UDK-UDC 05:624; YU ISSN 0017-2774 LJUBLJANA, JANUAR-FEBRUAR, LETNIK XXXVIII STR.: 1-56 : Hr i Z V E Z A D R U Š T E V G R A D B E N I H I N Ž E N I R J E V IN T E H N I K O V S L O V E N I J E E R J A V Č E V A 15,61000 L J U B L J A N A , T E L 061/221 587 V SODELOVANJU Z © globtour VAS VABI NA OGLED MEDNARODNE RAZSTAVE KONSTRUKCIJSKIH TEHNIK IN GRADBENIH STROJEV »BAUMA« V prilagoditev vašega časa vam nudimo sledeči varianti: VARIANTA »A«: ODHOD: 14. 4. 1989 POVRATEK: 14. 4. 1989 VARIANTA »B« ODHOD: 14. 4. 1989 POVRATEK: 14. 4. 1989 VABIMO VAS TUDI NA OGLED OBRTNIŠKEGA SEJMA »IHM« MÜNCHEN: A. ODHOD: 6. 3. 1989 - POVRATEK: 7. 3. 1989 B. ODHOD: 7. 3. 1989 - POVRATEK: 8. 3. 1989 PRIJAVE - REZERVACIJE - INFORMACIJE: 0 globtour Poslovalnica: Ljubljana, GOSPOSVETSKA 4, tel.: 061/329797, 311164, 313230, teleks: 31202 fill AHBKNl VESTIN'IK GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE ŠT 1-2 • LETNIK 38 • 1989 • YU ISSN 0017-2774 V S E D I N I A - C O N T E N T S Članki, študije, razprave Franci Kržič: Articles studies, TEŽNJE K RACIONALIZACIJI PROIZVODNJE JEKLENIH IN SOVPREŽNIH KONSTRUKCIJ V proceedings RAZVITIH DRŽAVAH............................................................................................................................. 3 THE TENDENCIES FOR THE RATIONALIZATION OF PRODUCTION OF STEEL AND COMPO­ SITE STRUCTURES IN DEVELOPED COUNTRIES Janez Reflak: SISTEMSKO ZAGOTAVLJANJE KONTROLE KAKOVOSTI IZDELAVE IN MONTAŽE JEKLENIH KONSTRUKCIJ....................................................................................................................................... 8 SYSTEMIC ASSURANCE OF QUALITY CONTROL FOR MANUFACTURE AND ASSEMBLY OF BEARING STEEL STRUCTURES Matjaž Mikoš: METODE VREDNOTENJA SREDNJIH PRETOČNIH HITROSTI VODA V NARAVNIH VODO­ TOKIH ............................................................................................................................................................ 16 METHODS FOR EVALUATING AVERAGE FLOW VELOCITIES IN NATURAL STREAMS Leopold Vehovar: VPLIV KLORIDOV V BETONU NA KOROZIJO JEKLENE ARMATURE...............................................24 INFLUENCE OF CHLORIDES ON CORROSION OF REINFORCING STEEL IN CONCRETE Lojze Šubic: ELEKTRIČNA ENERGIJA IN O K O L JE ..................................................................................................... 30 ELECTRICAL ENERGY AND THE ENVIRONMENT Poročila, obvestila Uredniški odbor: Reports, informations NAVODILA ZA PRIPRAVO ČLANKOV IN POROČIL ZA »GRADBENI V E S T N IK « .......................38 Franc Vrečko: OB JUBILEJU GRADBENE SREDNJE ŠOLE V M A R IB O R U ........................................................47 Poročila Fakultete za Jure Banovec, Darko Beg, Matjaž Martinčič: arhitekturo, gradbeništvo p r o g r a m DIMJ ZA KONTROLO NOSILNOSTI JEKLENIH K O N S T R U K C IJ ............................ 40 m geodezijo Proceedings of the A COMPUTER PROGRAM DIMJ FOR DIMENSIONING OF STEEL STRUCTURES Department of Civil Engineering University E. Kardelj, Ljubljana Informacije Zavoda za raziskavo materiala in konstrukcij Ljubljana Proceedings of the Institute for materials and structure research Ljubljana Savo Volovšek: VPLIV KAKOVOSTI IZVEDBE GRADBENIH DEL NA ZVOČNO ZAŠČITO STANOVANJSKIH Z G R A D B ............................................................................................................................................ 51 THE INFLUENCE OF THE QUALITY OF CONSTRUCTION ON ACHIEVABLE DOUND-INSULA- TION CONDITIONS IN RESIDENTIAL BUILDINGS Glavni in odgovorni urednik: FRANC ČAČOVIČ Lektor: ALENKA RAIČ - Tehnični urednik: DANE TUDJINA Uredniški odbor: SERGEJ BUBNOV, VLADIMIR ČADEŽ, VOJTEH VLODYGA, STANE PAVLIN, GORAZD HUMAR, IVAN JECELJ, ANDREJ KOMEL, BRANKA ZATLER-ZUPANČIČ, JOŽE ŠČAVNIČAR, DR. MIRAN SAJE Revijo izdaja Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije, Ljubljana, Erjavčeva 15, telefon: 221 587. Tekoči račun pri SDK Ljubljana 50101-678-47602. Tiska Tiskarna Tone Tomšič v Ljubljani. Revija izhaja mesečno. Polletna naročnina, skupaj s članarino za člane društev, plačljiva do 28. 2. 1989, znaša 15.000 din, za neposredne naročnike pa 30.000 din. Za drugo polletje bo izoblikovana cena, ko bodo znane podražitve. Za študente in upokojence velja polovična cena. Polletna naročnina za gospodarske naročnike je 100.000 din, za inozemske naročnike pa 50 US $. Revija izhaja ob finančni pomoči Raziskovalne skupnosti Slovenije, Splošnega združenja gradbeništva in IGM Slovenije, Zveze vodnih skupnosti Slovenije, Zavod za raziskavo materiala in konstrukcij Ljubljana in Fakultete za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo Univerze Edvarda Kardelja v Ljubljani. m Z V E Z A D R U Š T E V G R A D B E N I H I N Ž E N I R J E V IN T E H N I K O V S L OVENI J E L J U B L J A N A , E R J A V Č E V A U L I C A 1 5 ; T E L : 061/221 587 ROKI PRIPRAVLJALNIH SEMINARJEV ZA STROKOVNE IZPITE V GRADBENIŠTVU ZA LETO 1989 3. seminar: od 20. do 24. marca 1989 4. seminar: od 17. do 21. aprila 1989 5. seminar: od 22. do 26. maja 1989 6. seminar: od 18. do 22. septembra 1989 7. seminar: od 23. do 27. oktobra 1989 8. seminar: od 20. do 24. novembra 1989 9. seminar: od 18. do 22. decembra 1989 Prijavo v obliki dopisa, z navedbo podatkov o udeležencih seminarja (ime in priimek, z izobrazbo pridobljena strokovnost, naslov) in roka udeležbe, je potrebno pravočasno poslati na naslov Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije, Erjavčeva 15, Ljubljana. Na vsak seminar sprejmemo 40 slušateljev ZVEZNI CENTER ZA IZOBRAŽEVANJE GRADBENIH INŠTRUKTORJEV LJUBLJANA, KARDELJEVA PLOŠČAD 27; TEL.: 061/342 366 IZPITNI ROKI ZA STROKOVNE IZPITE V GRADBENIŠTVU ZA LETO 1989 PISNI DEL 18. marec 1989 15. april 1989 20. maj 1989 23. september 1989 21. oktober 1989 25. november 1989 USTNI DEL 6.-10. marec 1989 3.-7. april 1989 8. -12. maj 1989 5.-9. junij 1989 9. -13. oktober 1989 13.-17. november 1989 11.-15. december 1989 Prijave v obliki obrazca (dobite ga pri naslovu oziroma na seminarju), z dokazili o izobrazbi, je potrebno poslati 20 dni pred pisnim delom predvidenega roka na naslov: Zvezni center za izobraževanje gradbenih inštruktorjev, Kardeljeva ploščad 27, Ljubljana. TEŽNJE K RACIONALIZACIJI PROIZVODNJE JEKLENIH IN SOVPREŽNIH KONSTRUKCIJ V RAZVITIH DRŽAVAH UDK 69.057:624.014/016 FRANCI KRŽIČ POVZETEK V razvitih državah predstavljajo pri izvedbi jeklenih in sovprežnih konstrukcij največjo postavko v ceni stroški ure izdelave in montaže. Zato so vsi napori usmerjeni v racionalizacijo proizvodnje konstrukcij ob vse večji pomoči računalnikov, avtomatizacije in robotizacije. Zmanjšanje števila ur montaže je možno doseči z natančnim terminskim usklajevanjem montaže z izdelavo v delavnici, racionalizacijo postopkov in uporabo dvigal vse večje nosilnosti (do 1000 ton) za montažo čimvečjih kosov (izmer do 50 m, teže do 100 ton). THE TENDENCIES FOR THE RATIONALIZATION OF PRODUCTION OF STEEL AND COMPOSITE STRUCTURES IN DEVELOPED COUNTRIES SUMMARY In the developed countries the expenses of manhours and erection represent the highest percentage of the price as regards to the execution of steel and composite structures. Therefore, all efforts are directed into the rationalization of the production of structures with the growing help of computers, automatisation and robotics. The decreasing of the hours of erection is possible to be achieved by the exact terminal accordance of prefabrication procedure and erection, by the rationalization of procedures and by the usage of building lifts of greater carrying capacity (up to 1000 t) for the erection of as great elements as possible (size up to 50 m, weight up to 100 t). Za Jugoslavijo bi verjetno lahko rekli, da na področju gradbenega konstruktorstva po tehničnem znanju nič ali pa zelo malo zaostaja za najbolj razvitimi državami. Dokaz za to so številni zgrajeni objekti, ki so tako po dimenzijah kot tudi po sodobni zasnovi na svetovni ravni. Precejšen zaostanek pa zaznamujemo, vsaj kar se tiče jeklenih in sovprežnih konstrukcij, v tehnologiji izdelave in montaže. Posledica je, da smo kljub izredno nizkim plačam naših proizvajalcev na svetovnem tržišču povsem nekonkurenčni. Gospodarska kriza, v kateri smo, vsaj trenutno onemogoča, da bi se v doglednem času na tem področju približali razvitim državam. Namen tega prispevka je seznaniti strokovnjake, ki se bavijo z jeklenimi in sovprežnimi konstrukcijami, o stanju in razvojnih težnjah v celotnem procesu izvedbe objektov v razvitih, predvsem zahodnih državah. Za boljše razumevanje sedanjih teženj v razvoju tehnolo­ gije izdelave in montaže jeklenih konstrukcij v razvitem svetu si oglejmo najprej diagram na sliki 1, ki prikazuje Avtor: Prof. dr. Franci Kržič, dipl. inž. gr., FAGG, VTOZD GG, Katedra za metalne konstrukcije in gradiva, Ljubljana, Jamova 2 za obdobje od 1.1950 do 1988 rast cene jekla in rast cene celotne konstrukcije. Vidimo, da se celotna cena konstruk­ cije progresivno povečuje, vendar predvsem na račun večanja izdelavnih stroškov in le malenkost na račun večanja cene jekla. Po nekaterih podatkih znaša cena materiala od 10-20%, cena izdelave in montaže pa od 80-90%. Razmerje med povprečno ceno izdelavne ure in ceno 1 kg jekla se od leta 1945 močno povečuje, HFL Slika 1. Development of cost during the period 1950-1988. Comparison of total cost to the cost of steel vendar je to povečanje neprimerno bolj intenzivno v bogatih državah, kar je dobro vidno iz diagramov na sliki 2. ß _ average cost of 1 manhour, including overheads cost of 1kg of steel Slika 2. The increase of the ratio R since 1945 Iz navedenega nedvoumno sledi, da je za doseganje ekonomičnosti jeklene konstrukcije neprimerno pomemb­ nejša cenena izdelava in montaža kot pa teža. Po najnovejših izkušnjah razvitih držav je možno s sodobnim projektiranjem zmanjšati težo konstrukcije v obsegu, ki prinaša zmanjšanje celotne cene do 10%. Z racionaliza­ cijo proizvodnje in montaže pa je možno zmanjšati ceno konstrukcije celo do 50%. Sodobno projektiranje jeklenih in sovprežnih konstrukcij temelji na moderni zasnovi, ki teži k uporabi čimlažjih elementov in materiala čimboljših mehanskih lastnosti. V statičnem računu se upoštevajo čimbolj realne statične, dinamične in požarne obtežbe, računski modeli simulirajo čim bolj realno obnašanje konstrukcije, upoštevajoč rav­ ninsko in prostorsko delovanje; vse bolj se uporablja teorija II. reda z vključevanjem ekvivalentnih strukturnih in geometrijskih nepopolnosti, izrabljajo se elastoplastične lastnosti materiala, računanje se izvaja po metodah mej­ nih stanj. Vse pomembnejše so konstruktivne oblike z ravninskim in prostorskim delovanjem, kot so lupine, prostorska paličja, škatlasti prerezi velikih izmer, viseče strehe, vrvni sistemi velikih razpetin itd. Posebna pozor­ nost se posveča: izbiri čim bolj enostavnih elementov, po možnosti brez večjega števila raznih ojačitev in reber, uporabi čimvečjega števila istih ali celo tipskih elementov, optimizaciji vseh vrst elementov in konstrukcij, možnosti adaptacije, rekonstrukcije, dogradnje in odstranitve konst­ rukcij in zamenjave z novimi, možnosti širše uporabe itd. V največji meri se uporabljajo računalniki in moderna oprema za preizkušanje modelov velikih izmer. Ker je cilj, da se v vseh fazah gradnje objekta v največji možni meri zmanjšajo predvsem stroški dela, ima izvaja­ lec velik interes, da ponudi svoj projekt oziroma da sprejeti projekt v tehničnem biroju predela tako, da bo izdelek, ustrezno obstoječi lastni tehnologiji, čim cenejši. Pri tem mora biti seveda strokovni kader v biroju na taki ravni, da je sposoben ob vseh spremembah zagotoviti enako varnost in funkcionalnost objekta. Enostaven primer je npr. zamenjava tanke stojine z ojačitvami z debelejšo stojino brez ojačitev. Naloga tehničnih birojev pri izvajalcih pa je, poleg izdelave in predelave projektov, predvsem v pripravi dokumentacije za delavnico in gradbišče, to je v pripravi take tehnološke in operativne dokumentacije, da bo izdelava in montaža čimbolj enostavna, potek proizvod­ nje pa hiter in neoviran. Zmanjšanje cene proizvoda se išče v zmanjšanju cene dela, in to: z redukcijo ur izdelave v delavnici in na montaži, s prihranki na predrisanju in označevanju, s krajšanjem poti oziroma transporta do delovnega mesta. Osnovno načelo je, da se mora material neprestano premikati, ne pa ležati v skladišču. Pri sodobni proizvodnji, kjer se prenašajo podatki iz tehničnega biroja v delavnico s pomočjo ČAD sistema, pa se pričakuje, da bo v najbližji prihodnosti ekran v tehničnih birojih povsem zamenjal risalne deske in mize. Za delavnico najbolj optimalni detajli in elementi se v tehničnih birojih, dopolnjeni z aktualnimi parametri, s pomočjo računalnikov in grafične opreme, sestavljajo v celotno konstrukcijo. Pripravljeni podatki se nato v obliki, ki je za delavnico najprimernejša, pošljejo prek računal­ nika na določeno proizvodno mesto. Tak način dela predstavlja v pripravi delavniške in tehnološke dokumen­ tacije veliko racionalizacijo. Delo v tehničnem biroju se tako usmeri na optimizacijo detajlov in postopkov, ki se hranijo v biblioteki računalnika. Uvedba CAD sistema je seveda tem bolj učinkovita, kolikor bolj je razvita standar­ dizacija in tipizacija, ki je najbolj prisotna na področju visokih in industrijskih zgradb ter deloma cestnih mostov. Vse individualne zgradbe je potrebno v pogledu raciona­ lizacije posebej obravnavati. Iz navedenega sledi, da mora tehnični biro vsebovati tako strokovnjake projektant­ ske prakse kot tudi tehnologe in da je potrebno tesno sodelovanje biroja z vodstvom delavnice in gradbišča. Racionalizacija izdelave jeklenih konstrukcij, ki se kaže v zmanjšanju delovnih ur, je dosežena na dva načina: v tehničnem biroju s pomočjo tipizacije delov konstrukcije in uvedbo modularnega sistema ter poenotenjem stikov in priključkov, v delavnici pa s stalnim razvojem tehnolo­ gije izdelave. V zvezi s fabrikacijo jeklenih konstrukcij se porabijo ogromna sredstva za raziskave, da bi dosegli čimvečjo industrijsko, serijsko in avtomatsko proizvodnjo. Teži se k čim popolnejši robotizaciji in avtomatizaciji proizvodnje konstrukcij od vhoda do izhoda iz delavnice. Velika skladišča materiala se opuščajo in nadomeščajo z majhnimi, popolnoma avtomatiziranimi, iz katerih se plo­ čevine po najkrajši poti transportirajo do mesta instaliranih modernih naprav, kjer se na enem mestu izvrši s pomočjo računalnika zaznamovanje, razrez, vrtanje lukenj in fiksi­ ranje elementa za nadaljnje sestavljanje. S tem odpade klasično predrisanje in zaznamovanje. Shematični prikaz avtomatiziranega skladišča in naprave za obdelavo ploče­ vin je podan na sliki 3 in 4. Plattenfertigungssystem Slika 4 Tak način dela zahteva, da se vse preiskave osnovnega materiala, slojevitosti in lamelarnosti, pa celo primarna protikorozijska zaščita, izvršijo že v železarni. Sestavljanje posameznih delov med seboj se izvrši s pomočjo raznih pridržal in natezalcev (slika 5) na posebnih vrtljivih mizah. Slika 5 Spajalni varki in varjenje se izvrši z varilnimi roboti. Obstajajo že tudi elektronsko vodeni stroji za sestavljanje, pri katerih je možno brez poprejšnjega risanja sestavljati dele dimenzij do 12,0 x 3,0 m z natančnostjo ±1 mm. Nameščanje in fiksiranje npr. ojačitev na stojino se izvrši popolnoma avtomatsko. Za posamezne načine varjenja z roboti (slika 6) so pripravljeni ustrezni programi. Vsako mesto izdelave je s terminalom povezano z računalniško centralo. S pomočjo sistema programov se določeni način varjenja transportira na določeno mesto na elementu. Točna namestitev robota - varilca je dosežena s pomočjo senzorja. Uporaba robotizacije in CAD sistema zahteva vse večjo standardizacijo in tipizacijo raznih spojev, pri­ ključkov, oblik detajlov itd., istočasno pa tudi visoko izšolanost, odgovornost in fleksibilnost premeščanja osebja. Število osebja se pri takem načinu dela znatno zmanjša, prihranek časa izdelave je velik, visoka kakovost zvarov pa tudi močno zmanjšuje stroške kontrole kakovo­ sti zvarov. Teži se k izdelavi čimvečjih izdelkov v delavnici. S tem v zvezi se rešujejo problemi varjenja in transporta velikih kosov. Stikovanje posameznih delov konstrukcije se izvaja v veliki meri s pocinkanimi, prednapetimi vijaki. Stikovanje strižno obremenjenih spojev s pomočjo lepljenja je stvar bližnje bodočnosti. Teži se h kompletni protikorozijski zaščiti že v delavnici, ob ustrezni zaščiti montažnih kosov zaradi poškodb ob transportu in montaži. Po izkušnjah razvitih držav je možno z ustrezno mehani­ zacijo prihraniti ca. 10% ur na montaži konstrukcij v visokogradnji. Z raznimi ukrepi racionalizacije pa je lahko prihranek montažnih ur tudi do 20%. To je predvsem omogočeno z ustrezno pripravo montaže v tehničnem biroju, kjer se določajo velikosti in teže montažnih kosov - odvisno od možnosti transporta in kapacitet dvigal in ostalih montažnih sredstev. Tu se določajo tudi mesta in načini stikovanja, po možnosti s čim enostavnejšimi vijač­ nimi zvezami, ki omogočajo tudi izravnavo toleranc izde­ lave in končno tudi ukrepi zaščite montažnih del. Ves ta posel mora biti opravljen v sodelovanju z vodstvom montaže. Izdelavo konstrukcij v delavnici je potrebno natančno uskladiti s potrebami montaže, da se prihrani prostor in čas za skladiščenje elementov. Ves tok montaže je optimiziran že v tehničnem biroju, kjer se teži, da se montažni kosi pripeljejo v natančno predvidenem času na gradbišče in neposredno iz kamiona vgradijo na svoje mesto v konstrukciji. S tem popolnoma odpade potreba po skladiščnem prostoru, ogromno pa se prihrani tudi pri razlaganju in transportu znotraj gradbišča. Zaželeno je, da se nosilne kapacitete montažnih sredstev v celoti izkoristijo. Če je racionalno montažne kose na tleh sestav­ ljati v večje enote, je potrebno mesto sestavljanja zaščititi pred vremenskimi neprilikami. Pomožne konstrukcije za montažo, kot so ograje, viseči odri, lestve itd., se montirajo na ustrezno mesto že na tleh. Varjenje na montaži se zaradi odvisnosti od vremena in zaradi težje uporabe varilnih avtomatov uporablja le izje­ moma. Velika pozornost se posveča tipizaciji in zmanjše­ vanju števila različnih spojnih sredstev (npr. čim manj različnih premerov vijakov) kot tudi tipizaciji montažnih sredstev. Danes obstajajo razne dvigalne naprave nosil­ nosti celo do 800 ton (teleskopski žerjavi), v najkrajšem času pa se pričakuje telekran nosilnosti 1000 ton. Za montažo konstrukcij na težko pristopnih mestih in večjih višinah se vse bolj uveljavljajo tudi helikopterji (npr. za montažo jeklenih zgradb v planinskih področjih, antenske stolpe, stebre žičnic, dimnike itd.). Na posvetovanju nemškega društva za jeklene konstruk­ cije leta 1986 v Hamburgu je bil prikazan (slika 7) diagram spreminjanja porabe delovnih ur za montažo 1 tone mostne konstrukcije, cene delovne ure in cene montaže za 1 tono konstrukcije večjih mostov za obdobje od leta 1965 do 1985. Slika 7 Očitna je tendenca po zmanjšanju porabe ur za tono montirane konstrukcije in s tem zmanjševanja stroškov montaže. Zato se teži k čim večjim montažnim kosom, izdelanim v delavnici. Znane so naslednje največje izmere in teže montažnih kosov mostov: dolžina do 50 m, širina do 7 m, teža do 100 t, pri čemer seveda te izjemne vrednosti ne nastopajo istočasno. Izjemne vrednosti so odvisne od velikosti delavniških hal, kapacitet dvigalnih naprav v njih, širine transportnih poti, možnosti opreme za protikorozijsko zaščito, možnosti transporta na gradbišče. Slika 8, ki prikazuje montažo kompletno sestavljenega železniškega mostu v vsej dolžini s pomočjo dveh žerjavov velike nosilnosti, najbolj zgovorno ilustrira tendence v današnjem razvitem svetu. 4&S / x & \Ä V / 4 p $ o° 0 N o '' CÖ «cc< Upogib oc = 180° N < < O Debelina pločevine v mm < 1 6 16-40 40-100 J min. Temp. °C Č 0261 205 195 185 330-410 28 d = 0.5a 27 + 20 č 0361 27 + 20 Č 0362 235 225 215 360-440 25 d = a 27 0 Č 0363 27 - 2 0 Č 0461 27 + 20 Č 0462 255 245 235 410-490 22 d = 2a 27 0 č 0463 27 - 2 0 Č 0481 27 + 20 č 0482 285 275 265 430-530 25 d = 2a 27 0 č 0483 27 - 2 0 č 0561 27 + 20 Č0562 355 345 335 510-610 22 27 0 Č 0563 27 - 2 0 č 0545 295 285 285 490-590 20 č 0645 335 325 315 590-710 15 Č 0745 365 355 345 690-830 10 Opombe: 1 Mehanske lastnosti določamo na preizkušancih, ki so bili vzeti v smeri valjanja. 2 Navedeni pogoji upogibanja veljajo le za debeline 16 mm. 3 Navedeni pogoji upogibanja veljajo le za debeline od 16 do 40 mm. Za debeline > 4 0 mm pa se upogibni preizkus izvede po dogovoru. 4 Za preizkus žilavosti uporabljamo preizkušance z ostro V Notch zarezo. 2.1.2.1. Vijaki Zelo uporabljen spojni element jeklenih nosilnih konstruk­ cij v visokih gradnjah je vijak. Vijake delimo glede na način prenašanja sile v spoju na: 1. normalne vijake a) grobi normalni vijaki - luknja je večja za 1 mm b) prilagodni vijaki - luknja je večja za 0,3 mm 2. visokovredne vijake (prednapete) - luknja je za 2 mm večja Kakovost materiala za vijake kakor tudi mehanske lastnosti gotovih vijakov so podane v standardu JUS M.B1.023 za vijak JUS M.B1.028 za matico. Mehanske karakteristike vijakov med seboj razlikujemo po trdnostnih razredih, označenih z dvema številkama, ki sta med seboj ločeni s piko. Prva številka pomeni stoti del imenske vrednosti natezne trdnosti Rm/100, druga številka pa desetkratno vrednost razmerja imenske meje raztezanja glede na imensko vrednost natezne trdnosti, to je 10.Rel/Rm v MPa oziroma N/mm2. Za normalne vijake so običajno predpisane naslednje kakovosti: 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8 - to so ogljikova jekla. Za visokovredne vijake so naslednje kakovosti: 8.8, 9.8, 10.9, 12.9 - ogljikova jekla za kaljenje. Vsa konstrukcijska jekla so normalno variva pri koncentra­ ciji ogljika C = maks 0,22%, in sicer: a) elektroobločno, b) avtomatsko, c) v atmosferi C02, d) ali avtomatsko pod praškom. Vse konstrukcije iz jekel kakovosti Č0561, Č0562 in Č0563 je potrebno pri debelinah 13= 10 mm pred varjenjem predgrevati. 2.1.2. Vezni in dodajni material V izredno dinamičnem napredku tehnike v sodobnem svetu zavzema vidno mesto varilna tehnika z novimi postopki varjenja in zelo širokim izborom dodajnih materialov. Material in proizvodi, ki rabijo kot spojna sredstva za spajanje jeklenih konstrukcij, so predvsem: - zakovice, - vijaki, - dodajni material za varjenje. V zadnjem obdobju se zakovice v visokih gradnjah zelo redko uporabljajo, zato ta spojna sredstva ne bomo natančneje obravnavali. Praviloma se uporabljajo samo razredi, ki so debelo označeni. Trdnostni razredi za matice se označujejo s številkami, ki predstavljajo 1/10 preizkusne natezne trdnosti matice. Trdnostni razred matice naj bo enak trdnostnemu razredu vijaka in običajno uporabljamo matice kakovosti 4, 5 in 10. Oblike in mere so za vijake standardizirane. a) Normalni grobi vijaki JUS M.B1.023 - vijak JUS M.B1.028 - matice JUS M.B2.015 - podložke (t = 8mm) b) Visokovredni vijaki (VV oznaka) JUS U.E7.140 - tehnične zahteve Jugoslovanski standard z obvezno uporabo od 4.8.1985 Standardi za vijake oblikovni oblikovni kvalitetni kvalitetni oblikovni oblikovni JUS za VV vijake JUS za tesne VV vijake JUS za VV vijake JUS za VV matice JUS za VV matice JUS za VV podložke JUS M.B1.066 JUS M.B1.067 JUS M.B1.023 JUS M.B1.028 JUS M.B1.629 JUS M.B2.030 Za poševne podložke pri vroče valjanih CNP in INP profilih uporabljamo naslednji standard JUS M.B2.064 - (CNP) JUS M.B2.063 - (INP) Visokovredni vijaki ali vijaki visokega trdnostnega razreda (JUS U.E7.140 1985) se uporabljajo pri vijačenju: - tornih spojev, - strižnih stikov, - nateznih stikov, - kombiniranih stikov. Glavna razlika v obliki med visokovrednimi in navadnimi vijaki je v tem, da je radij zaokrožitve med steblom in glavo vijaka znatno večji, večja je debelina matice in podložk. Podložke imajo prav tako na robovih večje zaokrožitve, ki ustrezajo zaokrožitvam na steblu vijakov ter so nameščene pod glavo in matico vijaka. 2.1.2.2. Dodajni material za varjenje Od raznih načinov varjenja najbolj uporabljamo elektro- obločno varjenje. Za tako varjenje se uporabljajo nasled­ nji dodajni materiali: a) elektroda, b) varilna žica, c) prašek, d) zaščitni plin. Ad a) Elektrode se uporabljajo za ročno varjenje. Obstajajo gole in oplaš- čene elektrode. Gole elektrode se za resnejše namene ne uporabljajo, tako danes z izrazom elektroda razumemo zgolj oplaščene elektrode, ki so sestavljene iz varilne žice in plašča, ki enakomerno obdaja žico. Žica rabi za zapolnitev zvarnega žleba pri spajanju dveh delov, pri čemer plašč stabilizira električni oblok, ki rabi kot zaščita stopljene mase žice pred škodljivimi vplivi kisika in dušika iz zraka; leguro talimo in z žlindro na površini zvara preprečujemo prenaglo ohladitev zvara. Zvar mora biti po svojih kemičnih in mehanskih lastnostih vedno boljši od osnovnega materiala. Dokaz karakteristike elektrode opravimo s preiskavami po JUS C.H3.011. Za varjenje običajnih jeklenih nosilnih konstrukcij se upo­ rabljajo pretežno bazične elektrode, ki so primerne za varjenje v vseh položajih. Samo Železarna Jesenice izdeluje ca. 70 vrst najrazličnejših elektrod, katerih upo­ raba je odvisna od najrazličnejših parametrov. Ad b) in c) Varilna žica in prašek se uporablja pri EPP postopku (varjenje pod praškom). To je avtomatsko varjenje, pri katerem se prašek posipa pred varilno žico in pod njo. Toplota električnega obloka topi varilno žico in prašek in tako napravi zvar. Oblok in varilno mesto sta pod praškom in zato nevidna. Nestop- Ijeni del praška in žlindra prekrivata zvar in preprečujeta prenaglo ohladitev zvara. Po ohladitvi zvara se preostanek praška s posebnim sesalcem odstrani in shrani za ka­ snejšo uporabo, žlindra pa se z lahkimi udarci odstrani. Žica premera 0,8 do 5 mm (v kombinaciji s praški EP 15, EP 25 in OE 100) je nelegirana pobakrena žica za avto­ matsko varjenje pod praškom in je zelo primerna za varjenje konstrukcijskih jekel. Standard JUS za varilne žice EPP je JUS C.H3.052. Dobavitelj mora predložiti za žico, prašek in za mehanske karakteristike zvara, izdelanega iz tega materiala, atest, ki je vključen v končno poročilo o kontroli izdelave in montaže konstrukcije. Po jugoslovanskem standardu JUS C.T3.052. Izvajalec jeklene konstrukcije mora preverjati, ali lahko pri svojih pogojih varjenja dosega deklarirane karakteristike. Ad d) Varjenje v zaščitnem plinu ali atmosferi imenujemo varjenje, pri katerem sta električni oblok in žleb, v katerem poteka topljenje elektrode, zaščitena s plinom. Pri tem sta oblok in mesto varjenja vidna. Zaščitna atmosfera so lahko inertni plini (argon - helij), MIG postopek ali aktivni plin (C02), MAG postopek, ki je pri nas zelo razširjen in ga uporabljamo za ročno, polavtomatsko in avtomatsko varjenje sočelnih in kotnih zvarov v vodoravnem položaju. Žična elektroda je obi­ čajno premera 0,6 do 3,2mm in se dobavlja v kolutu; ima polni prerez ali pa kovinsko jedro, ki ima nalogo, da stabilizira oblok in legira stopljeno maso. Tako žica kot zaščitni plin morata biti dobavljena z atestom proizvajalca. Železarna Jesenice proizvaja VAG 60, VAG 65 in VAG 60 N itd. Najbolj uporabljena je žica VAG 60, tj. specialna žica, primerna za varjenje nelegiranih in malo legiranih konstrukcijskih jekel trdnosti do 590 N/mm2. 2.2. Opremljenost s stroji Tudi opremljenost s strojnim orodjem in merilnimi instru­ menti so lahko omejevalni dejavnik kakovosti. Brez ustre­ zne opreme in tudi brez kakovostnega osnovnega mate­ riala kljub še tako popolni organizacijski shemi samo predpisi ne morejo zagotoviti kakovosti. Potrebno je, da DO nenehno dopolnjuje razvoj tehnologije na področju izdelave jeklenih konstrukcij in odvaja sredstva za nabavo strojev, aparatur in merilnih pripomočkov. Delovna organi­ zacija, ki želi izdelovati nosilne jeklene konstrukcije, mora imeti posebno spričevalo o sposobnosti za takšna dela; to spričevalo izda ustrezna pooblaščena institucija. 2.3. Organizacijski predpisi Z njimi DO definira metode dela, postopke izdelave in kontrole. Vendar samo s predpisi ne moremo spremeniti tehnološke in delovne discipline, kar je prvi pogoj za dosego kakovosti. Sprememba od­ nosa do kakovosti mora postati lastna slehernemu članu kolektiva. 2.4. Izobraževanje V DO mora biti navzoče neprestano prizadevanje za dvig znanja vseh delavcev in doseganje načrtovane kakovosti izdelkov, kar se mora odražati: - v temeljiti preučitvi odgovornosti za doseganje kako­ vosti, - v organiziranih seminarjih s področja obvladovanja kakovosti na vseh ravneh proizvodnje, - v spodbujanju izobraževanja delavcev ob delu v tistih usmeritvah, ki bistveno vplivajo na kakovost, - s štipendiranjem deficitarnih usmeritev, ki zagotavljajo kakovost. 2.5. Motiviranje in sankcioniranje delavcev Z motiviranjem delavcev za kakovostno delo razumemo: 1. Povezovanje dosežene kakovosti: - projektov, - izvedbene dokumentacije, - izdelave v delavnici, - ter montaže z doseženim osebnim dohodkom posame­ znika ali teama delavcev. 2. Samokontrolo na tistih delih in nalogah, kjer posame­ zniki najučinkoviteje nadzorujejo kakovost, s čimer dose­ gajo svoj finančni učinek. 3. Nenazadnje oblika motivacije z nematerialnimi prizna­ nji najboljšim delavcem v njihovih prizadevanjih za dosego kakovosti izdelkov. 4. Vsekakor je potrebno uvesti tudi dosledno sankcionira­ nje neodgovornega ravnanja posameznikov pri delu. 3.0. PREGLED SLUŽB Iz naslednje preglednice najpomembnejših aktivnosti v sistemu integralnega zagotavljanja kakovosti je razviden delež posameznih oddelkov in služb. Zaradi omejenega prostora bomo prikazali iz preglednice samo dejavnost projektive in kontrole v procesu zagotav­ ljanja kakovosti. 3.1. Splošno o projektiranju Koncept, statični izračun, projekt in izdelava jeklene kons­ trukcije zahtevajo popolno poznavanje materialov, račun- D el av sk i sv et O C L XI R az vo j P ro je kt iv a Te hn ol og ija K on tro la N ab av a K oo pe ra nt i V od je T O ZD V od je p rip ra ve D el av ci P ro da ja Fi na nč na s lu žb a K ad ro vs ka s lu žb a Zu na nj e in št itu ci je 1. Postavljanje opredelitve za kakovost X X X X 2. Razvijanje sistema kakovosti X X X X X X X 3. Definiranje kakovosti materiala X X X X 4. Končna kontrola X 5. Superkontrola X 6. Zbiranje atestov X X 7. Preiskava osnovnega materiala X 8. Kontrola brez porušitev RTG, UZ itd. X X 9. Pregled izdelave in montaže X X 10. Izdajanje potrdil kakovosti X X 11. Skrb za kakovostno proizvodnjo X X X 12. Obravnava poročil o kakovosti X X X X X X 13. Spremljanje stroškov X X 14. Kontrola v proizvodnji X X X X skih metod dimenzioniranja in ustaljenih metod konstruira­ nja ter tehnoloških procesov izdalave. Od kakovosti pro­ jekta je odvisno doseganje nadaljnje kakovosti izdelkov (jeklene konstrukcije). Projektant mora pri svojem delu upoštevati: - veljavne predpise, normative in standarde, - želje investitorja, - tehnologijo izvajalca, pri čemer svoje rešitve prilagaja morebitnim že razvitim tipskim rešitvam jeklenih konstrukcij ali le-te modificira. Na ta način zagotavlja funkcionalnost, varnost in videz konstrukcije, kar predstavlja za DO najracionalnejšo rešitev. Tehnično dokumentacijo sestavljajo: a) tehnično poročilo, b) statični račun, c) skice, načrti, d) posebne tehnične zahteve. - ali vsebuje zahtevo po poskusni sestavi, - ali vsebuje montažni plan in navodilo za montažo, - ali navaja način transporta na gradbišče, - ali vsebuje način vzdrževanja v fazi uporabe. Pri projektiranju jeklenih nosilnih konstrukcij moramo po­ leg ostalih tehničnih predpisov upoštevati: Pravilnik o tehničnih normativih za nosilne jeklene konstrukcije (Uradni list SFRJ - 61/1986) Tehnički propisi o dejstvu vetra za noseče čelične konstrukcije (Uradni list SFRJ - 41/1964) Tehnički propisi za lake čelične građevine kot nosečih čeličnih konstrukcija (Uradni list SFRJ - 6/1965) Tehnički propisi za pregled in ispitivanje nosečih čeličnih konstrukcija (Uradni list SFRJ - 6/1965) Tehnički propisi za održavanje čeličnih konstrukcija za vreme eksploatacije kod nosečih čeličnih konstruk­ cija (Uradni list SFRJ - 6/1965) a) Tehnično poročilo mora vsebovati opis namena objek­ ta, podatke o uporabi in transportu, plan montaže ter ostale pomembne podatke za koncept, dimenzioniranje, izdelavo in montažo. b) Statični račun mora vsebovati vse podatke o temeljnih tleh, obtežbah, osnovnem materialu o dimenzioniranju vseh delov konstrukcije, za katere je bilo potrebno izvršiti statično presojo. c) Načrti morajo vsebovati pregledni prikaz konstrukcije v celoti (dispozicijski načrti) ter delavniško razdelano dokumentacijo, opremljeno z znaki, opombami, simboli, z zahtevami o rentgenski kontroli (odstotek snemanja) soležnih zvarjenih stikov itd. d) Dokumentacija mora vsebovati posebne tehnične za­ hteve, ki jih mora izvajalec upoštevati ob izvajanju. Že pri projektiranju je treba posvečati posebno skrb izvedbi detajlov, tj. kreiranju konstrukcije s čimbolj dostop­ nimi detajli za varjenje, po možnosti z minimalnim nad- glavnim varjenjem. Prav tako je treba težiti pri izdelavi za tem, da se čimbolj odpravijo varilne deformacije in zaostale napetosti od varjenja. Število zvarjenih montažnih stikov je treba zmanjšati na najmanjšo možno število. 3.11. Osnovni kriteriji za ocenjevanje kakovosti tehnične dokumentacije morajo odgovoriti na naslednja vprašanja: - ali definira karakteristiko objekta po obliki in dimenzijah, - ali ustreza funkcionalnosti in uporabnosti objekta, - ali zagotavlja varnost in stabilnost objekta, - ali zagotavlja ustrezno vgradnjo materiala, - ali ustreza tipizaciji DO, - ali zagotavlja optimalno težo, - ali definira kakovost v skladu s predpisi, - ali definira način proizvodnje, - ali podaja vse tolerance (predpisi), - ali vsebuje kompletne tehnološke postopke, - ali vsebuje način označbe elementa, JUS C.B0.500-1970 JUS U.E7.086-1986 JUS U.E7.101-1986 JUS U.E7.121 -1986 JUS U.E7.116-1980 JUS U.E7.150-1987 JUS U.E7.081 -1986 JUS U.E7.091 -1986 JUS U.E7.111 -1986 JUS U.E7.131 —1980 JUS U.E7.106-1980 JUS U.E7.140-1985 3.2. Kontrola Vhodna kontrola. Nabavljeni material mora biti uskladiš­ čen in označen po kakovostnih razmerjih. Pločevine in profili morajo biti pred obdelavo poravnani. Ravnanje v hladnem pride v poštev tam, kjer skrčki in podaljški elementov ne presegajo dopustnih mej. Obdelava v vro­ čem mora biti pri »rdečem sijaju«. Gretje in obdelava v »modrem sijaju« ni dovoljena. 3.2.1. Oddelek tehnične kontrole (OTK) naj bi imel naslednje enote: 1. Mehansko-kemični laboratorij 2. Defektoskopski laboratorij 3. Center kakovosti 4. Vhodno kontrolo 5. Operativno kontrolo proizvodnje 6. Kontrolo montaže in kooperantov 3.2.2. Kontrola tehnologije naj obsega a) Plan kontrole b) Navodilo za samokontrolo c) Statistične kontrolne liste d) Preglednico dimenzij in toleranc po JUS standardih e) Tehnično-prevzemne pogoje a) Plan kontrole so pismeno definirani kriteriji za kakovost izdelkov in faze, v katerih je potrebno to kontrolo opravljati in po katerih predpisih. b) Navodila za samokontrolo so pismena priporočila za pravilen način dela in kontrole operacije med delovnim procesom. c) Statistični list rabi kontrolorju za redno preverjanje dosežene kakovosti in vsebuje kriterije za njeno ugotav­ ljanje. d) Preglednica dimenzij in toleranc so pripomočki delav­ cem in kontrolorjem za izvajanje (šablone ipd.). e) Tehnično-prevzemni pogoji so sestavni del pogodbe z naročnikom v zvezi z dobavo materialov in veljajo kot dogovor z dobavitelji o kakovosti pošiljke. 3.2.3. Oddelek tehnične kontrole opravlja preglede z: a) Radiografijo b) Ultrazvočnimi preiskavami c) Penetranti d) Magnetofluksom e) Vakuumsko tehniko (tlačne posode) Klasifikacija napak v zvarih pri talilnem varjenju kovin. 3.2.3.2. Ultrazvočna kontrola Moderne ultrazvočne aparature za preiskavo napak v materialu so že tako tehnično dovršene, da jih lahko štejemo že kot mersko orodje. UZ aparati morajo biti vedno pravilno umerjeni in dobro vzdrževani. Od osebe, ki uporablja aparaturo, se zahteva, da na terenu nedvoumno določi, ali je material uporaben ali ne. Ker so meritve z UZ »indirektna metoda«, na katero vpliva pri formiranju signala kopica dejavnikov, morajo biti interpreti teh meritev osebe z dolgoletnimi izkušnjami. Ultrazvok je slišno gibanje delcev materije z visokimi frekvencami. Energija se prenaša po materiji prek posa­ meznih delcev. Število nihajev delcev v določenem času SHEMA OTK 3.2.3.1. RTG kontrola Internacionalni institut za varjenje, kratica IIW/IIS, je izdal kartoteko primerjalnih primerkov radiogramov z raznimi vrstami napak v zvarih. Ta kartoteka se uporablja za doseganje enotnega kriterija ocenjevanja filmov v primer­ javi z vzorčnimi filmi. Kartoteka IIW/IIS navaja kratice za vrste napak v zvarih, kar je v osnovi prevzel tudi jugoslo­ vanski standard JUS C.T3.020 (Uradni list SFRJ -10/82). nam pove nastop ultrazvoka. Število nihajev leži pod 20.000/sek (20 KHz), ta meja predstavlja ultrazvok. V UZ defektoskopiji uporabljamo frekvence med 0,5 in 10 MHz. 3.2.3.3. Penetranti Določevanje poškodb na materialu s pomočjo penetran- tov. Postopek preizkušanja površine s penetranti urejajo jugoslovanski predpisi: JUS C.A7.080 - Preizkušanje s penetranti osnovni principi JUS C.A7.081 - Preizkušanje s penetranti - sredstva za kontrolo. Osnovne faze dela s penetranti so: čiščenje površine, penetriranje, spiranje, razvijanje, pregled. Z opisanim postopkom lahko odkrivamo površinske napake - razpoke in poroznosti do 1 ^m (velja za penetrante 1. razreda). Metoda je uporabna za vse materiale. 3.2.3.4. Določanje razpok z magnetofluksom Delovanje po tem postopku sloni na principu, da na površini metala na umeten način povzročimo magnetno polje. Izkoriščamo značilnost magnetnih silnic, ki je ob napaki (razpoki) odklonijo. To registriramo s feromagnet- nim praškom, ki je lahko suh, v vodni ali v oljni raztopini. 3.3. Kontrola izdelave v delavnici Sestava pločevin po: JUS C.T3.030 - oblika in dimenzije žlebov za varjenje jekla JUS C.T3.001 - tehnika varjenja - pojmi JUS C.T3.011 - tehnika varjenja - načrti JUS C.T3.012 - označevanje varilnih načinov JUS C.T3.061 - atestiranje varilcev Proces izdelave glavnih nosilcev zajema naslednje faze dela: - razrez plošč, - avtomatsko varjenje, - obdelava in obdelava zvarjenja, - A KZ. Pri sestavi je treba upoševati Pravilnik o tehničnih normativih za nosilne jeklene konstrukcije (Uradni list SFRJ - 61/86). 3.4. Kontrola montaže Kontrolo in izvedbo montaže ureja Pravilnik o tehničnih ukrepih in pogojih za montažo jeklenih konstrukcij (Uradni list SFRJ - 29/1970). Na terenu morajo biti kontrolirane: - osne razdalje betonskih temeljev, - višine temeljev, - višine vbetoniranih sider. O tem se izdela zapisnik. Vse meritve morajo biti oprav­ ljene z instrumentom in merskim trakom. Dopustna odsto­ panja so definirana v zgornjem pravilniku. Projekt za montažo jeklenih konstrukcij specifičnih in posebno za­ htevnih objektov mora vsebovati: 1. Tehnični opis montaže in načrt izvedbe montažnih del 2. Časovni načrt izvedbe montažnih del, usklajen z na­ črtom izvedbe drugih del na objektu 3. Statični račun jeklene konstrukcije med izvajanjem montažnih del 4. Projekt odra 5. Načrt organizacije gradbišča 6. Seznam opreme za izvedbo montažnih del 7. Elaborat o varnostnih ukrepih. 3.5. Kontrola protikorozijske zaščite konstrukcije AKZ se izvaja v skladu s Pravilnikom o tehničnih ukrepih in pogojih za zaščito jeklenih konstrukcij pred korozijo (Uradni list SFRJ - 32/1970). Zelo bistvena faza je priprava površin jeklene konstrukcije za zaščito pred korozijo - za ta namen opravljamo naslednje tehnološke operacije: - razmaščevanje, - čiščenje, - razpraševanje, - predhodna zaščita. Čiščenje običajno opravimo z naslednjimi postopki: - s curkom abraziva, - s plamenom, - s kemičnimi sredstvi, - strojno čiščenje, - ročno čiščenje. Za predhodno zaščito jeklenih površin uporabljamo: - »wash - primer«, - sredstvo za izpiranje površin, - »etch - primer«. Korozijsko zaščito dosegamo: - s premaznimi sredstvi, - z vročim cinkanjem, - z metalizacijo, - s katodno zaščito. Debelina in število premazov ter vrsta zaščite je odvisna predvsem od razmer, ki jim je jeklena konstrukcija izpo­ stavljena. Te pa so različne za: - okolice z normalnimi atmosferskimi razmerami, - okolice z industrijskimi atmosferskimi razmerami, - okolice s primorskimi atmosferskimi razmerami, - okolice s skrajno agresivnimi atmosferskimi razmerami, - za konstrukcije, ki ležijo v vodi, - za konstrukcije, ki so vkopane v zemlji, - za konstrukcije in jeklene dele, ki so v dotiku z drugim gradbenim materialom. 4.0. KONČNO POROČILO S STROKOVNIM MNENJEM Institucija, ki je pooblaščena za izdelavo končnega poro­ čila s strokovnim mnenjem na podlagi izvajanja superkon- trole kakovosti izdelave, mora od izvajalca dobiti v pregled naslednjo dokumentacijo: - Glavni projekt - PGD z vsemi morebitnimi spremem­ bami in dopolnitvami - Izvedbeni projekt PZI - Plan montaže - Ateste osnovnega, veznega in dodajnega materiala - Geodetske meritve izvajanja montažnih del - Potrdilo o protikorozijskem premazu - Montažni dnevnik in dnevnike izdelave v delavnici z delavniškimi protokoli - Zapisnik o končnem pregledu montažnih del. Končno poročilo mora vsebovati navedbo vseh elaboratov - projektov, predpisov in standardov, na podlagi katerih se je objekt gradil in na njem vršila superkontrola izvedbe del. Končno poročilo mora obvezno vsebovati nedvoumen sklep, ali je objekt oziroma jeklena konstrukcija na podlagi celotne tehnične izvedbe ob upoštevanju naštetih predpi­ sov sposobna prevzeti varno projektirane obtežbe. 5.0. SKLEP Sistemsko zagotavljanje kakovosti izdelave in montaže jeklenih konstrukcij je nujen proces iz gospodarskega in tehnično-strokovnega vidika. Le z doslednim upošteva­ njem vseh predpisov na področju zagotavljanja kakovosti v vseh fazah nastajanja projekta oziroma objekta bomo lahko zagotovili varne objekte in objekte, ki bodo z dolgo funkcionalo življenjsko dobo opravičili velika finančna vlaganja. LITERATURA 1. Veljavni JUS standardi, pravilniki in tehnični predpisi s področja jeklenih konstrukcij. 2. Čelične konstrukcije - 1972. Iz. časopis Izgradnja. 3. Bojan Poljšak: Sistemsko zagotavljanje kakovosti izdelave in montaže jeklenih nosilnih konstrukcij v DO specializiranih za izdelavo in montažo objektov v jekleni izvedbi (naloga za strokovni izpit, 1986). 4. Zbornik del: ORKOM - III, Karlovac 1987. 5. Zbornik del: ORKOM - IV, Bled 1988. METODE VREDNOTENJA SREDNJIH PRETOČNIH HITROSTI VODE V NARAVNIH VODOTOKIH UDK 627.133:532.57 MATJAŽ MIKOŠ POVZETEK Obravnavane so nekatere metode vrednotenja srednjih pretočnih hitrosti voda v naravnih vodotokih, ki so uporabne za račun stalnega enakomernega turbulentnega toka v hidravlično hrapavem režimu. Za osnovni parameter uporabnosti posamezne metode je vzeta velikost relativne hrapavosti. Izbranih je 14 metod, podani so: enačba, opis parametrov, področje originalnih raziskav in področje uporabe (Preglednica 1). Uporabo teh metod prikazuje primerjalni izračun na dveh odsekih: Savi Dolinki (Preglednica 2) in hudourniku Smeč (Preglednica 3). METHODS FOR EVALUATING AVERAGE FLOW VELOCITIES IN NATURAL STREAMS SUMMARY Those methods for evaluating average flow velocities in natural streams are concerned, which are especially useful for steady uniform rough turbulent flow. Relative rouhgness is taken as a basic determinating parameter for usefulness of certain method. 14 methods are chosen and given are: equation, description of parameters, original research work and interval of use (Figure 1). Use of these methods are shown with comparing calculation on two reaches: Sava River (Figure 2) and Smeč Torrent (Figure 3). Opis gibanja voda in plavin v strugah prodonosnih vodo­ tokov je zelo zapleten. Tok sicer ima prevladujočo smer gibanja, vendar so prisotni sekundarni tokovi in je zato tok v splošnem tridimenzionalen. Matematično je ta fizi­ kalni pojav opisan z diferencialnimi enačbami. Avtor: * Mag. Matjaž Mikoš, dipl inž. gradb., Vodnogospodarski inštitut, Ljubljana, Hajdrihova 28 Možnosti vrednotenja pretočnih hitrosti vode s pomočjo matematičnih modelov (reševanje matematičnih enačb toka), temelječih na modelih turbulence (dvo- ali tridimen­ zionalni modeli), so v tem prispevku izpuščene. Analiza se omejuje na enostavnejše metode, ki so bolj praktične in hitro uporabne v vsakdanji inženirsko-tehnični praksi. Tako se običajno tok vode s prosto gladino v naravnih strugah opisuje z enostavnejšimi metodami. To še pose­ bej velja za poseben primer toka: stalni enakomerni tok, ki je dejansko v naravi le redek pojav, a se pogosto jemlje kot zadosti natančna aproksimacija dejanskih pretočnih razmer. Večina inženirskih problemov v odprtih naravnih strugah je povezana s turbulentnim tokom v hidravlično hrapa­ vem in tudi prehodnem režimu. Upor stalnemu enakomer­ nemu turbulentnemu toku v strugah vodotokov se najpo­ gosteje izraža s koeficienti trenja: - brezdimenzionalnim Darcy-Weisbachovim »f« - dimenzionalnim Manningovim »n« (Chezyjevim »C«) pri čemer veljajo naslednje povezave: I, = fV 2/(8R wg ) ^ f = (8Rwg lf)/V£ C = (8g/f)1/2 = n-1 R „6 n = C"1 FC/6 = (8 g/f)"1/2 FC/6 -» (8/f)1/2 = C/g1/2 Pri tem je bistvenega pomena, ali je dno struge vodotoka stabilno ali gibljivo. Večina metod za določanje upora toku vode je bila razvitih za primere stabilnega dna in le redke za primere gibljivega dna. Obenem je tudi porpembno, za kateri režim toka (hidrav­ lično gladek, prehoden ali hrapav) velja posamezna me­ toda. Tako je v hidravlično hrapavem režimu upor toku vode le f(Rw/k0), v prehodnem režimu pa f(Re, Rw/k0). Za dodatno ocenitev uporabnosti posamezne metode je torej pomembna relativna hrapavost »Rw/k0«: Rw / k0 < 4 velika relativna hrapavost 4 < Rw/k0 < 15 srednja relativna hrapavost Rw/ko > 15 majhna relativna hrapavost V tokovih z veliko relativno hrapavostjo zavzemajo ele­ menti hrapavosti velik del pretočnega profila ali celo prodirajo skozi vodni tok. Za take tokove se bolj pogosto uporablja relativna potopljenost »k0/R w«: ko/Rw > 0.25 velika relativna hrapavost (> 25% globine vodnega toka zavzemajo elementi hrapavosti). Relativna potopljenost lahko preseže vrednost »1« - element hrapavosti prodira skozi vodni tok. Pravilno in predvsem dovolj natančno vrednotenje pretoč­ nih hitrosti je izredno pomembno. Stabilnost dna in zmog­ ljivost vodotoka za premeščanje plavin sta npr. nepo­ sredno odvisna od velikosti in trajanja pretočnih hitrosti. Tako je npr. sekundna specifična premestitvena zmoglji­ vost vodotoka odvisna od velikosti pretočnih hitrosti voda na eksponent 3 do 6 (Simons). Napaka pri vrednotenju pretočnih hitrosti voda za faktor 1.1 (2) vodi do napake pri vrednotenju sekundne specifične premestitvene zmog­ ljivosti za faktor 1.3 do 1.8 (8 do 64). S tako napako je seveda (popolnoma) ogrožena zasnova ureditve vodo­ toka, stabilnost vodnogospodarskih in drugih objektov, življenjska doba zadrževalnikov voda in plavin oziroma povzročena velika škoda zaradi negospodarskega ureja­ nja. V tem prispevku so prikazane nekatere klasične in tudi modernejše metode vrednotenja pretočnih hitrosti voda v hidravlično hrapavem režimu - s posebnim poudarkom na tistih metodah, ki so uporabne v strmih prodnatih vodotokih. Obsežnejših pregled klasičnih metod, razvitih do leta 1960, je podan v (Task Force Comittee) in pregled modernejših metod, razvitih do leta 1982 v (Bathurst 1982). Ena od zahtev prakse je gotovo optimalno razmerje med natančnostjo (zahtevnostjo), uporabnostjo in stroški te metode. Na določitev takega razmerja delujejo tudi vhodni podatki (možnost in cena njihove pridobitve): parametri geometrije struge, rinjenih plavin v dnu struge in posteljice struge (krovnega sloja). Tako lahko ugotovimo, da v strmih prodnatih vodotokih in ob velikih pretokih težko uporabljamo klasične laboratorijske metode (npr.: hidro- metrično krilo). V praksi se moramo velikokrat zadovoljiti le z grobimi (približnimi) osnovnimi podatki o strugi in plavinah v njej ter na osnovi le-teh vrednotiti pretočne hitrosti voda. Najbolj sporen parameter, ki v precejšnji meri onemogoča neposredno primerjavo raznih metod, je upoštevanje značilnosti prodnatega materiala - plavin v strugi. Avtorji jemljejo kot primerjalno vrednost za določitev hrapavosti različna »odločilna» zrna. Problem predstavlja, kako je bila ta vrednost pridobljena in izvrednotena iz zrnavostno zelo heterogenih prodnatih plavin. Vseeno lahko na enem mestu povzamemo uporabnost posameznih metod glede na osnovni ločitveni parameter uporabe - velikost relativne hrapavosti - pomembnega kazalca pretočnih razmer: 1. Za majhno relativno hrapavost (Rw/k o> 15) so pri­ merne metode, ki v vertikali predpostavljajo logaritmično razporeditev hitrosti. So zadosti enostavne za praktično uporabo in obenem dobro opisujejo dejanske pretočne razmere. Sem sodijo logaritmični obrazci in njihove apro­ ksimacije - potenčni obrazci: 1.1. Manning-Stricklerjev obrazec 1.2. Keuleganov obrazec 1.3. Brettingove enačbe 1.4. obrazec Gončarova 2. Za srednjo ( 4 < R w/k0 <15) in veliko (Rw/k0 < 4 ) relativno hrapavost je potrebno bistveno spremeniti upo­ števanje hrapavosti v izrazu za pretočno hitrost. Slika toka se namreč precej spremeni, vertikalna razporeditev hitro­ sti vode ne sledi več logaritmičnemu zakonu, temveč so npr. v širokih in strmih vodotokih z grobimi prodniki in posameznimi samicami v dnu struge hitrosti ob površini večje in ob dnu manjše kot po logaritmičnemu zakonu - bolj oblike črke »S«. Vse bolj pomembna je tudi vzdolžna razmaknjenost posameznih hrap. Te vplive so avtorji reševali v naslednjih smereh: 2.1. Prva možnost upošteva korekcijo potenčnega (Man- ningovega) obrazca, ki po svoji strukturi ustreza stalnemu enakomernemu toku in majhni relativni hrapavosti, vendar se vseeno pogosto uporablja tudi pri spreminjajočih se hidravličnih razmerah. Če se uporablja v okviru preverje­ nih (tabeliranih) podatkov o geometriji struge, lahko vseeno zagotavlja uporabne rezultate. Pri tem zahteva taka uporaba precej izkušenj navkljub obsežnim navodi­ lom (Bray, Carter, Chow, Garbrecht in Limerinos). Problem nastopi s tem, da izberemo eno vrednost koefi­ cienta trenja za vse možne vodostaje. To je pri majhni relativni hrapavosti še lahko dobra aproksimacija, pri srednji in predvsem pri veliki relativni hrapavosti pa ne več, ker se hrapavost struge s spreminjanjem vodostaja občutno spreminja. Sicer tudi za vodotoke z večjimi padci dna in veliko hrapavostjo struge obstajajo tabelarični podatki za izbor koeficienta trenja, vendar moramo biti previdni pri njihovi uporabi, saj temeljijo na omejenem številu preverjenih terenskih podatkov o hrapavosti in ne ponujajo enostavnih metod za vrednotenje sprememb hrapavosti v odvisnosti od pretočne globine vode: - eni avtorji v hidravlično hrapavem režimu uvajajo vplive hrapavosti tako, da spreminjajo eksponent pri hidravlič­ nem radiju, in sicer na osnovi meritev (Ryabov); - drugi avtorji ohranijo obliko potenčnega obrazca in na osnovi terenskih meritev določajo tabelo za izbor koefi­ cienta trenja (Jarrett). 2.2. Druga možnost upošteva korekcijo logaritmičnega obrazca, in sicer na osnovi vse večjih energijskih izgub, ki jih povzročajo v vodni tok štrleča zrna plavin (Thomp­ son in Campbell, Hey, Jaeggi, Smart in Jaeggi, VGI - Pintar). 2.3. Tretja možnost temelji na režimski teoriji, ki predstav­ lja alternativo metodam, izpeljanim iz teorije dinamike turbulentnega toka. Režimska teorija sloni na terenskih meritvah hidravličnih in geometrijskih značilnosti naravnih vodotokov, ki jih nato s pomočjo večkratne regresije izrazi v medsebojni odvisnosti. Posebej pomembno pri njihovi uporabi je, da ne uporabimo nepreverjenih, neposredno iz meritev izpeljanih obrazcev, temveč smisel metode same: - posebej primerna je ta metoda za strme vodotoke z značilno obliko skok - tolmun. Ti vodotoki oblikujejo svoj tok v lastnih prodnatih nanosih - za njih je značilno stabilno dno s prečnimi ustalitvenimi pragovi. Zrna se razvrščajo intenzivno, zato je določanje hrapavosti na istih osnovah kot pri majhni hrapavosti praktično nemogo­ če. V takih vodotokih je tudi praktično nemogoče definirati klasične parametre prečnih profilov. Zato je primerjava dejanskih pretočnih razmer s stalnim enakomernim tokom nesmiselna (Kellerhals in Day, Ruf); - več metod obstaja za pravilnejšo obliko struge vodoto­ kov (Jarrett). 2.4. Zadnja (obravnavana) možnost uporabi fizikalne za­ konitosti turbulentnega toka v hidravlično hrapavem re­ žimu (Bathurst). Navedene metode prikazuje priložena: Preglednica 1: »Pregled metod vrednotenja srednjih pre­ točnih hitrosti voda v naravnih vodotokih«, njihovo konkretno uporabo pa medsebojna primerjava izračunov, opravljenih na 2 različnih odsekih, priložena v: Preglednici 2 oziroma 3: »Po izbranih metodah opravljen primerjalni izračun srednjih pretočnih hitrosti voda«. Oznake: Bd - širina dna struge vodotoka (m) Bw - širina površine vodnega toka (m) b50 - številčna 50-odstotna dolžina, prečno na vodni tok merjene osi skeletnih zrn (m) Delta - višina ovir v vodnem toku (m) dAp" - težnostno skeletno zrno posteljice dna (m) dAq** - številčno skeletno zrno posteljice dna (m) dVn - prostorninsko n-odstotno zrno rinjenih plavin (m) fw - površina prečnega prereza (m2), ki ga zavzema vodni tok g - pospešek sile teže (9,81 m/s2) hn - številčna n-odstotna dolžina najkrajše osi ske­ letnih zrn (m) hw - srednja pretočna globina vode (m) lD - padec dna struge vodotoka (-) le - energetski padec (-) lf - padec trenja (-) lw - padec vodne gladine (-) k0 - nadomestna enakomerna hrapavost (m) ks - nadomestna peščena hrapavost - po Nikuradseju (m) Qw - pretok vode (m3/s) Rw - hidravlični radij (m) Re - Reynoldsovo število (-) Vw - srednja pretočna hitrost vode (m/s) v* - strižna hitrost (m/s) v* = (g Rw le)1/2 Z90 - relativna hrapavost (-) [X] - velikostni razred obravnavane količine »x« (-) PREGLED METOD VREDNOTENJA SREDNJIH PRETOČNIH HITROSTI VODA V NARAVNIH VODOTOKIH - HIDRAVLIČNO HRAPAV REŽIM ŠT. METODA ENAČBA IN OPIS PARAMETROV (glej tudi oznake) PODROČJE ORIGINALNIH RAZISKAV IN UPORABE 1. MANNING- STRICKLER (1891,1923) Vw = n'1 R*3 \e2 oz. Vw = ks,R 2/3l| /2 ks, = 26/dvlo (m) ■ ■ ■ Stricklerjev koeficient trenja v prodonosnih vodotokih (-) n ... Manningov koeficient trenja (-) hrapavost: gladek beton / grobi prod (200 mm) Rw = 0.037/7.14 m, le = 0.00004/0.02500 interval uporabe po različnih avtorjih: (Kradolfer): 5 < Rw/ks =S 340 in lw=s 0.00001 (Gončarov): 10 < Rw/Delta < 1000 (Kellerhals): 7 < Rw/Delta < 130 (Jaeggi): 20 < Rw/dV90 < 100 2. KEULEGAN (1938) Vw/v* = 5.75 log (12.27 Rw/ks) kg = dVgo ... enakomerna peščena hrapavost - po Nikuradseju (m) - v prodnatih vodotokih meritve na trapeznem koritu - aplikacija von Karma- novega »univerzalnega zakona razporeditve hitrosti« interval uporabe: majhna relativna hrapavost 3. BRETTING (1948) L - enačba: L = 19.3/kl/3 Vw = L R8/61y2 oz. Vw/v, ~ 6.2 (Rw/ks)1/3 M - enačba: M = 25.4/kg/6 Vw = M R2/3 £« oz. M J v , ~ 8.1 (Rw/ks)1/6 N - enačba: N = 41/kg/12 Vw = N Rw12ll/2 o z . Vw/v, * 13.1 (Rw/ks)1/12 aproksimacija Keuieganovega logaritmičnega obrazca s poligonalno črto interval uporabe: L - enačba: 0.7 < Rw/ks =s 5 M - enačba: 5 < Rw/ks ^ 340 N - enačba: 340 < Rw/ks < 5 .6 105 4. GONČAROV (1962) Vw = 4 (2 g Rw le)1/2 log (6.15 Rw/Delta) Vw/v„ = 4 21/2 log (6.15 Rw/Delta) Delta = dV90/2 ... višina ovir v vodnem toku (m) - v prodonosnih vodotokih Delta = (22.2 n)6 ... primerjava z Manningovim koeficientom trenja »n« (-) V„/v* ~ 7.1 (Rw/Delta)1,e 10 < Rw/Delta < 1000 Vw/v, « 9 (Rw/Delta)1/S 100 < Rw/Delta < 4500 ravninski turbulentni tok interval uporabe: majhna relativna hrapavost 5. RYABOV (1974) Vw = n'1 R“ iy2 n = 0.0235 + 0.073 dV50(m) u = 0.5 + 6.92 n1/2 - 0.865 - 0.75 R” 2 (n1/2 - 0.1) Vw/v,, = 3.6 Rw/dv5o 0.2 =s Rw/dvso ^ 1 .0 Vw/v, « 3.6 (Rw/dv5o)0'7 1 -0 « Rw/dV5o =s 2.0 M J v , « 4.3 (Rw/dv5o)°-45 2.0 ^ Rw/dV50 *S 4.0 odseki naravnih vodotokov s stabilnim dnom interval uporabe: 0 .1 5 m s R w « 2 .0 m 0.0275 =S n « 0.100 6. JARRETT (1984) Vw = 3.11 R° '83 Ig12 n = 0.32 Rw016 lg'38 lD ... padec dna struge (-) BD ... širina dna struge (m) odseki naravnih vodotokov (ravni, enakomerni, vodna gladina povezana, stabilno dno, minimalna vegeta­ cija na brežinah): dVi6 = 0.02 - 0.12 m dVgo = 0.09 - 0.98 m BD = 6.7 - 51.8 m lD = 0.002 - 0.039 Rw = 0.15 - 2.1 m interval uporabe: strmi naravni vodotoki, stabilno dno (prod, samice) in brežine (minimalna vegetacija) brez vpliva zajezb in z malo lebdečimi plavinami 7. THOMPSON- CAMPBELL (1979) M J v , = 81/2 (1 - 0.1 ks/Rw) 2 log (12 Rw/ks) ks = 4.5 dV5o • ■ ■ enakomerna peščena hrapavost - po Nikuradseju (m) - v širokih tokovih z veliko hrapavostjo meritve na strmem naravnem odprtem kanalu: padec dna 0.052, širok 41 m, dolg 308 m, dno iz nevezanih samic, pretoki voda do 140 m3/s interval uporabe: široki tokovi z veliko relativno hrapavostjo - zavzema pomemben delež pretočne globine 8 . HEY (1979) Vw/v, = 5.75 log (12.27 Rw/ks) korekcija Keuieganovega logaritmičnega obrazca ks = 3.5 dV84 ■ • • enakomerna peščena hrapavost - po Nikuradseju (m) - v prodnatih vodotokih interval uporabe: naravni prodnati vodotoki s srednjo relativno hrapavostjo: Rw/dv9o < 20 ŠT. METODA ENAČBA IN OPIS PARAMETROV (glej tudi oznake) PODROČJE ORIGINALNIH RAZISKAV IN UPORABE 9. JAEGGI (1983) Vw/v, = 2.5 (1 - e '002 ^ ' V 5 In (6.1 Z90) Z90 = Rw/dv9o • ■ • relativna hrapavost (-) lD ... padec dna struge (-) laboratorijske raziskave: lD = 0.002 - 0.012 in 3 <1 ZgQ <1 30 interval uporabe: naravni prodnati vodotoki srednje relativne hrapavosti: 5 < Z90 < 20 10. SMART- JAEGGI (1983) Vw = 2.5 (g hwmlD)1/2 (1 - e( °'05 ^ V 6 In (8.2 Z90) Z90 = Rw/dv9o • • ■ relavitna hrapavost (-) Vw ... hitrost čiste vode (brez lebdečih plavin) (m/s) hwm . .. globina toka mešanice vode in proda (m) račun pretočne hitrosti se izvrši v iterativnem postop­ ku skupaj z računom premestitvene zmogljivosti - glej (Jaeggi), v približku >>hwm« nadomestimo z »Rw« in ne upoštevamo transporta plavin. laboratorijske raziskave premestitvene zmogljivosti strmih prodonosnih vodotokov - meritve v žlebu s pomičnim dnom in neomejenim dotokom plavin (vpliv lebdečih plavin ni upoštevan): Id — 0.03 — 0.25 dv9o/dv3o ^ 8-8 interval uporabe: strmi prodonosni vodotoki srednje relativne hrapavosti: 0.006 < lD < 0.20 3 < Z90 < 10 11. VGI (1984) Vw/v, = 5.75 log (6 Rw/ks) (1 - (0.4 lwks/Rw)0 4) ks = dV90 . . . enakomerna peščena hrapavost - po Nikuradseju (m) - v prodonosnih vodo­ tokih Manningov koeficient trenja »n« izražen s pripada­ jočo relativno hrapavostjo in na osnovi dolgoletnih opazovanj definirani vplivi razpenjenosti interval uporabe: strmi naravni prodnati vodotoki s srednjo relativno hrapavostjo: Id < 0.20 5 < Rw/ks < 50 12. KELLER- HALS- DAY (1973) a = 0.900 B“ 472 b = 0.252 B°'137 l&jj®?2 Vw = f<1/b- 1)a<-1/b> fw ... površina pretočnega prereza struge (m2) Bw ... širina površine vodnega toka (m) Idoiine ■ ■ ■ padec dna doline, po kateri teče vodotok (-) terenske meritve strmih vodotokov oblike skok - tolmun, ki sami izoblikujejo v nanešenih naplavinah svojo strugo in v splošnem ne premikajo dna, razen v primeru izredno visokih voda. interval uporabe: lD < 0.15 [ksj = [Bwj 13. RUF (1988) Vw = 1.22 Q° 51 d&E1 Ig 5 « 1.23 (Qw lD dv17o)1/2 Vw = 1.51 fw b dV7o lD ... padec dna struge (-) Qw ... pretok vode (m3/s) skozi prerez fw (m2) terenske meritve pretočnih hitrosti v nereguliranih vodotokih stabilnega dna s pomočjo soli: dolžine odsekov 175 -11 25 m, dV9o = 0.35 -1 .8 5 m pretoki voda Qw = 0 .002-3 .5 m3/s, lD = 0 .09-0.48 interval uporabe: velika relativna hrapavost 14. a) BATHURST (1978) Vw/v* = (Rw/(0.365 dve4))2'34 (Bw/hw)7< X -°08» A = 0.139 log (1.91 dV84/Rw) ...zgoščenost hrapavo­ sti Vrdnu struge (-) Bw ... širina površine vodnega toka (m) hw ... srednja pretočna globina vodnega toka (m) terenske meritve naravnih vodotokov: lD = 0.004 - 0.100 n = 0.04 - 0.2 [Bd] > [dv84] = [hw] interval uporabe: naravne struge s samicami Rw/dV84 < 1 -2 b) BATHURST (1979) Vw/v, = (1.842 (Bw/dv84) log (Rw/(1 -2 dV84)) + 14.66) (Bw/hw)7 A =0.139 log(1.91 dV84/Rw) zgoščenost hrapavosti (-) dodatne terenske, laboratorijske meritve k že prej opravljenim meritvam interval uporabnosti: naravne struge s samicami 1.2 < Rw/dV84 4 c) BATHURST (1982) 10 lw = 0.0069 na meji intervala uporabnosti rahlo preceni vrednost Vw 1 1 . VGI ks = dV9o = 0.075 m Vw/v„ = 5.75log(6 Rw/ks)(1 -(0.4 lwks/Rw)a4) = 10.05 0.031 2.35 10.05 realna vrednost Vw 1 2 . KELLERHALS- DAY a = 0.900 B3'472 = 3.02 b = 0.252 b£'137 Id00882 = 0.539 Vw = f i,1/b‘ 1 > a(_1/b) 0.071 1.0 1 4.32 Bw= 1 3 m > > d Ap„ = 0.152m režimska enačba, ki v širokih tokovih podceni vrednost Vw 13. RUF Vw = 1.51 fw lD dvVo = 3.54 m/s 0.020 3.54 15.11 lD = 0.0069 « 0.09 dV9o = 0.075 m < < 0.35 m zunaj intervala uporabnosti 14. a) BATHURST (1978) X = 0.139 log(1.91 dV64/Rw) = -0.121 Vw/v, = (Rw/(0.365dv84))2-34(Bw/hw)7(X -°08) = 105.68 0.003 24.73 105.68 Rw/dv84 = 14.21 » 1.2 zunaj intervala uporabnosti b) (1979) X = 0.139 log(1.91 dV84/Rw) = -0 .12 1 Vw/v, = (1.842 Bw/dv84log(Rw/(1 -2 dV84)) + 14.66) (Bw/hw)7(X -°08> = 9.35 0.033 2.19 9.35 Rw/dvs4 = 14.21 » 4 zunaj intervala uporabnosti c) (1982) o- = log(h84/h50) = 0.091 8 = 0.648 cr -°-134 = 0.894 hw« R w b = (1.175 (b50/Bw)0SS7 (hw/h50))0-894 = 0.978 a = 1.025 (Bw/b50)0'1 18 = 1.71 y = (Bw/hw)'b Vw/v„ = (0.28 Fr/b)log(0 755/b) (13.4 (Bw/b50)0-492 ba )7 korakoma: VW| = 3.0 m/s-> Vw2 = 1.95 m/s končni rezultat: Vw/v, = 8.71 Vw = 2.04 m/s Fr = 0.72 0.035 2.04 8.71 b = 0.978 > 0.755 srednja relativna hrapavost na meji intervala uporabnosti Vw/v„ = 8.71 > 7.47 lw = 0.0069 « 0.02 zunaj intervala uporabnosti PO IZBRANIH METODAH OPRAVLJEN PRIMERJALNI IZRAČUN SREDNJIH PRETOČNIH HITROSTI VODA ODSEK HUDOURNIKA SMEČ - spodnji tok na Tratcah v Rutah (Gozd Martulk) - obnovitev pretočnih razmer pri vsakoletni visoki vodi (neznanega pretoka) na podlagi vidnih posledic - dolžina odseka 24 m, izmerjenih 5 prečnih profilov in določene povprečne vrednosti: parametrov geometrije struge: fw = 0.59 m2 Bw = 2.4 m v, = 0.297 m/s Rw = 0.23 m L = 0.039 - parametrov rinjenih plavin: dVgo = 0.083 m dV84 = 0.067 m dV7o = 0.041 m parametrov posteljice struge: dAp„. = 0.138 m dAq„. = 0.115 m h50 = 0.081 m h84 = 0.098 m b50 = 0.155 m ŠT. METODA PRIMERJALNI IZRAČUN n Vw(m/s) Vw/v* OPOMBE 1 . MANNING- STRICKLER kst = 26/dvfo = n' 1 = 39.4 Vw = kst R2/3 l" 2 0.025 2.92 9.83 Rw/dv90 = 2.79 < 4 velika relativna hrapavost zunaj intervala uporabnosti 2 . KEULEGAN ks = dV9o = 0.083 m Vw/v„ = 5.75 log(12.27 Rwks) 0.028 2.62 8.82 3. BRETTING ks = dv9o = 0.083m L=19.3 /k l/3 = 44.33 Vw = L R8/6 I" 2 = 2.57 m/s 0.023 2.57 8.66 4. GONČAROV Delta=dv9(/2 = 0.041 m Vw/v, = 21/24log(6.15Rw/Delta) 0.026 2.58 8.68 5. RYABOV n = 0.0235 + 0.073 dAq„ = 0.032 = 0.5 + 6.92 n1,2-0 .865-0.75 R,J/2 (n1/2-0.1) Vw = n' 1 R° 845 l° '5 = 1.78 m/s 0.032 1.78 6.00 0.0275 < n = 0.032 < 0.100 0.15 m < Rw = 0.23 < 2 .0 m realna vrednost Vw 6. JARRETT n = 0.32Rw° 16l°'38 = 0.118 Vw = 3.11 R°-83l° '12 0.118 0.62 2 .10 dv9o = 0.083 m < 0.09 m Bw = 2.4 m < 6.7 m zunaj intervala uporabnosti 7. THOMPSON- CAMPBELL ks = 4.5 dAq„„ = 0.518 m Vw/v, = 81/2 (1 -0 .1 ks/Rw) 2 log(12 Rw/ks) = 3.19 0.078 0.95 3.19 lw = 0.0039 < 0.052 ni širok vodni tok zunaj intervala uporabnosti 8 . HEY ks = 3.5 dV84 = 0.233 m Vw/v, = 5.75 log(12.27 Rw/ks) 0.040 1.85 6.23 Rw/dv90 == 2.79 < < 20 zunaj intervala uporabnosti 9. JAEGGI Z90 = Rw/dv9o = 2.79 o 5 Vw/v, = 2.5 (1 _ e(-°-02Z90/|w' ))°5 In (6.1 Z90) = 3.51 0.071 1.04 3.51 Z90 = 2.79 < 5 zunaj intervala uporabnosti 10 . SMART- JAEGGI Z90== Rw/dv90 = 2.79 hwm ~ Rw ^ ^ Vw = 2.5 (g Rwlw)1/2(1 _e (-°-05Z90/lw' ))°-5ln (8.2Z90) 0.045 1.65 5.56 Z90 = 2.79 = 3 na meji intervala uporabnosti 1 1 . VGI ks = dv9o = 0.083m Vw/v„ = 5.75 log(6 Rw/ks) (1 - (0.4 lwks/Rw)°-4) = 6.15 0.041 1.83 6.15 Rw/ks = 2.79 prevelika relativna hrapavost zunaj intervala uporabnosti 1 2 . KELLERHALS- DAY a = 0.900 B° 472 = 1.36 b = 0.252 B°-1371500882 = 0.371 Vw = fi,1/b-1) a('1/b) 0.412 0.18 0.60 Bw = 2 .4 m > > d Ap„ = 0.138m premajhen vodotok zunaj intervala uporabnosti 13. RUF Vw = 1.51 fw lD dvVo = 0.85 m/s 0.087 0.85 2.85 lD = 0.039 « 0.09 dV9o = 0.083 m « 0.35 m zunaj intervala uporabnosti 14. a) BATHURST (1978) X = 0.139 log(1.91 dV84/Rw) =-0.036 Vw/v„ = (Rw/(0.365 dV84))2-34 (Bw/hw)7(\ - ° 08) = 28.80 0.009 8.55 28.80 Rw/dV84 = 3.46 > > 1 .2 zunaj intervala uporabnosti b) (1979) X = 0.139 log(1.91 dV84/Rw) =-0.036 Vw/v„ = (1.842 Bw/dv84 log(Rw/(1.2dV84)) + 14.66) (Bw/hw)7(X-°'08) = 6.75 0.037 2.01 6.75 1.2 < Rw/dV84 = 3.46 < 4 hw -- Rw — 0.23 m ~ dAp „ n = 0.037 « 0.04 Bw = 2.4 m » dAp„ = 0.138 m na meii intervala UDorabnosti c) (1982) 0 = log(h84/h50) = 0.083 8 = 0.648 ° '134 = 0.905 hw = Rw b = (1.175 (b50/Bw)°-557 (hw/hso))0905 = 0.748 a = 1.025 (Bw/b50)al 18 = 1.42 7 = (Bw/hw)’b Vw/v„ = (0.28 Fr/b)'°s(0'755/b) (13.4 (Bw/b50)°-492 ba ) 7 korakoma: VW| = 3 .0 m /s^Vw2= 1 .7 5 m/s končni rezultat: Vw/v, = 5.90 Vw = 1.75m/s Fr =1.17 0.042 1.75 5.90 b = 0.748 = 0.755 meja med srednjo in veliko relativno hrapavostjo Bw/Rw = 10.4 < 13 na meji intervala uporabnosti LITERATURA Bathurst J.C.: »Flow resistance of large-scale roughness«, JHD, ASCE, Vol. 104, No. HY12, December 1978, pp. 1587-1603. Bathurst J.C.: »Flow resistance in boulder - bed streams«, Chapter 16 in »Gravel - Bed Rivers«, John Wiley & Sons, Chichester, Velika Britanija, 1982. Bray D. I.: »Estimating average velocity in gravel - bed rivers«, JHD, ASCE, Vol. 105, No. HY9, September 1979, pp. 1103-1122. Carter R.W. in drugi: »Friction factors in open channels«, JHD, ASCE, No. HY2, March 1963, pp. 97-143. Chow V.T.: »Open channel hydraulics«, McGraw-Hill, New York, 1959. Day T. J .: »The channel geometry of mountain streams«, Chapter 4-2 in »Mountain Geomorphology«, Tantalus Press, Vancouver, Kanada, 1972. Garbrecht G.: »Abflussberechnungen fuer Fluesse und Kanaele«, Die Wasserwirthschaft, Heft 2/3, 1961. Gončarov V. N.: »Dynamics of channel flow«, Israel Program for scientific translations, Jerusalem, 1964. Hey R.: »Flow resistance in gravel bed rivers«, JHD, ASCE, Vol. 105, No. HY4, April 1979, pp. 365-380. Jarrett R.D.: »Hydraulics of high-gradient streams«, JHD, ASCE, Vol. 110, No. HY11, November 1984, pp. 1519-1539. Jaeggi M.: »Alternierende Kiesbaenke«, Mitt, der VAW Nr. 62, ETH Zuerich, 1983. Kellerhals R.: »Hydraulic performance of mountain streams«, Proceedings of the 15,h Congress of the IARH, Vol. 1, 1973, A 56/ pp. 1-9. Limerinos J.T.: »Determination of the Manning coefficient from measured bed roughness in natural channels«, US. Geol. Survey Water-Supply P. 1898 - B, 1970. Pintar J. in drugi: »Povirja voda - I. del: Danosti in pojavi«, Vodnogospodarski inštitut, Ljubljana, 1982, 12 0 strani. Ruf G.: »Neue Ergebnisse ueber die Fliessgeschwindigkeit in sehr rauhen Gerinnen (Wildbaechen)«, INTERPREAVENT 1988 - GRAZ, Band 4, pp. 165-176. Ryabov A. K .: »Power formulas for riverbeds with a high degree of roughness«, Meteorologiya i Gidrologiya, 5/1974, pp. 102-104. Simons D.B., Al-Shaikh-Ali K .S. in Ruh-Ming L.: »Flow resistance in cobble and boulder riverbeds«, JHD, ASCE, Vol. 105, No. HY5, May 1979, pp. 477-488. Smart G.M. in Jaeggi M.: »Sedimenttransport in steilen Gerinnen / Sediment transport on steep slopes«, Mitt, der VAW No. 64, ETH Zuerich, 1983. Task Force Comittee: »Friction factors in open channels«, JHD, ASCE, No. HY2, March 1963, pp. 97-143. Thompson S. M. in Campbell P.L.: »Hydraulics of a large channel paved with boulders«, JHR, Vol. 17, No. 4, 1979, pp. 341-354. ASCE = American Society of Civil Engineering ETH = Eidgenoessische Technische Hochschule, Zuerich JHD = Journal of the Hydraulics Division JHE = Journal of Hydraulic Engineering JHR = Journal of Hydraulic Research VAW = Versuchsanstalt fuer Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie DISKUSIJA k članku Približna določitev nihajne dobe konstrukcije (avtorja B. Bedenik in I. Uršič, članek objavljen v GV 4-5-6/88) Avtorja sta v članku izpeljala zelo enostavno in praktično formulo za račun osnovnega nihajnega časa konstrukcij zgradb (v končno formulo (18) se je prikradla tiskarska napaka - namesto h je pravilno h3). Pri tem sta uporabila predpostavko, da predstavlja konstrukcijski sistem okvir s togimi prečkami in nestisljivimi stebri. To je razvidno iz izraza za togost (8), vendar na žalost ni nikjer v članku eksplicitno navedeno. Da ne bi prišlo do napačne uporabe, je potrebno opozoriti, da je uporabnost izpeljane formule omejena samo na konstrukcijske sisteme, ki približno ustrezajo uporabljeni predpostavki, to je na okvirne konstrukcije s prečkami, ki so bolj toge od stebrov. Njena natančnost se zmanjšuje z zmanjšanjem razmerja togosti prečk in stebrov. Formula ni uporabna za račun osnovnega nihajnega časa stenastih in stenasto-skeletnih konstrukcij. Avtor: prof. dr. Peter Fajfar, FAGG, LJUBLJANA VPLIV KLORIDOV V BETONU NA KOROZIJO JEKLENE ARMATURE UDK 693.55:620.193 LEOPOLD VEHOVAR POVZETEK Korozija jekla v betonu zaradi delovanja kloridov je postala pomemben problem, povezan z mostovi in mnogimi drugimi betonskimi konstrukcijami. Klorid predstavlja skrajno nevarnost, saj povzroča korozijo jeklene armature, korozijski produkti pa poškodbe betona. Kloridi so lahko prisotni v svežem betonu, lahko pa penetrirajo v otrdeli beton iz okolja, ki jih vsebuje. Eden od izvorov klorida je kalcijev klorid, ki se pogosto uporablja kot sredstvo za pospeševanje hidratacijskih hitrosti. Betonske konstrukcije, izpostavljene obema, morskemu okolju ali solem, potrebnim za taljenje ledu, pa predstavljajo tipične primere, kjer kloridni ioni niso bili prisotni v svežem betonu, vendar pa lahko prodirajo v otrdeli beton z difuzijo kloridne raztopine. Cilj tega prispevka je podati hiter pregled znanja, ki zadeva delovanje kloridov s posebnim poudarkom na običajno jekleno armaturo, zatem pa še določiti njihove mejne količine. INFLUENCE OF CHLORIDES ON CORROSION OF REINFORCING STEEL IN CONCRETE SUMMARY The corrosion of steel in concrete exposed to chlorides has become a major problem for bridge and many other concrete constructions. Chloride is regarded as extremely dangerous in cousing the corrosion of reinforcing steel and with corrosion products the deterioration of concrete too. The chlorides may be present in fresh concrete but they may also permeate into hardened concrete from environments containing chlorides. One source of chloride in fresh concrete is calcium chloride which is frequently used as an accelerator for hydration rate. Concrete structures exposed either to marine environments or to deicer chloride salts represent the typical cases, where chloride ions may not initially be present in fresh concrete but subsequently would find their way into hardened concrete by diffusion of the chloride solution. The objective of this paper is to review brietly the state of knowledge regarding the action of chloride, with special emphasis on its effect on the ordinary reinforcing steel and then to evaluate the chloride limitations. 1. UVOD Korozija jeklene armature v armiranobetonskih ali prena­ petih konstrukcijah, ki je posledica delovanja kloridov, povzroča poškodbe katastrofalnih razsežnosti. Delovanje kloridov je še posebej izrazito na področju avtocest (mostovi), v kemični industriji in na objektih, ki so v stiku z morsko vodo. Mnogi objekti so bili bodisi zaradi neznanja bodisi zaradi slabe izvedbe že po nekaj letih uporabe uničeni. Vzrok so bili prvenstveno kloridi, ki jim je bil omogočen pristop do armature iz različnih vzrokov. Med temi so bistveni neustrezni materiali, neprimerna protiko- rozijska zaščita betona in slaba izvedba. Jeklo se v betonu dobro obnaša. Visoko kakovosten kompakten beton, z nizko permeabilnostjo, pravilno vgra­ jen in brez škodljivih dodatkov - ti so pospeševalci korozije armature, predstavlja odlično zaščito za jeklo. Slednja je osnovana na visoki koncentraciji OH- ionov v Avtor: * Dr. Leopold Vehovar - SOZD Slovenske železarne, Metalurški inštitut, Lepi pot 11, Ljubljana kapilarnih porah betona. Penetracija vlage, ogljikovega dioksida in kisika z difuzijskimi procesi ali skozi številne mikro ter makro razpoke betona pa povzroči porušitev pasivnega filma na površini jekla. Porajajo se torej številna korozijska žarišča, nastali korozijski produkti pa zaradi ekspanzije producirajo številne nove razpoke v začitnem sloju betona. Ti procesi pa se izrazito pospešijo v prisot­ nosti kloridov, ki tako tvorijo zelo agresiven elektrolit, v katerem tudi pri visoki pH vrednosti betona lahko uspešno potekajo korozijski procesi jekla. 2. IZVORI KLORIDOV V BETONU Kloridi so lahko prisotni že v svežem betonu, pogosto pa vstopajo v že otrdeli beton zaradi delovanja različnih medijev, ki vsebujejo kloridne ione (agresivne atmosfere v kemični industriji, morska atmosfera, različne vodne raztopine). Tipičen izvor kloridov v svežem betonu je dodatek CaCI2, ki omogoča hitro strjevanje betona, ali pa voda, potrebna za hidratacijo različnih komponent cementnega klinkerja. Soljenje cest pa je tipičen izvor kloridov, ki prodirajo skozi otrdeli beton. V betonu so kloridi v treh različnih oblikah: kemično vezani s komponentami betona, fizikalno adsorbirani na stenah por betona ali pa so v obliki prostih kloridov (slika 1). Za korozijo armature v betonu pa so pomembni le prosti kloridi. Slika 1. Različne oblike vezave kloridnih ionov v otrdelem betonu 3. VPLIV SESTAVE CEMENTA NA ZMANJŠANJE DELEŽA PROSTIH KLORIDOV Znano je, da trikalcijev aluminat (C3A) v portlandskem cementnem klinkerju reagira s kloridno raztopino tako, da veže del kloridov in tako znižuje njihov delež v korozijskem mediju. Pri tem se tvori netopna Friedlova sol C3A • CaCI2 • 10 H20. Korozija armature v prisotnosti kloridov je večja, če upada delež C3A komponente v portlandskem cementu. Pri 9% C3A v portlandskem cementu in dodatku 1,4% CaCI2 v zamesno vodo je korozija armature zelo majhna, medtem ko je pri deležu 1 % C3A in enakem deležu CaCI2 proces korozije močno poudarjen. C3A faza torej lahko veže določeno količino C r ionov. Takšna odvisnost je podana na sliki 2. V betonu z v/c faktorjem 1,0, ki mu je bilo dodano 1,4% CaCI2 (preraču­ nano na težo cementa), se torej v različnih časovnih Slika 2. Vpliv sestave cementa na koncentracijo nevezanega klorida intervalih in pri različnih deležih C3A faze izloči v porah betona različna količina nevezanega klorida. Iz krivulj lahko povzamemo, da se koncentracija kloridov v porni raztopini s časom zorenja betona naglo spreminja. Po približno treh dneh postane ta vrednost stalna. Na sliki 3 so podane podobne korelacije med deležem prostega klorida pri različnih dodatkih CaCI2 v zamesno vodo in pri različni količini C3A faze. Delež nevezanega klorida z zorenjem betona upada. Pri 12-odstotnem deležu C3A v cementu in variaciji dodanega CaCI2 so deleži nevezanega klorida po 28 dneh naslednje: Slika 3. Vpliv cementa in deleža dodanega CaCI2 na količino nevezanega klorida Preglednica 1 Dodatek CaCI2 v beton (% CaCI2/težo cementa) Vsebnost nevezanega klorida po 28 dneh (%) 025 0,03 0,50 0,07 1,00 0,15 2,00 0,37 C4AF faza, ki je prav tako v cementnem klinkerju, ima majhen ali celo neznaten vpliv na znižanje kloridnih ionov v betonu. C3A faza ima velik vpliv na pojav razpoki v armiranobeton­ skih elementih zaradi delovanja korozije armature. V morski vodi izpostavljeni armiranobetonski elementi z 38 mm debelim zaščitnim slojem betona tvorijo v pov­ prečju daljše vzdolžne razpoke (10,97 m) pri 2 do 5 odstotnem deležu C3A v cementu kot pri deležu 5 do 8 % C3A, pri katerem nastajajo dolžine 9,14 m. Pri količini 8 do 11 % C3A pa je povprečna dolžina razpok le še 3,96 m (slika 4). Trikratno znižanje dolžine razpoke vzdolž koro­ dirane armature je torej možno le, če je delež C3A v cementu večji kot 8%. Vsebnost C3A v cementu ( % ) Slika 4. Vpliv deleža C3A na pokanje betona zaradi korozije armature Mnoge podobne raziskave pa kažejo, da tudi večji deleži C3A faze niso sposobni preprečevati nastajanje korozije armature v otrdelem betonu, ki je bil izpostavljen delovanju morske vode (v/c faktor od 0,5 do 1,1). Problem je torej zelo kompleksen in ne dovolj raziskan. Gledano iz stališča obstojnosti betonov v morski vodi pa se pogosto omenja le 5 do 6 odstotni delež C3A v cementu kot največja dovoljena količina. Stehiometrična preračunavanja kažejo, da 2-odsotni do­ datek CaCI2-2H20 (ustreza 1,4% CaCI2), ki je bil dodan v zamesno vodo, ustreza količini 3,4% C3A v cementu, ki je potrebna za celotno odstranitev kloridov v obliki za odstranitev 1,4-odstotnega CaCI2 iz zamesne vode. Da bi preprečili korozijo armature zaradi delovanja klori­ dov, je torej potrebno več kot 6% C3A v cementu. Očitno je, da nekateri tipi cementov ta kriterij ne izpolnjujejo in v prisotnosti kloridov tudi ne morejo nuditi prave zaščite jeklu. Primerna sta le tipa I in III (preglednica 2). Dober pregled različnih vrst portlandskih cementov daje ameriški standard ASTM C 150, pri katerem razdelitev cementov temelji na njihovi mineraloški sestavi. Ti tipi so naslednji: tip I - normalni portlandski cement, tip II - portlandski cementi z zmernim razvojem hidratacijske toplote in z zmerno odpornostjo proti sulfatom, tip III - hitro utrjujoči cement; to je cement s hitrim porastom začetnih trdnosti in visokimi končnimi trdnostmi, tip IV - portlandski cement z nizko hidratacijsko toploto, tip V - portlandski cement, ki je odporen proti sulfatom. Glede na vrsto cementa je torej potrebno tudi regulirati delež kloridov (npr. v zamesni vodi ali v obliki dodatkov). Večja sposobnost vezave kloridov v betonih (maltah), izdelanih s cementom z dodatkom žlindre (ti vsebujejo več C3A komponente), je prikazana na sliki 5. Zaradi tovrstne sposobnosti je tudi globina penetracije kloridov v beton manjša kot pri betonih (maltah), izdelanih iz normalnega portlandskega cementa. Vsekakor pa je globina penetracije kloridov odvisna še od velikosti in števila por v betonu. Cementi z dodatkom žlindre tvorijo v cementnem kamnu manj kapilarnih por z manjšim premerom v primerjavi s čistim portlandskim cementom. Sposobnost penetracije kloridov v beton upada z zore­ njem betona - slika 6. Preglednica 2 Mejne vrednosti za posamez­ ne minerale so po ASTM na- Tip cementa C3S% maks. C2S% min. C3S% maks. c 4a f % maks. slednje: I 45 27 11 8 II 44 31 8 8 13 III 53 19 11 15 9 IV 28 35 49 40 7 7 12 V 38 43 5 5 20 C3A CaCI2- 10H2O. Te relacije pa so lahko bolj komplici­ rane zaradi stalne (večje ali manjše) prisotnosti sulfa­ tov. Ker je lahko v cementu približno 5% sadre (CaS04-2H20), se za razpoložljivo vsebnost C3A bije konkurenčni boj med kloridnimi in sulfatnimi ioni. Dejstvo je, da sulfati hitreje reagirajo s C3A pri hidrataciji cementa in jo tako izrabljajo. V kombinaciji s 5-odstotno CaS04 • 2 H20 se porabi 2,7% C3A, da bi se tvoril trisulfoaluminat hidrat, kasneje pa je ob prisotnosti kloridov v betonu potrebno še 3,4% C3A 4. VPLIV KLORIDOV NA KOROZIJO IN PASIVACIJO ARMATURE V BETONU Korozija jekla nastopi po njegovi depasivaciji na posame­ znih mestih, in sicer pri določenem kritičnem deležu kloridov, katerega vrednost je odvisna še od koncentracije OH- ionov oziroma od pH vrednosti raztopine v porah betona. Po Hausmannu je kritični delež kloridov pri pH nad 11,2 naslednji: Slika 5. Globina penetracije kloridov v odvisnosti od vrste 1 dan starega betona betona pred enodnevno izpostavo v vodni raztopini CaCl2 Slika 6. Globina penetracije kloridov v odvisnosti od časa zorenja 0,60 (mol/l) (1) [OH ] Pri tem predstavlja [G- ] koncentracijo nevezanih kloridnih ionov v porah betona in [OH- ] koncentracijo hidroksilnih ionov v Ca(OH)2 tekočini, ki prav tako zaseda pore. Na sliki 7 je prikazano področje korozije, katerega po­ vršina se širi z naraščanjem deleža kloridnih ionov ozi­ roma z naraščanjem pH vrednosti betona raste količina kloridov, potrebnih za depasivacijo in razvoj korozijskega procesa. Slika 7. Vpliv deleža kloridnih in hidroksilnih ionov v betonu na korozijo armature Prisptnost kloridov bistveno vpliva na preobrazbo področij pasivacije jekla (primerjaj Pourbaixov diagram odvisnosti potencial-pH na sliki 1 v prejšnji 10, 11,12 (1987) številki Gradbenega vestnika s tovrstnim, transformiranim diagra­ mom na sliki 8, v katerem se kaže delovanje kloridov). Iz slike 8 lahko razberemo, da je pri nizkih pH vrednostih betona delovanje kloridov največje. Pojavlja se splošna korozija, ki pelje do hitrega zmanjševanja nosilnega pre­ reza armature. Pri višji pH vrednosti betona je pasivni film na površini jekla obstojnejši, vendar pa agresivni kloridi rušijo pasivnost na njenih najbolj šibkih mestih, kar pov­ zroča korozijo v obliki pittinga. V odvisnosti od potenciala, ki ga zavzema jeklo v takšnem betonu, pa se pri višjih pH vrednostih poraja delna pasivnost, katera prehaja v popolno pasivnost kljub visoki koncentraciji kloridov. To omogoča večja koncentracija OH- ionov (višji pH betona), vendar pa se pri izjemno visokih deležih kloridov tudi v [OH- ] = koncentracija OH- ionov, mol/l C = delež cementa, kg/m3 (Na), (K) = utežni delež natrija oziroma kalija v cementu p = poroznost betona v % (izraženo na volumen betona) Vrednost p se po Bergströmu izračuna: p = ^ (v/c - 0,19 ) + l0 (3) Slika 8. Vpliv kloridnih ionov na korozijo in pasivacijo železa pH tem primeru ne more tvoriti popolna pasivnost. Pojavljajo se piti, ki so strogo usmerjeni v globino materiala. Slednji pojavi so posledica lokalnih prenasičenj s CI- ioni, kar se pogosto kaže predvsem v nekompaktnem betonu, ki omogoča v določenih smereh različne hitrosti difuzijskih procesov. Pri visokotrdnostnih jeklih za prednapeti beton se iz takšnih pitov lahko razvije napetostna korozija ali različne oblike vodikove krhkosti. V enačbi 1 se koncentracija OH- ionov lahko določi eksperimentalno z iztiskovanjem raztopine v porah betona in mikrotitracijo ali pa računsko: v/c = vodno cementni faktor a = stopnja hidratacije l0 = delež zraka v svežem betonu Kloridi v betonu potiskajo korozijski potencial armature k negativnejšim vrednostim. Na sliki 9 je prikazana polariza- cijska krivulja za mehko armaturo v nasičeni raztopini Ca(OH)2, ki je v porah betona. Visoko bazični medij torej jeklo pasivira, področje pasivacije pa sega od približno -500 mV do +600 m V (merjeno proti nasičeni kolomelovi elektrodi - SCA). Dodatek kloridov pa področje pasivacije zožuje (slika 10), kar pomeni, da je jeklo hitreje podvrženo različnim koro­ zijskim vplivom. C • (Na) C ■ (K) [OH- ] = — —------------- • 100 (2) Številna raziskovalna dela omenjajo različne vrednosti za kritični delež kloridov v betonu ali injekcijski masi. Kritični delež je tisti, pri katerem nastopi lokalna depasivacija in pojav prvih žarišč korozije. Njegova vrednost je odvisna od vrste jekla, velikosti obremenitve (jekla za prednapete konstrukcije so različno obremenjena), sestave betona, njegove pH vrednosti, pogojev uporabe itd. Slika 9. Odvisnost potencial (0) - gostota toka (i) za mehko armaturo v nasičeni raztopini Ca(OH)2 Pri laboratorijskih preiskavah v raztopini Ca(OH)2, ki običajno predstavlja beton, je bila določena kritična vred­ nost med 200 in 800 ppm CI- , kar velja za območje pH od 12 do 12,5. Hausmann navaja delež 0,60 mol/l (enačba 1). Kritični delež, potreben za pojav pittinga, ki je bil definiran na podlagi izkušenj, pridobljenih na armira­ nobetonskih konstrukcijah, znaša 0,5 do 1 % CI_/težo cementa. Ta vrednost je lahko tudi višja, če se uporablja cement z visokim deležem C3A. Iz Pourbaix diagrama na sliki 8 pa lahko povzamemo, da se celo v 3,5 % raztopini NaCI (21.000 ppm CI- ) pojavi pasivacija v območju med pH 12 in 13. Pogosto se omenja dodatek 2% CaCI2 (izražen na težo cementa) kot kritični delež, ki pa je bil znižan na 1,5 % CaCI2/težo cementa. Prikazane kritične količine CI- ionov so tiste enkratne količine, ki so potrebne za lokalno depasivacijo, kar omogoča dvoje: Slika 10. Odvisnost 0 - i za mehko armaturo v nasičeni raztopini Ca(OH)2, z različnim deležem kloridov - nadaljnjo korozijo, če vsaj kritične količine CI- ionov še dotekajo, - nadaljevanje korozijskega procesa na tako depasivira- nih površinah z drugimi pospeševalci korozije, vendar v odstotnosti kloridov (njihov vpliv je bil torej le enkraten), ali pa enostavno nadaljevanje v prisotnosti vlage in kisika, kar je najbolj običajno. Pri iskanju vzrokov za korozijske procese, še posebej tiste, ki potekajo z večjo hitrostjo, je potrebno analizirati korozijske produkte, ki so plod sekundarnih korozijskih reakcij. Najboljša je rentgenska analiza, ki daje mineralno sestavo. V primeru delovanja kloridnih ionov dobimo FeCI2. Na elektronskem mikroanalizatorju pa ugotovimo le delež CI v korozijskih produktih, na podlagi česar pa vendar lahko sklepamo o aktivnem delovanju teh v pro­ cesu rjavenja železa. Laboratorijski poskusi v nasičeni raztopini Ca(OH)2 z visokotrdnostno patentirano žico, ki se uporablja v predna­ petih konstrukcijah, pa sugerirajo delež 0,060 % CI- , ki že povzroča depasivacijo zaščitnega filma. Pogosto pa se za tovrstna jekla omenja delež 0,038 mol Cl""/liter cementne suspenzije (0,2 % CaCI2 na težo cementa). V prednapetih konstrukcijah dodatki CaCI2 niso dovoljeni, vendar pa kloridi lahko penetrirajo do kablov ob soljenju cest. Vpliv kloridov na pojav običajne in napetostne korozije ter vodikove krhkosti jekel za prednapeti beton pa bo podan v naslednji številki Gradbenega vestnika. V boju proti delovanju kloridov je vgradnja gostih betonov nih objektih (npr. voziščne plošče mostov) najuspešnejši z nizko permeabilnostjo ter dobra hidroizolacija na določe- postopek za preprečevanje korozije armature. LITERATURA 1. H.K. Cook: Influence of Chloride in Reinforced Concrete, ASTM - STP 629. 2. E.A. Baker: Marine Corrosion Behavior of Bare and Metallic - Coated Steel Reinforcing Rods in Concrete, ASTM - STP 629. 3. R.l. Frascoia: Vermont’s Experience with Bridge Deck Protective Systems, ASTM - STP 629. 4. P.K. Mehta: Effect of Cement Composition on Corrosion of Reinforcing Steel in Concrete. 5. K. Tuutti: Corrosion of Steel in Concrete - Chloride Initiation. 6. W.L. Shrijter, P.C. Kreijger: Corrosion of Reinforcement In Concrete due to Calcium Chloride, Heron vol. 22/1977. 7. F.M. Burdekin, G.P. Rothwell: Survey of Corrosion and Stress Corrosion in Prestressing Compo­ nents Used in Concrete Structures with Particular Reference to Offshore Applications. 8. FIP - Technical report/1982: Cover to Steel Reinforcement for Floating Concrete Structures. 9. W.H. Ailor: Handbook on Corrosion Testing and Evaluation, J. Wiley. ELEKTRIČNA ENERGIJA IN OKOLJE UDK 351.824.11:504.06 LOJZE ŠUBIC POVZETEK Varstvo okolja postaja vedno pomembnejši dejavnik v razvoju energetike. Članek obravnava vplive na okolje, ki so posledica proizvodnje električne energije v termoelektrarnah in jedrskih elektrarnah kakor tudi možne vplive pri izkoriščanju obnovljivih virov energije. V luči ekoloških vplivov so obravnavane tudi možnosti proizvodnje električne energije v bodočnosti. ELECTRICAL ENERGY AND THE ENVIRONMENT SUMMARY Care for the environment is now a major aspect of any energy development. The paper is concentrated on the environmental aspects of electricity generation, including the specific impacts associated with the use of coal and nuclear fuel and possible impacts of renewable energy sources utilization. The possibilities for the future electrical energy production are presented in the light of environmental effects. 1. UVOD Izgradnja kapitalno intenzivnih objektov za proizvodnjo in distribucijo električne energije ima praviloma daljnosežne posledice za človekovo okolje, zato nanjo ne smemo gledati samo kot na graditeljsko in energetsko dejanje. Z družbenim načrtovanjem dejavnosti in razvoja, ki ob­ sega gospodarsko, prostorsko in socialno sestavino, se Avtor: Lojze Šubic, dipl. inž. gr., IB Elektroprojekt, Hajdrihova 4, Ljubljana skuša preseči konflikt med gospodarskimi težnjami po zagotovitvi poceni in zanesljive energije ter varstvom človekovega okolja, ki si prizadeva doseči ekološko opti­ malne in znosne energetske sisteme. Relativno enostavna pretvorba električne energije v ve­ čino drugih oblik končne energije je med drugim razlog za vse večji pomen te energije, ki ga potrjuje tudi naraš­ čajoča uporabnost elektrike pri večini tehnoloških in inova­ cijskih procesov. Zato lahko v zadnjih letih opazujemo pojav, da so nekatere razvite države po eni strani uspele stabilizirati porabo primarne energije, po drugi strani pa povsod narašča poraba električne energije, ki običajno spremlja rast družbenega bruto proizvoda. Članek skuša s prikazom sedanjih in možnih bodočih načinov proizvodnje električne energije ter predvsem posledic, ki jih te proizvodnje imajo na okolje, predstaviti pogoje, v katerih se omenjeni konflikt dogaja oziroma se bo, glede na sedanje trende, zanesljivo še dogajal. Izdelan je bil na podlagi navedene literature, predvsem pa vira (1). Pričujoči je skrajšani del študije »Električna energija in okolje«, ki je bila izdelana v okviru Enote za razvoj in raziskave pri IB Elektroprojekt. 2. PROIZVODNJA ELEKTRIČNE ENERGIJE IN OKOLJE 2.1. Načini proizvodnje električne energije V naravi ni tehnično in gospodarsko uporabnih oblik in količin električne energije. Električno energijo pridobivamo s pretvarjanjem nosilcev primarne energije, ki so v naravi (premog, nafta, zemeljski plin, uran, vodni tok, tok vetra, sevanje sonca ipd.), za kar v tehničnih procesih in napravah izkoriščamo naravne zakone. Neposredna ali posredna posledica teh procesov so mnogovrstni vplivi na okolje. Po osnovnem fizikalnem zakonu o ohranitvi energije vemo, da tudi pri proizvodnji električne energije energija niti ne nastaja niti se ne izgublja, temveč se zgolj spreminja oblika pojavljanja energije (npr.: kemična vezna energija, jedrska vezna energija, kinetična energija vodnega toka, energija sevanja itd. v npr.: toplotno energijo, mehansko energijo, električno energijo) Električno energijo lahko proizvajamo: - z zaporednimi pretvorbami v korakih (večkratna spre­ memba energije) od naravne oblike primarne energije do različnih oblik sekundarne energije, npr. kemično energijo v termično energijo, to v mehansko energijo in le-to v električno energijo. Primer: termoelektrarne na fosilna goriva (TE), jedrske elektrarne (JE), elektrarne s plinskimi turbinami, elektrarne z dieselskim pogonom; - z direktno pretvorbo naravne oblike primarne energije neposredno v elektriko, npr. mehansko energijo v elek­ trično energijo ali sevanje sonca v električno energijo. Primer: hidroelektrarne (HE), elektrarne na veter, sončne elektrarne. Današnja proizvodnja električne energije v velikem ob­ segu sloni predvsem na termoelektrarnah, hidroelektrar­ nah in jedrskih elektrarnah. Izmed energetskih sistemov, ki izkoriščajo obnovljive vire, so v tem času konkurenčne le HE. Zaradi sistematike in perspektivnih možnosti poda­ jamo v kasnejšem tekstu tudi vplive, ki bi jih imelo večje izkoriščanje sončnih elektrarn in elektrarn na veter. 2.2. Obremenitev okolja zaradi termoelektrarn Vsaka pretvorba energije v večji ali manjši meri vpliva na okolje. Shematični prikaz pomembnejših vplivov, ki izvirajo iz termoelektrarn in jedrskih elektrarn, ki v širšem smislu sodijo k termoelektrarnam, je dan na sliki 1. Poraba zemljišča in vode ter polucija zraka, vode in tal so direktni vplivi na okolje, ki pravzaprav predstavljajo porabo narav­ nih dobrin. K posrednim vplivom, ki jih je v splošnem težje opredeliti, sodijo socialnoekonomski in estetski vplivi ter sprememba biocenoze. 2.2.1. TE na fosilna goriva Termoelektrarne oddajajo po naravnih zakonih v okolje približno 2/3 dovajane toplote (v obliki nizkotemperaturne odpadne toplote). Pri elektrarnah na fosilna goriva ter jedrskih elektrarnah se ta neizkoriščena toplota večinoma oddaja v vodna telesa - termalna polucija reke oziroma morja ali pa neposredno v atmosfero (hladilni stolpi), kar lahko pov­ zroči spremembe mikroklime. Ta nizkotemperaturna neiz­ koriščena toplota oziroma vsaj njen del, ki ga bo določala ekonomičnost, naj bi se v bodoče v vedno večji meri uporabljala za potrebe daljinskega ogrevanja. Fosilne elektrarne na premog, nafto in plin poleg tega obremenju­ jejo okolje z emisijami škodljivih snovi: žveplov dioksid - S02, dušikovi oksidi - NOx,-prah, ogljikov monoksid - CO, ogljikov dioksid - C02 itd., s tem da je količina emisij iz plinskih elektrarn bistveno nižja. Treba je tudi reči, da se plin v primerjavi z drugimi fosilnimi gorivi manj uporablja kot gorivo v TE, glede na možnost njegove direktne uporabe v gospodinjstvih in industriji. Fosilna goriva vsebujejo glede na vrsto in izvor različne elemente v majhnih količinah, kot npr.: arzen, kadmij, krom, svinec, mangan, nikelj, vanadij. Količine, ki se sproščajo pri zgorevanju, so odvisne tudi od tipa kotla in čistilnih naprav, ki so vgrajene za omejevanje drugih emisij. Njihovi vplivi na zdravje ljudi še niso dovolj raz­ iskani. Hrup, ki nastaja pri proizvodnji električne energije v TE, je z današnjimi tehničnimi ukrepi mogoče omejiti na zakonsko predpisane nivoje. Kot ilustrativen primer je na sliki 2 prikazano stanje onesnaženosti zraka v ZR Nemčiji leta 1984 po skupinah škodljivih snovi (prah, ogljikovodiki, dušikovi oksidi, žve­ plovi oksidi, ogljikov monoksid), povzročiteljih, med kate­ rimi so tudi elektrarne ter po absolutnem in relativnem deležu onesnaženosti, ki ga povzročitelji prispevajo. Raz­ merja med prispevki različnih onesnaževalcev se lahko v Poraba primarne energije in onesnaženje zraka v ZR Nemčiji (1984) S I E M E N S Slika 2. Poraba primarne energije in onesnaženje zraka v ZR Nemčiji (1984) Vir: (1 a) drugih državah oziroma predelih razlikujejo, velja pa, da so pri termoelektrarnah običajno najbolj problematične emisije žveplovega dioksida in dušikovih oksidov, ki so tudi osrednji predmet zanimanja ekoloških analiz. V pri­ kazu je značilen majhen delež onesnaževanja, ki ga prispeva nemška elektroenergetika v primerjavi z visokim deležem primarne energije, ki jo porabi. Ta delež se še zmanjšuje, tako da termoelektrarne npr. niso več največji vir emisije S02. Za SR Slovenijo nimamo na razpolago tako kompletnih podatkov, vendar lahko v tabeli 1 vidimo pregled emisij škodljivih snovi - produktov izgorevanja premoga v ter­ moelektrarnah in toplarnah v letu 1986. Emisije so zelo visoke, kar se vidi iz dane primerjave s podatki za ZR Nemčijo (tabela 2). Opazno je, da so emisije dušikovih Tabela 1. Emisija škodljivih snovi - produktov zgorevanja premoga v termoelektrarnah in toplarnah v letu 1986 Vir: (3) TE agregat ProizvodnjaGWh Prah S 02 n o 2 Izpust trdih snovi v tekočo vodo g/kWh t g/kWh t g/kWh t g/kWh t TE Šoštanj 3.448,2 1,3 4.600 31 108.000 3,1 10.800 - - 1-3 469,6 0,6 300 37 17.000 3,7 1.700 4 1.282,3 2,0 2.600 31 40.000 3,1 4.000 5 1.696,3 1,0 1.700 30 51.000 3,0 5.100 TE T rbovlje 460,5 3,0 1.400 50 23.000 1,7 800 P -1 17,9 28,4 500 112 2.000 3,5 100 1,0 17.000 P —2 442,6 2,0 900 48 21.000 1,6 700 - - TO Ljubljana 508,8 1,9 1.000 44 23.000 1,5 800 - - 8 -1 264,6 1,9 500 44 12.000 1,5 400 8 - 2 244,2 1,9 500 44 11.000 1,5 400 Skupaj TE + TO 4.421,1 1,7 7.000 36 150.000 3,1 13.000 17.000 Tabela 2. ZR Nemčija - Razmerje emisij iz TE:—TO in proizvedene elektrike in toplote (v g/kWh) Vir: (4) Emisije 1970 1974 1978 1982 1984 1995 S 02 6,1 5,6 4,9 4,4 3,7 0,95 NO 2,3 2,2 2,1 2,0 1,9 0,46 prah 1,0 0,57 0,43 0,36 0,36 0,16 Stopnje v ciklu pridobivanja električne energije Energetski v iri O) o E CD CO S Z co j* TD :=r (D N “3 00 £ co s ° C Bs> & - ^ ■= CO CO E a> o CD O Pridobivanje surovin (goriva) Transport surovin Izgradnja in zaprtje elektrarne Proizvodnja električne energije Odlaganje odpadkov I i 3 4L p 6 Hi 7 lil 8 9 HI i I lil 33S m Hi I lil I Hi ::: !!! i i lil VI KS Hi■ i i r i irSasr Hir i ms h ii J II{i MI H I ill I ii! 2 " o « ; •^ii! 4||| P6iii 7j|| 8 9 S!i lil nisrt ii;i m i m III::l 1m m ili ili»i »i Hi ni Hi III I Hi::: Hi ili 1 iii r i i f i i Hi Ili SSi l i iii H Hl Ilisss iir r m SSS iii SSS iii::: iii I iii 3! 4 5 6jji 7 III 8| 9 E slir m 1 Hi i Hi sss Hi IIII l i m mili ili HiRiii {I i I ii ii ■•s šii !3 ji) Hir iii I . Ili III 111rIliL 1 ü i l i H i i ; i i i i i i i i i l i 1 i i Učinki na okolje: 1. Prašni delci 2. Stabilni toksični elementi 3. Radioaktivni elementi 4. Karcinogene in toksične sestavine 5. Onesnaženje vode in hidrogeološke spremembe 6. Klimatske spremembe 7. Kisel dež 8. Zasedba zemljišča 9. Povezani riziki Obseg učinka: z a n e m a r i j iv maj he n b i s t v e n v e l i k z e l o v e l i k oksidov in prahu v Sloveniji leta 1986 enakega velikost­ nega reda kot so bile v ZR Nemčiji leta 1970, to je pred pričetkom uveljavljanja obsežnih ukrepov za zmanjšanje emisij iz elektrarn. Zaradi velikega deleža žvepla v naših premogih pa so emisije žveplovega dioksida pri nas neprimerno večje od takratnih v ZRN. Nadaljnja pomembna škodljiva vpliva proizvodnje v TE na premog sta pepel in odpadki, ki ostanejo pri odžveple- vanju dimnih plinov. Odlaganje velikih količin, ki so sicer različne glede na kakovost premoga, povzroča prostorske probleme, ki so še akutnejši, če so gornji odpadki klasifi­ cirani kot nevarni. S kako velikimi transportnimi problemi je zvezano obratovanje TE, si lahko predstavljamo, če pogledamo podatke o količinah potrebnega goriva ter količinah odpadkov, za katere je treba poskrbeti v enem letu obratovanja 1300 MW TE na črni premog (črn premog: 2,8 milijonov ton, pepel: 220.000 ton, gips iz odžveplevanja: 130.000 ton). (5) Ob neposrednih vplivih obratovanja termoelektrarn je treba vedeti, da nastajajo za okolje škodljivi vplivi tudi pri proizvodnji in transportu goriva, izgradnji elektrarne in odlaganju odpadkov. Na sliki 3 so vplivi, ki nastajajo pri celotnem ciklu proizvodnje električne energije v fosilni TE, primerjani z vplivi pri drugih tipih proizvodnje. Poleg zraka in vode so ogrožena prvina okolja tudi tla, ki so predmet ekološke skrbi šele zadnja leta. Na energet­ skem področju je onesnaženost tal posledica akumuliranja produktov zgorevanja v TE in depozitov iz emisij jedrskih elektrarn. Problematika onesnaženja tal je sicer mnogo širša (7), saj nanjo vplivajo tudi kmetijstvo, industrija in promet. Pomembno pa je dejstvo, da so posledice one­ snaženja tal najdolgotrajnejše. V celoti lahko pri proizvodnji električne energije v termo­ elektrarni ločimo dvoje vrst učinkov na okolje: - lokalni oziroma mikroekološki vplivi, ki jih je laže zaznati in razumeti ter jih tudi omejevati, - globalni vplivi, ki jih je mnogo teže kvantificirati in se v prvi vrsti kažejo kot onesnaževanje ozračja. Sem sodijo emisije S02 in NOx, ki jih v strokovnih krogih povezujejo s kislim dežjem ter poškodbami dreves, ki jih ta povzroča (glej sliko 4). Pojav, ki je vezan na množično uporabo fosilnih goriv, je akuten v Evropi in v ZDA. Kisle depozicije v okolju ogrožajo poleg gozdar­ stva tudi ribištvo, poljedelstvo in lovstvo. Drugi globalni vpliv so klimatske spremembe, ki naj bi se pojavile zaradi učinka tople grede (slika 5), nastalega zaradi vse večje koncentracije C02 in drugih t. i. »plinov tople grede« v atmosferi. Posledice povzročenega zviša­ nja zemeljske temperature bi bile velike in dolgoročne, od širjenja puščavskih področij na zemlji do taljenja polar­ nega ledu in zvišanja gladine morij. Obe vrsti globalnih vplivov seveda nista posledica le proizvodnje električne energije. Slika 2 jasno kaže tudi na druge povzročitelje, predvsem promet. Na kopičenje C02 v atmosferi močno vpliva tudi veliko zmanjševanje gozdnih površin v svetu. 2.2.2. Jedrske elektrarne Jedrske elektrarne ne oddajajo kemičnih škodljivih snovi v okolje, se pa prek njih kakor tudi prek konvencionalnih termoelektrarn vnaša v okolje radioaktivnost. Radioak­ tivno sevanje, ki pride v okolje kot posledica izpustov iz JE, je večje od tistega pri TE enake velikosti, kjer se pri izgorevanju premoga sproščajo pripadajoči rudninski se­ stavni deli. Po drugi strani pa je biološka toksičnost sevanja iz jedrskega reaktorja manjša od tiste pri sevanju iz termoelektrarne na premog, kar je treba ustrezno upoštevati pri računih razširjenja. Radioaktivni izpusti pri normalnem obratovanju in celo pri večjih nezgodah (Otok Treh milj) so minimalni. Tako je radioaktivnost zaradi plinov ter iztokov, ki se kontrolirano izpuščajo iz jedrske elektrarne, za dva velikostna razreda nižja od radioaktiv­ nosti naravnega okolja. Med vplivi na okolje, ki nastajajo v celotnem ciklu pridobi­ vanja električne energije iz jedrskih elektrarn, je treba G ra d b e n i v e s tn ik • L ju b lja n a 1 9 8 9 (38 ) 35 Š u b ic : E le k tr ič n a e n e rg ija prenos po zraku so2 r n o x suha reakcija i i korozija ̂ in V p liv i0 J B y j | na ^dr^vje | m t h vpliv kemijo v p liv" j jna ra s tje b io log ijo ii smljine mobilne kovine A/ PRINCIPI TRANSPORTA IN ODLAGANJA S02 IN NOx vpliv na bio logi J° emijo vode vremenski v p liv i odlaganje k is lin tn ja v črpanj yode v zemlj 'pogodb3 drobnih korenin sproščanje toksičnih kovinskih ionov B/ VPLIV ONESNAŽENJA ZRAKA NA GOZDNI EKOSISTEM Slika 4 Vir: (6) za k is lite v zemljine \ luženje h ra n ljiv ih snovi omeniti problem zaprtja ter nevtralizacije JE po koncu obratovanja, in kot najbolj kritičen, problem odlaganja visoko radioaktivnih odpadkov. Prvi je že bil uspešno rešen na manjših JE v svetu in je bolj ekonomske kot tehnične narave. Skladiščenje visokoaktivnih odpadkov je tehnično sicer mogoče, ni pa definitivno še nikjer izvede­ no. Kljub izredno strogim, tehničnim in varnostnim zahte­ vam, ki jim morajo ustrezati takšna skladišča, so prisotni pomisleki, ki so zvezani predvsem z zelo dolgim obdob­ jem, v katerem morajo biti visokoaktivni odpadki zanesljivo izolirani od okolja. Vsaj hipotetično je ves čas prisotna možnost, da pride do stika teh odpadkov z okoljem. Odlagališče nizko in srednjeaktivnih odpadkov, v katerem se poleg odpadkov iz JE kontrolirano odlagajo tudi ra­ dioaktivni odpadki iz medicinskih ustanov in institutov, je praviloma zgrajeno in locirano tako, da se v naslednjih 100-300 letih prepreči prodiranje radionuklidov v okolje. Doze sevanja, ki jih takšno odlagališče povzroča, so predvidljive in zelo nizke, kar kažejo odlagališča, ki obratujejo v svetu. Po tem času je zasedeno zemljišče uporabno brez omejitev. Navedeni vplivi na okolje veljajo za varno obratovanje jedrskih elektrarn. Poglavitna osnova za odklonilno sta­ lišče javnosti do jedrskih elektrarn so dvomi o varnem obratovanju le-teh, ki so močnejši po Černobilu, ne glede na to da so v strokovnih krogih izključili možnost nesreče takšnega tipa v reaktorjih, ki so komercialno razpoložljivi zunaj Sovjetske zveze. 2.3. Obremenitev okolja zaradi energetskih sistemov, ki izkoriščajo obnovljive vire Presoja obremenjenosti okolja zaradi energetskih siste­ mov, ki izkoriščajo obnovljive vire, mora poleg vplivov, ki nastanejo pri pretvarjanju energije (npr. sončna v elek­ trično s silicijevimi celicami), upoštevati tudi celoten vložek surovin in energije, ki je potreben za izdelavo teh pretvor­ nikov energije (npr. pridobivanje silicija iz peska in premo­ ga, iz stekla itd.). Velik tehnični energetski sistem mora s stališča rentabil­ nosti izpolniti zahtevo, daje energija, ki jo v svoji življenjski dobi proizvede, bistveno večja od vložka energije, potreb­ nega za izdelavo uporabljenih materialov v tem sistemu. Izdelava kristalnih silicijevih sončnih celic zahteva danes še približno polovico količine energije, ki jo te celice med svojo povprečno življenjsko dobo (20 let) v celoti proizve­ dejo. To razmerje se bo lahko v bodočnosti izboljšalo z novejšimi tipi sončnih celic. Danes pa je še vedno treba vgraditi v sončni energetski sistem ca. 17-krat več jekla ter 60-krat več betona kot v ekvivalentno jedrsko elektrar­ no. (4) Preureditev današnje centralizirane oskrbe z električnim tokom, npr. na decentralizirane majhne naprave s sonč­ nimi celicami in pripadajočimi elektrokemičnimi zbiralniki, je vprašljiva alternativa za proizvodnjo električnega toka, gledano tako s stališča skupne energetske bilance kot s stališča obremenitve okolja. Tehnični postopek pri izdelavi ogromnih količin celic in svinčevih akumulatorjev namreč nujno zahteva vložek fosilnih surovin. Elektrarne na veter z močjo okrog 1 MW imajo propelerje premera približno 100 m in so montirane na jeklenih rešetkastih stebrih višine ca. 100 m. Njihova številnejša uporaba ne bi mogla izpolniti zahtev zaščite okolja, tako s stališča vizualnega vpliva kakor s stališča porabe zemljišča. specifična poraba zem ljišča V ir : '■ FfE.TU München e le k tr ič n a nazivna moč Slika 6. Specifična poraba zemljišča pri različnih tipih elek- trarn Vir: (11) Kot že omenjeno, je z majhno gostoto energije obnovljivih virov energije povezana poraba velikih površin zemljišča. Tako je potrebno zemljišče za sončno elektrarno oziroma elektrarno na veter ca. 300-krat večje od zemljišča za ustrezno jedrsko elektrarno (4). Slika 6, ki kaže specifično porabo zemljišča pri različnih tipih elektrarn, to dejstvo samo potrjuje. Hidroelektrarne povzročajo v večji ali manjši meri motnje v mikroklimi, motenje obstoječe izrabe vode, toka, spre­ membe v višini in onesnaženju podatalnice, motenje obstoječe uporabe zemljišča, zaščitenih živalskih vrst, favne, vizualno obremenitev. Kljub primerjalni prednosti nasproti drugim virom električne energije obremenitev okolja, ki jo povzročajo, ni zanemarljiva. Na določenih lokacijah lahko izgradnja hidroelektrarn tudi pozitivno vpliva na okolje. Tak primer predstavljata npr. izraba umetnega akumulacijskega jezera za turistične namene ter preprečitev poplav zaradi regulacije vodotoka. Za Slovenijo velja, da so v večji meri že izkoriščene tiste lokacije, pri katerih je bil škodljiv vpliv na okolje manj izražen. Izkoriščanje preostalega hidropotenciala bo s stališča varstva okolja mnogo bolj problematično, na kar kažejo polemike okrog Soče, Idrijce, Planinskega polja, Mure. Enako velja tudi za velik del lokacij malih HE. 3. BODOČNOST GOSPODARJENJA Z ELEKTRIČNO ENERGIJO V LUČI EKOLOŠKIH VPLIVOV Poraba energije v svetu je zelo neenakomerna: 76% ljudi v nerazvitih državah porabi samo 24% vse energije. Preračunana poraba energije na prebivalca je v teh državah ca. 10-krat manjša kot v razvitih industrijskih državah. (9) Ob predvideni demografski rasti prebivalstva se v svetu ocenjuje tako veliko povečanje porabe energije do leta 2030, ki bi v primerjavi z razpoložljivimi zalogami primarne energije že predstavljalo potencialni konflikt med razvitim Severom in nerazvitim Jugom, še zlasti, če komercialno izkoriščanje novejših virov energije ne bo moglo pokriti povpraševanja. Da bi se temu izognili, bi si morale razvitejše države prizadevati za izrabo kapitalno zahtevnejših virov, ki so težje dostopni oziroma nedo­ stopni tehnološko manj razvitim državam ter nadaljevati z racionalno rabo energije, ki je npr. v ZR Nemčiji in drugih državah OECD že zaustavila rast porabe primarne ener­ gije. (10) Povpraševanje po električni energiji pri tem še vedno narašča ter sledi rasti družbenega bruto proizvoda. Kakovostno rast gospodarstva, to je večanje bruto družbe­ nega proizvoda, ki ni zvezano z večanjem porabe pri­ marne energije, je torej mogoče doseči z: - racionalnejšo izrabo energije, - uvedbo modernih produkcijskih procesov, ki bodo povzročili spremembe v energetskih zahtevah, - večjim uvajanjem recikliranja, - energetskim vodenjem, ki bo upoštevalo informira­ nje uporabnikov in uporabo modernih merilnih in regu­ lacijskih tehnik, - integrirano proizvodnjo električne energije in toplote. Na področju racionalne energetske rabe so največji poten­ cialni prihranki pri ogrevanju prostorov - ca. 1/3 končne energije v svetu se namreč uporabi za ta namen. Gradbe­ ništvo, pa tudi širša družbena skupnost lahko mnogo storita na področju zakonodaje, davčne politike in subven­ cioniranja, širjenja zavesti o potrebi racionalnega obnaša­ nja in tudi pri konkretnih projektnih rešitvah, ki naj zago­ tovijo čim manjše toplotne izgube, uporabo izboljšanih sistemov ogrevanja in nasploh energetsko učinkovitejše zgradbe. Enostavna alternativa razvoj ali okolje je očitno napačna, kar še posebej velja za države, kot je naša, z visoko porabo energije na enoto družbenega proizvoda. Res pa je, da je po dosedanjih izkušnjah kakovostno rast gospo­ darstva povsod spremljala rast porabe električne energije. Prihodnji razvoj porabe elektrike (kWh) oziroma instalirane moči v elektrarnah (MW) in pripadajoči vložek nosilcev primarne energije (vodna sila, premog, plin, nafta, jedrska goriva) bosta določena z razpoložljivostjo virov (problem količine), z njihovo vrednostjo (problem cene) ter z njihovo kompatibilnostjo z okoljem (problem okolja). Naraščajoča uporabnost elektrike pri večini tehnoloških in inovacijskih procesov kaže, da bo tudi na daljši rok treba računati s prirastkom porabe električne energije. To potrjuje tudi pričakovani pomen električne energije pri nadomeščanju nafte za ogrevanje. (Npr.: povečana upo­ raba toplotnih črpalk.) Jedrski energiji v svetu pripisujejo pod pogojem družbenega konsenza, ključno vlogo zaradi cenovno ugodnejše proizvodnje električne energije v pa­ su, to je osnovnega dela energije, ki mora biti na razpolago vseh 8760 ur v letu. Z njenim uvajanjem naj bi se tudi zmanjšala poraba nafte in plina za proizvodnjo elektrike in bi bila možna njuna večja uporaba za neenergetske potrebe. Dejstvo, da premoga ni na razpolago v poljubnih količinah zaradi omejenih izkopov in uvoznih možnosti, velja tako za ZR Nemčijo, ki jo jemljemo kot nekakšno primerjalno osnovo, kakor tudi za našo državo. Dolgoročno se bo moral premog v večji meri uporabljati kot nadomestilo za nafto in plin ob uporabi postopkov za uplinjevanje in utekočinjevanje premoga, kar bo prineslo boljše izkoristke pri proizvodnji električne energije ter zmanjšalo škodljive vplive na okolje. Zato bodo morale biti na razpolago ustrezne lokacije za velike tehnične naprave. V tej zvezi so v ZR Nemčiji, glede na izkušnje in prognoze, opredelili tri tehnološke faze pri uporabi premoga v ter­ moelektrarnah: »minimiranje stroškov«, »varovanje okolja« in »varovanje resursov«. V prvi fazi, ki se zaključuje v začetku osemdesetih let, so se zadovoljevali z vgradnjo elektrofiltrov. V sedanjem obdobju »varovanja okolja« intenzivno vgrajujejo naprave za odžveplevanje in razdušičenje dimnih plinov ter kotle z vrtinčnim izgore­ vanjem. Ob koncu devetdesetih let napovedujejo prehod v obdobje »varovanja resursov«, ki naj bi ga omogočila širša uporaba uplinjevanja premoga in njegova izraba s pomočjo plinskih in parnih turbin oziroma visokotempera- turnih reaktorjev. Pri reševanju problemov onesnaženja zaradi proizvodnje električne energije v TE na premog in nafto, še zlasti učinka tople grede, utegne močno narasti energetski pomen naravnega plina (uvoz iz SZ, Alžirije). Izkoriščanje plina, ob manjših emisijah C02, ni podvrženo nasprotova­ nju javnosti, kot je to pri jedrski energiji, ki sicer lahko, glede na odsotnost emisij C02, S02 in NOx, bistveno pomaga pri reševanju teh problemov. V svetu intenzivno, ob velikih vlaganjih, raziskujejo mož­ nost za proizvodnjo električne energije z izrabo obnovljivih naravnih virov. Države, ki so vključene v IEA - Medna­ rodno agenturo za energijo, so npr. v zadnjih 10 letih vložile v raziskave in razvoj skoraj 4 milijarde USD. Elektrarne na veter, sončne elektrarne ter elektrarne, ki izkoriščajo toploto morske vode in zemlje, so še vedno - in še nekaj časa bodo - v tehnološkem razvoju. Velja pa, da je tudi prispevek tovrstnih naprav podvržen ekonom­ skim, regionalnim in klimatskim omejitvam. Glede na visoke investicijske stroške in pripadajoče visoke proizvodne stroške elektrike se lahko po utemeljenih raziskavah mednarodnih ekspertnih krogov pričakuje, da bo do leta 2000 v svetovnem merilu največji možni delež, proizveden iz teh virov, znašal le nekaj odstotkov od celotne proizvodnje električne energije (kWh). Kaže torej, da ti »alternativni« energetski viri sedaj in dolgoročno sicer ne nudijo prave alternative, predstavljajo pa pri dani gospodarnosti dobrodošel dodatni vir energije. Možnosti za oskrbo z energijo v naslednjem tisočletju je analiziral NASA - Mednarodni institut za uporabne sistem­ ske analize, katerega sklep je bil, da je problem energije mogoče rešiti. Vrsta energetskih opcij (premog v velikem obsegu, oplodni reaktorji v velikem obsegu, sončna ener­ gija, fuzija, geotermična energija), ki jih navajajo (4), bi z uvedbo prispevala tudi k reševanju problemov okolja in surovin. Prvi pogoj za njihovo uveljavitev pa je angažiranje vseh razpoložljivih virov energije, kapitala, dela in znano­ sti. Najnovejše ugotovitve na tem področju (Haefele), ki upoštevajo tudi nujno potrebo po zmanjšanju emisij C02 zaradi preprečitve učinka tople grede, pristajajo že samo pri dveh osnovnih strateških opcijah, in sicer: - »trda« sončna energija, tj. široka uporaba sončne energije s sončnimi kolektorji na ogromnih puščavskih ali sicer nezanimivih področjih in - jedrska energija, tj. izkoriščanje cepitve jeder v oplodnih reaktorjih in jedrska fuzija. Med obnovljivimi viri je torej najbolj obetavna sončna energija, in sicer njena izraba v decentraliziranih napra­ vah, kjer bo proizvodnja električne energije s pomočjo fotovoltnih celic povezana s pridobivanjem vodika (11). Na ta način bi tehnično rešili ključni problem shranjevanja pridobljene energije, medtem ko ostane problem ekono­ mičnosti še odprt. Pridobljeni vodik ima širok spekter uporabe; z gorivnimi celicami ali prek generatorja ga je mogoče spreminjati v električno energijo, uporaben je kot pogonsko gorivo in toplotni vir. Po ekološki plati je pomembno dejstvo, da pri zgorevanju vodika s kisikom ne nastajajo spojine, ki onesnažujejo okolje. Uporaba solarno-vodikovega projekta v okviru osnovne energetske opcije (»trda« sončna energija) bo omejena zaradi nujne prisotnosti vode. Predvidevanja o tem, kako se bo razvijala poraba energije v svetu, se sicer zelo razlikujejo. Razlike v ocenah porabe primarne energije leta 2020 (8) so več kot 100-odstotne, kar bo seveda bistveno vplivalo na ekološko obremenitev okolja. LITERATURA 1. Umwelt und Energie, Handbuch fuer betriebliche Praxis, zvezek 1, poglavje 3/86b - Strom (Franck 1981), Haufe Verlag, Freiburg 1980. 1a. ibid, zvezek 5, pogl. 3/86b - Strom (Reiter-1988). 2. Symposium Kriterien und Verfahren fuer die Wahl von Kraftwerkstandorten, Stuttgart 1978; Landschaftsoekologische Aspekte bei der Standortwahl von thermischen Kraftwerken, U. Bernard, G. Kaule. 3. Podatki Splošnega združenja za energetiko, 1987. 4. Umwelt und Energie, zvezek 2, poglavje 8-Energieversorgung (Reiner Kuba 1986). 5. Umweltschutz in Waermekraftwerken, Basisthema Strom, Informationzentrale der Elektrizitaetswirt- schaft, e.V., 6000 Frankfurt 70. 6. World Energy Conference Cannes 1986, Synthesis of the Proceedings, TS 2,4 Energy and Environment. 7. Revija za razvoj št. 2 1988, L. Peterle: Ali smo padli na trda tla? 8. Energie Spektrum, avgust 1988. 9. Energie & Automation, št. 9 1987, Siemens, K. Barthelt: Entwicklungsperspektiven in der Nuklearindustrie. 10. Environmental Effects of Elecricity Generation: A Report in the Compass Series, OECD, Paris 1985. 11. Strom aus regenerativen Energien, Beispiel: Photovoitaik, HEA - Arbeitskreis Schulinformation Energie, Frankfurt/Main. Navodila za pripravo člankov in poročil za Gradbeni vestnik Verzija: 15. 11. 1987 1. Avtor s spremnim pismom predloži original in dve kopiji besedila uredniku Gradbenega vestnika na FAGG. V spremnem pismu označi naravo besedila (članek, poročilo). Urednik s pismom potrdi, da je besedilo prejel. 2 . Besedilo mora biti napisano v slovenščini. Tipično besedilo je takole sestavljeno: - Naslov prispevka. - Seznam avtorjev (brez nazivov; najprej ime, nato priimek; če je več avtorjev, jih razmejimo z vejicami - brez »in«; vse velike črke). - Naslov Povzetek, nato povzetek v slo­ venščini (Pozor: ne »izvleček«), - Naslov Summary, nato naslov prispevka v angleščini (velike črke). - Povzetek v angleščini. - Naslov UVOD in besedilo. - Naslovi POGLAVIJ (RAZDELKOV) in be­ sedila • (Pozor: naslovi poglavij/razdelkov, velike . črke!) - Literatura (male črke, podčrtano oziroma polkrepko). - Zahvale (male črke, podčrtano oziroma polkrepko). - Dodatki. • (Pozor: VSI naslovi so poravnani na levi rob!). Na prvi strani na spodnjem robu pod črto je dodatno: A v to r ( ji) : Ime in priimek avtorja (avtorjev), strokovni nazivi, Fakulteta za arhitekturo, gradbeni­ štvo in geodezijo, VTOZD gradbeništvo in geodezija, k a te d ra o z iro m a in te rn a eno ta . Opomba: pravilno je dipl. gradb. inž.! 3. Besedilo mora biti natipkano na bel papir dimenzij 2 1 x 2 9 ,7 cm. Širina besedila je obvezno največ 54 znakov na vrstico (vklju­ čeni so presledki in ločila). Med vrsticami je velik razmik (prostor za lektoriranje). Pripo­ ročamo 34 vrstic na stran. Strani besedila naj bodo oštevilčene od 1 dalje. Novi odstavki začnejo v 1. stolpcu, brez odmika! Nov odstavek nakažemo z eno dodatno prazno vrstico pred odstavkom. 4. Če je mogoče, prikazati slike (diagrame, preglednice, fotografije - črno bele) na po­ sebnih listih enakih dimenzij kot besedilo. Priporočljiva, a ne obvezna širina slik je 16cm. Če bo mogoče, bodo slike pred natisom pomanjšane na širino stolpca, to je na 8 cm (dvakratna pomanjšava). Avtor lahko na osnovi teh predpostavk sam izra­ čuna število vrstic, ki jih bo v članku zavze­ mala slika. Slike morajo biti oštevilčene in morajo imeti ustrezne podnapise. Podnapis izgleda takole: Slika 5. Upogibnica prostoležečega no­ silca (Za številko slike je pika; podčrtano besedilo označuje polkrepke črke.) Povprečna 8 cm široka slika zavzema brez podnapisa okrog 20 vrstic. Preglednice morajo imeti naslov, na primer Preglednica 1 : Vrednosti faktorja dušenja. 5. Dolžina poročila je - vključno s povzetkoma, literaturo, slikami, zahvalami in dodatki - omejena na 200 vrstic s po 54 znaki, kar znaša okrog 6 strani s po 34 vrsticami. Dolžina članka je ob enakih predpostavkah omejena na 15 strani. 6 . Seznam uporabljenih in citiranih del naj bo oštevilčen po vrstnem redu nastopanja in naj bo narejen v skladu s priloženimi primeri. Avtor se v besedilu sklicuje na ta dela s citiranjem številke dela v o g la te m oklepaju. (Lahko je tudi okrogli oklepaj, če se ne meša z oznakami enačb ali opomb.) Če seznam ne bo narejen v skladu s primeri, besedilo ne bo moglo biti objavljeno. Primeri: 1. F. Vodopivec, Trigonometrično višino- merstvo, učbenik, Fakulteta za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo, VTOZD GG, Uni­ verza Edvarda Kardelja v Ljubljani, 98 strani (1985). 2. A. Krainer, Energija v zgradbi, publikacija Katedre za stavbe in konstrukcijske elemen­ te, Fakulteta za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo, VTOZD GG, Univerza Edvarda Kardelja v Ljubljani, številka 11, 31 strani +5 strani prilog (1985). 3. F. Kržič, G. Nenadič, Adaptacije, rekonst­ rukcije i sanacije čeličnih konstrukcija, po­ svetovanje Zveze društev gradbenih konst- rukterjev Jugoslavije, Simpozijum 1985, Du­ brovnik, 23.-26.4.1985, zbornik del GR-3, strani 52-56 (1985). 4. B. Majes, D. Battelino, Effect on surface reinforcing of soft soils, 11. mednarodni kongres za mehaniko tal in temeljenje, San Francisco, ZDA, 12.-16.8.1985, zbornik del, strani 1729-1734 (1985). 5. M. Saje, S. Srpčič, Large deformations of in-plane beam, International Journal of Solids and Structures, Pergamon Journals Ltd., vol. 21, No. 12, str. 1181-1191 (1985). 6. Specifications for the design, fabrication and erection of structural steel for buildings, Amer. Inst. Steel Const., Chicago, III., ZDA (1978). 7. B. Majes, Plkratna analiza deformacij in stabilnosti tal v ravninsko deformacijskih pogojih, magistrska naloga, Fakulteta za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo, VTOZD GG, Univerza Edvarda Kardelja v Ljubljani, 175 strani (1985). 8. T. Kastelic, J. Štublar, T. Maher, D. Zu­ pančič. Optimalno upravljanje semafornih naprav vzdolž arterije, raziskovalna naloga, Posebna raziskovalna skupnost Slovenije za promet in zveze, pogodba 07-2157-792, 88 strani (1985). 9. H. Yamanuchi, v zasebnem pogovoru (1981). 10. M. Marinček, Fundamentalne lastnosti kovin, predavanje na seminarju za podi­ plomske študente na VTOZD Fizika, Fakul­ teta za naravoslovje in tehnologijo, Univerza Edvarda Kardelja v Ljubljani, 24.5.1985. 11. J. Novak, neobjavljeno delo (1987). 7. V besedilu je možna uporaba normalnega tiska, krepkega tiska, poševnega tiska, grških črk, matematičnih simbolov, oglatih oklepajev, indeksov (spodnjih in zgornjih) itd. 8. Napotki za pisanje besedila Uporabljate: - p o v z e te k namesto izvleček; - p re g le d n ic a namesto tabela; - s u m m a ry namesto abstract; - in ž . namesto ing.; - s k le p i namesto zaključki; - m a k s namesto max; - d e c im a ln o v e jic o namesto pike (na primer 3,141592 namesto 3.141592); če imamo raje decimalno piko, naj bo ta pozicionirana zgoraj, na primer 3 141592; - pri oštevilčenju enačb nič pikic pred enačbo (torej NE na primer ...(11), pravilno samo (11); - za naslove razdelkov in poglavij VELIKE tiskane črke, razen za Literaturo, Zahvale in Dodatek, kjer uporabimo male podčrtane (ali polkrepke) črke; - če so poglavja oštevilčena, za številko postavimo piko, na primer 1.0. UVOD 3.2. Raziskave tržišča - pri postavljanju ločil (vejice, pike, pomi- šljaji, klicaji) je priporočljivo enačbe v bese­ dilu upoštevati na enak način kot besede: če je na primer enačba na koncu stavka, ima piko, če zaključuje odvisni stavek, ima vejico itd.; - v seznamu literature posamezne po­ stavke v celoti poravnamo na levi rob - glejte primere v točki 6 zgoraj. 9. Avtorjevi napotki tiskarjem Avtor naj na originalu s svinčnikom na rob ali nad nenavadnim znakom napiše tiste napotke za tiskarje, ki bodo povečali razu­ mevanje besedila in uporabljenih oznak. Nekaj primerov: - odvodi, parcialni odvodi, variacije, spre­ membe, na primer X , dF, dt, Ao, bodo natisnjeni s prevelikim presledkom, približno takole X , d F, d t, A o , če ne bomo na originalu s svinčnikom napi­ sali veznih znakov X , dF, dt, Ao; - časovni odvodi, ki jih označujemo s piko nad odvajano funkcijo, bodo najbrž natis­ njeni s piko, ki bo predaleč od znaka, če s svinčnikom ne nakažemo, da mora biti pika blizu znaka; - tiskarji ne bodo pisali ločil za enačbami (glej točko 8), četudi so v originalu; če želimo, da so ločila natisnjena, moramo na začetek rokopisa na vidno mesto napisati »Ločila po rokopisu!«; - stopinje Celzija (itd.) (°C) bo tiskar posta­ vil tako, da bo med številko in °C presledek, med 0 in C pa ne bo presledka; če želimo drugače, to s svinčnikom napišemo; - če v besedilu uporabljamo neobičajne črke (grške, hebrejske, cirilico, gotico itd.), jih na robu opišemo, na primer: veliki grški omega; - tiskarji bodo stavili decimalne vejice, če­ tudi so v rokopisu uporabljene decimalne pike; če želimo decimalne pike, napišemo opombo »Staviti decimalne pike, ne vejic!«. 10 . Članki so recenzirani in ocenjeni. Recenzijo in oceno opravita dva, avtorju anonimna recenzenta. Ocena je opisna in izbira med naslednjimi izjavami: a) objaviti; b) pogojne objaviti: predhodno popraviti (skrajšati, dopolniti, izboljšati besedilo, jezik ali tehnično izvedbo itd.); ponovna recenzija ni potrebna; c) pogojno objaviti: predhodno popraviti in ponovno predložiti v recenzijo; d) ne objaviti. Če sta mnenji recenzentov nasprotujoči, lahko o objavi odloča urednik. Skupno mne­ nje recenzentov in urednika je dokončno. Odločitev o objavi in kopije recenzij dobi avtor v pismeni obliki brž, ko so na voljo. Pritožbe niso mogoče in ne bodo upošteva­ ne. Seznam dosedanjih recenzentov poročil in člankov je na voljo pri uredniku. Uredniški odbor Rsr~V s [Till III ll mjnnl mulil ilium UNIVERZA EDVARDA KARDELJA V LJUBLJANI FAKULTETA ZA ARHITEKTURO, GRADBENIŠTVO IN GEODEZIJO 61001 Ljubljana, Jamova 2, p. p. 579 G V XXXVIII 1-2 ■ — j PROGRAM DIMJ ZA KONTROLO NOSILNOSTI JEKLENIH KONSTRUKCIJ UDK 624.014:519.68 JURE BANOVEC, DARKO BEG, MATJAŽ MARTINČIČ POVZETEK V prispevku so podane osnove računskega postopka za dimenzioniranje jeklenih konstrukcij po jugoslovanskih standardih za stabilnost jeklenih konstrukcij. Navedene so bistvene značilnosti računalniškega programa DIMJ, ki omogoča kontrolo nosilnosti jeklenih konstrukcij. SUMMARY A COMPUTER PROGRAM DIMJ FOR DIMENSIONING OF STEEL STRUCTURES In this article the basis of dimensioning of steel structures according to the Yugoslav standards for stability of steel structures are given. The main characteristics of the computer program DIMJ for dimensioning of steel structures are presented. UVOD Računalniški program DIMJ je namenjen dokazu no­ silnosti samostojnih jeklenih elementov, elementov neprekinjenih nosilcev, nepomičnih in pomičnih okvi­ rov. Element, ki ga želimo dimenzionirati s progra­ mom DIMJ, izrežemo iz konstrukcije (slika 1) in ga obremenimo z notranjimi silami, ki so rezultat predhodne analize konstrukcije. Pri tem upoštevamo pozitivne smeri notranjih sil, kot so prikazane na sliki 2. Obtežbo z notranjimi silami podajamo na konceh in v polju elementa. Tak element je priprav­ ljen za dimenzioniranje s programom DIMJ. Pro­ gram dopušča dimenzioniranje elementov z dvojno Avtorji: Jure Banovec, prof. dr., dipl. gradb. inž., Darko Beg, asist, mag., dipl. gradb. inž., Matjaž Martinčič, dipl. gradb. inž., Fakulteta za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo, VTOZD gradbeništvo in geodezija, Katedra za Metalne konstrukcije. in enojno simetričnimi I prerezi in škatlastimi pre­ rezi (slika 2). Višina stojine je lahko konstantna ali pa se vzdolž elementa linearno spreminja. Zgornji in spodnji pas sta vzdolž elementa konstantna. Pro­ gram v več prerezih vzdolž elementa kontrolira na­ petosti, preveri kompaktnost prerezov (lokalno iz- bočenje) in oceni stabilnost elementa glede na upo- gibna uklona (glavni vztrajnostni osi) in bočno zvr- nitev. Vnos podatkov pri programu DIMJ je v celoti podprt s programskim paketom MIGS (2). Pri izbrani geo­ metriji, obtežbi in podpiranju elementa lahko vnaša­ mo podatke interaktivno prek zaslona ali paketno prek datotteke. Program dopušča hkratno dimenzio­ niranje pri učinkovanju različnih (do treh) obtežb. Ves čas lahko pri interaktivnem načinu poljubno spreminjamo podatke in jih po želji pregledujemo. Navodila se pri vsakem ukaznem stavku izpišejo na zaslon, podrobnejše informacije pa so dosegljive s posebnim ukaznim stavkom. Program teče na oseb- G ra d b e n i v e s tn ik • L ju b lja n a 1989 (38) 41 B a n o v e c : P ro g ra m D l M J DIMENZIONIRANJE - JUS STRAN 1 KATEDRA ZA METALNE KONSTRUKCIJE IN GRADIVA - FAGG, Jamova 2, Ljubljana JUNIJ 1988 DVOOSNI UPOGIB Z OSNO SILO 12.12.1988 * GEOMETRIJSKE KARAKTERISTIKE IN MATERIAL : * ====================================================================== * PREREZ * A G - cm2 - Kg/m IX - cm4 IW - cm6 IY - cm4 IT - crn4 WX - cm3 WY - cm3 * ZAČETNI PREREZ 53.00 12398.58 1067.30 677.52 * * 42.40 341568.80 9.35 106.73 * KONČNI :PREREZ 53.00 12398.58 1067.30 677.52 * 42.40 341568.80 9.35 106.73 * DOLŽINA * --- ELEMENTA - cm: 400.00 * MEJA PLASTIČNOSTI............................................... 24.00 kN/cm2 \L* »X- tX* ’l' (X/ «L. »X vL* \±/ vL' 'X* ̂ X vL’ \L* sl' tl/ X sl/ x< vi- sl1 \L- vL- tX' sl/ ̂ >1- sl/ sl/ ̂ sj.- sl* sl' sl' ̂L* s L,1 sl/ sl *1* sl* ̂L/ sl vi- sl* ̂L- ̂L* ̂ /1 /X' sl sl sX1 1 sl sl 1 sL1 sl X* sl sl sl \1 sl' ̂L/ sl ŝ //f. /y. /p. p. *■ Ts T* *■ *■ T- T- /p. /T- /p. /p. p. p p« p p ̂ p. /p. p. p. /p. /p. /p. /p. /p. /p. /p. ip. /p. p. p. /p- /p. p. p, /p. ps ps p. /p. p. p, p. /p. ps p. /p. /p. /p. p. p. p. /p. /p. /p. p. sjj/ vj ̂s^ sjj- vjf vj ̂sĵ * \j^ ŝ s vjj/ sj ̂sj/ sjj- vj ̂sjj- sjj/ sj ̂sj/ sĵ * sj/ vj/ vjg' sj/ sj ̂vjf sj/ vjf s j/ ^j/ sj ̂sĵ - sjj/ sj ̂sj- sj/ sj/ ^ sjj/ vj- sj ̂sjf sĵ / sj/ ^ vj ̂sj/ £ sj ̂vj ̂sĵ * sj ̂Sjj- s j/ s j' sj/ ^ \j^ sj/ >j ̂vĵ / sj/ sj ̂\ j / sj/ sj ̂^j/ sj/ £ sj/ * OBTEŽBA PO TEORIJI I. REDA - 1. OBTEZNI PRIMER : * ------------------------------------------------------------------------------- * PREREZ - N Mx Qy My Qx * ------------------------------------------------------------------------------- * ZAČETNI PREREZ -400.00 * KONČNI PREREZ -400.00 * SREDINA -400.00 * z - 200.O -400.00 .00 20.00 .00 - 20.00 4000.00 4000.00 .00 5.00 .00 -5.00 500.00 ^ ^ /|l /j( /jc )|s )|( )|( )|i )|s /^. ?jc )j( /j( )̂ S /|l /j ̂/j( /jc /jc ?fs )̂ s )j( /|C /jt. )|( /ĵ . /̂ /. /j ̂ /ĵ . ^ ^ ^ ̂ ̂ ^ ^ / /f̂ ̂ / ^ ̂ ^ /^ ^ /jC /j( /jc /j( )j( )j( >K /j( )|( )j( )j( )j( )jC )|( !̂C * )j( /j( )j( /jC !j( /j( /|( /j( )|c /j( )jc )j( )Js /|c /j( )jc )j( )jc /$C * /j( )jc )jc )jc )j( * /j( )j( /j( /|C )jC )j( /j( 5jC )|s * )jc /j( )j( /jc )jc /j( /jc /jc /jc )|C )Js /jc /j( * KONTROLA KOMPAKTNOSTI : * ------------------------------------------------------------------------------- * VITKOST =1.04 > 0.70........................................... VITEK ELEMENT * ====================================================================== * NAPETOSTNA KONTROLA : * ------------------------------------------------------------------------------- * SIGMAmax = -18.14 kN/cm2 < = SIGMAmej = 24.00 kN/cm2..........ZADOŠČA * TAUmax = -1.02 kN/cm2 < = TAUmej - 13.86 kN/cm2..........ZADOŠČA * SIGpri,max = 18.14 kN/cm2 <= SIGMAmej = 24.00 kN/cm2..........ZADOŠČA * KONTROLA STABILNOSTI - UPOGIBNI UKLON MOČNA - x OS : * ------------------------------------------------------------------------------- * STABILNOST . 85 <= 1.00 ...................................ZAGOTOVLJENA * ====================================================================== * KONTROLA STABILNOSTI - UPOGIBNI UKLON ŠIBKA - y OS : * ------------------------------------------------------------------------------- * STABILNOST 1.01 > 1.00 ............................... NI ZAGOTOVLJENA * ====================================================================== * KONTROLA STABILNOSTI - BOČNA ZVRNITEV : * ------------------------------------------------------------------------------- * MXmer = 4000. OOkNcrn < = 16999.81 = MKD kNcm.................... ZADOŠČA Preglednica 1: Rezultati programa DIMJ (krajši izpis) nih mikroračunalnikih. Rezultati računa so dostopni v krajši in daljši obliki in si jih lahko ogledamo, pre­ den zaključimo račun. Krajši izpis rezultatov je na­ menjen za prilogo statičnemu računu (glej pregled­ nico 1). 1.0. OSNOVE RAČUNSKEGA POSTOPKA Osnove računskega postopka predstavljajo novi ju­ goslovanski standardi za stabilnost jeklenih kon­ strukcij. V veljavi so od aprila 1987, prinesli pa so mnogo novosti in sodobnejši način reševanja prob­ lematike stabilnosti jeklenih konstrukcij glede na neustrezne standarde iz 1980. leta. Še vedno pa mnoge nejasnosti in slaba vsebinska povezava med razdelki novih standardov otežujejo inženirsko delo. Tako je ponekod govora o dopustnih napetostih, drugod o mejni nosilnosti, nekje pa o metodi mejnih stanj. Ni enovitih oznak za delovno in faktorirano obtežbo. Zato smo morali pri svojem delu uporabiti tudi napotke tujih predpisov in rezultate lastnih raziskav. primerjalne napetosti. Glede na dogovorjene smeri učinkovanja statičnih količin (slika 2) dobimo za nor­ malne napetosti naslednji izraz: Mx* y Ix My* Iy X < 0 y , . ( 1) (jv — napetost na meji elastičnosti A — velikost prečnega prereza I x , I y — vztrajnostni moment glede na os X, Y. Odločujoče normalne napetosti so v enem od zunanjih vogalov prereza (slika 2): ON* + 0JIX* + 0MY* ^ 0\. kjer pomeni . I N* 0N = — Oil X Mx Wx 0J1Y — My W-v Wx, WY — odpornostni moment glede na os X, Y. Glede na jugoslovanske standarde za stabilnost jek­ lenih konstrukcij ugotavljamo nosilnost konstruk­ cije po elastičnostni teoriji drugega reda. Pri tem upoštevamo ekvivalentne geometrijske nepopolno­ sti, s katerimi zajamemo nenatančnost izdelave in montaže ter vpliv zaostalih napetosti. V nadaljnjem bcmo prikazali vse potrebne kontrole, ki jih opravi program DIMJ. V prispevku bomo podrobneje ob­ razložili le probleme, ki v standardih niso zado­ voljivo obdelani. 1.1. Izolirane palice konstantnega prereza Izolirane palice so dvostransko podprti nosilci (sli­ ka 4), kar pomeni, da lahko sem uvrščamo tudi ele­ mente neprekinjenih nosilcev in nepomičnih okvi­ rov. 1.1.1. Napetostna kontrola Obravnavamo prostorski upogib z osno silo. Sta­ tične količine določamo po teoriji prvega reda pri faktorirani obtežbi. Pri tem privzamemo, da učinkuje prečna obtežba pri nesimetričnih prerezih v striž­ nem središču. Kontroliramo normalne, strižne in Uvedemo brezdimenzionalno obliko zgornje enačbe: o = on + 0mx + omy Si 1.0 (2) __ 0N* _ 0.\1X* — _ OJIY* 0N = ------- I 0 M X -------------- ' ÖJIY — ---------- • Ov Ov OV Pri kontroli strižnih napetosti predpostavimo, da prečna sila Qv* povzroči le strig v stojini, prečna sila Qx* pa strig v pasnicah obravnavanih prerezov (slika 2): f j = -T— ^1 ,0 (3) t v ov I = X, y ; rv = — - j/3 . _ Qx* SY . _ Oy* Sx TX -------------. '• T Y ----- Sx. SY — statični moment dela ploskve na os X, Y dx, dy — širina prereza na obravnavanem mestu y = konst., x = konst. Primerjalne napetosti so izračunane z Misesovim pogojem tečenja (o*)2 + | r i* - 0- l j 2 <_ov (4) V zgornji enačbi je pri semikompaktnih prerezih razmerje ov/rv enako j/3, pri vitkih prerezih pa je drugačno (glej tč. 1.1.2.1.j. Napetostne komtrole Slika 2 prerezov (nevarnost lokalnega izbočenja), kontrolo bočne zvrnitve ter interakcijo lokalnega izbočenja, bočne zvrnitve in upogibnega uklona. 1.1.2.1. Lokalno izbočenje Pri dimenzioniranju po naših standardih ločimo dve vrsti prerezov. Pri semikompaktnih prerezih definira nosilnost prereza začetek plastifikacije. Pri vitkih prerezih pa pride do izbočenja segmentov prereza že prej in nosilnost prereza definira začetek izbo­ čenja kritičnega segmenta prereza. Kontrolo izvršimo po (8) tako, da analiziramo vse segmente prereza (slika 3). Če je mejna napetost izbočenja ou manjša od o v , imamo opravka z vitkim prerezom: au ov ali tu tv- (5J Takrat moramo v napetostni kontroli (enačbe 2— 4) tega prereza nadomestiti tv s tu in ov z ustrezno napetostjo our (slika 3). Kontrolo izbočenja opravi­ mo v istih petih prerezih kot napetostne kontrole. Slika 3. Mejne napetosti lokalnega izbočenja (enačbe 2—4) izvrši program na obeh koncih in v sredini elementa ter na mestih maksimalnih upo- gibnih momentov Mx* in MY*, torej v petih prerezih. V primerih, ko je to potrebno, je mogoče mesto največje normalne napetosti natančneje določiti. 1.1.2. Stabilitetne kontrole V tovrstne kontrole uvrščamo kontrolo kompaktnosti Tako imamo lahko v splošnem opravka s petimi raz­ ličnimi our- P1"* nadaljnjem računu bočne zvrnitve in interakcije uporabljamo pri vitkih prerezih le eno »ekvivalentno« mejno napetost lokalnega izbočenja 0E Q - To je napetost o u r v najbolj obremenjenem prerezu, ki ga definira največja napetost ö (enač­ ba 2). 1.1.2.2. Bočna zvrnitev Pri upogibu z osno silo kontroliramo nevarnost boč­ ne zvrnitve posebej. Ker obravnavamo izolirano pa­ lico. mora biti element na konceh bočno in torzijsko podprt (slika 4). Elastičnostni kritični moment M0R Vpeljemo oznako G G M yx Md > 1,0 (9) in končni izraz za kontrolo bočne zvrnitve je videti takole: določimo s pomočjo izraza 6 (10). Izraz je glede na standard o bočni zvrnitvi (6) razširjen tako, da lahko upoštevamo različne mejne pogoje. V primeru dvoj­ no simetričnega I prereza döbimo znani izraz: Mcr = Ly f ' E IY G Ix 1 + n2 E Ip G IT Lo - ( 6 ) kjer pomeni L — dolžina elementa Ly — uklonska dolžina glede na os Y (običajno Ly = L) L o = ß n ■ L ßQ — koeficient, ki je odvisen od načina vpetja pasnic na konceh elementa (običajno 1,0) ri — faktor, ki je odvisen dd poteka upogibnih momentov Mx* (glej tč. 3.0.) E, (G) — elastičnostni (strižni) modul It — vztrajnostni moment čiste torzije I fl — vzbočitveni vztrajnostni moment. S pomočjo vitkosti bočne zvrnitve: kjer je Mplx — polnoplastični moment, določimo mejni moment bočne zvrnitve MD: Mp — xji(p M p l x S s 0 V — Myx (0) © 5S x<1-0 . (10) V zgornji enačbi kontroliramo prerez z maksimalno napetostjo ömx- Predhodne izraze uporabljamo pri semikompaktnih prerezih. V primeru vitkih prerezov pa Mplx in MVx nadomestimo z mejnim momentom lokalnega izbočenja M u x = 0 e q W x . ( 1 1 ) 1.1.2.3. Interakcija (5) Interakcijska enačba, ki kontrolira sočasen vpliv lokalnega izbočenja, bočne zvrnitve in upogibnega uklona, je taka: l 0,9, tč. 3.0.), upoštevamo v enačbah interakcije tudi lokalno ne­ popolnost wo, ki nastopa v izrazu za kXXL. V računu kjjxi. upoštevamo dolžino elementa: k.YXL ÖN d ' & l 0,44. (25) Slika 6. Določanje koeficienta V splošnem imamo opravka z mejnimi napetostmi omaks in y omaks ter s prečno obtežbo. V tem pri­ meru lahko koeficient ß ocenimo le približno. V pro­ gramu DIMJ iz mejnih napetosti izračunamo ß po enačbi (25) in ustrezno napetost Oß = omaks ß pri- merjamo z največjo napetostjo v polju o0 , če je ta drugačnega predznaka kot omaks- Odločilna je večja od obeh vrednosti (slika 6). Na podoben način oce­ nimo vrednosti za koeficient rj, ki ga potrebujemo pri računu elastičnega kritičnega momenta bočne zvrnitve. Pri linearnem razporedu napetosti uporabi­ mo enačbo iz (9) rt = 1,75 — 1,05 w + 0,3 w2 < 2,35, ki velja za —0,5 < yj <, 1,0. Za momente v polju pri­ vzamemo (smo na varni strani) yj = 1,13 pri zvezni obtežbi in ^ = 1,35 pri točkovni sili v polju. Kolikor poznamo natančnejše vrednosti koeficientov ß in rj, jih lahko podamo pri vnosu podatkov in se upošte­ vajo pri analizi stabilnosti. Pri pomičnih okvirih ima koeficient ßx vrednost 1,0 saj se zaradi vpliva teorije drugega reda povečajo mejni momenti in ima razpored momentov vpliv le pri upoštevanju lokalne nepopolnosti (kNXL, kMXL, en. 24). Koeficienta ßy in rj se določita tako kot pri izo­ liranih palicah, in sicer za posamezne dele okvira med bočnimi in torzijskimi podporami. 4.0. RAČUNSKI PRIMER 200-8 X y| L = 400 cm ; P* = 400 kN p* = 0,025 kN/cm ; V* = 40 kN +Y 200' 8 Slika 7. Računski primer Na sliki 7 so prikazani podatki za primer prostorske­ ga upogiba z osno silo. Preglednica 1 pa predstavlja krajši izpis rezultatov programa DIMJ. 350-6 5.0. SKLEP Prikazani računski postopek pojasnjuje in bistveno dopolnjuje območje uporabe jugoslovanskih standar­ dov za stabilnost jeklenih konstrukcij. Tako omogoča kontrolo nosilnosti elementov z nekonstantnimi in vitkimi prerezi pri poljubnih potekih upogibnih mo­ mentov. Iz opisanega postopka je razvidno, da po­ trebne napetostne in stabilitetne kontrole vzamejo konstruktorju statiku precej časa. Predstavljena pro­ gramska oprema je namenjena predvsem za uporabo v praksi, ker razbremenjuje konstruktorja in mu omo­ goča večjo kreativnost pri projektiranju. Program DIMJ smo zasnovali tako, da ga bomo lahko poso­ dabljali. Nameravamo ga dopolniti s sodobnejšim ra­ čunom lokalnega izbočenja, pri katerem bo upošte­ vana postkritična nosilnost vitkih pločevin (metoda sodelujoče širine). OB JUBILEJU GRADBENE SREDNJE ŠOLE V MARIBORU V šolskem letu 1986/87 je gradbena srednja šola »Borisa Kraigherja« v Mariboru praznovala 25-letnico svojega delovanja. Termin je bil izbran v kompromisu med več možnostmi, ki jih nudi pestra zgodovina nastanka gradbene srednje šole v Mariboru. Šola je namreč nastala z združevanjem več šol, in sicer: gradbene šole za kvalificirane delavce, ustanovljene leta 1959, gradbenega oddelka tehniške srednje šole, ustanovljenega leta 1960 ter soboslikarsko- pleskarske šole, ustanovljene leta 1945 kot »šola učencev v gospodarstvu za razne stroke« (ki je v drugi obliki delovala že med obema vojnama). Za delovanje prve od navedenih šol je bil v letih 1958/59 zgrajen delavniški trakt, v letih 1961-1963 pa šolsko poslopje z učilnicami ter drugimi funkcionalnimi prostori. Leta 1962 sta se združili gradbena poklicna in tehniška šola in sta od 1.1.1963 dalje delovali kot »gradbeni šolski center«. S 1.9.1963 se je priključila še slikopleskarska šola, tako da je bilo izobraževanje vseh kadrov za gradbeništvo v severovzhodni Sloveniji združeno na enem mestu. Iz navedenega je razvidno, da je bila določitev termina za praznovanje 25-letnice obstoja šole možna v nekajletnem časovnem razponu; če pa bi pri tem upoštevali še delovanje gradbenega oddelka pri t.i. »delavskem tehnikumu« v letih 1948-1953, bi bil ta časovni razpon še večji. V teh 25 letih dela je gradbena srednja šola v Mariboru doživljala različna obdobja, uspešna in manj uspešna, kot so bila tudi obdobja v razvoju naše družbe, gospodarstva in gradbeništva. Družbene in gospodarske razmere so se odražale v delu in predvsem v razvoju šole^ Prva leta so bila leta hitrega razvoja; o tem pričajo lepi in funkcionalni šolski prostori, zgrajeni na ugodni lokaciji. Število učencev seje hitro večalo. Poleg osnovnih gradbenih poklicev in gradbenih tehnikov je šola pričela izobraževati tudi gradbene delovodje, avtoličarje in dimnikarje. Kmalu se je število učencev povečalo do te meje, da so prostori postali pretesni. Gospodarska kriza in reforma v letu 1965 sta onemogočili nadaljnje dograjevanje potrebnih prostorov in nakup opreme za učilnice in šolske delavnice. V 70. letih je šola dosegla največji obseg; zaradi pomanjkanja prostora je pouk potekal v najetih prostorih v drugih šolah, včasih tudi zelo daleč od matične. To je oviralo delo in onemogočalo normalno šolsko življenje. Kadrovske probleme je šola reševala s pridobivanjem novih rednih sodelavcev. Veliko pomoč je imela tudi v gradbenih organizacijah združenega dela, iz katerih so prihajali na šolo predavati strokovnjaki iz prakse, ki so predstavljali živo vez med šolo in delom, med teorijo in prakso. Veliko pomoč ob ustanovitvi kot tudi pri nadaljnjem delu je šoli nudilo Društvo gradbenih inženirjev in tehnikov Maribor, ki je s pravo stanovsko ljubeznijo spremljalo delo in razvoj šole. V šolskem letu 1979/80 so v šoli pričeli izobraževati geodetske tehnike, kar je predstavljalo nov razvojni podvig šole, ki se je odzvala potrebam širšega okolja. V tem šolskem letu je šola pridobila še sodobno telovadnico, šest novih učilnic ter pomožne prostore. Žal pa so šolo v 80. letih čakale hude preizkušnje. Na vrata je že trkala trdovratna gospodarska kriza, ki je v naslednjih letih pričela ožiti obseg delovanja šole. Dodatne težave je povzročila še šolska reforma, ki je z uvedbo usmerjenega izobraževanja radikalno spremenila tedanji način šolanja kadrov na srednji stopnji. Vpis učencev na gradbeno srednjo šolo se je pričel nenavadno hitro zmanjševati, kar je povzročilo vrsto problemov. Ko je šola rešila vprašanje kadrov za poučevanje splošno-izobraževalnih in strokovno-teoretičnih predmetov, je nastopil problem z njihovo zaposlitvijo. Ta problem je šola reševala najprej z odpuščanjem honorarnih predavateljev, pozneje pa tudi s posegi pri rednem kadru (dopolnjevanje učne obveze na drugih srednjih šolah, zaposlovanje za določen čas...). Zmanjšanje števila učencev je bilo nekoliko omiljeno s povečanjem števila ur splošnih in strokovno-teoretičnih predmetov na poklicnih smereh (IV. zahtevnostna stopnja). Poleg novih učnih načrtov je šolska reforma z uvedbo usmerjenega izobraževanja prinesla veliko novosti na področju organizacije izobraževanja, v nazivih in drugih, predvsem formalnih spremembah. Avtor: Franc VREČKO, dipl inž. gradb., predavatelj strokov, teoret. predmetov, Gradbena srednja šola »Borisa Kraigherja«, 62000 Maribor, Smetanova 35 Reforma izobraževanja je zahtevala še tesnejše sodelovanje šole z organizacijami združenega dela. Proizvodno delo opravljajo učenci praviloma v organizacijah združenega dela, ki so se morale organizacijsko pripraviti na sprejem velikega števila učencev. Potrebni so posebej usposobljeni inštruktorji, potrebne so večje zmogljivosti pomožnih prostorov na gradbišču in osebna zaščitna sredstva. Tudi ob tej priložnosti velja poudariti, da šola brez velike pomoči in razumevanja gradbenih OZD na našem območju svojega dela ne bi mogla tako uspešno opraviti. Uvedba usmerjenega izobraževanja je prinesla tudi nekatere strokovno vprašljive rešitve v sistem šolanja proizvodnih poklicev. Število ur splošno-izobraževalnih in strokovno-teoretičnih predmetov se je močno povečalo na škodo praktičnega pouka in proizvodnega dela. Kljub prizadevanjem, da bi se ob prenovi srednjega usmerjenega izobraževanja v letu 1986 ta napaka vsaj delno popravila, v posebni izobraževalni skupnosti gradbeništva s tem nismo uspeli v zadostni meri (v drugih PIS so bili uspešnejši, npr. v kovinarskem). Od šolskega leta 1981/82 se je vpis na gradbeno srednjo šolo vsako leto zmanjševal, v letošnjem šolskem letu pa je čutiti rahlo izboljšanje, in sicer predvsem pri usmeritvi »gradbeni tehnik«. Žal pa smo z letošnjim šolskim letom prenehali vpisovati v usmeritev »geodetski tehnik« zaradi težav z zaposlovanjem tega profila oziroma zaradi mnenja uporabnikov, da trenutno ni potreb po tem profilu. Podatki o številu učencev na šoli v času 1963-1988 63/64 67/68 Tipična šolska leta 71/72 75/76 81/82 88/89 Vpis v 1. letnik 303 369 532 609 391 253 Skupno število učencev 619 1133 1430 1165 994 636 Število diplomantov GTŠ 50 114 62 137 114 30 Navedeni podatki ne potrebujejo komentarja, ker nazorno prikazujejo negativne trende v zadnjem desetletju. Resnici na ljubo je treba priznati, da je bilo naraščanje števila učencev v letih 1967 do 1973 pretirano in je bilo prav gotovo posledica splošnih teženj po ekstenzivnem zaposlovanju, kar je v končni fazi pripeljalo do predimenzioniranja gradbeništva. V teh letih se je pojavil tudi problem zmanjšanja zanimanja mladine s področja SR Slovenije za proizvodne poklice v gradbeništvu. Zaradi velikih potreb so gradbena podjetja povečala »uvoz« učencev za te poklice iz drugih republik. Zaradi jezika in posebnosti okolja, iz katerega so učenci prihajali, je bilo delo predvsem v 1. letniku za učitelje zelo naporno. V V šolskem letu 1988/89 ima šola 26 oddelkov s skupaj 636 učenci v sedmih smereh. Podrobnejši prikaz podajam z naslednjo tabelo: Smer 1 .letnik 2 . letnik 3 . letnik 4 . letnik Skupaj gradbeni tehnik 56 29 16 30 131 geodetski tehnik - 20 12 16 48 gradbinec (IV. z. stopnja) 93 71 66 - 230 gradbinec skr. 42 45 - - 87 slikopleskar 23 18 15 - 56 avtoličar 27 19 10 - 56 dimnikar 12 6 10 - 28 skupaj 253 208 129 46 636 Razveseljiv je podatek, da vpis za usmeritev »gradbeni tehnik« po šestih letih upadanja znova narašča, in sicer kljub določenim težavam v gradbeništvu ter kljub negativnim ocenam bodočega razvoja te panoge, ki jih objavljajo sredstva javnega obveščanja. Veljalo bi opozoriti tudi na različna stališča posameznih organizacij združenega dela s področja gradbeništva do ustreznosti profila »gradbeni tehnik« za gradbeništvo prihodnosti. Šola se ne more strinjati z nekaterimi mnenji, da poklic gradbenega tehnika v sodobnem gradbeništvu ne bo več potreben. Smatramo, da tudi zakonska določba o omejitvi možnosti za samostojno vodenje gradnje objektov po letu 1995 ni zadosten razlog, da bi prenehali z izobraževanjem tega profila. V gradbeni operativi, pripravi dela, kalkulacijah in projektivi je dovolj delovnih opravil, ki jih lahko povsem zadovoljivo opravlja gradbeni tehnik. Res je splošna tendenca v naši družbi, da se naj izobrazbena raven delavcev neprestano zvišuje, vendar to ni vedno v skladu z načelom racionalnosti. Močna želja po čim višji formalni izobrazbi, ki naj bi sama po sebi zagotavljala boljši družbenoekonomski položaj človeka v bodočem življenju, sili marsikoga preko meja dejanskih sposobnosti. V realnih družbenoekonomskih razmerah takšna pričakovanja niso uresničljiva, ker je napredovanje v pretežni meri povezano z dejanskimi sposobnostmi posameznika. Prepričani smo, da je šolanje profila »gradbeni tehnik« še naprej potrebno, in sicer tako za delo kot za nadaljevanje študija. Predmet strokovne analize družbenih potreb po teh kadrih pa je, kolikšen naj bo vpis v to usmeritev ter kolikšen del absolventov tega programa naj bi nadaljeval študij na višji in visoki stopnji. Popolnoma neosnovana pa je trditev o relativno manjši uspešnosti absolventov gradbene tehniške šole pri nadaljevanju študija v primerjavi z absolventi splošno-izobraževalnih šol. Čebi primerjali učence z enakim učnim uspehom in če upoštevamo še določena strokovna znanja, ki jih je gradbeni tehnik pridobil na srednji stopnji ter jih absolvent splošnoizobraževalne šole težko nadoknadi, navedena pavšalna trditev ne bi vzdržala strokovne kritike. Še vedno pa ostaja odprto vprašanje izjemno slabega zanimanja slovenske mladine za proizvodne poklice v gradbeništvu. O tem je bilo izgovorjenih in napisanih že mnogo besed, vendar se stanje ni izboljšalo. V tem trenutku je problem nekoliko manj pereč, ker gradbeništvo zmanjšuje svoje zmogljivosti, kljub temu pa tudi sedaj ne moremo napolniti z učenci iz SR Slovenije več kot 30-35% vpisnih zmogljivosti v gradbenih šolah. Nerazumljivo je takšno kadrovanje, ki omogoča masovno proizvajanje kadrov za poklice, za katere je značilna kronična nezaposlenost, za druge pa je potrebno pridobivati kadre v drugih republikah. (O tej problematiki sem pisal že v GV 9/1985, vendar na sestavek ni bilo nikakršnega odziva.) Takšno je torej stanje, v katerem se nahaja gradbena srednja šola v Mariboru med 25. in 30. obletnico njenega obstoja. Šola je s svojimi zmogljivostmi sposobna izobraževati nekoliko večje število učencev kot jih ima sedaj. Razpolaga s 4600 m2 koristne površine z 21 učilnicami (od tega 5 funkcionalnih), z lepo telovadnico, s tesarsko, zidarsko in avtoličarsko delavnico. Objekti so v sorazmerno dobrem stanju, le starejši del je potreben delne obnove (okna, ravna streha). Na šoli je trenutno zaposlenih 42 strokovnih delavcev (učiteljev splošno-izobraževalnih in strokovno-teoretičnih predmetov ter praktičnega pouka). V interesu slovenskega gradbeništva in širše družbene skupnosti bi moralo biti, da bi bil takšen objekt kot tudi strokovni kader optimalno izkoriščen. V bodočnost gledamo z optimizmom, čeprav tudi razlogov za pesimizem ne manjka. S n Z c f l R m G ä R O p o . 7 i t Ä 3 i 3 0 3 MARIBOR, VITA KRAIGHERJA 10_________ Telefoni: Centrala 26 561, Direktor 25 940, Inženiring 26 584, Projektiva 26 340 SMO ENOVITA DELOVNA ORGANIZACIJA Z DEJAVNOSTJO INŽENIRING NUDIMO KOMPLEKSNO VODENJE INVESTICIJ GOSPODARSKIH IN DRUŽBENIH OBJEKTOV OD INVESTICIJSKE ZASNOVE, PROJEKTIRANJA, VODENJA IZGRADNJE DO OBRATOVANJA. CELOVITOST PONUDBE DOSEGAMO Z LASTNIM STROKOVNIM KADROM, OB SODELOVANJU USTREZNIH INSTITUCIJ IN DRUGIH ZUNANJIH SODELAVCEV KO SE ODLOČATE O INVESTICIJI, SE POSVETUJTE Z NAMI INFORMACIJE 285 Z A V O D A Z A R A Z I S K A V O M A T E R I A L A IN K O N S T R U K C I J V L J U B L J A N I LETNIK XXX - 1-2 JANUAR-FEBRUAR 1989 VPLIV KAKOVOSTI IZVEDBE GRADBENIH DEL NA ZVOČNO ZAŠČITO STANOVANJSKIH ZGRADB UDK 699.88:534.843 SAVO VOLOVŠEK POVZETEK Po zahtevah naših predpisov je treba za vsako novo stanovanjsko zgradbo s preiskavami ugotoviti, ali zvočna zaščita ustreza zahtevam, določenim s standardom JUS U.J6.201. Opravljene preiskave v zadnjem času pa kažejo, da zvočna zaščita naših stanovanjskih zgradb pogosto odstopa od predpisane. Vzroki za neustrezno zvočno zaščito izvirajo deloma že iz projektne dokumentacije, večinoma pa je zanje kriva slaba in nestrokovna izvedba gradbenih del. THE INFLUENCE OF THE QUALITY OF CONSTRUCTION ON ACHIEVABLE SOUND-INSULATION CONDITIONS IN RESIDENTIAL BUILDINGS In the case of new residential buildings, the Yugoslav technical regulations require that tests be carried out to determine whether or not the sound-insulation conditions in these buildings meet the requirements of the JUS Standard, U.J6.201. The results of recent investigations indicate that the required level of defence against airborne and impact sound is frequently not achieved. This is sometimes the consequence of unsatisfactory design methods, but mostly due to the poor quality of execution of different items of building works (floating floors, etc.). 1. UVOD Hrup, ki v bivalnem okolju narašča iz dneva v dan, je posledica sodobnega načina življenja. Hiter razvoj prome­ ta, gradnja novih cest, industrializacija proizvodnje in gosta naseljenost mest bistveno vplivajo tudi na poveča­ nje hrupa. Človek mu je izpostavljen na delovnem mestu, v urbanem okolju, pogosto pa tudi v bivalnem stanovanj­ skem okolju in celo v stanovanjih. Zato je ena bistvenih nalog stanovanjske gradnje tudi ta, da zagotovi stanoval­ cem zadovoljivo zaščito pred hrupom vsaj v stanovanjskih bivalnih prostorih in tako omogoči v njih nemoteno bivanje, razvedrilo in počitek. Problematiko zvočne zaščite stano­ vanjskih zgradb pa so v zadnjem času zaostrili še zakoni in predpisi, ki določajo normativne vrednosti dovoljenih ravni hrupa in predpisujejo potrebno zvočno zaščito. Zvočna zaščita zgradbe je odvisna predvsem od ustrezno­ sti projektne dokumentacije, v veliki meri pa tudi od kakovosti izvedbe gradbenih del. Preiskave zvočne zašči­ te, ki smo jih v zadnjih nekaj letih opravili v novozgrajenih stanovanjskih zgradbah, so pokazale, da zvočna zaščita zgradb pogosto ne ustreza predpisanim zahtevam prav Avtor: Savo Volovšek, inž. fiz.., višji raziskovalni sodelavec zaradi slabe in nestrokovne izvedbe zaključnih gradbenih del [1], Nekaj značilnih ugotovitev, dobljenih na podlagi omenje­ nih raziskav, bomo navedli v tem prispevku. 2. ZAHTEVE ZA ZVOČNO ZAŠČITO STANOVANJSKIH ZGRADB Zvočna zaščita stanovanjskih zgradb je pri nas predpisana s pravilnikom o jugoslovanskih standardih s področja akustike v gradbeništvu oziroma s standardom JUS U.J6.201 z naslovom Tehnične zahteve za projektiranje in gradnjo zgradb (Ur. I. SFRJ, št. 14/82). Standard določa tehnične zahteve, ki morajo biti izpolnjene pri projektiranju, gradnji in rekonstrukciji zgradb; uporaba standarda je obvezna. Zahteve za zvočno izolirnost konstrukcij stano­ vanjskih zgradb, ki jih predpisuje ta standard, so prikazane v preglednici I. 3. UGOTOVITVE, KI SO JIH DALE RAZISKAVE ZVOČNE ZAŠČITE STANOVANJSKIH ZGRADB V LETIH 1983-1986 3.1. Zvočna zaščita ločilnih sten med stanovanji Večina od 482 ločilnih sten med stanovanji, katerih zvočno zaščito smo preiskali, je bila iz armiranega betona (70%). Sten iz opečnih ali betonskih votlakov je bilo 12%,sten iz polne opeke (NF) pa 3%. Ostalih sten, v glavnem akustično neustreznih sestav, je bilo 15%. Re- 15 cm. Iz teorije pa tudi iz preiskav zvočne izolirnosti takih sten v laboratoriju je znano, da znaša indeks izolirnosti betonskih sten debeline 15 cm pred zvokom v zraku od + 1dB do +2dB. Preiskave zvočne izolirnosti takih sten na zgradbah pa so pokazale, daje indeks zvočne izolirno- zultati preiskav za nekaj vrst sten, ki se pri nas največ uporabljajo, so prikazani v preglednici II. Kako je zvočna izolirnost sten iz armiranega betona odvisna od izvedbe gradbenih del, zelo nazorno prikazuje diagram na sliki 1; na njem je prikazana statistična porazdelitev zvočne izolirnosti betonskih sten debeline sti v mejah od -8dB pa do +7dB. Srednja vrednost indeksa zvočne, izolirnosti znaša +1,5dB, standardna deviacija Ö pa 2,6 dB (slika 1). Vzroka za tako velika odstopanja rezultatov preiskav od srednje vrednosti (ta se z dejansko zvočno izolirnostjo dobro ujema) sta v glavnem dva: prvi je vrsta sklopa Preglednica I Vrsta ločilne konstrukcije Predpisana zvočna izolirnost Iz lu 1.1 ločilna stena med dvema stanovanjema 0 - 1.2 ločilna stena med stanovanjem in skupnimi hodniki oziroma stopniščem 0 - 1.3 pregradna konstrukcija (z vrati) med bivalnimi prostori stanovanja in skupnim hodnikom 0 0 1.4 stranski zid ali zid proti avtomobilskemu prehodu +3 - 1.5 ločilna stena med stanovanjem in prostori za druge namene (poslovni prostori) +3 - 1.6 stene med stanovanjema v dveh individualnih zgradbah +3 - 1.7 stene med stanovanjem in voznim jaškom dvigala 0 - 1.8 stene med stanovanjem in hrupnim stopniščnim prostorom +5 - 1.9 medetažna konstrukcija med dvema stanovanjema 0 0 1.10 medetažna konstrukcija med stanovanjem in prostori za druge namene nad stanovanjem +3 +5 1.11 medetažna konstrukcija med stanovanjem in prostori za druge namene pod stanovanjem +3 0 1.12 medetažna konstrukcija med stanovanjem in kletjo, shrambami, vhodnimi prostori 0 0 1.13 medetažna konstrukcija med stanovanjem in avtomobilskim prehodom +3 0 1.14 medetažna konstrukcija med teraso ali ložo enega stanovanja in stanovanji spodaj - 0 1.15 medetažna konstrukcija med skupno teraso in stanovanjem pod teraso - +5 1.16 medetažna konstrukcija med stanovanjem in hrupnimi stojničnimi prostori +5 - 1 1 '■ ii ; ; ! ; ” * S m . 1 1 , . „ | ' 1 1 *1 " $ ' ' I ' . . .. 1 ' ' ' . , , / f Preglednica II Vrste ločilne stene N Iz S(dB) (dB) Ustreza JUS U.J6.201 % Ne ustreza JUS U.J6.201 % armirani beton d = 14 cm 13 +0,5 2,4 62 38 armirani beton d = 15 cm 234 + 1,5 2,6 72 28 armirani beton d = 16 cm 9 +2,2 1,5 100 0 armirani beton d = 18 cm 10 +5,0 1,4 100 0 armirani beton d = 19 cm 15 +0,5 1,3 67 33 armirani beton d = 20 cm 68 +4,2 2,7 98,5 1,5 modularna opeka d = 19 cm 17 +0,3 3,0 59 41 modularna opeka d = 29 cm 24 + 1,6 2,3 92 8 opeka NF d = 24 cm 15 + 1,0 2,6 80 20 ostale ločilne stene 77 +0,5 4,5 67 33 vse stene skupaj 482 + 1,7 3,2 84 16 Slika 1. Verjetnostna porazdelitev indeksa izolirnosti pred zvokom v zraku za betonske stene debeline 15 cm stranskih (bočnih) konstrukcij, v katerem je bila vgrajena preiskana ločilna stena, drugi pomembnejši pa je kakovost izvedbe gradbenih del. Sem sodita predvsem tesnjenje stene z bočnimi konstrukcijami in izvedba raznih odprtin in prebojev v steni. Od 234 preiskanih sten iz armiranega betona debeline 15 cm jih kar 66 ni ustrezalo zahtevam predpisov glede zvočne zaščite. 3.2. Zvočna zaščita stanovanjskih vhodnih vrat Zvočna izolirnost stanovanjskih vhodnih vrat je danes eden največjih problemov glede zvočne zaščite stanovanj- Slika 2. Verjetnostna porazdelitev zvočne izolirnosti stano­ vanjskih vhodnih vrat skih zgradb, ki povzroča gradbenikom - izvajalcem velike težave. Kakšno je stanje na tem področju, je prikazano v diagramu na sliki 2. Iz njega je razvidno, da zvočna izolirnost velike večine (91 %) od 86 preiskanih vrat ne ustreza predpisom. Srednja vrednost zvočne izolirnosti vrat znaša samo 22,9 dB, standardna deviacija <5 pa 4,6 dB. Pri tem je treba povedati, da morajo imeti stano­ vanjska vhodna vrata po naših predpisih zvočno izolirnost najmanj 30 dB (slika 2). Analiza vzrokov za tako majhno zvočno izolirnost vhodnih vrat, vgrajenih na zgradbah, je pokazala, da že zvočna izolirnost samih vratnih kril večinoma ni bila dovolj velika in ni ustrezala predpisom. Večina naših gradbenikov vgrajuje za stanovanjska vhodna vrata kar običajna sobna vrata, katerih zvočna izolirnost ne presega 24 dB. Poleg tega pa so preiskave pokazale, da tudi pri večini vhodnih vrat, kjer je bila zvočna izolirnost samih kril dovolj velika (večja od 32 dB), ta ni ustrezala zahtevam. Vzrok sta bili slaba izvedba in vgraditev vrat, zaradi česar vrata niso dovolj tesnila. Kako močno vpliva tesnjenje na zvočno izolirnost vrat, je prikazano v diagramu na sliki 3. dB FREKVENCA Slika 3. Odvisnost zvočne izolirnosti vrat od tesnjenja pripir Krivulja a je zvočna izolirnost vratnega krila, izmerjena v laboratoriju (42 dB). Krivulja b pomeni zvočno izolirnost istega vratnega krila, vgrajenega na zgradbi, ko so bile vse pripire med krilom in podbojem zatesnjene s kitom (31 dB). Zvočno izolirnost istih vrat, opremljenih z razme­ roma dobrim tesnilom (vendar tesnjenje ni popolno), prikazuje krivulja c (26 dB). Krivulja d prikazuje zvočno izolirnost istih vrat, vendar z neustreznim tesnilom (21 dB) [2]. 3.3. Zvočna izolirnost medetažnih konstrukcij pred zvokom v zraku Medetažne konstrukcije so danes večinoma armiranobe­ tonske s površinsko maso, večjo kot 400 kg/m2; tako je njihova izolirnost pred zvokom v zraku načeloma dovolj velika. Izjema so nekatere lažje konstrukcije (npr. mon­ tažni rebrasti ali votli stropi), ki pa se večinoma uporabljajo samo v individualni stanovanjski gradnji. Rezultati razi­ skav, ki smo jih opravili na zgradbah in so prikazani v preglednici III, pa kažejo, da zvočna zaščita nekaterih stropov kljub pravilni zasnovi (dovolj veliki površinski masi) ne ustreza zahtevam predpisov (preglednica III). Plavajoči podi navedene sestave popolnoma ustrezajo zahtevam naših predpisov in zagotavljajo učinkovito za­ ščito pred udarnim zvokom. Vendar pa so preiskave 952 takih medetažnih konstrukcij, vgrajenih na zgradbah, pokazale, da izolirnost pred udarnim zvokom ne ustreza predpisom skoraj pri 15% preiskanih konstrukcij (pregled'- nica IV). Vzrok za to je v vseh primerih slaba in nestro- Preglednica III Ustreza Ne ustreza Medetažne konstrukcije N Iz (dB) <5 (dB) JUSU.J6.201 % JUS U.J6.201 % med sobami 314 +2,9 2,8 96 4 med kuhinjami 337 +0,3 3,6 75,5 24,5 Analiza negativnih rezultatov je pokazala, da sta za to večinoma krivi nepravilna izvedba hišnih instalacij, deloma pa tudi slaba izvedba gradbenih del. Očitna je tudi razlika v zvočni izolirnosti stropov v sobah in v kuhinji. Zvočna izolirnost stropov v sobah je v glavnem zadovoljiva, saj jih samo 4% ne ustreza zahtevam. V kuhinji je stropov z neustrezno zvočno izolirnostjo precej več (25%). Vzrok je nepravilna izvedba sistemov za prezračevanje. 3.4. Zvočna izolirnost medetažnih konstrukcij pred udarnim zvokom Kakor je bilo že omenjeno, so nosilne medetažne konst­ rukcije danes večinoma armirane betonske plošče debe­ line 14-18 cm. Ker pa je izolirnost teh konstrukcij pred udarnim zvokom minimalna in ne ustreza zahtevam pred­ pisov, jih običajno dopolnimo s plavajočimi podi; ti izolir­ nost pred udarnim zvokom precej izboljšajo. Čeprav sestave vseh preiskanih medetažnih konstrukcij s plava­ jočimi podi niso bile povsem enake, je za vse značilna naslednja sestava: kovna izvedba plavajočih podov. Statistični prikaz rezultatov preiskav za razne vrste podov (talnih oblog) je v diagramih na slikah 4 do 8. udarnim zvokom medetažnih konstrukcij s plavajočim podom - talna obloga: parket podna obloga (parket, vinaz, k e r .ploščice . . . ) cementni estrih 3,5 - 4,5 cm PVC-folija prožni sloj (min. volna, penjeni polistiren) armirana betonska plošča 14 - 20 cm Preglednica IV. Talna obloga N ■u (dB) S (dB) Usteza JUS U.J6.201 % Ne ustreza JUS U.J6.201 % Parket 393 + 5,7 3,6 96 4 Enojne trde obloge (vinaz) 414 + 2,9 3,9 83,5 16,5 Dvoslojne obloge (topli pod,...) 19 + 9,8 4,0 100 0 Tekstilne obloge (tapison,...) 33 + 10,8 3,8 100 0 Keramične ploščice 93 -1,5 5,0 42 58 Skupaj 952 *• - 85,5 14,5 Najboljše rezultate smo ugotovili pri medetažnih konstruk­ cijah, kjer so bile na tleh tekstilne ali pa dvoslojne talne obloge (topli pod), kar je glede na strukturo teh oblog razumljivo (slika 8). Slika 5. Verjetnostna porazdelitev indeksa izolirnosti pred udarnim zvokom medetažnih konstrukcij s plavajočim podom in enojnimi trdimi talnimi oblogami (vinaz...) Talne obloge te vrste namreč zagotavljajo zadostno za­ ščito pred udarnim zvokom tudi v primerih, ko je izvedba plavajočega poda slaba. Zato jih večkrat uporabljamo za sanacijo medetažnih konstrukcij, pri katerih izoliranost pred udarnim zvokom ni zadovoljiva. u Slika 6. Verjetnostna porazdelitev indeksa izolirnosti pred udarnim zvokom medetažnih konstrukcij s plavajočim podom in dvoslojnimi talnimi oblogami (topli pod...) Več kot 50% negativnih rezultatov smo ugotovili pri medetažnih konstrukcijah, kjer so bile na tleh položene keramične ploščice (slika 7). Pri vseh medetažnih konstrukcijah, kjer izolirnost pred udarnim zvokom ni bila zadovoljiva, so bile ploščice položene nepravilno, in sicer tako, da med plavajočim podom in stranskimi stenami ni bilo dilatacije, ki prepreči prenos udarnega zvoka na stranske stene. udarnim zvokom medetažnih konstrukcij s plavajočim podom in keramičnimi ploščicami Slika 8. Verjetnostna porazdelitev indeksa izolirnosti pred udarnim zvokom medetažnih konstrukcij s plavajočim podom in tekstilnimi talnimi oblogami (tapison...) Vpliv nepravilne izvedbe plavajočega poda (zvočnih mo­ stov) na izolirnost pred udarnim zvokom je prikazan na slikah 9 in 10. [3] Na sliki 9 so zvočni mostovi pod plavajočim podom. Površina enega zvočnega mostu je okrog 7 cm2. Krivulja a na diagramu velja za plavajoči pod brez zvočnih mostov (lu = + 11 dB), krivulja b za pod z enim zvočnim mostom (lu = 0dB) in krivulja c za 10 zvočnih mostov (lu = - 7 dB). Krivulja d velja za stropno ploščo brez plavajočega poda. Na sliki 10 so zvočni mostovi med plavajočim podom in stranskimi stenami. Krivulja a na diagramu velja za plavajoči pod brez zvočnih mostov (lu = + 11 dB), krivulja za zvočni most dolžine 2,5 m (lu4 = - 4 dB). Krivulja e b za zvočni most dolžine 0,1 m (lu = + 6 dB), krivulja c velja za strop brez plavajočega poda (lu = - 16 dB), za zvočni most dolžine 0,5 m (lu = + 2 dB) in krivulja d J * m Z 7 7 7 7 Z 7 7 7 M v/7 Z 7 7 7 7 /. Slika 10. Vpliv zvočnih mostov ob robu plavajočega poda na izolirnost pred udarnim zvokom LITERATURA [1.] Volovšek S., Ramšak M.: Raziskave vzrokov odstopanja zvočne zaščite stanovanjskih zgradb od predpisanih zahtev. Raziskovalna naloga ZRMK Ljubljana 1986. [2.] Sälzer E., Moll W., Wilhelm H.: Schallschutzelementierter Bauteile, Wiesbaden und Berlin, 1979. [3.] Gösele K., Schüle W.: Schall, Wärme, Feuchtigkeit, Wiesbaden - Berlin, 1980. hra/t OBRTNA ZADRUGA 68000 NOVO MESTO, ADAMIČEVA 2 tel.: 068 22-802 Proizvaja: ROLETARSTVO IN KOVINSKI PREDMETI MEDLE 68000 NOVO MESTO, Žabja vas 47 Tel.: 068 23-673 Al profili za fasade novost na našem tržišču kotni profil spodnji robni profil Profile za fasade uporabljamo pri različnih sistemih kompaktnih fasad (Novoterm, Demit, Jubizol, Fasaterm, Kombifas, itd.). Vogalni profili ščitijo in ojačajo: - robove odprtin in vogale objekta; - izpostavljene robove stebrov in raznih prehodov; - robove pri tankoslojnih notranjih ometih; - instalacijske kable. Montiramo jih v prvi sveži nanos malte pred vtisnjenjem steklene mrežice. Robni profili ojačajo in ščitijo spodnje robove objekta. Montiramo jih na steno pred polaganjem izolacijskih plošč kot vodilo spodnjega roba. Profile za fasade izdelujemo iz Al pločevine, zaščitene z lakom, ki zagotavlja obstojnost proti agresivnosti malt do pH 13. Proizvodna dolžina vogalnih profilov je 2,50 m in spodnjih robnih profilov 2,00 m. Oblika profilov zagotavlja ustrezno togost in ravnost roba, razporeditev lukenj pa omogoča zadostno sprijemljivost z osnovo. Z uporabo profilov za fasado prihranimo čas pri izvedbi ometov in dosežemo zahtevano ravnost linij robov.