Bygherrens syn på holdbarhed Christian Munch-Petersen IDA 2015-04-27
Bygherrer En-gangs bygherrer Professionelle bygherrer Bygge til sig selv eller til andre? Vejdirektoratet, Banedanmark, Storebælt, Øresund er professionelle anlægsbygherrer og infrastrukturforvaltere og dem handler mit indlæg om.
Anlægsbygherrer Er dygtige og vidende Ofte meget teknisk tænkende Tænker langsigtet Er stolte af deres arbejde Skal selv leve med evt. fejl
Holdbarhed Som anlægsingeniør arbejder man med ekstremt lange perspektiver i forhold til andre brancher Hvor lang tid forventer man, noget skal holde? En bil måske 10 år En PC måske 3 år Et hus? En bro? En skov?
Bunkers på Vestkysten støbt o. 1943 - nu +70 år gamle Krudtkamre Dybbøl skanser støbt 1861 Sprængt af Preussen 1865 nu +150 år gamle
100 år er det længe? 100 år er lang tid, hvis man tænker fremad 100 år synes meget kortere, hvis man tænker bagud Mange konstruktioner, broer og tunneler er over 100 år gamle og rigtig mange huse! Økonomer kan beregne, at det ikke kan betale sig at bygge noget, der skal holde 100 år men se rundt i København! Måske er et koncept om +70 år bedre?
Den Ny Lillebæltsbro indviet den 21. okt. 1970. Ingen defineret levetid Lillebæltsbroen indviet den 14. maj 1935. Forvaltes ca. efter et + 70 års princip
Holdt ikke engang til ibrugtagningen! Kollapset 8. feb. 1972 (funderingsfejl) Har snart holdt i 1.000 år!
Bygherrens strategi Lang levetid på fx 100 eller 120 år ved anvendelse af velkendt teknologi Ingen større reparationsarbejder er ønskeligt i levetiden (ingen armeringskorrosion i levetiden) Velafprøvede fremgangsmåder med positive resultater under lignende forhold Ingen konkurrence på kvalitet Ingen konkurrence på professorer!
Storebæltsbroen indviet den 14. juni 1998. Designet til 100 års levetid.
Øresundssbroen indviet den 1. juli 2000. Designet til 120 års levetid.
Flere bygherresynspunkter Følg standardkravene (AAB mv) Ingen eksperimenter uden aftale Gerne målrettede eksperimenter på mindre sekundære anlæg Fx VD har dog igennem 35 år været en førende kraft i betonudvikling Forskning? Innovation??Smarte ideer?rådgivere?entreprenører?afvigelser
Egenskabsudvikling - den grundlæggende model Egenskab E = f(e0, M(t), G(t), t) Kritisk niveau Tid Levetid E0 er initialegenskaben M(t) er miljøet G(t) er geometrien t er tiden f er en model for egenskabsudvikling
Defineret og opnået kvalitet - Stor forskel mellem at opfylde krav og lave fejl Egenskab Property Conforming Quality Foreskreven kvalitet Required Quality Korrekt udført kvalitet Kritisk Critical Level niveau Project Execution Udført Projekt Phase: Ikke konditionsmæssig udførelse Quality Non-conforming Levetid Service Life TimeTid
Undersøgelse af danske broer Broer med reaktive tilslag eller ej No damages Heavy damages Age in years Reactive Aggregates Non Reactive Aggregates ASR ongoing ASR not present
Dæklaget er en afgørende parameter ved design Dæklaget korrosionsbeskytter armeringen Vigtige forhold: Dæklagets tykkelse Dæklagets tæthed Revner i dæklaget Tærskelværdi for korrosion
Kan man beregne dæklaget? Spørgsmålet er i praksis: Kan man regne på chloridkorrosion? Svaret er ja! Kan man regne rigtigt? Måske men generelt næppe korrekt! Det store problem er efterhånden ikke selve indtrængningen, men hvor meget chlorid der skal til for at armeringen korroderer (tærskelværdien)
Tærskelværdien Normalt antages det, at når forholdet mellem chlorid og cement (eller beton) overstiger en tærskelværdi, starter korrosionen. Denne værdi kan i dag ikke bestemmes ved prøvning og er ikke fastlagt videnskabeligt eller empirisk Den afhænger formentligt af graden af det basiske miljø (højt ph høj OH koncentration høj tærskelværdi) Derfor har flyveaske, mikrosilica og slagge formentlig en negativ betydning for tærskelværdien Der er imidlertid også disse tilsætninger, der nedsætter indtrængningshastigheden af chlorider Udførelsesfejl har også stor betydning Måske afhænger tærskelværdien af dæklaget (!?)
www.betonhaandbogen.dk Purbaixdiagram
Dæklagstykkelser Indtrængen af kulsyre og chlorid sker ca. efter formlen (D er indtrængningsdybde ~ dæklag): D = K Tid (K er en konstant) (se www.betonhaandbogen.dk) Fx: Hvis 50 mm giver 100 år er K = 5 Med K = 5 fås: 120 år D = 55 mm 100 år D = 50 mm 50 år D = 35 mm 1 år D = 5 mm ½ dæklag ¼ levetid
Revner et problem?
Revnevidder Armering virker først, når betonen er revnet Revner i blødt armerede konstruktioner er derfor en naturlig del af jernbeton Revnevidden skal begrænses (i hvert fald i chlorid-påvirkede konstruktioner) Revnevidden begrænses af lave armeringsspændinger, tæt armering, og små dæklag
Revneviddeformler Fx i den gamle DS 411: Revnevidden = 5 10-5 σ aw Hvor aw = Ac,eff / ø Ac,eff ø er summen af armeringsdiametre
Revneviddeeksempel En 400 mm bred bjælke er armeret med 3 stk. 20 mm armering med et dæklag på 50 mm. Egenvægten giver en armeringsspændig på 200 MPa: aw = 400 (50+20/2) 2/3 20=800 wk = 5 10-5 200 800 = 0,3 mm Hvis der ilægges 4 stk. armering fås såvel reduktion af aw som reduktion af spændingen og dermed wk = 0,2 mm
Revner Revner er måske skadelige Selv de revner, der er tilladt i Eurocodes, er måske skadelige Derfor skal revner fra hærdeprocessen undgås, hvilket er let! Derfor skal der etableres konstruktioner i tryk, hvor det er muligt, fx med forspænding Derfor skal revnevidder begrænses mest muligt
Relativ størrelse: chloridion/0,1 mm revne er som en lime i Øresund
Sensorer
Ulemper ved sensorer Kræver pasning og opfølgning Kræver ofte udboring for kalibrering Er placeret de forkerte steder Levetiden er mindre end konstruktionens