Legatura spre baza de date

Brosura "Durabilitatea elementelor si structurilor de beton precomprimat" (disponibila pentru download in format pdf)

PORTAL STRUCTURI DE BETON PRECOMPRIMAT

PROGRAM NUCLEU (cod PN03-150102)

Integrarea sectorului construcţii în sistemul European - EUCONS

PROIECT

Evaluarea, controlul si prognozarea starii tehnice a patrimoniului construit de beton precomprimat, prin prisma reglementarilor si tendintelor europene

SITUATIA ACTUALA

Statistici neoficiale mentioneaza ca pierderi datorate degradarii premature a structurilor de beton precomprimat echivalente cu sume suportate anual de fiecare contribuabil de circa 370 USD in SUA si circa 320 € in Europa de Vest. Aceste cifre se regasesc in cheltuielile de dezafectare si demolare a constructiilor nesigure, intretinere si reparatii curente, alte cheltuieli de capital. Pe acest fond, se depun eforturi stiintifice si manageriale deosebit de importante pentru elaborarea si implementarea de strategii care sa conduca la eficientizarea costurilor de exploatare.

Tehnologiile moderne ale betonului precomprimat se bazeaza pe principiul neaderentei intre armatura activa si structura de beton. Cu toate acestea, cele mai moderne sisteme de pretensionare prezinta urmatoarele deficiente:

-           sistemele "pachet", constau in toroane introduse prin impingere intr-o teaca generala predeformata din material plastic (de obicei polietilena de inalta densitate), in timp ce materialul vascos de protectie (ceara petroliera sau lubrifianti) se aplica pe masura introducerii toroanelor; in acest sistem, de obicei, nu este posibila umplerea completa cu substanta de protectie a spatiului dintre toroane si a imperfectiunilor tecii; acest tip de cablu este vulnerabil la infiltrarea apei pe timpul executiei si transportului, iar in anumite conditii chiar si in exploatare;

-           sistemele "sigilate la cald", utilizeaza toroane pregresate in jurul carora se aplica o folie dreptunghiulara din plastic; in final, folia din plastic este sigilata la cald; iar sistemul de protectie rezultant consta dintr-o teaca cel putin la fel de neregulata si mai stramta decat sistemul prezentat anterior;

-           sistemele "extrudate" sunt de fapt toroane pregresate pe care se aplica plastic topit simultan cu trecerea printr-o matrita, pentru a se realiza o grosime controlata si uniforma; dupa trecerea prin matrita, plasticul este racit in apa, solidificandu-se; acest proces produce o contractie a tecii care comprima materialul de protectie, iar sistemul este cel mai des utilizat in zilele noastre, fiind si cel mai putin vulnerabil la coroziune.

O deficienta comuna tuturor sistemelor de pretensionare cu tendoane din otel o constituie viciile ascunse, datorate procesului de fabricare. Acestea pot fi sesizate prin teste de tractiune preliminare punerii in opera si chiar la operatia de tensionare intr-o proportie de circa 60 %, astfel incat in exploatare se inregistreaza numeroase cedari (singulare sau multiple) de sarme ale toroanelor, barelor etc., a caror frecventa este reliefata doar de practica monitorizarii din ultimii 10 ani (monitorizari acustice si electrochimice), avand precizii de peste 90 % in acuratetea inregistrarilor.

In prezent, daca proiectarea structurilor de beton precomprimat se bazeaza pe modele analitice de calcul bine fundamentate si adaptate tipului solutiei structurale (in Europa se poate face referire la codurile de practica Eurocode 2, CEB-FIP Model Code, standardele de produs EN 10138 si EN 10080), functiunii specifice si mediului de exploatare, administrarea lor se face in cea mai mare parte prin alocari aleatorii de resursese financiare. Practica ultimilor 10 ani a dovedit (in special in domeniul infrastructurii transporturilor) ca monitorizarea starii patrimoniului construit si alocarea argumentata in baza acesteia a fondurilor de intretinere si reparatii sunt cea mai potrivita strategie, avand in vedere pierderile indirecte, legate de pierderea de productivitate, intarzieri in trafic si productie, suspendarea temporara a functionalitatii si uneori dezafectarea spatiilor de productie sunt de peste 10 ori mai mari.

In Romania, starea patrimoniului construit din beton precomprimat este departe de a fi lamurita, atat sub raport tehnic cat si cantitativ. Daca in domeniul infrastructurii transporturilor situatia este mai clara, in rest nu exista date centralizate. Aceasta situatie apare pe suportul unei administrari deficiente a resurselor financiare in toate domeniile, a lipsei de specialisti si a importurilor de tehnologie realizate pe fondul unui cadru legislativ incomplet, specific unei situatii de tranzitie in care se afla tara noastra.

In conditiile in care politica de protectie a mediului castiga tot mai mult teren si in Romania, se va inregistra o crestere considerabila a investitiilor in beton precomprimat dar si a costurilor legate de intretineri si reparatii (datorita costurilor relativ mari ale tehnologiilor de mediu).

La ora actuala s-s finalizat reglementarea tehnica „Ghid de proiectare si executie a consolidarii prin precomprimare a structurilor din beton armat si a structurilor din zidarie”, avand ca responsabil de contract pe responsabilul proiectului de fata si beneficiar MLPTL. Daca reglementarea vine sa completeze cadrul tehnic legislativ in domeniu, ea nu conduce automat la formarea de specialisti, schimbare de mentalitati si strategii eficiente.

Realizarea obiectivelor si produselor propuse in cadrul prezentului contract va conduce la o integrare a activitatii si intereselor din domeniu, fiind vizati atat specialistii proiectanti, reprezentanti ai autoritatilor, constructori, proprietari si administratori. De asemenea, acestea vizeaza si racordarea la suportul informativ si experienta europeana.

Evolutia tehnicilor automatizate de monitorizare, precum si a sistemelor manageriale informatizate (pe nivele individuale si ierarhice) se bucura de asemenea de o dinamica deosebita in ultima decada, cifrele de afaceri crescand exponential. Astfel, daca in anul 1997 firma canadiana SoundPrint a introdus efectiv pe piata conceptul de monitorizare acustica, la finele anului 2002 exista peste 30 de firme de pe 5 continente care implementeaza astfel de tehnologii. Aceeasi dinamica o cunoaste si monitorizarea electrochimica, in acest domeniu existand o traditie mai mare, ea bazandu-se pe conceptul protectiei catodice. In aceste conditii, se inregistreaza tendinte de scadere a costurilor acestor sisteme, mai putin datorita concurentei in domeniu (necesarul este enorm, piata in formare, iar oferta este inca redusa datorita in primul rand a lipsei de specialisti) cat progreselor mai spectaculoase inregistrate in domeniul productiei de echipamente si software specializat. Astfel, daca in anul 1998 monitorizarea acustica presupunea un efort financiar initial de circa 2000 USD pe ml pod monitorizat, in prezent costurile de implementare s-au redus la circa 60 %. Unul din cele mai mari avantaje ale acestor tehnici il constituie faptul ca prin prelucrarea statistica a informatiilor se pot elabora modele comportamentale atat pentru viitor, cat si pentru perioadele de exploatare deja consumate.

Aceasta evolutie este intens sprijinita de firmele cu traditie in domeniul betonului precomprimat (de exemplu Freyssinet International, Dwidag, Vohrspan, Campenon Bernard, VSL, Lyn International etc.), beneficiare indirecte si uneori chiar directe a noilor tehnologii.

Preocuparile in domeniu au condus de asemenea in crearea unor retele realizate cu ajutorul programelor cadru de cercetare europeana (de exemplu FP 5), create prin integrarea unor retele realizate initial prin eforturi nationale si institutionale proprii (teste si baze de date finantate de Highways Agency – UK, Administration des Ponts et Chausees – Franta, etc., cercetari realizate de institute de cercetare si universitati). Acestea au ca scop crearea suportului informativ si promovarea abordarilor statistice in domeniu, in vederea elaborarii de strategii integrate si optimizate atat pentru alocarea resurselor noilor investitii, cat si administrarea patrimoniului construit.

CONTINUTUL PROIECTULUI

Degradarea prematura si in regim accelerat a structurilor de beton precomprimat se constituie intr-o problema deosebit de delicata pentru proprietarii si administratorii patrimoniilor construite, avand un impact deosebit asupra alocarii de resurse financiare, adesea considerate insuficiente, pentru lucrarile de constructii, reparatii si reabilitari. Analizand aceasta problema, se constata ca finantarile necesare acestor lucrari sunt alocate prin bugete (atat de stat cat si private) insuficient argumentate, care ingreuneaza considerabil luarea deciziilor. Experienta internationala dovedeste ca aceasta problematica trebuie sa se constituie intr-o preocupare primordiala pentru autoritati, proiectanti, constructori, proprietari si administratori de patrimonii construite.

Prezentul proiect vine in intampinarea acestei probleme, printr-o abordare unitara a urmatoarelor problematici:

- metode avansate de proiectare si control a structurilor de beton precomprimat, corelate cu perioadele de exploatare planificate a structurilor noi;

- metode avansate de prognozare a durabilitatii elementelor si structurilor de beton precomprimat;

- imbunatatirea sistemului informativ si a sistemului de stocare a informatiilor in domeniu;

- constientizarea specialistilor si a factorilor decizionali de avantajele materiale pe care le prezinta evaluarea, controlul si prognozarea starii tehnice;

- schimbarea politicilor si practicilor manageriale in vederea reducerii costurilor de exploatare;

- schimbarea mentalitatii ca in conditiile economice actuale nimic nu se mai poate face impotriva degradarilor premature/accelerate;

- crearea infrastructurii necesare integrarii in retelele europene si mondiale de analiza statistica si administrare bazata pe date statistice;

- crearea de facilitati in vederea realizarii de transfer tehnologic.

Proiectul urmeaza a se derula in 6 faze (cate doua pe an) uneori interactive, in cadrul carora se vor derula urmatoarele activitati:

FAZA 1/2003: Studiu de investigare si evaluare preliminara a unor obiective reprezentative pentru diversele solutii structurale si medii de exploatare:

- cuantificarea starii tehnice de ansamblu a structurilor de beton precomprimat existente, prin inspectarea obiectivelor reprezentative pentru tipurile structurale uzuale, functiunile curente si mediul de exploatare;

FAZA 2/2003: Sintetizarea si clasificarea cauzelor degradarii premature/accelerate si normale. Sintetizarea mecanismelor de degradare specifice cauzelor si impactul lor asupra mecanismelor globale de degradare raportate specificului solutiilor structurale si al sistemelor de pretensionare;

- sistematizarea si analiza informatiilor colectate in faza precedenta;

- definirea si incadrarea clara a cauzelor degradarii (premature sau datorata imbatranirii) structurilor de beton precomprimat;

- stabilirea micro mecanismelor specifice de degradare, raportate specificului fiecarei cauze;

- extrapolarea micro mecanismelor de degradare la nivel macro prin definirea impactului lor asupra degradarii de ansamblu, specifica solutiilor structurale si sistemelor de pretensionare;

- crearea unei pagini web pe site-ul INCERC filiala Cluj-Napoca (www.incerc-cluj.ro) pentru consultanta primara (gratuita) a administratorilor si proprietarilor de structuri din beton precomprimat.

FAZA 1/2004: Cercetari experimentale privind degradarea prematura a elementelor de beton precomprimat:

- efectuarea de teste de laborator si in situ pentru cazurile de degradare semnificative identificate in faza 1/2003;

FAZA 2/2004: Cercetari privind proiectarea, evaluarea, monitorizarea si prognozarea in raport cu specificul solutiilor structurale si a sistemelor de pretensionare, raportate conditiilor specifice de exploatare si armonizate cu cadrul tehnic legislativ european:

- elaborarea de modele analitice de proiectare prin asimilarea celor din codurile de practica europeana (Eurocode 2, CEB-FIP Model Code) si revizuirea lor in corelare cu cercetari publicate in literatura de specialitate (in special in rapoartele oficiale ale CEB-FIB) si prin adaptarea teoriilor traditionale (de exemplu teoria difuziei, guvernata de legea lui Fick, avand aplicatii recente la modelarea degradarii prin coroziune datorata ionilor de Cl₂) la modele analitice bazate pe etalonari de variabile stabilite experimental in faza precedenta;

- studiul metodelor de investigare si monitorizare a structurilor de beton precomprimat;

- studiul tehnicilor moderne de reabilitare si de control al degradarii structurilor de beton precomprimat;

- elaborarea unei metodologii de prognozare a starii tehnice si stabilire a durabilitatii structurilor de beton precomprimat (analiza ciclului de exploatare);

FAZA 1/2005: Sinteza si stocarea informatiilor sub forma unei baze de date, proiectarea si crearea unui portal in reteaua internet privind proiectarea, evaluarea si prognozarea structurilor de beton precomprimat:

- implementarea informatiilor primare (baza a unor viitoare abordari statistice si probabilistice) intr-o baza de date cu legaturi si drivere SQL;

- proiectarea si crearea unui portal internet, cu prezentarea intregului spectru informativ, acces la baza de date, care sa devina un instrument de lucru pentru proiectantii, persoanele cu putere decizionala reprezentand autoritatile, constructorii, proprietarii si administatorii de structuri de beton precomprimat;

FAZA 2/2005: Testarea si implementarea bazei de date si a portalului in vederea unei gestionari eficiente si a prelucrarilor statistice necesare integrarii cu baze de date existente pe plan european:

- popularizarea, testarea si imbunatatirea bazei de date si a portalului, in raport cu cerintele utilizatorilor si a posibilitatilor de racordare la retele existente pe plan european.

OBIECTIVELE PROIECTULUI

Sintetizarea, clasificarea si definirea mecanismelor obiectiva a cauzelor degradarii premature/accelerate si normale a structurilor de beton precomprimat

Identificarea mecanismelor globale de degradare raportate specificului solutiilor structurale, sistemelor de pretensionare si mediu de exploatare

Modele analitice de proiectare armonizate cu reglementarile si practica europeana;

Studiu privind metodele de investigare si monitorizare a structurilor de beton precomprimat;

Studiu privind tehnicile moderne de reabilitare si de control al degradarii structurilor de beton precomprimat.

Metodologie de prognozare a starii tehnice si stabilire a durabilitatii structurilor de beton precomprimat.

Asamblarea unei baze de date cu privire la starea tehnica a patrimoniului construit din beton precomprimat cu conditionari multiple, instrument pentru proiectarea, evaluarea si prognozarea structurilor de beton precomprimat.