aa-curs irch-01

10/18/2010 IMBATRANIREA si REABILITAREA CONSTRUCTIILOR HIDROTEHNICE - MASTER - CURSUL 1 1

conf. univ. dr. ing. Altan ABDULAMIT

[email protected]; [email protected]

tel/fax: 021-242-1870; 0722-121-114; 0740-017-531


CUPRINS:

1.1 DEGRADAREABARAJELORSICONSTRUCTIILORHIDROTEHNICEANEXA

1.2 IMBATRANIREA CATEGORIEDEDEGRADARE

1.3 SCENARII DE IMBATRANIRE

1.4 SUPRAVEGHEREA IMBATRANIRII

1.5 EVALUAREA IMBATRANIRII

1. GENERALITATI


1.1 DEGRADAREABARAJELORSICONSTRUCTIILORHIDROTEHNICEANEXA

Degradarea barajelor si CHanexa este unproces care preocupa specialistii implicati in

diversele faze ale vietii lucrarilor: conceptie/proiectare, constructie, exploatare,

post-utilizare.

Obiectivele specialistilordindomeniulbarajelor:

siguranta lucrarilor;

functionarea laparametrii nominali (deproiectare);

costuri redusedeexecutie, exploataresi intretinere;

impactnegativ redusasupramediului.

Necesare metode specifice asigurarii calitatii aplicate in toate fazele vietii lucrarilor,

pentru mai buna fundamentare a proiectelor, exploatarea adecvata si intretinerea

constructiilor,cat si pentruorganizareasi controlul sigurantei.

Constructiile hidrotehnice si terenul de fundare aferent aumateriale a caror proprietati

si caracteristici se pot modifica in timp, de cele mai multe ori in sensul degradarii.

Deaceea, acestemodificari trebuieavute in vedere in toate fazele vietii lucrarilor.

1. GENERALITATI


1.2 IMBATRANIREA

CATEGORIEDEDEGRADARE

1. GENERALITATI


1.2 IMBATRANIREA CATEGORIEDEDEGRADARE (cont)

In conventiile ICOLD, imbatranirea este asociata cu degradarile care survin la cel putin

5ani dupaPIF

Degradarile care se produc mai devreme se datoreaza, de regula, unor vicii de

conceptie/proiectare, constructiesauexploatare

IMBATRANIREAdefinita caocategorie dedegradare asociata cu alterarile in timpaleproprietatilormaterialelordin alcatuireastructurilorsi/sauale terenuluide fundare

Suntexclusedindefinirea imbatranirii efecteleunorevenimente extraordinare

In conditii normale de exploatare, imbatranirea va afecta capacitatea de conformare la

exigentele de performanta privind functionarea, dupa care va fi afectata siguranta,

dacanusunt luatemasuri corective

1. GENERALITATI


1.2 IMBATRANIREA CATEGORIEDEDEGRADARE (cont)

CLASIFICAREABARAJELOR (WORLDREGISTER):

1. GENERALITATI

Clasificarea construciilor hidrotehnice pentru studiul mbtrnirii

Baraje de beton i zidrie i fundaiile aferente

de greutate, precomprimate, evidate, stvilare

arcuite

cu contrafori, cu boli multiple, cu cupole multiple

Baraje din umpluturi i fundaiile aferente de pmnt omogene, zonate

de piatr

Construcii anex i fundaiile aferente

Exploatare centrale hidroelectrice inclusiv circuitele i instalaiile hidraulice, turnuri de priz, galerii i alte construcii subterane, conducte forate, organe de protecie i restituie, canale, ecluze de navigaie, scri de peti, echipamente hidroelectromecanice

Siguran descrctori hidraulici, disipatori de energie, echipamente hidroelectromecanice


1.3 SCENARII DE IMBATRANIRE

Importanta cunoasterea SCENARIILOR de imbatranire (relatiile cauze-efecte in

proceselededegradare):

CAUZE: primare legatedeconditiile locale, conceptie/proiectaresi executie

imediate legatedeconditiiledeexploataresi intretinere

EFECTE: infiltratii,deformatii, eforturi, deplasari, etc

Efectele au consecinte asupra proprietatilor structurale: eroziune interna, alunecari,

fisurare, etc

Adeseori, consecintele se manifesta dupa perioade indelungate de exploatare.

Nedetectarea lor timpurie de catre cei implicati in activitatea de supraveghere poate

daun fals sentimentdesiguranta!

SCENARII:

(1) asociate cu actiuni neprevazute sau intensitati extraordinare in conditiile

disfunctionalitatii echipamentelor ;

(2) asociate cudegradareamaterialelor din structura saudin fundatie sunt, de regula,asociatecu IMBATRANIREA, in special dacaseproducdupaprimii 5 ani de laPIF

1. GENERALITATI


1.3 SCENARII DE IMBATRANIRE (cont)

1. GENERALITATI

Scenarii majore de mbtrnire pt. barajele din beton i zidrie

Probleme n fundaie

- Pierderi de rezisten sub aciuni permanente ndelungate sau repetate

- Eroziuni, procese fizice (dizolvare) - mbtrnirea voalului de etanare i a reelei

de drenaj

Probleme ale corpului barajului

- Procese chimice conducnd la umflri - Comprimri, curgere lent sau alte procese

ducnd la contractri ale materialelor - Degradare datorit reaciilor chimice ale

materialelor n contact cu mediul - Pierderi de rezisten sub aciuni permanente

ndelungate sau repetate - Rezistene sczute la nghe - dezghe

Alte scenarii - mbtrnirea rosturilor structurale - mbtrnirea proteciei amonte - mbtrnirea structurilor precomprimate



1. GENERALITATI

Scenarii majore de mbtrnire pt. barajele din umpluturi

Probleme n fundaie

- Deformaii - Pierderi de rezisten, creterea presiunilor

interstiiale i modificri n starea de eforturi - Eroziune intern - Degradare fundaie

Probleme ale corpului barajului

- Deformaii - Pierderi de rezisten - Creterea presiunilor interstiiale - Eroziune intern - Degradare umpluturi - Eroziuni de suprafa

Alte scenarii

- Infiltraii prin ecranul de etanare - Modificri de permeabilitate - Degradri n zona de contact umpluturi

elemente structurale din beton - mbtrnirea materialelor organice de sintez

(n special din elementele de etanare)



1. GENERALITATI

Scenarii majore de mbtrnire pt. construciile anex

Fundaie, structur, echipamente

- Afuieri locale - Eroziuni prin abraziune - Eroziuni prin cavitaie i disiparea energiei - Obturri cu material solid n suspensie - Defeciuni ale echipamentelor descrctorilor i

prizelor de ap - Debite excesive


1.4 SUPRAVEGHEREA (MONITORIZAREA) IMBATRANIRII

Scop: prin masuratori si supraveghere, cunoasterea permanenta a starii lucrarii, pt. a

detecta orice anomalii comportamentale cu un grad de anticipatie care sa permita

interventii corective care sa impiedicedegradari evolutive, cu consecintesevere

Evaluarea directa a imbatranirii prin monitorizarea schimbarilor proprietatilorstructurale

Evaluarea indirecta a imbatranirii prin monitorizarea efectelor si consecintelorschimbarilorproprietatilorstructuralesi a actiunilorcare le-augenerat

Incercarile si marimile monitorizate cu relevanta asupra evidentierii imbatranirii -

tabelulde la pag. 12

Recomandari pentruamari eficacitateamonitorizarii imbatranirii:

planificareadin timpa tuturoractivitatilor;

utilizarea unor instrumente si aparatura simple si robuste, bine adaptate marimilor

masurate;

colectarea sistematica a datelor furnizate de aparatura de monitorizare dar si a

informatiilor furnizatede inspectii si incercari, pe intreagaduratadeviata a lucrarii

analiza datelor colectate, pt. evaluarea starii constructiilor in timpul vietii acestora,

cucaracter periodic,dar si inurmaunorevenimente extraordinare

1. GENERALITATI


1.4 SUPRAVEGHEREA (MONITORIZAREA) IMBATRANIRII (cont)

1. GENERALITATI

Tipuri de ncercri i mrimi msurate pentru monitorizarea mbtrnirii

Proprieti structurale

- Prelevarea de probe i ncercri de laborator - Analize cu raze X i de difracie - ncercri de vibraii forate - ncercri prin metode acustice

Aciuni (ncrcri)

- Analize chimice i ncercri de laborator - Nivelul n acumulare - Temperatur ap i aer - Vnt - Umiditate - Precipitaii - Seismicitate - Regimul aluviunilor (colmatare)

Efecte directe ale aciunilor

- Debite afluente - Niveluri freatice - Turbiditatea apelor exfiltrate - Infiltraii - Analiza chimic a apelor exfiltrate - Subpresiuni - Presiuni interstiiale - Presiunea hidrostatic - Temperatura betonului - nghe

Efecte structurale indirecte

- Deplasri orizontale - Deplasri verticale - Deplasri unghiulare - Deschideri i deplasri n rosturi i crpturi - Deformaii - Eforturi - Rspuns dinamic


1.4 SUPRAVEGHEREA (MONITORIZAREA) IMBATRANIRII (cont)

Util a se realiza intocmiun raport de stare a lucrarilordupaprimii 5 ani de laPIF

Necesare metode si aparatura robuste, simple, durabile, fiabile, care sa permita un

grad de automatizare adecvat, pt. a elimina eventuale surse de erori umane.

Redundantaeste, de asemenea, recomandata.

Cele mai frecvente defectiuni ale aparaturii de supraveghere au la origini obturarea

tubulaturii, orificiilor sau a forajelor (puturilor), deplasarea reperilor, coroziunea,

penele de curent, etc. Un proiect bun de echipare cu aparatura de supraveghere va

avea in vedere toate aceste posibile defectiuni si va imagina solutii facile de

reparare sau inlocuirea componentelorcudeficiente.

1. GENERALITATI


1.5 EVALUAREA IMBATRANIRII

Odata ce au fost detectate semne de imbatranire, necesar a se evalua extinderea

acesteia, pt. a se lua masurile corective adecvate. Aceste masuri pot fi luate doar

despecialisti cu experientasi judecata inginereascasanatoasa.

Evaluarea consecintelor imbatranirii asupra lucrarii se bazeaza pe evaluari privind

siguranta si capacitatea de functionare. Modelele utilizate trebuie sa inglobeze

toate informatiiledisponibile.

De regula, seutilizeaza2modeledeevaluare (graficpag. 15):

(1) modele ale actiunilor asociaza actiunile si proprietatile structurale cu efectele siconsecinteleposibile;

(2) modele structurale asociaza proprietatile mecanice si efectele directe, mecanice,ale actiunilor, cu efectele indirectesi consecintele.

Dupa variatia in timp, actiunile, efectele directe si cele indirecte mecanice pot fi

clasificate in:

(1) Permanente sau lent variabile efectele lor au o componenta reversibila si unaireversibila, asociata cu imbatranirea

(2) Repetitive (ciclice) imbatranirea semanifesta daca au locmodificari de efecte subaceeasi amplitudinea incarcarii

1. GENERALITATI


1.5 EVALUAREA IMBATRANIRII (cont)

1. GENERALITATI


1.5 EVALUAREA IMBATRANIRII (cont)

Analize cumodeledecurgeastfel:

(1) Definirea evolutiei in timp a actiunilor si proprietatilor structurale, pt. a aprecia

evolutia in timp a efectelor. Adecvat studiului structurilor pt. care datele si

informatiile disponibile sunt rare si neregulate. Se recomanda analiza cu elemente

finite,diferente finite, elementede frontiera, elementedistincte, etc.

(2) Divizarea intervalului de timp analizat in subintervale, pe care se definesc actiunile,

efectele actiunilor, efectele mecanice indirecte, pt. a evalua ulterior proprietatile

structurale pt. fiecare subinterval. Adecvat studiului structurilor pt. care exista

informatii si date suficiente. S-autilizat, adeseori, pt. studiul barajelor din beton, sub

denumiri ca: analiza inversa (back-analysis), identificareaparametrilor, etc.

In unele cazuri, proprietatile structurale intr-un model variaza cu efectele

corespunzatoare din celalalt model, ceea ce face necesara o analiza cuplata a celor

douamodele.

1. GENERALITATI

aa-curs irch-01

Documents