GRADBENI VESTNIK G L A S IL O Z V E Z E D R U Š T E V G R A D B E N IH IN Ž E N IR J E V IN T E H N IK O V S L O V E N IJ E IN M A T IČ N E S E K C IJ E G R A D B E N IH IN Ž E N IR J E V P R I IN Ž E N IR S K I Z B O R N IC I S L O V E N IJ E Navodila avtorjem za pripravo člankov in drugih prispevkovGlavni in odgovorni urednik: P ro f. d r. Janez DUHOVNIK Lektorica: A lenka RAIČ - BLAŽIČ Lektorica angleških povzetkov: D a rja OKORN Tehnični urednik: D an ije l TUDJINA Uredniški odbor: M ag. G o jm ir ČERNE G orazd HUMAR D o c .d r. Ivan JECELJ J a n K r is t ja n JUTERŠEK A n d re j KOMEL J a n ja PEROVIC-MAROLT M a rja n PIPENBAHER M ag. Č r to m ir REMEC P ro f.d r . F ra n c i STEINMAN P ro f.d r . M iha TOMAŽEVIČ D o c .d r. B ra n ko ZADNIK Tisk: TISKARNA LJUBLJANA d.d. Naklada: 2750 izvodov Revijo izdajata ZVEZA DRUŠTEV GRAD­ BENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE, Ljubljana, Karlovška 3, telefon/ faks: 01 422-46-22 in MATIČNA SEKCIJA GRADBENIH INŽENIRJEV pri INŽENIRSKI ZBORNICI SLOVENIJE ob finančni pomoči Ministrstva RS za šolstvo, znanost in šport, Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani ter Zavoda za gradbeništvo Slovenije. Podatki o objavah v reviji so navedeni v bibliografskih bazah COBISS in ICONDA (The International Construction Database). http://www.zveza-dgits.si Letno izide 12 številk. Letna naročnina za individualne naročnike znaša 5000 SIT; za študente in upokojence 2000 SIT; za gospodarske naročnike (podjetja, družbe, ustanove, obrtnike) 40.687,50 SIT za 1 izvod revije; za naročnike v tujini 100 USD. V ceni je vštet DDV. Poslovni račun se nahaja pri NLB, d.d. Ljubljana,številka: 0 2 0 1 7 - 0 0 1 5 3 9 8 9 5 5 1. Uredništvo sp re jem a v objavo znanstvene in strokovne članke s področja gradbeništva in druge prispevke, pom em bne in zan i­ mive za gradbeno stroko. 2. Znanstvene in strokovne članke pred objavo pregleda najmanj en anonimen recenzent, ki ga določi glavni in odgovorni urednik. 3. Besedilo prispevkov m ora biti napisano v slovenščini. 4. B esedilo m ora biti izp isan o z dvojnim presledkom med vrsti­ cami. 5. Prispevki m orajo im eti naslov, im en a in p riim ke avto rjev te r besedilo prispevka. 6. Besedilo člankov m ora obvezno imeti: naslov članka (velike črke); imena in priimke avtorjev; naslov PO VZETEK in p o vze te k v s lo ­ v e n š č in i; n a s lo v S U M M A R Y , naslov članka v angleščini (velike črke) in povzetek v angleščini; naslov UVOD in besedilo uvoda; n as lo v n a s le d n je g a p o g la v ja (velike črke) in besedilo poglavja; n a s lo v ra z d e lk a in b e s e d ilo razdelka (n eo b vezn o );..., naslov SKLEP in besedilo sklepa; naslov ZAHVALA in b esed ilo zahvale (n e o b v e zn o ); n as lo v L ITE R A ­ T U R A in s e z n a m lite ra tu re ; naslov D O D A T EK in b esed ilo d o d a tk a (n e o b v e z n o ). Č e je dodatkov več, so dodatki ozna­ čeni še z A, B, C, itn. 7. Po g lav ja in razd e lk i so lahko oštevilčeni. 8. Slike, preglednice in fotografije morajo biti vključene v besedilo p rispevka, o š te v ilč e n e in o p ­ rem ljene s podnapisi, ki pojas­ njujejo njihovo vsebino. Slike in fotografije, ki niso v elektronski o b lik i, m o ra jo b iti p r ilo ž e n e prispevku v originalu. 9. Enačbe m orajo biti na desnem robu o z n a č e n e z z a p o re d n o številko v okroglem oklepaju. 10. U p o ra b lje n a in c it ira n a d e la m o ra jo b iti n a v e d e n a m ed besedilom prispevka z oznako v obliki [priim ek prvega avtorja, le to o b ja v e ], V is tem le tu o b jav ljen a de la istega av to rja m o ra jo b iti o z n a č e n a še z oznakam i a, b, c, itn. 11. V p o g la v ju L IT E R A T U R A so u p o ra b lje n a in c it ira n a d e la opisana z naslednjim i podatki: priim ek, ime avtorja, priim ki in im en a drugih avtorjev, naslov dela, način objave, leto objave. 12. Način objave je opisan s podatki: knjige: založba; revije: ime revije, založba, letnik, številka, strani od do; z b o rn ik i: naziv s e s tan ka , o rg a n iz a to r , kra j in d a tu m s e s ta n k a , s tra n i od do; ra z is k o v a ln a p o ro č ila : v rs ta p o ro č ila , n a ro č n ik , o z n a k a pogodbe; za druge vrste virov: kra tek opis, npr. v zase b n e m pogovoru. 13. Pod č rto na prvi s tra n i, pri prispevkih, krajših od ene strani pa na koncu prispevka, morajo biti navedeni obsežnejši podatki o avtorjih: znanstveni naziv, ime in p r iim e k , s tro k o v n i n a z iv , p o d je tje ali zavod, navadni in elektronski naslov. 14. P r is p e v k e je tre b a p o s la ti g la v n e m u in o d g o v o rn e m u u re d n ik u prof. dr. J a n e z u D u h o v n ik u na n as lo v : F G G , Jam ova 2 ,1 0 0 0 LJUBLJANA oz. janez.du hovnik@ fg g.un i-lj.s i. V sprem nem dopisu m ora avtor č lan ka napisati, kakšna je po n je g o v e m m n en ju v s e b in a č lan ka (p re težn o zn an stven a , pretežno strokovna) ozirom a za katero rubriko je po njegovem m n e n ju p r is p e v e k p r im e re n . Prispevke je treba poslati v enem izvodu na papirju in v elektronski obliki v formatu MS W ORD. Uredniški odbor GRADBENI VESTNIK GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEH­ NIKOV SLOVENIJE IN MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH IN ŽEN IRJEV PRI IN ŽEN IR S KI ZBORNICI SLO VEN IJE U D K - U D C 0 5 : 6 2 5 ; I S S N 0 0 1 7 - 2 7 7 4 L J U B L J A N A , F E B R U A R 2 0 0 3 L E T N I K L I I S T R . 2 5 - 4 8 VSEBINA - CONTENTS v/ianki, š tu d ije , razp rave A r t ic le s , s tu d ie s , p ro c e e d in g s S t r a n 2 B B. D o b o v iš e k _______________________________________ ZNANJE SE PRENAVLJA, INOVATIVNOST, KREATIVNOST IN RAZUMEVANJE SO PRAVA POPOTNICA ZA PRAKSO KNOWLEDGE CHANGES, INVENTIVITY, CREATIVITY AND UNDERSTANDING ARE THE TRUE VIATICUM FOR THE PRAXIS S t r a n 3 3 S. Š o š d __________________________________________ VPLIV SPREMEMBE LEGE TIROV NA IZBOR NAČINA SANACIJE PREDORA POGANEK NA ŽELEZNIŠKI PROGI ZIDANI MOST - LJUBLJANA THE IMPACT OF THE CHANGES OF THE TRACK POSITION ON THE CHOICE OF THE REHABILITATION OF THE TUNNEL POGANEK ON THE RAILWAY-LINE ZIDANI MOST - LJUBLJANA S t r a n 3 9 ___________________________________________ V. M a tk o MERJENJE POROZNOSTI OB UPORABI KVARČNIH KRISTALOV MEASUREMENT OF POROSITY USING QUARTZ CRYSTALS B. DOBOVIŠEK: Znanje se prenavlja, inovativnost, kreativnost in razumevanje so prava popotnica za prakso ZNANJE SE PRENAVLJA, INOVATIVNOST, KREATIVNOST IN RAZUMEVANJE SO PRAVA POPOTNICA ZA PRAKSO KNOWLEDGE CHANGES, INVENTIVITY, CREATIVITY ANO UNDERSTANDING ARE THE TRUE VIATICUM FOR THE PRAXIS STROKOVNI ČLANEK UDK 378 .147 : [624 .04 + 72] P O V Z E T E S U M M A R BORUT DOBOVIŠEK K Č lanek dopo ljn ju je in ko m e n tira opis poučevanja s ta t ik e na F a k u lte ti za a r h i te k tu r o v L ju b lja n i, o p is a n v [K ila r , 2 0 0 2 ] , H k ra t i p re d s ta v l ja ra ču n a ln išk i p ro g ra m za an im ac ijo delovanja k o n s tru k c ij ko t d ob ro o ro d je , p rip ra vn o za posre d o va n je razum evan ja o delovanju k o n s tru k c ij v šo li in v p raks i. Y The p a pe r p rov ides som e a d d itio n a l in fo rm a tio n and c o m m e n ts on th e d e s c r ip t io n , given in th e p ape r [Kilar, 2 0 0 2 ], o f how th e s u b je c t o f s ta t ic s has been ta u g h t a t th e F a cu lty o f A r c h ite c tu re o f th e U n iv e rs ity o f L jubljana. A t th e sam e t im e , i t in tro d u c e s a c o m p u te r p ro g ra m w h ich b r in g s alive th e beh a v io u r o f s t ru c tu re s , as a use fu l to o l fo r th e t r a n s fe r o f u n d e rs ta n d in g o f how s tru c tu re s w ork, b o th in te a ch in g and in p ra c tic e . Avtor: Prof. dr. B o ru t D obovišek, univ. dipl. inž. g ra d b ., K ladezna 2 4 , L jub ljana 1 .0 UVOD V [Kilar, 2002] je razmeroma dobro opi­ sano stanje, kakršno je avtorja navedene­ ga članka zateklo ob njegovem prihodu na asistentsko mesto pred nekaj leti in kakr­ šno vzdržuje in dopolnjuje po napredo­ vanju v učitelja v letu 1999. Kot njego­ vega predhodnika me veseli, da se na fakulteti nadaljujejo metode dela, kot so bile zastavljene pred mnogimi leti in poz­ neje priznane in uveljavljene tudi v tu ji­ ni. Prav tako mu želim mnogo uspeha pri novem uvajanju skupinskega »projektne­ ga dela« - aktivnega sodelovanja študen­ tov gradbeništva in arhitekture. Pa vendar se mi ob prebiranju članka postavlja vprašanje, ali so cilji, ki naj bi se dose­ gali s predstavljenimi metodami dela, še isti kot nekoč. V članku je večkrat omenjen »občutek za konstrukcijo«, go­ vori se o načelih »dobre zasnove kon­ strukcije« in »razumevanju o pomembno­ sti dobre zasnove konstrukcije«. Nikjer pa ni omenjeno vzbujanje kreativnosti in inovativnosti, kar naj bi bil pravi cilj vseh prizadevanj v univerzitetnem študiju. Se­ veda je mogoče sklepati, da predsta­ vljene metode dela same po sebi izpol­ njujejo to funkcijo, toda formulacija o načinu, kako »študente naučiti osnovne­ ga razumevanja in občutka za projekti­ ranje konstrukcij«, vzbuja pomisleke o na novo zastavljenih ciljih. Razumevanja se ne naučimo, razumevanje si pridobimo z razmišljanjem, študijem ali s posredo­ vanjem drugih. Tudi občutka se ne učimo, pridobivamo in utrjujemo si ga z vajo. V nadaljnjem skušam te trditve utemelji­ ti, deloma z izkušnjami iz mojega trile t­ nega pedagoškega delovanja na Tehniški Univerzi v Berlinu, kamor sem bil leta 1999 povabljen na mesto gostujočega profesorja. B. D0B0VIŠEK: Znanje se prenavlja, inovativnost, kreativnost in razumevanje so prava popotnica za prakso 2.0 RAZUMEVANJE POSREDUJEJO PREDAVANJA S trditvijo, da morajo biti predavanja poslušalcem razumljiva, se prav gotovo vsi strinjamo. Obstoje pa razlike med razumevanjem teoretičnega izpeljevanja, med povezavo teorije s pojavi v naravi in med razumevanjem pojavov v kon­ strukciji sami. Pri arhitektih nam je bil vedno cilj doseči prav to zadnje. Za to smo na predavanjih v Ljubljani najprej uporabljali prezentacijske modele, ki smo jih povzemali od kolegov iz tujine [Mann, 1973], Istočasno smo začeli izvajati modelne vaje [Dobovišek, 1977] in na predavanjih komentirali spoznanja iz teh vaj. Vendar imajo fizični modeli kar nekaj pomanjkljivosti. Napetosti v materialu niso vidne, vidijo se samo deformacije in še te le takrat, ko so primerljive z veliko­ stjo modela. Izdelava modelov ja zaple­ tena, njihovo prikazovanje na predavanjih zamudno. Nove možnosti so se odprle na preda­ vanjih z uvedbo projekcij računalniške animacije. Animacije smo pripravljali s programom »ALI bi zdržalo?« [Dobovi­ šek, 1992], Pri razvoju tega programa so igrale odločilno vlogo okoliščine, da smo člani katedre za mehaniko na Fakulteti za arhitekturo pri raziskovalnem delu razvijali programsko opremo za napetosti inženirsko delo [Dobovišek, 1974], da smo pri pedagoškem delu spoznavali specifičnosti in problematiko podajanja statike za arhitekte in da smo bili zaradi uspešnosti naših programov v tujini te­ sno povezani z nekaterimi softverskimi hišami. Tako smo v začetku devetdesetih let lahko začeli z računalniškimi vajami, ki so jih študentje izvajali na lastnih osebnih računalnikih. Že takrat je bil mogoč grafičen prikaz deformiranih kon­ strukcijskih osi in mest s prekoračenimi napetosti. Pravi preboj pa je pomenila animacija delovanja konstrukcij. Anima­ tor se je razvijal pri firmi SOFiSTiK iz Münchna (www.sotistik.de), deloma po naših sugestijah, naš program ALI pa smo prirejali tako, da je animator lahko povzemal njegove rezultate. Zadnje ver­ zije programov so nastale v času mojega dela v Berlinu [Dobovišek, 1999a], [Do­ bovišek, 1999b], [Dobovišek, 2000], [Dobovišek, 2001], Program ALI omogoča animacijo defor­ macij, uklonskih oblik in lastnih nihanj obremenjene konstrukcije. Pri tem je konstrukcija prikazana prostorsko s pra­ vimi debelinami elementov in obarvana tako, da so na površini elementov vidne napetosti. Področja najvišjih nateznih napetosti so obarvana rdeče, področja najvišjih tlačnih napetosti modro, vme­ sne napetosti se lahko ocenijo po vsako­ krat prikazani barvni skali. Animacijo je povečane deformacije mogoče opazovati iz poljubne prostorske smeri, jo poljubno sukati, povečati po­ drobnosti, poljubno povečevati ali zmanj­ ševati amplitude, hitrost itd.. Slika 1 prikazuje nekaj rezultatov iz študije kon­ strukcije brvi za pešce. Namesto gibanja, ki ga v članku ni mogoče ponazoriti, so v spodnji vrsti v povečanem merilu defor­ macij vidne tri faze povečanja kon­ strukcije pod vertikalno obtežbo. Z orodjem, kot je program ALI, ne posta­ nejo predavanja samo razumljivejša, temveč tudi privlačnejša. V Berlinu se je predavanj prvega letnika udeleževalo po tristo študentov, predavalo se je preko mikrofona in oprema predavalnice je omogočala dobro projekcijo z računal­ nika. Vso snov predavanj sem pripravil v programu powerpoint, ki omogoča tudi neposredne vmesne animacije s progra­ mom ALI. Študentje so si predavanja lahko prenesli na lastne računalnike in si animacije doma ponovno ogledali. Da ne bi bilo vse virtualno, da bi se ohra­ nil stik z realnostjo in da bi študenti sploh verjeli v računalniške rezultate, smo večkrat letno, predvsem pa na začetku, izvajali modelne vaje in nato primerjali rezultate z računalniškimi. Slika 2 prikazuje simulacijo uklona zgornjega pasu pri dveh enostavnih prostorskih konstrukcijah, v realnem modelu se pokaže enaka uklonska oblika in tudi še bolj povečane deformacije Slika 1: Študija konstrukcijske zasnove brvi za pešce B, D0B0VISEK: Znanje se prenavlja, inovativnost, kreativnost in razumevanje so prava popotnica za prakso Slika 2: Računalniška simulacija obnašanja realnega modela z modelnih vaj izračunana uklonska sila je zelo blizu iz­ merjeni pri obremenilnem poiskusu. V nadaljnjem prikazani primeri pričajo, da so računalniške animacije lahko upora­ bne in koristne na vseh nivojih predava­ ne snovi. Slika 3 prikazuje napetosti in deformacije v palični strešni konstrukciji pod polno obremenitvijo ter uklonsko obliko pri nepopolnem zavetrovanju rob­ nega poveznika. Pri torziji stavbnih jeder je npr. mogoče pokazati razliko med za­ prtim in odprtim profilom, oziroma kak- Slika 3: Palična strešna konstrukcija, deformacije in napetosti, uklonska oblika Slika 4: Odprto in deloma zaprto stavbno jedro pod torzijsko obremenitvijo šen in kolikšen vpliv ima zgornja stenska povezava obeh prostih robov, ki ovira medsebojni pomik (slika 4). Pri temi potresno varne zasnove zgradb je mogoč nazoren prikaz vpliva dodatnih sten ozi­ roma diagonal (slika 5). Tudi razlaga, kako se prenaša horizontalna obremeni­ tev po različno razporejenih stenah v te­ melje, se lahko podkrepi z animiranimi primeri. Slika 6 prikazuje zgradbo, ki jo podpirajo stene, razporejene v treh sme­ reh. Pri eni izmed smeri obremenitve ostajata diagonalni steni kljub pomikom praktično brez napetosti, pri drugi pa obe vzporedni stranski steni. Študentom lahko prepustimo ugibanje o smereh teh obre­ menitev. Slika 5: Vpliv dodatne ojačitve z diagonalami na obnašanje pri potresu. 3.0 KREATIVNOST IN INVENTIVNOST SE VZBUJATA IN POGLABLJATA NA AKTIVNIH VAJAH. Aktivne imenujem vaje, pri katerih mora udeleženec ustvariti ali si izmisliti nekaj B. D0B0VIŠEK: Znanje se prenavlja, inovativnost, kreativnost in razumevanje so prava popotnica za prakso Slika 6: Napetosti in deformacije stenaste stavbe pod horizontalnimi silami v različnih smereh novega, kar ne sledi neposredno iz samih podatkov. Zato se izdelki študentov pri isti vaji praviloma med seboj razlikujejo. Nasprotno pričakujemo pri pasivnih vajah od vseh udeležencev enake pravilne rezultate, do katerih se pride po nekem predvidenem postopku. S pasivnimi vajami zasledujemo več ci­ ljev, z njimi se utrjuje znanje, pridobljeno pri predavanjih, udeleženci pri njih pre­ verjajo svoje razumevanje, ob njih se posredujejo pravila iz predpisov in recepti za prakso. Pasivne vaje so običajno tudi priprava na pisno preverjanje znanja. Ker je ugotavljanje sposobnosti posameznika na področju kreativnosti in inovativnosti težko izvedljivo in pogosto podvrženo subjektivnim kriterijem, preverjanje pasi­ vnega znanja pa enostavno in zlahka objektivno, se žal tudi na najvišjih nivojih največkrat preverja pasivno znanje. Seve­ da se tudi pasivne vaje lahko popestrijo tako, da pot do cilja ni vnaprej podana in da zahteva vaja vsaj v tem pogledu nekaj kreativnosti. Najslabše in popolnoma brez vrednosti so po mnenju avtorja vaje, pri katerih se vse udeleženčevo delo zre­ ducira v vstavljanje števil in računanje po pripravljenih obrazcih. S pasivnimi vajami se na arhitekturi utrjujejo osnove tehniške mehanike na začetku študija, pozneje pa, ko naj bi se gojili predvsem razmišljanje, samostoj­ nost in inovativnost, se izvajajo aktivne vaje. Osebno sem bil vedno mnenja, da univerzitetni študij ni mesto za podajanje receptov in učenja predpisov, vse to je za odprte glave dosegljivo pozneje v prak­ si. Med aktivne vaje pri študiju arhitekture štejemo vaje z modeli, ki so v prvem let­ niku realni, snovni, v višjih letnikih pa virtualni, računalniški, kot so opisani v [Kilar, 2002], Princip teh vaj je vedno isti, za vse udeležence veljajo isti poda­ tki, obremenitve, podporne točke in dru­ gi robni pogoji, izbira konstrukcije je pre­ puščena udeležencu, konstrukcija mora biti varna in stabilna, nagrajuje se čim manjša poraba gradiva. Aktivne vaje so med študenti priljubljene, predstavljajo poseben dogodek in v Berlinu so pripo­ mogle k afirmacji ljubljanske šole za arhitekturo. Pogoj za uspeh aktivnih vaj je visoka motivacija, to pa dosegamo z medsebojnim tekmovanjem udeležencev. Prav tekmovalni aspekt teh vaj je v [Ki­ lar, 2002] premalo poudarjen, čeprav se je izkazal za bistvenega kreatorja motivi­ ranosti. V arhitekturni praksi je tekmo­ vanje vedno prisotno, za pomembne re­ šitve se praviloma razpisujejo natečaji, natečajne projekte ocenjujejo komisije na podlagi dogovorjenih kriterijev. Pri kon­ strukcijskih vajah omejimo kriterije za uspeh konstrukcije na porabo gradiva. To je objektiven in enostavno merljiv krite­ rij, snovni model se stehta, pri virtualnem modelu se poraba gradiva izračuna. Na­ grada so seveda ocene, boljše kon­ strukcije dobijo boljšo oceno. V Berlinu se je za povečanje motivacije obnesel »semafor rezultatov«. Med tem ko so študenti v obdobju nekaj tednov preizkušali in popravljali vsak svoj model, se je na javnem mestu objavljal trenutni rekord najmanjše dosežene teže, brez opisa pripadajoče rešitve. Po pripovedo­ vanju udeležencev je ta objava marsiko­ ga privedla do tega, da je preizkušal več različnih konstrukcijskih sistemov za isto vajo. Pri aktivnih vajah z računalniki je prva vaja običajno enostavna mostna kon­ strukcija. Na sliki 1 je prikazana ena iz­ med študentskih rešitev brvi za pešce. Ta vaja je namenjena spoznavanju programa ter dogajanj v konstrukcijah pri uklonskih pojavih in nihanju. Vaje iz visokih zgra­ db so bolj zapletene. Zahteva se kon­ strukcijska rešitev za posebnosti, ki za prakso sicer niso priporočljive, ki pa ob reševanju pokažejo problematiko neregu­ larnih konstrukcijskih sistemov. Na sliki 7 levo je prikazan začetni osnovni sistem etažnih plošč in stebrov za zgradbo in za vanjo segajočo dvorano. Podana je tudi obtežba. Udeleženci vaje morajo predvi­ deti konstrukcijo, ki bo prenesla predvi­ deno obtežbo. Na sredini slike 7 je prika- B, D0B0VISEK: Znanje se prenavlja, inovativnost, kreativnost in razumevanje so prava popotnica za prakso Slika 7: Stolpnica z dvorano, prva zasnova konstrukcije, rešitev s prikazom napetosti, stanje pri vodoravni obtežbi a] Slika 8: model visoke zgradbe s pod­ vozom za mestno avtocesto. zana ena izmed rešitev z napetostmi pri navpični obtežbi, na desni strani slike 7 pa je prikazana deformirana konstrukcija z napetostmi pri vodoravni obtežbi. Slika 8 prikazuje študentski model viso­ ke zgradbe s podvozom za mestno avto­ cesto v Berlinu. Zgradba je na sprednji strani previsna, srednji del konstrukcije je spodaj podprt le na dveh straneh in naslonjen na stranski nižji zgradbi. Ste­ ne ali diagonale v notranjosti niso bile dovoljene. Na prikazani rešitvi je premo­ stitev avtoceste uspela s strešno kon­ strukcijo (8a), stebri nad odprtino so zato pri vertikalni obtežbi nategnjeni (8b), pogled v zgradbo (8c) pa pokaže tlačene stebre ob podvozu. Da prikazana rešitev d) ni bila med najboljšimi, kaže obnašanje pri vodoravni obtežbi (8d in 8e). 4.0 KOMUNIKACIJA ARHITEKT - GRADBENIK. V [Kilar, 2002] so opisani začetki skup­ nega projektnega dela med študenti arhi­ tekture in gradbeništva na Ljubljanski Univerzi in navedene predvidene faze ti­ mskega dela. Pri teh fazah imam pripom­ bo, da bi moral gradbenik sodelovati že v prvi fazi, to je pri osnovni zamisli zgra­ dbe, pri gabaritih in volumnih, arhitekt pa nato tudi pri izbiri konstrukcije in mate­ rialov. Timsko delo pomeni nenehno medsebojno oplemenjevanje zamisli in e) projekt bi moral biti skupen. Izbira kon­ strukcije vpliva tudi na gabarite, timsko delo pa preprečuje kasnejše slabše kom­ promisne rešitve. Zamisel o skupnem projektnem delu je stara, znani so poiskusi z mnogih evrop­ skih univerz, vendar se je še do pred kra­ tkim vedno znova izkazalo, da študentje gradbeništva v takem timu težko sledijo željam arhitektov, še posebej, če spadajo v isto ali mlajšo študijsko generacijo. Morda je prav uporaba računalnikov, ki je opisana v [Kilar, 2002], tisti vzvod, ki bo pripomogel k boljšemu uspehu takih poiz­ kusov. Vira za težave v timskem delu sta predvsem dva. Gradbenik je praviloma postavljen v vlogo specialista za kon- B. D0B0VIŠEK: Znanje se prenavlja, inovativnost, kreativnost in razumevanje so prava popotnica za prakso strukcije, od katerega arhitekt pričakuje hitre, skoraj spontane odgovore, ali so njegove ideje izvedljive ali ne. Vpraševati je seveda lažje kot odgovarjati. Običajno pa stoji gradbenik nato še pred nalogo, naj svoje mnenje tudi računsko utemelji, zato praviloma predlaga in zagovarja najenostavnejše klasične konstrukcijske sisteme. V nasprotju s tem pa se od arhi­ tekta pričakuje, da bo kreativen in inova­ tiven in da si bo izmislil kaj novega. Se­ veda sta tudi sam študij in poznejša prak­ sa enako usmerjena. Arhitekt praviloma kreira nekaj novega, kadar pa se izjemo­ ma gradi več enakih objektov, se projek­ tiranje ne ponavlja. Statik pa največkrat uporablja iste, stare in preverjene račun­ ske metode tudi na novih projektih. Njegova morebitna kreativnost za izum­ ljanja novih računskih postopkov pri delu z arhitektom ne pride do veljave. Tudi v Berlinu smo poizkušali s timskim delom med arhitekti in gradbeniki ustva­ riti za študij stimulativno okolje. Najza­ nimivejši timski rezultati so se porajali takrat, ko od gradbenikov nismo zahtevali računskih dokazov, temveč samo verbal­ ne utemeljitve konstrukcijskih sistemov. Izkazalo se je tudi, da je pri takih idejnih študijah uporaba računalnikov prej zavi­ rala kot vspodbujala kreativnost, predv­ sem zaradi težavnega oz. zamudnega vnosa podatkov in omejitev programske opreme. Arhitektonski CAD-programi, ki smo jih imeli na voljo, niso vsebovali opcij za statično presojo nosilnih siste­ mov, prenos podatkov v gradbeniške programe pa ni bil kar se da enostaven. Praksa takih opcij dandanes še ne zahte­ va dovolj glasno, razvoj novih pro­ gramskih orodij pa je samo za šolske potrebe predrag. V letnem semestru študijskega leta 2002/ 2003 sem vabljen, da bi izvajal izbirni predmet konstruiranje s pomočjo raču­ nalnika na arhitektonski fakulteti Tehniške univerze na Dunaju. Premišljujemo tudi o skupni izdelavi vmesnika med progra­ mom ALI (oz. BAUE v nemški izvedbi) in programom AUTOCAD. Za pričakovanja je še prezgodaj, naj pa omenim, da že- Slika 9: Model lupine v Rogaški Slatini limo kot alternativo za program ALI še ve­ dno ohraniti alfanumerični vnos poda­ tkov, ker ima ta včasih velike prednosti pred grafično - interaktivnim. Pri timskem delu med študenti arhitekture in gradbeništva je bila opazna razlika v vzgoji in miselnosti obeh poklicev. Štu­ denti gradbeništva so praviloma ob večjem pomanjkanju domišljije težili k znanim, običajnim konstrukcijskim reši­ tvam. Morda bi se ta pomanjkljivost lahko deloma odpravila s korekcijo v študijskih programih gradbeništva. Iz lastnih štu­ dijskih iet se spomnim, da nismo nikoli konstruirali, to je, iskali konstrukcijskih rešitev. Pri vseh vajah smo samo račun­ sko dokazovali vnaprej podane kon­ strukcijska sisteme, pri čemer dimenzio­ niranja posameznih elementov ne morem enačiti s konstruiranjem. Po informa­ cijah, ki so mi dostopne, poteka študij gradbeništva podobno še danes na mno­ gih evropskih univerzah. Menim, da bi tudi gradbenikom koristile aktivne model­ ne vaje, kot jih izvajamo pri arhitektih. 5.0 VLOGA ANIMACIJ V PRAKSI Slika 10: Deformacije in napetosti pod lastno težo Slika 11: Deformacije in napetosti pod lastno težo, v zelo povečanem merilu, pogled od spodaj navzgor. Animacijski programi so namenjeni tudi strukcijske zamisli. Za utemeljitev te tr- oziroma predvsem praksi. Običajno na- ditve navajam primer, stopajo kot privesek k inženirskim progra­ mom, nudijo pa lahko več informacij, kot V začetku šestdesetih let sem smel kot sprva obetajo. Vsekakor niso namenjeni novopečeni gradbenik od strani opazovati samo prezentaciji, temveč tudi predsta- profesorja Preloga in inženirja Corna ob vitvi lastnosti in morebitnih slabosti kon- njunem idejnem projektiranju lupine nad B. D0B0VIŠEK: Znanje se prenavlja, inovativnost, kreativnost in razumevanje so prava popotnica za prakso vrelcem v Rogaški Slatini. To je bilo v času, ko se je v Sloveniji pojavil prvi računalnik, ZUSE Z 23, seveda brez kakr­ šne koli inženirske programske opreme. Zasnova lupine (slika 9) je bila enostav­ na. Krogelna kupola se pod enakomerno obtežbo obnaša po membranski teoriji, po obodu naj bi jo podpiral krožni nosi­ lec, vpet v šest stebrov, manj pomemben »klobukov krajec« pa naj bi deloval po­ dobno kot konzolna plošča s pretežno negativno armaturo. Pozneje so se na zgrajeni lupini prav na tej konzoli poja­ vile razpoke, ki jih je bilo treba sanirati. Leta 1971 sem v doktorskem delu, v okvi­ ru katerega je nastala tudi prva verzija programa SHELLS, uporabil lupino kot numerični primer. Program za statično preiskavo lupin po upogibni teoriji, SHEL­ LS, takrat še ni omogočal grafičnih rezul­ tatov. Numerični rezultati so pokazali, da so bile začetne zamisli o delovanju kon­ strukcije pomanjkljive. Razmeroma dobro so se ujemali rezultati krogelne lupine, vendar se ta ne naslanja na krožni nosi­ lec, temveč neposredno na stebre, krožni nosilec pa zaradi svoje manjše togosti visi na lupini. Površen pregled obsežnih numeričnih rezultatov me je takrat prive­ del do sklepa, da se konzolna lupina po­ vsod zaviha navzgor in da je razpokala, ker ji je manjkala spodnja armatura. Šele animator je pozneje omogočil temeljitejši vpogled v stanje. Na sliki 10 je vidna valovita deformacija konzolne lupine, ki se nad stebri viha navzgor, med stebri pa navzdol, tako da bi glavna armatura mo­ rala potekati po vzporedniških smereh. Slika 11 prikazuje pogled na deformira­ no konstrukcijo s spodnje strani. Tu v i­ dimo, da je motnja povezana z delo­ vanjem stebrov, ki lupino poiigonalno raztezajo, to raztezanje pa se nato odraža na deformaciji konzolne lupine. Seveda je bilo stanje lupine že leta 1971 izračunano tako kot danes in podrobna študija numeričnih rezultatov bi že takrat privedla do istih sklepov. Toda, kdaj ima­ mo časa na pretek? Animator omogoča hiter vpogled v dogajanje in v ključne detajle. 6.0 SKLEP Inovativnost in kreativnost sta navažnejši lastnosti, ki ju lahko absolventi univerzi­ tetnega študija pridobijo kot popotnico za prakso in življenje. Pred samim znanjem stojita še razumevanje in sposobnost samostojnega pridobivanja novih znan:. Računalniške animacije dogajanj v kon­ strukcijah pri prenašanju obremenitev so prvovrstno orodje za posredovanje razu­ mevanja na predavanjih in za vspod- bujanje kreativnosti in inovativnosti na vajah. V praksi pa lahko pripomorejo k poglobljenemu razumevanju pojavov in k pravočasni korekciji napak. L IT E R A T U R A Dobovišek, B.: Bauen lernen durch Bauen, zur Statiklehre für Architekten, Bauwelt 46/1977, str. 1599,1977. Dobovišek, B.: SHELLS, opis programa. Ljubljana, RC FAGG 7,1974. Dobovišek, B.: ALI (bi zdržalo?), - program za preizkus konstrukcij, priročnik, FAGG Arh. Ljubljana, 1992. Dobovišek, B.: Grundlagen der Tragwerkslehre, Skript zu den Vorlesungen 1999/2000, Fachberich Architektur, TU-Berlin, 1999a. Dobovišek, B.: Computerunterstützter Entwurf von Tragwerken, Skript zum Wahlfach, Fachberich Architektur, TU-Beriin, 1999b. Dobovišek, B.: Tragwerksentwurf mit Computerhilfe, Skript zu den Vorlesungen, Hochschule der Künste Berlin, Studiengang Architektur, 2000. Dobovišek, B.: Begleitende Illustrationen zur Tragwerkslehre, Fachberich Architektur, TU-Berlin, 2001. Kilar, V.: Specifičnosti poučevanja statike na Fakulteti za arhitekturo v Ljubljani, Gradbeni vestnik, letnik 51, št. 8, str. 214- 224, 2002. Mann, W.: Anschauungsmodelle - Hilfsmittel moderner Statiklehre für Architekten, DBZ Deutsche Bauzeitschrift 8/1973, str.1557, 1973. OPOMBA Slika 17 v članku doc. dr. Kilarja prikazuje del konstrukcije novega Tehniškega muzeja v Berlinu in ne Muzeja sodobne umetnosti, kot je navedeno. Nosilci so velikih dimenzij, ker so v muzeju na stropove obešena tudi prava letala. Avtor kon­ strukcije je inženir Gerhard Pichler, profesor na Hochschule der Künste v Berlinu. Leta 2000 je ob njegovi 60-letnici pri Gebr. Mann Verlag v Berlinu izšla knjiga pod naslovom TRAGWERKSTATT GERHARD PICHLER. V knjigi so zbrana priče­ vanja arhitektov, avtorjev več kot 180 objektov, pri katerih je Gerhard Pichler sodeloval kot statik. Največ teh objektov stoji v Berlinu, mnogo pa jih je tudi drugod po Evropi. Gerhard Pichler je doma iz Beljaka in kot alpinist pogosto pleza tudi po naših gorah. S. ŠOŠO: Vpliv spremembe lege tirov na izbor načina sanacije predora Poganek na železniški progi Zidani most - Ljubljana VPLIV SPREMEMBE LEGE TIROV IMA IZBOR NAČINA SANACIJE PREDORA POGANEK NA ŽELEZNIŠKI PROGI ZIDANI MOST - LJUBLJANA THE IMPACT OF THE CHANGES OF THE TRACK POSITION ON THE CHOICE OF THE REHABILITATION OF THE TUNNEL POGANEK ON THE RAILWAY-LINE ZIDANI MOST - LJUBLJANA STROKOVNI ČLANEK UDK 624.195 : 625.143 STIPE ŠOŠO P O V Z E T E K Ppeclor Poganek je dolgo v r s to le t p re d s ta v lja l ozko g rlo na že lezn išk i p ro g i Z idan i M o s t - L ju b lja n a , sa j je n e u s tre z n i s v e t l i p ro fil p re d o ra povzroča l vsakodnevne m o tn je in z a s to je v p ro m e tu . Za odpravo ozkega grla je bilo v p re te k lo s t i izdelanih že več š tu d ij, ki pa n iso dale zadovoljiv ih re š ite v . P ri vseh obdelanih v a r ia n ta h so bili p redv iden i s t ro š k i sanacije za rad i g ra d b e n ih posegov in z a s to je v v p ro m e tu , ki bi n a s ta li med izva jan jem sa n a c ije p re d o ra , previsoki. Za rad i d o tra ja n o s t i zgo rn jega u s tro ja in p o tre b e po delni sanac iji ka m n ite obloge p re d o ra pa je bilo z le ti p o tre b n o p re d o r b rezpogo jno s a n ira ti. Na ra zp is za izvedbo san a c ije p re d o ra se je p rijav ilo več izva ja lcev z ra z ličn im i p red log i izvedbe, od k a te r ih je bil k o t na jugodne jš i izb ra n p red log , p ri k a te re m je bil na jvečji del p rob lem a re šen s p ro je k to m re k o n s tru k c ije lege obeh t iro v v p re d o ru . S U M M A R Y The fu n n e l Poganek has been th e b o tt le n e c k o f th e ra ilw a y -lin e Zidani M o s t - L jub ljana fo r a v e ry long t im e due to i ts c le a ra n ce , w h ich daily caused t r a f f ic d is tu rb a n c e s and jam s. S e vera l s tu d ie s have been m ade in o rd e r to so lve th is p rob lem , b u t th e y fa iled to p ro d u ce a s a t is fa c to ry s o lu tio n . Due to t r a f f ic h o ld -ups and c o n s tru c t io n w o rk s to be ca rr ie d o u t du ring th e tu n n e l re h a b ilita t io n , th e fo re s e e n expences w e re to o high. In ye a rs , th e s itu a t io n becam e w o rs e and due to bad c o n d itio n s o f th e s u b s tru c tu re and th e need fo r a p a r t ia l re h a b ilita t io n o f th e s to n e layer, th e re h a b ilita t io n o f th e tu n n e l becam e a m a t te r o f urgency. S e vera l p e r fo rm e rs s e n t in te n d e rs fo r th e exe cu tio n o f th e tu n n e l re h a b ilita t io n , and th e y chose th e one, in w h ich th e g re a te s t p a r t o f th e p rob lem w as solved by m eans o f th e re c o n s tru c t io n o f th e p o s itio n o f th e b o th t ra c k s in th e tu n n e l. Avtor: S tip e Š ošo, inž. g ra d . , TIRING d .o .o . , M o tn ic a 1 1 , T rz in ; t i r in g @ tir in g .s i 1.0 UVOD S projektom sanacije predora Poganek na glavni železniški progi Zidani Most - Ljub­ ljana so se Slovenske železnice lotile zaključne faze sanacije progovnih objek­ tov z vidika zagotavljanja ustreznih gaba­ ritov (UIC GB in P/C 412, slednji omo­ goča transport tovornih vozil na poseb­ nih vagonih) na celotni glavni železniški progi Sežana - Ljubljana - Maribor [UIC,1987], [Prometni institut Ljublja­ na,1 996], Omenjena profila ustrezata teh­ ničnim zahtevam, ki jih določata medna­ rodni železniški sporazum AGC (evropski sporazum o najpomembnejših mednaro­ dnih železniških progah) in AGTC (evrops­ ki sporazum o pomembnejših mednaro- S. S0Š0: Vpliv spremembe lege tiro v na izbor načina sanacije predora Poganek na železniški progi Zidani most - Ljubljana Slika 1: Predor Poganek - situacija [Tiring, 1997] dnih progah in spremljajočih napravah za kombinirani prevoz) [Prometni institut Ljubljana, 1997], Z opisom posameznih faz celotnega projekta sanacije predora Poganek je na konkretnem primeru prikazano, kako ve­ lik vpliv na izbiro načina povečevanja ga­ barita v predorih in s tem na končno ceno sanacije objekta ima lahko projekt rekonst­ rukcije smernega in višinskega poteka tirov v obstoječih železniških predorih. 2.0 LOKACIJA OBJEKTA IN OPIS PROBLEMATIKE OZKEGA GRLA PRED SANACIJO PREDORA Predor Poganek (slika 1) leži na medpo- stajnem odseku Litija - Kresnice in je bil zgrajen v sklopu izgradnje železniške proge Dunaj -Trst že pred približno 150 leti. Predor je zgrajen za dvotirno progo, dolg je le dobrih 120 m in leži na celotni dolžini v zelo ostri košarasti krivini, ki dopušča največje hitrosti vlakov le do Vmax=70km/h. Levi tir je bil pritrjen neposredno na be­ tonsko ploščo, desni tir, ki je v predoru potekal približno 50 cm više od levega, pa je ležal v gredi iz tolčenca. Približno 200 m pred predorom je preko Save zgrajen ca. 170 m dolg jeklen most. Predor Poganek predstavlja oviro v pro­ metu že dalj časa in je bil v preteklosti že večkrat delno saniran. Med drugim je bil v času elektrifikacije proge Zidani Most - Ljubljana (v šestdesetih letih) delno saniran za potrebe elektrifikacije proge, približno deset let kasneje pa za potrebe prevozov izrednih pošiljk, ko je bil z izved­ bo rekonstrukcije lege tirov v predoru dosežen ustrezni svetli profil za izredne pošiljke na enem tiru. Zato je bila medtir- na razdalja v predoru zmanjšana na naj­ neugodnejšem mestu na samo 3.46 m. Neustrezni svetli profil proge v predoru je onemogočal normalne prevoze oprtnih vlakov v smeri Zidani Most-Ljubljana. Zanje je veljal poseben režim prevozov po nepravem tiru na celotnem medpostaj- nem odseku Litija - Kresnice in z obvez­ nim postankom in odpravo na postaji Li­ tija. Zaradi tega je prihajalo do rednih motenj in zastojev v celotnem prometu. Zamude vlakov so vsakodnevno dosega­ le okrog 40 min [Prometni institut Ljub­ ljana]. Zaradi dotrajanosti zgornjega ustroja levega tira je bila skozi predor uvedena počasna vožnja 30 km/h za vse vlake, kar je problem ozkega grla še do­ datno povečalo. Z dotrajanostjo zgornjega ustroja in iz leta v leto večjo potrebo po delni sanaciji kamnite obloge predora je pred nekaj leti postal predor Poganek že taka ovira v pro­ metu, da ga je bilo potrebno brezpogoj­ no in nemudoma sanirati. 3.0 PREDLAGANI NAČINI ODPRAVE OZKEGA GRLA Glede na stalne težave, ki jih je predor povzročal, so se v preteklosti porajale različne ideje o sanaciji. Ob upoštevanju takrat razpoložljivih podatkov o ob­ stoječem stanju lege obeh tirov v predo­ ru je veljalo splošno prepričanje, da se le s premikom tirov v predoru ne da prak- S. Š0Š0: Vpliv spremembe lege tirov na izbor načina sanacije predora Poganek na železniški progi Zidani most - Ljubljana tično nič rešiti in da bi bilo potrebno v vsakem primeru obstoječo kamnito oblo­ go vsaj mestoma v celoti odstraniti in predorsko cev razširiti. Od zanimivih pred­ logov je bila kot rešitev predlagana za­ menjava obstoječe, približno 70 cm de­ bele kamnite obloge z armiranobetonsko konstrukcijo debeline 30 cm, s čimer bi se predorska cev ustrezno povečala in na ta način zadovoljila zahtevam po predpi­ sanih gabaritih proge. Zamenjavo oblo­ ge bi bilo potrebno izvesti na celotni dolžini predora, zaradi česar bi bilo pot­ rebno sanacijo izvesti v več krajših (3 m) kampadah, kar bi izvedbo sanacije časov­ no podaljšalo in s tem bistveno podražilo investicijo zaradi ovir v prometu, poleg tega pa ta način sanacije zahteva tudi rekonstrukcijo vozne mreže v predoru, kar bi tudi povzročilo dodatne težave pri izved­ bi. Od vseh predlogov je bila najbolj radikalna ideja, ki je v več variantah pred­ videvala izgradnjo novega predora. Zami­ sel o izgradnji novega predora za levi tir proge ob istočasni sanaciji obstoječega predora, v katerem bi ostal desni tir pro­ ge, je bila že tik pred sprejetjem (izdela­ ne so bile že tehnične osnove za LD) [Ti­ ring, 1996], vendar zaradi izredno viso­ kih predvidenih investicijskih stroškov do realizacije te ideje nikoli ni prišlo. Glede na pozitivne izkušnje z rešitvami, ki smo jih dobili pri projektiranju nove lege tirov v predorih na odseku proge Piv­ ka - Divača, kjer je bilo potrebno prav tako zagotoviti ustrezne gabarite na obeh tirih v predorih, se je v Tiringu d.o.o. Tr­ zin porodila ideja, da bi bilo možno s pre- projektiranjem lege tirov v celotni krivi­ ni, v kateri predor leži in ne samo v pre­ doru, kot je bila dotedanja praksa pri re­ ševanju podobnih problemov, ter z do­ ločenimi inovativnimi posegi pri izvedbi pritrditve tirov, predor Poganek rešiti z relativno majhnimi investicijskimi stroš­ ki. S privolitvijo proizvajalca tirnega ma­ teriala (Pandrol), da kljub zelo majh­ ni količini pritrditvenega materiala skon­ struira nov način pritrditve tirnic na be­ tonsko podlago, je ideja dobila tudi pra­ vo podlago, na kateri je bila potem sana­ cija predora uspešno izvedena. 4.0 IZVEDBA MERITEV OBSTOJEČEGA STANJA IN OPIS PROJEKTNIH REŠITEV Pred pričetkom meritev prečnih profilov in lege osi tirov v predoru so bila pri ogle­ du obstoječega stanja določena in oz­ načena mesta prečnih profilov, v katerih so bile potem v steno predora vgrajene stalne točke. Za določitev lege tirov v prostoru je bil skozi predor razvit lokalen poligon, iz katerega so bile pos-nete vse stalne točke in osi obeh tirov v označe­ nih profilih. Podrobne meritve celotnih prečnih profilov (360 °, z 1 ° intervalom med posameznimi točkami) so bile izvr­ šene z laserskim teodoiitom (“ profiler- jem”). Poleg tega je bila v predoru opra­ vljena tudi georadarska raziskava kamnite obloge in karakteristik talnega oboka [SOGEST, Prokomm, 1996], Na podlagi izmerjenih prečnih profilov in detaljne izmere lege osi in nivelete tirov v celotni krivini, v kateri leži predor, je bila opravljena temeljita analiza ob­ stoječega stanja predora in lege obeh ti­ rov z vsemi spremljajočimi objekti vred, nato pa izdelan projekt smernega in višins­ kega poteka tirov, ki je bistveno vplival na zmanjšanje stroškov sanacije predora, saj so bili prvotno predvideni večdecime- trski posegi v kamniti obok na celotni dolžini predora bistveno zmanjšani in razporejeni tako, da zaradi rezanja kam­ nite obloge stabilnost slednje ni bila na nobenem mestu ogrožena. Zahtevana gabarita GB in P/C 412 na obeh tirih sta bila dosežena na naslednji način: • da bi se v predoru zagotovili optimal­ ni premiki tirov glede na posege v konst­ rukcijo predora, je bil preprojektiran smerni in višinski poteh obeh tirov na celotni dolžini krivine, v kateri leži pre­ dor, to je na približno 500 m dolgem od­ seku proge. Maksimalno prilagajanje osi tirov obstoječemu stanju predora je povzročilo relativno velike prečne pre­ mike tirov zunaj predora, in sicer do 60 cm v levem tiru ter ca. 25 cm v des­ nem tiru, kar pa ni povzročilo večjih problemov, saj so bili največji premiki tirov izvedeni na neproblematičnih pr07 km 538+371.65 e , , = + 2 , 8 c m em = + 1 7 . 5 c m v t, = + 0 . 3 c m Vot= - 4 6 . 4 c m h = 1 1 0 m m t d(0)=24cm E, d = 1 1 c m Slika 2: Predor Poganek - prečni prerez v km 538+371.65 [Tiring, 19971 S. Š0Š0: Vpliv spremembe lege tirov na izbor načina sanacije predora Poganek na železniški progi Zidani most - Ljubljana mestih. Z omenjenim preprojektiran- jem smernih elementov krivine je bilo poleg tega doseženo tudi povečanje hitrosti v desnem tiru s 70 km/h na 75 km/h ter povečanje medtirne razdalje v predoru od kritičnih 3.46 m na zado­ voljivih 3.60 m [Tiring, 1997], • niveleta desnega tira, ki je bila pred sanacijo predora za okoli 50 cm višja od nivelete levega tira, je bila na ce­ lotni dolžini predora spuščena za okoli 45 cm (slika 2), tako da sta novi ni- veleti obeh tirov skoraj enaki, • zmanjšano je bilo prvotno nadvišanje zunanje tirnice v obeh tirih iz prvotnih h=145 mm na h=110 mm, kar je pre­ cej pripomoglo k zagotavljanju zahte­ vanega gabarita P/C 412 na levem ti­ ru; s tem posegom se je sicer povečal bočni pospešek v krivini iz 0,52 m/ see2 na 0,75 m/sec2, kar pa je še ved­ no v dovoljenih mejah, • z zmanjšanjem nadvišanja in premi­ kom levega tira v desno so se posegi na levi strani predora bistveno zmanj­ šali (slika 3 - novo stanje je označe­ no z rdečo barvo, obstoječe stanje pri­ kazuje siva linija gabarita, d (0 )= g lo - bina posega v kamnito oblogo v pri­ meru, da bi lega tira ostala nespremen­ jena - obstoječe stanje pred sanacijo predora), • odmik levega tira v desno, s katerim smo se izognili posegom v kamniti obok na levi strani predora in pove­ čanje medtirne razdalje na 3.60m, bi v primeru ohranitve obstoječe nivelete desnega tira v predoru precej poveča­ lo posege na desni strani predora (sli­ ka 4 - modra linija. S spustom nive lete desnega tira smo se v celoti izog­ nili tem posegom (rdeča linija na sliki predstavlja izvedeno stanje po sana­ ciji predora, modra linija predstavlja glo­ bino posega v primeru, da nivelete des­ nega tira ne bi znižali, d(0) = obsto­ ječa globina, do katere sega teoretič­ ni rob gabarita P/C 412), • posegi (zarezanje žleba v kamnito ob­ logo) so bili minimalni tako ob levem, kot ob desnem tiru in so znašali v glo­ bino 0-11 cm na vsega 30 m dolgem odseku ob levem tiru (slika 5) ter 0-7 cm na 75 % dolžine predora ob des­ nem tiru. 5.0 IZVEDBA SANACIJE KAMNITEGA OBOKA IN ARMIRANOBETONSKE TALNE PLOŠČE Sanacija obstoječe kamnite obloge z istočasno ureditvijo odvodnjavanja ob­ stoječega oboka predora in izvedbo armi­ ranobetonske podložne plošče stopniča­ ste oblike (slika 2) je bila izvedena po projektu, ki ga je izdelal IRGO in je po­ tekala na način kot sledi. Po opravljenem pranju predora in fugiranju stikov med kamnitimi bloki oboka, je bilo izvedeno injektiranje s pomočjo vrtin odprtine 0 42 mm in dolžine 1.5 m, ki so bile pred­ hodno izvrtane na medsebojni oddaljenos­ ti 2.5 m. Injektirna masa je bila izdelana iz cemen­ ta in mivke v razmerju 1:1 in pri vodoce- mentnem faktorja w /c=0.4. Zahtevana tlačna trdnost veziva je bila dosežena brez večjih težav ob tem, da je bila masi do­ dana manjšega količina bentonita [Likar, 1998], Zaradi dotrajanosti pritrditve levega tira, zaščite pred premiki sten predora v smeri proti osi proge in zaradi spusta nivelete desnega tira je bilo potrebno v predoru izvesti novo armiranobetonsko talno ploš­ čo, katere debelina pa je bila zaradi spe­ cifičnih razmer v temeljnih tleh omejena, kar je neugodno vplivalo na izbor siste­ ma direktne pritrditve tirnic na betonsko ploščo. Po predhodnih pogovorih in razgrnitvi problema predstavnikom Pan- drola so se le-ti odločili, da za predor Po- S. Š0Š0: Vpliv spremembe lege tirov na izbor načina sanacije predora Poganek na železniški progi Zidani most - Ljubljana POSEGI V OBOK PREDORA - LEVI TIR višinske z kote posegov s max globina posega s C4 •o S g i 8 8 8g ds S 1 c m 1 1 c m 1 1 c m POSEGI V OBOK PREDORA ______ 5 m : M n n msmmsm__4m------------------- ------------ 4rrVi ............3m _ _ ___ 1nv : Om.. 5.794 2* 5,699 2i15.842 4 !5" 7 Om STACIONAŽA št. profila 10.23 p 5 11.06 s 13.41 p 6 9.70 P7 P 8 Slika 5: P rika z p o v rš in e , g lob ine in lokac ije p osegov ob levem t i r u [T ir in g , 1 9 9 7 ] Slika 6: P r i t r d i te v t i r n ic [P a n d ro l, 1 9 9 8 ] na b e to n s k e bloke in nap rava za m ik ro re g u la o ijo v iš in e t i r a S. SOŠO: Vpliv spremembe lege tirov na izbor načina sanacije predora Poganek na železniški progi Zidani most - Ljubljana Slika 7: F iksiran je osi t i r a s h o r iz o n ta ln im s id rom UPandrol, 1 9 9 8 ] ganek izdelajo nov sistem pritrditve ozi­ roma modificirajo podoben sistem, ki so ga pred tem uporabili pri gradnji madrid­ skega metroja [Pandrol, 1998], Gradnja plošče s pritrditvijo tirnic nanjo je potekala za vsak tir posebej in po sis­ temu “ top down” , kar pomeni, da so že pripravljen tir (tirnice, pritrjene na poseb­ ne armiranobetonske bloke) položili na predhodno položeno armaturno mrežo v temeljni jami, ga fiksirali s posebnimi podstavki in sidri (sliki 6 in 7) na projek­ tirano mesto, nato pa z betonom zalili nosilno talno ploščo. Ker po končani izdelavi plošče ni bilo več mogoče spreminjati lege tira, je bilo pot­ rebno med gradnjo posebej paziti tudi na to, da so os, niveleta in nadvišanje tira ostali na projektiranem mestu. 6.0 SKLEP Sanacija predora Poganek, ki je rešila problem zelo neprijetnega ozkega grla na progi Zidani Most - Ljubljana, je bila za­ radi ustreznih strokovnih izkušenj in no­ vih metod meritev, projektiranja in izved­ be, opravljena z bistveno manjšimi stroš­ ki, kot bi bilo to potrebno po vseh preo­ stalih, do sedaj obdelanih variantah rešit­ ve problema ozkega grla. Po omenjenih ostalih variantah rešitve, ki so bile v pre­ teklosti obdelane na nivoju študij, bi bila namreč rešitev problema Poganek vsaj trikrat dražja od izvedene. Realizacija projekta sanacije predora Poganek je bila uspešna tudi na račun proizvajalca vez­ nega tirnega pribora (Pandrol UK), ki je bil tudi za majhno količino dobavljenega materiala pripravljen skonstruirati oziro­ ma rekonstruirati sistem pritrditve tirnic na betonsko podlago. L IT E R A T U R A Likar, J.; Sladič R.; Šošo S.; Čadež J.: Sanacija železniškega predora Poganek, 4. mednarodno posvetovanje o gradnji pre - dorov in podzemnih prostorov, Ljubljana, 9/1998 Pandrol: Re-building Railway Systems in Central and Eastern Europe. The Journal of Pandrol Rail Fastenings, 1998. Prometni institut Ljubljana: Dinamični svetli profili “ B” in “ P/C 412” . Ljubljana, 8/1996. Prometni institut Ljubljana: Odprava ozkih grl na glavni progi Sežana-Ljubljana-Maribor; Sanacija predora Poganek (Inves­ ticijski program). Ljubljana, 9/1997. SOGEST Trst, Prokomm Ljubljana: Meritve profilov: Predor Poganek. Ljubljana-Trst, 10/1996. Tiring d.o.o. Trzin: Predor Poganek (strokovne podlage za LD). Ljubljana, 9/1996. Tiring d.o.o. Trzin: Sanacija predora Poganek: Smerna in višinska ureditev tirov (PGD-PZI). Ljubljana, 9/1997. UIC - Kodex 506 VE: Regeln für die Anwendung der erweiterten Begrenzungslinien GA, GB und GC, 1/1987 V. MATKO: Merjenje poroznosti ob uporabi kvarčnih kristalov MERJENJE POROZNOSTI OB UPORABI KVARČNIH KRISTALOV MEASUREMENT OF POROSITY USING QUARTZ CRYSTALS ZNANSTVENI ČLANEK UDK 539 .21 .084 : 549.08 VOJKO MATKO P O V Z E T E K P o s ta v l je n a m e toda je bila ra z v ita za rad i p o tre b e po bolj na ta n čn e m m e rje n ju p o ro z n o s ti m alih trd n ih delcev (m ase p rib ližn o 1 g]. N o vo s t je v uporab i ka p a c itivn o odv isn ih k r is ta lo v . Č lanek p re d s ta v lja nov s e n z o r in n jegovo fre k v e n č n o o d v is n o s t od p ro s to rn in e , V nadaljevanju je p rikazana nova ideja vzbu jan ja se n zo rja s s to h a s t ič n im i s igna li in zm an jšan je m erilne n e g o to v o s ti vpliva s is te m a (senzo rja ]. P re d s ta v lje n i so e k s p e rim e n ta ln i r e z u lta t i m erjen ja p o ro z n o s ti vu lkanskih kam nin z m erilno b e g o to v o s tjo 0 , 1 % v te m p e ra tu rn e m obm očju 1 0 - 3 0 °C. S U M SVI A R Y In response to a need for a more accurate porosity measuring method f o r s m a ll s o lid s a m p le s (a p p ro x im a te ly 1 g in m a s s ] th e p o r o s i ty m e a s u re m e n t s e n s o r us ing a s e n s it iv e ca p a c itive -d e p e n d e n t c ry s ta l w as developed. This paper p re s e n ts th e new s e n s o r and h is fre q u e n cy dependence on th e volum e. In a d d itio n , th e new idea o f th e e x c ita t io n o f th e e n tire s e n s o r w ith s to c h a s t ic t e s t s ig n a ls is d e sc rib e d , and th e p o ro s ity m e a su rin g m e th o d is provided. The la t te r in c lu d e s th e in fluence o f t e s t s ig n a ls on th e w e ig h tin g fu n c tio n u n c e rta in ty . The e x p e rim e n ta l re s u lts o f th e p o ro s ity d e te rm in a tio n in vo lcan ic ro ck sam p les are p re se n te d . The u n c e r ta in ty o f th e p o ro s ity m e a su re m e n t is less th a n 0 . 1 °/o in th e te m p e ra tu re range 1 0 - 3 0 °C. A v to r : izr. p ro f. dr. Vojko M a tk o , U n ive rza v M a rib o ru , F a k u lte ta za e le k tro te h n ik o , ra č u n a ln iš tv o in in fo rm a tik o , S m e ta n o v a 1 7 , M a rib o r, S loven ija , e -p o š ta : vo ik o .m a tk o @ u n i-m b .s i 1 . U V O D Poroznost je definirana kot razmerje pro­ stornine praznega prostora v materialu s celotno prostornino materiala. S prazni­ mi prostori se srečamo tudi v navidez ne- poroznih kamninah in zemljinah. Peš­ čenjak npr. je nastal iz peska, ki se je zgostil in sprijel zaradi kasneje nanese­ nih plasti, toda med trdnimi delci so ostali prazni prostori in pore. Tudi zem­ ljine vsebujejo pore, ki jih lahko delimo na mikro- in makropore. Makropore imajo premer, večji od 0.06 mm, mikropore pa manjši od 0.06 mm. Zemljine lahko obra­ vnavamo kot štirifazni porozni sistem, se­ stavljen iz zraka, vode, trdnih delcev in primesi, ki so raztopljene v vodi. V tem štirifaznem sistemu je gostota p zemlji­ ne definirana kot kvocient vsote mas m z vsoto prostornin V različnih faz zemlji­ ne [Sheng, 1993], [Sakai, 1994], [Meyer, 1994] mt = ms + mw + ma + mad , (2) I v ^ v + v + v + v ^ , (3) kjer je s faza trdnih delcev w faza vode a faza zraka «V primesi. Enačbo (1) lahko zapišemo tudi kot _ p 1K + p J , + p / a + p J ' a,l . (4) p f + f + f + f , kjer je gostota trdnih delcev gostota vodne faze (5) V. MATKO: Merjenje poroznosti ob uporabi kvarčnih kristalov gostota zračne faze r,a - V‘ ~ K‘ , (19)m p ° = 1 7 ' (7) V v + v + vs w a F Vsebnost vode w je definirana kot kvo- in gostota primesi zemljin cient teže vode s težo trdnih delcev m , P o d = T T » (8) II II I I "ro CDv V ad w w3 S Namesto gostote lahko zapišemo speci- Absolutna vsebnost vode wa je definira- fično težo. Iz enačbe (4) sledi na kot kvocient teže vode s težo zemljine ( p / . + p / . + A Z + p / ^ t - g . 0 ) II II 1 1 'k B v + v + v + v .s w a ad w w V praksi lahko definiramo maso kot kvo- Stopnja zasičenosti Sr pa je definirana kot cient teže zemljine z gravitacijskim pos- kvocient prostornine por (zasičenih z peškom vodo) s prostornino vseh por w m = — i (10) S = V* = , (22) g Vw+Va r/w+ iia Med tehtanjem v zraku je potrebno maso zmanjšati zaradi prisotnosti zraka M e t o d e m e r j e n j a p o r o z n o s t iw m = — + p V » (11) g Najpreprostejša je določitev prostornine vseh praznin z zasićenjem [Netto, 1993], W m = —- + p V > (12) (slika 1). Pri tem standardiziranem pos- g topku čaše najprej napolnimo do enake višine s prodom, peskom, muljem ali me- W , ” ‘ad= — + PaVa l ’ (13) šanico teh treh materialov. Nato v čaše g nalijemo vodo, tako da prekrije ves ma- Poroznost zemljine je določena z dvema parametroma - kvocientom praznine e in parametrom poroznosti rj. Kvocient praz­ nine e je definiran kot kvocient prostor­ nine por s prostornino delcev Vw + K V (14) (15) (16) terial. Vse praznine določimo tako, da delimo prostornino vode, ki je bila nalita na ma­ terial, s celotno prostornino materiala. Celotna poroznost je izražena v odstotkih. Razmerje določa, koliko vode lahko za­ sičen material vsebuje. Ima pomemben vpliv na prostorninske lastnosti materia­ la, npr. prostorninsko gostoto, toplotno kapaciteto, seizmično hitrost itd. Parameter poroznosti rj je definiran kot kvocient prostornine por s prostornino vzorcev zemljin n = - v +v Vw + Va v + v + v _ K _ K r>w~ V ~v +v +v (17) (18) Slika 1: D o lo č i te v p o ro z n o s t i z z a s ič e n o s t jo . = ---------- prazniti'----------m % ^ 3 ) vcelotnivolumen kjer je V . prostornina praznin in por p r a z n i n r r r Obstajajo pa različne metode merjenja poroznosti. Pri fotografski metodi merjenja poroz­ nosti želimo določiti in količinsko opre­ deliti različne sisteme por, da bi tako določili naravo in pogostost rudninskih primesi in makroporoznost. Poroznost rudninskih primesi je določena s po­ močjo digitalnih fotografij (in primerja­ ve z referenčnimi), ki jih dobimo iz tankih rezov zemljin [Fredrich, 1995], Metoda »helijevega piknometra« upo­ rablja helij. Piknometer je sestavljen iz dveh komor, ki sta povezani s cevjo in vmesnim ventilom. Ideja je v merjenju razlike tlakov med dvema komorama, od katerih ena vsebuje vzorec materiala. Razlika v tlaku, ki nastane po odprtju vmesnega ventila (pri konstantni tempe­ raturi in znani protornini), določa stopnjo poroznosti [Franz, 1987], Poroznost lahko določimo tudi z drugimi konvencionalnimi metodami, kot so ad- sorpcijska metoda, infrardeča metoda, metoda z živim srebrom, kapilarna meto­ da, dielektrična metoda, analitična meto­ da, nuklearna magnetna resonanca s pro­ toni, kromatografija in ultrazvočna meto­ da [Fripiat, 1989], [Gunarathne, 2002], Nova metoda za merjenje poroznosti, opisana v tem članku, uporablja zelo občutljiv senzor z izboljšano merilno ne­ gotovostjo rezultatov in zmanjšanim vpli­ vom motenj [Bonfig, 1988], V primerja­ vi s helijevim piknometrom je ta metoda veliko preprostejša. Poleg tega vode ne vlivamo na material, pač pa vzorec zem­ ljine ali kamnine potopimo v vodo. Večino kapacitivnih mostičnih metod lahko prilagodimo za trikontaktni sistem merjenja z dodajanjem komponent za uravnovešanje parazitnih admitanc [Mc­ Gregor, 1958], [Thompson, 1958], Ker pa so pogoji uravnovešanja za slednje in za glavni mostič medsebojno odvisni, lahko V. MATKO: Merjenje poroznosti ob uporabi kvarčnih kristalov proces uravnovešanja postane zelo utru­ dljiv in dolgotrajen. Poleg tega naj bi bil kvocient signal/šum zelo visok (mostič mora imeti zelo visoko napajalno nape­ tost). Zelo znana je Millerjeva metoda [M il­ ler, 1990], ki je bila razvita za zaznavanje majhnih sprememb kapacitivnosti v 4 pF v kondenzatorju iz fazne spremembe se­ rijskega resonančnega vezja. Slabost Millerjeve metode je večja občutljivost na šum kot pri mostični metodi, kar pa je posledica višjih frekvenc (45 MHz). Van Degrift [Van Degrift, 1981] je opisal alternativni pristop, ki uporablja zelo občutljiv sistem tunel-diodnih osci­ latorjev za merjenje zelo majhnih spre­ memb kapacitvosti. Povečanje občutlji­ vosti gre na račun zmanjšanja stabilno­ sti (zaradi temperaturne odvisnosti pol­ prevodniki materialov). 2 . S E N Z O R Z A M E R J E N J E P O R O Z N O S T I Senzor za merjenje poroznosti uporablja kapacitvno odvisne kvarčne kristale (40 MHz s stabilnostjo ±1 ppm v tempera­ turnem območju od -5 do +55 °C) zara­ di stabilnosti in dolgoročne ponovljivo­ sti (slika 2). Za vplivanje na frekvenco kvarčnih kristalov sta uporabljena dva nekorelirana psevdostohastična trinarna signalax l ( t ) in x2(t) [Dmowski, 1990], [Bertocco, 2002], Oba signala sta sesta­ vljena iz vsote enosmerne napetosti 1V in trinarne kombinacije (0.2 V, 0 V, -0.2 V). Frekvenca oscilatorja 1 je 40 MHz, frekvenca oscilatorja 2 pa 40.001 MHz [Matko, 1998 a], [Matko, 1998 bj. Na izhodu pulznoširinskega modulatorja (EXOR) dobimo signal, ki je temperatur­ no in napetostno kompenziran. Prav tako je kompenziran tudi napetostni drift. Po integraciji (INT) nastane trikotni signal, ki ga z diferencialnim členom (d/dt) pret­ vorimo v pravokotnega y(t) = df(t). Merilna sonda je sestavljena iz konden­ zatorja C , pritrjenega na zunanji površi­ ni steklene epruvete (slika 3), [Stucchi, Ql Cl Q2 Cx Slika 2: Zgradba senzorja. 2002], Kot stabilni oscilacijski element je uporabljen kvarčni kristal, ki se mu zaradi serijske kapacitivnosti Cv spreme­ ni le njegova nadomestna električna she­ ma. Vrednosti v kvarčni nadomestni elek­ trični shemi in kapacitivnost Cx = 5 pF so bile izmerjene z impedančnim anali­ zatorjem HP 4194A. Pri potopitvi vzorca sprememba nivoja tekočine povzroči spremembo kapacitiv­ nosti in frekvence v oscilatorju 2 (sliki 2 in 3). Odvisnost spremembe frekvence sonde df od prostornine je prikazana na sliki 4. Negotovost merjenja frekvence d(f) je ± 0.1 Hz. Rezultati kažejo, da je sprememba sorazmerna prostornini teko­ čine v območju 0 — 1 ml. vzorec Slika 3: Steklena epruveta z merilno sondo Slika 4: Odvisnost spremembe frekvence sonde d f od prostornine s signali x l( t) in x2(t). V. MATKO: Merjenje poroznosti ob uporabi kvarčnih kristalov 3 . Z M A N J Š A N J E M E R I L N E N E G O T O V O S T I Negotovost merilnih rezultatov je izbolj­ šana z direktno digitalno metodo (DDM), ki zmanjša vpliv motenj s pomočjo enač­ be [Bonfig, 1988] * ^ ( 0 = - « ) ’ (24) K=0 xy (r) - križnokorelacijska funkcija g(u) - utežna funkcija O xx (r-u)- avtokorelacijska funkcija T - merilna perioda Za vsako vrednost r dobimo eno enačbo z različnim številom elementov. Da bi izračunali vrednosti utežnih funkcij g(0), g ( l) , . . „ g (L ) so enačbe združene v sis­ tem z L + 7 enačbami 4 °) M - 1) « v (o) < M + 0 = <■>«(») . ® „ ( - l-L) « « ( - J M oziroma v matričnem zapisu 4V = *xx g , (25) Uporabljena sta bila največji negativni časovni pomik r min = -P in največji pozi­ tivni pomik rmax = M. Sistem enačb ima tako P - L + M + 1 število enačb. Če izberemo M = - P + 2 L , ostaja L + l število enačb, tako da xx postane kva­ dratna matrika in dobimo Če je P = L določen, potem za izračun simetrične $ xx(r) uporabimo isto šte­ vilo vrednosti [avtokorelacijske funkcije (AKF)] pri pogoju rmin = -P = -L in r = M = L) za pozitivni in negativni x. Izračun utežne funkcije je poenostavljen, če je vhodni signal beli šum z avtokore- lacijsko funkcijo Iz tega sledi, da je i ( r ) = —— — -6 (r) , (29)0 ^ (0 ) xyK J Po tem ko smo formulirali (26) in upošte­ vali merilni čas t , dobimo utežno funkcijo g(z) (29) [Bonfig, 1988], 4 . M E R J E N J E P O R O Z N O S T I Zaradi posebej izbranih testnih signalov x l ( t ) in x2(t) se funkcija xyl (r) začne na začetku koordinatne osi in konča na koordinatni osi X, ko je r = t (slika 5). Zaradi tega je poroznost določena kot sprememba površine med funkcijama xv2 (r) in (r), katerih spremembo določa Cx. Na^ta način je upoštevan te­ stni signal v celotnem območju t kakor tudi kompenzacija sprememb pre­ dznakov v izračunu križnokorelacijske funkcije. V primerjavi z metodami, ki ne temeljijo na metodi DDM, je največja pridobitev izboljšano razmerje signal / šum za s 30 dB. K a l i b r a c i j a Frekvenco pretvorimo v enote prostorni­ ne s kalibriranjem razmerja med frekven­ co in prostornino za vsako epruveto. Za kalibracijo je uporabljeno živo srebro, ka­ terega masa je izmerjena z napako 0.01 % (pri znani temperaturi) [Weast, 1987], Upoštevane so tudi mehanske nelinear­ nosti epruvete, ki po podatkih proizvajal­ ca ne presegajo 0.01 %. Odvisnost je dodatno linearizirana s “ spline” metodo. V p l i v t e m p e r a t u r e in m e ­ r i l n a n a p a k a Vpliv temperature na meritev je upošte­ van na tri načine. Poznati moramo vpliv temperature na merilno opremo, na me­ rilni medij, v katerem meritev poteka (npr. tekočino, v kateri se test izvaja), in vpliv temperature zemljine na njene fizične la­ stnosti [Weast, 1987], Temperatura okolja vpliva na linear- df(Hz) T( ms) Slika 5: Funkciji Cr) in n, (t )4 u ( I)=«I 2 '>W=,l,n (0) 'liW , (27) V. MATKO: Merjenje poroznosti ob uporabi kvarčnih kristalov nost merilnega senzorja. Skupaj s kali- bracijo znaša merilna napaka 0.03%. Če je razmerje med izhodno frekvenco in prostornino znano (slika 4), dobimo enačbo V ( T ) = V(Ta)+ A V ( T ) , (30) Enačba (30) upošteva temperaturni vpliv spremembe prostornine vode v epruveti. Ker pa temperaturne spremembe vplivajo tudi na prostornino vzorca zemljine, je sprememba volumna izražena v določitvi specifične teže zemljine, kot sledi Y(T) = Y(T0)+Ay(T) , (31) V pogojih linearnega temeraturnega raz­ merja znotraj določenega temperaturne­ ga območja lahko zapišemo r ( T ) = V,(Te) ( l+ a V'(T -T 0)) , (32) Sprememba prostornine zaradi spremem­ be temperature v naravno vlažnih zemlji­ nah je izražena kot vsota sprememb pro­ stornin vseh faz zemljin d V ( T ) = d V ( T ) + dV„(T)+dVa ( T ) } (33) Slika 6: Videz izbranih vzorcev. Celotna merilna napaka senzorja za mer­ jenje poroznosti je odvisna od posameznih delnih vplivov, kot so nelinearnost epruve­ te, kalibracija z živim srebrom, vpliv tem­ perature na senzor (slika 4), linearizacija d f od V, napaka merjenja frekvence na­ paka merjenja specifične teže zemljine (31), sprememba prostornine vode v epru­ veti in sprememba prostornine vzorca dV(T) (33). Vsota vseh prispevkov znaša 0.1 % v temperaturnem območju 10 - 30 °C. 5 . E K S P E R IM E N T A L N O M E R J E N J E P O R O Z N O S T I Da bi testirali novo metodo, so bile za merjenje poroznosti izbrane vulkanske kamnine, ki so znane po svoji porozno­ sti. Izbrani so bili štirje značilni vzorci v približni velikosti 1 ml in mase 1 g ob mestu Puerto de Santiago (pobočje vulkana Mount Teide - 3715 m, otok Te­ nerife) (slika 6). Vsi vzorci so bili naključno izbrani. Da bi določili poroznost naključno izbranega trdnega vzorca (pri 20 °C), je bil vsak potopljen v testno epruveto (slika 3). Pred 800 --------------------------- 700 - ' 800 - £ 500 - t 400 - 300 - tem pa je bil potopljen referenčni element (steklo) z zanemarljivo poroznostjo ~ 0 % (slika 7). Frekvenca se ni dinamično spreminjala, kar kaže na to, da ni prišlo do izhajanja zraka iz epruvete. V nadaljevanju je bil v 200 - 100 - O 25 50 75 100 125 150 175 200 t (ms) Slika 7: Merjenje referenčnega elementa. V. MATKO: Merjenje poroznosti ob uporabi kvarčnih kristalov Slika 8: Izhajanje zraka po potopitvi vzorca. vodo potopljen suh, eden od štirih naključno izbranih vzorcev (teže 0,821 g). Ker je bil vzorec porozen, je zrak izhajal. To se kaže v dinamični spre­ membi frekvence (slika 8). Merjenje se izvaja, dokler se prehodni pojav izhajanja zraka ne konča (stabilno stanje). Odvisno od stopnje poroznosti je ta meja zasičenosti višja ali nižja, kot je prikazano še za ostale tri vzorce (slika 8). Pri znani temperaturi lahko določimo poroznost vzorca _ ---------------K raka --------------- , (34) v + vsuh vzorec zraka Poroznost vzorca na sliki 8 je 23.8 %. 6 . S K L E P Članek opisuje senzor za merjenje poroz­ nosti, ki uporablja kapacitivno odvisne kristale. Prikazana je odvisnost d f od pros­ tornine sonde senzorja. Poleg tega podaja uporabo direktne digitalne metode, ki vključuje vpliv testnih signalov na meri­ lno negotovost utežne funkcije. Formacija križnokoreiacijske funkcije med testnim signalom x (t) in odzivom sistema y (t) zmanjšuje vpliv vseh mo­ tiln ih signalov, ki niso korelirani s te­ stnim signalom x ( t) za s 30 dB [Bon- fig, 1988], Druge prednosti predlaga­ ne metode so visoka občutljivost, viso­ ka stabilnost, serijsko resonančno vezje, ki ni sestavljeno iz e lem entov! in C, razmer-je signal / šum ne vpliva na natančnost meritev, zmanjšanje motenj zaradi strukture in metode, dol­ goročna ponovljivost, zmanjšana histe­ reza [Matko, 1998] in nizka cena. Tre­ ba je opozoriti, da morajo biti upora­ bljeni pari kvarčnih kristalov s podob­ nimi temperaturnimi karakteristikami. Napaka in ponovljivost sta odvisna v največji meri od temperaturnih razlik karakteristik parov kristalov in tipa reza kristalov [Weast, 1987], L IT E R A T U R A Bertocco, M., Flammini, A., Marioli, D., Taroni, A., Fast and Robust Estimation of Resonant Sensors Signal Frequency, IEEE Trans. Instrum. Meas., 51 (2), April, pp. 326-330, 2002. Bonfig, K. W., Das Direkte Digitale Messverfahren (DDM) als Grundlage einfacher und dennoch genauer und störsicherer Sensoren, Sensor Nov., pp. 223-228, 1988. Dmowski, K., A new correlation method for improvement in selectivity of bulk trap measurements from capacitance and voltage transients, Rev. Sei. Instrum. 61(4), April, pp.1319-1325, 1990. Franz, H., Herstellung von Drucksensoren, Feinwerktechnik & Meßtechnik 95, H. 3, pp. 145-151,1987. Fredrich, J., Menendez, B., Wong, T., Imaging the pore structure of geomaterials, Science, vol. 268, pp. 276, 1995. Fripiat, J., Porosity and adsorption isotherms, Fractal Approach to Heterogeneous Chemistry, Wiley, pp. 28,1989. Guaranthe, G. R R, Christidis, K., Measurements of Surface Texture Using Ultrasound, IEEE Trans. Instrum. Meas., 50 (5), October, pp. 1144-1148, 2002. Matko, V., Koprivnikar, J., Capacitive sensor for water absorption measurement in glass-fiber resins using quartz crystals, IAAMSAD: South African branch of the Academy of Nonlinear Sciences, Proceedings, Durban, South Africa, pp. 440 - 4 4 3 ,1998a. Matko, V., Koprivnikar, J., Quartz sensor for water absorption measurement in glass-fiber resins,” IEEE Trans, instrum. Meas., 47 (5), Oct., pp. 1159-1162, 1998b. Meyer, K., Lorenz, P, BOhl-Kuhn, B., Klobes, R, Porous solids and their characterization, Cryst. Res. Techn., vol. 29, pp. 903, 1994. V. MATKO: Merjenje poroznosti ob uporabi kvarčnih kristalov Miller, G. L., Wagner, E. R., Resonant phase shift technique for the measurement of small changes in grounded capacitors, Rev. Sei. Instrum. 61(4), pp.1267, 1990. McGregor, M. C., Hersh, J. F„ Cutkosky, R. D., Harris, F. K., Kotter, F. R., New Apparatus at the National Bureau of Standards for Absolute Capacitance Measurement, IRE Trans. Instr. 1-7 (3-4), pp. 253-61,1958. Netto, A., Pore-size distribution in sandstones, Bull. Appl. Math., vol. 77, pp. 1101,1993. Sakai, S., Determination of pore size and pore size distribution, Journal of membrane science, vol. 96, pp. 91,1994. Sheng, P, Effective medium theory of sedimentary rocks, Phys. Rev. B., vol. 41, pp. 4507,1993. Stucchi, M., Maex, K., Frequency Dependence in Interline Capacitance Measurements, IEEE Trans. Instrum. Meas., 51 (3), Jun., pp. 537-543, 2002. Thompson, A. M „ The Precise Measurement of Small Capacitances, IRE Trans. Instr. 1-7(3-4), pp. 245-53,1958. Van Degrif, C. I , Modeling of tunnel diode oscillators, Rev. Sei. Instrum. 52(5), May, pp. 712-723,1981. West, R. C., CRC Handbook of Chemistry and Physic, 67 th edition, Boca Raton, Florida, pp. E49-E52,1987. Gradbeni vestnik • letnik 52, februar, 2003 NOVI DIPLOMANTI S PODROČJA GRADBENIŠTVA NOVI DIPLOMANTI S PODROČJA GRADBENIŠTVA UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO IN GEODEZIJO V IS O K O Š O L S K I S T R O K O V N I Š T U D IJ G R A D B E N I Š T V A Damijan Rupnik, Analiza ekonomske učinkovitosti gradnje poslovno-stanovanjskih stavb različnega standarda na štirih obravnavanih primerih, mentor doc. dr. Maruška Šubic Kovač Tomaž Šeliga, Digitalizacija gradbene knjige, mentor izr. prof. dr. Žiga Turk, somentor Tomo Cerovšek, univ.dipl.inž.grad. U N IV E R Z IT E T N I Š T U D IJ G R A D B E N I Š T V A Igor Lipanje, Konstruiranje armature s pomočjo programa SOFICAD, mentor prof. dr. Janez Duhovnik Matej Mavrič, Osnove in uporaba predstandarda EC8 za armiranobetonske okvirne konstrukcije, mentor prof. dr. Peter Fajfar, somentor prof. dr. Matej Fischinger Samo Mervar, Presoja delovanja MHE na Poljanski Sori, mentor prof. dr. Franci Steinman, somentor doc. dr. Primož Banovec Jernej Rebolj, Zasnova 400 kV daljnovodnih stebrov v luči novih evropskih predpisov, mentor izr. prof. dr. Darko Beg, somentor doc. dr. Branko Zadnik Rok Žižek, Primerjava programov EAVEK in ETABS - primerjava osnovnih elementov in njihova uporaba na primeru AB stavbe, mentor prof. dr. Peter Fajfar M A G IS T R S K I Š T U D IJ G R A D B E N I Š T V A Tanja Mahne, Organizacija projektnih okolij za doseganje ciljev gradbenih projektov v izvajalskih podjetjih, mentor doc. dr. Dušan Zupančič, somentor mag. Aleksander Srdič UNIVERZA V MARIBORU, FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO U N IV E R Z IT E T N I Š T U D IJ G R A D B E N I Š T V A Mitja Žnidarič, Jeklena hala razpona 50 m, mentor izr. prof. dr. Stojan Kravanja UNIVERZA V MARIBORU, FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO - EKONOMSKO POSLOVNA FAKULTETA U N IV E R Z IT E T N I Š T U D IJ G O S P O D A R S K E G A IN Ž E N I R S T V A Sebastijan Holc, Uvajanje vodenja prodajno-gradbenih projektov v podjetje SGP Konstruktor, mentor prof. dr. Mirko Pšunder, mentor EPF prof. dr. Anton Haue Lidija Tekauc, Zasnova in upravičenost izgradnje nove osnovne šole Šoštanj s športno dvorano, mentor prof. dr. Mirko Pšunder, mentor EPF prof. dr. Tanja Markovič Hribernik Rubriko ureja Jan Kristjan Juteršek, univ. dipl. inž. grad. Koledar prireditev KOLEDAR PRIREDITEV 1 6 .3 . - 2 3 . 3 . 2 0 0 3 3 r d W o r ld W a t e r F o r u m Kyoto, Shiga, Osaka; Japonska www.unido.org/en/doc/5165 fair@water-forum3.com 2 4 . 3 . - 2 6 . 3 . 2 0 0 3 L i f e - C y c l e C o s t A n a l y s i s a n d D e s ig n o f C iv i l I n f r a ­ s t r u c t u r e S y s t e m s , T h e 3 r d I n t e r n a t i o n a l W o r k s h o p Lausanne, Švica www.jcss.ethz.ch walzer@ibk.baug.ethz.ch 3 .4 . - 4 . 4 . 2 0 0 3 3 r d I n t e r n a t i o n a l P o s t g r a ­ d u a t e R e s e a r c h C o n f e ­ r e n c e in t h e B u i l t a n d H u m a n E n v i r o n m e n t Lizbona, Portugalska www.scpm.salford.ac.uk/bf2003 M.Hamblett@salford.ac.uk 8 . 4 - 1 2 . 4 . 2 0 0 3 M E G R A 2 0 0 3 G r a d b e n i s e j e m Gornja Radgona, Slovenija info@pomurski-sejem.si 8 .4 . - 1 0 . 4 . 2 0 0 3 T R A F F E X 2 0 0 3 T h e I n t e r n a t i o n a l T r a f f i c E n g in e e r in g , R o a d S a ­ fe ty , P a r k & H ig h w a y M a i n t e n a n c e E x h ib i t i o n Birmingham, Anglija www.traffex.com k.bentley@hemming-group.co.uk 1 2 . 4 . - 1 7 . 4 . 2 0 0 3 IT A W o r ld T u n n e l i n g C o n g r e s s 2 0 0 3 Amsterdam, Nizozemska www.betonvereniging.nl/wtc2003 info@wtc2003.nl 1 3 . 4 . - 1 7 . 4 . 2 0 0 3 B u i l d in g F a i r s B r n o 2 0 0 3 I n t e r n a t i o n a l B u i l d i n g F a i r Brno, Češka www.bcc.cz 2 8 . 4 . - 3 0 . 4 . 2 0 0 3 2 n d I n t e r n a t i o n a l C o n f e ­ r e n c e o n R iv e r B a s in M a n a g e m e n t 2 0 0 3 Las Palmas, Gran Canaria, Španija www.wessex.ac.uk/conferences/2003/ waterresources03 shobbs@wessex.ac.uk 6 . 5 . - 9 . 5 . 2 0 0 3 C o n c r e t e S t r u c t u r e s in S e i s m ic R e g io n s A t e n e , G r č i ja www.fib2003.gr oc2003@fib2003.gr 7 .5 . - 9 . 5 . 2 0 0 3 8 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e ­ r e n c e o n S t r u c t u r a l S t u d ie s , R e p a i r s a n d M a i n t e n a n c e o f H e r i t a g e A r c h i t e c t u r e ( S T R E M A H 2 0 0 3 ) H a lk id ik i , G r č i ja www.wessex.ac.uk/conferences/2003/ stremah03 gcossutta@wessex.ac.uk 7 . 5 . - 1 0 . 5 . 2 0 0 3 1 1 t h R in k e r I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n D e c o n ­ s t r u c t i o n a n d M a t e r i a l s R e u s e Gainesville, Florida, ZDA www.cce.ufl.edu/rinker11 chini@ufl.edu 8 .5 . - 1 0 . 5 . 2 0 0 3 S t r a t e g i s f o r P e r f o r m a n ­ c e in t h e A f t e r m a t h o f t h e W T C , C o n f e r e n c e o n T a l l B u i l d i n g s Kuala Lumpur, Malezija www.cibklutm.com cibkl@cibklutm.com 2 5 . 5 . - 2 9 . 5 . 2 0 0 3 9 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e ­ r e n c e o n T h e M e c h a n i c a l B e h a v io u r o f M a t e r i a l s ( IC M 9 ) Ženeva, Švica www.kenes.com/icm9 icm9@kenes.com 2 . 6 . - 5 . 6 . 2 0 0 3 1 1 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e ­ r e n c e o n W i n d E n g in e e r in g Lubbock, Texas www.icwe.ttu.edu kishor.mehta@coe.ttu.edu 9 . 6 . - 1 2 . 6 . 2 0 0 3 4 t h I n t e r n a t i o n a l C o n f e ­ r e n c e o n B e h a v io u r o f S t e e l S t r u c t u r e s in S e i ­ s m i c A r e a s ( S T E S S A 2 0 0 3 ) Neapelj, Italija http://balkema.ima.nl/instructions.htm fmm@unina.it 1 5 . 6 . - 1 8 . 6 . 2 0 0 3 C o ld C l i m a t e H V A C 2 0 0 3 C o ld C l i m a t e h e a t in g , v e n t i l a t o n a n d a i r - c o n d i ­ t i o n i n g Trondheim, Norveška www.energy.sintef.no/arr/cc2003/ elisabeth.sognen@energy.sintef.no 2 7 . 6 . - 2 9 . 6 . 2 0 0 3 I n t e r s o l a r 2 0 0 3 4 t h i n t e r n a t i o n a l s o l a r e n e r g y t r a d e f a i r a n d c o n f e r e n c e Freiburg, Nemčija www.intersolar.de info@intersolar.de Rubriko ureja Jan Kristjan Juteršek, univ. dipl. inž. grad., ki sprejema predloge za objavo na e-naslov: msg@izs.si. NAVODILA ZA ODDAJO OGLASA □ g la s la h k o o d d a te k o t : - r a s t r s k i f o r m a t J P E G , TIFF, E P S - C D R [v e r 8 . 0 a li m a n j) , p r i č e m e r je p o t r e b n o v s e č r k e s p r e m e n i t i v k r iv u lje V s e b in e je m o g o č e p o s la t i z r e d n o p o š to [d is k e ta ) a li p o E - p o š t i n a n a s le d n ja n a s lo v a : g ra d b . z v e z a @ s io l. n e t j t d . r o b e r t @ s io l . n e t 1/3 52 X 2 2 3 mm Gradbeni vsetnik je strokovno znanstvena revija, s katero pred­ stavljamo slovenski in tu ji stro­ kovni javnosti dosežke z vseh področij gradbeništva. Revija je tudi člansko glasilo Zveze grad­ benih inženirjev in tehnikov Slo­ venije ter Matične sekcije grad­ benih inženirjev pri Inženirski zbornici Slovenije. Revija izhaja mesečno v nakladi 2860 izvodov. Med naročniki je tudi 52 naslovov iztujine; z neka­ terimi tujim i naslovi pa si revijo izmenjujemo. Leta 2001 smo skromno obele­ ž ili 50 letnico neprekinjenega izhajanja in si želimo, da bi se slovensko gradbeništvo z revijo ponašalo tudi v prihodnosti, ko bo z širjenjem globalizacije na veliki preizkušnji naša strokovna in nacionalna zavest. Če bomo sodelovali, bomo ohranili svojo prestižno, v slovenskem jeziku pisano revijo, ki nas bo povezo­ vala, nas izobraževala, preko ka­ tere bomo lahko komunicirali s kolegi v domovini in tu jin i, se spoznavali in merili med seboj v znanju. Bodočnost Gradbenega vestnika je odvisna od nas, zato Vas va­ bimo k pisanju člankov, v družbo naročnikov in k prispevanju rek­ lamnih oglasov. Z a re k la m n e o g la s e s e p r ip o ro č a m o po n a s le d n je m c e n ik u : □vitek: zadnja stran 1/1 (1B5 x 245 mm) 2 0 0 .Q 0 0 .0 0 SIT + DDV Notranja stran 1/1 [165 x 24 5 mm) 1 5 0 .0 0 0 ,0 0 SIT + D DV N. S. 2 /3 ( 1 0 8 x 2 3 3 mm) 1 3 0 .0 0 0 ,0 0 SIT + D DV N.S. 1 /2 (1 6 5 X 115 mm) 1 0 0 .0 0 0 ,0 0 SIT + D DV N. S. 1 /3 ( 5 2 x 2 3 3 mm) 7 5 .0 0 0 ,0 0 SIT + D DV N. S. 1 /4 ( 1 6 5 x 6 0 mm) 4 0 .0 0 0 ,0 0 SIT + D DV PRIPRAVLJALNI SEMINARJI ZA STROKOVNI IZPIT V GRADBENIŠTVU, ARHITEKTURI IN KRAJINSKI ARHITEKTURI V LETU 2003 MESEC SEMINAR IZPITI GRADBENIKI ARHITEKTI KRAJINARJI Marec 1 7 .-2 1 . pisni: 1.3. ustni: 10. -13 .3 . pisni: 22.3. April 14. -18 . ustni: 1. - 4.4. Maj 1 9 .-2 3 . pisni: 31.5. Junij ustni: 9. -1 3 .6 . September 22. - 26. Oktober 20. - 24. pisni: 25.10. November 1 7 .-2 1 . ustni:3. - 7.11. pisni: 22.11. pisni: 8.11. ustni: 1 7 .-2 0 .1 1 . December 1 5 .-1 9 . ustni: 1,- 4.12. A. PRIPRAVLJALNE SEMINARJE organ iz ira Z veza društev gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije (ZDGITS), Karlovška 3, 1000 Ljubljana (telefon/fax: 01 /422-46-22), E-mail: gradb.zveza@ siol.net Sem inar za G RADBENIKE poteka 5 dni (46 ur) in pripravlja kandidate za splošni in posebni del s trokovnega izpita, Cena sem inarja znaša 102.000,00 SIT z DDV. Sem inar za ARHITEKTE IN KRAJINSKE ARHITEKTE poteka (prve) 3 dni in jih pripravlja za splošni del s trokovnega izpita. Cena sem inarja je 51.600,00 SIT z DDV. K sem inarju vab im o tudi kandidate, ki so že opravili strokovni izpit po določeni stopnji izobrazbe, pa so si pridobili višjo in m orajo opravljati dopolniln i strokovni izpit. Ponujamo jim predavanje iz področja “ Investicijski procesi in vodenje pro jektov” . Cena predavanja in literature je 14.400,00 SIT z DDV. Sem inar ni obvezen ! Izvedba sem inarja je o dv isna od š tev ila p rijav (na jm anj 20 kandidatov). U deleženca prijavi k sem inarju plačnik (podjetje, družba, ustanova, sam udeleženec ...). Prijavo v obliki dopisa je potrebno poslati organizatorju najkasneje 20 dni pred pričetkom do ločenega seminarja. Prijava m ora vsebovati: priimek, ime, poklic (zadnja pridob ljena izobrazba), in naslov prijavljenega kandidata ter naslov in davčno številko plačnika. Sam oplačnik mora k prijavi priložiti kopijo dokazila o plačilu. Poslovni račun ZDGITS je 0 2 0 1 7 -0 0 1 5 3 9 8 9 5 5 ; davčna številka 7 9 7 4 8 7 6 7 . B. STROKOVNI IZPITI potekajo pri Inženirski zbornici Slovenije (IZS), Jarška 10 B, 1000 Ljubljana. Informacije je m ogoče dobiti pri Ge. Terezi Rebernik od 10.00 do 12.00 ure, po telefonu 01 /547-33-15, fax. 01 /547-33-20, spletna stran: http://www.izs.si