X lM T i u n « J - T M l f l ( T A t l l l T » l ) 1 * ZRAK S - 8TIR0R0R S - MOOUL.8t.OK 4 • fTIROPOt 8 - ZRAK S l i k a 2a Program KAMRA temelji na modelu termičnih kapacitivno- uporovnih mrež za pravokotno zgradbo z ravno streho. Pomembni vhodni parametri so: širina, globina in višina zgradbe, orientacija zgradbe glede na smer sever-jug, urne vrednosti temperature zunanjega zraka (ZZ), tempe­ ratura zemljine pod zgradbo (ZE), urne vrednosti energij­ skega toka sončnega globalnega sevanja na m2 vodo­ ravne ploskve, toplotni upor in toplotna kapaciteta na m2 vsakega zidu, stropa in tal posebej, upor toplotne zaščite in njena lega na zunanji (TIZ) ali notranji (TIN) strani zidu za vsak zid posebej, velikost in lega oken, vrsta zunanje ter notranje šipe, absortivnost (barva) za sončno sevanje notranjih sten, tal in stropa, režim gretja (prekinjeno ali neprekinjeno), vrsta gretja (zračno, talno), imenska moč grelca in njegov relaksacijski čas, temperatura termostata, pri kateri se grelec vklaplja oz. izklaplja, datum dneva in število dni simulacije, geografska širina kraja, čistost ozračja in stopnja oblačnosti za vsako uro posebej. Upoštevamo toplotne energijske tokove, ki iz zemljine in iz zunanjega zraka difundirajo v zgradbo ali v obratno smer, ter sončno sevanje, ki skozi okna (upoštevajoč refleksijo in absorpcijo v šipah) prodre v notranjost zgradbe in se absorbira v stenah zidov in tal ter se od njih difuzno razpršuje. Računamo časovno spremenljive temperature za vsako uro in dan v letu. Pomembni izhodni parametri so: temperatura notranjega zraka (ZN) za vsako uro in dan simulacije, temperatura notranjih sten, sredine in zunanjih sten za vsak zid, strop in tla posebej, temperatura notranje in zunanje šipe za vsako okno posebej, dnevni odtok sončne energije v zgradbo, dnevna poraba ogrevalne energije za dani režim gretja, za vsak dan posebej. Program KAMRA je izpeljan v treh verzijah. KAMRA A predstavlja zgradbo v praznem teku, brez dodatnega gretja. Zanima nas, kakšne temperature se razvijejo v zgradbi, če je ta dlje časa prepuščena zunanjim vremen­ skim razmeram. V KAMRI B predpostavljamo dan tempe­ raturni režim (dan ZN za vsako uro posebej) in računamo zahtevano moč dodatnega gretja, ki naj zagotovi izbrani temperaturni režim. Najpomembnejša je KAMRA C, v kateri podamo temperaturo TT, pri kateri se grelec vklaplja ali izklaplja, če temperatura notranjega zraka pade pod ali zraste nad njo. Tudi s tem programom računamo dnevno porabo ogrevalne energije, dodan pa je še dejan­ ski časovni potek temperatur, kakršen se izpostavi pri izbranem temperaturnem režimu v danem tipu zgradbe. Naslednje slike ilustrirajo nekaj tipičnih rezultatov, ki jih lahko dobimo s KAMRO A ali C. Na sliki 4 je podan časovni potek temperatur v zgradbi 20 m x 7,8 m x 8 m (masivni zidovi s TIZ) za mesec januar v Ljubljani. Zgradba je usmerjena na jug in ima 39 % okenskih odprtin v vseh zidovih. Spodnja krivulja podaja spreminjanje temperature zunanjega zraka (ZZ), srednji krivulji pa temperaturo notranjega zraka (ZN) in severne stene (SS) za zgradbo v praznem teku (KAMRA A), zgornji krivulji (gost črn pas) pa za zgradbo z dodatnim ogrevanjem (moč grelca 33 kW) pri termostatski temperaturi 20 °C (KAMRA C). Vpliv lege toplotne izolacije na zunanji in notranji strani zidov (TIZ ali TIN) na časovni potek temperature notra­ njega zraka po vklopu grelca (nominalna moč 6 kW, relaksacijski čas 0,5 h) v zgradbi 12 m x 7 m x 2,5 m (z oknom le v južni, široki steni) za povprečen januarski dan Slika 4. k l v - c , P, L J , J o n , o r i e n t a c i j o , 1 , 2 , 5 , 6 $T b n l - n l . * l z - t l r > . 0 - 3 Z - Z Slika 6. v Ljubljani je podan na sliki 5. Pri TIN se temperatura zraka takoj po vklopu grelca dvigne na termostatsko temperaturo 20 °C in nato variira okrog nje. Sončno sevanje skozi južno okno dvigne temperaturo notranjega zraka na največ 29 °C. Pri TIZ pa se notranji zrak le počasi ogreva in kljub sončnemu prispevku v prvem dnevu še ne doseže termostatske temperature 20 °C. Slika 6 she­ matsko podaja povprečno dnevno porabo ogrevalne ener­ gije (pri 6 kW-nem grelcu) v januarju v Ljubljani v odvisno­ sti od oblike zgradbe (pri enaki tlorisni površini, 12: 12 x 7m, 10: 10 x 8,4m, 8 :8 x 10,5m) in njene orientacije (jug, jugozahod, zahod), in sicer z uporabo nočne toplotne izolacije okna (ki je v južni steni) ali brez nje ter s toplotno izolacijo na zunanji strani zidov (Nz) ali na notranji strani (Nn). Najmanjšo porabo (ca. 28 kWh/dan) zahteva južno orientirana zgradba 8 z nočno toplotno izolacijo okna in s toplotno izolacijo na notranji strani zidov. Največjo (ca. 83kWh/dan) pa zahodno usmerjena zgradba 12 brez nočne izolacije okna in s toplotno izolacijo na zunanji strani zidov. Zasuk zgradbe 12 od južne smeri na zahod v januarski Ljubljani poveča dnevno porabo ogrevalne energije od 63kWh/dan na 83kWh/dan, to je za slabo tretjino. Tako močna odvisnost porabe ogrevalne energije od smeri zgradbe je predvsem posledica dejstva, da je okenska površina le v široki južni steni. SVETLOBA IN SENCE Program SENCE je namenjen geometrijski analizi sence posameznega objekta ali cele skupine objektov. Omogoča izris sence objekta za izbrano uro in dan v letu, dnevne in letne izosence objektov (glede na čas zasenčenja terena), aksonometrične projekcije iz smeri sonca, cilin­ drične kotne projekcije osončenosti točke in projekcije «ribje oko«. Določimo lahko tudi celodnevno pozicijo sonca na nebu (azimut in dvižni kot sonca). Slika 7. Dnevna izosenca stanovanjskega bloka P + 2 Program SENCE je namenjen analizi položaja posamez­ nih objektov in njihovi razporeditvi v skupinah, za prever­ janje svetlobnega vpliva oblike in velikosti zgradbe na okolico in sosednje objekte in za študij medsebojnih svetlobnih vplivov zgradb pri urbanističnem načrtovanju. Določamo lahko osvetljenost delovne površine na poljub­ nem mestu v prostoru. SELEKTIVNE POVRŠINE Za celovit popis toplotnih izgub zaradi radiacijskega hlaje­ nja je potrebno kombinirati eksperiment in računske pristo­ pe, ki temeljijo na različnih modelnih atmosferah ali na dejansko merjenih spektralnih lastnostih atmosfere. Ker podatki o transmisijskih lastnostih atmosfere za naše območje niso na voljo, smo uporabili spektralne lastnosti, znane iz drugih lokacij. Modelni računi, ki smo jih opravili, so kvalitativni in veljajo za izbrani standard z emitivnostjo 0,98. Eksperimentalno smo preverjali vrsto novih selektiv­ nih površin za sončne zbiralnike in ugotovili povezavo med selektivnostjo in njihovim ohlajevanjem zaradi radia­ cijskega hlajenja. Dosežene temperaturne razlike glede na temperaturo atmosfere dosegajo 18 K. Običajna ohla­ ditev ni večja od 6-8 K. Primerjava med eksperimental­ nimi rezultati in modelnim računom je sicer kvalitativna, vendar omogoča klasifikacijo površin glede na njihovo spektralno selektivnost. Slika 8. Cilindrična kotna projekcija objektov in poti sonca za značilne dneve v letu Merili smo tudi stagnacijske temperature selektivnih po­ vršin. Rezultati so nam rabili za kvalitativno oceno dose­ žene selektivnosti. Konceptualno sveže meritve smo opravili na vzorcih spektralno selektivnih folij, ki imajo različno prepustnost za sončno in infrardeče sevanje ter reflektivnost za termično sevanje. Za ta namen smo merilne celice opre­ mili s črnimi spektralno selektivnimi površinami (Solarise- lect), ki so imele vlogo temperaturnega senzorja. Ugotovili smo, da obstaja povezava med doseženimi temperatu­ rami v merilnih celicah in prepustnostjo izbranih folij. Pokazalo se je, da so spektroskopsko določene prepust­ nosti v istem razmerju kot izmerjene temperature. SKLEP Filozofija in tehnologija pametne hiše omogočata reševa­ nje konfliktne situacije med okoljem, zgradbo in vzorcem uporabe. S stališča pretoka energije skozi sistem lahko ugotovimo, da je danes zgradba v svoji konstrukcijski zasnovi stacionarna in v svoji funkcionalni zasnovi konser­ vativna. Zgradba, grajeno okolje, se lahko vključi v na­ ravno okolje, ki deluje dinamično, le kot sistem, ki lahko sledi cikličnim spremembam v okolju in vedno večjim socialnim premikom, ki se dogajajo tako na nivoju življenj­ skega vzorca posameznika in družine kot tudi na nivoju globalnih socialnih vzorcev. Zgradba, ki jo danes gradimo za jutri, mora biti konstruk­ cijsko in tehnološko pripravljena na te spremembe, ki se pričakujejo v 10-15 letih. Ključi za dosego tega cilja so v oblikovanju take strukture zgradbe, ki bo z uporabo komunikacijskih in informacijskih sistemov, s čim manjšo uporabo virov in energije v celotni življenjski dobi zagotav­ ljala kakovostne bivalne in delovne pogoje. v LITERATURA A. Krainer, R. Kladnik, B. Orel, The influence of colours on thermal response of a building, International Symposium on Applications of Solar and Renewable Energy, Cairo, Mar. 23-26, 1986, Zbornik del, 8 strani. 1988. A. Krainer, Equality in variety: A review of bioclimatic growth of buildings on Yugoslav territory, Passive and Low Energy Architecture, Pecs, september 1-5, 1986, Zbornik del, 50 strani, 1986. M. Šijanec, A. Krainer, R. Perdan, Programska oprema za analizo toplotnega odziva zgradbe, Arhitektura in energija, Bled, 14. 9.-15. 9. 1986, Zbornik del, str. 123-130, 1986. A. Krainer, Računarsko-programska oprema za analizu toplinskog refleksa zgrade, Čovjek i prostor, št. 7-8, 2 strani, 1987. A. Krainer, R. Kladnik, B. Orel, M. Klanjšek Gunde, Thermal performance of a building with radiative cooling roof, European Conference on Architecture, 1987, Proceedings of an International Conference, W. Palz, Commision of the European Communities, Munich, F. R. Germany, 6th—10th April, 1987, B14, str. 69-74, 1987. M. Klanjšek Gunde, B. Orel, A. Krainer, N. Bukovec, Vpliv optičnih lastnosti stekel na večplastno zasteklitev oken, Međunarodno savjetovanje Korištenje sunčeve energije u priobalnom području, Split, 29.-30. oktober 1987, 10 strani, 1987. R. Kunič, Računalniški program SENCE, Međunarodno savjetovanje Korištenje sunčeve energije u priobalnom području, Split, 29.-30. oktober 1987, 10 strani, 1987. R. Kladnik, A. Krainer, Direct gain and greenhouse thermal response analysis on three locations in Slovenija, ISES Solar World Congress 1987, Hamburg, 13.-18. september 1987, 1 stran, 1987. A. Krainer, Autochthonous bioclimatic buildings in Yugoslavia & Slovenija, International conference Passive Solar Architecture 1988, Bled, mar. 21-25, 1988, Conference proceedings, str. 70-77 + poster, 1988. A. Krainer, R. Kladnik, J. Banovec, R. Perdan, M. Šijanec, Design tools for dynamic thermal analysis, International conference Passive Solar Architecture 1988, Bled, mar. 21-25, 1988, Conference proceedings, str. 291-294 + poster, 1988. A. Krainer, Thermal design and computer, International Conference Passive Solar Architecture 1988, Bled, mar. 21-25, 1988, Conference proceedings, str. 406-412, 1988. A. Krainer, J. Banovec, M. Šijanec, TEMPOL - Program for analysis of nonstationary response of constructural complexes, USER 1, A Working Conference for Users of Simulation Hardware, Software and Intelliware, Ostend, Belgium, September 6-8,1988, Proceedings of USER 1, str. 95-100,1988. A. Krainer, M. Klanjšek Gunde, Z. Crnjak Orel, B. Orel, Radiacijsko hlajenje spektralno selektivnih površin za sončne zbiralnike, Međunarodni simpozij Alternativni izvori energije danas iza 21. stoljeće, Brioni, 5.-8. oktober 1988, Zbornik radova, str. 149-159 + poster, 1988. R. Kladnik, A. Krainer, M. Klanjšek Gunde, B. Orel, Vpliv radiacijskega hlajenja strehe na toplotni odziv zgradbe, Gradbeni vestnik 1-2-3, Ljubljana, Letnik XXXVII, str. 45-51, 1988. Z. Crnjak Orel, B. Orel, I. Radoczy, A. Krainer, M. Bosanac, M. Mišić Stella, Spektralno selektivne obojene površine: Priprema i karakterizacija. Primjena nauka št. 16, Beograd, str. 42^t6, 1989. A. Krainer, J. Banovec, M. Šijanec, Analysis of dynamic thermal response of constructional complexes, Heat and Mass Transfer in Building Material and Structure, Dubrovnik, 4.-8. september, 1989, Zbornik del, 10 strani, 1989. A. Krainer, B. Orel, I. Radoczy, Z. Crnjak Orel, Application for paint coating for radiatively cooled roofs, ASRE '89, Cairo, Egypt, Mar. 19-21, 1989, 10 strani, 1989. B. Orel, Z. Crnjak Orel, A. Krainer, M. Bosanac, A new paint for coil-coated solar collector panels, Sun at Work in Europe, European Solar Energy Journal, No. 7, str. 2-5, April 1989. A. Krainer, Slovene karst house and settlements, Clean and Safe Energy Forever, ISES Solar World Congress, Pergamon Press, Kobe, Sept. 4-8, 1989, strani 1049-1053, 1990. A. Krainer, Environment and hedonism ?, Global Environment and Architecture in Post-Industrial Age PLEA '89, Nara, Sept. 4-8, 1989, str. 97-101, 1989. M. Šijanec, Nestacionarna toplotna analiza konstrukcijskega sklopa, magistrska naloga, FAGG, VTOZD GG, Ljubljana, strani 96, 1989. B. Orel, I. Radoczy, Z. Crnjak, R. Jerman, A. Krainer, Paints coatings for solar collector panels with high spectral selectivity, CLIMA 2000 Second World Congress on Heating, Refrigerating and Air Conditioning, Sarajevo, August 27 - September 1, 1989, Zbornik del. S. Kovič, M. Šijanec, A. Krainer, Prenova, toplotni odziv in študija možnosti, Energija i zaštita čovjekove okoline, Medjunarodni kongres, Opatija, 18.-21. april 1990, str. 227-240, 1990. A. Krainer, Pametna hiša, Energija i zaštita čovjekove okoline, Medjunarodni kongres, Opatija, 18.-21. apriM990, str. 345-352, 1990. M. Šijanec, J. Banovec, A. Krainer, Analiza nestacionarnega toplotnega odziva konstrukcijskega sklopa, Energija i zaštita čovjekove okoline, Medjunarodni kongres, Opatija, 18.-21. april 1990, str. 353-360, 1990. R. Kunič, Računalniški program za analizo osončenja objektov in naravne dnevne osvetlitve prostorov, magistrska naloga, FAGG, VTOZD GG, Ljubljana, 93 strani, marec 1990. Ostala literatura je navedena v: M. Saje, Poročila o delu VTOZD GG v letih 1981-1989, UEK, FAGG VTOZD GG, Ljubljana. MODEL PODTALNICE LJUBLJANSKEGA POLJA UDK 627.12+628.1.033 MITJA BRILLY POVZETEK Za analizo in prognozo bodočega režima podtalnice Ljubljanskega polja je izdelan model za obdobje osmih let od 1. 1. 1978 do 31. 12. 1985 in štiri variante izračuna. (Varianta brez poglabljanja struge reke Save in tri variante povečanega črpanja podtalnice za potrebe Ljubljanskega vodovoda). Umerjanje modela omogoča uspešno simulacijo in prognozo režima podtalnice Ljubljanskega polja. Z nadaljevanjem meritev infiltracije ter gladin podtalnice bo mogoče v bodoče model razvijati za potrebe planiranja in prognozo posegov za povečanje zmogljivosti in zaščito podtalnice. GROUNDWATER MODEL OF LJUBLJANA AQUIFER SUMMARY The aquifer is a basin 77 square kilometers in area and more than 100 meter deep. It has been filled to its present level with gravel sediments from the river Sava. Groundwater levels in the aquifer are primarily controlled by water levels in the river Sava. In the western and central parts of the Ljubljansko polje aquifer, water infiltrates from the river bad to the aquifer, flows through and drains to the river through eastern edge. Groundwater modeling studies were performed to investigate the protection of groundwater, groundwater recharge and hydro-power development. UVOD Z modeliranjem toka podtalnice z matematičnimi modeli smo začeli na LMTe že leta 1977 in od takrat je bila obdelana vodna bilanca vseh večjih vodonosnikov v Sloveniji: Ljubljansko polje, Ljubljansko barje, Dravsko polje, Krško-Brežiško polje, Sorško polje in Mursko polje. Najobsežnejše raziskave so bile opravljene za potrebe Ljubljanskega vodovoda na Ljubljanskem polju. Izdelan je model, ki omogoča natančno simulacijo nestalnega režima podzemnih voda Ljubljanskega polja (10 cm odsto­ panja pri prognozi gladin podtalnice). Kot rezultat računa modela dobimo podatke o gladinah vode in vodni bilanci posameznih polj, na katera je analizirano področje podzemne akumulacije razdeljeno. Z nadaljnjo obdelavo in analizo podatkov smo izdelali program, ki na osnovi matrike gladin in lastnosti vodono- snika določa gradiente podtalnice, Darcyjeve hitrosti, dejanske hitrosti in pretoke ter omogoča njihovo grafično prikazovanje. Z omenjenimi modeli so bili uspešno anali­ zirani vplivi povečanega črpanja podtalnice, izgradnje hidroenergetskih objektov, onesnaženja itd. [1] [4]-[11] [13]. Avtor: Mitja Brilly, dr., dipl. gradb. inž., redni profesor REGIONALNI MODELI GIBANJA PODTALNICE Matematični modeli toka podtalnice so sestavljeni iz sistema diferencialnih enačb, zasnovanih na Darcyjevem zakonu in kontinuitetni enačbi. Rešitve enačb za določene začetne in mejne pogoje so možne z različnimi analognimi modeli ali računalniškimi programi [2], Model podtalnice vsebuje vrsto hidrodinamičnih parame­ trov, ki jih z meritvami in opazovanji lahko določimo samo v posameznih točkah: koeficient filtracije in efektivna poroznost ter kote za vodo neprepustne podlage vodono- snika. Meje vodonosnih plasti tudi niso natančno določe­ ne. Posameznih členov vodne bilance (podzemni dotok in odtok, infiltracija vode iz rečne struge) ne moremo meriti direktno, lahko jih le grobo ocenimo. Zato je najzahtevnejša faza modeliranja umerjanje modela. Umerjanje modela je usklajevanje ocene vrednosti posa­ meznih parametrov, dokler odstopanja med izračunom in meritvami ne dosežejo dovolj majhnih vrednosti. Pri mo­ delih podtalnice se usklajujejo predvsem podatki o merje­ nih in izračunanih gladinah vode. Praktično rešujemo n enačb za n*m neznanih vrednosti. Posamezne parametre spreminjamo na podlagi ocen, izkušenj in analiz razpolož­ ljivih podatkov. Umerjanje je nedokončan postopek. Vsaka dodatna informacija o vodonosniku, nadaljnje raziskave in opazovanja omogočajo boljše usklajevanje parametrov modela. Vzrok za odstopanja med izračunom in meritvami v naravi so tudi napake: - zaradi sheme modela (uvajanje napačnih hipotez), - zaradi razdelitve poroznega prostora (manjše število delov se bolj grobo prilagaja naravi, večje število pa komplicira izračun), - zaradi prostorsko in časovno neenakomerno razporeje­ nih vhodnih spremenljivk (padavine oziroma infiltracija), - zaradi natančnosti računskih operacij v samem računal­ niku ipd. Dobro umerjen model, usklajen z naravo, nam omogoča: - določanje členov vodne bilance, ki jih ne moremo meriti in jih lahko le grobo ocenimo (podzemni odtok in dotok) [1] [5], - analizo vpliva posameznih dejavnikov na režim pod­ zemnih voda (regulacije vodotokov, melioracije in drugi že zgrajeni objekti ipd.) [4], - prognozo vpliva povečanega črpanja podtalnice, iz­ gradnje hidroenergetskih objektov, urbanizacije in drugih posegov na režim podzemnih voda [6]—[8] [10]. Kot rezultat izračuna na modelu dobimo podatke o gladi­ nah vode in vodni bilanci posameznih polj, na katera je analizirano področje razdeljeno. Na podlagi matrike gladin in lastnosti vodonosnika lahko izračunamo gradiente pod­ talnice, Darcyjeve hitrosti, dejanske hitrosti in pretoke. Omenjene rezultate dobimo lahko za vsak posamezni časovni korak. Rezultat izračuna je množica podatkov, ki je brez dodatne obdelave nepregledna. Zato smo za nadaljnjo obdelavo in analizo podatkov pripravili več programov oziroma podprogramov, ki omogočajo izdelavo diagramov z grafičnim programom AutoCAD. Za grafično podporo pri modeliranju smo uporabili pro­ gram AutoCAD [12] [14]. Za vnašanje podatkov o črpanju vode in drugih vhodnih elementih smo izdelali program z makro AutoCAD ukazi. Delo pričnemo z AutoCAD sliko področja vodonosnika, v katero vnašamo položaj vodnja­ kov in pridružene atribute (količino črpanja). Po končanem izračunu se rezultati (hidroizohipse itd.) grafično prikažejo na karti na zaslonu. Sliko dokončno obdelamo in opre­ mimo z besedilom ter jo nato lahko zrišemo v poljubnem merilu. Za pripravo podatkov meritev, analizo njihove natančnosti in izločanje napak smo uporabili programski paket LOTUS 123. Pri tem smo izdelali programirane tabele, opremljene z ustreznimi MAKRO ukazi. MODEL PODTALNICE LJUBLJANSKEGA POLJA Leta 1980 je bila končana večletna naloga [1]. Kot rezultat naloge je bil izdelan model podtalnice in mreža piezome- trov za opazovanje nihanja gladin podtalnice, opremljena z limnigrafi. Po končani nalogi se je opazovanje na piezometrih nadaljevalo, prav tako tudi opazovanje infiltra­ cije padavin na lizimetrih pri vodarni Kleče. V preteklem obdobju je bil model večkrat uporabljen pri analizi dinamike podtalnice: - analiza ukrepov pri izredno nizkih gladinah podtalnice leta 1983, - onesnaženje s kromom leta 1986 in - analiza vpliva izgradnje pragov pri Rojah 1983. Omenjene analize in podatki meritev so pokazali večje razlike med izračunom in meritvami kot pa pri umerjanju modela v obdobju 1977-1980. Izračuni so kazali nekoliko višje vrednosti gladin kot pa meritve. Razvoj ljubljanskega vodovoda je v zadnjih letih poleg odpiranja novih vodarn zunaj področja Ljubljanskega polja (Brest in Skaručna) narekoval povečano izkoriščanje osnovnega vira - podtalnice Ljubljanskega polja. Poleg razširitve obstoječih vodarn je bila odprta nova vodarna Jarški Brod. Tudi v naslednjih letih bo razvoj vodovoda slonel na povečanem črpanju podtalnice. Zato je bila v letih 1986-87 izdelana valorizacija matematičnega mo­ dela (slika 1). 1. Priprava hidroloških in geoloških podatkov za umerjanje modela V prvi fazi so bile izdelane geofizikalne raziskave, ki so zajele področje med vodarnami Jarški Brod in Hrastje ter ob Savi med Gameljnami in Dolskim [17] [18]. Opazna je večja razgibanost podlage na področjih, kjer so bile opravljene geofizikalne raziskave. Raziskave so tudi po­ trdile obstoj praga med Črnučami in Gradom, kar je bilo na podlagi raziskav 1980. leta tudi pričakovati. Ugotovljen je tudi pojav globljega rova v podlagi pri Rojah. Za potrebe valorizacije modela je bila izdelana analiza hidroloških meritev, ki jih Ljubljanski vodovod opravlja od 1979. leta dalje (gladine podtalnice, padavin in infiltracija padavin). V okviru same naloge so bile opravljene tudi meritve pretokov Save v več profilih, ki jih je izvedel Hidrometeorološki zavod. Infiltracija padavin se meri pri vodarni v Klečah kontinui­ rano od 1979. leta na dveh lizimetrih - posodah premera 1,4 m, vkopanih 2 m v zemljo. Meritve potekajo vsak dan sočasno z meritvami padavin, na ombrometru in ombro- grafu v neposredni bližini lizimetra. Razlike v meritvah infiltracije v posodah ter meritvah padavin na padavino- merskih postajah Kleče in Bežigrad so bile statistično obdelane [9], V sklopu raziskovalne naloge [1] [15] je bilo izdelanih sedem črpalnih piezometrov in postavljenih deset limni- grafov za opazovanje nihanja gladin podtalnice. Podatki dnevnih vrednosti gladin sedemletnih opazovanj (1978- > Iz ra č u n ----- nerrtve -0-dno teto Slika 2. Nivogrami reke Save in podtalnice 1984) so bili posneti z limnigrafskih trakov in vneseni v računalnik ter analizirani tako, da so izločene grobe napake, do katerih je prišlo pri digitalizaciji in vnašanju podatkov v računalnik. Formirana je računalniška baza podatkov dnevnih opazovanj. Na sliki 2 so prikazane karakteristične oscilacije gladine podtalnice na posameznih piezometrih (Kleče, Hrastje in Roje) in nihanje gladine vode v reki Savi. Podatki kažejo na izredno nihanje gladin Save pri vodomerni postaji Šentjakob in na prisotno izredno poglabljanje struge (1,5 m od 1978. do 1985. leta). Zaradi zožene struge reke v profilu vodomera je nihanje gladin pri visokovodnem valu tudi pet metrov v enem dnevu. Sicer pa je nihanje gladin v mejah do dva metra. Do prekinitve opazovanj je prišlo leta 1981 (oktober-december) zaradi del na rekons­ trukciji Šentjakobskega mostu v neposredni bližini vodo­ mera. Zaradi poglabljanja struge, ki je bila predmet posebne študije [4], je bilo na Savi zgrajenih šest pragov. Za potrebe hidroenergetske izrabe Save je bilo 1987. leta ponovno izmerjenih več profilov na odseku Save od sotočja z Ljubljanico in Medvodami [16]. Da bi lahko modelirali vpliv poglabljanja struge, smo podatke o po­ glabljanju dna interpolirali za posamezna leta, tako da se je izračun za posamezna leta začel z novimi kotami dna. Za potrebe naloge je HMZ opravil dve seriji meritev pretokov Save v petih profilih. Pri analizi podatkov mo­ ramo opozoriti, da znaša natančnost meritev ±5% in da je med meritvami, ki so trajale cel dan, prihajalo do sprememb pretokov zaradi obratovanja HE Medvode. Vsekakor je opazno značilno zmanjšanje pretokov med profili Medno in ustje Gameljščice ter Črnuče - Šentjakob. Med profili Šentjakob in ustje Kamniške Bistrice se kljub temu, da ni površinskega dotoka, pretok izdatno poveča (od 1,3 do 2 m3/s). Podtalnice Ljubljanskega polja ne izkorišča samo Ljubljan­ ski vodovod, temveč tudi industrijska črpališča. Podatki o omenjenih črpališčih so bili zbrani 1979. leta za potrebe študije [1], in sicer na podlagi prijave za plačilo vodnega prispevka pri ZVSS. Analiza je pokazala, da se je iz ekonomskih vzrokov natančnost prijavljenih zneskov iz­ redno zmanjšala. Zato smo v nadaljnjem delu za ome­ njena črpališča zadržali vrednosti, podane v elaboratu [1 ]. Omenjena opazovanja in meritve so bila osnova za umerjanje modela podtalnice Ljubljanskega polja. 2. Rezultati umerjanja modela Model smo umerjali v obdobju osmih let od od 1. 1. 1978 do 31. 12. 1985. Za omenjeno obdobje smo imeli na voljo podatke opazovanj na dvanajstih piezometrih. V tem obdobju ni bilo registriranih izredno vlažnih let. Padavine so bile z izjemo v letih 1980 in 1985 v dolgolet­ nem povprečju ali pod njim. Značilno je sušno leto 1983, ko so bile padavine le za 20% pod povprečjem, a je bilo izredno dolgo sušno poletno-jesensko obdobje. Za ob­ dobje po letu 1985 ni bilo na razpolago podatkov o gladinah podtalnice, prišlo pa je tudi do večjih posegov na Savi, o katerih še ni bilo na razpolago zadovoljivih podatkov. Rezultati izračuna in meritev so podani na sliki 2. Kot rezultat umerjanja modela smo dobili podatke o efektivni poroznosti na področju Ljubljanskega polja. Vred­ nosti efektivne poroznosti, ugotovljene pri umerjanju 1980. leta, so znašale 0,06, kar je glede na sestavo poroznega prostora izredno nizka vrednost. Ponovno umerjanje je podalo vrednost 0,1, kar je glede na gramozno sestavo materiala še vedno sorazmerno nizka vrednost. Rezultati izračuna kažejo, da je poglavitni vir podtalnice reka Sava (povprečno 2,5 m3/s), ki pa še več vode drenira (3,26 m3/s). Enako pomemben vir je tudi infiltracija pada­ vin (2,1 m3/s), dotoki podtalnice na robu področja pa znašajo 0,43 m3/s. V povprečju infiltracija padavin še presega črpanje in v najbolj sušnih obdobjih se 2,0 m3/s podtalnice drenira v Savo. S pomočjo vektorja pretoka so določene prispevne po­ vršine posameznih vodarn v ekstremnih primerih, slika 1. V sušnem obdobju so področja nekoliko širša in bliže reki Savi. V vlažnem obdobju se pretoki povečajo, prispevna področja zožijo in pomaknejo od Save. Deloma se tudi pokrijejo, tako da del podtalnice, ki teče skozi vodarno Kleče, teče proti Hrastju. 3. Rezultati izračuna posameznih variant Za analizo in prognozo bodočega režima podtalnice smo naredili štiri variante izračuna. Varianto brez poglabljanja struge reke Save in tri variante povečanega črpanja podtalnice za potrebe Ljubljanskega vodovoda. Primerjava gladin podtalnice, izračunanih pri varianti brez poglabljanja struge reke Save, z rezultati umerjanja mo­ dela kaže za več kot meter višje gladine podtalnice, kar le potrjuje izreden vpliv reke Save na gladino podtalnice Ljubljanskega polja. Vpliv na vodno bilanco (pretoke podtalnice) je bil pri tem minimalen. Pri variantah povečanega črpanja so bile predvidene količine črpanja vode za potrebe vodovoda 1930, 2185 in 2365 lit/s. Povečano črpanje se direktno čuti v vodni bilanci Save, kjer se je dreniranje v povprečju zmanjšalo za višino povečanega črpanja. Pri tretji varianti črpanja infiltracija Save v povprečju presega dreniranje podtalnice v Savo. Prispevno področje vodarn se izdatno poveča, tako da sta v sušnem obdobju prispevni področji Kleč in Hrastja med seboj povezani in ves čas leta tvorita enotno prispevno področje obeh vodarn. Ekstremni režimi podtalnice v okolici vodarne Kleče z lokacijo galvane, ki je povzročila onesnaženje s šestvalen- tnim kromom leta 1986, so podani na sliki 3. Slika kaže na majhne razlike v smeri toka podtalnice v ekstremno suhem in v vlažnem obdobju. Posledica je majhna hidro­ dinamična disperzija oziroma širjenje onesnaženja v vodo- nosniku. Na podlagi rezultatov izračuna modela je izdelan program sanacije, ki je omogočil znižanje koncentracije onesnaženja pod kritično mejo v kratkem času in z minimalnimi sredstvi. Januarja 1989. leta je bila izdelana prognoza spremembe gladin podtalnice v vodarnah Kleče in Hrastje. Kasnejše meritve so pokazale izredno dobro usklajenost prognoze z meritvami (slika 4). Odstopanja med meritvami in prognozo so bila pod deset centimetrov. SKLEPI 1. Umerjanje modela omogoča uspešno simulacijo in prognozo režima podtalnice Ljubljanskega polja. Z nada­ ljevanjem meritev infiltracije ter gladin podtalnice bo mo­ goče v bodoče planirati različne posege za povečanje zmogljivosti in zaščito podtalnice. 2. Analize kažejo na izreden vpliv Save, predvsem na gladine podtalnice in v manjši meri tudi na vodno bilanco. Za uspešno modeliranje podtalnice bo v bodoče potrebno redno spremljati spremembe struge reke Save. 3. Planirano povečano črpanje podtalnice Ljubljanskega polja je možno ob povečani skrbi za zaščito podtalnice. Prispevne površine posameznih vodarn bodo zajele v večji meri strnjeno naseljene površine. 4. Podtalnica je na področju Kleč in Hrastja s predvide­ nimi povečanji črpanja skoraj v celoti zajeta. Vsako nadaljnje povečanje črpanja na omenjenih vodarnah bo širilo prispevna področja proti naseljenim površinam me­ sta. Dodatne možnosti za povečano črpanje, brez večjih posledic, ima še vodarna Jarški Brod. Slika 4. Prognoza gladin podtalnice v vodarnah 1. M. Breznik, M. Brilly, Podtalnica Ljubljanskega polja - povečanje zmogljivosti in gospodarjenje, raziskovalna naloga, IPK-TOZD Mestni vodovod, Ljubljana, 1981. 2. M. Brilly, Sodobne metode za modeliranje podtalnice, lil. posvetovanje hidrotehnikov, Zbornik del, str. 161-180, Ljubljana, 1977. 3. M. Brilly, M. Gorišek, Matematični model simulacije toka podtalnice Ptujskega polja, raziskovalna naloga, FAGG - Laboratorij za mehaniko tekočin, Ljubljana, 1984. 4. M. Brilly, Vpliv poglabljanja struge reke Save na podtalnico Ljubljanskega polja, FAGG - Laboratorij za mehaniko tekočin, Ljubljana, 1985. 5. M. Brilly, M. Gorišek, Matematični model vodonosnika Ljubljanskega barja lil. faza, raziskovalna naloga, FAGG - Laboratorij za mehaniko tekočin, Ljubljana, 1985. 6. M. Brilly, M. Gorišek, Vpliv HE Hrastje na podtalnico Mursko-Ljutomerskega polja, raziskovalna naloga, FAGG - Laboratorij za mehaniko tekočin, Ljubljana, 1985. 7. M. Brilly, M. Gorišek, Vpliv načrtovanih HE na podtalnico Krško-Brežiškega polja, FAGG - Laboratorij za mehaniko tekočin, Ljubljana, 1986. 8. M. Brilly, Irrigation and drainage requirements and design of hydroelectric power plants on the Mura river, ICID, Dubrovnik, 25. 9.-2. 10. 1988, Zbornik del, str. 74-81, 1988. 9. M. Brilly, M. Gorišek, Valorizacija modela podtalnice Ljubljanskega polja, raziskovalna naloga, FAGG - Laboratorij za mehaniko tekočin, Ljubljana, 1988. 10. M. Brilly, M. Gorišek, Končno poročilo I. faze projekta Sava-Ljubljana - Vodnogospodarska problematika, FAGG - Laboratorij za mehaniko tekočin, Ljubljana, 1988. 11. M. Brilly, Groundwater pollution by chromium, Symposium Contaminant transport in groundwater, Stuttgart, 4.-6. 4. 1989, Zbornik del, str. 465-366, 1989. 12. M. Brilly, Razvoj programov za simulacijo toka podtalnice in možnosti uporabe programskih paketov za obdelavo tabel in grafično obdelavo podatkov, raziskovalna naloga, FAGG - Laboratorij za mehaniko tekočin, Ljubljana, 1989. 13. M. Brilly, M. Gorišek, Sanacija onesnaženja podtalnice Dravskega polja, I. faza - Matematični model podtalnice, FAGG - Laboratorij za mehaniko tekočin, Ljubljana, 1990. 14. M. Brilly, Uporaba AutoCAD programskega paketa za grafično podporo informacijskim sistemom in modeliranju hidroloških pojavov, Seminar - Računalnik v gradbenem inženirstvu, Ljubljana, 4.-6. 4. 1990, Zbornik del, strani 105-112, Ljubljana, 1990. 15. N. Del Fabro, Interna dokumentacija Ljubljanskega vodovoda, Ljubljanski vodovod, Ljubljana, 1980-87. 16. D. Kosmač, Sava - Ljubljanica, Vodnogospodarski inštitut, Ljubljana, 1987. 17. B. Tomšič, M. Živanovič, D. Ravnik, Hidrogeološke raziskave za preskrbo z vodo na Ljubljanskem polju - Geofizikalne raziskave na Ljubljanskem polju 1986, GZL Ljubljana, 1987. 18. B. Uran, M. Živanovič, Geofizikalne raziskave ob Savi med Gameljnami in Dolskim, GZL Ljubljana, 1987. POMEN IN VLOGA ZEMLJIŠČ PRI PROCESU URBANIZACIJE UDK 711.14 ALBIN RAKAR POVZETEK Mestna območja postajajo izredno zapletena in kompleksna stvarnost, ob tem pa postaja tudi mestno zemljišče vedno pomembnejša ekonomska dobrina, s katero je treba kar najskrbneje gospodariti. V članku so prikazani povzetki raziskav, ki jih je opravil Inštitut za komunalno gospodarstvo na področjih vrednotenja komunalne infrastrukture in stavbnih zemljišč, preučevanja mestne rente ter oblikovanja informacijskih sistemov. MEANING AND ROLE OF THE BUILDING GROUNDS IN THE PROCESS OF URBANIZATION SUMMARY .... ........ ■ . ...... ....... .......... The urban areas represent very complicated and rather complex reality and thus the urban use land becomes more and more important economic goods which should be managed as well as possible. The paper deals with the summaries of the research works, developed by Institute of Communal Economy, in the fields of the evaluation of communal infrastructure and urban use land, of the consideration of urban land rent and in building information systems. UVOD Proces urbanizacije ima med drugim za posledico tudi nastajanje, rast in razvoj mest in večjih urbanih aglomera­ cij. Osnovno gibalo rasti in razvoja današnjih mest so določene aglomeracijske in produkcijske prednosti, ki jih mesta nudijo in zaradi katerih so tudi privlačna za investi­ cijska vlaganja v proizvodne in neproizvodne fonde. Tako cenimo, da je kar 60 % do 80 % vseh investicijskih vlaganj usmerjenih na mestna območja. Logična posledica take prostorske razporeditve investicijskih vlaganj je, da se pretežni del gospodarskih aktivnosti države odvija na relativno majhnem območju mest in naselij mestnega značaja. Intenzivnost vlaganj v mestna območja povzroča, da postajajo ta območja izredno zapletena in kompleksna stvarnost in da postaja mestno zemljišče vedno pomemb­ nejša ekonomska dobrina, s katero je treba kar naj­ skrbneje gospodariti. Vse doslej povedano velja tudi za republiko Slovenijo. Hiter proces deagrarizacije je povzročil med drugim pritisk Članek je povzetek dela raziskovalne skupine Inštituta za komunalno gospodarstvo na področju gospodarjenja s stavbnimi zemljišči in urbanske ekonomike v obdobju 1972-1990. Prispevek posameznega avtorja je razviden iz literature. Avtor: Albin Rakar, dr., dipl. geod. kom. inž., izredni profesor prebivalstva na večja mesta, ki so se v prostorskem in populacijskem smislu izredno naglo razvila, na žalost ekstenzivno in neracionalno. Širjenje mest smo v prostor­ skem smislu do neke mere še usmerjali in obvladovali, ob tem pa nam nikakor ni uspelo oblikovati ustreznega instrumentarija, s katerim bi razvoj regulirali tudi v eko­ nomskem smislu. Eden temeljnih razlogov za odsotnost regulacijskih mehanizmov ekonomskega značaja je go­ tovo v dejstvu, da zemljišča v vsej povojni zgodovini nismo šteli za pomemben ekonomski tvorec. Tako so kmetijska in stavbna zemljišča po vojni izgubila svojo prvotno ekonomsko funkcijo in so postala zgolj pospeše­ valna elementa procesa industrializacije, kmetijska zem­ ljišča na račun prelivanja akumulacije, stavbna pa na račun cenenih lokacij. Opisane razmere so bile zadosten razlog, da smo pričeli na Inštitutu za komunalno gospodar­ stvo sistematično proučevati pomen stavbnih in mestnih zemljišč. Pri tem so nas zanimali predvsem odgovori na tale temeljna vprašanja: koliko kapitala je vloženega v mestna zemljišča, da mesto kot sistem lahko opravlja svoje proizvodne in neproizvodne funkcije?, kdo uživa koristi od tega kapitala in kakšne so te koristi ?, na kakšen način je možno regulirati prostorski razvoj (tudi v ekonomskem smislu) in kakšen informacijski sistem potrebujemo za kompleksno upravljanje tega področja?, in končno, kako ublažiti nasprotje med izgradnjo naselij in varstvom kme­ tijskih zemljišč? V zvezi z iskanjem odgovorov na zastav­ ljena vprašanja je nastal razmeroma obsežen raziskovalni opus, katerega rezultate povzemamo po naslednjih temat­ skih področjih: VREDNOTENJE KOMUNALNE INFRASTRUKTURE IN STAVBNIH ZEMLJIŠČ Z razvojem urbanizacije in s prostorskim širjenjem mest se veča obseg komunalne infrastrukture ter njena vred­ nost. Tako predstavljajo komunalni fiksni fondi vse po­ membnejši del narodnega bogastva. Za vrednotenje komunalne infrastrukture obstajata dve temeljni metodi, ki jih lahko po potrebi razširimo in dopolnimo, in sicer: 1) metoda kumuliranja investicij na neko začetno inven­ turno stanje in 2) metoda valorizacije na osnovi inventarizacije fiksnih fondov, ki jo lahko opravimo: z direktno oceno na osnovi popolnega popisa ali pa z vzorčenjem. Za samo ovrednotenje komunalne infrastrukture je bolj primerna druga metoda. Za uporabo metode kumuliranja investicij na neko začetno stanje nam na področju komu­ nalnega gospodarstva manjkajo kvalitetni knjigovodski podatki, z uporabo druge metode pa dobimo poleg podat­ kov o celokupni vrednosti komunalne infrastrukture tudi podatke o gostoti te vrednosti ter o njeni prostorski razporeditvi. Metodo valorizacije na podlagi inventarizacije komunalnih fiksnih fondov smo prvič razvili in testirali na primeru mesta Celje leta 1981 [A.3], kasneje pa z določenimi spremembami uporabili tudi pri vrednotenju komunalne infrastrukture v Mariboru [B.3]. Uporabili smo podatke grafičnega prikaza komunalnih naprav ter z njihovo po­ močjo določili najprej gostote vodov, nato pa še gostoto vrednosti in njeno prostorsko razporeditev. Pri določanju prostorske razporeditve vrednosti komunalne infrastruk­ ture smo enkrat izhajali iz geometričnih (Celje) in drugič iz upravnih (Maribor) prostorskih enot. Prej opisani metodi nista predvidevali računalniške obde­ lave, zato pa sta dajali dokaj hitre in zanesljive rezultate. Njihova osnovna slabost pa je nedvomno v tem, da ne upoštevata v zadostni meri tudi rabljenosti naprav. Pri računalniško podprtem informacijskem sistemu komunal­ nega gospodarstva (ISKG) in še predvsem pri avtomatizi­ ranem katastru komunalnih naprav pa lahko s poljubno natančnostjo izvedemo tako vrednotenje komunalne infra­ strukture kot tudi vrednotenje zemljišča po posameznih geometričnih oziroma teritorialnih enotah ali zaprtih siste­ mih, če imamo digitalizirane meje teritorialnih enot ozi­ roma oskrbovanih področij. Postopek vrednotenja je prika­ zan v priloženi shemi [A.7j. Podatki o vrednosti komunalne infrastrukture imajo zelo velik in večstranski pomen za alokacijo dejavnosti in za učinkovito gospodarjenje s stavbnimi zemljišči. Na podlagi teh podatkov namreč lahko: določamo t. i. povečano vrednost zradi minulih družbenih vlaganj, ki je sestavni del cene za oddano stavbno zemljišče, določimo višino amortizacije, ki bo v celoti zadostovala za enostavno reprodukcijo komunalnih fiksnih fondov ter diferenciramo cene glede na različni prostorski standard posameznih skupin potrošnikov [A.5] in določimo območja za diferen­ cirano zajemanje nadomestila za uporabo stavbnega zemljišča. MESTNA RENTA Malo je dobrin, ki so brez vrednosti, pa so tako kmalu postale objekt obravnave številnih raziskovalcev, kot to velja za golo zemljo terre - matiere. Zemlja je relativno redka dobrina in predstavlja potreben pogoj za vsako družbeno dejavnost, poleg tega pa lastništvo (oziroma pravica uporabe) na zemljišču ustvarja v gospodarstvu posebne odnose, ki terjajo poglobljene analize. Zametke teorije o renti najdemo že pri merkantilistih v 16. stoletju, same analize mestne rente pa so se lotili ekono­ misti šele v tem stoletju, najprej v ZDA. V naši ožji in širši domovini pa je pionirsko delo na tem področju gotovo opravil prof. Klemenčič leta 1972 [A. 1 ], ki je postavil definicijo in temelje za proučevanje mestne rente v našem družbeno-ekonomskem sistemu in s tem odprl vrata za raziskovanje fenomena, ki je bil do takrat tabu. Zemljišče v sklopu urbanih aglomeracij, to je mestno zemljišče, predstavlja za posamezno dejavnost »locus standi«. Vsa zemljišča, vse lokacije znotraj urbane aglo­ meracije seveda niso enako pridobitno ugodne. Drugače povedano: proizvodnost produkcijskih faktorjev je na raz­ ličnih lokacijah v mestu različna oziroma: enaki kapitali prinašajo na različnih lokacijah različne dobičke. Ker so pridobitno ugodne lokacije znotraj urbane aglomeracije relativno redke, realizirajo njihovi uporabniki oziroma last­ niki na njih poleg povprečnega tudi ekstra dohodek v obliki mestne rente. Izvirno se ekstra dohodek v obliki zemljiške (mestne) rente pojavlja v dveh oblikah, in sicer: - pri prometu z zemljišči in - pri uporabi zemljišč. V prvem primeru se realizira mestna renta enkratno prek cene, ki je v bistvu kapitalizacija zemljiške rente, v drugem pa tekoče, v dejavnosti [A.2j. Obe pojavni obliki mestne rente smo skušali na Inštitutu za komunalno gospodarstvo kvantificirati s pomočjo stati­ stičnih analiz, pri čemer so raziskave potekale v dveh smereh. Pri kvantifikaciji mestne rente, ki se realizira pri prometu z zemljišči, smo izhajali iz kupoprodajnih pogodb in pogodb o pridobitvi pravice uporabe na mestnem zemljišču. V tem primeru smo ugotovili višino rente posredno prek cene zemljišča, ki je po definiciji kapitaliza­ cija rente [A.2], [A.6], Za kvantifikacijo mestne rente, ki se tekoče realizira v dejavnosti, pa smo analizirali proi­ zvodno in tržno uspešnost v industriji in v terciarnih dejavnostih. Tu smo ugotavljali zgolj razlike v ekstra dohodkih po posameznih dejavnostih, na različnih lokaci­ jah z različno komunalno opremljenostjo, torej rentne diferenciale [A.4], [A.6]. V statističnih analizah smo selektivno iskali vplive tehle skupin faktorjev na višino mestne rente: naravne danosti, tehnično-tehnološke (ustvarjene) danosti, ekološke značil­ nosti, kulturno-civilizacijske danosti in družbeno-norma- tivne oziroma regulativne danosti. Kompleksen vpliv izbranih faktorjev na ceno oziroma dohodek in s tem posredno na višino mestne rente smo analizirali s pomočjo linearne regresije in indeksa multiple korelacije, če pa je šlo za vzorčni primer, obvezno tudi s testom. Z opisanimi analizami nam je uspelo določiti vpliv posame­ znega faktorja na višino mestne rente, v nekaterih primerih pa nam je uspelo kvantificirati tudi celotno maso realizi­ rane mestne rente. Drugo vprašanje je seveda, kakšen del tako ugotovljene rente je smotrno zajeti, da bi bili producenti še stimulirani, dajo realizirajo (torej, da poslu­ jejo na pridobitno ugodnih lokacijah v mestu) in da bi imela mesta hkrati dovolj finančnih sredstev za planirano razširjevanje zmogljivosti komunalnih fiksnih fondov in za opremljanje novih stavbnih zemljišč. Za ta namen je bil Shema (2) razvit model zajemanja rentnih diferencialov kot regulator razvoja naselij [A.6], ki je bil kasneje razširjen in dopolnjen z dinamičnim modelom določanja poselitve. Z dinamičnim modelom določanja poselitve opredeljujemo dolgoročno alokacijo dejavnosti v prostoru na makro in mikro nivoju s ciljem doseči maksimalne skupne družbene koristi, ki jih zemljišča dolgoročno nudijo posameznim dejavnostim [C.7], [C.10], [C.11], [A.8], [B.5], Shem a povezave Inform acijskega sistema sklada stavbnih zemljišč z drugimi In fo rm acijsk im i sistemi na nivoju občine Enkratni priložnostni podatki Shema (3) INFORMACIJSKI SISTEMI Prvi pogoj za odločanje v skladu z ekonomskimi principi. je informiranost. Ta ugotovitev je splošna in velja tudi za področje gospodarjenja s stavbnimi in mestnimi zemljišči. Informacijski sistem za potrebe gospodarjenja s stavbnimi zemljišči smo zasnovali kot del informacijskega sistema na področju komunalnega gospodarstva, ki je sestavljen iz tehle delov (podsistemov) [A.7j: - informacijski sistem komunalnih delovnih organizacij (ISKDO), - informacijski sistem komunalnih oskrbovalnih sistemov (ISKOS), in - informacijski sistem sklada stavbnih zemljišč (ISSZ). Povezava informacijskega sistema sklada stavbnih zem­ ljišč z drugimi sistemi je prikazana v shemi (3). Informacijski sistem sklada stavbnih zemljišč moramo zasnovati tako, da bo nudil ustrezne informacije v vseh akcijah posameznih faz gospodarjenja s stavbnimi zem­ ljišči, od racionalnega usmerjanja in določanja etap pro­ storskega razvoja, spremljanja prometa stavbnih zemljišč, izvajanja predkupne pravice občine, pridobivanja zemljišč v družbeno lastnino, do urejanja stavbnih zemljišč, dolo­ čanja cen stavbnih zemljišč ter ugotavljanja in zajemanja razlik v koristih, ki jih imajo posamezni uporabniki zemljišč. Za to pa so potrebne podatkovne baze, ki ne bodo nudile le fizičnih, ampak tudi vrednostne kazalce v prostoru. SKLEP Predstavljeni raziskovalni opus je nastajal v času in družbenih razmerah, ki mu niso bile najbolj naklonjene. Pojmi kot so trg, podjetništvo, profit in ekstraprofit v tistih časih še niso imeli domovinske pravice. Dnevna politika pa je glede tegä področja zgolj stalno opozarjala, da ji primanjkujejo komunalno opremljena zemljišča in da nima za ta namen stalnega sistemskega vira. Raziskave pa so (češ) preveč teoretične in (torej) premalo uporabne. Menimo, da bodo opravljene raziskave dobile svojo pravo vrednost (če seveda ne upoštevamo že priznanih medna­ rodnih referenc) šele, ko bomo tudi zemljišča (kmetijska, stavbna in mestna) šteli za pomemben produkcijski faktor in bodo na ta način dobila svojo realno ceno. To pa bo verjetno prav kmalu ali pa se bomo zopet povrnili v obdobje plansko-dogovorne ekonomije. Uvajanje realnih cen za zemljišča pa bo dejansko pome­ nilo tudi konec brigadirskih časov v gradbeništvu. Časi masovne stanovanjske gradnje na najboljših kmetijskih zemljiščih in brez vsake preverbe njenih vplivov na okolje so verjetno dokončno mimo. Prihajajo časi izgradnje na manj kvalitetnih zemljiščih in v ambientalno občutljivih mestnih okoljih. Tako bo kvaliteta morala zamenjati kvan­ titeto, tehnologijo pa bomo morali postaviti v službo ekonomije. LITERATURA A) Publikacije 1. T. Klemenčič, C. Mlakar, V. Murko, M. Saje, Mestna renta v zvezi s problemom financiranja opremljanja mestnega zemljišča s komunalnimi napravami in objekti, Institut za komunalno gospodar­ stvo, Ljubljana, 379 str., 1972. 2. A. Rakar, T. Klemenčič, M. Bogataj, Mestna renta in cena stavbnega zemljišča, Institut za komunalno gospodarstvo pri FAGG, Ljubljana, 254 str. in 22 prilog, 1979. 3. A. Rakar, M. Bogataj, M. Šubic, Metode za vrednotenje komunalne infrastrukture, Institut za komunalno gospodarstvo pri VTOZD GG, Ljubljana, 102 str. + 18 str. prilog, 1981. 4. A. Rakar, J. Dedek, M. Bogataj, Analiza vpliva lokacije na poslovno uspešnost terciarnih dejavnosti, Institut za komunalno gospodarstvo pri VTOZD GG, Ljubljana, 51 str. + 5 kartogramov, 1981. 5. A. Rakar, M. Šubic, Vloga amortizacije v komunalnem gospodarstvu, Institut za komunalno gospodarstvo, Ljubljana, 95 str., 1984. 6. M. Bogataj, Ugotavljanje in zajemanje rentnih diferencialov, Institut za komunalno gospodarstvo, Ljubljana, 181 strani, 1985. 7. M. Bogataj, T. Klemenčič, A. Rakar, F. Zakrajšek, M. Ferlan, L. Bogataj, Informacijski sistem v komunalnem gospodarstvu - Sumarne ugotovitve in predlogi, Institut za komunalno gospodarstvo, Ljubljana, 98 str., 1986. 8. M. Šubic, Stanovanjska gradnja in varstvo kmetijskih zemljišč, Institut za komunalno gospodarstvo, Ljubljana, 109 strani + priloge, 1989. B) Članki 1. A. Rakar, Metode valorizacije komunalnih fondov, Stanbena i komunalna privreda, št. 11-12, str. 37-46, 1982. 2. A. Rakar, Poskus oblikovanja izhodišč za nastavitev evidence stavbnih zemljišč, Geodetski vestnik, št. 4, str. 165-171, 1983. 3. A. Rakar, J. Makuc, Valorizacija objektov in naprav komunalne hidrotehnike na osnovi podatkov GPKN - primer mesta Maribor, Geodetski vestnik, št. 2-3, str. 91-104, 1985. 4. A. Rakar, Aktualni problemi gospodarjenja s stavbnimi zemljišči v SR Sloveniji, IB - Revija za planiranje, št. 8, str. 37-42, 1989. 5. M. Subic, Primer uporabe analize družbenih stroškov in koristi, dopolnjene z dvonivojskim dinamičnim programom, na relaciji stanovanjska gradnja - kmetijska zemljišča, Gradbeni vestnik, št. 3-4, str. 79-84, 1990. C) Referati v kongresnih zbornikih 1. A. Rakar, Elastičnost troškova komunalnog opremanja s obzirom na gustinu naseljenosti, Znan­ stveno strokovno posvetovanje Stanovanje - sinteza individualnog i kolektivnog, Beograd, 1981, Zbornik, 18 str., nevezano, 1981. 2. A. Rakar, M. Bogataj, J. Dedek, Analiza vpliva lokacije na poslovno uspešnost terciarnih dejavnosti, Simpozij Zemljište i zemljišna politika u planiranju prostora, Beograd, 1981, Zbornik del, 11 str. + 2 diagrama + 2 kartograma, 1981. 3. A. Rakar, Funkcija amortizacije u procesu planiranja i koriščenja komunalnih fondova, Planiranje i građenje naselja u uslovima usporenije stope ekonomskog rasta, Beograd, 22.-23.11.1984, Zbornik posvetovanja, str. 75-84, 1984. 4. A. Rakar, Funkcija evidence građevinskih zemljišta u procesu planiranja i gazdovanja urbanim prostorom, Posvetovanje o planiranju in planih v funkciji učinkovitih odločitev v prostorskem razvoju in izgradnji naselij, Beograd, 21.-22. 11. 1985, Zbornik del, 9 strani, 1985. 5. M. Bogataj, Dinamično programiranje korištenja prostora, Posvetovanje o planiranju in planih v funkciji učinkovitih odločitev v prostorskem razvoju in izgradnji naselij, Beograd, 21.-22. 11. 1985, Zbornik del, 9 str., 1985. 6. M. Bogataj, Informacijski sistem v komunalnem gospodarstvu kot podpora prostorskim evidencam. Baze podatkov in njih metode uporabe za urejanje prostora, seminar Zveze društev urbanistov Slovenije in Zveze geodetov Slovenije, Maribor, 17.-19. 4. 1986, Zbornik del, C3, 17 strani, 1986. 7. M. Bogataj, L. Bogataj, Two level dynamic programming of the spatial distribution of communal equipment and land use, International workshop: Location theory, Dubrovnik, 8. 10. 1986, referat, 8 strani, 1986. 8. M. Bogataj, Informacioni sistem u komunalnoj privredi i vrednovanje kapitala u prostoru, Planiranje i vrednovanje kapitala u prostoru, Tuzla, 28.-30. 10. 1987, Zbornik del, str. 107-119, 1987. 9. A. Rakar, Vrednovanje komunalnih fondova na osnovi podataka katastra komunalnih uređenja, Planiranje i vrednovanje geodetskih radova, ZGIG Jugoslavije, Tuzla, 28.-30. 10. 1987, Zbornik del, str. 97-106, 1987. 10. M. Bogataj, Computer assisted control of urban growth through the land use value, Lecture notes, Harvard Law School, Cambridge, Massachussets, ZDA, 7.-12. 8. 1988, 36 strani, 1988. 11. M. Bogataj, The impact of distance function on urban growth control, Euroalio-workshop on practical combinatorial optimisation, Rio de Janeiro, 14.-18. 8. 1989, Zbornik, str. 11-12, 1989. 12. A. Rakar, Trg stavbnih zemljišč kot regulacijski mehanizem pri urejanju prostora, Geodezija in urejanje prostora, Čatež, 20.-21. 10. 1989, Zbornik del, str. 56-61, 1989. 13. A. Rakar, Zemljiška politika med trgom in državo, Sedlarjevo srečanje, Bled, 14.-15. 12. 1989, 8 strani, nevezano, 1989. JUBILEJ Akademik prof. dr. LUJO ŠUKLJE - osemdesetletnik Profesor Lujo Šuklje je eden najuglednejših jugoslovanskih znanstvenikov in pedagogov na področju mehanike tal in temeljenja. Z vztrajnim in požrtvovalnim delom, s kritičnim presojanjem in z iskanjem novih raziskovalnih poti si je pridobil velik ugled ne samo v naši državi, ampak tudi izven naših meja. Bil je pobudnik za ustanovitev Jugoslovanskega društva za mehaniko tal in temeljenje; zlasti v prvih letih njegovega razvoja je s svojim organizacijskim in strokovnim delom mnogo pripomogel k današnji mednarodni veljavi društva. Ob znanstveno raziskovalni in strokovni dejavnosti je pomembno tudi pedagoško delo profesorja Šukljeta. Svoje bogato znanje je znaI posredovati študentom, sodelavcem in strokovnjakom v operativi. V Sloveniji so izšli malone vsi aktivni geomehaniki iz njegove šole, pa tudi v drugih jugoslovanskih republikah je mnogo prispeval k vzgoji strokovnjakov za področje mehanike tal. Iz teh vrst je izšlo več magistrov in doktorjev znanosti. Poskrbel je tudi za vzgojo pedagoškega kadra in je za pedagoški poklic usposobil dovolj habilitiranih učiteljev in asistentov za nadaljevanje pouka predmetov s področja geotehnike ob njegovi upokojitvi. Njegov učbenik Mehanika tal pa ni le pripomoček študentom, ampak nudi tudi dragoceno pomoč inženirjem iz prakse. Rodil se je 21. 9. 1910 v Jelši na Hvaru. Po maturi na klasični gimnaziji je študiral gradbeništvo na Univerzi v Ljubljani, kjer je diplomiral 1935. leta. Po diplomi in vojaškem roku je najprej dve leti projektiral in gradil vodovode, potem pa je vse do leta 1946 poučeval kot suplent in kot profesor na Tehniški srednji šoli v Ljubljani. Leta 1946 je postal po zagovoru disertacije »Drsenje temeljnih tal pod učinkom brezkrajnega bremenskega pasu« doktor tehniških ved Univerze v Ljubljani in je bil imenovan za docenta Tehniške fakultete te univerze. Leta 1951 je postal izredni, leta 1957 pa redni profesor in sicer za predmeta mehanika tal in osnove tehnične mehanike. Kot redni profesor Fakultete za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo je stopil leta 1975 v pokoj. Leta 1979 mu je bil podeljen naslov zaslužni profesor za njegovo bogato in obsežno delo. V svoji specialni stroki - mehaniki tal - je poglabljal znanje v Institut Technique du Bätiment et des Travaux Publics v Parizu z dvakratnim polletnim študijem v letih 1937 in 1952. Na pobudo prof. A. Kräla je v okviru Instituta za tehnično mehaniko univerze v Ljubljani v letih 1938 do 1940 pripravil aparature in ostvaril pogoje za ustanovitev laboratorija za mehaniko tal v tem institutu jeseni 1940. Laboratoriju je bil predstojnik od 1946. do 1963. leta in od 1966. do 1970. leta. V letih 1970 do 1975 je bil predstojnik katedre za geotehniko in njej priključenega laboratorija za mehaniko tal Fakultete za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo. Kot predstojnik je vodil raziskovalne in strokovne študije laboratorija. Raziskovalno je profesor Šuklje delal posebno na področju dopustne obtežbe tal, računanja napetosti in deformacij v tleh, analize konsolidacije s posebnim ozirom na nelinearnost reoloških sovisnosti in na viskozne lastnosti zemljin ter na področju stabilnosti pobočij in ukopov s posebnim ozirom na heterogenost zemljin, lezenje in progresivni lom. K razvoju mehanike tal je (deloma s sodelavci) prispeval zlasti: z razširitvijo elastoplastične analize kritične obtežbe glede na začetne efektivne napetosti in z opredelitvijo pojma »plastičnih področij« (1948); z raziskavo začetne nosilnosti koherentnih slojev omejene debeline glede na profil bremenskega pasu (1954); z ugotovitvijo, da se lahko v trmih razpokanih ali grudastih glinah zaradi progresivnosti loma trdnost reducira na sam torni upor neprekonsolidirane zemljine (1953); da je lahko v tektonsko poškodovanih hribinah z glinastimi sestavinami stabilnost pobočja odvisna od najmanj odporne sestavine, čeprav ta volumensko ne prevladuje, in odpor hribine reduciran na samo trenje v tej sestavini (1954); s predlogom za prikazovanje reoloških lastnosti zemljin v linearnih deformacijskih pogojih z družino izotah izpremembe količnika por v odvisnosti od efektivnih osnih napetosti ter z uporabo izotah za analizo enosmerne konsolidacije viskoznih zemljin (1957, 1964); z raziskavo učinkov zadrževanja lezenja zemljin (1961); s presojo kritičnosti pobočja glede na značaj, razsežnost, trajanje in pospeške lezenja ter glede na pogostnost in trajanje preobremenilnih učinkov (1961, 1964); z raziskavo pogojev za prodor arteške vode zaradi nastanka nateznih razpok (1961); z izdelavo metode tridimenzionalne analize stabilnosti temeljev ločnih pregrad oslonjenih na slojevita in razpokana skalna tla (1967); z definicijo pojma efektivnih napetosti za viskozne zemljine in s prikazom reoloških sovisnosti za rotacijsko simetrična napetostna stanja (1967 do 1978); z numerično analizo vplivov stopnje predhodne sekundarne konsolidacije, stopnje zasičenosti, hitrosti oziroma velikosti dodatne obtežbe in dolžine filtracijske poti na konsolidacijo nelinearno deformabilnih zemljin z viskoznimi lastnostmi in sicer v pogojih enosmerne ali dvosmerne filtracije (1968 do 1978); z numerično analizo napetosti in deformacij v polravnini, ki jo sestavlja več plasti nelinearno deformabilnih, viskoznih zemljin (1975 do 1978); z numerično analizo konsolidacije takšne polravnine, če izrazimo reološke lastnosti zemljin po modelu nelinearnega Kelvinovega telesa (1977 do 1978); s hkratno rešitvijo difuzijske in ravnovesnih enačb za nelinearna viskozna tla, ki omogoča usklajeno istočasno napoved deformacij in varnosti temeljnih tal, obremenjenih z nasipi (1982 do 1989). O teh in drugih rezultatih svojega in svojih sodelavcev raziskovalnega dela je profesor Šuklje poročal na vrsti strokovnih sestankov. Aktivno se je udeležil 16 posvetovanj Jugoslovanskega in dveh posvetovanj Srbskega društva za mehaniko tal in temeljenje; šestih kongresov mednarodnega društva: v Rotterdamu (1948), v Zürichu (1953), v Londonu (1957), v Parizu (1961) in v Moskvi (1973), referat pa je poslal tudi kongresu v San Franciscu (1985); štirih evropskih konferenc: v Stockholmu (1954), v Bruxellesu (1958), v Wiesbadenu (1963) in v Oslu (1967); treh regionalnih konferenc: za plazove v Kievu (1964), 4. podonavske na Bledu (1974) in 1. baltiške v Gdansku (1975); šestih specialnih konferenc oziroma simpozijev: v Grenoblu (1964), v Wroclawu (1968), v Pragi (1969), v Sarajevu (1969), v Pensacola Beachu, Florida (1978) in v Samarkandu (1982); dalje dveh posvetovanj Jugoslovanskega komiteja za dolinske pregrade: v Jablanici (1952) in na Bledu (1954) ter mednarodnega kongresa za dolinske pregrade v Parizu (1955). Referata je poslal tudi mednarodnemu kongresu za dolinske pregrade v Istambulu (1967) in skupščini mednarodnega društva za hidravlične raziskave v Dubrovniku (1961). Na evropski konferenci v Bruxellesu je bil glavni referent dveh sekcij, na evropski konferenci v Oslu član panela, na evropski konferenci v Wiesbadenu in na 1. baltiški konferenci v Gdansku podpredsednik sekcije, na 4. podonavskem posvetovanju na Bledu predsednik organizacijskega odbora, na mednarodnem kongresu v Moskvi pa predsednik prve glavne sekcije in častni gost organizacijskega komiteja. Na povabilo ustanov ali v okviru meddržavnega znanstvenega sodelovanja ali ob priliki študijskih potovanj je o svojem in svojih sodelavcev raziskovalnem delu predaval pri akademiji znanosti in na univerzi v Budimpešti (1963, 1966), v hidrotehničnem institutu akademije znanosti v Gdansku (1966), na Imperial Collegeu v Londonu (1968), na univerzah v Palermu, Neaplju in Rimu (1970), na Purdue University, University of Colorado, Duke University Waterways Experiment Station (Vicksburg) v ZDA (1974), na univerzi v Grenoblu, v Laboratoire Central des Ponts et Chaussees in pri francoskem komiteju za mehaniko tal in temeljenje v Parizu (1975), na tehniški visoki šoli v Delftu in pri nizozemskem društvu za mehaniko tal in temeljenje v Flaagu (1976) ter na univerzah v Karlsruhe, Göteborg in Trondheim, v Norveškem geotehniškem institutu v Oslu, v Švedskem geotehničnem institutu v Linköpingu (1977), na univerzi v Wroclawu (1980), na univerzi v Kuvaitu (1981), na akademijskih institutih v Pekingu in Wuhanu (1981) in na univerzah v ZDA (1989); na kongresu Jugoslovanskega društva za mehaniko v Zadru je imel uvodno predavanje (1986). V Centre International des Sciences Mecaniques (CISM) v Vidmu je imel leta 1974 deset predavanj o nelinearnem viskoznem ponašanju zemljin. V okviru CISMa je v letih 1974 in 1975 vodil tritedenski seminar iz mehanike tal UNESCOa. Leta 1978 je uredil tudi zbornik teh predavanj. V okviru podiplomskega študija je imel predavanja iz mehanike tal na univerzah v Zagrebu (1972, 1974,1976, 1978), v Beogradu (1972,1974, 1976) in v Ljubljani (1975). V okviru Laboratorija za mehaniko tal FAGG Univerze v Ljubljani je izdelal številne geotehnične študije strokovnih problemov, ekspertize in recenzije projektov na področju temeljenja, gradnje nasipov, stabilnosti prirodnih pobočij, izkopov in dolinskih pregrad in sicer tako v Sloveniji kot v drugih Jugoslovanskih republikah. Bil je član mnogih strokovnih svetov in komisij. Sodeloval je pri pripravi jugoslovanskih predpisov za temeljenje in leta 1979 izdal pojasnila k predpisom, do leta 1975 pa je bil sotrudnik Applied Mechanics Reviews. V letih 1961 do 1964je bil član sveta za šolstvo SRS, odleta 1963 do leta 1971 pa član upravnega odbora Sklada Borisa Kidriča. V letih 1960 do 1965je predsedoval komisiji Univerze v Ljubljani za raziskovalno delo, od leta 1967 do leta 1969 pa je bil član komisije skupščine SRS za proučitev visokega šolstva. Od leta 1967 do leta 1972 je bil predsednik skupščine Izobraževalne skupnosti SRS. Leta 1969 je bil izvoljen za dopisnega člana Slovenske akademije znanosti in umetnosti, leta 1979 pa za rednega člana. Kot član akademije je bil sourednik Spominskega zbornika Antona Kuhlja. Leta 1964 je prejel nagrado Sklada Borisa Kidriča. Za delo v NOV je bil leta 1964 odlikovan z medaljo zasluge za narod, leta 1965 pa za znanstveno, prosvetno in vzgojno delo z redom republike s srebrnim vencem in leta 1980 z redom dela z rdečo zastavo. Leta 1972 je prejel Kidričevo nagrado za dognanja na področju mehanike tal, ki so strnjena v njegovi knjigi »Rheological Aspects of Soil Mechanics«; knjiga, ki je izšla pri založbi Wiley-Interscience, je prevedena tudi v ruščino. Zveza gradbenih inženirjev in tehnikov Jugoslavije in Jugoslovansko društvo za mehaniko skale in podzemna dela sta prof. Šukljeta leta 1965 oziroma 1977 imenovali za svojega častnega člana. Vsi, ki sprejemamo njegovo znanje, njegovo pomoč ih nasvete in ki smo imeli priliko z njim sodelovati, se ob tej priložnosti prof. Šukljetu iskreno zahvaljujemo in mu želimo še mnogo uspešnih in zdravih let. Silvan Vidmar, lŠ , : * :* r ‘ : I INFORMACIJE 295 Z A V O D A Z A R A Z I S K A V O M A T E R I A L A I N K O N S T R U K C I J V L J U B L J A N I LETNIK XXXI - 9-10-11 SEPTEMBER-OKTOBER-NOVEMBER 1990 10 LET PODPORNIH KONSTRUKCIJ IZ ARMIRANE ZEMLJINE V SLOVENIJI UDK 624.131.53(497.12) DARINKA BATTELINO POVZETEK Armirano zemljino smo doslej v Sloveniji uspešno uporabili pri graditvi več podpornih konstrukcij za cestne nasipe, večinoma iz nekoherentnih zemljin. V članku je prikazana uporaba armirane zemljine tudi za koherentne zemljine; opisana je 3 ,5m visoka podporna konstrukcija iz armirane zemljine, narejena iz gline in meljastega peska ter podana primerjava vrednosti izmerjenih na terenu in dobljenih računsko. Pri vseh narejenih konstrukcijah so bili uporabljeni samo domači materiali: obložne plošče iz armiranega betona, sidrane v nasipe z armirnimi trakovi iz poliestrskega laminata. V članku so prikazani uporabljeni postopki za dimenzioniranje konstrukcij in konstrukcijski elementi z določitvijo mehanskih lastnosti. Podani so: kratek opis štirih narejenih podpornih konstrukcij, način preizkušnje njihove stabilnosti in smernice nadaljnjega razvoja izvedbe ter uporabe. 10 YEARS EXPERIENCE IN REINFORCED EARTH WALLS IN SLOVENIA In Slovenia the reinforced earth has been successfully applied for a few retaining walls protecting road embankements. The fill is mainly a gravel or sand. In order to contribute to the experience concerning the applicability of the reinforced cohesive earth, measurements and tests made during and after construction of a reinforced embankment of 3,50 heigh have been analysed and are presented. Only home made materials have been used: mainly covering plates of reinforced concrete anchored by reinforcing strips of polyiester laminate. The paper presents the applied design procedures, structural elements with the determination of their mechanical properties, short description of four retaining walles and the possibilities of theoretical and application development. 1. UVOD Konstrukcijsko načelo armiranja zemljin je podobno kot za armiranje betona: osnovni material, ki ima zadostno odpornost na tlačne in strižne napetosti, vendar majhno oziroma nično natezno trdnost, kombiniramo z armaturnim materialom, ki ima zadostno odpornost na nateg in je na Avtor: prof. dr. Darinka Battelino, dipl. inž. gradb., FAGG, ZRMK Ljubljana površini dovolj raskav, da se napetosti iz osnovnega materiala s trenjem in adhezijo lahko prenesejo na arma­ turo - armirne palice ali trakove iz kovin, lesa ali sintetičnih snovi. V preprostih oblikah so armiranje zemljin z lesenimi palicami ali vejevjem poznali že v starih časih. Armirano zemljino je v sodobno gradbeništvo uvedel francoski arhitekt Henry Vidal (1966) pa je tudi definiral konstrukcij­ ska načela in podal osnovo za dimenzioniranje konstrukcij iz armirane zemljine. Po številnih laboratorijskih, terenskih in modelnih preiskavah so leta 1968 naredili šest podpor­ nih konstrukcij iz armirane zemljine na cesti Menton-Nica na Ažurni obali. Maksimalna višina teh podpornih kons­ trukcij je bila 22 m. Ta drzna in lepa konstrukcija je dokazala zanesljivost in vse prednosti uporabe armirane zemljine za izvedbo podpornih konstrukcij. Njena uporaba se je iz Francije razširila po vsem svetu. Uporaba se je vzporedno razvijala v štirih glavnih smereh: - gradnja cest: armatura - preproga iz geotekstila ozi­ roma geomreže predstavlja ločilni sloj med koherentnimi temeljnimi tlemi in cestnim nasipom, izboljša razporeditev napetosti zaradi prometne obtežbe, zmanjša deformabil- nost in poveča obstojnost ceste (sl. 1); Sl. 1. Asfaltna cesta na barjanskih tleh tri leta po graditvi Sl. 2a. Cestni nasip: nedrenirani pogoji. Primerjava posedkov za tri različne višine nasipa (1, 2 in 4 m) in za štiri različna armiranja: nearmirana zemljina, enojna, dvojna in trojna plast geomreže Sl. 2b. Cestni nasip: izolinije varnostnih količnikov za nearmi- rano zemljino pri nasipu visokem 4 m (F = x,°/t0) - gradnja nasipov na slabo nosilnih tleh: poveča se dopustna obremenitev, zmanjšajo se začetne distorzijske deformacije in poveča se lokalna stabilnost. Na sliki 2 so podani rezultati analize gradnje nasipa na nearmiranih in različno armiranih slabo nosilnih temeljnih tleh; - gradnja podpornih konstrukcij: možna je gradnja visokih podpornih konstrukcij tudi na slabo nosilnih temeljnih tleh, temelj ni potreben, velika stabilnost pri statični, dinamični in potresni obremenitvi, možnost spreminjanja oblike in barve čelne strani omogoča izredno lepo prilagajanje okolju, gradnja je hitra in poceni. - Posebne gradnje: konstrukcije, pri katerih so združeni elementi zadnjih dveh vrst konstrukcij so zemeljske pre­ grade, valobrani in zaščita rečnih ter morskih brežin pod vodno gladino. Pri tem načinu je možno izjemno zmanjša­ nje prereza konstrukcije. V Sloveniji smo uporabili armirano zemljino pri gradnji cest in podpornih konstrukcijah za cestne nasipe. Nare­ jena je bila ena podporna konstrukcija z geotekstilom in nekaj nižjih podpornih konstrukcij z geomrežami. Pri gradnji gorskih cest. Pri podpornih konstrukcijah nasipov za pomembnejše ceste pa smo uporabili podporne kons­ trukcije, narejene z armiranobetonskimi obložnimi ploš­ čami in zemljino armirali s poliestrskimi trakovi. Pri uvajanju prvih konstrukcij iz armirane zemljine smo se oprli na tuje izkušnje, hkrati pa začeli opravljati laborato­ rijske in terenske meritve. Tako imamo danes na voljo precejšnje število pomembnih podatkov za gradnjo pod­ pornih konstrukcij iz armirane zemljine. Razvoj laboratorij­ skih meritev je v zadnjem času usmerjen na vpliv dina- Sl. 2c. Cestni nasip: nedrenirani pogoji, izolinije varnostnih količnikov pri enojni armaturi in nasipu visokem 4 m mične obremenitve na te vrste podpornih konstrukcij, kar je posebej pomembno za uporabo armirane zemljine pri zaščiti nasipov za železnice. Vpliv potresne obremenitve se za zdaj upošteva samo pri računu aktivnega zemeljskega pritiska. V načrtu pa so modelne laboratorijske preiskave na potresni mizi, kjer se bo, s simuliranjem najpogostejših potresov v Sloveniji, določal vpliv takšne obremenitve na armirne trakove oziroma armirne plasti. 2. MATERIALI IN IZVEDBA Ker so bile v Sloveniji podporne konstrukcije v glavnem iz armirane zemljine, narejene z obtožnimi ploščami in armirnimi trakovi ter nekoherentno zasipno zemljino (sl. 3), je v članku podrobneje opisan samo ta tip konstrukcije. 2.1. OBLOŽNE PLOŠČE Obtožne plošče so iz armiranega betona MB 30 in so izdelane v dvanajstih različicah. Osnovna plošča (A1) je šesterokotnik višine 1 m, debeline 15 cm z vdelanimi šestimi odprtinami za armirne trakove (sl. 4). Kakor je razvidno s slike 5, lahko z modificiranimi ploščami sledimo vsaki obliki nasipa. Možno je tudi oblikovanje armiranega nasipa, ki se lomi pravokotno. Vertikalna povezava med ploščami je zagotovljena s stikom na pero in utor ter jeklenimi zatiči. Pri eni modifikaciji plošče je v njenem spodnjem delu 10 cm okrogla odprtina za iztok vode iz zaledja. Sl. 3. Karakteristični prerez obl. plošče - armir. trakovi 2.2. ARMIRNITRAK Armirni trakovi, ki jih uporabljamo sedaj so izdelani iz poliestrskega laminata širine 6 cm in debeline 0,2 do 0,3 mm (sl. 6). Sl. 6. Armirni trak V obtožni plošči je dvojna konusna odprtina (sl. 7), tako da trak, ki ima na pritrdilnem koncu izdelano odebeljeno glavo v obliki solze (sl. 6), lepo naleže v odprtino. Sl. 8. Vgrajevanje armirnega traku Pomanjkljivost teh trakov je omejena dolžina - ki je zaradi - načina izdelave možna samo do 5 m - kar dovoljuje gradnjo konstrukcij iz armirane zemljine do maksimalne višine 5 m oziroma je potrebna kombinacija z vmesnimi plastmi geomrež. Druga pomanjkljivost trakov pa je tudi kemična sestava. Sedaj uporabljeni material je razme­ roma »krhek« in že pri manjših deformacijah se pojavijo lasne razpoke kar omogoči dostop vode do vlaken iz steklene volne, vgrajenih v trak zaradi povečanja njegove pretržne odpornosti. Zato bo treba, kakor je podano v poglavju 5, razviti novo vrsto trakov. nih sidranih konstrukcij. Ker meritve deformacij in napeto­ sti na že narejenih konstrukcijah potrjujejo uspešnost in zadovoljivost takšnih analiz, se bomo omejili samo na prikaz teh računov. 2.3. TEMELJ Ena izmed osnovnih prednosti podpornih konstrukcij iz armirane zemljine je, da ni potreben temelj, zato je tudi izkop bistveno manjši kot pri gradnji klasičnih podpornih konstrukcij in lahko se gradijo na slabše nosilnih tleh. Pri podpornih konstrukcijah iz armirane zemljine, ki so izvedene iz togih obložnih plošč in armirnih trakov oziroma armirnih plasti iz geotekstila ali geomrež, je treba t. i. narediti konstrukcijski temelj pod obtožnimi ploščami. Ta konstrukcijski temelj mora prevzeti težo obtožnih plošč, da se le-te ne obesijo na armirne trakove, hkrati pa rabi za lažje in lepše vgrajevanje obtožnih plošč. Temelj mora biti majhnih dimenzij, zato da je njegova teža čim manjša. Na sliki 9 sta prikazani dve obliki temelja pod obtožnimi ploščami. Globina temelja v naših krajih mora biti, tako kot za vsa temeljenja - minimalno od 90 do 100 cm, da je pod zmrzlinsko cono. Sl. 9. Dve možni obliki temelja pod obložniml ploščami Pri podpornih konstrukcijah iz armirane zemljine, ki so narejene na pobočju, mora biti pred podporno konstrukcijo berma minimalne širine 1 m (sl. 9). 3. RAČUNSKE OSNOVE ZA DIMENZIONIRANJE PODPORNE KONSTRUKCIJE Obe sestavini armirane zemljine, tj. zemljino in armaturo, kakor tudi nebistveni dodatni konstrukcijski element, tj. oblogo, obravnavamo kot celoto. Pri tem upoštevamo različnost reoloških odvisnosti sestavnih elementov in tudi morebitno diskontinuiteto deformacij na stikih med zem­ ljino in armaturo, zaradi delovanja strižnega zakona ob stikih. Današnje računske metode reševanja ravnovesnih enačb ob upoštevanju takšnih različnih, navadno nelinear­ nih odvisnosti in pri danih mejnih pogojih omogočajo pripravo računalniških programov za različne sisteme uporabe armirane zemljine. Stroge rešitve vodijo do zaple­ tenih programov, ki bi postali še posebej zapleteni, če bi razširili uporabo armiranja tudi na koherentne zemljine in bi želeli vključiti v račune še konsolidacijski proces. V praksi si prizadevamo za poenostavitve računov, tako da eliminiramo faktorje, ki v določenih primerih niso pomembni; ti so: diskontinuirnost pomikov na stikih med zemljino in armaturo, viskozne lastnosti zemljine, hidra­ vlični filtracijski upor ter nelinearnost in anizotropnost odvisnosti med deformacijami in napetostmi. Za podporne konstrukcije iz armirane nekoherentne zem­ ljine lahko uporabimo preprosto analizo po modelu klasič­ Pri dimenzioniranju podporne konstrukcije iz armirane zemljine z obtožnimi ploščami in sidrnimi trakovi moramo: - dotočiti mehanske karakteristike temeljnih tal, zasipne zemljine, armirnih trakov in stika armirni trakovi - zasipa zemljina pri statični in dinamični obremenitvi; - dotočiti horizontalne komponente napetosti, ki delujejo na podporno konstrukcijo zaradi aktivnega zemeljskega pritiska, obremenitve površja, potresne obremenitve in zaledne vode ter upoštevati naklon zaledja; - dotočiti na podlagi rezultatov analiz prvih dveh točk potrebno število in dolžino armirnih trakov; - preizkusiti notranjo stabilnost konstrukcije; - preizkusiti armirani del zemljine, enako kot težnostni podporni zid, na prevrnitev in horizontalni zdrs ter posedek konstrukcije; - analizirati stabilnost celotne konstrukcije. 3.1. MEHANSKE KARAKTERISTIKE TEMELJNIH TAL, ZASIPNE ZEMLJINE IN KONTAKTA ARMIRNI TRAK - ZASIPNA ZEMLJINA Za varno dimenzioniranje podporne konstrukcije je treba poznati slojevitost temeljnih tal, nagnjenost slojev, para­ metre strižne odpornosti zemljine v posameznem sloju, deformacijske module, koeficiente prepustnosti, prostor- ninske teže in nivo ter režim podtalnice. Pri zasipni zemljini moramo določiti optimalno gostoto oziroma vlago za vgrajevanje ter parametre strižne odpor­ nosti in deformacijski modul pri dinamični in statični obremenitvi. Te karakteristike so se pri nas do sedaj bolj ali manj privzemale. Pri modelnem preizkusu, ki je kratko omenjen v sklepih tega članka, so bile pri nas te karakte­ ristike prvič natančno določene, in sicer za savski peščeni prod. Rezultati preiskav bodo objavljeni v posebnem članku (A. Petkovšek). Karakteristika armirnega traku - pretržna sila traku je podatek, ki ga da izdelovalec traku. Pomembno je upošte­ vati pravilno vrednost varnostnega količnika, ker s tem upoštevamo tudi lastnost staranja plastičnih mas. Trenjske karakteristike med zemljino in armirnimi trakovi dotočimo na terenu z izvlečnimi preizkusi (sl. 10) ter v laboratoriju z direktnimi strižnimi preiskavami (sl. 11). Parametri strižne odpornosti na kontaktu so običajno bistveno večji od parametrov strižne odpornosti zasipne zemljine, vendar se moramo zavedati, da porušitev za to ne bo nastala ob stiku, temveč v zasipni zemljini, kakor je lepo razvidno s shematičnega prikaza na sl. 12. 1. kovinska plošča, 2. filtrni kamen, 3. zasipna zemljina, 4. armirni trak, 5. podložna plošča Si. 11. Direktni strižni preizkus Rezultati številnih izvlečnih preizkusov, opravljenih pri nas in v tujini, so pokazali, da je pri nekovinskih armirnih trakovih in nekoherentni zasipni zemljini kritična pretržna odpornost traku in ne izvlečna sila. Pri izračunu trenjske oziroma sidrne sile za posamezni trak se priporoča, da se privzame v račun vrednost strižnega kota zasipne zemljine in adhezije ca, ki je enaka polovični vrednosti kohezije zasipne zemljine c. 3.2. DOLOČITEV ŠTEVILA IN DOLŽINE ARMIRNIH TRAKOV Ta določitev števila in dolžine armirnih trakov (širino armirnega traku privzamemo kot znano vrednost, ki jo določi izvajalec - š) na določeni višini podporne konstruk­ cije, določimo rezultanto vseh horizontalnih napetosti v tej višini. Če je tlak za 1 m širine konstrukcije v globini z enak ez, trakovi pa so po višini konstrukcije v enakomernih razdaljah a, je horizontalna sila Ez, ki deluje na 1 m obtožnih plošč v pasu višine a (sl. 13), v določeni globini z : Ez = ez a 1 (1) Potrebno število trakov n v eni vrsti dobimo z razmerjem: n = Ez/F P (2) kjer je F varnostni količnik in P pretržna sila posameznega traku. Pretržna sila je za 6 cm široke trakove iz polies­ trskega laminata, ki so sedaj v uporabi 20 kN, vrednost varnostnega količnika pa je 4. Potrebna dolžina armirnega traku (horizontalno zaledje, sl. 13) je: I| = la + In (3 ) Dolžina la je razdalja od obtoženih plošč do ravninske potencialne porušnice za homogeno, neobremenjeno za­ ledje (v tuji literaturi so privzete razne oblike te potencialne porušnice, ki v zgornjem delu določajo nekoliko krajše trakove kakor pri uporabljeni Rankinovi porušnici). Dolžino ln dotočimo iz ravnovesja med horizontalno sito Tz (en. 1) in sidrno sito: Tz = (ca + oz tan q) 2 b n ln (4) V enačbi (4) pomeni b širino armirnega traku, adhezija ca in strižni kot g -> sta parametra strižne trdnosti na kontaktu med armirnimi trakovi in zemljino, az je navpični zemeljski tlak v globini z. Iz enačbe (4) torej izhaja, da je : ln = Ez/(ca + oz tan g) 2 b n (5) Varnost uvedemo tako, da računamo z reduciranimi vrednostmi parametrov strižne odpornosti zaledne zemlji­ ne: Cam = Ca/F* in /F* (6) Običajno se za varnostni količnik privzame vrednost F* = 1,3. 3.3. NOTRANJA STABILNOST KONSTRUKCIJE Porušitev konstrukcije iz armirane zemljne je odvisna od oblike armirane konstrukcije. Na sliki 14 je shematično prikazana različna porušitev dveh konstrukcij z različno dolgimi armirnimi trakovi. Sl. 14. Shema porušitve Notranjo stabilnost konstrukcije, kjer je L>H, lahko ana­ liziramo s krožnimi potencialnimi porušnicami, kakor je prikazano na sliki 15 (kot zunanje sile upoštevamo redu­ Sl. 12. Porušna cona pri izvleku traku cirane pretržne sile armirnih trakov oziroma izvlečne sile P,), ali pa z raznimi kinematičnimi modeli, ki bodo seveda različni, če je podporna konstrukcija iz armirane zemljine enojna (sl. 13), ali sestavljena, kot je shematično prika­ zano na sl. 16. Sl. 15. Analiza stabilnostni s krožno porušnico podporna konstrukcija iz armirane zemljine, narejena tako, da je posamezna plast zemljine ovita z geotekstilom. Za višje podporne konstrukcije se v svetu uporablja izpopolnjena tehnika vgrajevanja zemljine z nekonstrukcij- sko armaturo. Ta armatura nam omogoči samo lepšo Sl. 16. Shematični prikazu raznih vrst dvojnih podp. konst, iz izvedbo zunanje brežine. Vgrajevanje je razdeljeno v tri arm. zemljine faze, kj so shematično prikazane na si. 19. 3.4. ANALIZA STABILNOSTI Ko so opravljene vse analize stabilnosti podporne kons­ trukcije iz armirane zemljine, je treba preizkusiti stabilnost brežine z novo konstrukcijo, npr. s programom BISHOP (B. Majes). Primer takšne analize je podan na sliki 17. 1 4 _ 1 2 _ ID _ — s s / / / , - / / / < y < < << < < < < <' <' <' /^vvv 'v 'v 'yv^yV v 'w v v v v v y w v ’v'v’Vv'wv'y v v vvvv . r c f m ^cccc fc rc rcc rc fcce cccccccccčcc t ■ ’V V V 'S V V7 V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'V'VV'V'V'V''V'»W Z Z W < V Z < '< V Z < '< Y < '< V Z Z < Y Z <'<