Danijel Tenžera, dipl.ing.građ. – Hrvatske ceste d.o.o., Vončinina 3, Zagreb; Boris Ukrainczyk, dipl.ing.građ., Ludinska 5, Zagreb

Danijel Tenžera, Boris Ukrainczyk

OBNOVA MOSTA MOKRICE NA DRŽAVNOJ CESTI D1 S OSVRTOM NA TROŠAK OBNOVE

RENEWAL OF THE BRIDGE MOKRICE ON STATE ROAD D1 WITH THE COST REVIEW

Ključne riječi: pregled mosta, obnova mosta, zamjena stupa, ojačanje trakama od PAV-a Keywords: bridge inspection, renewal of bridge, replacement of pier, reinforcement by FRP strips

SAŽETAK Most Mokrice preko rijeke Krapine na D1 obnovljen je nakon 50 godina eksploatacije. Na mostu je još tijekom gradnje došlo do slijeganja jednog stupa što je izazvalo denivelaciju rasponske konstrukcije. Specijalističkim pregledom mosta utvrđena su znatna oštećenja. Obnovljen je i proširen gornji ustroj mosta te poravnato postojeće uleknuće kolničke ploče. U sklopu obnove zamijenjen je zakrenuti stup i temelj stupa na obali rijeke, a kolnička ploča ojačana je trakama od polimera armiranog ugljičnim vlaknima. Troškovi obnove uspoređeni su s nekoliko sličnih sanacija armirano-betonskih mostova.

SUMMARY Bridge Mokrice over the river Krapina on D1 was renewed after 50 years of exploitation. During the construction one pier had sank what caused the denivelation of the pavement. Special inspection was performed and serious damages of the bridge were recorded. The bridge was renewed and widened, sank surface was flattened. Within the reconstruction, rotated pier was replaced as the foundation on the river bank. Reinforced concrete slab was strengthened by fibre reinforce polymer strips. Renovation costs are compared with several similar renewals of reinforced concrete bridges.

1. UVOD Most Mokrice (Slika 1.) preko rijeke Krapine na državnoj cesti D1 izgrađen je 1962. godine. Ukupna duljina mosta je 54,90 m, a prije obnove je ukupna širina bila 7,99 m, sa širinama kolnika između rubnjaka 6,53 m. Most ima tri raspona, srednji je 17,50 m, a krajnji rasponi su po 14,20 m.

Rasponska konstrukcija mosta je kontinuirani okvir (dvozglobni), poduprt s dva pendl-stupa temeljena uz obalu rijeke. Rasponska konstrukcija je ploča olakšana u središnjim dijelovima pojedinih raspona otvorenim kasetnim šupljinama dimenzija (70 x 100 x 50) cm. Uz ležajeve ploča je puna. Armiranobetonska konstrukcija izvedena je na mjestu. Stupovi i upornjaci debljine 50 cm izvedeni su u širini mosta, vjerojatno su temeljeni na pilotima. Most prije obnove nije imao prijelaznih naprava. Izvorna projektna dokumentacija nije pronađena.

Odvodnja

Odvodnja

Odvodnja

Vodostaj u vrijeme pregleda mosta (20.01.2006.)

Odvodnja

Krapinske toplice

Presjek Tlocrt

Presjek Pogled

Stubičke toplice

štedni otvori70×100×50cm

TEREN

2,5%

Slika 1. Pogled, tlocrt i presjek mosta Mokrice, prije obnove

Projektnim zadatkom zahtijevano je proširenje mosta, tako da širina kolnika između rubnjaka bude 6,60 m, te hodnika 1,20 m s visinom rubnjaka 0,20 m.

2. PREGLED MOSTA Specijalistički pregled mosta s uzimanjem uzoraka za laboratorijska ispitivanja proveden je početkom 2006. godine. Pregledom je utvrđeno da je opće stanje mosta loše.

2.1 Vizualni pregled mosta

Vizualni pregled mosta po konstruktivnim elementima proveden je s približnom kategorizacijom prema Tablici 1 [1]. Na osnovu vizualnog pregleda i kategorizacije odabrane su karakteristične lokacije za detaljni pregled s ispitivanjima „in situ“ te laboratorijskim ispitivanjima uzoraka betona na kojima su egzaktnim mjerenjima određeni parametri koji definiraju stanje betona, stupanj degradacije strukture i postojeće procese razaranja betona i armature [2].

Tablica 1. Kriteriji za vizualnu kategorizaciju

KTG. STANJE BETONSKE KONSTRUKCIJE

0 Površine bez nedostataka

I Nedostaci u izgledu, koji ne utječu na trajnost, kao neravnine, naglašeni radni spojevi, zacurivanja, udubljenja od zaostale vode ili zraka pri betoniranju, itd.

II Mrežaste pukotine < 0,1 mm, segregacije, manja izluživanja i promjene boje, hrapava površina

III Pukotine > 0,1 mm (kose, paralelne/poprečne na armaturu), boja od hrđe, izluživanja, sige, naslage, segregacije, oštećenja radnih i dilatacijskih reški, manja mehanička oštećenja, površinsko ljuštenje betona do 5 mm

IV Armatura bez zaštitnog sloja, odvajanje betona od armature, površinski korodirana armatura ili manje smanjenje profila armature, veća mehanička oštećenja, provlaživanja i procurivanja, površinsko ljuštenje betona > 5 mm

V Odlamanje većih komada betona, značajnije smanjenje profila armature ili ''pitting'' korozija

Za svaki dio konstrukcije vizualno je procijenjen postotak udjela pojedinih kategorija oštećenja (Tablica 2.). Ovi podaci su poslužili za procjenu potrebnih količina sanacijskih radova.

Tablica 2. Ukupni udjeli (% površine) vizualno utvrđenih nedostataka po konstruktivnim elementima

Konstruktivni dio 0 I II III IV V

Podgled kolničke ploče 0 45 0 50 5 0 Rubne grede i vijenci 0 0 0 0 50 50 Hodnik i rubnjak 0 0 0 0 50 50 Upornjaci 0 85 10 5 0 0 Stupovi 0 85 0 10 0 5 Kolnik (asfalt) 0 0 0 0 50 50

Prema prikupljenim informacijama, prilikom izgradnje mosta došlo je do slijeganja stupa, što je uzrokovalo denivelaciju kolnika (Slika 2. i Slika 3.). Tijekom eksploatacije most je dodatno opterećen novim slojevima asfalta.

Slika 2. Denivelacija kolnika na mostu

Slika 3. Deformacija ograde uslijed slijeganja

2.2 Provedena ispitivanja

Detaljna ispitivanja provedena su na karakterističnim lokacijama, koje su vizualnom kategorizacijom svrstane u I, II i III kategoriju. Kod površina svrstanih u IV i V kategoriju oštećenja su očigledna pa detaljnija ispitivanja nisu bila potrebna.

Beton je ispitan dijelom „in situ“, a dijelom na uzorcima u laboratoriju. Provedena su sljedeća ispitivanja:

ispitivanje tlačne čvrstoće na valjcima, ispitivanje dubine karbonatizacije betona, ispitivanje ujednačenosti kvalitete površinskog

sloja betona sklerometrom, ispitivanje kvalitete betona i dubine pukotina

ultrazvukom, ispitivanje debljine zaštitnih slojeva i položaja

armature, stupanj korozije armature mjerenjem

polućelijastih potencijala, količina kloridnih iona u betonu.

Ocjena rezultata ispitivanja provedena je prema kriterijima iz normi i pravilnika te prema iskustvu na prethodnim sličnim poslovima. Tim postupkom uspostavljena je veza između parametara trajnosti s jedne strane i sastava te strukture gradiva s druge strane, što omogućuje razumijevanje procesa razaranja.

2.3 Rezultati pregleda i ispitivanja

Na presjecima piljenih valjaka vidljivo je da su betoni izrađeni od riječnog agregata maksimalnog zrna 32 mm. U svim valjcima uočene su šupljine veličine 2 do 7 mm, koje su posljedica velikog vodocementnog omjera i nedovoljnog zbijanja betona.

2.3.1 Podgled gornjeg ustroja

Na kasetiranom dijelu ploče (Slika 4. i Slika 5.) kao i na dijelu pune ploče ima mjesta sa segregiranim betonom, mjesta provlaživanja i mjesta na kojima je počelo odvaljivanje betona zaštitnog sloja armature. Posebno treba istaknuti po jednu pukotinu širine do 2 mm na dijelovima pune ploče, udaljenima oko 2 m s obadvije strane stupa S1. One su vjerojatno posljedica slijeganja temelja i naginjanja stupa S1.

Slika 4. Podgled ploče na mjestu odvodnje

Ultrazvukom ispitana ujednačenost kvalitete betona po dubini je bila dobra (3,3 do 4,0 km/s), ali je ujednačenost površinskog sloja ispitana sklerometrom slaba. Čvrstoće betona ispitane su na dva valjka, te su rezultati 30,6 MPa odnosno 34,7 MPa. Na mjestima gdje nije bila vidljiva korozija armature (vizualno ocijenjeno kao I do III kategorija) debljina betona zaštitnog sloja armature je bila 12 do 36 mm, što je uglavnom manje od utvrđene dubine karbonatizacije.

Količina slobodnih kloridnih iona bila je znatno manja od one koja bi uzrokovala koroziju armature. No, izmjereni polućelijasti potencijali ukazivali su na veliku vjerojatnost korozije armature.

Grede u rubnom dijelu ploče su bile u najlošijem stanju (Slika 6.). Oko 30 % površine zaštitnog sloja betona je bilo odlomljeno, na dijelu nezaštićene armature je korodiralo do 50 % promjera šipki, a na pojedinim lokacijama korozija je potpuno prekinula glavnu armaturu. Površina betona je bila s vidljivim tragovima zacurivanja i izluživanja.

Slika 5. Armatura ploče vidljiva kroz segregaciju

Slika 6. Na rubnim gredama korozija armature uzrokovala je odlamanje zaštitnog sloja betona

2.3.2 Donji ustroj mosta

Oštećenja stupova bila su vidljiva samo na spojevima uz temelje i to kao lokalne odvale betona, koje su posljedica korozije armature i erozije.

Slika 7. Stup S1

Površine stupova bile su okrnjene na visinama većim od 2 m iznad temelja. Utvrđeno je da je stup S1 bio zglobno spojen s temeljom, a stup S2 upet u temelj. Stup S1 je bio nagnut 4,5 % u odnosu na vertikalu

(Slika 7.), tako da je zajedno s temeljem donji dio stupa bio pomaknut prema koritu za 23 cm.

Ultrazvukom ispitana ujednačenost kvalitete betona po dubini je bila dobra (3,0 do 3,3 km/s), a ujednačenost površinskog sloja ispitana sklerometrom prihvatljiva. Čvrstoće betona ispitane na valjcima bile su u prosjeku 30,8 MPa. Debljine zaštitnog sloja betona bile su od 48 do 74 mm, što je veće od ispitane dubine karbonatizacije. Utvrđena količina slobodnih kloridnih iona bila je znatno manja od one koja bi uzrokovala koroziju armature. Izmjereni polućelijasti potencijali ukazivali su na srednju vjerojatnost korozije armature.

Na sredini temelja stupa S1 evidentirana je pukotina, koja je najvjerojatnije bila posljedica slijeganja. Posljedica toga su bile i pukotine u ploči s obje strane stupa te zakretanje stupa. Na snimkama podvodnom kamerom bilo je vidljivo postepeno smanjenje širine pukotine s dubinom. Površine temelja su djelomično bile oštećene erozijom. Utor između ploče i stupa na zapadnoj strani stupa S1 je bio uži što je posljedica zakretanja stupa.

Upornjaci su bili u dobrom stanju, ali na krajevima su bili vidljivi tragovi zacurivanja s gornjeg ustroja. Ultrazvukom ispitana ujednačenost kvalitete betona upornjaka po dubini je bila dobra (3,5 do 4,4 km/s), a ujednačenost površinskog sloja ispitana sklerometrom zadovoljavajuća. Čvrstoće betona ispitane na valjcima bile su u prosjeku 31,8 MPa. Debljine zaštitnog sloja betona bile su od 55 do 120 mm, što je bilo veće od izmjerene dubine karbonatizacije. Količina slobodnih kloridnih iona bila je znatno manja od one koja bi uzrokovala koroziju armature. Međutim, izmjereni polućelijasti potencijali ukazivali su na veliku vjerojatnost korozije armature.

2.3.3 Kolnik, odvodnja i pješački hodnik

Na prijelazima s kolničke ploče na upornjake i zatim na krajevima upornjaka uočeno je više pukotina u asfaltnom zastoru. Na mostu nije bilo prijelaznih naprava. Na cijeloj površini asfaltni zastor je bio dotrajao, s puno oštećenja i zakrpa. Utvrđeno je da nije bilo hidroizolacije. Debljine asfaltnih slojeva određene su na mjestima piljenja valjaka iz kolničke konstrukcije (Slika 8.) i varirale su od 3 do 6 cm. Iz kota nivelete na situaciji mosta bilo je vidljivo, da je na mjestu oko pendl stupa S1, pa do upornjaka na istočnoj strani mosta, kolnik bio niži za 15 do 9 cm u odnosu na kolnik na prilaznim dijelovima ceste i drugim dijelovima mosta.

Kolnik mosta imao je dva slivnika sa sjeverne strane. S donje strane ispod slivnika nije bilo odvodnih cijevi, pa se voda cijedila po podgledu ploče.

Slika 8. Piljenje valjaka kroz kolničku ploču

Oba pješačka hodnika i vijenci bili su jako oštećeni (Slika 9.). Oko 25 % površine nije imalo beton oko armature. Čelični rubnjak je bio dijelom deformiran, a njegova visina iznad kolnika bila je tek 5 cm. Ograda je bila dotrajala, na nekoliko mjesta deformirana i slomljena od udaraca vozila.

Slika 9. Beton vijenca na više lokacija u potpunosti je otpao, pa je zaštitna ograda bila mjestimice bez oslonca

3. OBNOVA I PROŠIRENJE MOSTA Nakon obavljenog detaljnog vizualnog pregleda mosta te provedenih istražnih radova izrađen je elaborat o stanju mosta s navedenim potrebnim radovima obnove. Na temelju elaborata i projektnog zadatka izrađena je izvedbena tehnička dokumentacija za obnovu i proširenje mosta Mokrice [3,4,5].

Za vrijeme obnove mosta promet se odvijao zaobilaznim pravcima, a za laka vozila preko privremenog montažnog mosta Bailey, smještenog neposredno uz most.

Obnova mosta Mokrice 2012. godine uključivala je uklanjanje postojećih rubnih greda kolničke ploče, hodnika i vijenaca hidrodemoliranjem, proširenja mosta na 9,6 m, poravnanje ulegnuća kolničke ploče, izvedbu hidroizolacije, odvodnje, asfaltnog zastora, uređenje prilaza mostu, obnovu stupa S2 te uklanjanje i izradu novog stupa S1, sada temeljenog na armiranobetonskim pločama oslonjenim na dvije grupe po pet pilota, dužine 10,0 m [4,5]. Obnovljen je podgled kolničke ploče te ojačana kolnička ploča na mjestu pukotina uz južni stup sa trakama od polimera armiranog vlaknima.

Nakon frezanja asfalta s cijele površine kolničke ploče, demontiranja ograda i rubnjaka, hidrorazaranjem je uklonjen beton hodnika, vijenaca, rubnih greda i kolničke ploče do dubine armature (Slika 10).

Slika 10. Uklonjena postojeća betonska konstrukcija rubnih greda sa detaljima temeljnih ploča stupa S1

Sa svake strane mosta izvedene su na grupama od pet pilota dužine 10,0 metara armiranobetonske temeljne ploče za novi stup S1.

Kako bi se zaštitila konstrukcija mosta od mehaničkih oštećenja nanosima rijeke Krapine te osiguralo nesmetano odvijanje radova na uklanjanju postojećeg i izradi novog stupišta, izvedena je zaštita zone radova sa gabionskim koševima ispunjenih grubo granuliranim kamenim materijalom (Slika 11.).

Slika 11. Zaštita stupišta tijekom izvođenja radova

Rasterećenjem konstrukcije gornjeg ustroja mosta, izvedbom nosive teške skele oslonjene na nove temelje u štićenom području radova te postavljanjem i aktiviranjem hidrauličnih preša za podizanje rasponske konstrukcije, omogućeno je uklanjanje postojećeg i izrada novog stupa S1 (Slika 12).

Slika 12. Podupiranje rasponske konstrukcije i izvedba novog stupa S1

Po dovršetku radova na stupištu S1, na gornjem ustoju je nastavljeno sa postavljanjem oplate novih greda, oplate konzola hodnika, vijenaca te armature za proširenje mosta i poravnanje kolničke ploče, uz dopunu postojeće armature i montažu novog čeličnog rubnjaka (Slika 13.).

Nakon postavljanja nove ograde mosta, izvedene su nove armiranobetonske konzole pješačkih hodnika.

Slika 13. Armatura novih rubnih greda i hodnika

Poravnanje kolničke ploče izvedeno je na čitavoj dužini mosta. Prethodno su na očišćenu i pripremljenu postojeću betonsku površinu, bez razmaka, položene armaturne mreže Q 335. Radi sprezanja betona nadsloja s pločom mosta ugrađena su sidra, po 2 komada na 1 m2. Ugrađen je beton u debljini od 5 do 23 cm kao nadsloj kolničke ploče. Ploča je izvedena u jednostrešnom poprečnom nagibu od 2,5 %. Izvedba kolničke ploče sa detaljem poprečnog presjeka mosta prikazana je na Slici 14. Zbog osiguranja vodonepropusnosti, na površinu betona prskanjem je nanesena hidroizolacija te potom asfaltni zastor.

Slika 14. Izvedba kolničke ploče sa detaljem poprečnog presjeka mosta

Podgled rasponske konstrukcije saniran je reparaturnim mortom.

Na stupu S2, upornjacima i podgledu kolničke ploče izvedeni su lokalni popravci betona prema tipskim rješenjima sanacije upotrebom reparaturnog morta, a čitava konstrukcija je zaštitićena impregnacijskim premazom na bazi polimera.

Izvedenim ojačanjem armiranobetonske ploče sa trakama od polimera armiranog vlaknima, sanirana je

dodatna armatura

dodatna armatura

armaturna mreža Q 335

če lični rubnjakh=310 mm, d=8 mm čelični rubnjak

Cijev instalacije, izolirana i obloženaAl l imom

odvodnja

2,5%2,5%

Habajući sloj asfalta, 3cmHidroizolacijski premaz (inpregnacija)Sanacijski beton, 5-23cmPostojeća rasponska konstrukcija

TEREN

2,5%

prije spomenuta pukotina na podgledu kolničke ploče, obostrano uz stup S1 (Slika 15.).

Slika 15. Izvedba ojačanja kolničke ploče sa trakama od polimera armiranog vlaknima

Izgled dovršenog mosta nakon uređenja korita rijeke, pokosa nasipa i prilaza mostu prikazan je na slikama 16. i 17.

Slika 16. Pogled na dovršeni most „Mokrice“

Slika 17. Prilaz dovršenom mostu „Mokrice“

4. OSVRT NA TROŠAK OBNOVE MOSTA

4.1 Financijska ulaganja u izvanredno održavanje mostova Prema prikupljenim podacima o obavljenim radovima na izvanrednom održavanju načinjen je prikaz strukture ulaganja u obnove mostova u periodu od 2002. do 2010. godine (Slika 18.). U ovom razdoblju ukupno je uloženo 16,7 milijuna eura [6].

Slika 18. Ulaganje u izvanredno održavanje (2002.-2010.)

Analizom podataka o ulaganjima u izvanredno održavanje mostova utvrđeno je da je u provođenje glavnih i specijalističkih pregleda mostova uloženo 7%, a u izvođenje radova i stručni nadzor 93% odobrenih financijskih sredstava. Izraženo prema brutto ulaganjima u izvanredno održavanje mostova, u razdoblju 2002. – 2010. na razini mreže mostova državnih cesta u Republici Hrvatskoj je za 514.185 m2 površine (1538 mostova raspona većeg od 2 metra) izdvojeno u posljednjih desetak godina približno 32,5 €/m2. Na glavne i specijalističke preglede mostova te izradu projektne dokumentacije odvojen je iznos od 2,1 €/m2, a za radove izvanrednog održavanja i nadzor nad radovima iznos od 30,4 €/m2.

4.2 Planiranje radova izvanrednog održavanja U Republici Hrvatskoj, radovi izvanrednog održavanja mostova na mreži državnih cesta planiraju se i provode temeljem Standarda održavanja javnih cesta te temeljem ocjena stanja i prijedloga nadležnih inženjera Hrvatskih cesta. Na slici 19. prikazan je odnos uložene financijske vrijednosti u izvanredno održavanje mostova (€/m2) i odgovarajuće površine (m2) na razini petnaest odabranih sličnih modela obnove. Vrijednosti obnova za odabranu grupu mostova kreće se od 133 €/m2 do 693 €/m2. Primjenom regresijskog modela trenda vrijednosti obnove u odnosu na površinu građevine, može se zaključiti da je maksimalno odstupanje od ekstremnih vrijednosti u odnosu na procijenjenu vrijednost regresijskog pravca za ovu grupu ±40%. Ovaj podatak

govori da je za primjenu ovakve metodologija procjene vrijednosti ulaganja u izvanredno održavanje mostova nužna točnija diferencijacija modela. Predlaže se daljnji razvoj ovakvog modela procjene troškova prema tipovima sanacija sa istovrsnim grupama radova. Uz dopunu sa podacima iz godišnjih i glavnih pregleda, ovakvim pristupom moguće je sa dovoljnom točnošću uspostaviti preliminarno ocjenjivanje potreba za financijskim ulaganjima u izvanredno održavanje na razini mreže mostova.

Slika 19. Prikaz vrijednosti obnove grupe od petnaest armiranobetonskih grednih mostova

5. ZAKLJUČAK Nakon 50 godina eksploatacije, obnovljen je most Mokrice preko rijeke Krapine na državnoj cesti D1. Na mostu je još tijekom gradnje došlo do slijeganja i naginjanja stupa S1. Ovo slijeganje izazvalo je denivelaciju kolnika na mostu, što je u sklopu obnove i proširenja mosta ispravljeno. Obnova mosta Mokrice 2012. godine uključivala je uklanjanje postojećih rubnih greda kolničke ploče te hodnika i vijenaca hidrodemoliranjem, proširenje mosta, poravnanje ulegnuća kolničke ploče, izvedbu hidroizolacije, odvodnje, asfaltnog zastora, uređenje prilaza mostu, obnovu zapadnog stupa te izradu novog istočnog stupa, sada temeljenog na dvije grupe od po pet pilota dužine 10,0 m. Obnovljen je podgled kolničke ploče te ojačana kolnička ploča na mjestu pukotina uz istočni stup sa trakama od polimera armiranog vlaknima.

Opisanom obnovom mosta Mokrice i analizom ulaganja u sanaciju šteta karakterističnih za ovakav tip (grednih) konstrukcija, na razini petnaest sličnih provedenih sanacija, prikazan je odnos uložene financijske vrijednosti u sanaciju mostova (€/m2) i odgovarajuće površine (m2). Diferencijacijom predloženog modela analize troškova prema tipovima sanacija sa istovrsnim grupama radova, uz dopunu sa podacima iz godišnjih i glavnih pregleda implicira se razvoj modela preliminarnog procjenjivanja troškova izvanrednog održavanja.

LITERATURA [1] B. Ukrainczyk, B. Peraica, Planiranje provedbe glavnih pregleda mostova, Zbornik radova Drugog hrvatskog savjetovanja o održavanju cesta, Šibenik, 2007., str. 68.-72.

[2] V. Ukrainczyk, D. Bjegović, J. Žnidarić, B. Ukrainczyk, Dijagnostika oštećenja uslijed korozije armature primjenom višeparametarske procjene, Zbornik radova Prvog hrvatskog kongresa o cestama, Opatija, 1995., str. 499.-506.

[3] Projektna dokumentacija za obnovu mosta Mokrice, MOSTPROJEKT d.o.o., Zagreb, 2006.

[4] Projekt sanacije stupa S1 mosta Mokrice i osiguranja rasponske konstrukcije tijekom izvođenja, MOSTPROJEKT d.o.o., Zagreb, 2011.

[5] Glavni i izvedbeni projekt temeljenja stupa S1, Geotehnički studio d.o.o., Zagreb, 2011.

[6] Vlada Republike Hrvatske. ”Program građenja i održavanja javnih cesta” za razdoblja: 2001-2004, 2005-2008 i 2009-2013.