Ponukan brojnim napisima o uzrocima pukotina, sigurnosti i sanaciji pilona Pelješkog mosta, prof. emeritus Jure Radnić iznosi svoje mišljenje. Ono se temelji na kratkom uvidu u stanje površina pilona, stručnim činjenicama i informacijama iz dostupnih izvora.
'Vanjske plohe svih pilona imaju gustu mrežu nepravilnih, pretežito približno horizontalnih i vertikalnih pukotina. One mjestimično prate radne prekide betoniranja između kampada (visinskih segmenata), kao i spojne plohe nastale tijekom betoniranja unutar njih. Te plohe nastaju zbog premještanja crijeva pumpe za beton po tlocrtu i visini svake kampade. Intenzitet i raspored pukotina približno su jednaki na svim pilonima i segmentima. Ipak, uočava se da su pojedini vertikalni segmenti jače oštećeni, a osobito kraće zaobljene plohe pilona poprečno na os mosta.
Armatura na zaobljenim plohama pilona jače se suprotstavlja skupljanju betona, izazivajući u njemu veća vlačna naprezanja i intenzivnije pukotine. Izraženije pukotine na nekim segmentima su vjerojatno posljedica manje pažnje pri ugradnji betona te nepovoljnijih klimatskih uvjeta (temperatura, vjetar, vlažnost zraka) i lošije njege betona nakon skidanja oplate.
Kratkim vizualnim pregledom stječe se dojam da su pukotine izraženije na zapadnim nego na istočnim plohama pilona, što ne mora biti. Moguće je da je utjecaj isušivanja betona nakon skidanja oplate bio veći zbog više prosječne godišnje temperature na zapadnim plohama? Prvi segment na nekim pilonima ima izraženije pukotine, vjerojatno zbog manjeg iskustva na početku izvođenja radova.
Pukotine su pretežito uske, slabije uočljive, dok su mjestimično izražene i široke približno do 0,5 mm. Iz pojedinih širokih pukotina curi voda ili su vlažne. Duž nekih užih pukotina vidljiv je tanki ispupčeni sloj prašine nastao prethodnim curenjem vode ili vlage. Prodor vode i vlage kroz pukotine može uzrokovati koroziju armature, što dugoročno može ugroziti trajnost i sigurnost mosta. Trenutačna dubina pukotina iznosi do približno 6 cm, uz vjerojatnost njihovog daljnjeg produbljivanja. Na jednom je pilonu prisutna vrlo široka i duga pukotina, s naznakom odvajanja zaštitnog sloja betona ispod nje. Na tom je mjestu vjerojatno već nastupila izraženija lokalna korozija armature. Nije uočena segregacija betona na spojevima kampada, niti na njihovim plohama.
Piloni su punog poprečnog presjeka (dimenzija 7 × 2,2 m na dnu i 5 × 2,2 m na vrhu) i spadaju u vrlo zahtjevne masivne konstrukcije. Pri ugradnji je korišten samozbijajući beton (SCC) vrlo visoke čvrstoće C 70/85. Sastav uključuje maksimalno zrno agregata od 16 mm, 370 kg/m3 cementa te 80 kg/m3 letećeg pepela (ukupno 450 kg/m3 veziva). Dodaci su superplastifikatori za lakšu ugradivost te usporivači vezivanja.
Takav beton sadrži veliku količinu veziva i sitnih čestica agregata, što pojačava njegova negativna reološka svojstva: skupljanje (smanjenje volumena tijekom vezivanja i očvršćivanja) i puzanje pod opterećenjem. Ukupno skupljanje je veliko, iako je vodocementni faktor nizak, vjerojatno oko 0,28, jer beton ima povećano naknadno autogeno skupljanje zbog kasnijeg aktiviranja letećeg pepela. Takav masivni beton, iako sa smanjenom količinom cementa, razvija visoku temperaturu u jezgri presjeka pilona pri vezivanju i očvršćivanju. Piloni su armirani iznimno velikom vertikalnom i horizontalnom armaturom (prosječno 540 kg/m3 betona), s gustim šipkama velikog promjera uz vanjski plašt, koja sprječava slobodno skupljanje betona. Zbog navedenih čimbenika, nastala je složena problematika izvedbe, sigurnosti i trajnosti pilona.
Nije poznato je li prije početka izvedbe pilona obavljena probna izrada segmenta u stvarnoj veličini, sa stvarnom armaturom i predviđenim betonom, te usvojenom tehnologijom betoniranja, oplatom i njegom betona, što je bilo poželjno.
Pukotine uslijed plastičnog skupljanja betona na vanjskim vertikalnim plohama pilona nisu mogle nastati prije skidanja bočne oplate. Oplata je osiguravala početno očvršćivanje u vlažnim uvjetima tijekom prva dva do tri dana. Pukotine su se počele razvijati u kratkom roku nakon uklanjanja oplate. Na gornjoj plohi betona svake kampade mogle su nastati pliće vertikalne površinske pukotine i prije skidanja oplate. One se nalaze unutar presjeka, nisu tehnički relevantne i zatvaraju se pri betoniranju iduće kampade. Pukotine u betonu ne mogu nastati prije početka njegova očvršćivanja, jer materijal mora postići određenu čvrstoću da bi pod vlačnim naprezanjem puknuo.
Postojeće pukotine nastale su primarno zbog spriječenog ranog skupljanja betona te termičkih efekata hidratacije cementa. Pukotina u betonu ne nastaje u trenutku dosezanja njegove vlačne čvrstoće, već nakon dosezanja granične vlačne deformacije pri slomu. Ta je deformacija znatno veća od one pri dosezanju same vlačne čvrstoće. Poznavanje odnosa naprezanja i deformacije nakon dosezanja vlačne čvrstoće (vlačno omekšanje, engl. strain softening) ključno je za razumijevanje ovog problema. U realnoj konstrukciji vlačna se čvrstoća betona može prekoračiti bez pojave pukotina, uz očuvanu kompaktnost i krutost. Kad pukotine nastanu uslijed dodatnih deformacija, njihova širina, razmak i dubina odražavaju ponašanje i sigurnost betonske konstrukcije.
Gusta armatura uz vanjsku plohu pilona sprječava slobodnu deformaciju skupljanja betona. Tijekom očvršćivanja beton razvija vlačnu čvrstoću i prionjivost s armaturom. Zbog prionjivosti i rebara na šipkama, armatura se suprotstavlja skupljanju betona i unutar njega izaziva vlačna naprezanja. Kada se dosegne granična vlačna deformacija betona, u njemu se javlja pukotina približno okomito na pravac šipki. Tako su približno horizontalne pukotine u pilonu rezultat spriječenog skupljanja zbog otpora vertikalne armature, a približno vertikalne pukotine zbog otpora horizontalne armature. Dodatna tanka nehrđajuća armaturna mreža u zaštitnom sloju betona narušava pravilniji raspored pukotina.
Primjena šipki većeg promjera rezultira manjim brojem širokih pukotina na većem razmaku. S druge strane, primjena tanjih šipki dovodi do većeg broja sitnih pukotina na manjem razmaku. Ugradnja tanke armaturne mreže uz vanjsku plohu pilona smanjila je širinu pukotina, ali je povećala njihov broj.
Drugi uzrok pojave pukotina je velika razlika u temperaturi između vanjskog plašta i jezgre masivnog betona pri njegovom vezivanju i očvršćivanju. Dok se vanjska ploha intenzivno skuplja nakon skidanja oplate (toplina, vjetar), beton u vrućoj jezgri teži širenju i vertikalnom izdizanju. Zbog nejednakog termičkog efekta, u vanjskom sloju betona javlja se vlak, a nakon prekoračenja granične vlačne deformacije i pukotine.
Veliko puzanje predmetnog samozbijajućeg betona nakon ovjesa rasponske konstrukcije dodatno utječe na razvoj početnih pukotina u pilonu, uz vjerojatnost otvaranja novih. Piloni su pod velikim vertikalnim tlačnim naprezanjem zbog vlastite težine i velikih stalnih sila iz kosih kabela. Vertikalno skraćenje betona zbog puzanja uzrokuje horizontalni bočni pomak i pritisak betona na obodnu armaturu. To izaziva dodatna vlačna naprezanja u okolnom betonu, što proširuje postojeće ili stvara nove približno vertikalne pukotine.
Njega mladog betona nakon skidanja oplate imala je također veliku ulogu u pojavi, razvoju i širini pukotina. Budući da stvarni način i kvaliteta provedbe njege betona nisu poznati, taj se utjecaj ne može precizno komentirati. Duljim kontinuiranim vlaženjem vanjske plohe pilona ili na druge poznate načine, moralo se spriječiti naglo isušivanje i odgoditi rano intenzivno skupljanje betona bez pojave pukotina, kako bi on pravovremeno razvio veću vlačnu čvrstoću od vlačnih naprezanja zbog spriječenog skupljanja. S obzirom na masivni presjek, prekomjernu armaturu i upotrijebljeni SCC beton, bilo je teško očekivati potpunu odsutnost pukotina. Ipak, trenutačno stanje je nepovoljnije od očekivanog i može ugroziti trajnost i sigurnost mosta zbog korozije armature.
Sanacija pilona, koja je prema mome mišljenu nužna, složena i treba se hitno obaviti (prije početka korozije armature), zahtijevat će visoke troškove i pouzdano rješenje. Raspuknuti beton u zaštitnom sloju ne može preuzeti vertikalna tlačna naprezanja. Zbog toga je došlo do preraspodjele tlačnih naprezanja s te površine presjeka pilona u unutrašnjost homogenog betonskog presjeka. Ako je degradacija vanjskog površinskog sloja betona prosječno duboka primjerice 5 cm, efektivna nosiva površina betona smanjena je prosječno po visini pilona za približno 6 %. Daljnjom dubinskom propagacijom pukotina, taj postotak će rasti. Do sada smanjena efektivna površina (nosivost) betonskog presjeka vjerojatno se kompenzira povećanom tlačnom nosivošću homogene betonske jezgre, koja je zbog ovijanja velikom horizontalnom obodnom armaturom i poprečnim šipkama (koje omogućavaju bočni tlak) veća od njegove projektirane nosivosti temeljene na jednoosnoj tlačnoj čvrstoći betona.
Nosivost vertikalne armature na tlak nakon raspucavanja betona po plaštu ostaje praktično nepromijenjena, dok je njezina nosivost pri vlaku od savijanja neznatno manja od izvorne (smanjen je krak unutarnjih otpornih sila), više poprečno na most (do približno 2%). Stvarna nosivost vertikalne armature je nepoznata, zbog nepoznavanja njene površine i razmještaja u presjeku. Zbog velikog puzanja betona od stalnih vertikalnih opterećenja, dolazi do njegovog tlačnog rasterećenja i značajnog povećanja tlačnih naprezanja u armaturi. Ukupna tlačna nosivost pilona sastoji se od nosivosti betona i nosivosti tlačne armature. Ona je sada vjerojatno malo manja od proračunske.
Ako bi se pri sanaciji skidao postojeći zaštitni sloj betona do glavne armature te izveo novi sloj morta/betona, postojeća preraspodjela naprezanja u presjeku bi ostala. Novi sloj bi sudjelovao samo u nošenju opterećenja koja nastanu nakon njegove izvedbe.
Prekomjerna količina armature u pilonima posljedica je malih dimenzija njihovog poprečnog presjeka i visokog proračunskog potresnog ubrzanja od 0,54 g. Kada bi se ugrađena armatura preračunala na plašt pilona, to bi odgovaralo čeličnom limu prosječne debljine približno 60 mm po njegovom oplošju. Uz malo povećanje mase limova, piloni su mogli biti izvedeni samo iz konstrukcijskog čelika. Učinkovito rješenje je moglo biti s plaštem od tankog čeličnog lima, s ispunom od armiranog betona. Lim bi bio oplata i doprinio bi povećanju vertikalne tlačne čvrstoće betona, koja je mogla biti manja od postojeće. U oba slučaja izbjegao bi se problem s pukotinama, uz ljepši izgled vanjske plohe pilona, jednostavniju izvedbu i pouzdanije održavanje.
U suvremenim proračunima potresne otpornosti mostova i konstrukcija, često se koriste dvojbene vrijednosti parametara materijala i tla. Takvi proračuni mogu biti upitne pouzdanosti, a ekstremno računsko potresno opterećenje vjerojatno se nikad neće pojaviti u životnom vijeku većine građevina. Zahtijevana potresna otpornost i sigurnost je nužna, ali je ključno da građevina bude projektirana i izvedena tako da zadovoljava sve zahtjeve funkcionalnosti, mehaničke otpornosti, sigurnosti i trajnosti u dugotrajnoj uporabi, uz prihvatljive troškove održavanja.
Pouzdanost tehnologije i kvalitetu eventualne zamjene postojećeg sloja betona s novim kvalitetnim mortom (sitnozrnim betonom) treba provjeriti na uspješnosti sanacija Paškog, Krčkog i Masleničkog mosta. Tu postojeći beton nije imao pukotine, već je izgubio svojstvo potrebne zaštite armature od korozije (karbonatizacija – smanjenje kiselosti) u vjerojatno još agresivnijem morskom okolišu. Kod takvog rješenja, koje je provjereno, ipak ostaje nepoznanica o stvarnoj prionjivosti i međudjelovanju između starog i novog betona, kao i budući vremenski rok dostatne pouzdanosti zaštite armature od korozije.
Kako su prethodno navedena rješenja sanacije zahtjevna i skupa, trebalo bi razmotriti i druga možda povoljnija rješenja. Neka od njih se možda mogu temeljiti na zadržavanju postojećeg pukotinskog stanja pilona, uz sanaciju eventualno korodirane armature te izvedbu nove tanke “obloge“. Ona treba zadovoljiti estetske kriterije, osigurati stabilizaciju postojećih pukotina i omogućiti dugotrajno kvalitetnu zaštitu armature od korozije, s malim troškovima održavanja.
Jedno od takvih rješenja možda može biti kontinuirano zavarena obloga pilona od tankog čeličnog lima (kao glatki “obruč“ oko pilona, koji bi dodatno povećao njegovu postojeću tlačnu nosivost), s injektiranjem ostavljene plitke šupljine između lima i postojećeg ispucanog betona. Injekcijska smjesa mora biti bez skupljanja, dostatne čvrstoće i deformabilnosti, s pouzdanim prianjanjem za čelični lim i postojeći beton, a sve u cilju pouzdane trajne zaštite armature od korozije i estetski prihvatljivog izgleda pilona. Prethodno bi trebalo isušiti pukotine i plašt pilona hidroizolirati odgovarajućim premazom. Izvedba treba biti u nižim kampadama, a injektiranje od dna prema vrhu. Utjecaj zavarivanja čeličnih elemenata na injektirani medij može se prihvatljivo riješiti. Antikorozivna zaštita plašta bila bi uobičajena, dugotrajna.
Smatram da u javnosti spominjano rješenje sanacije pilona s injektiranjem postojećih mnogobrojnih pukotina ne može zadovoljiti više postavljenih zahtjeva.
Prije sanacije pilona obvezna je izrada detaljnog izvedbenog projekta i testiranje tehnologije na probnom modelu. Ova provjera, bez obzira na odabranu metodu, jamac je sigurnosti, pouzdanosti i dugovječnosti sanirane konstrukcije.
Potaknut problematikom sigurnosti i trajnosti jadranskih armiranobetonskih mostova koji se nalaze u sličnim, iznimno agresivnim morskim uvjetima (Paški, Krčki, novi Maslenički na A1 te Pelješki most), iznosim usporedni prikaz ključnih vremenskih podataka.
Spomenuti su objekti dovršeni 1968., 1980., 1997. i 2022. godine. Zbog ugroze izvorne mehaničke otpornosti i stabilnosti konstrukcije, prve opsežne sanacije izvedene su 2020. (Paški), 2022. (Krčki) i 2019. godine (Maslenički), dok se za Pelješki most takav zahvat pretpostavlja već 2027. godine. To znači da konstrukcije ovih mostova nisu zahtijevale temeljitu obnovu redom: 52, 42, 22 te svega 5 godina nakon puštanja u promet.
Iako su projektirani i izvedeni sa znatno nižim razredima čvrstoće betona, tanjim zaštitnim slojevima do armature te uz skromnije tehnološke mogućnosti tog vremena, Paški i Krčki most pokazali su bitno dulju trajnost. S druge strane, kod Masleničkog, a posebice kod Pelješkog mosta, potreba za tako ranom i zahtjevnom sanacijom iznenađuje. Naime, upravo se u njihovim projektima naglasak stavljao na napredna rješenja i suvremene mjere za produljenje trajnosti te smanjenje troškova održavanja.
Nameće se legitimno pitanje: je li negdje u procesu projektiranja, izvedbe ili nadzora učinjena pogreška?'
