GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE IN MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV INŽENIRSKE ZBORNICE SLOVENIJE Poštnina plačana pri pošti 1102 Ljubljana Gradbeni vestnik GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE in MATIČNE SEKCIJE GRADBENIH INŽENIRJEV INŽENIRSKE ZBORNICE SLOVENIJE UDK-UDC 05 : 625; ISSN 0017-2774 Ljubljana, januar 2009, letnik 58, str. 1-28 Izdajatelj: Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije (ZDGITS), Leskoškova 9e, 1000 Ljubljana, telefon 01 52 40 200; faks 01 52 40 199 v sodelovanju z Matično sekcijo gradbenih inženirjev Inženirske zbornice Slovenije (MSG IZS), ob podpori Javne agencije za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije, Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani in Zavoda za gradbeništvo Slovenije Izdajateljski svet: ZDGITS: mag. Andrej Kerin prof. dr. Matjaž Mikoš Jakob Presečnik MSG IZS: Gorazd Humar mag. Črtomir Remec doc. dr. Branko Zadnik FGG Ljubljana: doc. dr. Marijan Žura FG Maribor: Milan Kuhta ZAG: prof. dr. Miha Tomaževič Glavni in odgovorni urednik: prof. dr. Janez Duhovnik Sodelavec pri MSG IZS: Jan Kristjan Juteršek Lektor: Jan Grabnar Lektorica angleških povzetkov: Darja Okorn Tajnica: Anka Holobar Oblikovalska zasnova: Mateja Goršič Tehnično urejanje, prelom in tisk: Kočevski tisk Naklada: 3000 izvodov Podatki o objavah v reviji so navedeni v bibliografskih bazah COBISS in ICONDA (The Int. Construction Database) ter na http://www.zveza-dgits.si. Letno izide 12 številk. Letna naročnina za individualne naročnike znaša 22,95 EUR; za študente in upokojence 9,18 EUR; za družbe, ustanove in samostojne podjetnike 169,79 EUR za en izvod revije; za naročnike iz tujine 80,00 EUR. V ceni je vštet DDV. Poslovni račun ZDGITS pri NLB Ljubljana: SI56 0201 7001 5398 955 Navodila avtorjem za pripravo člankov in drugih prispevkov • Uredništvo sprejema v objavo znanstvene in strokovne članke s področja gradbeništva in druge prispevke, pomembne in zanimive za gradbeno stroko. • Znanstvene in strokovne članke pred objavo pregleda najmanj en anonimen recenzent, ki ga določi glavni in odgovorni urednik. • Besedilo prispevkov mora biti napisano v slovenščini. • Besedilo mora biti izpisano z znaki velikosti 12 pik z dvojnim presledkom med vrsticami. • Prispevki morajo imeti naslov, imena in priimke avtorjev ter besedilo prispevka. • Besedilo člankov mora obvezno imeti: naslov članka v slovenščini (velike črke); naslov članka v angleščini (velike črke); oznako ali je članek strokoven ali znanstven; nazive, imena in priimke avtorjev ter njihove naslove; naslov POVZETEK in povzetek v slovenščini; naslov SUMMARY in povzetek v angleščini; naslov UVOD in besedilo uvoda; naslov naslednjega poglavja (velike črke) in besedilo poglavja; naslov razdelka in besedilo razdelka (neobvezno); ..., naslov SKLEP in besedilo sklepa; naslov ZAHVALA in besedilo zahvale (neobvezno); naslov LITERATURA in seznam literature; naslov DODATEK in besedilo dodatka (neobvezno). Če je dodatkov več, so dodatki označeni še z A, B, C, itn. • Poglavja in razdelki so lahko oštevilčeni. • Slike, preglednice in fotografije morajo biti omenjene v besedilu prispevka, oštevilčene in opremljene s podnapisi, ki pojasnjujejo njihovo vsebino. Vse slike in fotografije v elektronski obliki (slike v običajnih vektorskih grafičnih formatih, fotografije v formatih .tif ali .jpg visoke ločljivosti) morajo biti v posebnih datotekah, običajne fotografije pa priložene. • Enačbe morajo biti na desnem robu označene z zaporedno številko v okroglem oklepaju. • Kot decimalno ločilo je treba uporabiti vejico. • Uporabljena in citirana dela morajo biti navedena med besedilom prispevka z oznako v obliki: [priimek prvega avtorja, leto objave]. V istem letu objavljena dela istega avtorja morajo biti označena še z oznakami a, b, c, itn. • V poglavju LITERATURA so uporabljena in citirana dela opisana z naslednjimi podatki: priimek, ime prvega avtorja (lahko okrajšano), priimki in imena drugih avtorjev, naslov dela, način objave, leto objave. • Način objave je opisan s podatki: knjige: založba; revije: ime revije, založba, letnik, številka, strani od do; zborniki: naziv sestanka, organizator, kraj in datum sestanka, strani od do; raziskovalna poročila: vrsta poročila, naročnik, oznaka pogodbe; za druge vrste virov: kratek opis, npr. v zasebnem pogovoru. • Prispevke je treba poslati glavnemu in odgovornemu uredniku prof. dr. Janezu Duhovniku na naslov: FGG, Jamova 2, 1000 LJUBLJANA oz. janez.duhovnik@fgg.uni-lj.si. V spremnem dopisu mora avtor članka napisati, kakšna je po njegovem mnenju vsebina članka (pretežno znanstvena, pretežno strokovna) oziroma za katero rubriko je po njegovem mnenju prispevek primeren. Prispevke je treba poslati v enem izvodu na papirju in v elektronski obliki v formatu MS WORD in v 8. točki določenih grafičnih formatih. Uredništvo Vsebina • Contents Nagrajeni gradbeniki stran 2 NAGRADE INŽENIRSKE ZBORNICE SLOVENIJE 2008 Članki* Papers stran 3 Danilo Malnar, univ. dipl. inž. grad. Matej Jarm, univ. dipl. inž. grad. IZGRADNJA PILOTNE STENE PZ-1 IN PS-1 NA CESTI G1-5 CELJE-SEVNICA-KRŠKO CONSTRUCTION OF PILE WALLS PZ-1 AND PS-1 ON THE ROAD G1-5 CELJE-SEVNICA-KRŠKO stran 8 mag. Marko Gspan, univ. dipl. inž. grad. prof. dr. Mitja Brilly, univ. dipl. inž. grad. prof. dr. Viktor Grilc, univ. dipl. inž. kem. tehnol. ORODJA ZA OCENJEVANJE UČINKOVITOSTI UPRAVLJANJA S KOMUNALNO INFRASTRUKTURO (Program COST Action C18, 2004-2008) TOOLS FOR PERFORMANCE ASSESSMENT OF URBAN INFRASTRUCTURE SERVICES (COST Action C18, 2004-2008) stran 16 mag. Andrej Ivanič, univ. dipl. inž. grad. Samo Lubej, univ. dipl. inž. grad. IZBOLJŠANJE STIKA MED CEMENTNO MALTO IN KONTINUIRANIMI OGLJIKOVIMI VLAKNI BOND IMPROVEMENT IN CEMENTITIOUS MORTARS REINFORCED WITH CONTINUOUS CARBON FILAMENTS Odmev stran 23 dr. Tomaž Rojc, univ. dipl. inž. grad. PRIPOMBE K ČLANKU BOČNA ZVRNITEV LESENEGA KROŽNEGA LOKA Novice iz ZDGITS stran 28 dr. Janez Reflak, univ. dipl. inž. grad. SPORAZUM MED ZVEZO GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE IN HRVATSKIM SAVEZOM GRADEVINSKIH INŽENJERA Novi diplomanti J. K. Juteršek, univ. dipl. inž. grad. Koledar prireditev J. K. Juteršek, univ. dipl. inž. grad. Slika na naslovnici: Opaž in armatura sekundarnega betona v strojničnem jašku ČHE Avče foto Jasmina Hlača NAGRADE INŽENIRSKE ZBORNICE SLOVENIJE 2008 Nagrado za življenjsko delo na področju izvajanja programa izgradnje avtocest je prejel prof. dr. Milenko Pržulj, univ. dipl. inž. grad. Prof. dr. Milenko Pržulj je diplomiral na Fakulteti za gradbeništvo Univerze v Sarajevu, kjer je opravil tudi podiplomski študij tehnične mehanike. Z dosežki v projektiranju in gradnji avtocest in mostov se je najprej seznanil v Italiji in Nemčiji, kasneje pa še s študijskimi potovanji in specializacijami v Angliji, Švici in ZDA. Doktoriral je leta 1990 na Fakulteti za gradbeništvo v Zagrebu z zagovorom teze Analiza intervencij pri porazdelitvi napetosti v mostnih preklad-nih konstrukcijah. Do leta 1994 je objavil dva univerzitetna učbenika, osem monografij in publikacij ter 80 strokovnih člankov. Od leta 1994 sodeluje pri uresničevanju Nacionalnega programa izgradnje avtocest v Republiki Sloveniji, nadgrajuje delo v praksi z znanstvenimi, raziskovalnimi in strokovnimi prispevki, ostaja še naprej predavatelj na podiplomskem študiju na Gradbeni fakulteti v Sarajevu in deluje kot svetovalec v Republiki Bosni in Hercegovini pri najzahtevnejših tehničnih rešitvah pri gradnji mostov. Prof. dr. Pržulj je eden strokovnih stebrov, ki s svojim širokim znanjem pomembno dopolnjuje aktivnosti pri tehnični izvedbi Nacionalnega programa izgradnje avtocest v Republiki Sloveniji. Zaradi navedenega ga utemeljeno in upravičeno uvrščamo v ozko skupino strokovnjakov, ki je pri projektiranju in izvedbi omogočila uporabo najmodernejših tehničnih rešitev, le-te pa se brez zadržkov uvrščajo tudi v učno bazo za študente in mlade inženirje. To potrjuje tudi dejstvo, da je prof dr. Pržulj napisal pretežni del slovenskih smernic za projektiranje mostov in podpornih konstrukcij. Bil je tudi član ocenjevalnih žirij konstruktorsko-arhitek-tonskih javnih natečajev mostov v Sloveniji. Prof. dr. Pržulj sodeluje tudi v geološko-geo-mehanskem konziliju in v komisiji za velike objekte, ki ju je imenoval DARS, d. d., ter v tehničnem odboru za objekte. Sodelovanje prof. dr. Pržulja pri gradnji slovenskih avtocest je mogoče zaslediti na vseh pomembnih trasah in objektih. Posebej je treba poudariti, da je pri tem nenehno iskal dobre tehnične rešitve, upoštevajoč tudi njihovo ekonomsko stran. Nagrado za več inženirskih dosežkov v določenem časovnem obdobju na področju varovanja in obnove stavbne dediščine v Sloveniji in tujini je prejel prof. dr. Roko Žarnic, univ. dipl. inž. grad. Prof. dr. Roko Žarnic, univerzitetni diplomirani inženir gradbeništva, strokovno, raziskovalno in pedagoško deluje na področju varovanja in obnove stavbne dediščine v Sloveniji in tujini od leta 1979. Izreden pomen njegovega dela je v neprekinjenem delovanju na področju zaščite kulturne dediščine z oblikovanjem trajnostnega pristopa k obnovi stavb z razvojem postopkov, metod in orodij za projektiranje prenove stavb kulturne dediščine in z vodenjem številnih raziskovalno-razvojnih projektov doma in v tujini. Prof. dr. Žarnic je pomembno prispeval k razvoju celovitega inženirskega pristopa k obnovi stavbne dediščine. Jedro njegovega dela je razvoj računskega modela za analizo protipotresne odpornosti zidanih konstrukcij in okvirnih konstrukcij, zapolnjenih z zidanimi polnili, ter metode utrditve konstrukcij. Slednje je kasneje nadgrajeval v povezavi z energijsko učinkovito metodo temperiranja stavbnega tkiva za preprečevanje propadanja materiala. Svoje raziskovalno-razvojno delovanje je ves čas dopolnjeval tudi z aplikacijo razvitih metod v praksi. Metoda ojačitve zidanih obokov z lahkimi betoni se je uveljavila v slovenskem prostoru in postala ena izmed uspešnejših rešitev za protipotresno utrditev in zvišanje nosilnosti obokov. V praksi je bila na primer uporabljena pri popotresni sanaciji stavb v Posočju, kjer je bila izdelana utrditev zidov na preko sto stavbah kulturne dediščine, med njimi je tudi več kot dvajset sakralnih objektov. Metodo ogrevanja masivnih zidov starih zgradb, s katero se učinkovito uravnava mikroklima in zmanjšuje vlažnost zidov, je s sodelavci računsko utemeljil in prenesel v slovenski prostor, kjer je bila uporabljena v gradu Brežice in cerkvah Mokronog in Teharje. Primer aplikacije trajnostnega pristopa k prenovi in vzdrževanju kulturne dediščine predstavlja vgradnja sistema aktivnega monitoringa mikroklime v cerkvi sv. Trojice v Hrastovljah, katerega namen je preprečevanje klimatsko pogojenih poškodb na stavbnem tkivu. Računski postopki za predvidevanje obnašanja armiranobetonskih okvirnih konstrukcij z zidanimi polnili so našli pot v vsakdanjo prakso ne samo pri nas, ampak tudi po svetu. Na eni izmed mednarodnih konferenc je projektant prenove okvirnega jeklenega nebotičnika s pomočjo zidanih polnil v Čikagu poročal o uporabi računskega postopka, ki ga je razvil prof. dr. Žarnic. Prof. Žarnic se uspešno posveča strateškim prizadevanjem gradbene stroke za trajnostno ravnanje s stavbno dediščino. Pri tem povezuje raziskave in tehnološki razvoj na področju obnove stavbne dediščine z aplikativnimi potrebami inženirske stroke. Naziv Častni član IZS je prejel Željko Blažeka, univ. dipl. inž. grad., za zasluge ob ustanovitvi Inženirske zbornice Slovenije in delo v njej Željko Blažeka, ustanovni član Inženirske zbornice Slovenije, je bil eden od pobudnikov za njeno ustanovitev že v času nastajanja Zakona o graditvi objektov, ki je bil sprejet v letu 1996. V imenu iniciativne skupine inženirjev je sklical in vodil prvi ustanovni občni zbor 20. novembra 1996 v Mariboru. Bil je izvoljen za prvega začasnega predsednika Inženirske zbornice Slovenije. Njegova posebna zasluga je dogovor z začasnim vodstvom, ki je bilo izvoljeno na ustanovnem občnem zboru v Ljubljani dan kasneje, da veljata oba ustanovna občna zbora, udeleženci obeh zborov pa za ustanovne člane IZS. Ob tem je postal član skupnega začasnega vodstva. Sledil je osnovni ideji in namenu, da steče konstituiranje zbornice in njenih organov čim hitreje, brez neljubih zapletov in da se začne udejanjanje njenega zakonsko predvidenega poslanstva ter pristojnosti za zagotavljanje strokovnosti in javnega interesa na področju graditve objektov. Željko Blažeka ostaja ves čas dejaven v zborničnih dogajanjih zlasti s sodelovanjem v delovnih skupinah pri obravnavi zakonskih predlogov in predpisov na področju urejanja voda in varstva okolja. Njegova aktivnost je bila med drugimi tudi ena od referenc za ustanovitev Regijske pisarne IZS v Mariboru. Z njenim odborom sodeluje v smislu vsebinske podpore in svežih idej. Njegovo strokovno in organizacijsko delo ter odnos do inženirstva predstavljajo nenehen in dragocen doprinos za uveljavljanje in prepoznavanje pomembnosti inženirske stroke. IZGRADNJA PILOTNE STENE PZ-1 IN PS-1 NA CESTI Gl-5 CELJE-SEVNICA-KRŠKO CONSTRUCTION OF PILE WALLS PZ-1 AND PS-1 ON THE ROAD G1-5 CELJE-SEVNICA-KRŠKO Danilo Malnar, univ. dipl. inž. grad. Strokovni članek danilo.malnar@cgp.si UDK: 624154:625.73 Matej Jarm, univ. dipl. inž. grad. matej.jarm@cgp.si CGP, d. d., Ljubljanska cesta 36, 8000 Novo mesto Povzetek l V sklopu izgradnje hidroelektrarne Blanca je bila potrebna rekonstrukcija ceste G1-5 Celje-Sevnica-Krško. Niveleta obstoječe ceste je bila spremenjena. Kjer ni bilo možno izvesti brežine v ustreznem naklonu, sta bili izvedeni pilotni steni. V članku je predstavljena izvedba pilotne stene PZ-1 in PS-1 na odseku rekonstrukcije ceste G1-5. Summary l In connection with the construction of Blanca hydroelectric power plant a reconstruction of road G1-5 Sevnica-Krsko is required. Due to the changed levelling of the road a pile wall has been constructed in the area where the slope cannot be built in the needed inclination. The construction of the pile walls PZ1 and PS1 within section of the reconstructed road G1-5 is presented in the paper. l«UVOD V sklopu izgradnje dela bazena HE Blanca je bila potrebna rekonstrukcija ceste Gl-5 Celje-Sevnica-Krško. Članek obravnava del ceste, ki poteka po desnem bregu Save ob akumulacijskem bazenu HE Blanca. Niveleto ceste je bilo treba prilagoditi zaradi višjega nivoja reke Save. Le-ta je sedaj v akumulacijskem bazenu višji za ca. 9 m. Vozišče ceste je sedaj tudi razširjeno. Zaradi korekcije nivelete ceste in vpliva akumulacijskega bazena so bili izvedeni potrebni ukrepi za stabilnost brežine. Rekonstrukcija glavne ceste je razdeljena na več odsekov v skupni dolžini 3,41 km. Zaradi erozije reke so brežine zavarovane s kamnitimi oblogami. Od km 4 + 096,94 do 4 + 159,03 se je izvedel podporni zid PZ-1. Od km 4 + 174,00 do km 4 + 409,70 se je izvedla pilotna stena PS-1. Slika 1* Odsek gradnje pilotne stene PZ-l in PS-l 2'GEOTEHNIČNI PODATKI V fazi projektiranja so bile na tem odseku izvedene geotehnične vrtine. Iz rezultatov je razvidno, da obstoječa trasa ceste poteka po rečni terasi, ki jo gradijo spodnje- in zgor- njekredni fliš ter pripadajoči pobočni grušč. Za omenjeno podlago je značilno menjavanje mikritnega apnenca, laporja, lapornega apnenca ter breče. V mikritnem in lapornem apnencu lahko segajo vplivi preperevanja do globine ca. 8 m. Kompaktna in nepreperela kamnina je v odvisnosti od porušenosti in od prevladujoče komponente nizko do visoko penetrabilna, karbonatna breča in preperela kamnina pa sta visoko penetrabilni. V obravnavanem odseku je bila ugotovljena podtalnica le na stiku pobočnega grušča s podlago. Slika 2* Karakteristični prerez čez pilotno steno PS-1 oz. PZ-1 3*SODELUJOČI NA PROJEKTU Investitorja rekonstrukcije ceste G1-5 sta bila Infra, d. o. o., in Direkcija Republike Slovenije za ceste. Projekt rekonstrukcije ceste G1-5 in pilotne stene PZ-1 ter PS-1 je za fazo projekta za gradbeno dovoljenje izdelalo podjetje Lineal, d. o. o. Izvajalec objektov je bil CGP, d. d. Izdelava projektov za izvedbo je bila pogodbena obveznost CGP, d. d. Za projektiranje je bilo izbrano podjetje Gradis biro za projektiranje, d. o. o., Maribor, izvajanje pilotov je izvedlo podjetje Konstruktor NGR, d. o. o. Nadzor nad gradnjo je izvajalo podjetje SCP, d. o. o., geotehnične raziskave v fazi projektiranja je izvajalo podjetje Irgo Consulting, d. o. o., v fazi izvedbe pa je izvajal geotehnični nadzor GI ZRMK, d. o. o. 4 • KONSTRUKCIJA PZ-1 IN PS-1 Podporni konstrukciji ceste sta umeščeni na delu, kjer je niveleta nove ceste višja od nivelete obstoječe ceste in bi z brežinami nasipov v naklonu 1 : 2 segala v svetli profil bazena hidroelektrarne. Podporno konstrukcijo predstavljata pilotni steni PZ-1 dolžine 62,09 m in PS-1 dolžine 235,68 m z uvrtanimi piloti premera 125 cm. Piloti so povezani s pilotno gredjo, na kateri je armiranobetonski zid višine od 2 do 5,5 m. Maksimalna statična višina konstrukcije je 16 m. Za PZ-1 je bilo predvidenih 21 uvrtanih pilotov, za PS-1 pa 91 uvrtanih pilotov. Vpeti so v kompaktno podlago min. 4D (5,0 m), so na medosnem razmaku 2,5-3,75 m. Njihova predvidena dolžina je bila od 8 do 12 m. Pilote med seboj povezuje pilotna greda dimenzij 165/100 cm ter zid nad njo. Grede so medsebojno dilatirane in izvedene v več delovnih taktih. Zid se je izvedel po zabe-toniranju pilotne grede, ki je prav tako di-latirana in izvedena v več taktih. Vanjo so se izvedle odprtine za morebitno potrebno naknadno sidranje. Na podpornem zidu se je izvedel robni venec s kovinsko ograjo za pešce. Piloti, greda in zid so zgrajeni iz vodotesnega betona C25/30 PV-II za stopnjo izpostavljenosti XC-2. Uporabljena je armatura tipa BSt 500S. Obdelava brežin se je izvedla po izdelavi stene. 5 • IZVEDBA OBJEKTOV Slika 3* Betoniranje pilotov pilotne stene PZ-1 Dela so se izvajala v sledečih fazah: - izvedba povoznega delovnega platoja z za-klinjanjem v brežino, - izvedba armiranobetonskih uvrtanih pilotov, - znižanje platoja za 70 cm, - odsekanje glav pilotov, - polaganje podložnega betona za gredo, - postavitev opaža in armature za gredo, - betoniranje sidrne grede, - razopaženje grede in priprava opaža za zid, - betoniranje zidu, - razopaževanje in zasip za zidom, - površinski odkop zemljine in priprava podlage za izvedbo zaščite brežine, izkop za nožico, - polaganje geotekstila, izdelava obloge brežine, - ureditev površinskega odvodnjavanja in okolice, - montaža varovalne ograje. Izvedba pilotov je potekala po tehnologiji Benotto. Piloti so se izvajali zaporedno. V fazi projektiranja je bilo predvideno, da se izvedejo sondažni piloti na vsakih 50 m, kar pa je bilo v fazi izvedbe del zaradi vzporednega poteka prometa skorajda nemogoče. V fazi izvajanja pilotov je bilo ugotovljeno, da je potek geološkega profila drugačen, kot je bil predviden v geotehničnem elaboratu. Slika 4* Preprojektiranje vpete pilotne stene na okvirno konstrukcijo Slika 5* Analiza okvirne konstrukcije s pomočjo računalniškega programa Plaxis Dolžina pilotov se je tako sprotno prilagajala, s tem da se je ohranjala globina vpetja v trdno podlago. V času izvedbe vrtin za pilote od P8 do P14 je bila ugotovljena neskladnost razmer s projektnimi smernicami. Predvidena kompaktna hribinska podlaga se ni pojavila tudi do globine 15 m. Pod debelim slojem meljne gline (4 m) sta bili plasti za-glinjenega apnenca in pregnetene ter pretrte mase apnenca. Na osnovi geoloških popisov vrtin in ugotovitev se je izvedla ponovna sta- bilnostna analiza. Nadaljnje poglabljanje ni bilo smiselno, zato se je izvedlo temeljenje podpornega zidu na dveh pilotih premera 125 cm. Na tem delu se je statični model vpete pilotne stene spremenil v okvirni sistem z dvema vrstama pilotov in s pilotno blazino nad njima. Na območju pilotov od P30 do P80 PS-1 so se pod površjem pojavile trdne plasti mikritnega apnenca. Zaradi ugodne geološke sestave in cilja, izvesti varno in ekonomično konstrukcijo, se je na tem delu pristopilo k preprojektiranju. Od pilota P30 do P50 (v dolžini ca. 50 m) se je izvedel težnostni zid s plitvim temeljenjem. Od pilota P50 do pilota P80 pa so se skrajšale dolžine pilotov, tako da so sedaj vpeti ca. 3D v mikritni apnenec. V obe konstrukciji se je vgradilo 3000 m3 betona C25/30 in 300 t armature tipa Bst 500 S. Za potrebe izvedbe opaža grede in sten se je uporabljal klasičen stenski opaž tipa Doka in Farezin. Slika 6* Izvedba okvirne podporne konstrukcije Slika 7* Izvedba pilotne stene PS-1 6 • NADZOR IN ZAGOTAVLJANJE KVALITETE TER TEHNIČNO OPAZOVANJE - MONITORING V fazi priprave na izvajanje projekta je bil izdelan tehnološko-ekonomski elaborat, v katerem je podrobno definirana tehnologija izvedbe, organizacija gradbišča, terminski plan s potrebnimi viri, potrebni načrti opažev in podpornih odrov, vir in kvaliteta vgrajenih materialov, projekt betona in program zagotavljanja tekoče kontrole v fazi izvedbe. S tekočo kontrolo se je zagotavljalo sprotno geomehansko opazovanje s strani izvajalca in nadzora. Sprotno se je ugotavljalo dejansko sestavo tal in izvajalo korekcijo geotehničnega profila. Med gradnjo se je zagotavljalo sprotno merjenje horizontalnih pomikov s pomočjo reperjev. Ob pilotni steni so bili vgrajeni inklinometri za opazovanje in merjenje horizontalnih deformacij. 7*SKLEP Rekonstrukcija ceste se je izvajala ves čas vzporedno z gostim prometom. Le-ta je bil urejen s polovičnimi zaporami na več odsekih. Deloma je bila zato ovirana tudi dobava materialov, predvsem betonov. Dela so bila dodatno otežena v času visokega vodostaja Save, saj je bil tedaj nemogoč dostop po gradbiščni poti. Projekt se je uspešno zaključil kljub nastalim motnjam. Dela so bila izvedena v šestih mesecih. Za uspešno zaključen projekt je bila ključna dobra koordinacija med projektantom, nadzorom in izvajalcem ter njegovo tehnično službo. 8 * LITERATURA Načrt pilotne stene PS-1 v trasi G1-5 od km 4 + 174,00 do km 4 + 409,70, projekt za pridobitev gradbenega dovoljenja (PGD), številka IBBL-A200/035A, Lineal, d. o. o., Maribor, 2007. Načrt podpornega zidu PZ-1 v trasi G1-5 od km 4 + 096,94 do km 4 + 159,03, projekt za pridobitev gradbenega dovoljenja (PGD), številka IBBL-A200/035A, Lineal, d. o. o., Maribor, 2007. Pilotna stena PS-1 od km 4 + 174,00 do km 4 + 409,70, projekt za izvedbo (PZI), številka 4141, Gradis biro za projektiranje Maribor, d. o. o., marec-julij, 2008. Podporni zid PZ-1 od km 4+096,94 do km 4 + 159,03, projekt za izvedbo (PZI), številka 4142, Gradis biro za projektiranje Maribor, d. o. o., marec, 2008. Tehnološko ekonomski elaborat za pilotno steno PS-1, štev. 01 -TS/3/32-08, CGP, d. d., april 2008. Tehnološko ekonomski elaborat za podporni zid PZ-1, štev. 01-TS/3/27-08, CGP, d. d., april 2008. ORODJA ZA OCENJEVANJE UČINKOVITOSTI UPRAVLJANJA S KOMUNALNO INFRASTRUKTURO (Program COST Action C18, 2004-2008) TOOLS FOR PERFORMANCE ASSESSMENT OF URBAN INFRASTRUCTURE SERVICES (COST Action C18, 2004-2008) mag. Marko Gspan, univ. dipl. inž. grad. Strokovni članek Vodovod - Kanalizacija, d. o. o., Vodovodna cesta 90, UDK: 628.1/.4:711.8 1000 Ljubljana prof. dr. Mitja Brilly, univ. dipl. inž. grad. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Hajdrihova 28, 1000 Ljubljana prof. dr. Viktor Grilc, univ. dipl. inž. kem. tehnol. Kemijski inštitut, Hajdrihova 19, 1000 Ljubljana Povzetek l Članek v strnjeni obliki predstavlja potek in okvirne rezultate štiriletnega dela udeležencev mednarodnega raziskovalnega programa »Performance assessment of urban infrastructure services: the case of water supply, wastewater and solid waste, COST Action C18«. Summary l The aim of the paper is short presentation of four year work in COST Action C18 programme: »Performance assessment of urban infrastructure services: the case of water supply, wastewater and solid waste«. 1«UVOD COST je ustaljena okrajšava za eno izmed najstarejših evropskih znanstvenih omrežij, ki od leta 1971 skrbi za medvladno sodelovanje na področju znanstvenih in tehničnih raziskav (Cooperation in the field of Scientific and Technical research) ter vzpodbuja mobilnost evropskih raziskovalcev na številnih znanstvenih področjih. Glavni urad programa se nahaja v Bruslju. V njegovem okviru je od marca 2004 do maja 2008 potekal tudi mednarodni program (Action) C18 z naslovom Ocenjevanje učinkovitosti upravljanja s komunalno infrastrukturo na področju oskrbe z vodo, odpadnih voda in trdnih odpadkov (Performance assessment of urban infrastructure services: the case of water supply, wastewater and solid waste). Programa so se udeležili predstavniki 17 držav članic Evropske unije (Avstrije, Cipra, Češke, Francije, Nemčije, Norveške, Portugalske, Slovaške, Slovenije, Španije, Švedske in Velike Britanije, kandidatka za včlanitev (Srbija) ter dve nečlanici z drugih kontinen- tov (Avstralija in ZDA). Udeleženci smo lahko svoje izkušnje delili na petih seminarjih, šestih kratkih znanstvenih srečanjih in na sklepni konferenci z vabljenimi predavatelji iz Evrope, Afrike, Avstralije, Kanade in ZDA, tako da je izmenjava aktualnih znanj in izkušenj pri gospodarjenju s komunalno infrastrukturo potekala res na svetovni ravni. Po oceni ocenjevalcev projekta z urada COST je delo potekalo zavzeto in učinkovito, zastavljeni cilji pa so bili na nekaterih področjih celo preseženi. Glavni cilji programa COST Action C18 so bili razvijanje znanja, mednarodna izmenjava izkušenj ter promocija uporabe učinkovitih, znanstveno preizkušenih in domišljenih me- todologij, ki temeljijo na uporabi t. i. kazalnikov delovanja (PI - Performance Indicators) za komunalna področja oskrbe s pitno vodo, odvajanja in čiščenja odpadnih voda ter zbiranja in ravnanja s trdnimi odpadki. Kazalniki se nanašajo na naslednja področja: dostopnost in kakovost storitev, ekonomsko-finančno področje, zagotavljanje kakovosti in varovanja podatkov ter komunalna infrastruktura in človeški viri. Uporaba sistema kazalnikov omogoča izboljševanje kakovosti odločanja in povečevanje učinkovitosti pri nadzoru, vzdrževanju, načrtovanju, izgradnji ter obnovi vodovodnih sistemov, kanalizacijskih sistemov in čistilnih naprav ter sistemov za zbiranje in ravnanje s trdnimi odpadki. Faze poteka programa projekta so prikazane na sliki 1. Program je potekal v treh vzporednih delovnih skupinah: WG1 - razvoj mehanizmov za interpretacijo kazalnikov, WG2 - praktična uporabo kazalnikov in razvoj orodij za odločanje pri oskrbi s pitno vodo, ter WG3 - uporaba kazalnikov pri ravnanju s trdnimi odpadki. V Sloveniji je koordiniral aktivnosti programa prof. dr. Mitja Brilly (UL, FGG). Soavtorja članka sva zastopala ravnanje s trdnimi odpadki - prof. dr. Viktor Grilc (Kemijski inštitut, Ljubljana), oskrbo s pitno vodo - mag. Marko Gspan (JP Vodovod - Kanalizacija, d. o. o, Ljubljana). Udeleženci smo na delovnih sestankih aktivno sodelovali s pripravo strokovnih prispevkov, njihovih predstavitev in z izmenjavo izkušenj o uporabi različnih sistemov kazalnikov, ki so se uveljavili v evropski in svetovni praksi. Glavni cilji programa COST Action C18 so bili: - identificirati glavne uporabnike kazalnikov in njihove potrebe, - opisati pomen in uporabnost kazalnikov, - poudariti pomen jasnih definicij kazalnikov za pravilno interpretacijo rezultatov primerjav, za boljše razumevanje in pravilno uporabo kazalnikov, 1. Regled obstoječega stanja 2. Definicija glrmiih raziskovalnih poti ci) za ocenjevanje učinkovitosti i JL 3,Identifikacija tekočih raziskav in Študij J n L J L J n L 7. Sinteza prispevkov oz. sodelovanja mm 8. Poročanje, objave iii razglas ugotovitev Slika 1* Faze poteka programa projekta COST C18 - razložiti različne konceptualne modele in kategorije kazalnikov, - približati kazalnike iz različnih orodij in sistemov končnemu uporabniku za zadovoljevanje njegovih potreb, - razširiti uporabo kazalnikov tudi na področje ravnanja s trdnimi odpadki, - prikazati pomen uporabe statističnih orodij in metod za vrednotenje in interpretacijo kazalnikov, - vzpodbuditi podjetja, da začnejo redno uporabljati kazalnike kot orodje za upravljanje, - izdelati poročilo o namenu in ciljih uporabe kazalnikov s praktičnimi primeri učinkovite uporabe različnih sistemov kazalnikov v državah udeleženkah programa COST Action C18. Rezultati programa COST Action C18 naj bi vzpodbudili komunalna podjetja k uporabi kazalnikov kot enega od hitrih, relativno enostavnih in učinkovitih pripomočkov pri odločanju za potrebe upravljanja z zahtevnimi komunalnimi sistemi. Pri tem so bile analizirane možnosti uporabe kazalnikov za potrebe načrtovanja, izvajanja in kontrole delovanja ukrepov ter primerjave različnih sistemov. 2 • SISTEMI KAZALNIKOV IN OCENJEVANJE UČINKOVITOSTI UPRAVLJANJA V KOMUNALNEM SEKTORJU Kazalniki so se najprej uveljavili v predpisih in referenčnih dokumentih čistih tehnologij (npr. BREF-ih k direktivi IPPC), statističnih sistemih mednarodnega primerjanje stanja okolja ter zasledovanja regionalnih in globalnih trendov onesnaževanja okolja. Prve sisteme kazalnikov za vrednotenje stanja in zmogljivosti lokalne komunalne infrastruk- ture so razvili regulatorni organi. V času privatizacije komunalne infrastrukture v Veliki Britaniji, leta 1989, je začel skrbeti za nadzor nad ekonomsko učinkovitostjo komunalnih podjetij Office of Water Services (OFWAT), s ciljem, da se zagotovi nadzor nad tarifami in izboljša raven komunalnih storitev. Kmalu zatem so našli navdih za uporabo lastnih sistemov kazalnikov tudi drugi: Svetovna banka (IBNET), skupina šestih nordijskih mest (Stockholm, Gottebourg, Malmö, Kopenhagen, Oslo in Helsinki - 1995), Avstralija (The Water Services Association of Australia - WSAA), Švica (1997), Danska (DANVA - 2000), Portugalska (IRAR) idr. V Sloveniji se s problematiko vrednotenja komunalne infrastrukture in metodologijo za določanja cen komunalnih storitev že od osemdesetih let ukvarja Inštitut za komunalno gospodarstvo na Fakulteti za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani. Na podlagi ka- zalnikov so na inštitutu predstavili več primerjalnih analiz delovanja slovenskih izvajalcev komunalne dejavnosti in izdelali predloge [Rakar, 2001] za normative in standarde komunalne oskrbe. Z namenom izboljšati dobro prakso in povečati učinkovitosti pri dejavnosti oskrbe s pitno vodo, poteka v Sloveniji trenutno Operativni program oskrbe s pitno vodo za obdobje 2006-2013, ki ga vodi Ministrstvo za okolje in prostor RS. Spoštovane bralce želimo opozoriti na diplomsko nalogo z naslovom Uporaba metode benchmarkinga na področju komunalnih dejavnosti [Petelin, 2008], ki prestavlja svetovne ter domače novosti pri vrednotenju komunalne infrastrukture. V diplomski nalogi je podan zanimiv predlog modela in kazalnikov za vrednotenje izvajanja gospodarske javne službe oskrbe s pitno vodo v Republiki Sloveniji. Pobudo za vzpostavitev splošno uporabnega sistema kazalnikov je v začetku devetdesetih let prejšnjega stoletja dalo Mednarodno združenje za oskrbo z vodo (International Water Supply Association - IWSA). Vse širše zanimanje za problematiko gospodarjenja s komunalno infrastrukturo je vzpodbudilo akademike in strokovnjake k poglobljenemu delu in mednarodni izmenjavi izkušenj pri uporabi kazalnikov. Na podlagi dolgoletnega dela pionirjev na tem področju ter uspešnih preizkušanj v praksi je v okviru Mednarodnega združenja za vode (International Water Association - IWA) nastal priročnik Performance Indicators for Water Supply Services ((Alegre et al„ 2000), (Alegre et al„ 2006)), po katerem danes uporabniki tega sektorja najpogosteje posegajo. Nedavno sprejeti mednarodni standardi ISO 24500 (2007) prav tako predlagajo in priporočajo uporabo kazalnikov pri oskrbi s pitno vodo ter pri odvajanju in čiščenju odpadnih vod, pri čemer se sklicujejo na priporočila IWA. Ocenjevanje učinkovitosti upravljanja je vsak postopek, ki omogoča oceno učinkovitosti delovanja izbranega produkcijskega ali storitvenega procesa z izdelanimi merili in relevantnimi referencami (ISO 24500). Ocenjevanje učinkovitosti upravljanja s komunalno infrastrukturo je zelo kompleksno in interdisciplinarno. Stanje lahko verodostojno ocenimo na podlagi znanstvenih spoznanj in praktičnih izkušenj ob upoštevanju, da gre na komunalnem področju za prepletenost tehnične, ekonomske, socialne in okoljske problematike. Zato je uporaba kazalnikov na komunalnem področju danes zelo različna tako v vsebinskem smislu kot v praktični izvedbi. Za ocenjevanje učinkovitosti upravljanja s komunalno infrastrukturo je projekt COST predlagal naslednja merila: - Ravni učinkovitosti (Performance levels), ki so kakovostne ocene stopnje pričakovane učinkovitosti stanja ali delovanja procesa, izražene v diskretnih stopnjah: sprejemljivo - nesprejemljivo, odlično - dobro - slabo; izboljševanje - stabilno - nazadovanje, ipd. Uporabljajo se tam, kjer ni na voljo enostavnih kvantitativnih pokazateljev oziroma so podatki pridobljeni s kvalitativnimi sredstvi (npr. anketa o zadovoljstvu strank). - Kazalniki učinkovitosti (Performance indicators, PIs), ki kvantitativno merijo učinkovitost delovanja izbrane naprave ali procesa. Na komunalnem področju so kazalniki lahko številne spremenljivke (ali kombinacije spremenljivk) tehnične, ekonomske, socialne in okoljske narave. Praviloma so osnovne (absolutne) spremenljivke relativizirane na neko ciljno ali referenčno vrednost. Kazalniki se lahko uporabljajo za notranje izboljševanje procesov, za merjenje doseganja ciljev podjetja, za primerjanje z drugimi v panogi (benchmarking) ipd., zato so namenjeni različnim uporabnikom: lastnikom podjetij, upravljavcem podjetij, uporabnikom storitev, javnosti, vladnim službam in politikom. Kazalniki za ocenjevanje učinkovitosti upravljanja s komunalno infrastrukturo pri oskrbi s pitno vodo, pri ravnanju z odpadnimi vodami in ravnanju s trdnimi odpadki se nanašajo na naslednja glavna področja: - splošno zadovoljstvo uporabnikov z dostopnostjo in kakovostjo storitev, - ekonomsko in finančno področje poslovanja, - zagotavljanje trajnosti okolja (npr. količina in kakovost vodnih virov, varovanje okolja), - zagotavljanje trajnosti infrastrukture, - zagotavljanje obratovalne sposobnosti in njenega stalnega izboljševanja, - gospodarjenje s človeškimi viri. - Indeksi delovanja (Performance indices) je višja oblika, ki uporablja kombinacije (agregate) posameznih kazalnikov, npr. utežena povprečja kazalnikov učinkovitosti ali merila iz drugih analitičnih orodij (statističnih, stroškovnih). Njihov cilj je združiti več vidikov v enem merilu, zato je glavna prednost pred naborom posameznih kazalnikov sposobnost kompleksnejšega ocenjevanja stanja in njegovega časovnega poteka. Zahtevajo pa veliko ekspertnega znanja in izkušenj za objektivno interpretacijo in uporabo. Zunanji nadzor njihove rabe je zato težaven. Državo Leto začetka uporabe Metoda St. kazalnikov št sodelujočih podjetij 1 2 3 4 5 - 2000 IWA PI System 138 - Portugalska - IRAR 20 „ Evropa 2002 CARE-W 49 35 Velika Britanija 1999? Ofvat 14 - Velika Britanija 2002 LPI (DEFRA) 11 - Svet - IBNET 27 - Švedska 1995 - - 6 m«a ¿vedska - VASS 5-ravni - Švedska 1995 WUMP 48 23 Norveška - VARFIN 22 - NorveSka - NORVAR - 11 Danska 2000 DANVA 170 15 Francija 2001 ENGREF 54 - Francija - IG D 18 - Francija - FNCCR 21 - Avstralija 1995 WSSA 60 • Avstrija 2003 ÖVGW 120 23 Latinska Amenka 2001 ADERASA 80 11 Kanada 1997 - - 35 ZDA 2000 AWWA 22 187 Tabela 1» Metode, število kazalnikov in uporabnikov kazalnikov OZNAKA KAZALNIKOV OPIS KAZALNIKOV DEFINICIJA KAZALNIKOV FORMULA ZA IZRAČUN KAZALNIKOV ENOTA Kazalniki izrabe vodnih virov WR1 neučinkovitost izrabe vodnih virov - »delež dejanskih vodnih izgub« dejanske vodne izgube v ocenjevanem obdobju / dovedeno vodo x 100 WR1 = A19 / A3 x 100 WR3 razpoložljivost lastnih vodnih virov (količina dovedene vode v ocenjevalnem obdobju x 356 / ocenjevalno obdobje ) / letna izdatnost lastnih vodnih virov x 100 WR3 = A3 x 365 / H1/ A1 x 100 Fizikalni kazalniki Ph4 izkoriščenost črpalk vsota obratovalnih ur inštaliranih črpalk, pomnoženih z nominalno inštalirano močjo teh črpalk, v dnevu največje porabe energije v ocenjevalnem obdobju / (maksimalno inštalirano močjo, ki jo je moč hkrati izkoriščati) x 100 Ph4 = D2 / (C7 x 24) x 100 Ph5 standardna poraba energije poraba električne energije v ocenjevalnem obdobju / količina načrpane vode, pomnožena s črpalno višino / 100 Ph5 = D1 / D3 (kWh/m3/ 100 m) Ph9 gostota hidrantov število hidrantov / dolžina vodovodnega omrežja Ph9 = C23 /C8 (št./km) Ph10 gostota merilnih območij število merilnih območjih pretoka / število vodovodnih priključkov x 1000 Ph10 = C11 / C24 x 1000 (št. meril./1000 priključkov) Operativni kazalniki Op3 nadzor omrežja (dolžina glavnih in transportnih vodovodov, pri katerih so bili v ocenjevalnem obdobju pregledani vsaj zasuni in druge armature x 365 / ocenjevalno obdobje) / celotna dolžina vodovodov x100 Op3 = (D8 x 365 / H1)/C8 x 100 (%/leto) Op4 nadzor vodnih izgub (dolžina glavnih in transportnih vodovodov, pregledanih z aktivnim iskanjem vodnih izgub, v ocenjevalnem obdobju x 365 / ocenjevalno obdobje) / celotna dolžina vodovodov x 100 Op4 = (D9 x 365 / H1)/C8 x 100 (%/leto) Op5 popravila na podlagi aktivnega nadzora vodnih izgub (število odkritih in odpravljenih okvar v ocenjevalnem obdobju x 365 / ocenjevalno obdobje) / celotna dolžina vodovodov x 100 Op5 = (D10 x 365 / H1)/ C8 x 100 (št. popr./ 100 km/leto) Op17 obnova glavnih vodovodov (dolžina obnovljenih glavnih in transportnih vodovodov v ocenjevalnem obdobju x 365 / ocenjevalno obdobje) / celotna dolžina vodovodov x 100 Op16 = (D21 x365 / H1)/C8 x 100 (%/leto) Op23 vodne izgube na priključek (vodne izgube v ocenjevalnem obdobju x 365 / ocenjevalno obdobje) / število vodovodnih priključkov Op23 = (A15x365 / H1)/C24 (m3/priklj. leto) Op24 vodne izgube na km omrežja (vodne izgube v ocenjevalnem obdobju x 365 / ocenjevalno obdobje) / dolžina glavnih vodovodov Op24 = (A15 / H1 )/C8 (m3/km/dan) Op27 dejanske vodne izgube na priključek (dejanske vodne izgube v ocenjevalnem obdobju x 1000 / (št. priključkov x število ur, ko je sistem pod tlakom v ocenjevalnem obdobju / 24) Op27 = A19 x 1000/(C24 x H2/24) (l/priklj./dan) Op28 dejanske vodne izgube na km omrežja (dejanske vodne izgube v ocenjevalnem obdobju x 1000 / (dolžina glavnih vodovodov x število ur, ko je sistem pod tlakom v ocenjevalnem obdobju / 24) Op28 = A19 x 1000/(C8 x H2/24) (l/km/dan) Op29 infrastrukturni indeks vodnih izgub dejanske vodne izgube (Op27) / tehnično dosegljiva najnižja raven vodnih izgub (ko je sistem pod tlakom) Op29 = Op27/(18 x C8 / C24 +0,8 +0,025 x C25)/(D34/10) (-) 0p30 okvare črpalk (vsota dni izpada vseh črpalk v ocenjevalnem obdobju x 365 / ocenjevalno obdobje / število vseh črpalk) 0p30 = (D27x365 / H1)/C4 (dni/črpalka/ letno) Op31 okvare glavnih vodovodov (število okvar glavnih in transportnih vodovodov v ocenjevalnem obdobju (vključno z okvarami hidrantov in armatur) x 365 / ocenjevalno obdobje) / celotna dolžina vodovodov x100 Op31 = (D28 x 365 / H1)/C8 x 100 (štev./100 km/ letno) Op32 okvare priključkov (število okvar vodovodnih priključkov v ocenjevalnem obdobju x 365 / ocenjevalno obdobje) / število vodovodnih priključkov x 1000 Op32 = (D29 x 365 / H1)/C24 x 1000 (št. okvar/1000 priklj./letno) Op33 okvare hidrantov (število okvar hidrantov v ocenjevalnem obdobju x 365 / ocenjevalno obdobje) / število vseh hidrantov x 1000 Op33 = (D30 x 365 / H1)/C23 x 1000 (št. okvar/1000 hidr./letno) Tabela 2* Primer nabora kazalnikov za oceno tehnične učinkovitosti delovanja vodovodnih sistemov [Alegre et al, (2006). Performance Indicators for Water Supply Services - Second Edition, IWA Publishing London, ISBN: 1843390515, 2006.) Udeleženci programa COST Action C18 smo na seminarjih opisali zgodovinski razvoj v različnih državah Evrope in širše ter lastne izkušnje pri uporabi različnih metodologij in kazalnikov, ki se nanašajo na ocenjevanje stanja in učinkovitosti upravljanja s komunalno infrastrukturo. Posebna pozornost udeležencev seminarjev je bila namenjena zanesljivosti in natančnosti vhodnih spremenljivk, odnosom med spremenljivkami oziroma kazalniki, spremljevalnim informacijam in interpretaciji kazalnikov. Poleg trenutnih absolutnih vrednosti posameznih kazalnikov so pomembni tudi njihovi časovni trendi, ki nam kažejo, kako so to problematiko reševali v preteklosti. Dosedanji trendi kazalnikov nam lahko nakazujejo, kako bodo procesi s precejšno verjetnostjo potekali tudi v prihodnosti, če se glavni dejavniki ne bodo bistveno spreminjali. 2.1 Nabori kazalnikov za komunalno infrastrukturo Z uporabo primerne kombinacije mednarodno priznanih in uveljavljenih kazalnikov lahko opišemo, primerjamo in analiziramo stanje komunalne infrastrukture, na primer vodovodnih sistemov. Analiza stanja je le prvi korak na poti do izboljšanja upravljanja in doseganja večje učinkovitosti vodovodnih sistemov. Analizi mora slediti načrtovanje in izvajanje konkretnih ukrepov, kot so, denimo, odprava okvar, zmanjšanje vodnih izgub, obnova naj-kritičnejših vodovodnih odsekov ter povečanje ali zmanjšanje pogostosti nadzora določenih delov vodovodnega omrežja in naprav. Metod uporabe kazalnikov, ki se uporabljajo na področju oskrbe z vodo, je veliko in uporabljajo zelo različno število kazalnikov (tabela 1). Tabelo 1 smo izdelali na osnovi člankov in predavanj udeležencev programa COST Action C18. Manj kazalnikov je razvitih za področje kanalizacijskih sistemov, najmanj pa za področje ravnanja z odpadki. Število uporabnikov posameznih metod je različno in se s časom spreminja. Pri tako velikem številu metod in kazalnikov (tabela 1) se postavlja vprašanje, katere je najprimerneje izbrati. Praktične izkušnje kažejo [Alegre et al., 2006, da je najbolj smiselno najprej definirati cilje in Načrtovanje: - postavi cilje in zagotovi vire; - definiraj nabor infikatorjev in postopkov za zbiranje podatkov, - poišči partnerje za metrični benchmarking. Slika 2a* Pot do izbora ustreznih skupin kazalnikov za primer izboljšanja upravljanja z vodovodnim sistemom zasnovati strategijo (slika 2), ki nas bo vodila do zastavljenih ciljev. Nato se ugotovi omejitvene faktorje in šele zatem izbere skupine kazalnikov ter znotraj teh posamezne kazalnike, ki nam bodo najučinkoviteje predočili, kako uspešno se s časom približujemo zastavljenim ciljem. V tabeli 2 je predstavljen primer nabora kazalnikov za oceno vrednotenja tehnične učinkovitosti delovanja vodovodnih sistemov. 2.2 Primerjalno vrednotenje učinkovitosti (Benchmarking) Poleg osnovnega pomena kazalnikov kot prikazovalcev stanja in spreminjanja učinkovitosti sistemov (za potrebe odločanja ali poročanja) je pomembna njihova uporaba v primerjalnem vrednotenju s podobnimi sistemi (elementi istega poslovnega sistema ali še pogosteje konkurenčnih sistemov). Ta proces imenujemo primerjalno vrednotenje, z udomačeno tujko tudi benchmarking, ki omogoča identifikacijo najboljših tehnik, praks oziroma »najboljšega v razredu«. Benchmarking je torej temeljni instrument za vzpostavljanje sistema upravljanja kakovosti, ki temelji na stalnem izboljševanju. Izvedba: - izberi in preveri podatke; - izračunaj in vrednoti indikatorje, - analiziraj podatke. Integracija: - objavi/izmenjaj rezultate; - ugotovi potencialna področja za izboljšanje. Ukrepanje: - oblikuj in vpelji ustrezne rešitve za izboljšanje stanja. Slika 2b» Proces metričnega benchmarkinga [Poročilo COST C18, Fig 13) Benchmarking je glede na namen uporabe kazalnikov dvojen: - metrični benchmarking: redno periodično merjenje relevantnih (internih) metričnih spremenljivk, izračun ustreznih kazalnikov in primerjanje z njihovimi dosedanjimi vrednostmi; - procesni benchmarking: primerjava internih kazalnikov pri določenih procesih z onimi iz drugih podjetij v isti panogi, s ciljem odkrivanja šibkih točk in pomanjkljivosti ter potreb oziroma priložnosti za izboljševanje učinkovitosti, kompetentnosti in konkurenčnosti (pomembno npr. pri razpisih za javna naročila); analiza učinka uvedbe določenega ukrepa na proces in napoved bodočega stanja. Metrični benchmarking daje torej odgovor na vprašanje tipa »Kje sem, kako delam?«, medtem ko daje procesni benchmarking odgovor na vprašanje »Kje in kakšne so možnosti za izboljšave?«. Oba skupaj sta podlaga za različne napredne multikriterijske sisteme za podporo odločanju (decision support systems - DSS), za izčrpnejše analize in tehnološko-ekonomsko optimizacijo procesa, investicijsko načrtovanje, cost-benefit analize ipd. 3*REZULTATI PROJEKTA V zadnjih petnajstih letih so znanstveniki in raziskovalci razvili veliko metod in zapletenih algoritmov, ki podpirajo analizo in vrednotenje kazalnikov ter precizirajo interpretacije rezultatov benchmarkingov podjetij na komunalnem področju. V programu COST Action C18 smo udeleženci podrobno preučili preskušene nabore kazalnikov za posamezna področja komunalnih storitev, razpoložljiva sodobna ana-lizna orodja ter zadnje dosežke na področju ocenjevanja stanja in upravljanja s komunalno infrastrukturo. Prestavljene metodologije so podprte s številnimi primeri uporabe (case studies), pretežno iz najrazvitejših evropskih držav. 3.1 Konferenca PI '08, Valencia Zaključno srečanje sodelavcev projekta je bilo organizirano kot znanstveni dogodek odprtega tipa z naslovom International Conference on Performance Assessment of Urban Infrastructure Services v dneh od 12. do 14. 3. 2008, v izvedbi Univerze v Valencii (Španija). Konferenca je obravnavala ožje področje uporabe kazalnikov kot pripomoček za upravljanje komunalnih sistemov ter mejne discipline, kot so metode za podporo odločitvam, upravljanje teh sistemov, novi ISO-standard serije 24500, za kakovost upravljanja vodnih sistemov, zakonodajni vidiki ter študije primerov. Zaključne konference v Valencii se je udeležilo približno 150 strokovnjakov z različnih koncev sveta. Aktivni udeleženci iz 15 držav so predstavili številne referate in plakate, ki so objavljeni v zborniku [Cabrera, Pardo, 2008]. Razvidno je, da razvite države posvečajo učinkovitosti delovanja svojih komunalnih sistemov zelo veliko pozornosti, kar se odraža v stalni rasti kakovosti storitev ob sprejemljivi ceni in ustreznem varstvu virov ter okolja. 3.2 Zaključno poročilo projekta Rezultati projekta COST C18 so prikazani v zaključnem poročilu Performance assessment of urban infrastructure services: The case of water supply, wastewater and solid waste [F. Sj0vold et al., izdal COST Office, Bruselj, april 2008; tudi na spletni strani http://www.costc18.org]. Glavne ugotovitve in priporočila programa COST Action C18 lahko na kratko povzamemo v teh ugotovitvah: - Uporaba sistemov kazalnikov je smiselna le, če so podatki zanesljivi. - Najprej definiramo cilje, nato izberemo ustrezne kazalnike. Upoštevanje načela čim več kazalnikov, tem bolje, ni priporočljivo. - Napori za zbiranje podatkov, validacijo, arhiviranje in procesiranje morajo biti stroškovno upravičeni. Kazalniki pa izbrani tako, da nudijo učinkovito podporo pri upravljanju komunalnih sistemov. Število kazalnikov naj bo načeloma čim manjše, izbor kazalnikov pa tak, da z njim čim bolj uravnoteženo pokrijemo opazovane parametre. - Priporočljiva je uporaba mednarodno preizkušenih in uveljavljenih sistemov kazalnikov (npr. IWA PI, ISO 24500 ...). - Tudi če uporabljamo priznane sisteme kazalnikov in že dobro uveljavljene metode, moramo preučiti vsak opazovani kazalnik in poiskati vzroke za njegovo trenutno vrednost. - Rezultati analiz z vrednostmi kazalnikov naj bodo vedno primerno grafično predstavljeni. - Kazalniki so koristni le, če lahko dosežene vrednosti primerjamo z referenčno vrednostjo. - Rezultati primerjanj morajo vsebovati informacije o kakovosti vhodnih podatkov (zanesljivost in natančnost). - Vzroke za dosežene vrednosti kazalnikov (predvsem v primeru odstopanj od pričakovanih ali referenčnih vrednosti) vedno opišimo s pojasnjevalnimi faktorji. - Poenostavljanje interpretacije rezultatov lahko vodi do napačnih zaključkov, zato je potrebna previdnost. - Tudi če dosežemo slabe rezultate pri primerjanju z drugimi, je to lahko dobro, saj nas kazalniki motivirajo, da se na teh področjih izboljšamo in pri tem odkrijemo ključne dejavnike, ki vplivajo na uspeh. - Spremljanje vrednosti kazalnikov in sodelovanje pri primerjanih z drugimi (benchmarking) mora postati večleten, transparenten in kontinuiran proces, saj je mogoče dosežke podjetij realno ocenjevati na podlagi srednjeročnih in dolgoročnih trendov. Rezultati programa COST Action C18 so prispevali k prenosu in izboljšanju znanja pri ocenjevanju učinkovitosti upravljanja s komunalno infrastrukturo tudi širše, zunaj kroga predstavnikov držav udeleženk programa. Kompleksni vidiki problematike, kot so načini merjenja, benchmarking, metode napovedovanja, sistemi za odločanje, vizualizacija in interpretacija rezultatov, konkretni zgledi ter študije iz ocenjevanja učinkovitosti upravljanja s komunalno infrastrukturo na področju vodnega sektorja in ravnanja z odpadki so podrobnejše predstavljeni v zaključnem poročilu [Sj0vold, Conroy, Algaard, 2008] in na spletni strani http://www.costc18.org. 3.3 Prihodnje potrebe po dodatnih raziskavah Člani programa COST Action C18 smo na podlagi dosedanjega dela in izkušenj predlagali, da se prične z novimi raziskavami pri upravljanju s komunalno infrastrukturo na naslednjih področjih: - učinkovito upravljanje malih komunalnih sistemov, - zagotavljanje trajnostnega razvoja javnih podjetij, - ocenjevanje zmogljivosti sistemov za podporo pri upravljanju s komunalnimi odpadki. Potrebe po raziskavah temeljijo na naslednjih ugotovitvah: Težave pri upravljanju malih komunalnih sistemov (do 5000 prebivalcev) so povezane z omejenimi tehničnimi, človeškimi in finančnimi viri, ki ne dopuščajo uporabe so-fisticiranih orodij in informacijskih sistemov. Raven storitev in upravljanja malih komunalnih sistemov se ne more primerjati z velikimi sistemi. Zato bo treba pri malih sistemih preučiti možnosti izboljšanja: zbiranja in upravljanja podatkov, načrtovanja in tehnične podpore, vzdrževanja infrastrukture in upravljanja s tveganj (Risk Management). Kljub pogostim zvenečim besedam o traj-nostnem razvoju se povečuje prepad med potrebnimi investicijami za dolgoročno zagotavljanje trajnosti komunalne infrastrukture in dejanskimi investicijami. Namen prihodnjega raziskovalnega dela je določiti in definirati kriterije, ki naj jih podjetja upoštevajo v procesu odločanja. Pri raziskovalnem delu bo treba upoštevati potrebe porabnikov, razvojne zahteve na področju infrastrukture, potrebe in modele financiranja storitev, ekološke in okoljske vidike ter ravnanje s človeškimi viri. Člani delovne skupine WG3, programa COST Action C18, so ugotovili, da se delo pri razvoju kazalnikov in orodij pri ocenjevanju zmogljivosti in ravnanja s trdnimi komunalnimi odpadki šele dobro začenja. Na tem področju je bilo razvitih veliko manj primernih kazalnikov za podporo pri odločanju kot na področjih oskrbe s pitno vodo in odvoda odpadnih voda. Veliko manj je tudi oprijemljivih praktičnih izkušenj, zato bo treba področje podrobneje raziskati ter šele vzpostaviti primerne sisteme kazalnikov za ocenjevanje ravnanja s trdnim komunalnimi odpadki. 4 • OCENA PRIMERNOSTI REZULTATOV PROJEKTA ZA SLOVENIJO Zbrane izkušnje so pokazale, da so razviti sistemi kazalnikov pri oskrbi s pitno vodo in odpadnih vodah že zreli za mednarodno uporabo ter lahko ugodno vplivajo na izboljšanje ocenjevanja in upravljanja s komunalno infrastrukturo. To dokazuje tudi izvedba prvega pilotnega projekta benchmarkinga [EU Twinning Project SI06/IB/EN/01, 2008] v Sloveniji, ki je letos potekal na področju oskrbe s pitno vodo pod pokroviteljstvom Ministrstva za okolje in prostor RS. Projekt so vodili tuji strokovnjaki (TU Graz in Rodl & Partner), ki so v preteklih letih izpeljali odmevne projekte primerjanj (bench- markings) pri oskrbi s pitno vodo na Avstrijskem in Bavarskem. Nekateri izmed njih pa so tudi aktivno sodelovali pri programu COST Action C18. Udeležena slovenska vodovodna podjetja so bila z izvedbo in rezultati pilotnega projekta zadovoljna, saj so uporabljeni kazalniki, povzeti po metodologiji IWA (International Water Association), obsegali širše področje poslovanja (stroški, vodni viri, kakovost vode, poraba vode, vodovodno omrežje, črpališča, vodo-hrani, okvare, vodne izgube, poraba energije, človeški viri), tako da so doseženi rezultati pri večini omenjenih področij tudi mednarodno primerljivi. Iz preglednih grafičnih predstavitev vrednosti kazalnikov so sodelujoči v projektu lahko jasno razbrali svoje dosežke in možnosti za njihovo izboljšanje. Uvajanje kazalnikov in benchmarkinga v procesih odločanja na področju ravnanja z odpadki je v Sloveniji še povsem na začetku. V teku je diplomska naloga na univerzitetnem študiju vodarstva in komunalnega inženirstva na FGG, Univerza v Ljubljani, ki bo dala osnovno primerjavo med učinkovitostjo delovanja nekaterih največjih podjetij za ravnanje z odpadki pri nas. Rezultati bodo prikazani na enem od naslednjih posvetovanj o ravnanju z odpadki in lahko domnevamo, da bodo animirali tovrstna podjetja za večjo uporabo teh metod v svojem poslovanju. 5*SKLEPI V številnih državah se je že uveljavila uporaba kazalnikov in orodij za izboljšanje učinkovitosti pri upravljanju s komunalno infrastrukturo. Pomemben razvoj na tem področju je bil dosežen v vodnem sektorju, kjer so se sistemi kazalnikov uspešno potrdili v svetovnem merilu. Pomena uporabe kazalnikov za natančnejšo oceno dejanskega stanja, za pomoč pri določanju ciljev in za podporo k boljšem odločanju se zaveda tudi čedalje več komunalnih podjetij v Sloveniji, ki so se v letu 2008 prostovoljno udeležila prvega pilotnega projekta benchmarkinga pri oskrbi s pitno vodo (EU Twinning Project SI06/IB/EN/01). Rezultati projekta so vsem sodelujočim podjetjem dali objektiven vpogled v trenutno stanje oskrbe z vodo. Dosežene vrednosti kazalnikov so jasno pokazale, da bo treba izboljšati stanje vodovodnih sistemov, predvsem na tehničnem področju. Za področje ravnanja z odpadki bo potrebno metodologijo še dodelati in preskusiti. Zaradi naglega spreminjanja zakonodaje in uvajanja novih (trajnostnih) načinov ravnanja bodo primerjave z vzorčnimi tujimi zgledi razmeroma težavne. 6 * LITERATURA Alegre, H., Hirner, W., Melo Baptista, J., Parena, R., Performance Indicators for Water Supply Services. IWA Publishing London, 2000. Alegre, H., Melo Baptista, J., Cabrera, Jr., E., Cubillo, F., Duarte, P., Hirner, W., Merkel, W., Parena, R., Performance Indicators for Water Supply Services - Second Edition, IWA Publishing London, ISBN: 1843390515, 2006. Cabrera, Jr., E., Pardo, M., Performance Assessment of Urban Infrastructure Services. Drinking water, wastewater and solid waste, COST & IWA Publishing, ISBN: 1843391910, 2008. Cost Action C18: http://www.costc18.org. EU Twinning Project SI06/IB/EN/01 - Development of financial instruments for water management based on Water Framework Directive 2000/60/EC, Benchmarking na področju oskrbe z vodo v Sloveniji, poročilo: TU Graz in Rodl & Partner, Nurnberg/Gradec, april 2008. ISO 24510: 2007 - Service activities relating to drinking water and wastewater, Guidelines for the improvement and for the assessment of the service to users, International Organization for Standardization, Ženeva, Technical Committee TC 224, 2007. Petelin, Š., Uporaba metode benchmarkinga na področju komunalnih dejavnosti, Diplomska naloga, Univerza v Ljubljani, FGG, Oddelek za gradbeništvo, Komunalna smer, junij 2008. Rakar, A., Strokovne podlage za poenoten način uresničevanje predpisov na področju oblikovanja in določanja cen komunalnih proizvodov in storitev, Projektna naloga, Končno poročilo za poglavje B.2, Ljubljana, Univerza v Ljubljani FAGG, Inštitut za komunalno gospodarstvo, 2001. Sj0vold, F., Conroy, P., Algaard, E., Performance assessment of Urban Infrastructure Services, The case of water supply, wastewater and solid waste, COST Office, Formal publisher: SINTEF Building and Infrastructure, ISBN: 978-82-536-1010-6, 2008. IZBOLJŠANJE STIKA MED CEMENTNO MALTO IN KONTINUIRANIMI OGLJIKOVIMI VLAKNI BOND IMPROVEMENT IN CEMENTITIOUS MORTARS REINFORCED WITH CONTINUOUS CARBON FILAMENTS mag. Andrej Ivanič, univ. dipl. inž. grad. Znanstveni članek andrej.ivanic@uni-mb.si UDK: 691.33:691.54 Samo Lubej, univ. dipl. inž. grad. samo.lubej@uni-mb.si Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, Smetanova 17, Maribor Povzetek l Najpomembnejši parameter, ki vpliva na lastnosti vlaknastih cementnih kompozitov, je kvaliteta vezi v stični coni med matrico in vlakni. Članek obravnava vpliv mikrosilike in superplastifikatorja na povečanje trdnosti stika med cementno malto in snopičem kontinuiranih ogljikovih vlaken. Analiza mikrostrukture z elektronskim vrstičnim mikroskopom je pokazala, da je dodatek mikrosilike zmanjšal poroznost in količino kristalov CH in tako utrdil stično cono in ojačal vpetje vlaken. Dodatek superplastifikatorja je sicer izboljšal obdelovalnost sveže malte, kar pa ni bistveno vplivalo na izboljšanje kvalitete vpetja. Trdnost stika je bila kvantitativno ovrednotena z rezultati izvlečnih testov, ki so pokazali, da se z dodatkom kombinacije mikrosilike in superplastifikatorja doseže največje izboljšanje stika med cementno matrico in ogljikovimi vlakni. Summary l Among various parameters that influence the properties of the composite, the bond between the cementitious matrix and the fibres is the most important one. The paper investigates the influence of admixtures - silica fume and super plasticizer -on the improvement of the bond strength between bundled carbon filaments and cementitious mortars. An overall micro structural analysis has shown that the addition of silica fume strengthened the interfacial transition zone by both the reduction of its porosity and the consumption of CH crystals. The addition of a super plasticizer increased the workability of fresh mortars, but the improvement of the bond strength was not significant. Fibre-bundle pull-out tests were carried out to confirm the effectiveness of the admixtures to improve the bond strength. Based on the resulting load-displacement curves, the combination of silica fume and super plasticizer were found to be the most effective in improving the bond strength of the composite. 1«UVOD Materiali na osnovi cementa Portland, kot so cementne paste, malte in betoni, so krhki in imajo visoko tlačno trdnost, nizko natezno trdnost ter slabo žilavost. Zaradi teh dejstev je treba te materiale za uporabo v inženirskih aplikacijah armirati. Kot armatura ali utrjeval-na faza se lahko uporabijo tudi različni tipi vlaken, ki glede na svojo sestavo izkazujejo različne mehansko-fizikalne lastnosti ([Ben-tur, 1990], [Balaguru, 1992]). Največji prenos napetosti iz matrice na vlakna je dosežen z uporabo kontinuiranih vlaken, zato le-ta omogočajo najučinkovitejše armiranje krhkih cementnih kompozitov ([Peled, 2000], [Wen, 1999]). Kot vlaknasta armatura se pojavljajo tudi različne tkanine, katerih osnovna enota je snopič ali pletenica, ki je sestavljena iz mnogih kontinuiranih mikrovlaken s premerom nekaj mikrometrov. Med mnogimi parametri, ki vplivajo na lastnosti vlaknastih cementnih kompozitov, je najpomembnejša kvaliteta stika med cementno matrico in vlakni. Trdnost stika je zelo odvisna od lastnosti t. i. stične cone (angl. interfacial transition zone), katere mikro-struktura se precej razlikuje od mikrostruk-ture same matrice [Bentur, 1990]. Stična cona je bolj ali manj porozna in je bogata s krhkimi kristali CH, ki imajo preferenčno orientacijo in so običajno v direktnem kontaktu z vlakni. To bistveno vpliva na trdnost stika med cementno matrico in vlakni, zato lahko pričakujemo, da bo zmanjšanje poroznosti in količine kristalov CH utrdilo stično cono in prispevalo k povečanju trdnosti stika med cementno matrico in vlakni (Chan, 1997]. Z uporabo mikrosilike (SF) in superplastifikatorja kot dodatkov k cementu Portland se zmanjša poroznost stične cone, spremeni pa se tudi njena mikrostruktura ([Katz, 1995], [Ohama, 1995]). Delci mikrosilike (SF) polnijo prostore med cementnimi zrni in s tem zmanjšujejo poroznost, hkrati pa se pri naknadni pucolanski reakciji porabljajo kristali CH ([Bentz, 1994], [Aquino, 2001 ]). Uporaba superplastifikatorja omogoča zmanjšanje skupnega volumna por in povečanje kompaktnosti produktov CSH [Khatib, 1999]. Zmanjšanje poroznosti ali zgostitev stične cone z uporabo mikrosilike (SF) se je izkazalo kot učinkovita metoda za povečanje trdnosti stika med cementno matrico in ogljikovimi vlakni [Li, 1997], medtem ko ta metoda ni bila učinkovita v primeru cementne matrice, ojačane z jeklenimi in polietilenskimi vlakni [Chan, 1997]. Pri kompozitih, ki so ojačani z vlakni, je po porušitvi stika med vlaknom in matrico prisotno še trenje, ki ovira izvlek vlakna iz matrice. Trenje je tem večje, čim večja je kompaktnost stičnega območja. Namen tega prispevka je bil raziskati vpliv mikrosilike (SF) in superplastifikatorja na trdnost stika med snopičem ogljikovih vlaken in cementno malto. Mikrostrukturo stične cone, ki je v primeru snopiča vlaken drugačna in mnogo zapletenejša kot v primeru posamičnega vlakna, smo raziskovali s pomočjo elektronske mikroskopije (SEM in EDS). Ugotovitve mikroskopskih analiz in rezultati izvlečnih testov (angl. pull-out) so bili uporabljeni za dokazovanje efektivnosti mikrosilike (SF) in superplastifikatorja pri spremembi mikrostrukture stične cone, kar je posledično prispevalo k povečanju trdnosti stika med cementno matrico in ogljikovimi vlakni. 2 • EKSPERIMENTALNI DEL 2.1 Uporabljeni materiali Za izdelavo preizkusnih vzorcev so bili uporabljeni sledeči materiali: - cement Portland - CEM II/B-M (P-S-L), 42,5 N (Lafarge Trbovlje), - kremenčev pesek (0,063-0,355 mm) z 99 % SiO2 (KEMA Puconci), - mikrosilika Mapeplast SF (MAPEI), - superplastifikator na bazi modificiranih akrilnih polimerov Dynamon SX (MAPEI), - snopič ogljikovih vlaken Toho Tenax® HTS 5631 s sledečimi karakteristikami: 12000 vlaken/snopič, premer vlakna - 7 pm, modul elastičnosti - 240 GPa, natezna trdnost - 4300 MPa, gostota - 1,77 g/cm3, raztezek pri pretrgu - 1,8 %, površinska obdelava vlaken s poliuretanom. Zrnavostno sestavo uporabljenega peska prikazuje slika 1, medtem ko preglednica 1 podaja oznake in sestavo malt za preizkušance. 2.2 Priprava preizkušancev Preizkušanci za izvlečni preizkus so bili izdelani tako, da so bili snopiči iz ogljikovih vlaken vgrajeni v malto posamezne sestave, kar dejansko predstavlja del z vlakni ojačanega cementnega kompozita. Malte so bile pripravljene z masnim razmerjem vezivo/agregat 1 : 1 in z vodoce-mentnim razmerjem 0,5 za malte brez superplastifikatorja, ter z vodocementnim razmerjem 0,4 za malte z dodatkom superplastifikatorja. Slika 1* Zrnavostna sestava kremenčevega peska Sestava Delež (%) Voda/cement (m/m) Razlez D (mm) CEM SF Superplastifikator S1 100 - - 0,5 186 S2 90 10 - 0,5 145 S3 100 - 1 0,4 283 S4 90 10 1 0,4 240 Preglednica !• Sestava malt za preizkusne vzorce Pri posameznem vodocementnem razmerju sta bili uporabljeni po dve sestavi malte, ena brez in druga z dodatkom mikrosilike. Uporabljeni dodatki so bili dodani v masnih razmerjih, kot je prikazano v preglednici 1. Kot referenčna malta je bila uporabljena sestava z oznako S1 (cementna malta brez dodatkov). Vse malte so bile zamešane v laboratorijskem mešalcu po določilih standarda SIST EN 1015-2, konsisten-ca sveže malte pa je bila določena po določilih standarda SIST EN 1015-3. Srednje vrednosti ra-zleza obravnavanih malt so podane v preglednici 1. Oblika preizkušanca je prikazana na sliki 2. Za vsako sestavo malte so bili izdelani trije preizkušanci. Kovinski kalup je bil najprej z malto napolnjen do polovice, s smerjo vgrajevanja pravokotno na smer izvleka. Po fiksiranju snopiča vlaken v horizontalni smeri natančno v sredino kalupa je bil kalup napolnjen z malto do vrha. Vibriranje ni bilo potrebno. Po vgraditvi so bili preizkušanci pokriti s folijo PET in negovani pri temperaturi 20°C in relativni vlagi 65 % 24 ur. Za tem so bili preizkušanci razkalupljeni in negovani v vodi s temperaturo 20°C 27 dni. 2.3 Postopek preskusa Izvlečni preskusi so bili opravljeni na preiz-kuševalnem stroju ZWICK/ROELL Z010 Materials Testing Machine kapacitete 10.000 N (slika 3) s hitrostjo premikanja glave preizkuševalnega stroja v smeri delovanja sile 0,01 mm/s. Preizkuševalni stroj je med preizkusom beležil pomik glave in sile. Preskus je bil končan pri končni dolžini pomika glave 30 mm. Za vsako sestavo malte so bili preizkušeni trije vzorci. Po končanem izvlečnem testu je sledila priprava vzorcev za mikroskopsko analizo. Vzorci so bili z diamantno žago na polovici dolžine odrezani do oddaljenosti ca. 5 mm od snopiča vlaken, nato pa prelomljeni. Površina preloma je bila pred preiskavo z elektronskim vrstičnim mikroskopom (SEM) naparjena z ogljikom. Tako pripravljeni vzorci so bili uporabljeni za SEM- in EDS-ana-lizo mikrostrukture stične cone z elektronskim vrstičnim mikroskopom JEOL JSM 840 A. Slika 2* Preizkušanec: A) matrica; B) snopič vlaken 3*REZULTATI IN DISKUSIJA 3.1 Izvlečni preskus Za določitev in primerjavo trdnosti stika med cementno matrico in snopičem ogljikovih vlaken je bil v tem prispevku uporabljen izvlečni preskus (angl. pull-out test). Le-ta podaja relacijo med aplicirano silo in dolžino izvleka vlaken iz matrice. Dolžino iz- vleka v našem primeru dejansko predstavlja dolžina pomika glave preizkuševalnega stroja. Literatura [Badanoiu, 2003] navaja, da je trdnost stika in s tem velikost izvlečne sile med snopičem vlaken in cementno matrico odvisna predvsem od strukture stične cone med vlakni in matrico ter od penetracije malte v notranjost snopiča vlaken. Predvidevamo, da je v našem primeru možnost penetracije malte minimalna, kajti vlakna so medsebojno zlepljena zaradi površinske obdelave s poliuretanom. Med samim preskusom pa se vsekakor najprej izvlečejo zunanja vlakna, intenzivnost izvleka notranjih vlaken pa je odvisna predvsem od medsebojne adhezije med notranjimi vlakni snopiča. Na slikah 4 in 5 so prikazane izvlečne krivulje obravnavanih preizkušancev. Prikazane kri- Slika 5* Povprečni izvlečni krivulji sestav S3 (dodatek superplastifikatorja) in S4 (dodatek superplastifikatorja in mikrosilike) v primerjavi z referenčno sestavo S! Slika 4* Povprečna izvlečna krivulja sestave S2 (dodatek mikrosilike) v primerjavi z referenčno sestavo S! Slika 6* Povprečne maksimalne izvlečne sile vulje so povprečje treh krivulj za posamezno sestavo malte, ki so generirane s pomočjo programa Zwick TestXpert. Oblika krivulj je odvisna predvsem od trenja na mejni površini med vlakni in matrico ter od razlike med trdnostjo vezi med zunanjimi in notranjimi vlakni snopiča. Dodatek mikrosilike je povzročil povečanje maksimalne izvlečne sile za 83 % glede na referenčno sestavo S1 (slika 6). Ta rezultat je v skladu z ugotovitvami iz literature [Katz, 1995], kjer je pokazano, da izvlečna sila naraste za 95 %, če 10 % mase cementa nadomestimo z mikrosiliko. Poudariti pa je treba, da ta navedba velja za izvlek posamičnega vlakna. Modifikacija cementne malte z dodatkom su-perplastifikatorja (sestava S3) je povzročila povečanje maksimalne izvlečne sile za 47 % glede na referenčno sestavo S1 (slika 6). Čeprav se je zaradi dodatka superplastifikatorja sposobnost tečenja in s tem možnost pene-tracije malte v notranjost snopiča povečala, to ni bistveno prispevalo k dvigu izvlečne sile. Ta ugotovitev je v skladu s trditvijo, da je v našem primeru vpliv penetracije malte na trdnost stika minimalen, kajti vlakna so pretežno medsebojno zlepljena zaradi površinske obdelave s poliuretanom. Največji prirast izvlečne sile (za 105 % glede na referenčno sestavo S1) je bil dosežen z dodatkom mikrosilike in superplastifikatorja (sestava S4). Delovanje obeh navedenih dodatkov je povzročilo nastanek zelo kompaktne stične cone z minimalno poroznostjo, posledica tega je povečana trdnost stika med vlakni in matrico ter večje trenje, potem ko pride do porušitve stika. 3.2 Analiza mikrostrukture stičnega območja Mikrostruktura stične cone je v primeru snopiča vlaken bistveno drugačna in bolj zapletena kot v primeru posamičnih vlaken, ki so medsebojno ločena. Posamična vlakna so v celoti obdana z matrico, medtem ko so v primeru snopiča le zunanja vlakna v delnem kontaktu z matrico [Peled, 1998]. Slika 7 prikazuje precej porozno mikrostruk-turo stične cone preizkušanca referenčne sestave S1, ki vsebuje predvsem delno razbite kristale CH reda velikosti 5-15 pm. Predvidevamo, da do lomljenja krhkih kristalov CH prihaja med procesom drsenja snopiča po Slika 7* Mikrostruktura stične cone referenčne sestave S! Slika 8* Mikrostruktura stičnega območja sestave S2 (dodatek mikrosilike) stični površini kakor tudi pri samem prelomu preizkušanca. Na zunanjih vlaknih snopiča ni vidnih praktično nobenih hidratacijskih produktov, kar je pokazatelj slabe adhezije med vlakni in stično površino. Na sliki 8 je prikazana mikrostruktura stične cone sestave S2 z 10 % dodatkom mikrosilike. Stična cona je gostejša in kompaktnejša v primerjavi z referenčno sestavo. V literaturi [Taylor, 1997] je navedeno, da se pri cementnih maltah z dodatkom mikrosilike morfologija CSH pojavlja le kot t. i. tip III (gosta, kompaktna, kroglasta), heksagonalni kristali CH pa niso prisotni. Na sliki 8 kristali CH niso vidni, prisotni pa so le kristali CSH. Slika 9 prikazuje mikrostrukturo stične cone vzorca sestave S3 z dodatkom superpla-stifikatorja. Zaradi delovanja superplastifika- torja se zmanjša količina potrebne vode, kar posledično znižuje poroznost mikrostrukture ([Jolicoeur, 1998], [Papayianni, 2005]). Najkompaktnejša in najgostejša mikrostruk-tura stične cone je bila dosežena pri sestavi S4, kjer sta kot dodatka k cementu bila uporabljena mikrosilika in superplastifikator (slika 10). Zunanja vlakna snopiča so tudi po procesu izvleka pokrita s precejšnjo količino zelo finih hidratacijskih produktov. Na podlagi teh ugotovitev lahko sklepamo, da je adheziv-na vez med ogljikovimi vlakni in malto, ki je modificirana z mikrosiliko, zelo močna. Z namenom kvantitativne ocene sprememb mikrostrukture stične cone je bila na preizkusnih vzorcih opravljena tudi EDS-analiza v isti coni za vse vzorce, na katerih je bila opravljena tudi SEM-analiza. Na podlagi rezultatov EDS-analize so bila izračunana razmerja Ca/Si, ki so prikazana na sliki 11, medtem ko slika 12 prikazuje tipični spekter EDS. Razmerja Ca/Si podajamo kot razmerja z EDS-analizo ugotovljenih atomskih mas kalcija in silicija, kar nam pove, do kakšnih sprememb med razmerjem CH/CSH prihaja v stični coni. Mikrosilika običajno vsebuje več kot 90 % SiO2, zaradi tega je pri sestavah z dodano mikrosiliko možno pričakovati precejšnje zmanjšanje razmerja Ca/Si. Razmerje Ca/Si za referenčno sestavo S1 je bistveno večje, kot so primerljiva razmerja Ca/Si iz literature, ki so pridobljena z EDS-ana-lizo vzorcev s posamičnim vlaknom [Geng, 1996]. Površina snopiča vlaken je bistveno večja, kot je površina posamičnega vlakna, in zato nudi bistveno več nukleacijskih mest za 19 kU X1=S03 IOm™ Slika 9* Mikrostruktura stične cone sestave S3 (dodatek superplastifikatorja) NTF UN I-LJ Slika 10* Mikrostruktura stične cone sestave S4 (dodatek mikrosilike in superplastifikatorja) Slika 11» Razmerje Ca/Si v stični coni Slika 12» Tipični EDS-spekter tvorbo kristalov CH, kar po naših predvidevanjih povzroča povečanje razmerja Ca/Si. Dodatek mikrosilike (sestava S2) je povzročil zmanjšanje razmerja Ca/Si, kar je skladno z ugotovitvami v literaturi [Taylor, 1997]. Do- dani superplastifikator (sestava S3) tega razmerja ni bistveno spremenil. Dodatni dokaz je, da uporabljeni superplastifikator ne spremeni kemične sestave hidratacijskih produktov, saj se zaradi nižjega vodoce- mentnega razmerja zmanjša le poroznost matrice, medtem ko kristali CH ostanejo. Pri sestavi S4, kjer je superplastifikatorju bila dodana še mikrosilika, je spet opazno zmanjšanje razmerja Ca/Si. 4'SKLEP V tem prispevku so bili raziskani vplivi različnih modifikacij stične cone na povečanje trdnosti stika med cementno matrico in snopičem kontinuiranih ogljikovih vlaken. Rezultati potrjujejo, da je bilo povečanje trdnosti stika doseženo z zgostitvijo stične cone, za kar sta bila uporabljena dodatka mikrosilike in super-plastifikatorja. Učinek mikrosilike na povečanje trdnosti stika se kaže v zgostitvi mikrostrukture v stični coni in s povečanjem kontaktne površine med vlakni in matrico, kar vodi v izboljšanje adhezije. Delci mikrosilike pa stično cono utrjujejo tudi s porabo krhkih kristalov CH med pucolansko reakcijo, kar dokazuje tudi zmanjšanje razmerja Ca/Si pri preizkušancih, kjer je bila uporabljena mikrosilika. Dodatek superplastifikatorja je zaradi nižjega vodocementnega razmerja zmanjšal poroznost stične cone, kar se odraža na povečanju izvlečne sile. Kombinacija superplastifikatorja in mikrosilike se je pokazala kot najučinkovitejša tehnika za povečanje trdnosti stika med cementno malto in snopičem kontinuiranih ogljikovih vlaken. 5 • LITERATURA Aquino, W., Lange, D. A., Olek, J., The influence of metakaolin and silica fume on the chemistry of alkali-silica reaction products, Cement Concr Compos, 23, 485-493, 2001. Badanoiu, A., Holmgren, J., Cementitious composites reinforced with continuous carbon fibres for strengthening of concrete structures, Cement Concr Compos, 25, 387-394, 2003. Balaguru, P. N., Shah, S. P., Fiber reinforced cementitious composites, New York, McGraw-Hill, 1992. Bentur, A., Mindess, S., Fibre reinforced cementitious composites, Amsterdam, Elsevier, 1990. Bentz, D. P., Stutzman, P. E., Evolution of porosity and calcium hydroxide in laboratory concretes containing silica fume, Cement Concr Res, 24, 1044-1050, 1994. Chan, Y., Li, V. C., Effects of transition zone densification on fiber/cement paste bond strength improvement, Adv Cement Based Mater, 5, 8-17, 1997. Geng, Y., Leung, C. K. Y., A microstructural study of fibre/mortar interfaces during fibre debonding and pull-out, J Mater Sci, 31, 1285-1294, 1996. Jolicoeur, C., Simard, M. A., Chemical admixture-cement interactions: phenomenology and physico-chemical concepts, Cement Concr Compos, 20, 87-101, 1998. Katz, A., Li, V. C., Kazmer, A., Bond properties of carbon fibres in cementitious matrix, J Mater Civil Eng, 7, 125-128, 1995. Khatib, J. M., Mangat, P. S., Influence of superplasticizer and curing on porosity and pore structure of cement paste, Cement Concr Compos, 21, 431-437, 1999. Li, V. C., Stang, H., Interface property characterization and strengthening mechanisms in fiber reinforced cement based composites, Adv Cement Based Mater, 6, 1-20, 1997. Ohama, I., Amano, M., Endo, M., Properties of carbon fibre reinforced cement with silica fume, Concr Int, 7(3), 58-62, 1995. Papayianni, I., Tsohos, G., Oikonomou, N., Mavria, P., Influence of superplasticizer type and mix design parameters on the performance of them in concrete mixtures, Cement Concr Compos, 27, 217-222, 2005. Peled, A., Bentur, A., Yankelevsky, D. Z., The nature of bonding between monofilament polyethylene yarns and cement matrices, Cement Concr Compos, 20, 319-327, 1998. Peled, A., Bentur, A., Geometrical characteristics and efficiency of textile fabrics for reinforcing cement composites, Cement Concr Res, 30, 781-790, 2000. Taylor, H. F. W., Cement chemistry, London, Thomas Telford Publishing, 1997. Wen, S., Chung, D. D. L., Piezoresistivity in continuous carbon fiber cement-matrix composite, Cement Concr Res, 29, 445-449, 1999 PRIPOMBE K ČLANKU »BOČNA ZVRNITEV LESENEGA KROŽNEGA LOKA« (poslano v objavo: 8. oktobra 2008) dr. Tomaž Rojc, univ. dipl. inž. grad. Članek z zgornjim naslovom, ki je bil objavljen v avgustovski številki Gradbenega vestnika [Rodman, 2008], vsebuje grobo napako, na katero je treba opozoriti, še zlasti zato, ker je bila enaka napaka storjena tudi na njegovi predhodni skrajšani različici, objavljeni na zborovanju gradbenih konstruktorjev leto poprej [Rodman, 2007]. Bilo je torej dovolj časa, da bi jo lahko opazili avtorji sami ali pa nanjo opozorili vsaj udeleženci zborovanja ali bralci zbornika, saj je napaka tako očitna, da ne more biti spregledana. Tema, ki je obravnavana v obeh člankih, tudi ni taka, da ne bi pritegnila nobenega bralca. V obeh je namreč obravnavana obširna parametrična analiza stabilnosti krožnega dvočlenskega loka konstantnega pravokotnega preseka, ki je lahko zanimiva za marsikaterega statika. Preden se posvetimo pojasnitvi napake, podajmo kratek opis naloge in metode njenega reševanja, na kateri sta zasnovana članka. Pri tem se omejimo samo na prispevek, objavljen v Gradbenem vestniku. Osnovni namen članka [Rodman, 2008] je določitev optimalne višine krožnega loka, predpisanega razpona, pri kateri je kritična obtežba, ki sproži pojav bočne zvrnitve, ali točneje, pojav upogibno-torzijskega uklona izven njegove ravnine, največja. Pri tem je lahko lok bočno podprt samo na obeh njegovih koncih ali pa tudi v vmesnih točkah vzdolž njegove dolžine. Razporeditev vmesnih bočnih podpor je lahko enakomerna ali neenakomerna. V primeru dodatnih vmesnih podpor je naloga razširjena še na določitev optimalnih razmakov med vmesnimi podporami, seveda zopet pri pogoju omenjene največje kritične obtežbe. Zgoraj opisana naloga je omejena samo na slojevit lepljen lesen krožni lok razpona L = 40 m in konstantnega pravokotnega prečnega prereza. Lok je na obeh koncih nepomično podprt, tako da je omogočen zasuk v njegovi ravnini, vsi zasuki iz nje pa so preprečeni. Torej gre za t. i. bočno vpeti dvočlenski lok. Predpisana je tudi vrsta obtežbe, ki je stopnjevana do zgoraj omenjene kritične vrednosti. Lok je v svoji ravnini obremenjen samo z enakomerno zvezno obtežbo na enoto dolžine nedeformirane osi, ki je usmerjena pravokotno proti vezni premici obeh njegovih krajišč (glej npr. sliko 1 v [Rodman, 2008]). Kritična vrednost te obtežbe je označena s qcr. Pri analizi mehanskega odziva loka sta predpostavljena njegovo začetno homogeno stanje in časovno neodvisen elastični material. Pri tem so bile privzete ustrezne materialne karakteristike lesa, in sicer elastični modul za smer vzporedno z vlakni f0mean = 1200 kN/cm2, strižni modul za pravokotno smer na vlakna G= 80 kN/cm2 in specifična teža lesa y = 4.4 kN/m3. V [Rodman, 2008] je cilj opisan nekoliko drugače, in sicer, da je cilj določitev optimalnih dimenzij krožnega loka, ki zagotavljajo največjo bočno nosilnost. Izraz »bočna nosilnost« so avtorji pri tem uporabili za poimenovanje zgoraj opisane kritične obtežbe qcr. Pod dimenzije krožnega loka s predpisanim razponom L lahko razumemo višino loka H (oddaljenost temena od vezne premice obeh njegovih krajišč) kot tudi dimenzije prečnega prereza, tj. širino b in višino h ali širino b in razmerje h/b. Vendar se iz nadaljnjega teksta [Rodman, 2008] izkaže, da je bil cilj naloge predvsem določitev optimalne višine loka oziroma relativne višine Hrel, definirane z razmerjem Hrel = H/L. Ta je v [Rodman, 2008] določena s parametričnimi analizami na dva načina. Pri prvem načinu so izbrali dimenzije prečnega prereza, b= b0 = 20 cm in h = h0 = 120 cm, in spreminjali parameter Hrel od vrednosti Hrel,min = 0, ki opisuje raven lok oziroma raven nosilec, do Hrelmax = 0,5, ki definira polkrožni lok z radijem R= H= L/2. Ta način so v grafih na slikah označevali kar z A = A0 = konstanta, saj je z izbranimi dimenzijami prečnega prereza vnaprej določena tudi njegova površina A0 = b0-h0 = 2400 cm2, ki je za vse možne oblike loka, ki so definirane s parametrom Hrel v območju Hrel e [0, 0,5], konstantna. Pri drugem načinu so avtorji hkrati s spreminjanjem relativne višine loka Hrel manjšali višino prečnega prereza h tako, da je za vsako obliko loka, definirano s Hrel, njegova prostor- nina konstantna, tj. V= V0 = konstanta. Pri tem je seveda za vse oblike višina prereza vzdolž loka konstantna. Prostornino V0 avtorji ne podajo, lahko pa jo iz teksta in slik, podanih v [Rodman, 2008], uganemo. Določena je bila s prostornino ravnega loka oziroma ravnega nosilca, ki jo lahko izračunamo iz podatkov, izbranih pri prvem načinu. Torej, V0 = b0 ■ h0 ■ L*(Hrel = 0) = 0,2 ■ 1,2 ■ 40 = 9,6 m3, kjer je L* dolžina loka, ki je za Hrel = 0, enaka razpe-tini, tj. L*(Hrel = 0) = L = 40 m. Enačba za izračun višine h pri poljubni obliki krožnega loka iz danega območja Hrel e [0, 0,5] je pri tem načinu naslednja: h = V0/(b0-L). (1) Ker je ločna dolžina L* funkcija Hrel, je zato funkcija Hrel tudi h ter površina prečnega prereza A itd. Enačbo (1) lahko zapišemo še takole: h = V0 / (bo -L*) = b0 -h0 L / (b0 -L*) = ho-L/L\ (2) ki potrjuje, da se višina h prečnega prereza z naraščanjem L* oziroma Hrel manjša, saj je L/L* < 1. Torej h je za vse Hrel > 0 manjši od h0 = 120 cm, kar pomeni, da je višina prečnega prereza loka, definiranega po načinu (V= konstanta), za vse Hrel tudi manjša kot pri loku, definiranem po načinu (A = konstanta) - razen seveda za lok z Hrel = 0, kjer sta višini enaki. Oba zgoraj opisana načina predstavljata v bistvu dve optimizacijski nalogi z istim ciljem, tj. poiskati optimalno relativno višino Hrel dveh v osnovi različno opisanih lokov, pri kateri je njuna nosilnost glede na bočno zvrnitev največja. O smislu izbire teh dveh nalog oziroma načinov parametrične analize avtorji ne razpravljajo. Verjetno jim je bila všeč predstavitev in analiza njunih rezultatov na dveh diagramih, od katerih pa so na enem naredili grobo napako, omenjeno že v uvodnem odstavku. Obe optimizacijski nalogi bi lahko analitično razrešili, če bi poznali funkcijsko zvezo med (3 «s* ss 58 s •8 oŠ >s ■o s 7 6 5 4 3 2 1 O [---A---- -i -♦- V=konst. [Rodman, 2008] -+~A=kon st. [Rodman, 2008] 0.1 0.2 0.3 relativna višina loka H TeX 0.4 0.5 Slika 1* Spreminjanje kritične obtežbe qcr z relativno višino loka Hrel kritično enakomerno obtežbo qcr loka in njegovo relativno višino Hrel, torej qcr(Hrel). Za določitev pogojne enačbe, iz katere bi lahko izračunali optimalni parameter Hrel, bi bilo potrebno samo odvajati funkcijo qcr(Hrel). Pogojna enačba je namreč: dqcr / dHrel = 0. Vendar v literaturi ne bomo našli ustreznih eksplicitnih formul za izračun kritične obtežbe, na podlagi katerih bi lahko za obe opisani nalogi določili tudi pripadajoči funkcijski odnos qcr(Hrel). Naloga je torej precej zahtevna in so jo zato morali avtorji reševati numerično. Z namenom, da bi problem približali širši strokovni javnosti, so se verjetno odločili za zgoraj napovedano parametrično analizo ali, točneje, za izračun zadosti velikega števila točk na krivulji qcr(Hrel), tako da jo je mogoče grafično predstaviti na celotnem izbranem območju parametra Hrel, tj. Hrel e [0, 0,5] in nato iz grafa oceniti optimalno relativno višino Hrel. Osrednja naloga je seveda izračun kritične obtežbe qcr za posamezne oblike loka oziroma relativne višine loka Hrel. Za ta izračun so avtorji uporabili učinkovit algoritem, ki so ga v preteklosti razvili za reševanje geometrijsko nelinearnih prostorskih problemov ukrivljenih linijskih konstrukcij (Zupan, Saje) in ga kasneje razširili s t. i. metodo ločne dolžine za sledenje deformacijske poti omenjenih konstrukcij v pred- in postkritičnem območju (npr. po uklonu ali bočni zvrnitvi zaradi kritične obtežbe). Algoritem temelji na metodi končnih prostorsko ukrivljenih linijskih elementov, ki so bili razviti ob upoštevanju geometrijsko točne teorije elastičnih ukrivljenih nosilcev, seveda ob predpostavki, da se ravni prečni prerezi nosilca ne deformirajo in da vse točke prečnega prereza ostanejo tudi po deformaciji na ravnini. Pri tem pa v splošnem prečni prerezi niso pravokotni na težiščno os. Metode avtorji v članku ne opišejo, temveč napotijo bralca na ustrezno literaturo. Tu naj omenimo, da je metoda primerna predvsem za linijske konstrukcije s kompaktnimi in zaprtimi prečnimi prerezi, pri katerih je napaka v teoriji - zaradi neupoštevanja zvijanja v začetku ravnih prečnih prerezov - zanemarljiva. Rezultati izračuna točk na krivulji qcr(Hrel), ki opisuje odvisnost kritične enakomerne obtežbe qcr od relativne višine Hrel, so za oba načina opisa geometrije loka, tj. (A = konstanta) in (V = konstanta), prikazani z grafi na sliki 1, ki je povzeta po članku [Rodman, 2008] (glej sliko 2 v [Rodman, 2008]). Vsaka točka na posameznem grafu, ki je označena s posebnim znakom, predstavlja verjetno rezultat izračuna kritične obtežbe qcr za izbrano obliko oziroma relativno višino loka Hrel (npr. 0,05, 0,1, 0,15 itd.). Omenjene točke so na sliki 1 povezane z ustrezno gladko krivuljo. Kot je mogoče razbrati iz uvodnega poglavja v članku [Rodman, 2008], so bile vrednosti qcr ugotovljene na podlagi sledenja deforma-cijski poti loka in ne z direktno metodo računa stabilnostnih točk, kot je npr. to opisano v delu Planinca in Sajeta, objavljenim leta 1999, in navedenim v spisku literature v [Rodman, 2008]. Zato bi bilo zanimivo - če ta domneva drži -, da bi avtorji vsaj za eno ali dve točki na grafih qcr(Hrel) iz slike 1 prikazali tudi omenjeno deformacijsko pot z ustreznim diagramom obtežba - karakteristični pomik. Odveč ne bi bil niti opis računskih modelov (število in tip končnih elementov), ki so bili pri tem uporabljeni, in način sproženja deformacije loka v nestabilno obliko. Iz slike 1 je razvidno, da je največja nosilnost qcr loka, definiranega po načinu konstantne prostornine (V = konstanta), dosežena pri relativni višini Hrel = 0,2 (seveda če ne upoštevamo začetnega območja na prikazanih grafih, ki velja za zelo plitve loke, tj. do ca. Hrel ^ 0,0125). Drugače povedano, optimalna oblika tega tipa krožnega loka ima relativno višino Hrel = 0,2. Za krožni lok, definiran po načinu konstantne površine prečnega pre- Relativna višina loka Hml Slika 2* Spreminjanje višine prečnega prereza z relativno višino loka S •a >N 2 X) o e >o •n o C 6 5 4 3 2 1 0 V-konst. [Rodman, 2008] -±~A=konst. [Rodman, 2008] O 9 0.1 0.2 0.3 relativna višina loka H Iel 0.4 0.5 Slika 3* Spreminjanje normiranega obtežnega faktorja z relativno višino loka po viru [Rodman, 2008) - napačni rezultati reza (A = konstanta), pa je optimalna oblika določena z relativno višino Hrel = 0,25. Iz omenjene slike lahko tudi razberemo, da je kritična obtežba qcr višja za lok, definiran po načinu (A = konstanta). Pri tem tipu loka je namreč prečni prerez večji kot pri loku, definiranem po načinu (V = konstanta), saj je tudi višina prečnega prereza večja za vse Hrel > 0 (glej sliko 2). Spreminjanje višine prečnega prereza z relativno višino Hrel je za oba tipa lokov prikazano na sliki (2). To spreminjanje se odraža tudi pri spreminjanju nosilnosti qcr obeh tipov lokov, ki je razvidno iz slike 1. Do približno Hrel = 0,05 sta oba grafa na sliki 1 skoraj enaka, od tega mesta dalje pa se opazno razideta. Avtorji so v [Rodman, 2008] predstavili rezultate izračunov, ki so prikazani z grafi qcr (Hrel, V= konst.) in qcr (Hrel, A = konst.) na sliki 1 še na drugačen način. Če izrazimo kritično obtežbo qcr kot mnogokratnik lastne teže loka na enoto njegove ločne dolžine, torej qa = Fcr-y A, (3) kjer je Fcr omenjeni mnogokratnik, lahko rezultate izračunov kritičnega stanja loka oziroma pojava bočne zvrnitve predstavimo tudi z novo veličino Fr, ki jo določimo iz enačbe (3), torej Fr = qcr / (y • A). Avtorji so v [Rodman, 2008] to spremembo predstavitve rezultatov poimenovali normiranje kritične obtežbe qcr z lastno težo loka na enoto dolžine in vpeljali t. i. normirani kritični obtežni faktor ||Fr|l, ki so ga definirali na enak način, kot smo mi definirali prej vpeljano pozitivno skalarno veličino Fcr, tj.: \\F^=qal(yA). (4) Grafi || Fcr ||(Hrel), ki so jih avtorji predstavili v [Rodman, 2008] (glej sliko 3 v [Rodman, 2008]), so v naši diskusiji prikazani na sliki 3. Krivulji || Fr || (Hrel) sta za oba tipa lokov skoraj enaki (avtorji so obe krivulji združili v eno) in imata največjo vrednost normiranega kritičnega obtežnega faktorja || Fcr || pri Hrel = 0,2. Lahko se seveda vprašamo, kako je mogoče pri normiranju kritične obtežbe v skladu z enačbo (4) za lok, ki je definiran po načinu (A = konstanta), prišlo do premika točke eks-trema, ki je na sliki 1 pri vrednosti Hrel = 0,25, na sliki 3 pa pri Hrel = 0,2. Za ta tip loka je namreč imenovalec v enačbi (4) konstanten za vse relativne višine loka, in sicer (y • A) = Y • b • h = 4,4 • 0,2 • 1,2 = 1,056 kN/m. Do tega premika ne more priti, saj je ekstrem neke krivulje, npr. f(x), ki jo pomnožimo s konstanto k, za novo krivuljo g(x) = k •f(x) pri isti vrednosti xext kot pri prvotni f(x). Pogojna enačba za določitev ekstrema je namreč za obe krivulji, f(x) in g(x), enaka: df(x)/dx = O in dg(x)/dx - k • df(x)/dx -= O —► df(x)/dx = 0. Torej grafi na sliki 3 v obravnavanem članku [Rodman, 2008) so napačni. Pravilni so prikazani na sliki 4 skupaj z napačnimi grafi. Razlika med grafi je seveda velika. Očitno je, da so v [Rodman, 2008] faktorji (y • A), ki so upoštevani pri izračunu grafov || Fcr || (Hrel) za oba tipa lokov, med seboj zamenjani. Enaka napaka je v [Rodman, 2008] storjena tudi na vseh ostalih slikah, napačna pa je tudi prva trditev v sklepnem poglavju, ki jo lahko navkljub neeksaktnemu zapisu razumemo, kot da ima krožni lok največjo t. i. bočno nosilnost pri razmerju med njegovo višino in razpetino 0,2 (v [Rodman, 2008] je namesto besede »razpetina« uporabljena »dolžina krožnega loka«). Enaka napaka v grafih je storjena tudi v prispevku [Rodman, 2007] istih avtorjev. fc. 8 >Š S ■§ ■a >o •J3 5 § '--*—^ V=konstanta -*- A=konstanta V=konst. [Rodman, 2008] -*-A=konst. [Rodman, 2008] k 4 0.1 0.2 0.3 relativna višina loka H rel 0.4 0.5 Slika 4* Spreminjanje normiranega obtežnega faktorja z relativno višino loka Iz slike 4 lahko razberemo, da ima največjo vrednost faktorja || FrII krožni lok z razmerjem H / L = 0,25 in ne 0,20, ki seveda velja za napačni graf. Pri Hrel = 0,25 pa ima krožni lok, določen po načinu (A = konstanta), tudi največjo nosilnost, medtem ko je največja nosilnost za lok, opisana po načinu (V= konstanta), dosežena pri Hrel = 0,2 (glej sliko 1). Je pa treba opozoriti, da so te vrednosti samo ocene za optimalni Hrel, saj ta veličina ni bila določena s kakšno natančnejšo metodo. Zaradi zanimivosti si je vredno ogledati tudi rezultate stabilnostne analize, ki so podani v tujem viru [Wolleb®k, 2004], saj je ta dostopen na spletu (glej seznam literature). V omenjenem viru je namreč med drugim obravnavan tudi lesen krožni lok z enakimi geometrijskimi in materialnimi karakteristikami, kot jih ima lok, opisan v prispevku [Rodman, 2007] (tip loka A = konstanta). Kritične vrednosti qcr so [Wolleb®k, 2004] izračunane po metodi linearizirane stabilnostne oziroma uklonske analize, in sicer na dveh različnih računskih modelih. To je na modelu, sestavljenem iz 1344 trikotnih ploščnih končnih elementov s 30 prostostnimi stopnjami, ki so primerni za stabilnostno analizo ravnih plošč, in modelu iz 300 ravnih prostorskih končnih elementov - prostorskih nosilcev, ki temeljijo na nelinearni teoriji končnih rotacij (glej literaturo v [Wolleb®k, 2004]). Razliko v rezultatih obeh modelov lahko ocenimo na ca. 5 %. Razlog za to razliko je deloma v [Wol-leb®k, 2004] tudi pojasnjen. Če bi primerjali rezultate iste veličine, tj. qcr, iz vira [Wolleb®k, 2004], z rezultati prikazanimi v viru [Rodman, 2007], bi ugotovili precej večjo razliko (opozorilo: vrednosti qcr je potrebno določiti iz ustreznih rezultatov, podanih v [Wolleb®k, 2004]). Na primer kritična nosilnost qcr iz [Rodman, 2007] je pri relativni višini loka Hrel = 0,5 za ca. 50 % večja od vrednosti po [Wolleb®k, 2004], pri Hrel = 0 pa kar za več kot 1000 % večja. Kateri rezultati so pravilnejši, tu ne bomo in tudi ne moremo presojati. Po eni strani lahko trdimo, da so končni elementi, ki so bili uporabljeni v ([Rodman, 2007] ali [Rodman, 2008]), precej učinkovitejši kot končni elementi nosilca, ki so bili privzeti v [Wolleb®k, 2004]. Razlika je lahko tudi posledica različnih metod ugotavljanja kritične obtežbe ali pa napaka v samem algoritmu metode, uporabljene v ([Rodman, 2007] ali [Rodman, 2008]), čeprav naj bi bila ta metoda, ki upošteva razmere deformiranega loka, pravilnejša od tiste iz [Wolleb®k, 2004]. To dejstvo lahko upravičimo pri določanju kritične obtežbe loka z relativno višino Hrel = 0 oziroma ravnega nosilca z nepomičnimi podporami. Pri obremenitvi se namreč nosilec upogne, v njem pa se pojavi tudi natezna osna, ki zmanjša upogibni moment v nosilcu in poveča njegovo odpornost proti pojavu bočne zvrnitve. Zato je lahko kritična obtežba qcr večja od tiste, ki bi jo določili po metodi, ki ne upošteva dejanske deformacije loka in zaradi nje vzbujene natezne osne sile. Ne glede na ta dejstva bi predlagal, da nekdo na FGG izdela stabilnostno analizo v ([Rodman, 2007] ali [Rodman, 2008]) obravnavanega loka (tipe A = konstanta) na ustreznem modelu s pomočjo programa ABAQUS/Standard ali s kakšnim drugim primernim programom, ki je na FGG namenjen za raziskovalno dejavnost in nato opravi primerjavo rezultatov s tistimi iz ([Rodman, 2007] ali [Rodman, 2008]) oziroma verifikacijo metode, uporabljene v teh dveh virih. Najbolje bi bilo, da bi to primerjalno analizo izdelali kar na katedri za mehaniko. Vrnimo se zdaj k grafom, prikazanim na sliki 4. Iz nje lahko opazimo majhno razliko med pravilnima krivuljama ||Fcr||(Hrel) obeh tipov nosilcev - (A = konstanta) in (V= konstanta). (OPOMBA: podobno razliko bi opazili tudi pri obeh napačnih krivuljah na sliki 3, če bi avtorji prikazali rezultate obeh krivulj in ne samo ene). Poskusimo jo pojasniti. Na velikost kritične obtežbe pri pojavu upogibno-torzijskega bočnega uklona loka imata pomembno vlogo tako upogibna togost okoli šibke osi prečnega prereza kot tudi njegova torzijska togost, ki ju lahko izrazimo z veličinama (E ■ /min) in (G ■ J). Pri tem sta /min in Jvztrajnostni moment glede na šibko os in torzijski vztrajnostni moment, ki ga za pravokotni prerez lahko določimo po Saint-Venantovi teoriji (glej npr. [Timoshenko, 1962]). Prikličimo na pomoč znane izraze za izračun kritične obtežbe, npr. pri bočni zvr-nitvi ravnih nosilcev. Te lahko predstavimo kot produkt dveh faktorjev, od katerih je v enem prisotna samo t. i. upogibna togost (E ■ Imin), drugi pa je funkcija razmerja (G ■ J) / (E- Imin). Predpostavimo, da je zgradba izraza za izračun kritične obtežbe loka sestavljena na podoben način, le da je faktor z omenjenim razmerjem lahko precej zapletena funkcija. Oglejmo si, kakšen vpliv imata po normiranju kritične obtežbe s faktorjem (y ■ A) = y ■ b ■ h upogibna togost in omenjeno razmerje obeh togosti. Širina prečnega prereza obeh tipov lokov je za vse Hrel konstantna in enaka b0 = 20 cm, višina loka definiranega z (V= konstanta) pa se spreminja (glej sliko 2). Veličini A in m se z višino h prečnega prereza spreminjata linearno, namreč A = b0 ■ h in Ln = b03 ■ h/12, medtem ko za torzijski vztrajnostni moment to ne drži (glej npr. grafe na sliki 5). Pri normiranju kritične obtežbe qcr s faktorjem (y ■ A) = y ■ b0 ■ h se normira tudi upogibna togost oziroma osni vztrajnostni moment, ki ga zapišemo takole ||Imin|| = b02 / 12. To pomeni, da je normirani osni vztrajnostni moment za oba tipa loka enak in konstanten za vse relativne višine loka Hrel. Iz tega lahko sklepamo, da v primeru, ko je torzijska togost zelo majhna v primerjavi z upogibno, torej o 0.1 a I i 'I CO Š J N > 80000 70000 60000 50000 40000 30000 — 20000 Relativna višina loka H rel 0.2 0.3 0.4 120 110 100 90 80 Višina prečnega prereza h [cm] 3.60 3.55 3.50 Si 3.45 -g. I I 3.40 Pi ■ 3.35 3.30 70 Slika 5* Spreminjanje prereznih karakteristik z višino prečnega prereza 0.25 - 0.20 - ** 0.15 - 0.10 - e> 0.05 - 0.00 - V = konst. -*~A = konst. 0.1 0.2 0.3 0.4 Relativna višina loka H rel 0.5 Slika 6* Spreminjanje razmerja (G ■ J) / (E ■ /min) z relativno višino loka (G ■ J) / (F - /min) ~ 0, bosta normirani kritični obtežbi oziroma obtežna faktorja ||Fcr|| za oba tipa lokov enaka, medtem ko se kritični obtežbi qcr lahko med seboj precej razlikujeta (primerjaj grafe na sliki 1 s pravilnimi grafi na sliki 4). V našem primeru razmerje (G ■ J) / (E ■ /min) ni zanemarljivo majhno, vendar še vedno dovolj majhno (glej graf na sliki 6), da je razlika obtežnih faktorjev || Fr || obeh tipov lokov v grafih na sliki 4 opazna. Glede na zgoraj navedena pojasnila bi bilo vsekakor zanimivejše, če bi v parametrični analizi namesto načina z (V = konstanta), pri katerem se višina prečnega prereza spreminja s spreminjanjem veličine Hrel, raje analizirali še en lok, določen na način (A = konstanta), ki bi imel drugačno višino prečnega prereza. V tem primeru bi imeli torej dva loka istega tipa, ki bi ju lahko označili kar z (A,) in (A2). Na ta način bi omogočili analizo vpliva torzijskega vztrajnostnega momenta oziroma razmerja (G ■ J) / (E- /min) na velikost kritične obtežbe na celotnem območju relativne višine loka Hrel e [0, 0,5]. Končajmo to diskusijo z nalogo za prvega avtorja obeh člankov ([Rodman, 2008], [Rodman, 2007]), v kateri naj poda dokaz, da so razdalje med bočnimi podporami, ki so postavljene v prevojne točke posameznih uklonskih oblik, resnično optimalne, tj., da zagotavljajo za izbrano število dodatnih bočnih podpor največjo nosilnost loka v primeru bočne zvr-nitve. Rešitev naj objavi v Gradbenem vest-niku skupaj s popravkom enačbe (3.6), ki je objavljena v [Rodman, 2008]. V omenjeni enačbi se merske enote v posameznih členih na desni strani ne ujemajo z mersko enoto na levi strani. 6 * LITERATURA Rodman, U., Saje, M., Planine, I., Zupan, D., Bočna zvrnitev lesenega krožnega loka, Gradbeni vestnik, letnik 57, avgust, 215-221, 2008. Rodman, U., Saje, M., Planine, I., Zupan, D., Bočna zvrnitev lesenega krožnega loka, Zbornik 29. zborovanja gradbenih konstruktorjev, Bled, 18.-19. oktober 2007, Ur.: Lopatič, J., Saje, F., Markelj, V., SDGK, Ljubljana, 217-224, 2007. Wolleb®k, L., Bell, K., Stability of glulam arches. Proceedings of the 8th World Conference on Timber Engineering - WCTE2004, Vol. I, Lahti, Finland, June 2004, 61-65, 2004. (http://www.ewpa.com/Archive/2004/jun/Paper_011.pdf) Timoshenko, S., Goodier, J. N., Teorija elastičnosti, Gradevinska knjiga, Beograd, 1962. SPORAZUM MED ZVEZO GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE IN HRVATSKIM SAVEZOM GRADEVINSKIH INŽENJERA Na pobudo Hrvatskega saveza gradevinskih inženjera in po sklepu Izvršnega odbora Zveze društev gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije je bil ob priliki Sabora hrvatskih graditelja 2008 v Cavtatu dne 6. 11. 2008 svečano podpisan Sporazum o sodelovanju med Zvezo gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije in Hrvatskim savezom gradjevinskih inženjera. V imenu Zveze gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije je sporazum podpisal predsednik Miro Vrbek, univ. dipl. inž. grad., v imenu Hrvatskega saveza gradevinskih inženjera pa predsednik Dragutin Mihelčic, univ. dipl. inž. grad. Poleg večjega števila gostov sta bila pri podpisu prisotna še dr. Janez Reflak, podpredsednik ZDGITS, in Andrino Petkovic, univ. dipl. inž. grad., podpredsednik HSGI. Sabor hrvatskih graditelja 2008, na katerem je bilo preko 900 udeležencev, je v imenu ZDGITS in v imenu IZS - Matične sekcije gradbenikov - pozdravil dr. Janez Reflak. NOVI DIPLOMANTI UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO IN GEODEZIJO UNIVERZA V MARIBORU, FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO UNIVERZITETNI ŠTUDIJ GRADBENIŠTVA Jerneja Čepon, Hidravlični preračun vodovodnega omrežja Vodice, mentor prof. dr. Boris Kompare, somentor asist. Matej Uršič Matjaž Špacapan, Izbira lokacij odlagališč komunalnih odpadkov, mentor izr. prof. dr. Jože Panjan, somentor dr. Darko Drev Metka Jereb, Idejne rešitve kanalizacijskega sistema in komunalne čistilne naprave za naselje Branik, mentor izr. prof. dr. Jože Panjan, somentor asist. dr. Mario Krzyk VISOKOŠOLSKI STROKOVNI ŠTUDIJ GRADBENIŠTVA Silvana Batič, Sanacija pregrade Vogršček, mentor izr. prof. dr. Eugen Petrešin, somentor viš. pred. Matjaž Nekrep Perc Rok Presečnik, Cestne zapore, mentor izr. prof. dr. Tomaž Tollazzi Denis Zore, Primer sanacije vlage počitniške hiše na Okroglicah, mentor doc. Uroš Lobnik UNIVERZITETNI ŠTUDIJ GRADBENIŠTVA Danijel Ajdnik, Računska analiza jeklene strešne konstrukcije gimnazije Antona Martina Slomška v Mariboru, mentor red. prof. dr. Stojan Kravanja, somentor doc. dr. Simon Šilih Iztok Černoša, Izboljšanje ravni prometne varnosti in pretočnosti v skupini križišč, mentor izr. prof. dr. Tomaž Tollazzi, somentor viš. pred. mag. Marko Renčelj Igor Novak, Predlog infrastrukturnih ukrepov za izboljšanje pogojev različnih udeležencev v cestnem prometu - primer mesta Laško, mentor izr. prof. dr. Tomaž Tollazzi, somentor viš. pred. mag. Marko Renčelj Gregor Zalokar, Problematika stavbnih zemljišč v prostorskem načrtovanju - primer Mestna občina Maribor, mentor izr. prof. dr. Metka Sitar Rubriko ureja* Jan Kristjan Juteršek, univ. dipl. inž. grad. Vsem diplomantom čestitamo! Skladno z dogovorom med ZDGITS in FGG-UL vsi diplomanti gradbenega oddelka Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani prejemajo Gradbeni vestnik (12 številk) eno leto brezplačno. Vse, ki bodo želeli po prejemu 12. številke postati redni naročniki, prosimo, naj to čimprej sporočijo uredništvu na naslov: GRADBENI VESTNIK, Leskoškova 9E, 1000 Ljubljana; telefon: (01) 52 40 200; faks: (01) 52 40 199; e-mail: gradb.zveza@siol.net. ZDGITS in Uredništvo Gradbenega vestnika KOLEDAR PRIREDITEV 10.-12.2.2009 53. Betontage Ulm, Nemčija www.ovbb.at 4.-6.3.2009 ISWE4 Cooperative Actions for Disaster Risk Reduction - (CADRR) Tokio, Japonska www.wind.arch.t-kougei.ac.jp/ISWE4/index.html 24.-25.3.2009 Road Expo Ireland and Civilex Dublin, Irska http://www.road-expo.com/re2008s/landing.html 21.-23.4.2009 Traffex 2009 Birmingham, Anglija www.traffex.com 3.-5.5.2009 8th Annual PTI Conference and Exhibition Portland, Oregon, ZDA www.post-tensioning.org/annual_conference.php 20.-22.5.2009 5th International Conference on Construction in the 21st Century CITC-V, Carigrad, Turčija www.fiu.edu/~citc 22.-24.6.2009 Concrete: 21st Century Superhero London, Anglija www.fiblondon09.com 13.-15.7.2009 FRPRCS-9 9th International Symposium on Fibre Reinforced Polymer Reinforcement for Concrete Structures Sidney, Avstralija www.iceaustralia.com/frprcs9 26.-29.7.2009 2nd international conference on Fatigue and Fracture in the Infrastructure Bridges and Structures of the 21st Century Philadelphia, Pennsylvania, ZDA http://ffconf.atlss.lehigh.edu/index.html 6.-11.9.2009 IABSE Annual Meetings and IABSE Symposium Sustainable Infrastructure - Environment Friendly, Safe and Resource Efficient Bangkok, Tajska www.iabse.ethz.ch/conferences/calendarofevents 20.-23.9.2009 ■ 8th International Symposium on Cable Dynamics Pariz, Francija http://www.aimontefiore.org/iscd2009 23.-25.9.2009 ■ 14th European Parking Association Congress Dunaj, Avstrija www.europeanparking.eu 5.-9.10.2009 ■ 17th International Conference for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering Alexandria, Egipt www.2009icsmge-egypt.org 14.-16.10.2009 ■ EVACES'09 Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures Wroclaw, Poljska www.evaces09.pwr.wroc.pl/index.html 11.-12.11.2009 ■ Road Expo Scotland Edinburgh, Škotska http://www.road-expo.com/re2008s/landing.html 3.-5.5.2010 ■ IABSE Conference International Structural Codes Dubrovnik, Hrvaška www.iabse.ethz.ch/conferences/calendarofevents 29.5.-2.6.2010 ■ The Third International fib Congress and Exhibition "Think Globally, Build Locally" Washington D.C., ZDA www.fib2010washington.com 20.-23.6.2010 ■ 8th fib International PhD Symposium in Civil Engineering Kopenhagen, Danska http://conferences.dtu.dk/conferenceDisplay.py?confId=21 14.-16.7.2010 ■ International Conference on Structures and Architecture Guimares, Portugalska www.arquitectura.uminho.pt 9.2010 ■ IABSE Annual Meetings and IABSE Symposium Benetke, Italija www.iabse.ethz.ch/conferences/calendarofevents 20.-23.9.2011 ■ IABSE Annual Meetings and IABSE Symposium London, Anglija www.iabse.ethz.ch/conferences/calendarofevents ■