Broj 3, godina 2011
Stranice 53-66
Kontinuirano motrenje mostova
Šarić, M; Kaluñer, F; Draganić, H
53
KONTINUIRANO MOTRENJE MOSTOVA
Mladen Šarić
Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Grañevinski fakultet Osijek, student
Filip Kaluñer
Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Grañevinski fakultet Osijek, student
Hrvoje Draganić
Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Grañevinski fakultet Osijek, asistent
Sažetak:
Mostovi su važne infrastrukturne grañevine i zbog toga ih je potrebno održavati. Održavanje obuhvaća
preglede i popravak uočenih oštećenja. U radu je dan pregled nekih od metoda za kontinuirano motrenje i primjeri
njihove primjene na izgrañenim mostovima. Metode koriste: GPS (Global Positioning System; satelitski Sustav
globalnog pozicioniranja), akcelerometre, optička vlakna, anemometre, tenzometre. Iako je postavljanje opreme
za kontinuirano motrenje mostova isprva skuplje od uobičajenih metoda, ono omogućuje uvid u stanje mosta u
bilo kojem trenutku te pravodobno reagiranje.
Ključne riječi:
održavanje, kontinuirano motrenje, GPS, akcelerometri, optička vlakna
REAL-TIME BRIDGE MONITORING
Abstract:
Bridges are important infrastructural objects and they must be maintained. Maintenance includes
inspection and repair of identified damages. Paper gives a review of several methods for real-time monitoring.
Methods use: GPS (Global Positioning System), accelerometars, optical fibers, anemometers, strain gages.
Although the installation of equipment for real-time monitoring is initially more expensive then for conventional
methods it enables an insight into a condition of the bridge in any given time and reaction in timely manner.
Key words:
maintenance, real-time monitoring, GPS, accelerometars, optical fibers
Broj 3, godina 2011
Stranice 53-66
Kontinuirano motrenje mostova
Šarić, M; Kaluñer, F; Draganić, H
54
1
Uvod
Mostovi su važne infrastrukturne grañevine za svaku državu. Njihova uloga u cestovnom prometu je presudna.
Zbog te uloge mostovi moraju biti sigurni za korištenje. Prema suvremenim principima, neophodno je osigurati da
mostovi za odreñeni nivo pouzdanosti ispune odreñene zahtjeve. Osnovni zahtjevi koje most mora osigurati su:
sigurnost, uporabljivost i trajnost. Konstrukcija se smatra sigurnom (zahtjev sigurnosti) ako je učinak djelovanja,
pomnožen s faktorom sigurnosti, manji od otpornosti same konstrukcije, odnosno ako konstrukcija može prihvatiti
sva djelovanja koja se mogu pojaviti (slika 1). Uvjet sigurnosti izražava se jednostavnom nejednakošću:
d
d
S
R
≤
(1)
gdje je:
S
d
– proračunska rezna sila od mjerodavne kombinacije djelovanja
R
d
– proračunska otpornost najugroženijeg presjeka rasponskog sklopa.
Slika 1 – Odnos djelovanja i otpornosti
Uporabljivost mosta se očituje u zadržavanju ponašanja konstrukcije unutar granica koje bitno ne utječu na
korištenje konstrukcije, odnosno deformacije i vibracije se zadržavaju unutar granica koje su definirane s obzirom
na udobnost prometovanja i sigurnost konstrukcije.
Trajnošću mostova zovemo njihovu sposobnost održavanja
zahtijevane razine sigurnosti i uporabljivosti u predviñenom vijeku trajanja (tablica 1). Trajnost mosta ovisi o:
ugrozivosti okoliša, zaštitnom sloju betona, hrñanju armature, širini pukotina, propadanju s vremenom, količini
prometa, pravilnoj izvedbi zavara i spojeva, nepravilnostima u strukturi čelika, itd. (slika 2).
Slika 2 – Utjecaji na trajnost mosta
Broj 3, godina 2011
Stranice 53-66
Kontinuirano motrenje mostova
Šarić, M; Kaluñer, F; Draganić, H
56
održavanje mosta mogle koristiti na računalima. Mjerni ureñaj šalje podatke do prijamnika, prijamnik te podatke
pretvara u digitalne signale i šalje do kontrolnog računala u centru za motrenje mosta (slika 4).
Slika 4 – Kontinuirano motrenje, prikupljanje i obrada podataka
Kontinuirano motrenje je metoda praćenja mostova kojom se cijelo vrijeme na mostu mjere utjecaji koji
djeluju na most i posljedice koje oni uzrokuju. Za kontinuirano motrenje, bitni elementi koje mjerimo su pomaci
tijekom dužeg vremena i ubrzanja, te brzine ili pomaci u kratkom vremenu. Pomake tijekom dužeg vremena
najčešće uzrokuju slijeganje tla ispod temelja upornjaka i stupova, puzanje betona i preraspodjela naprezanja
tijekom vremena. Kratkotrajna dinamička opterećenja koja djeluju na most uzrokovana su vjetrom, promjenom
temperature, djelovanjem prometa, potresom, djelovanjem vode i sl. Za razliku od dugotrajnih opterećenja koja
uzrokuju nepovratne deformacije, deformacije od kratkotrajnih opterećenja vratit će se u prvobitno stanje s
prestankom opterećenja, osim ako pod ekstremnim opterećenjem nije došlo do trajnih oštećenja. Konvencionalni
instrumenti i analize korištene u motrenju mostova ne mogu služiti kao prikladan alat za mjerenje te dvije vrste
deformiranja konstrukcije istovremeno. Kao alternativa pojavio se GPS (satelitski Sustav globalnog
pozicioniranja) koji se pokazao kao korisnije rješenje jer je mnogo precizniji i točniji. Kako bi se smanjile pogreške
uzrokovane mjerenjem pomoću GPS-a, potrebno je na mostu ugraditi i druge neovisne sustave za mjerenje, kao
na primjer akcelerometre i druge. Prednost kontinuiranog motrenja je u mogućnosti motrenja i mjerenja na mostu
bez potrebe za zatvaranjem prometa, čime je to dugoročno isplativa metoda.
3
GPS metoda motrenja mostova
Razvojem tehnologije, prije svega satelita, omogućeno je korištenje GPS metode.
Koristeći GPS moguće je
kontinuirano pratiti geometriju mosta u svim vremenskim uvjetima. Može se direktno pratiti trodimenzionalno
deformiranje pilona, rasponske konstrukcije i vješaljki.
GPS ureñaj može mjeriti s frekvencijom od 20 Hz, s
odstupanjem od maksimalno 5 do 10 mm. Ti zahtjevi su sasvim dovoljni za velike mostove. Kako bi se smanjila
pogreška u mjerenju (uzrokovana putanjom satelita i stanjem atmosfere), potrebno je postaviti antene prijamnika
blizu mosta koji promatramo. Prva antena mora biti stabilna i na njoj se nalazi ureñaj za prikupljanje podataka. U
njezinoj blizini ne bi se smjeli nalaziti veći objekti koji bi mogli reflektirati signale. Druga antena GPS-a treba biti
postavljena na samom mostu koji promatramo. Kako se često radi o ovješenim mostovima, antene se najčešće
nalaze na sredini mosta, u četvrtinama mosta i na samome pilonu. Da bi mjerenje bilo uspješno, potrebno je
istovremeno primiti signal s minimalno pet satelita u isto vrijeme (od ožujka 2008. orbitira 31 aktivan satelit).
Sustav koristi mrežu referentnih točaka za točan proračun pozicije na tlu. Zapravo, princip rada GPS-a se temelji
na triangulaciji lokacije koristeći radio signale satelita koji predstavljaju referentne točke.
