Levensduur van infrastructuur

Click here to load reader

  • date post

    11-Jan-2017
  • Category

    Documents

  • view

    216
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of Levensduur van infrastructuur

  • Joost GulikersJoost GulikersJoost GulikersJoost Gulikers

    Rijkswaterstaat

    Dienst Infrastructuur

    Afdeling Civiele Techniek

    LEVENSDUUR VAN INFRASTRUCTUUR:

    DE (ONGEZONDE) SPANNING TUSSEN

    THEORIE EN PRAKTIJK

    Falen of presteren 27 maart 20122

    Rijkswaterstaat

    Inleiding

    Rijkswaterstaat Dienst Infrastructuur:

    Ontwikkeling, realisatie en management van

    viaducten, bruggen, tunnels, sluizen en (water)wegen

    2 hoofdspecialismen: technologie en project management

    DOEL RWS-DI:DE NATIONALE INFRASTRUCTUUR IN EEN VEILIGE EN

    BRUIKBARE CONDITIE HOUDEN

  • Falen of presteren 27 maart 20123

    Rijkswaterstaat

    Kenmerken

    Infrastructuur: economisch belang

    Eigen richtlijnen (ROK/RBK): annex bij de normen

    Ontwerplevensduur: 100 jaar

    Onderhoudsarm/vrij

    Preventief onderhoud

    Groot deel: beton (gewapend voorgespannen)

    Falen of presteren 27 maart 20124

    Rijkswaterstaat

    Beton

    Cement-toeslagmateriaal-water

    Dmax = 16 32mm; 2400 kg/m3

    Cementgehalte: 280-400kg/m3

    Water: wcf = 0.35-0.60

    Bindmiddelen: hoogovenslak poederkoolvliegas

    Vulmiddelen: kalksteenmeel kwartsmeel

    Hulpstoffen: plastificeerder luchtbelvormer

    Toeslagmaterialen: riviergrind - zeegrind

  • Falen of presteren 27 maart 20125

    Rijkswaterstaat

    Gewapend beton

    Druksterkte: 15-120 MPa (bijv C35/45)

    Treksterkte: ca. 10%

    Wapeningsstaal: 6- 32mm

    Alkalisch milieu (pH > 13)

    (Open) porositeit: 10-20%

    Falen of presteren 27 maart 20126

    Rijkswaterstaat

    Levensduur duurzaamheid betonnen kunstwerken

    Degradatiemechanismen:

    Vorst-dooi

    Sulfaataantasting

    ASR

    Wapeningscorrosie (CO2 Cl-)

  • Falen of presteren 27 maart 20127

    Rijkswaterstaat

    Vorst-dooischade

    Falen of presteren 27 maart 20128

    Rijkswaterstaat

    ASR (Alkali-Silica-Reactie)

  • Falen of presteren 27 maart 20129

    Rijkswaterstaat

    Duurzaamheid - ontwerp

    Normen deemed-to-satisfy:

    Milieuklasse: XC XD - XS

    Max wcf; min. cementgehalte

    Scheurwijdte

    Betondekking: basis is 50jr

    Betondekking 100jr: +10mm 35 60mm

    Verdichting

    Nabehandeling (betonoppervlak)

    Falen of presteren 27 maart 201210

    Rijkswaterstaat

    Duurzaamheid - ontwerp

    Prestatie-eisen:

    Doel is het behalen van een bepaalde prestatie en hoe dat behaald wordt is aan de ON

    Onderscheid in cementen

    Meest economische oplossing

  • Falen of presteren 27 maart 201211

    Rijkswaterstaat

    Voorbeeld (A2-Maastricht)

    ON: onderschrijdingskans van 10%

    Probabilistische aanpak???

    Falen of presteren 27 maart 201212

    Rijkswaterstaat

    MaVa Project

  • Falen of presteren 27 maart 201213

    Rijkswaterstaat

    Project MaVa

    Afstand van ca. 30km Maasvlakte-Vaanplein

    Combinatie van nieuwe bestaande constructies (kunstwerken)

    Ontwerplevensduur: 100 jaar

    DBFM contract: Design, Build, Finance and Maintain

    Opdrachtnemer: meer vrijheid in oplossingen MAAR verantwoordelijk gedurende contractduur van 25-30 jaar

    Criterium voor betaling: aantoonbaar optimale verkeerscapaciteit

    Falen of presteren 27 maart 201214

    Rijkswaterstaat

    Project MaVa

    minimum niveau

    startconditie

    huidige conditie

    ouderdom van het kunstwerk [jr]

    voorspelling

    100

    minimum niveau

    conditie

    tInsp restlevensduur

    model

  • Falen of presteren 27 maart 201215

    Rijkswaterstaat

    Falen of presteren 27 maart 201216

    Rijkswaterstaat

    Tabellen voor 80, 100 en 200(!!) jaar

  • Falen of presteren 27 maart 201217

    Rijkswaterstaat

    CUR LEIDRAAD 1

    Semi-probabilistische aanpak

    DuraCrete model

    (goede ervaring in praktijk: GHT/Westerscheldetunnel)

    Draaiknoppenmethode; geen kritische evaluatie

    Argumentatie voor prestatiegerichte aanpak:

    Onderscheid in cementsoort

    Variabele ontwerplevensduur

    Falen of presteren 27 maart 201218

    Rijkswaterstaat

    CUR Leidraad 1

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    30 40 50 60 70

    mean cover depth, c [mm]

    CEM II/B-V

    CEM ICEM III/A

    CEM III/B

    tdsl = 100yr

    marine environment

    (XS2 - XS3)

    to = 28d

    me

    an

    mig

    rati

    on

    co

    eff

    .,

    DR

    CM

    ,o [

    10

    -12m

    2/s

    ]

  • Falen of presteren 27 maart 201219

    Rijkswaterstaat

    Realistisch ??

    34

    35

    36

    37

    38

    39

    40

    41

    0 50 100 150 200 250

    ontwerplevensduur, tdsl [yr]

    ge

    m.

    be

    ton

    de

    kk

    ing

    ,

    c [

    mm

    ]

    CEM I

    CEM III/A

    CEM III/B

    CEM II/B-V

    CUR Leidraad 1

    tdsl,ref = 50jr

    cref = 35mm

    XD1-XD2-XD3-XS1

    referentiesituatie

    Falen of presteren 27 maart 201220

    Rijkswaterstaat

    ( ) ( )

    =

    tD2

    xerfCCCt,xC

    a

    iss

    Afleiding van prestatie-eisen - 1

    Oplossing van de 2e Wet van Fick: 2

    2

    x

    C

    t

    C

    ====

  • Falen of presteren 27 maart 201221

    Rijkswaterstaat

    0,0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    1,2

    1,4

    1,6

    0 20 40 60 80 100

    distance to exposed concrete surface, x [mm]

    ch

    lori

    de

    co

    nte

    nt,

    C [

    %m

    /m c

    em

    en

    t]

    10yr

    Da = 5.274mm2/yr

    Cs = 1.5%

    Ci = 0.1%

    40yr

    100yr

    Cs

    Ci

    Ccrit

    0,0

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    1,2

    1,4

    1,6

    0 20 40 60 80 100

    distance to exposed concrete surface, x [mm]

    ch

    lori

    de

    co

    nte

    nt,

    C [

    %m

    /m c

    em

    en

    t]

    10yr

    Da = 5.274mm2/yr

    Cs = 1.5%

    Ci = 0.1%

    40yr

    100yr

    Cs

    Ci

    CcritCcrit

    Chlorideprofiel

    Falen of presteren 27 maart 201222

    Rijkswaterstaat

    Einde levensduur: C(c; tdsl) = Ccrit

    dsl

    2

    is

    crits

    at

    1

    CC

    CCinverf2

    cD

    =

    ( ) ( )

    =

    tD2

    xerfCCCt,xC

    a

    iss

    Afeleiding van prestatie-eisen 2

    Kwantiteit

    Kwaliteit

    Tijd-afhankelijkheid:

    Beproevingsmethode:

    (((( )))) (((( ))))a

    refrefaa

    t

    ttDtD

    ====

    (((( )))) (((( ))))reftestjrefa tDktD ====

  • Falen of presteren 27 maart 201223

    Rijkswaterstaat

    Afleiding van prestatie-eisen - 3

    DuraCrete

    ke: omgevingsfactor

    kc: nabehandelingsfactor

    a: verouderingsexponent

    dsl

    a

    dsl

    refce

    2

    is

    crits

    nssm

    tt

    tkk

    1

    CC

    CCinverf2

    cD

    ====

    Chloride migratiecofficint

    Falen of presteren 27 maart 201224

    Rijkswaterstaat

    Semi-probabilistische benadering - 1

    Toeslag in betondekking c (Rostam)

  • Falen of presteren 27 maart 201225

    Rijkswaterstaat

    dsl

    a

    dsl

    ce

    2

    is

    crits

    nssm

    tt

    0767.0kk

    1

    CC

    CCinverf2

    ccD

    ====

    CUR Leidraad 1; toeslag in betondekking c

    Wapeningsstaal: c = 20mm Pdep < 10%

    Voorspanstaal: c = 30mm Pdep < 5%

    Semi-probabilistische benadering - 2

    Falen of presteren 27 maart 201226

    Rijkswaterstaat

    CUR Leidraad 1

    ???? ????

    Semi-probabilistische

  • Falen of presteren 27 maart 201227

    Rijkswaterstaat

    Kans van circa 10%?

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30 40 50 60 70

    mean cover depth, c [mm]

    pro

    ba

    bilit

    y, P

    i [%

    ]

    CEM II/B-V; XDCEM III/B; XD

    CEM III/A; XD

    CEM II/B-V; XS

    CEM III/B; XS

    CEM III/A; XS

    CEM I; XD

    CEM I; XS

    tdsl = 100yr

    target level

    0.5%

    20.6%

    Falen of presteren 27 maart 201228

    Rijkswaterstaat

    Opstelling versnelde migratieproef - 1

    DC spanningsbron

    Catholyt

    Anolyt

    Kunststof reservoir

    Kunststof ondersteuning

    kathode

    proefstukAnode

    Rubber mof

  • Falen of presteren 27 maart 201229

    Rijkswaterstaat

    Opstelling versnelde migratieproef - 2

    Falen of presteren 27 maart 201230

    Rijkswaterstaat

    Versnelde Chloride Migratieproef - 1

    Drijvende kracht: opgelegd elektrisch veld (400 1200 V/m1)

    Duur: 12-48h

    Vertaling van de indringdiepte naar Dnssm

    Dnssm is afhankelijk van de ouderdom (verouderingseffect; type cement)

  • Falen of presteren 27 maart 201231

    Rijkswaterstaat

    Versnelde Chloride Migratieproef - 2

    0,0

    0,5

    1,0

    1,5

    2,0

    0 10 20 30 40 50

    distance to concrete surface, x [mm]

    fre

    e C

    l- c

    on

    ce

    ntr

    ati

    on

    , C

    [m

    ol/

    l]

    diffusion

    Dnssm = 1010-12

    m2/s

    Ueff = 30V

    L = 50mm

    t = 48h

    co = 1.9M

    migration

    48h

    90d

    48h

    Tsunami profiel

    Falen of presteren 27 maart 201232

    Rijkswaterstaat

    Versnelde Chloride Migratieproef - 3

  • Falen of presteren 27 maart 201233

    Rijkswaterstaat

    0,0

    0,1

    0,2

    0,3

    0,4

    0,5

    0 5 10 15

    dist