstrukcija treba biti sanirana, ojačana ili zamijenjena (Španjolska). Zadaci: -

identifikacija dostupnih sustava

-

provjera literature

-

usporedba s postojećim sustavima

-

izrada kriterija za odluke o konstruiranju sustava

Radni paket 6: Davanje prednosti mostovima u pogledu njihovih potreba: popravak, obnova ili poboljšanje (Slovenija). Zadaci: -

izučavanje postojećih postupaka

-

postupci za određivanje klase stanja

-

smjernice za davanje prednosti

Radni paket 7: Ocjena sustava upravljanja mostovima i njegovo daljnje razvijanje (Francuska, Velika Britanija). Zadaci: -

ocjena postojećih sustava

-

priprema sustava

-

razvoj sustava

Radni paket 8: Koordinacija projekta (Velika Britanija).

54 3.3.2.

SUSTAV GOSPODARENJA MOSTOVIMA

Gospodarenje mostovima podrazumijeva, za svaki pojedinačni objekt, poznavanje i upravljanje čitavim nizom podataka (od osnovnih geometrijskih i tehničkih podataka o objektu do fotografija, projekata ili dijelova projekata, praćenja stanja i oštećenja, te radova na objektu). U tom smislu shvaćen skup ili baza podataka je osnovno sredstvo za rad na održavanju objekata. Na toj osnovi izrađena je aplikacija Sustav gospodarenja mostovima. Praćenje stanja mostova, preduvjet za uspješno i efikasno održavanje, obveza je nadležnog poduzeća, a provodi se putem propisanih sezonskih, godišnjih i glavnih pregleda. Rezultati obavljenih pregleda, tj. uočena oštećenja osnova su za: izradu godišnjih i višegodišnjih planova održavanja prema prioritetima popravaka, praćenje stanja i predviđanje napredovanja oštećenja, te za optimalizaciju troškova održavanja. Cilj je cijelog postupka održavanje zahtijevane sigurnosti građevine i prometa uz što manje troškove, te praćenje uspješnosti primijenjenih projektantskih i izvoditeljskih rješenja radi njihove optimalizacije kod novih objekata. Planiranje popravaka i praćenje stanja, te održavanje skupa objekata (cestovnih ili nekih drugih), podrazumijeva baratanje velikim brojem različitih podataka koji su vezani za neki entitet, te njihovoj obradi u oblik koji će iskazati osobine, sadašnje i očekivano buduće stanje, prioritete i troškove popravaka za svaki pojedini objekt, kao i za sustav u cjelini. Kod cestovnih objekata entitet je most, klizište, propust, potporni zid ili tunel, a njihov se broj može mjeriti stotinama (primjerice grad Zagreb) ili tisućama (državne ceste). Uz svaki pojedinačni objekt vezan je čitav niz podataka (od osnovnih geometrijskih i tehničkih podataka o objektu do fotografija, projekata ili dijelova projekata, praćenja stanja i oštećenja, te radova na objektu) tj. niz podataka koji čine temelj za planiranje i praćenje

održavanja. U tom smislu shvaćen skup ili baza podataka postaje osnovno sredstvo za rad na održavanju objekata. Da bi tako opsežan skup podataka postao sredstvo za rad, mora zadovoljiti određene kriterije: -

svi podaci potrebni za praćenja i planiranja moraju biti uneseni podaci moraju biti povezani međusobno prema nekom entitetu svaki podatak mora biti lako i brzo dostupan svaki skup podataka po određenom kriteriju mora biti lako i brzo dostupan

-

svi podaci moraju biti obrađeni tako da izlazni rezultati budu upravo ono radi čega su podaci i prikupljani, a to je uvid u trenutno stanje i predviđanje budućeg stanja, planovi popravaka prema kriterijima prioriteta, te optimalizacija troškova ulaganja u popravke

Iz svega navedenog proizlazi da je tako definiranu bazu podataka nemoguće voditi bez podrške informatike. Autori su izradili takav sustav za gospodarenje mostovima, a njegova koncepcija izložena je članku.

55 3.3.2.1. OPIS RADA APLIKACIJE Aplikacija je izrađena u nekoliko slojeva: 1. Lociranje mosta u cestovnoj mreži 2. Osnovni podaci o mostu (povijesni i tehnički) 3. Rezultati glavnih pregleda mosta (ustanovljena oštećenja) 4. Modul obrade rezultata pregleda (ocjene i prioriteti popravaka) 5. Troškovnik potrebnih radova na popravcima 6. Radovi koji su na mostu obavljeni sa svim pripadajućim podacima 7. Izvješća kao rezultati obrade podataka

Lociranje mosta u cestovnoj mreži – svaki je most smješten u referentnom sustavu cesta prema cestovnom pravcu, dionici i stacionaži na dionici. Položaj mosta u cestovnoj mreži određuje njegovu važnost obzirom na kategoriju ceste, te izmjereni prosječni godišnji dnevni promet na toj dionici. Referentni cestovni sustav s PGDP-om osobnih i teških

teretnih vozila sastavni je dio aplikacije, odnosno pripadajuće baze podataka, s mogućnošću povezivanja na bilo koji nezavisni referentni sustav u cilju stalnog osvježivanja podataka. Položaj svakog mosta je preko upisanih koordinata prikaziv na karti unutar aplikacije. Osnovni podaci o mostu – osnovni podaci o mostu uključuju opće podatke (godina izgradnje, projektant, radovi koji su na mostu obavljeni i sl.), geometrijske podatke (dužina, rasponi, širine kolnika i staza i sl.), te tehničke podatke o konstrukciji mosta. Kako bi se za svaku vrstu konstrukcije mogli unijeti svi podaci koji su pri obradi potrebni za ocjenu stanja i težine pojedinih oštećenja, izračun troškova i planiranje popravaka po prioritetima, aplikacija omogućuje dijeljenje mosta kao cjeline prema broju rasponskih sklopova. Svaka različitost pojedinog rasponskog sklopa u pogledu statičkog sistema i/ili gradiva promatra se zasebno (primjerice, prilazni vijadukti i glavna konstrukcije, lučni dio i gredni dio do upornjaka i sl.). Svaki se rasponski sklop dalje dijeli na gornji ustroj (ograde, pješački hodnici i razdjelne staze, kolnik, prijelazni uređaji, odvodnja), rasponsku konstrukciju (primarna rasponska konstrukcija, sekundarna rasponska konstrukcija), donji ustroj (ležajevi, stupišta i upornjaci, temelji, prepreke), te prilaze i čunjeve. Svaki se dio unutar pojedine grupe, a za svaki rasponski sklop, posebno određuje prema pripadajućim osobinama: geometrijskim karakteristikama, vrsti materijala, statičkom sistemu, vrsti konstrukcije i sl. Unos svih podataka (osim geometrijskih) omogućen je isključivo iz padajućih izbornika, tj. onemogućen je bilo kakav proizvoljni unos. Svaki pojedini dio mosta kao i most u cjelini povezan je sa pripadajućim fotografijama, te skicama ili izvadcima iz projekta, a dostupni su na maski za unos podataka kod odabira bilo kojeg dijela mosta. Preglednik slika ima osnovne mogućnosti uređivanja slika, povećanja, smanjivanja, zumiranja, dodavanja novih fotografija ili skica/izvadaka iz projekta i sl.

56 Rezultati glavnih pregleda mosta (ustanovljena oštećenja) – aplikacija je predviđena za unos rezultata glavnih pregleda mostova koji se, po propisima, obavljaju svake šeste godine. Uočena se oštećenja detaljno pozicioniraju i kvantificiraju. Po pregledu, svi se rezultati pregleda upisuju preko obrazaca iz aplikacije u bazu podataka, dok se pripadajuće fotografije i skice povezuju iz same aplikacije s pregledom i pripadajućim dijelom objekta. Cilj je odrediti stanje mosta usporedivo sa svim ostalim mostovima u mreži bez obzira na materijal ili konstruktivni sistem, dakle stanju pridružiti broj na osnovi kojega je moguće ustanoviti redoslijed prioriteta poduzimanja radnji održavanja. Ocjenjivanje se osniva na ideji da

most starenjem, kroz period korištenja dotrajava tj. prolazi kroz faze prvo estetskih nedostataka, zatim se pojavljuju oštećenja koje ugrožavaju trajnost pojedinih dijelova, daljnjim procesom dotrajavanja dolazi do ugroženosti prometa i na kraju biva narušena stabilnost konstrukcije. Ova pretpostavka, naravno, ne vrijedi za akcidentne događaje, već za objekte u normalnoj upotrebi. Svi elementi ne prolaze kroz sve faze, tj., neka oštećenja na određenom elementu nikada ne narušavaju stabilnost, a opet neka nikad nisu problem estetike ili sigurnosti prometa. U svakoj fazi postoji nekoliko stadija koji su izraženi ocjenama, pri čemu veća ocjena znači kasniji stadij. Zapravo, za svako oštećenje i za svaki element postoji krivulja odnosa „vrijeme – ocjena“ različitih parametara, ali načelno sličnog oblika. Sve faze života prikazuju se na jedinstvenoj ljestvici ocjena od 0 (nema oštećenja) do 9 (slom elementa). Integriranjem krivulja (ocjena –vrijeme) pronađenih oštećenja za pojedini element dobiva se krivulja ocjena vrijeme za taj element. Oblik krivulje moguće je relativno točno odrediti dugogodišnjim promatranjem mostova u eksploataciji u različitim sredinama. Funkcionalna veza ocjene stanja i vremena važna je radi mogućnosti predviđanja procesa dotrajavanja i određivanja strategije održavanja. Za početak istraživanja u Hrvatskoj krivulju zamjenjujemo bilinearnom funkcijom koja u početku životnog vijeka ima blaži nagib, a nakon dvadesetak godina strmiji nagib. Koeficijent nagiba možemo definirati kao koeficijent brzine dotrajavanja koji se poslije dvadesetak godina ubrzava. U dostupnoj literaturi postoje prijedlozi koeficijenata dotrajavanja za različite elemente, od različitih materijala u različitim zemljopisnim okruženjima i različitim fazama života. Te prijedloge treba kritički primijeniti do određivanja koeficijenata dotrajavanja za naše uvjete.

Stanje mosta ne ocjenjuje se direktno, već se primjenjuje ovakav postupak: -

most se dijeli u logične cjeline za poduzimanje radnji, u ovome slučaju radnji održavanja (gornji stroj, donji stroj, rasponska konstrukcija, prilazi)

-

svaka cjelina sastoji se od elemenata (element je specifični dio cjeline prema funkciji, materijalu i održavanju)

-

iz aspekta stabilnosti, sigurnosti prometa, trajnosti i estetike određena su bitna svojstva elemenata, različita za različite elemente

-

svaki element ne promatra se sa svih aspekata moguća oštećenja, različita za pojedine elemente, unaprijed su određena i svrstana u grupe prema aspektima ocjenjivanja i utjecaju na bitna svojstva elemenata

57 Unos ustanovljenih oštećenja preko aplikacije u bazu podataka koncipiran je na slijedećim pretpostavkama: -

svako oštećenje na elementu ocjenjuje sa aspekta estetike, trajnosti, sigurnosti prometa i stabilnost konstrukcije

-

za svaki su materijal određene vrste oštećenja

-

za svaki se element konstrukcije za pojedini materijal određene su moguće vrste oštećenja,

-

svaka se vrsta oštećenja prema intenzitetu kojeg može poprimiti grupira u nekoliko kategorija

-

istovrsna oštećenja, prema poziciji na određenom dijelu konstrukcije imaju različit utjecaj na estetiku, trajnost, sigurnost prometa ili stabilnost konstrukcije

-

istovrsna oštećenja ukoliko se nalaze na različitim dijelovima konstrukcije imaju različit utjecaj na estetiku, trajnost, sigurnost prometa ili stabilnost konstrukcije

Uzimajući u obzir te pretpostavke, upis ustanovljenih oštećenja koncipiran je na slijedeći način: -

most kao cjelina razdijeljen je na isti način kao kod obrazaca upisa osnovnih podataka (rasponski sklopovi, cjeline i elementi) svakom elementu konstrukcije pridružena su sva oštećenja koja se na tom dijelu mogu pojaviti, a ovisno o materijalu i položaju u konstrukciji svakom oštećenju pridružene su unaprijed definirane ocjene utjecaja tog oštećenja na estetiku, trajnost, sigurnost prometa ili stabilnost konstrukcije za tri moguća intenziteta oštećenja svakom pojedinom intenzitetu oštećenja pridružena je njegova rasprostranjenost u odnosu na promatrani element i to je ujedno i jedini podatak koji se upisuje. Sve ostalo je samo odabir iz ponuđenog izbornika

Osoba odgovorna za pregled mosta s liste mogućih oštećenja kod upisa odabire oštećenje ustanovljeno tijekom pregleda i upisuje njegovu rasprostranjenost. Upis je moguć samo u unaprijed definirana polja koja ukazuju na utjecaj tog oštećenja na jedan od kriterija vrednovanja stanja (estetika, trajnost, sigurnost prometa ili stabilnost konstrukcije). Svakom

oštećenju pridružuju se pripadajuće fotografije i skice. Ukoliko se pregledom pronađe oštećenje koje nije upisano u ponuđenom izborniku oštećenja, dodaje ga se popisu oštećenja u bazi podataka iz same aplikacije i od tog je trenutka i to oštećenje sastavni dio izbornika.

58 Modul obrade rezultata pregleda (ocjene i prioriteti popravaka) – ocjena stanja, u rasponu od 0 do 9, ukazuje na stanje svakog pojedinog elementa konstrukcije sa stanovišta utjecaja na estetiku, trajnost, sigurnost prometa ili stabilnost konstrukcije. U prethodnom je poglavlju pokazano da svako upisano oštećenje daje elementu konstrukcije unaprijed definiranu ocjenu stanja. Dalje se proces ocjenjivanja stanja odvija na slijedeći način: -

za svako upisano oštećenje računa se najveća ocjena (unaprijed definirana) i prosječna ocjena (ovisna o rasprostranjenosti oštećenja na promatranom elementu)

-

za svaki element konstrukcije računa se najveća i prosječna ocjena (iz svih upisanih oštećenja za taj dio konstrukcije)

-

za svaku cjelinu (gornji ustroj, rasponska konstrukcija, donji ustroj, prilazi i čunjevi) računa se najveća i prosječna ocjena (iz ocjena pojedinih elemenata)

-

za svaki rasponski sklop računa se najveća i prosječna ocjena (iz ocjena pojedinih cjelina) za konstrukciju u cjelini računa se najveća i prosječna ocjena (iz ocjena pojedinih rasponskih sklopova)

Sada za svaki pojedini element, cjelinu, rasponski sklop i objekt imamo pokazatelj stanja i to: kritičnog (oštećenje sa najvećim utjecajem na jedan od kriterija stanja) i prosječnog (ovisno o rasprostranjenosti oštećenja). Prioriteti popravaka računaju se za svaki element, cjelinu, rasponski sklop i objekt dodjeljivanjem bodova, a proračun se vrši množenjem dvije varijable: -

varijabla ocjene stanja koeficijent koji ukazuje na važnost objekta u cestovnoj mreži

Koeficijent važnosti objekta u cestovnoj mreži (ili stalni koeficijent) dobiva se upisom osnovnih podataka o mostu i odražava utjecaj kategorije ceste, prosječnog godišnjeg dnevnog prometa, mogućnosti obilaska i vrijednosti objekta. Varijabla ocjene stanja odražava opisane utjecaje rasprostranjenosti i težine pojedinih oštećenja. Takvim načinom određivanja prioriteta popravaka pojedinih dijelova, grupa, rasponskih sklopova i objekta dajemo veću važnost, u slučaju istih ili sličnih ocjena stanja, mostovima koji su značajniji prema svojem položaju u cestovnoj mreži i/ili vrijednosti objekta kao građevine.

Troškovnik potrebnih radova – od upisa rezultata pregleda pojedinih oštećenja, iz obrasca dijela objekta za koji se vrši upis dostupan je padajući izbornik sa opisima stavki i prosječnim jediničnim cijenama za radove koji se odnose na moguće popravke dijela objekta koji se promatra. Upisom svih rezultata pregleda i pripadajućih radova na popravku oštećenja, dobivamo ukupni troškovnik radova razdijeljen na radove i troškove popravaka pojedinih elemenata, cjelina i rasponskih sklopova.

59 Obavljeni radovi na mostu – posebni dio aplikacije Sustav gospodarenja mostovima čine obrasci za unos podataka o radovima koji su na mostovima obavljeni (uključujući građenje mosta) ili se upravo obavljaju. Unose se svi važniji podaci o radovima (izvođač, nadzorni inženjer, opis radova, početak i završetak radova, osnovni podaci iz ugovora i sl.), te svi financijski podaci (privremene i okončana situacija, računi). Svakom su radu pridružene pripadajuće fotografije, izvadci iz projekta ili skice. Ukoliko se pokaže interes, u tom se modulu aplikacije može omogućiti unos cjelokupne gradilišne dokumentacije (građevinski dnevnik, građevinska knjiga, atesti i drugo). Skup svih podataka o radovima čini povijest odvijanja radova na pojedinom mostu koja nam je vidljiva u zbirnom obliku u osnovnom modulu opći podaci o objektu. Izvješća kao rezultati obrade podataka - svi podaci uneseni u bazu podataka mogu se prikazati u obliku izvješća u bilo kojem obliku, a prilagođeno željama i potrebama korisnika. Ovdje su opisani neki značajniji oblici izvješća koji ilustriraju rezultate rada aplikacije. -

Knjižica mosta – čine je osnovni podaci o mostu s fotografijama, položajem na karti i osnovnim izvadcima iz projekta

-

Pregledi mosta – prilažu se knjižici mosta i opisuju ustanovljena oštećenja pojedinih dijelova

-

Troškovnik potrebnih radova – prilaže se izvješću o pregledu mosta

-

Prioriteti radova na popravcima – prikazuju prioritete za razini cestovne mreže, a prikazi mogu biti po različitim kriterijima: prioriteti po dijelovima objekta, grupi, rasponskom sklopu ili objektu kao cjelini (sl. 8). Odabir kriterija ovisi o strateškom opredjeljenju ulaganja u održavanje i, naravno, o financijskim mogućnostima. U svakom slučaju, popravak elemenata konstrukcije čije stanje ulazi u kategoriju ugroženosti sigurnosti prometa ili stabilnosti konstrukcije ne bi smio biti doveden u pitanje niti u jednoj strategiji

3.4. OSTALI POSTUPCI PRIMJENJENI KOD UPRAVLJANJA MOSTOVIMA Osim modeliranja oštećenja, predviđanja i ocjene stanja mosta, optimizacije i određivanja prioriteta kod održavanja, postoje i ostali načini upravljanja mostovima kao što su: -

ukupna cijena koštanja mosta u njegovom životnom vijeku

-

probabilističko modeliranje (engl. probabilistic modelling)

-

analiza rizika (engl. risk analysis)

60

4.PREGLEDI, MONITORING i PROCJENA 4.1. STRATEGIJA ODRŽAVANJA Izgradnja mosta nije jedini cilj mostograditelja, iako se toj aktivnosti poklanja velika pažnja i smatra se da tu treba uložiti najveća financijska sredstva. Međutim, sve više se dolazi do uvjerenja da pažnju treba usmjeriti na problem pouzdanosti mosta. U biti, pod tim pojmom misli se na sigurnost, trajnost i funkcionalnost. Ova tri vida pouzdanosti trebaju se

razmatrati objedinjeno i učinila bi se velika pogreška ukoliko bi se analizirali odvojeno problemi sigurnosti, trajnosti i funkcionalnosti. Strategija održavanja pojedinih mostova na neki način predstavlja upravljanje mostovima na razini pojedinačnog mosta (stavka 3.2.). Smatra se da održavanje mosta mora biti takvo da daje optimalan balans između tehničkog i ekonomskog aspekta. To znači da održavanje treba biti organizirano od aktivnosti koje se dijele na redovite i preventivne. Pri tome, preventivne aktivnosti i ulaganje u početnu kvalitetu, koja se ostvaruje osiguranjem kvalitete, mogu značajno doprinjeti smanjenju ukupnih troškova održavanja za vrijeme životnog vijeka mosta.

4.2. OSNOVNI RAZLOZI OŠTEĆENJA Oštećenja mostova mogu imati različite uzroke i različite utjecaje na razinu pouzdanosti. Neka velika oštećenja mogu imati mali utjecaj na pouzdanost, a obrnuto neka mala oštećenja mogu znatno utjecati na pouzdanost. Treba uočiti činjenicu da postoje oštećenja koja su vidljiva izvana i mogu se otkriti vizualnim pregledom. Nasuprot tome, neka oštećenja mogu se otkriti samo odgovarajućom opremom za pregled.

Slika 4.1.: Vizualno oštećeni most Leister u Engleskoj 61

Slika 4.2.: Vizualno oštećeni dio mosta

Slika 4.3.: Stari most Charles u Pragu iznad rijeke Vltave oštećen od soli koja je služila kao zaštita od stvaranja leda na kolniku

62

4.3. METODE ISPITIVANJA OŠTEĆENJA Metode ispitivanja mostova slične su onima za ispitivanje čeličnih konstrukcija, a temelje se na analitičkim i eksperimentalnim postupcima. Cilj ispitivanja je utvrđivanje da li se konstrukcija mosta ponaša u skladu s teoretskim pretpostavkama dobivenim iz statičke i dinamičke analize. Potrebno je odrediti odgovarajuću metodu ispitivanja, a poželjno je dati prednost jednoj od nerazornih metoda. Međutim, ukoliko je to potrebno, mogu se kombinirati metode koje se temelje na uzimanju uzoraka sa mosta s onim bez razaranja. Nakon završenog ispitivanja potrebno je izraditi završno izvješće koje općenito sadrži: -

osnovne podatke o mostu

-

raspored mjernih mjesta

-

podatke o opremi za ispitivanje

-

sve faze ispitivanja

-

rezultate provedenih mjerenja

-

zaključak o stanju mosta i prijedlog eventualnog ojačanja

4.4. POSTUPCI PROCJENE OŠTEĆENJA Slijed nastajanja i pojavljivanja različitih oštećenja ovisi o mnogo faktora. Procjena oštećenja može se promatrati iz dva različita stanja koja odgovaraju konceptima graničnog stanja uporabivosti i krajnjeg graničnog stanja. Procjena ukupnog stanja konstrukcije sastoji se od procjenjivanja fizikalnih i mehaničkih karakteristika. U slučaju obnove mosta, potrebno je voditi računa o eventualnom povećanju opterećenja, a u slučaju popravka mosta potrebno je eliminirati otkrivena oštećenja. Jedan od bitnih vidova procjene je pouzdanost konstrukcije koja pokriva u određenom vremenskom razdoblju uporabivost i sigurnost konstrukcije, tj. odnosi se na dokaz graničnog stanja uporabivosti i krajnjeg graničnog stanja.

63

5.POPRAVCI, OJAČANJA i ZAMJENA 5.1. OPĆENITO Veliku pažnju treba obratiti na popravke i ojačanja, pa čak i u krajnjem slučaju na eventualnu zamjenu postojećih mostova, i to iz sljedećih razloga: -

kod velikog broja mostova dosegnut je životni vijek u kojem su utvrđena oštećenja koja se progresivno povećavaju

-

od početka 60-ih godina, zaštita od stvaranja leda na kolnicima provodila se posipanjem soli, tako da se sada uočavaju gotovo dramatični učinci te zaštite

-

povećao se broj vozila, naročito onih težih, zatim broj prolaza vozila, te broj prolaza specijalnih tereta koji se već približavaju legalno dopuštenoj shemi opterećenja u normi

Osnovni izraz za dokaz pouzdanosti konstrukcija glasi: Ed ≤ Rd gdje je Ed računski učinak djelovanja, a Rd računska otpornost. Obzirom da oštećena konstrukcija također mora zadovoljiti navedeni uvjet, mogući način dokaza pouzdanosti nakon ojačanja može se u principu podijeliti u dvije grupe: a) U prvom slučaju Ed smanjuje se kako bi se zadovoljio dokaz pouzdanosti. Ovo smanjenje može se postići promjenom konstrukcijskog sustava, smanjenjem raspona, uzimanjem u obzir djelovanja nižeg intenziteta (npr. iz analize stvarnog prometa, itd.). b) U drugom slučaju može se uvjet pouzdanosti zadovoljiti povećanjem vrijednosti Rd. To se može postići npr. povećavanjem poprečnog presjeka, zamjenom konstrukcijskog elementa, primjenom materijala veće čvrstoće, itd. Općenito, čelični mostovi dosižu vrlo visoki životni vijek kako se može vidjeti na primjeru proračuna preostalog vijeka trajanja željezničkog mosta izgrađenog 1895. godine lociranog na željeznici Zagreb – Rijeka.

Najčešći uzroci degradacije čeličnih mostova, na temelju dosadašnjeg iskustva, su sljedeći: -

umor (slika 5.1.)

-

korozija (slika 5.2., slika 5.3., slika 5.4., slika 5.5., slika 5.6., slika 5.7.)

-

zajednički učinak umora i korozije

-

pojava pukotina (iz različitih razloga)

-

pojava prevelikih progiba i iskrivljenja konstrukcijskih elemenata

-

različita oštećenja, posebno od udara vozila

64 UMOR – umor predstavlja oštećenje konstrukcijskog elementa u konstrukciji postepenim širenjem pukotine, koje je uzrokovano učestalim ponavljanjem naprezanja.

Slika 5.1.: Definicija umaranja materijala KOROZIJA – nenamjerno nagrizanje metalnih površina kemijskim ili elektrokemijskim djelovanjem atmosfere, vode, kemikalija, itd. Najpoznatija korozija je rđanje (ili hrđanje) željeza od kisika u zraku, vodene pare ili slabih rastopina soli. Problem korozije mora se rješavati već pri projektiranju, pa sve do održavanja izvedene konstrukcije. Čelici koji se primjenjuju za izradu konstrukcija moraju se zaštititi od korozije. Uobičajeno je da se proizvodi valjanja (profili, ploče, itd.) odmah pri izlasku iz pogona zaštite tankim slojem boje, koja štiti elemente od korozije za vrijeme izrade konstrukcije. Taj premaz zove se shop-primer. Zaštitne boje koje se koriste brzo se suše (30 do 120 sekundi), a nanose se u vrlo tankom sloju. Kada je konstrukcija na gradilištu montirana, nanose se slojevi temeljne i završne boje. Zbog razlike u napredovanju korozije, važno je odrediti uvjete okoline u kojoj se nalazi čelična konstrukcija. Tako, na primjer, u pustinjskoj klimi, gdje je zrak gotovo bez vlažnosti čelik

praktički ne korodira. Čelik najviše korodira na području uz more i u industrijskim zonama.

Slika 5.2.: Primjer korozije na čeličnoj konstrukciji 65

Slika 5.3.: Primjer korozije na čeličnoj konstrukciji

Slika 5.4.: Primjer korozije na čeličnoj konstrukciji

66

Slika 5.5.: Primjer korozije na čeličnoj konstrukciji

Slika 5.6.: Primjer korozije na čeličnoj konstrukciji

67

Slika 5.7.: Primjer korozije na čeličnoj konstrukciji Zaštita od korozije:

Aktivna – rješavanjem detalja u fazi projektiranja

Slika 5.8.: Primjeri aktivne zaštite od korozije Pasivna – raznim premazima prilikom proizvodnje, montaže i održavanja konstrukcijskih elemenata Pasivna zaštita ostvaruje se: -

organskim premazima (temeljni i završni)

-

metalnim presvlakama (cinčanje, galvaniziranje, metaliziranje)

-

anorganskim presvlakama (emajliranje, fosfatiranje, bromiranje)

-

katodnom zaštitom (konstrukcija služi kao katoda, stalno je pod naponom vrlo malog intenziteta) 68

Način popravka mosta ovisi o različitim čimbenicima koji mogu biti sljedeći: -

kvaliteta čelika

-

način izvedbe priključaka (varovi ili vijci)

-

stupanj statiče neodređenosti

-

uzrok oštećenja (umor, korozija, itd.)

-

stupanj oštećenja poprečnog presjeka ili elementa

-

cijena zatvaranja prometa za vrijeme popravka

-

opseg i broj mjesta koja se popravljaju

5.2. VRSTE SPOJEVA ČELIČNIH ELEMENATA

Spojevi čeličnih elemenata počeli su se ostvarivati najprije zakovicama, zatim vijcima, te konačno zavarivanjem i visokovrijednim vijcima. U tijeku eksploatacije konstrukcija opažanjem su utvrđene neke karakteristične osobine ponašanja pojedinih tipova spojeva. 5.2.1.

VIJČANI SPOJEVI

-

obični (slika 5.9.)

-

visokovrijedni (slika 5.10.)

Slika 5.9.: Obični vijci

Slika 5.10.: Visokovrijedni vijci

69 Prilikom izvedbe vijčanih spojeva potrebno je voditi računa o: -

uvjetima izrade rupa za vijke

-

dopuštenim odstupanjima izrađenih rupa

-

usklađenosti kvalitete vijaka sa zahtjevima iz projekta

-

ugradnji matica vijaka (eventualno sprečavanje odvrtanja)

-

podložnim ugradnje)

pločicama

vijaka

(mogućnost

izostavljanja

njihove

-

pritezanju vijaka (razlika između običnih i visokovrijednih vijaka)

-

obradi površina za tarne spojeve (slika 5.11.)

-

spajanju elemenata s tarnim spojevima (dopuštena odstupanja pri spajanju)

Slika 5.11.: Tarni spoj

5.2.2.

ZAKOVANI SPOJEVI

Zakovice (slika 5.12.) se u metalnim građevinskim konstrukcijama uglavnom više ne primjenjuju. Vijci su potisnuli njihovu primjenu. Dijele se na one sa polukružnom, poluupuštenom i upuštenom glavom (slika 5.13.).

Slika 5.12.: Primjer zakovane izvedbe 70

Slika 5.13. Vrste zakovica: s polukružnom, poluupuštenom i upuštenom glavom

5.2.3.

ZAVARENI SPOJEVI

Zavareni spojevi po vrstama se dijele na: -

zavari u uvali (slika 5.14.)

-

sučelni zavari (slika 5.15.)

-

zavari u rupama (slika 5.16.)

-

zavari u žlijebu (slika 5.17.)

-

zavari u prorezu (slika 5.18.)

Slika 5.14.: Zavari u uvali

Slika 5.15.: Sučelni zavari 71

Slika 5.16.: Zavari u rupama

Slika 5.17.: Zavari u žlijebu

Slika 5.18.: Zavari u prorezu

Zavareni spojevi trebaju se izvesti tako da zadovolje temeljne zahtjeve glede: -

postupka zavarivanja

-

razine postignute kvalitete

-

postupka kontrole kvalitete

-

metoda ispitivanja

72

5.3. OCJENA STANJA i POPRAVKA MOSTA 5.3.1.

ODREĐIVANJE

REDOSLIJEDA

SAŽETAK

Podaci na osnovu kojih se ocjenjuju elementi mosta, pa onda i most kao cjelina prikupljaju se vizualnim pregledom. Ocjena se određuje na osnovu utvrđenih i zabilježenih oštećenja s aspekta pouzdanosti, sigurnosti prometa i trajnosti. Ocjena ima dominatno konstruktorski karakter i odnosi se na stabilnost i sigurnost mosta u upotrebi, dakle utvrđuje ispunjenje bitnih svojstava građevine prema Zakonu o građenju. Nakon što svi mostovi mreže zadovolje zahtjeve ZOG-a trajnost dominira kao kriterij za ocjenu stanja. Kriterij trajnosti u osnovi ima ekonomski karakter: optimalizacija trošenja sredstava namijenjenih održavanju s ciljem zadržavanja bitnih svojstava građevine. 5.3.2.

UVOD

Zakon o javnim cestama odredio je planske temelje građenja i održavanja javnih cesta kroz strategiju i program građenja i održavanja. Strategija utvrđuje ciljeve i plan razvitka javnih cesta u skladu sa Strategijom prostornog uređenja Republike Hrvatske, a sadrži, između ostalog, potrebe te prijedlog kriterija prioriteta održavanja javnih cesta. Program građenja i održavanja donosi se, u skladu sa Strategijom, za plansko razdoblje od četiri godine, a ostvaruje se kroz godišnje planove građenja i održavanja koje donose poduzeća i uprave nadležne za gradnju i održavanje pojedinih kategorija prometnica. Godišnji plan održavanja sadrži prikaz zatečenog stanja na početku planskog razdoblja, određivanje razina prednosti održavanja, planirana ulaganja u održavanje ovisno o zatečenom stanju i utvrđenoj razini prednosti i standardu održavanja, te prikaz očekivanog stanja na kraju planskog razdoblja. Osnovni ciljevi planiranja i provođenja planova održavanja su sprečavanje propadanja cesta te dovođenja u projektirano stanje, omogućavanje sigurnog odvijanja prometa, kao i smanjenje troškova korisnika dobrim stanjem cesta. Kvalitetna izrada planova, od godišnjih planova do strategije, ovisi o poznavanju i jednoznačnom određivanju nekoliko bitnih preduvjeta: -

određivanje trenutnog stanja kao osnovnog preduvjeta za daljnje planiranje (ocjena stanja mosta)

-

određivanje prioriteta održavanja

-

određivanje načina održavanja tako da se, uz zadane prioritete, a na osnovu trenutnog stanja te uz planirana ulaganja, na kraju planskog razdoblja postiže očekivana razina uslužnosti, sigurnosti i trajnosti prometnica

5.3.3.

OCJENA STANJA MOSTA

Osnova za određivanje stanja su oštećenja zbog kojih, u većoj ili manjoj mjeri, most odstupa od projektiranog stanja. Utjecaj istovrsnih oštećenja na stanje elemenata mostova, te mostove u cjelini ovisi o nizu parametara od kojih su najvažniji:

-

73 vrsta mosta prema načinu prijenosa sila na rasponsku konstrukciju i temeljno tlo

-

oblik presjeka elemenata koji preuzimaju sile

-

gradivo elementa koji preuzima sile

-

pozicija oštećenja u konstrukciji mosta

Prema tome, ocjena stanja mosta je funkcija ovisna o dvije varijable: -

vrsti, gradivu i obliku konstrukcije, te položaju u konstrukciji na kojem je oštećenje uočeno

-

vrstama i intenzitetima oštećenja na elementima konstrukcije

Da bi bilo moguće usporediti stanja na raznovrsnim konstrukcijama (prva varijabla ocjene stanja), uvodi se model standardizirane ocjene sa slijedećim odrednicama: -

most čine standardni elementi čija se važnost u konstrukciji određuje prema kriterijima: stabilnosti, prometne sigurnosti i utjecaja na trajnost drugih elemenata

-

podaci o oštećenjima rezultat su vizualnog pregleda i bezrazornih terenskih metoda ispitivanja

-

ocjenjuje se funkcioniranje elementa konstrukcije obzirom na zatečena oštećenja

-

ocjena stanja elementa proizlazi iz važnosti elementa i njegovog funkcioniranja

-

ocjena mosta proizlazi iz ocjene stanja svih elemenata mosta

-

određivanje redoslijeda popravaka mostova u mreži rješava se kao višekriterijalni problem s kriterijima: ocjena dijelova mosta i mosta u cjelini, te važnosti mosta u mreži

Dva su osnovna tipa podataka koji se unose u model za svaki most i koji zajedno čine varijable ocjene stanja mosta: -

podaci o konstrukciji i elementima mosta (stalni podaci)

-

podaci o oštećenjima (promjenjivi podacirezultati glavnih pregleda)

5.3.4.

ODREĐIVANJE PRIORITETA POPRAVAKA MOSTOVA

Pregledi mosta imaju za cilj na standardnim elementima uočiti i registrirati nedostatke i pratiti njihov razvoj. Kako bi unos uočenih oštećenja bio jednoznačno određen, izrađuje se Katalog oštećenja kao popis svih oštećenja koja se mogu pojaviti na pojedinim dijelovima mosta. Popisu su pridruženi intenziteti (faze) razvoja pojedinog oštećenja kao točno određene (izmjerljive) veličine. Tijekom pregleda uočeno se oštećenje pronalazi u katalogu, te se mjerenjem ustanovi intenzitet (faza) razvoja u kojem se nalazi. Podaci koji treba prepoznati i registrirati tijekom pregleda su: -

element u konstrukciji vrsta oštećenja veličine karakterističnih svojstava oštećenja rasprostranjenost oštećenja

74 U Katalogu oštećenja svakom oštećenju pripada jedna stranica sa slijedećim podacima: -

fotografija vrste oštećenja

-

vrsta oštećenja

-

faze oštećenja sa graničnim veličinama karakterističnih parametara

-

najmanja i najveća faza za to oštećenje (sva oštećenja ne moraju imati sve faze razvoja)

-

ocjena elementa (na osnovi vizualnog pregleda) koja odgovara pojedinoj fazi oštećenja

-

linija dotrajavanja u funkciji vremena (prikazana tabelarno)

-

vrsta popravka za pojedinu fazu oštećenja s jediničnim cijenama

Tablica 5.1.: Odnos faze razvoja oštećenja i ocjene elementa Nakon prepoznavanja oštećenja prema Katalogu oštećenja, mjerenja karakterističnih parametara, te pridruživanja ocjene elementu, potrebno je odrediti redoslijed popravaka na mostu jer nije isto da li je ocjenom 6 (najlošija ocjena) ocijenjena ograda ili glavna nosiva struktura. Naime, potrebno je uzeti u obzir važnost elementa mosta i u sudjelovanju s ocjenom odrediti redoslijed popravka. Problem određivanja opasnosti pojedinog oštećenja na most u cjelini svodi se na određivanje redoslijeda važnosti elemenata promatranog mosta prema izabranim kriterijima: sigurnosti konstrukcije, sigurnosti prometa, trajnosti i ocjeni stanja postignutoj prilikom pregleda. Kako su kriteriji međusobno neusporedivi (mjere sigurnosti prometa i sigurnosti konstrukcije, trajnosti i konačno ocjene nisu iste), a prioritet se određuje obzirom na te kriterije, treba posegnuti za matematičkim modelom višekriterijalne analize za rješenje tog problema. Određivanje oštećenja i bilježenje karakterističnih veličina predstavljaju osnovicu algoritmu koji izračunava ocjene stanja pojedinih elemenata, prioritet popravaka, opću ocjenu mosta i usporedbu stanja mostova u promatranoj cestovnoj mreži. U ovom istraživanju razvijen je algoritam na osnovi matematičke višekriterijalne analize, međutim primjena različitih algoritama ne dovodi do bitnih različitosti u ocjenama elemenata i stanja mostova kao cjeline. Presudan utjecaj ima ocjena elementa koja je donesena na osnovi pronađenih oštećenja.

5.4. POPRAVCI ČELIČNIH KONSTRUKCIJA

75

Prije izrade projekta popravka važno je razmotriti ekonomsku opravdanost popravka u odnosu na mogućnost zamjene ili elementa koji se razmatra ili čitave konstrukcije. Tipično je za popravke čeličnih mostova da se koristi relativno malo materijala u odnosu na veliki opseg radova.

Stoga se obično radi pogrešna procjena ekonomske usredotočavajući se na minimizaciju utroška materijala.

opravdanosti

Najprikladniji postupci popravaka za pojedinačne konstrukcije ovise o brojnim parametrima koji obuhvaćaju: -

osnovni materijal iz kojeg je izvedena konstrukcija

-

način izvedbe (zavarena, vijčana, zakovana, itd.)

-

stupanj statičke neodređenosti

-

uzrok oštećenja (korozija, umor, itd.)

-

težina oštećenja

-

troškovi uzrokovani zatvaranjem prometa

-

proširenje i broj popravaka

5.5. ZAMJENA MOSTA Na temelju analize stanja postojećih mostova proizašla je spoznaja o razvrstavanju mostova u dvije kategorije: -

Strukturalno manjkavi mostovi – mostovi koji ne mogu ostvariti razinu pouzdanosti za djelovanja za koja su početno dimenzionirani. Zahtijeva se njihova zamjena ili eventualno ojačavanje

-

Funkcionalno zastarjeli mostovi – mostovi koji ne mogu ostvariti razinu pouzdanosti za nova normirana djelovanja, budući da ona prekoračuju djelovanja za koja je most prvotno dimenzioniran

Donošenje odluke o eventualnoj zamjeni mosta treba biti provedeno na temelju dobro odabrane strategije. Postoje brojne znanstveno utemeljene metode za donošenje odluke o tako radikalnoj akciji.

5.6. TIPOVI UGOVORA Izbor tipa ugovora može dati ugovaratelju poticaj da izgradi most u što kraćem roku, a da se pri tome ne ugrozi njegova pouzdanost. Tako se, na primjer, u Velikoj Britaniji koristi obično tip ugovora „Lane Rental“ za potrebe UK Highway Agency. U tom ugovoru daje se poticaj za dovršenje izgradnje mosta prije ugovorenog roka, ali se također preuzima i novčana kazna u slučaju zakašnjenja.

76

5.7. KOMUNIKACIJA S JAVNOŠĆU U SLUČAJU ZAMJENE MOSTA U slučaju zatvaranja prometnice radi zamjene mosta (slika 5.19.) treba pažljivo odabrati strategiju komuniciranja s javnošću. U vezi toga, potrebno je obično provesti sljedeće aktivnosti: -

izvjestiti o zatvaranju priopćavanja

prometnice

preko

sredstava

-

posebno obratiti pažnju na obavijest u lokalnom tisku

-

obaviti konzultacije s poduzećima za transport robe i putnika

-

izvjestiti o zatvaranju mosta na javnim tribinama

javnog

Slika 5.19.: Primjer zatvaranja prometnice radi zamjene mosta

77

6.MONITORING Mora se posebno naglasiti da su mjerne tehnike samo jedan od vidova zadovoljavajućeg programa monitoringa. Drugi važni vidovi tog programa su: -

jasno definirani ciljevi

-

plan strategije

-

instalacije opreme

-

pribavljanje podataka

-

obrada podataka

-

provjera i pouzdanost podataka

-

dokumentacija

-

prezentacija rezultata za krajnjeg korisnika

Kompjuterizirani sustav monitoringa mora posebno zadovoljiti definirane ciljeve i ne smije biti samo atraktivna instalacija. Ovi ciljevi mogu biti jedan ili više između dolje navedenih: -

osigurati nosivost i uporabivost tijekom planiranog životnog vijeka

-

optimirati troškove popravaka i održavanja

-

provjera novih pravila dimenzioniranja

-

istraživanje i razvoj novih tipova konstrukcija

Važno je napomenuti da kompjuterizirani sustav monitoringa nije projekt ili cilj koji je sam sebi svrha, nego je to alat potreban za realizaciju projekta. Stoga, svi podaci moraju biti obrađeni i analizirani zajedno sa rezultatima geodetskih izmjera prije nego što se donesu zaključci o stanju konstrukcije. Nekoliko od prethodno navedenih ciljeva mogu se primjeniti za poseban projekt monitoringa ovisno o tipu konstrukcije, vjerojatnosti pojave oštećenja i posljedica oštećenja. Primjena kompjuteriziranog sustava monitoringa može biti posebno zanimljiva kod:

-

pojedinih konstrukcija, čiji su poprečni presjeci reprezentativni i koji se ponavljaju zbog jednostavnosti projektiranja, opterećivanja i/ili zbog materijala iz kojeg su izvedene

-

specijalnih konstrukcija ili prototipova

-

konstrukcijskih elemenata koji su nepristupačni ili su teški za pristup kod pregleda i održavanja

-

konstrukcija u posebno agresivnom okolišu

-

konstrukcija, gdje je oštećenje otkriveno i praćeno i primjenjuje se monitoring za prikupljaje daljnjih podataka prije nego što se izvrši popravak

-

pojedinih konstrukcija koje su popravljene i gdje je tip popravka tipičan za veliki broj mostova

-

konstrukcija kod kojih je obavljen znatan popravak

Važno je prepoznati da strategija kompjuteriziranog monitoringa zahtjeva multidisciplinaran tim stručnjaka. 78 Koje parametre mjeriti, koje senzore koristiti i gdje ih smjestiti, suštinska su pitanja koja traže odgovor prije nego što se počne detaljno planirati monitoring. Odgovori na ova pitanja moraju se čvrsto temeljiti na strategiji sustava monitoringa kao i na očekivanim rezultatima dobivenim pomoću senzora. Ukoliko je zahtijevano, na primjer, samo dobivanje upozorenja o nastupajućoj koroziji, tada ovo nije dovoljno za projektiranje sustava koji će zadovoljiti naručitelja za dulje vrijeme. Ovako oblikovan zahtjev nije potpun jer nije specificirano područje konstrukcije koje se promatra. Ta područja mogu biti: -

najizloženije područje

-

najkritičnije područje iz aspekta pouzdanosti

-

najskuplje područje za popravak

Na slici 6.1. zorno su prikazana prethodno navedena područja monitoringa.

Slika 6.1.: Moguće postavljanje senzora (najizloženije područje, najkritičnije područje iz aspekta pouzdanosti ili najskuplje područje za popravak)

79 Vrlo je ilustrativan primjer problema korozije kod armiranobetonskih mostova. Na različitim razinama po visini mosta različite su otpornosti na koroziju armature. Obzirom na tu činjenicu, na slici 6.2. dan je prijedlog smještaja mjernih područja i točaka za što bolje praćenje trajnosti konstrukcije.

Slika 6.2.: Prijedlog smještaja mjernih područja i točaka u odnosu na morsku razinu

80

6.1. PRAĆENJE POMAKA MOSTOVA Geodetska mjerenja pomaka već dugo vrijeme imaju važnu ulogu u deformacijskoj analizi. Iako fotogrametrijske i satelitske (GPS) metode imaju veliku primjenu u mjerenjima pomaka, mnogo je slučajeva kada

točnost, cijenu, uvjete na terenu i zahtjeve za opremom bolje zadovoljavaju klasična geodetska mjerenja kutova i duljina, odnosno polarna mjerenja i nivelman. Mjerenja s pomoću totalnih mjernih stanica važan su izvor informacija u praćenju pomaka različitih objekata. Do prije nekoliko godina velik je problem bio nemogućnost automatskih izvođenja mjerenja, no danas su ona omogućena razvojem robotiziranih mjernih stanica. Precizni servomotori u kombinaciji s funkcijom automatskog prepoznavanja cilja danas omogućuju mjerenje kutova s boljom preciznošću. Iako se kontinuirana praćenja pomaka građevinskih objekata najčešće izvode samo s mjernim stanicama, u nekim je slučajevima potrebna i kombinacija s GPS mjerenjima. To je posebice važno ako se mjerna stanica postavlja u području deformacija. GPS mjerenja se tada koriste za izmjeru kontrolnih točaka mreže. Praćenje mostova tijekom njihove izgradnje i poslije tijekom uporabe već je dugo vrijeme zadaća inženjerske geodezije. Nadležnost za poslove održavanja i praćenja mostova u Njemačkoj ima Uprava za izgradnju cesta Straßenbauverwaltung, a njezini su poslovi zakonski regulirani. Geodetski poslovi vezani uz izgradnju mostova u Hrvatskoj se obavljaju i pri probnim opterećenjima mostova neposredno nakon izgradnje, što u Njemačkoj nije praksa. Određivanje pomaka i deformacija obavlja se u slučajevima različitih oštećenja i dotrajalosti konstrukcije. Tehnička podloga za mjerenje pomaka i ispitivanje mostova dano je normama. Osnovnu podlogu za geodetska mjerenja na mostovima u Njemačkoj daje norma DIN 1076 Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen – Überwachung und Prüfung iz 1999. godine. Normom se, za potrebe sigurnosti u prometu, propisuju različita probna ispitivanja mostova i drugih građevnih konstrukcija svakih 6 godina. Takvim ispitivanjima nastoje se otkriti oštećenja u geometrijskoj konstrukciji mosta kako bi se na vrijeme spriječile daljnje štete. Općenito, praćenje pomaka mostova, ovisno o terenskim prilikama i zahtijevanoj točnosti, može se obavljati: -

nivelmanom

-

mjernim stanicama

-

GPS opažanjima

-

laserskim skenerima

S obzirom na veću položajnu nego visinsku točnost, GPS opažanja daju zadovoljavajuće rezultate pri određivanju horizontalnih pomaka. Stoga se mjerenja vertikalnih pomaka u pravilu obavljaju preciznim nivelmanom, što je ujedno i najtočnija metoda. Vrlo često je međutim nemoguće fizički

zatvoriti promet preko mosta, pa se tada upotrebljavaju GPS prijamnici, mjerne stanice i u novije doba laserski skeneri.

81 6.1.1.

PRAĆENJE POMAKA MOSTA NA AUTOCESTI MünchenBerlin

Na vanjskom području Münchena, na autocesti München-Berlin nalazi se prometno visokofrekventni most (slika 6.3.).

Slika 6.3.: Most na autocesti München-Berlin Most je izgrađen potkraj 1960-ih godina, dugačak je više od 600 m i sastavljen od 20 raspona. Ispod mosta prolaze željeznička pruga i pruga podzemne željeznice. S obzirom na dugogodišnju visoku gustoću prometa preko mosta i na vremenske utjecaje, na više mjesta na konstrukciji pojavila su se različita oštećenja (slika 6.4.).

Slika 6.4.: Oštećenja armature mosta

82 Posebno su uočljiva oštećenja na željeznoj armaturi na donjem dijelu rasponske konstrukcije mosta zbog djelovanja vode i soli, što uzrokuje pucanje i otpadanje betona. S obzirom na veliki prometni značaj i sve veću prometnu gustoću, most je bilo potrebno sanirati. U tu je svrhu Katedra za geodeziju na TUM-u dobila u rujnu 2004. zadatak pratiti vertikalne pomake konstrukcije radi točnog određivanja deformacija, što je bila podloga daljnjem građevinskom projektu sanacije. Kako se promet na mostu ne smije zaustavljati, razvijen je kinematički sustav za mjerenje pomaka ispod mosta. Sustav obuhvaća bezreflektorno mjerenje pomaka u 18 polja na donjem dijelu rasponske konstrukcija mosta s pomoću robotizirane mjerne stanice (slika 6.5.).

Slika 6.5.: Kinematički mjerni sustav za praćenje vertikalnih pomaka mosta

83 Područje mjerenja obuhvaća raster točaka od 2 x 2 m. Visinske razlike (vertikalni pomaci) računaju se kao razlike između n-te i nulte epohe mjerenja. Dva polja iznad željezničke pruge naknadno su pojačana posebnom čeličnom konstrukcijom tako da njih nije potrebno pratiti. Za potrebe praćenja pomaka mosta uspostavljena je referentna geodetska mreža ispod mosta. Na stupove mosta, na visini od otprilike 0,5 m, postavljene su posebno izrađene metalne konzole kao stajališta instrumenta s uređajem za prisilno centriranje (slika 6.6.).

Slika 6.6.: Konzole s uređajem za prisilno centriranje Postavljene su ukupno 22 konzole. Osim konzola na stupovima mosta, na donjem dijelu rasponske konstrukcije mosta postavljeno je i 65 prizama koje su služile za praćenje pomaka, ali i za kontrolu bezreflektornih mjerenja (slika 6.7.).

Slika 6.7.: Postavljanje prizama Na konzole je na podnožne ploče postavljana mjerna stanica i prizme, te je izmjerena referentna mreža. Visinske razlike između konzola izmjerene su preciznim nivelmanom. Kutovi su mjereni u tri girusa s pomoću robotizirane mjerne stanice. Korišten je i meteorološki uređaj za mjerenje temperature i tlaka zraka za izračunavanje pripadne korekcije. Za izjednačenje referentne mreže uzeti su podaci polarnih mjerenja i nivelmana. Izjednačenje je obavljeno s pomoću dva softvera, a postignuta je ukupna horizontalna nesigurnost od 0,6 mm i visinska nesigurnost od 0,5 mm.

84 Iz CAD crteža mosta izrađena je datoteka s rasterom točaka na stropu koja sadrži broj točke i koordinate. Program automatski učitava datoteku s točkama i započinje mjerni ciklus. Na osnovi koordinata točke preuzetih iz datoteke, mjerna stanica servomotorima se usmjerava na cilj i obavlja

mjerenje. Mjerenja na donjem dijelu rasponske konstrukcije obavljena su u tri niza sa pet ponavljanja. Mjerenja se obavljaju automatski, bez potrebe za učešćem geodetskog stručnjaka.

6.1.1.1. POČETNI REZULTATI MJERENJA Prva mjerenja obavljena su potkraj listopada 2004. godine i služila su kao nulta epoha za ostala mjerenja. Bezreflektorno je izmjereno ukupno više od 2800 točaka na stropu mosta. Mjerenja su se periodično obavljala svakih 6 mjeseci do kraja 2006. godine. Svaka je točka opažana pet puta. Na osnovi mjerenja iz triju epoha konačni je rezultat izračunan kao obična aritmetička sredina. Kako su za to praćenje najvažniji vertikalni pomaci, za svako je stajalište izračunana teoretska ravnina donjeg dijela rasponske konstrukcije mosta. Razlike između dobivenih visina i te ravnine prikazuju upravo deformacije u polju odnosno konstrukciji. Visinske razlike su se kretale u području od nekoliko centimetara, što je bio dobar pokazatelj postojanja određenih deformacija. Mjerenja u nultoj epohi dobivena su s preciznošću boljom od 1 mm. Daljnjim mjerenjima dobile su se razlike u odnosu na nultu epohu, a time su se mogli izvesti pouzdani zaključci o deformacijama mosta. Razvoj mjernih tehnologija i instrumentarija doveo je do pojave robotiziranih mjernih stanica i mogućnosti bezreflektornih mjerenja, što se još ne tako davno činilo nezamislivim. Takvi mjerni senzori mogu se uspješno implementirati u sustave za kinematičko određivanje pomaka i deformacija različitih građevina. Kinematički mjerni sustavi prikazani u ovom radu, ovisno o konkretnom zadataku, pokazuju iznimno dobru preciznost i pouzdanost pri mjerenju pomaka. Povezivanjem mjernih senzora s računalom, uz odgovarajući softver, moguće je uspostaviti potpuno automatizirani mjerni sustav. Posebno su važna bezreflektorna mjerenja, koja omogućuju praćenje pomaka i ondje gdje je fizički nemoguće signalizirati mjernu točku prizmom ili ondje gdje bi njihov broj i postavljanje bili neekonomični. Daljnjim razvojem bezreflektornih mjerenja duljina zasigurno će postići bolji rezultati s obzirom na njihovu kvalitetu. U budućim aplikacijama očekuje se primjena takvih sustava u praćenju klizišta tla te u drugim različitim inženjerskim zadacima.

85

7.ZAKLJUČAK Mostovi kao građevinski objekti značajan su dio prometnog sustava svake zemlje. Svako njihovo oštećenje ili veće deformacije djeluju na stupanj sigurnosti, a eventualnim isključenjem iz prometa, dolazi do djelomičnog ili potpunog raspada prometnog sustava. Podjela mostova, održavanje mostova, upravljanje mostovima, popravci mostova, te permanentno praćenje ponašanja mostova i monitoring mostova opširno je opisano u ovom radu, bogato popraćeno primjerima, slikama, grafičkim prikazima i fotografijama.

86

8.Literatura:

[1] Androić, B.; Čaušević, M.; Dujmović, D., Džeba, I., Markulak, D.; Peroš, B.: Čelični i spregnuti mostovi, IA Projektiranje, Zagreb 2006. godine [2] Androić, B.; Dujmović, D.; Džeba, I.: Metalne konstrukcije I, Institut građevinarstva Hrvatske, Zagreb 1994. godine [3] Internet

87