G R fiD B E N I VESTN IK GLASILO ZVEZE gDRUŠTEV G R A D B E N I H INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE Glavni in odgovorni urednik: Franc ČAČOVIČ Lektor: Alenka R AIČ -BLAŽIČ Tehnični urednik: Danijel TUDJINA Uredniški odbor: Sergej BUBNOV mag. Gojmir ČERNE prof. dr. MihaTOMAŽEVIČ dr. Ivan JECELJ Andrej KOMEL Stane PAVLIN dr. Franci STEINMAN Tisk: Tiskarna TONE TOMŠIČ d.d. v Ljubljani Revijo izdaja Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije, Ljubljana, Karlovška c. 3, telefon/faks: 061/221-587, ob finančni pomoči M inistrstva za znanost in tehnologijo, Gradbenega inštituta ZRMK, Zavoda za gradbeništvo Slovenije, Fakultete za gradbeništvo in geodezijo, Univerze v Ljubljani ter Fakultete za gradbeništvo, Univerze v Mariboru. Tiska Tiskarna Tone Tomšič d.d., Ljubljana. Letno izide 12 številk. Individualni naročniki plačajo letno naročnino v višini 2.600 SIT, študentje in upokojenci 1.300 SIT. Gospodarske organizacije in podjetja plačajo letno naročnino za 1 izvod revije 32.000 SIT. Naročnina za naročnike v tu jin i znaša 100 US$. Po mnenju M inistrstva RS za kulturo je v ceno vključen 5 % prom etni davek. Žiro račun se nahaja pri Agenciji RS za plačiln i promet, Enota Ljubljana, številka: 50101-678-47602. f S 3 ^ S n & C M ■ GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH M KH If D C n I INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE UDK-UDC 05:625;ISSN 0017-2774 LJUBLJANA, NOVEMBER, DECEMBER 1997 LETNIK XXXXVI STR.: 3 1 2 -3 8 4 VSEBINA - CONTENTS Članki, študije, razprave - Articles, studies, proceedings L. HANŽIČ, R. IL IČ : VPLIV POROZNOSTI TAL NA KONCENTRACIJO RADONA V OBJEKTIH ............................................................................................312 The In f luence of Porous G round on Radon C o n ce n tra t io n in B u i ld in g s M arjana ŠIJANEC - ZAVRL, Tade j GRUDEN: ENERGETSKA O B N O V A STANOVANJSKIH STAVB V SLOVENIJI .......................................................................................................... 318 A p p ro a c h to e n e rg y res to ra t ion of res ident ia l b u i ld in g s in S loven ia D o b ro s la v ČABR ILO : R EKO NSTRUKCIJA VIADUKTA R A V B A R K O M A N D A ..................................................................................................................................... 328 R a vb a rko m a n da V ia d u c t R econstruc t ion Frano D AM JAN IĆ , Janez DUHOVNIK, K la v d ija TAJN IKAR : ANALIZA M E H AN SKE G A OBNAŠANJA VIADUKTA RAVBARKOMANDA PO SANACIJI ................................................................. 333 A na lys is of M ech a n ica l B ehav iour of R epaired R a v b a rk o m a n da B r idge Franc SAJE: MOŽNOSTI RAZVOJA LESENIH KONSTRUKCIJ ............................................................................................................................................ 338 The p o s s ib i l i t ie s of d e v e lo p m e n t in the f ie ld of t im b e r s truc tu res S re čko VRATUŠA: PROGRAMSKA O R O D J A Z A DIMENZIONIRANJE LESENIH E L E M E N T O V ..........................................................................................344 The Software Too ls fo r d e s ig n of t im b e r e lem en ts P ete r DO BRILA, M iro s la v PREMROV, Ig o r FUJS: RAČUNALNIŠKI PROGRAM ZA ANALIZO NOSILNOSTI LESENIH PREREZOV PO PREDPISIH EC 5 ...................................... 349 A C o m p u te r P rog ram fo r Ana lys is of Bearing C a p a c i ty of T im b e r S t ru c tu re s due to use EC 5 D rago SAJE, F ra n c i KAVČIČ: BETONI VISOKIH TRDNOSTI V SVETU IN PRI N A S ........................................................................................................................................354 H ig h -S tre n g h t C o n c re te in the W orld and in S loven ia IN MEMORIAM S ve tko LAPAJNE: DUŠAN FARČNIK, dipl. inž. g ra d b ..............................................................................................................................................................................361 Novosti Fakultete za gradbeništvo - Univerza v Mariboru Civil Engineering News of the University in Maribor S re čko FRIDL: STATIČNA PRESOJA LESENIH KO N S TR U K C IJ.................................................................................................................................................. 362 Sta t ic A na lys is o f T im b e r C o n s tru c t io n s Informacije Zavod za gradbeništvo Slovenije M iha TO M AŽEVIČ, Iz to k KLEMENC: POTRESNA O D P O R N O S T ZID ANIH STAVB Z NAVPIČNIMI VEZMI: RAZISKAVE IN RAČUNSKA A N A L IZ A ..........................370 S e ism ic B ehav io r o f C o n f in ed M asonry B u i ld ings : Exper im en ts and A n a ly s is o f S e ism ic Res is tance GRADBENI VESTNIK: KAZALO ZA LETNIK XXXXVI - 1997 ...........................................................................................................................................................................380 L. Hanžič, R. Ilič: VPLIV POROZNOSTI TAL NA KONCENTRACIJO RADONA VPLIV POROZNOSTI TAL. NA KONCENTRACIJO RADONA V OBJEKTIH The Influence of Porous Ground on Radon Concentration in Build­ ings UDK 699.87:546.296:550.378 P O V Z E T E K - S A n a l iz i ra n i so g la v n i v ir i r a d o n a v o b je k t ih (z e m l j in a p o d in /a li oko li o b je k ta , g ra d b e n i m a te r ia l i , g o s p o d in js k a v o d a ) , m e h a n iz m i p r e h a ja n ja v o b je k t in n e k a te r i u k r e p i za p r e p r e č e v a n je v s t o p a r a d o n a v o b je k t . P o s e b n a p o z o r n o s t je n a m e n je n a v p l iv u um etno ustvarjenih poroznih tal pod ob jek tom na k o n c e n t r a c i jo r a d o n a v o b je k tu . S te m n a m e n o m je b i la iz m e r je n a k o n c e n t r a c i ja r a d o n a v U n iv e r z i te tn e m š p o r t n e m c e n t r u v M a r ib o ru . UVOD Radon je žlahtni plin, ki ima tri izotope: 219Rn, 220Rn in 222Rn. Najpomembnejši je 222Rn, ki ima sorazmerno dolgo razpolovno dobo (3,8 dni). To mu omogoča, da difundira iz površine zemlje dalje v ozračje, še preden razpade, pri tem pa se ne veže z drugim i delci. Je neposredni potomec 226Ra, katerega razpolovna doba je zelo dolga (1620 let) in ki v naravi nastaja v razpadni verigi 238U. Nastajanje radona je tako praktično konstantno. Radonovi potom ci so radioaktivni ioni težkih kovin, ki se vežejo na zračne delce in se odlagajo v pljučih. Tako je p ljučno tkivo stalno izpostavljeno radioaktivnemu sevanju, kar povečuje m ožnosti za nastanek p ljučnega raka. Človek povprečno prejme več kot polovico svoje obsevne doze zaradi naravnih izvorov ionizirajočega sevanja od 222Rn in njegovih razpadnih produktov (218p0 , 214p0 i 214p b i 214B i ) Začetki raziskav na področju radona segajo v začetek L. HANŽIČ, R. ILIČ U M M A R Y T h is p a p e r a n a ly s e s m a jo r r a d o n s o u r c e s in d w e l l in g s (g ro u n d u n d e r a n d /o r a ro u n d th e b u i ld in g , b u i ld in g m a te r ia ls , d o m e s ­ t ic w a te r ) , m e c h a n is m s o f ra d o n t r a n s ­ p o r t f r o m th e g r o u n d in to th e b u i ld in g s a n d s o m e m e t h o d e s f o r p r e v e n t in g ra d o n e n t r y . S p e c ia l a t t e n t io n is d e v o te d to the in f lu e n c e o f p o r o u s g r o u n d b e n e a th the b u i ld in g on th e r a d o n c o n c e n t r a t i o n in ­ s id e . F o r th is p u r p o s e ra d o n c o n c e n t r a ­ t io n in U n iv e rs i ty S p o r ts C e n t r e in M a r ib o r w a s m e a s u r e d . 20. sto letja, ko so angleški raziskovalci ugotovili, da nekateri gradbeni materiali vsebujejo radioaktivne substance. Na Švedskem so veliko pozornost vzbudile obsežne meritve radioaktivnosti in radona v 50. letih, kljub temu pa so sanacijske ukrepe za zmanjšanje koncentracije radona v bivalnem okolju pričeli izvajati šele v 80. letih. Obsežne meritve radona so izvedli tudi v drugih razvitih državah, številne mednarodne organizacije pa so že sprejele priporočljive mejne koncentracije radona v bivalnem okolju [1, 2]. Tudi v Sloveniji imajo meritve radona dolgo tradicijo, saj so bile prve opravljene že leta 1969 v Rudniku urana Žirovski vrh. Kasneje so na Institutu “Jožef Stefan” , Ljubljana, merili koncentracije radona v površinski plasti zemlje, kraških jamah, zdraviliščih , rudnikih, otroških vrtcih, osnovnih in srednjih šolah ter po dom ovih. Na podlagi teh m eritev je bila izdelana Radonska karta Slovenije, ki je prikazana na sliki 1 [3]. Predpisi o dopustnih koncentracijah radona pri nas še niso izdelani, p riporočila strokovnjakov pa so naslednja: do 400 Bq/m 3 <1) za obsto ječe objekte A v to r ja : L . H a n ž ič , F a k u lte ta z a g r a d b e n iš tv o , S m e ta n o v a 17, 2 0 0 0 M a r ib o r R. I l ič , In s t i t u t “J o ž e f S te fa n ’ , J a m o v a 3 9 , 1 0 0 0 L ju b l ja n a in F a k u lte ta z a g r a d b e n iš tv o , S m e ta n o v a 17, 2 0 0 0 M a r ib o r L.Hanžič, R. Ilič: VPLIV POROZNOSTI TAL NA KONCENTRACIJO RADONA in do 200 Bq/m 3 za novogradnje [3]. Najnovejše raziskave kažejo, da lahko na podlagi meritev koncentracije radona v površinski plasti zemlje napovemo, kje je primerneje graditi stanovanjske objekte ozirom a kakšne ukrepe za preprečevanje prevelikih koncentracij radona je smiselno predvideti že v fazi projektiranja [1, 2]. Kljub temu pa odvisnost koncentracije radona v objektu od parametrov, ki opisuje jo tla, na katerih stoji objekt, ni raziskana. Poglavitni cilj pričujočega dela je analizirati vpliv 20.000 atomov/cm3 (zrak v zemljini) in 500.000 atomov/ cm3 (notranjost mineralov). Najpomembnejši viri radona v bivalnem okolju so (slika 2): • zemljina pod in/ali okoli objekta, • gradbeni materiali in • voda, ki se uporablja v gospodin jstvu. Količina 222Ftn, ki izhaja iz zemljine, je neposredno odvisna od količine 226Ra in posredno od količine 238U v zemljini. Visoke vsebnosti urana in radija imajo predvsem nekatere vrste granitov in pegmatitov, medtem B q / m 3 Slika 1: Radonska karta S lovenije [3] 174 81 54 38 24 poroznosti tal na koncentracijo radona v objektu. S tem namenom smo izmerili koncentracijo radona v Univerzitetnem športnem centru v Mariboru, ki je lociran na nasutju nekdanje gramoznice. Rezultati meritev so povzeti v pričujočem članku. VIRI RADONA V BIVALNEM OKOLJU Tipične koncentracije 222Rn znašajo: 0,04 atom a/cm 3 (zrak nad površino zemlje), 20 atom ov/cm 3 (objekti), ko imajo sedimentne kamenine zelo nizke vsebnosti teh radioaktivnih elementov. Radon izhaja iz zrnc zem ljine, nato pa poteka nadaljnji transport zaradi difuzije (slika 3) ali pa se radon giblje skupaj s plinom v zem ljini. Emanacijski koeficient*21 je odvisen od velikosti zrnc in njihove razpokanosti, tipične vrednosti pa so med 10 - 40 %, v glinah pa tudi do 70 %. Transport radona izključno z difuzijo je relativno kratek in znaša približno 5 cm v vodi, 2 m v vlažnem pesku in 5 m v zraku [1], Skupaj z zemeljskim plinom pa <’> 1 B q = 1 r a z p a d / s e k u n d o L. Hanžič, R. Ilič: VPLIV POROZNOSTI TAL NA KONCENTRACIJO RADONA lahko radon zaradi razlik v tlakih prepotu je 20 - 40 m preden razpade. Še daljše razdalje pa lahko opravi skozi prepustne gramozne plasti ali vzdolž vodovodnih, kanalizacijskih in drugih jarkov. Tako so v Švici najvišjo koncentracijo radona (45.000 Bq/m 3) izmerili v neki hiši, ki stoji na slabo konsolidiranih tleh skalnega podora, kljub temu da koncentracija radija in urana v tleh ni bila izjemno visoka [5], Radon prehaja iz okoliške zemljine v objekt skozi razpoke in odprtine za inštalacije (slika 4 [4]). Transport poteka predvsem zaradi razlik v tlakih, saj je zaradi višje temperature v objektu (predvsem pozim i) tlak v prostorih nižji v primerjavi s tlakom plina v površinski plasti zemljine na kateri stoji objekt. Slika 4: Prehajanje radona iz okoliške zem ljine v ob jekt [4] Uran je splošno razširjen element v zemljinah in kame­ ninah, zato ga vsebujejo tudi vsi gradbeni materiali, izdelani na osnovi mineralov. Količina urana v gradbenih materialih je navadno zelo nizka in nima praktičnega pomena. Seveda pa obstajajo tudi izjeme. Na Švedskem je tako večino problemov povzročal lahki beton iz boksitnega skrilavca, bogatega z uranom. Na izhajanje (ekshalacijo<3)) radona iz površine gradbenega,elementa vplivajo številni faktorji, kot so kemična sestava, poroznost, zračni tlak, vlažnost in tem peratura, količina radija v materialu in površinska obdelava določenega grad- Slika 3: M ehanizm i izhajanja radona iz zem ljine ® e m a n a c i js k i k o e f ic ie n t - r a z m e r je m e d k o l i č in o ra d o n a , k i u h a ja v p o r e z e m lj in e in s k u p n o n a s ta l im ra d o n o m L.Hanžič, R. Ilič: VPLIV POROZNOSTI TAL NA KONCENTRACIJO RADONA benega elementa. V preglednici 1 so zbrane okvirne vrednosti radija v nekaterih gradbenih materialih. Če je ena stran gradbenega elementa obdelana tako, da preprečuje izhajanje radona (barva, tapete, kit,...), se le-ta poveča na drugi strani [4], Povečanje vlage v materialu lahko poveča faktor izhajanja radona tudi do 20 - krat [6]. Količino radona, ki izhaja iz gradbenih m aterialov, je možno preprosto izmeriti v laboratoriju. Površinska voda v jezerih, rekah in morjih vsebuje zelo majhne količine radona. Vsebnost radona v pod­ zemnih vodah pa je odvisna od vrste kamenin, po katerih teče. Če teče podzemna voda prek z radijem bogatih kamenin,- tedaj vsebuje večje količine radona, ki z uporabo takšne vode za gospodin jske namene prihaja v domove. Velike količine podzemne vode se uporabljajo v zdraviliščih, zato so lahko koncentracije tam zelo visoke. VPLIV POROZNOSTI TAL NA KONCENTRACIJO RADONA V OBJEKTIH M ateria l K oncentrac ija 226Ra [B q/m 3] b e to n 10 - 80 g linena o p e k a 20 - 200 c e m e n t 1 0 - 50 g ran it 100 - 200 tu f 100 - 600 lah k i b e to n iz b o k s itn e g a s k r i l ja v c a 300 - 2 .500 p re m o g o v p e p e l 50 - 2 .000 e le k tro f i l t r s k i p e p e l 300 - 400 P reglednica 1: Vsebnost 226Ra v nekaterih gradbenih m ateria lih [6] Kot je bilo rečeno v prejšnjem poglavju, om ogočajo porozna tla oziroma tla s številnimi luknjami in razpokami hitre pomike zemeljskega plina in z njim tudi radona, ki lahko na tak način prepotuje velike razdalje in pride v bivalno okolje. Na področjih z značilnim i kraškim i pojavi, kot so podzemne jame in brezna, je značilna povišana koncentracija radona v objektih. To je razvidno tudi iz Radonske karte Slovenije, kjer opazim o višje koncentracije na področju Logatca, Vrhnike, Cerknice, Kočevja in Ribnice [3]. Podrobno so vpliv kraških pojavov oziroma poroznosti tal na koncentracijo radona v objektih raziskovali v Švici [5]. Tam so zelo visoke koncentracije izmerili v objektih postavljenih neposredno na živo skalo iz apnenca. Stik z zemljino, ki je s icer vsebovala višje vrednosti 226Ra, je bil omejen le na 30 cm pas ob zunanjih zidovih. Objekti pa so bili postavljeni v bližini večjih podzemnih jam, kamor so odvajali odpadne vode. Ugotovili so, da voda, ki pronica skozi zemljino, prenaša radon iz zemljine v jame, ki p redstavlja jo zbiralnik radona. Zaradi velike prepustnosti kraškega terena pa radon iz jam prihaja v objekte. V nadaljevanju se bomo omejili na opis eksperimenta, katerega cilj je bil ugotoviti vpliv umetno ustvarjenih poroznih tal debeline — 10 m na koncentracijo radona v objektu. EKSPERIMENT Univerzitetni športni center (UŠC) v Mariboru je lociran na nasutju nekdanje gramoznice [7], Nosilna tla sestavljajo prodnopeščene meljne zemljine v srednje gostem zbitostnem sestavu. To spodnjo nosilno plast dravskega proda prekriva heterogeno sestavljena plast umetnega nasutja, ki je slabo zbito in sestavljeno iz odpadnih m aterialov gramoznice, opeke in delno organskih odpadkov mesta in industrije. Nevarnosti visoke podtal­ nice ni. Sklepali bi lahko, da bo zaradi slabo zbitega nasutja, ki omogoča hiter prehod zemeljskega plina, koncentracija radona v objektu nad povprečno srednjo vrednostjo v Mariboru.Meritve smo opravili z dvema različnima merilcema, in sicer s pasivnim (ne potrebuje vira energije) radonskim dozimetrom, ki so ga razvili na Institutu "Jožef Stefan” [8], in z aktivnim merilcem (potrebuje vir električne energije) , “C ontinuous Professional Radon Monitor 05-418-VICOTREEN” firme Honeywell. S prvim merimo povprečno koncentracijo radona za daljše obdobje (nekaj mesecev), z drugim pa koncentracijo za izbran časovni interval, ki je lahko dolg 4, 8, 12 ali 24 ur in nam omogoča spremljanje sprememb koncentracije radona med dnevom. Eksperim ent je potekal v poletnem obdobju , saj je bilo to najustrezneje glede na dinam iko zaključnih del, ki so potekala na objektu. Koncentracije radona so najnižje prav v poletnih mesecih, medtem ko so najvišje pozim i. Eksperiment je podrobno opisan v [9], v nadaljevanju pa bodo povzeti le rezultati meritev. L. Hanžič, R. Ilič: VPLIV POROZNOSTI TAL NA KONCENTRACIJO RADONA REZULTATI MERITEV Na podlagi v Sloveniji že opravljenih raziskav [3] je razmerje med povprečnimi koncentracijami radona v objektih (C) v različnih letnih časih naslednje: Czim = 2 ,5 -C p 0| r,__ , =C :„ =r„_. rezultati so prikazani na sliki 5. Ugotovili smo, da so se koncentracije radona v lepem vremenu gibale okoli slovenske srednje vrednosti (54 Bq/m 3 [3]), medtem ko so v slabem vremenu poskočile tudi nad 200 Bq/m3. Razlik med dnevno in nočno koncentracijo nismo opazili, saj se prostori niso uporabljali, zato tudi g ibanje zraka ni bilo tako intenzivno (odpiranje in zapiranje vrat, zračenje, g ibanje ljudi). Z indeksi je označeno zimsko, poletno, pomladansko, jesensko in celotno letno obdobje. Tako lahko glede na izmerjeno poletno koncentracijo ocenimo povprečno letno koncentracijo radona v objektu: C let — 4 (2>5 ■ Cpoi + Cp0| + CpQm| + C jes j — 1,75 • Cp0| V sklopu meritev radona v UŠC je bila izmerjena koncentracija radona na prostem pred objektom ter koncentracije radona v nekaterih okoliških objektih. Letna koncentracija radona na prostem je bila pričakovano nizka (19 Bq/m3), v okoliških objektih pa so bile letne koncentracije različne (min, 49 Bq/m 3, maks. 207 Bq/m3). Ocenjena povprečna celoletna koncentracija v okolici objekta je torej 118 Bq/m 3, kar je 2-krat višje od slovenske srednje vrednosti (54 Bq/m 3). Koncentracije v UŠC pa niso bile izjemno visoke. V sami dvorani so bile celo zelo nizke (povprečno 39 Bq/m3), kar je posledica velikega razmerja med površino tal (skozi katera prihaja največ radona) in volumnom prostora. Letne koncentracije radona v prostorih spremljevalnega programa UŠC so bile višje (povprečno 121 Bq/m 3), kar je še vedno pod priporočeno mejno koncentracijo radona za nove objekte (200 Bq/m 3). Z aktivnim merilcem smo merili časovne spremembe koncentracije radona v različnih prostorih. Tipični Rezultati meritev kažejo, da v opazovanem objektu koncentracija radona ni povišana, čeprav stoji na poroznih tleh. K temu pripom ore betonska plošča debeline 35 - 45 cm, ki je del temeljne konstrukcije. Betonske plošče namreč zelo učinkovito preprečujejo prehod radona, če so brez razpok in prebojev za instalacije, ki bi om ogočali hiter transport radona v objekt. Vendar pa je praktično nemogoče izdelati betonsko ploščo, ki v času eksploatacije ne bi razpokala. Kasnejše zalivanje razpok je navadno neučinkovito. To najbolje opiše t.i. “ pravilo 98 %” , ki pravi, da bo pri zapečatenju 98 % razpok skozi preostala 2 % še vedno prihajalo 98 % radona [10]. Najučinkovitejši so preventivni ukrepi in v zahodnih državah že postaja pravilo, da imajo novogradnje predvidene možnosti za zniževanje koncentracije radona. To je še posebno pomembno tam, kjer že zaradi sestave tal obstajajo možnosti prevelikih koncentracij. Različni sistemi za preprečevanje prevelikih koncentracij radona v objektih so zbrani v [4], v nadaljevanju pa sta prikazana dva najbolj učinkovita. Prvi, zelo uspešen preventivni ukrep je gradnja objektov s podprostori. To so nižji prostori pod objektom , ki predstavljajo zbiralnik radona. Z ventilacijskim sistemom nato radon odvajamo na prosto. Ta sistem je prikazan na sliki 6 [4], Radon pa je možno odvajati tudi s sistemom perforiranih cevi, ki se nahaja pod objektom (slika 7 [4]). L o k a c ija 6: d vo ra n a za f itn e s s - s p o d a j 1 LEGENDA: ----------------- dopustna koncentracija za nove objekte --- ----------— slovenska povprečna celoletna koncentracija ----------------- rezultat meritve L.Hanžič, R. Ilič: VPLIV POROZNOSTI TAL NA KONCENTRACIJO RADONA SKLEPI Poglavitne rezultate tega dela lahko povzamemo kot: 1. Porozna in razpokana zemljina ter instalacijski jarki om ogočajo hiter transport radona. 2. V objektih, ki stojijo na prepustnih tleh, so koncentracije radona navadno povišane. 3. Koncentracije radona v UŠC niso bile izjemno Slika 6: Zniževanje koncentracije radona v objektu s pom očjo podprostora in ven tila c ije [4] visoke (39 -121 Bq/m3), čeprav objekt stoji na poroznih tleh. K temu pripomore betonska plošča, ki je b ila v času meritev sorazmerno nova in zato še malo razpokana. 4. Pri gradnji objektov na kraških ali poroznih tleh je sm iselno že v fazi načrtovanja objekta predvideti možnosti za zniževanje koncentracije radona v objektu. 1 - Drenažne cevi se stekajo v eni točki, od koder poteka vertikalna cev, ki prebije streho in odvaja radon na prosto 2 - Alternativna rešitev je odvajanje radona na prosto ob objektu. Kasneje lahko nanjo namestimo ventilator, če je to potrebno Slika 7: Zniževanje koncentracije radona s sistem om perfo riran ih cevi pod objektom [4] L I T E R A T U R A 1234567890 [1 ] D u r ra n i S .A . , I l ič R., e d s . , R a d o n M e a s u r e m e n t s b y E tc h e d T ra c k D e te c to r s : A p p l i c a t i o n s in R a d ia t io n P ro te c t io n , E a rth S c ie n c e s a n d th e E n v i ro n m e n t , W o r ld S c ie n t i f ic , S in g a p o r e , 1997 . [2 ] O ’ R io rd a n M .C ., M i le s J .C .H ., e d s . , R a d o n 2000 , P roc . C o n f. L o n d o n , 1992 , R a d ia t . P rot. D o s im . 4 2 , 3 (1 9 9 2 ) , 1 45 - 2 6 2 . [3 ] K r iž m a n M., Il ič R., S k v a rč J., J e ra n Z ., A S u rve y o f In d o o r R a d o n C o n c e n t r a t io n s in D w e l l in g s in S lo v e n ia , In: P ro c . R a d ia t io n P ro te c t io n in N e ig h b o u r in g C o u n t r ie s in C e n tra l E u ro p e - 199 5 (ed. D. G la v a č - C in d r o ) , P o r to ro ž , 1995 , J. S te fa n In s t i tu te , L ju b l ja n a , 1996 , p p . 6 6 -7 0 . [4 ] C la v e n s jo B., Ä k e rb lo m G., T h e R a d o n B o o k : M e a s u r e s A g a in s t R a d o n , T h e S w e d is h C o u n c i l fo r B u i ld in g R e s e a rc h , L ju n g lo fs O f f s e t A B , S to c k h o lm , 1 9 9 4 . [5 ] S u r b e c k H ., T h e S e a rc h fo r R a d o n S o u rc e s , A M u l t y d i s c ip l in a r y Task, In: P ro c . 2 n d W o r k s h o p o n R a d o n M o n i to r in g in R a d io p ro te c t io n , E n v i ro n m e n ta l a n d / o r E a rth S c ie n c e s (e d s . L. T o m m a s in o e t a l.) , T r ies te , 1 9 8 9 , W o r ld S c ie n t i f ic , S in g a p o r e , p p . 1 7 0 - 179. [6 ] N a z a r o f f W. W . , N e ro A. V. jr., R a d o n a n d its D e c a y P r o d u c t s in I n d o o r Air, J o h n W i le y & S o n s , N e w York, 1 9 8 8 . [7 ] T ra u n e r L., Ž le n d e r B., T e m e l je n je - te h n ič n o p o r o č i lo , U n iv e r z a v M a r ib o r u , M a r ib o r , 1992 . [8 ] Š u te j T , R a z v o j d o z im e t r a za d o lo č a n j e r a d o n a v z r a k u z d e te k t o r j i j e d r s k ih s le d i , m a g i s t r s k a n a lo g a , U n iv e rz a v M a r ib o ru , M a r ib o r , 1989 . [9 ] H a n ž ič L., R a d o n v U n ive rz i te tn e m š p o r tn e m c e n tru , d ip lo m s k o d e lo , U n ive rza v M a r ib o ru , M ar ibo r , 1996. [1 0 ] Beli S .E , T h e A r c h i t e c t ’s C h a l le n g e , R a d ia t . P ro t. D o s im . 42 , 3 (1 9 9 2 ) 21 7 - 2 2 4 . M. ŠIJANEC ZAVRL, T. GRUDEN: Energetska obnova stavb v Sloveniji ENERGETSKA OBNOVA STANOVANJSKIH STAVB V SLOVENIJI Approach to energy restoration of residential buildings in Slovenia UDK 699.86 (497.12) M.ŠIJANEC-ZAVRL, T. GRUDEN P O V Z E T E K * S U M M A R Y P r is p e v e k o p is u je te h n ič n o d o s e g l j i v i in e k onom sko uresničlj iv i en e rg e ts k o varčeva ln i po te n c ia l v s ta n o v a n js k ih s ta v b a h v Slovenij i t e r ra č u n s k e o c e n e p r im e r ja z d e ja n s k im i m o ž n o s tm i z a u r e s n ič e v a n je o c e n je n ih prih rankov. O b s e g rea ln ih p r ič a k o v a n j p re d ­ s ta v l ja s o c ia ln o s p r e je m l j iv i e n e r g e t s k o v a r č e v a ln i p o t e n c ia l , ki g a o c e n ju je m o na p o d la g i re z u l ta to v ja v n o m n e n js k e raz iskave - » U g o ta v l ja n je p r ip r a v l je n o s t i ja v n o s t i za iz v a ja n je u k r e p o v e n e r g e ts k e s a n a c i je « . P r ik a z a n e s t r o k o v n e p o d la g e s o o s n o v a za o rg a n iz a c i jo konkre tn ih akc ij s p o d b u ja n ja iz v e d b e n e r g e ts k o s a n a c i js k ih u k r e p o v na ravni d ržave , ko t na p r im e r s u b v e n c io n ira n je t o p lo t n e iz o la c i je o b s t o je č ih p o d s t r e š i j . In th e p a p e r te c h n ic a l l y a c h ie v a b le s a v ­ ing p o te n t ia l a n d e c o n o m ic a l ly v ia b le one are d e sc r ib e d and c o m p a re d w ith the socially a c c e p t a b le e n e r g y s a v in g p o te n t ia l . The s o c ia l ly a c c e p ta b le e n e rg y s a v in g p o te n t ia l w a s a s s e s s e d b a s e d on th e r e c e n t ly c o n ­ c lu d e d p u b l ic o p in io n a n a ly s is - “ F e a s i­ b i l i t y o f I m p le m e n t a t io n o f E n e rg y R e s ­ to ra t io n M e a s u re s ” . The p ro fe s s io n a l b a c k ­ g r o u n d d e s c r ib e d in th e p a p e r is th e b a ­ s is f o r th e s ta te p r o g r a m m e o f in c e n t iv e s fo r im p le m e n t a t io n o f e n e r g y r e s to r a t io n m e a s u r e s , l ike g r a n t s u b s id ie s fo r th e lo f t in s u la t io n . 1. UVOD Od leta 1992 dalje smo izvajali več študij, ki zadevajo ovrednotenje energetsko varčevalnega potenciala v slovenskih stanovanjskih zgradbah, da bi lahko postavili temelje nacionalnega programa energetske sanacije stanovanjskih stavb. Študije so bile posvečene ugotavljanju tehničnega in ekonomsko uresničljivega energetsko varčevalnega potenciala. Z javnomnenjsko raziskavo smo želeli oceniti pripravljenost javnosti za izvajanje ukrepov energetske sanacije stanovanjskih zgradb in tako opredeliti socialno sprejem ljivi obseg energetsko varčevalnega potenciala pri nas. Omenjeni projekt je služil tudi kot podlaga Agenciji za učinkovito rabo energije pri pripravi konkretnih akcij za spodbujanje naložb v energetsko sanacijo stanovanjskh stavb. 2. TEHNIČNI IN EKONOMSKO URESNIČLJIVI ENERGETSKO VARČEVALNI POTENCIAL Na podlagi analize 18 tip ičn ih stanovanjskih stavb v Sloveniji ugotavljamo, da je z uporabo energetsko kakovostnih, tržno dostopnih tehnologij mogoče prihraniti povprečno 64% pri potrebni energiji za ogrevanje (slika 1). Pri analiziranih stanovanjskih stavbah to pomeni zmanjšanje potrebne top lo te za ogrevanje s 350 kWh/m2 (stanovanjske površine) na 113 kWh/ m2 pri starejši toplotno neizolirani stanovanjski hiši oziroma zmanjšanje potrebne top lo te za ogrevanje s 115 kWh/m2 na 50 kWh/m2 pri večji večstanovanj­ ski zgradbi, če gre za stavbe na področju Ljubljane s temperaturnim primanjkljajem 3310 stopinjskih dni (20/ 12). [1] A v to r ja : dr. M a r ja n a Š i ja n e c Z a v r l, d ip l . in ž .g r . , T a d e j G ru d e n , d ip l . in ž .g r . , G r a d b e n i in š t i t u t Z R M K , R a z v o jn a s k u p in a z a b iv a ln o o k o lje , D im ič e v a 12, 1 0 0 0 L ju b l ja n a , E -m a il m s i ia n e c t š a i - z r m k . s i____________________________________________________ M. ŠIJANEC ZAVRL, T. GRUDEN: Energetska obnova stavb v Sloveniji 400 - 300(U CM E 200 I 100 69%- 64% 45%------------- 7 T % n 55%60% [Y 63%70% 74% 65% 6 & % 70%76% I IHRRHH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 vzorčna stavba ■ Raba energije po energetski obnovi D Energetski prihranki Slika 1: Letna raba energije za ogrevanje na enoto stanovanjske površine pred energetsko obnovo ovoja stavbe in po n jej Vračilni roki naložb v energetsko sanacijo zgradb v povprečju presegajo 25 let, če kot naložbo vrednotimo gradbeni ukrep v celoti. Seveda se enostavnejši ukrepi, kot na primer toplotna izolacija podstrešja, izplačajo v 3 do 4 letih oziroma celo v enem letu, če ne računamo stroškov za izvedbo. Med ekonomsko uresničljive ukrepe na področju zgradb štejemo tiste, katerih vračilna doba je krajša od 10 let. Študije kažejo [2], da je z izvedbo teh ukrepov mogoče zmanjšati potrebno energijo za ogrevanje stanovanjskih stavb tudi do 30%. Poudariti velja, da gre pri obstoječih stavbah s previsoko rabo energije za objekte, ki so že sicer potrebni popravila. Veliko teh stavb je že doseglo obdobje v proizvodno potrošnem krogu, ko je potrebna zamenjava njihovih elementov, kar pomeni potrebo po dodatnih naložbah. Zato je energetsko prenovo sm iselno ekonomsko presojati le z vidika ocene dodatne naložbe v izboljšanje toplotne zaščite. Na primer, dodatna naložba v energetsko obnovo toplo tne zaščite zunanje stene znaša med 20% in 40% celotne cene ukrepa. Če to upoštevamo, je vračilni rok naložbe v energetsko sanacijo zunanje stene med 10 in 15 leti. Izhajajoč iz starosti slovenskega stanovanjskega fonda ocenjujem o, da je pri energetski sanaciji stavb le največ 40% investicije potrebne zgolj zaradi izboljšanja energetskega stanja stavb, preostanek gre na račun nujnega vzdrževanja objektov. Zato ocene kažejo, da lahko rok vračila naložb v samo izboljšanje energetskega stanja stavb, zgrajenih pred letom 1980, zmanjšamo na približno 10 let, kar je že zanimivo tudi za privatni kapital. Energetsko obnovo stavbe je torej potrebno povezati s sicer načrtovanim investicijskim vzdrževanjem, kajti takrat je izvedba ukrepa stroškovno najbolj učinkovita. Pri presoji ekonom ičnosti energetske obnove stavb še vedno premalo poudarjamo vpliv sorazmerno nizke trenutne cene energije, ekonomsko še neovrednotene okoljske prednosti učinkovite rabe energije v stavbah ter izboljšanje toplotnega in bivalnega ugodja v energetsko obnovljenih stavbah. Upoštevanje slednjih vidikov lahko še dodatno pripom ore k izvajanju že sicer ekonomsko zanimivih energetsko sanacijskih ukrepov v stavbah. 3. ODNOS JAVNOSTI DO ENERGETSKE OBNOVE STAVB 73% stanovanjskih zgradb v Sloveniji je enodužinskih hiš ali družinskih hiš v strnjeni pozidavi, v njih je skoraj polovica vsega stanovanjskega fonda. Tudi večji del stanovanj v večstanovanjskih objektih je v zasebni lasti. Zato je jasno, da je od ločitev za energetsko sanacijo ali proti njej neposredno v rokah občanov. Po dosedanjih ocenah energetsko varčevalnih m ožnosti smo izhajali iz teoretičn ih predpostavk o stanju stavb in njihovi kakovosti. Vemo, da so naše zgradbe po večini preslabo toplotno izolirane in da so ogrevalni sistemi pogosto dotrajani, zastareli ali ne delujejo učinkovito. Vzrok za to niso le sama starost stanovanjskega fonda, manj strogi predpisi o toplotni zaščiti zgradb v preteklosti in nepopoln nadzor nad njihovim izpolnjevanjem , pač pa tudi pogosto slabo vzdrževanje zgradb, pomanjkanje denarja za dokončanje zgradbe in nestrokovne rešitve samograditeljev. O obsegu in učinku slednjih vzrokov ni zadovoljivih podatkov, jasno pa je, da stanje stavb odstopa od tistega, ki bi ga lahko pričakovali samo na podlagi veljavnih predpisov. Pomanjkanje sredstev je pogosto razlog zato, da zgradbe ostanejo nedokončane, brez fasade ali toplotne izolacije podstrešja. Po drugi strani pa je pri energetsko osveščenih g radite ljih , ki se zavedajo vpliva učinkovite rabe energije na varovanja okolja, mogoče pričakovati, da so njihove zgradbe energetsko kakovostno izvedene ozirom a da so v tako izvedbo tudi pripravljeni vložiti sredstva. Zato podatki o dejanskem stanju stanovanjskih stavb ter ogrevalnih naprav v njih ter podatki o odnosu investitorjev do učinkovite rabe energije predstavljajo dragoceno osnovo za oblikovanje konkretnih učinkovitih akcij za izboljšanje trenutnega stanja pri rabi energije v stanovanjskih stavbah. M. ŠIJANEC ZAVRL, T, GRUDEN: Energetska obnova stavb v Sloveniji 3.1 JAVNOMNENJSKA RAZISKAVA Da bi take podatke pridobili in na njihovi osnovi zasnovali programe finančnih spodbud za izvedbo ukrepov energetske sanacije zgradb, je v sezoni 1995/96 je v Sloveniji potekala javnom nenjska raziskava [3], katere namen je bil osvetliti odnos Slovencev do učinkovite rabe energije v zgradbah in gospodinjstvih. 5000 naključno izbranih gospodin jstev v Sloveniji je prejelo izčrpen vprašalnik o arhitekturnih značilnostih njihove stanovanjske stavbe, o načinu ogrevanja, rabi energije in stroških zanjo, že izvedenih obnovitvenih delih in izboljšavah na stavbi ter predvsem o načrtih za prihodnost in njihovem odnosu do učinkovite rabe energije v zgradbah in gospodin jstvih. Raziskava je potekala po metodi naslovljene pošte in ob medijski podpori. Uspeh predstavlja dejstvo, da so se naključno izbrani naslovniki nadpovprečno (skoraj 20%) odzvali na akcijo in posredovali odgovore na zastavljena vprašanja. Za potrošnika je torej učinkovita raba energije, manjši stroški zanjo, čiste jše okolje in izboljšano top lo tno ugodje v bivalnih in delovnih prostorih tema, o kateri velja razm isliti. Med 920 izpolnjenim i vprašalniki se jih 67% nanaša na stanovanja v individualnih hišah, preosta lih 33% na stanovanja v večstanovanjskih zgradbah oziroma v blokih. Nekoliko večji odziv lastnikov družinskih hiš gre pripisati predvsem dejstvu, da so za kakovostno vzdrževanje in obnovo zgradb bolj motivirani lastniki hiš kot etažni lastniki, kajti lastniki družinskih hiš nastopajo hkrati v vlogi uporabnika, investitorja, upravnika, pri enostavnejših delih pa tudi v vlogi izvajalca ukrepa. Največ energije za ogrevanje lahko prihranim o pri zgradbah grajenih pred letom 1980, to je namreč prelomno leto, ko so pri nas stopili v veljavo strožji predpisi s področja toplotne zaščite zgradb. Skoraj 80% izpolnjenih vprašalnikov se nanaša na stanovanja v stavbah iz te starostne skupine, kar je ugodno za nadaljnjo analizo in načrtovanje bodočih akcij. 3.2 STANJE OVOJA STANOVANJSKIH STAVB Rezultati ankete potrjujejo dejstvo, da je pri nas največ opečnih zgradb, kar z 69% so zastopane v zajetem vzorcu. Večinoma so zgradbe slabo toplotno izolirane, saj jih je v najslabšo skupino zgradb brez toplotne izolacije (zunanje stene s toplotno prehodnostjo večjo od 1 W/m2K), uvrstilo kar 61% anketirancev. Po sodobnih merilih stroke živi v stavbah z zadovoljivo toplotno izolacijo zunanjih sten le 24.9% anketirancev v hišah in 9.7% anketirancev v blokih. Pri večstanovanjskih objektih toplotna izolacija praktično ne presega predpisane minimalne ravni (28.7% je stanovanj v takih zgradbah). Zelo dobro toplotno izoliranih, v skladu s smernicami stroke, je le slabih 5% družinskih hiš, pri blokih tako dobre toplotne izolacije praktično ne najdemo. Skozi strop proti podstrešju izgubljamo veliko toplote, še posebej pri manjših zgradbah. ZUNANJE STENE 61,0% 60,7% 1 1 1 28,7% 24,9% 9,2% ■i9,7%J _ B 4,9%|1,0% k>1.0 0.71.0 0.7 priključitev na daljinsko ogrevanje toplotna izolacija ravne strehe - terase drugo 3 j 21,8% 20,5% 9,8% 2% 25,4% 25,1% 10% 15% 20% 25% 30% Slika 10: Ukrepi energetske sanacije predvideni pri hišah v nasledn jih petih le tih , N = 920. 1996 kandid ira li za nepovratna sredstva za izvedbo toplotne izolacije obstoječih podstrešij, za tesnjenje oken in za nastavitev oljnih goriln ikov. Subvencijo je prejelo okoli 3000 gospodinjstev, ki so s temi sredstvi delno ozirom a pri nekaterih ukrepih skoraj v celoti pokrili stroške za izvedbo ukrepa. 4.1 SUBVENCIJE ZA TOPLOTNO IZOLACIJO OBSTOJEČIH PODSTREŠIJ Pri toplotni izolaciji obstoječih podstrešij je znašala subvencija 350 SIT/m2 (tlorisa položene toplotne izolacije) v debelini najmanj 10 cm. Največji znesek, ki ga je gospodinjstvo lahko prejelo, je znašal 28.000 SIT. Subvencija je zadoščala približno za pokritje stroška za cenejši top lo tno izolacijski material, s katerim je mogoče izvesti nepohodno izvedbo toplotno izoliranega stropa. Kjer je bilo to potrebno, so občani izvedli tudi pohodna tla, za kar je potrebno uporabiti trde toplotnoizolacijske plošče, ki so nekoliko dražje. Računski energetski prihranki so v obm očju od 7% do 23% potrebne top lo te za ogrevanje stanovanjske enote, vendar so dejanske vrednosti odvisne od razčlenjenosti stavbe, od izhodiščnega stanja stavbe pred sanacijo ter v veliki meri od načina uporabe objekta ozirom a odnosa stanovalcev do učinkovite rabe energije. Projekt subvencioniranja toplotne izolacije obstoječih podstrešij [6] je bil končan v januarju 1997, subvencijo je prejelo 355 gospodin jstev, pretežno v stanovanjskih hišah. Občani so vgradili namesto predpisanih 10 cm toplotne izolacije skoraj za 25% večjo debelino izolacije. Spodbude so dosegle svoj namen, saj je dejansko izolirana M. ŠIJANEC ZAVRL, T. GRUDEN: Energetska obnova stavb v Sloveniji PREDVIDENI UKREPI ZA ZMANJŠANJE ENERGIJSKIH IZGUB BLOKI Slika 11: Ukrepi energetske sanacije predvideni, pri b lok ih v naslednjih petih le tih , N = 920. izboljšanje tesnenja oken zamenjava oken p r e m - m & m obračun stroškov po dejanski rabi energije priključitev na plinovod 9 ________" ________■__l i 16,6% vgradnj atermostatskih ventilov na radiatorjih toplotna izolacija zunanjih sten toplotna izolacija stropa proti neogrevanemu podstrešju centralna regulacija ogrevalnega sistema vgradnja sodobnih ogrevalnih naprav toplotna izolacija stropa nad neogrevano kletjo priključitev na daljinsko :J:; ~ --------j 4 , ogrevanje ™ ------ priprava tople vode s kolektorji toplotna izolacija poševne q 3 g, strehe ..... toplotna izolacija ravne strehe terase zamenjava stekel . ' ... -J 2,6% vgradnja toplotne črpalke I B l 1,7% pasivna izraba sončne energije .... j 1,3% drugo 12,9% n 12,3% I 7,6% « p a 3,6% ,3% 8% 29,8% 0% 5% 10% 25% 30% 35% površina obsto ječih podstrešij za 20% večja od subvencionirane površine, ki zajema 25.741 m2 vgrajene toplotne izolacije. Rok vračila naložbe v ukrep energetske obnove stropa proti podstrešju se giblje med 1 letom 1,77 1,75 strop mansarda skupaj d prej H potem Slika 12: Povprečna top lo tna prehodnost k (W /m 2K) stropa proti podstrešju oziroma strehe-stropa v mansardi pred izvedbo ukrepa in po njem. in 5 leti, odvisno od izbora tehnične rešitve. K ukrepu so pristopila gospodinjstva s slabo toplotno izoliranimi konstrukcijami (slika 12), saj je znašala toplotna prehodnost stropa proti podstrešju med 0.7 in 4,5 W/m2K, v povprečju 1.77 W/m2K. Po izvedbi ukrepa znaša povprečna vrednost toplotne prehodnosti stropa proti podstrešju 0.29 W/m2K, kar je v skladu s sodobnimi smernicami. 5. SKLEP Dosedanje študije na področju energetske sanacije stanovanjskih stavb predstavljajo osnovo za oblikovanje nacionalnega programa na tem področju. Poleg ocen tehnično izvedljivega in ekonom sko sprejem ljivega energetsko varčevalnega potencia la je za prehod h konkretnim akcijam spodbujanja izvedb in privatnih M. ŠIJANEC ZAVRL, T. GRUDEN: Energetska obnova stavb v Sloveniji vlaganj potrebno poznavanje dejanskega stanja na področju zgradb, načrtov in finačnih možnosti ter odnosa lastnikov stavb do učinkovite rabe energije v stavbah. Rezultati prikazane študije so osnova za različne konkretne akcije države s konkretnimi rezultati, na primer subvencioniranje izvedbe ukrepov kot tudi podpora nadaljnjim sistemskim študijam , na primer na področju celovitega načrtovanja energetike, ki kot pomemben sektor porabe energije upošteva tudi grajeno okolje. L I T E R A T U R A 123456 1 J . B o š t ja n č ič e t a l ., K o n c e p t n a c io n a ln e g a p r o g r a m a e n e r g e t s k e s a n a c i je s ta n o v a n js k ih z g r a d b l .d e l , Z R M K , f in a n c e r M G D , 1 9 9 2 -1 9 9 4 2 P H A R E p r o g r a m , S t ra te g i ja v a r č e v a n ja z e n e r g i jo v S lo v e n i j i , E N C O S , 1 9 9 4 - 1 995 . 3 M. Š i ja n e c -Z a v r l , T. G r u d e n e t a l. , U g o ta v l ja n je p r ip r a v l je n o s t i ja v n o s t i z a iz v a ja n je u k r e p o v e n e r g e t s k e s a n a c i je - ja v n o m n e n js k a ra z is k a v a , Gl Z R M K , V o ta n , G ra l m a r k e t in g , f i n a n c e r M G D A U R E , 1 9 9 5 /9 6 4 M. Š i ja n e c -Z a v r l et a l. , K o n c e p t n a c io n a ln e g a p r o g r a m a e n e r g e t s k e s a n a c i je s t a n o v a n js k ih z g r a d b I I .de l , G l Z R M K , f in a n c e r M G D A U R E , 1 9 9 4 -1 9 9 5 5 M. Š i ja n e c -Z a v r l , K o n c e p t e n e r g e t s k e s a n a c i je s ta n o v a n js k ih s ta v b v S lo v e n i j i , Z b o r n ik m e d n a r o d n e d e la v n ic e , E n e r g e ts k a s a n a c i ja s t a n o v a n js k ih s ta v b v S lo v e n i j i , P o r to ro ž s e p t . 1 9 9 5 , (EU D G XVII, SAV E ), p p . 3 0 -4 0 , 1 9 9 5 6 M. Š i ja n e c -Z a v r l , T. G r u d e n e t a l. , P i lo tn i p r o je k t F in a n č n e s p o d b u d e za t o p l o t n o iz o la c i jo o b s t o je č ih p o d s t r e š i j , G l Z R M K , f i n a n c e r M G D A U R E , 1 9 9 6 -1 9 9 7 DOBROSLAV ČABRILO: Rekonstrukcija viadukta Ravbarkomanda Ravbarkomanda Reconstruction Viaduct UDK 624.21:625.745.1:69.059 DOBROSLAV ČABRILO P O V Z E T E K • S U M M A R Y V p r is p e v k u je na k r a tk o p r ik a z a n o s ta n je k o n s t r u k c i je p re d s a n a c i jo / r e k o n s t r u k c i jo v ia d u k ta R a v b a rk o m a n d a , t . j . v rs te , o b s e g in lo k a c i ja p o š k o d b k o n s tru k c i js k ih e le m e n ­ tov . O p is a n a je s a n a c i ja s p o u d a r k o m na a r m i r a n o b e t o n s k i v o z iš č n i p lo š č i in p r e d ­ napetih a rm iranobetonsk ih m ontažn ih nosilcih. S tructure condition of R avbarkom anda v iaduct p r io r to r e c o n s t r u c t io n is p r e s e n te d , i.e. t y p e s , a m o u n t a n d lo c a t io n o f d a m a g e s o f s t r u c t u r a l p a r ts . R e c o n s t r u c t io n is d e ­ s c r ib e d e m p h a s iz in g th e r e in fo r c e d c o n ­ c r e t e c a r r ia g e w a y s la b a n d th e p r e f a b r i ­ c a t e d p r e s t r e s s e d r e in fo r c e d c o n c r e te lo n g i tu d in a l g i r d e r s . l . OSNOVNI PODATKI O OBJEKTU Viadukt Ravbarkomanda se nahaja na avtocesti Vrhnika- Postojna. Os avtoceste na objektu poteka v konstantem radiju R = 2000 m. Viadukt tvorita dva ločena ob­ jekta: desni, ki sestoji iz 17 polj skupne dolžine L = 591,40 m, in levi, ki sestoji iz 15 polj skupne dolžine 552,80 m.Skupna širina obeh objektov znaša 26,40 m, širina ločilnega pasu med objektom a znaša 1,57 m. Viadukt je bil zgrajen v letih 1970 - 1972. Zgornja konstrukcija je sestavljena iz armirmobetonske voziščne plošče debeline 20 cm in štirih nosilcev I - prereza, ki so na m edsebojnih razmakih po 3,15 m. Spodnja konstrukcija sestoji iz vmesnih podpor - stebrov, ki so šestkotne oblike in višin od 9,0 do 36,0 m, ter krajnih podpor. Vse vmesne in krajne podpore so plitvo temeljene na apnencu. V statičnem smislu je zgornja konstrukcija razdeljena na štiri zavorne enote, ki so med seboj ločene z d ila tacijam i. 2. STANJE KONSTRUKCIJE PRED SANACIJO 2.1 SPLOŠNO Viadukt je bil prvič detajlno pregledan leta 1991. Podana je bila ocena, da je desni ob jekt v slabem stanju in da je treba čim prej narediti glavni pregled s preiskavami vsebnosti kloridov, globine karbonatizacije in stopnje korozije armature in prednapetih kablov. Levi objekt je bil ocenjen kot zadovoljiv. Drugi glavni pregled je bil narejen leta 1993 s pomočjo specialnega vozila. Primerjava poročil pregledov leta 1991 in 1993 je pokazala, da poškodbe napredujejo zelo hitro. To je glede na izrazito neugodne mikroklimatske razmere tudi razumljivo. Vlažnost stimulira elektrolitske procese in pospešuje nastajanje razpok s korozijo armature in kablov. Pogoste zaleditve in zasneženost zahtevajo uporabo velikih količin soli, ki v obliki vodne raztopine pronica v nižje sloje konstrukcije in uničuje material. Za dodaten transport slane vode, ki jo dvigujejo vozila, poskrbi tudi veter, pri čemer so najbolj izpostavljeni zunanji vzdolžni nosilci. Veliko je k slabemu stanju konstrukcije prispevala tudi vgrajena oprema: zelo majhen vzdolžni padec (0,3 %) in izlivniki na neustremih m edsebojnih razdaljah so povzročali zadrževanje vode na vozišču. Izraziti generator poškodb zunanjih nosilcev in voziščne plošče so cevke za pronicajočo vodo in netesnjenje montažnih betonskih plošč hodnikov. Cevke namreč segajo do spodnjega nivoja voziščne plošče, ponekod so tudi krajše. Na vseh teh lokacijah so sledovi zamakanja, ki je povzročalo poškodbe na zunanjih nosilcih, zelo očitni. A v to r: D o b r o s la v Č a b r i lo , d ip l . in ž . g r a d . , p r o je k ta n t . G R A D IS - B iro z a p r o je k t i r a n je M a r ib o r DOBROSLAV ČABRILO: Rekonstrukcija viadukta Ravbarkomanda 2.2 HODNIKI, ROBNIKI, ROBNI VENCI Večji del betonske površine je bil uničen. Armatura je korodirala, beton pa je propadal zlasti ob uničenih stikih med montažnimi elementi. Granitni robniki niso bili poškodovani. 2.3 VOZIŠČNA PLOŠČA Najbolj so bili poškodovani konzolni deli voziščne plošče, predvsem zunanje konzole, na katerih so nameščeni izlivniki ip cevke za pronica jočo vodo. V tem obm očju je bil beton močno kontaminiran, armatura korodirana, na nekaterih mestih je bil prerez armature zmanjšan. Na površini plošče med nosilci je prišlo do posamemih poškodb kot posledica netesnosti h idro izolacije in zadrževanja slane vode na nekaterih mestih. Zgornja površina voziščne plošče pod izolacijo sprva ni bila obravnavana kot slaba točka, saj so leta 1991 zamenjali h idro izolacijo in asfaltbeton ter lokalno sanirali beton. Vendar so bile pri izvajanju del na voziščni plošči desnega objekta ugotovljene poškodbe, večje od tistih, ki jih je predvideval projekt. Dodatne preiskave so pokazale, da h idro izo lacija ni sprijeta s podlago in ni vodotesna, zaradi česar je prišlo do propadanja betona in korozije armature, ki je ni bilo m ogoče natančno določiti. Sklep razprav, ki se jih je udeležilo več strokovnjakov in inštitucij, je bila odstranitev betona voziščne plošče do zgornje armature ne glede na kvaliteto betona. 2.4 NOSILCI Montažni nosilci i - prereza so višine 2,20 m in dolžine 32,60 m oz. 36,20 m. Število prednapetih kablov 167 mm kakovosti am/a 02 = 1700/1500 MPa je od 8 do 11. Nominalna sila napenjanja zmaša 800 kN. Slika 2: Poškodbe betona, armature in kablov v spo jn i pasnici n os ilca Sanirati je bilo treba 19 nosilcev. Poleg poškodb betona in korozije armature je bil na štirih nosilcih poškodovan po en prednapeti kabel, pri šestih po dva, pri treh po trije, pri enem štirje, pri štirih po pet in pri enem šest kablov. Slika 3: Poškodbe betona, armature in kablov v s to jin i nosilca DOBROSLAV ČABRILO: Rekonstrukcija viadukta Ravbarkomanda 2.5 PREČNIKI Prečniki niso bili močneje poškodovani. Na nekaterih mestih so korodirale njihove glave, vidne pa so bile razpoke na stiku med zaščitnim betonom in stojino nosilca. 2.6 VMESNE PODPORE Na vmesnih podporah ni bilo opaziti poškodb. Na nekaterih kapah, zlasti pod d ila tacijam i, je prišlo do korozije armature in luščenja betona v vogalih. 2.7 KRAJNE PODPORE Na krajnih podporah so bile opazne razpoke. Zaradi netesnosti d ila tac ij je prihajalo do zamakanja ter izločanja soli in apna na površini krajnih podpor, to pa je vodilo do korozije armature. 2.8 OPREMA Cevi za odvodnjavanje so bile na več mestih poškodovane in medsebojno ločene. Vertikalna sidra so bila močno korodirana. Cevke za pronicajočo vodo niso opravljale svoje funkcije in so bile eden glavnih vzrokov poškodb na nosilcih. Izlivniki so bili zamašeni in popolnom a korodirani. D ilatacije so bile močno poškodovane. Prekladna konstrukcija pod d ila tacijam i je bila zamočena. Neoprenska ležišča so bila v zadovoljivem stanju. Korodirale so le zaščitne plošče v ležiščih, ki se nahajajo pod d ila tacijam i. Ograje so močno korodirale, zlasti spodnji deli zaščitne ograje. 3. SANACIJA KONSTRUKCIJE 3.1 VOZIŠČNA PLOŠČA Sanacija zgornje površine voziščne plošče je potekala v treh fazah. 1. faza (priprava zgornje površine) je obsegala strojno odstranjevanje asfaltbetona in hidroizolacije, odstranjevanje zaščitnega sloja betona v globini ca. 1 cm pod spodnjim robom zgornje armature z vodnim curkom pod visokim pritiskom na celotni površini plošče, odstranjevanje betona do g lobine zdravega betona na mestih, kjer je bila vsebnost kloridov večja od dopustne, in odstranjevanje betona v celotni debelini - izvedba prebojev na posameznih mestih. 2. faza (izvedba sanacije) je obsegala čiščenje korodirane armature in zamenjavo močno korodirane in pretrgane armature z novo, nato protikorozijsko zaščito armature, vgraditev nove mrežne armature na obm očjih, kjer bo debelina izravnalnega in zaščitnega betona večja od 6,0 cm, vgraditev višinskih vodil za zagotovitev projektiranih vzdolžnih in prečnih naklonov ter vgraditev izravnalnega in zaščitnega polimernega betona na celotni širini voziščne plošče. 3. faza (zaščita voziščne plošče) je obsegala vgraditev enoslojne hidroizolacije, vgraditev zaščitnega sloja asfaltbetona AB-8 debeline 3,0 cm in vgraditev obrabnega sloja polimernega asfaltbetona AB-11s debeline 4 cm. Sanacija konzolnih delov voziščne plošče: zgornja površina konzolnih delov voziščne plošče desnega objekta in notranja konzola levega objekta sta sanirani po enakem postopku in sočasno z izvajanjem opisane 2. faze. Zunanja konzola levega objekta je sanirana tako, da je odstranjen beton v celotni debelini v širini do delovnega stika na zgornji pasnici nosilca, armatura očiščena in sanirana, nova konzola pa betonirana do višine izravnalnega sloja, ki je betoniran sočasno z 2. fazo na celotni širini plošče. Sanacija spodnje površine voziščne plošče je izvedena na posameznih mestih s sanacijsko malto. 3.2 NOSILCI Nosilci, ki niso bili močneje poškodovani in katerih prednapeti kabli niso bili pretrgani, so bili sanirani s sanacijsko malto. Nosilci, omenjeni v tč. 2.4, pa so bili sanirani po naslednjem postopku: • odstranjevanje poškodovanega betona • odstranjevanje betona, katerega vsebnost kloridov je večja od dopustne • odstranjevnje močno korodirane armature in nadom estitev le-te z novo • odstranjevnjje močno korodiranih in pretrganih žic prednapetih kablov • protikorozijska zaščita preostale armature in žic prednapetih kablov • vgradnja nove vzdolže armature in stremen na območjih obbetoniranja s povečanim prečnim prerezom • vgraditev betona MB 40 in cevk za injektiranje v obm očju obsto ječih vzdolžnih kablov • injektiranje omenjenih obm očij • sanacija manjših poškodb s sanacijsko malto. V odvisnosti od velikosti poškodb in števila izločenih obstoječih kablov je bila določena velikost nadomestne Gradbeni vestnik»Ljubljana 46 DOBROSLAV ČABRILO: Rekonstrukcija viadukta Ravbarkomanda sile prednapenjanja in število novih zunanjih kablov sistem a Vorspann - Technik. Za montažo le-teh je bilo treba na vsakem nosilcu vgraditi jeklene elemente: dva sidrna bloka na čelu in sedlo ali deviator v sredini nosilca. Vsak nosilec je zavarovan proti razcepnim silam in spremembi napetostnih stanj, ki se pojavljajo v obm očju vnosa dodatnih vzdolžnih sil prednapen­ janja. Za ta namen so vgrajeni dodatni jekleni elementi, jeklena konzola in zaplate, v katerih so prednapete Dywidag palice premera 26,5 mm. Sile prednapenjanja zm ašajo od 1820 kN do 4386 kN. 3.3 HODNIKI 4. STATIČNI RAČUN Statični račun je obsegal dokaz mejnega stanja nosilnosti in uporabnosti za sanirane nosilce. Nosilci s p loščo vred so polno ali omejeno prednapeti, kar pomeni, da tudi v saniranem stanju, t.j. po napenjanju zunanjih vzdolžnih kablov, nastopijo v prerezih tlačne in natezne napetosti, ki so vse v dopustnih mejah. Poudariti velja, da so nihanja napetosti v zunanjih kablih še v dopustnih mejah - kablov namreč ne smemo vedno do konca napeti ali pa jih ne dodati preveč, saj bi lahko prekoračili glavne natezne napetosti ob pod­ porah, medtem ko bi se v vmesnih prerezih lahko samo ob stalni teži pojavili preveliki tlaki v konstrukciji. Hodniki z robnim vencem so izvedeni m onolitno z d ila tac ijsk im i regami v osi vmesnih podpor. S lika 4: O dstran jevanje betona voziščne p lošče z vodnim curkom pod p ritiskom 3.4 DRUGI KONSTRUKTIVNI ELEMENTI Vse poškodbe na krajnih podporah, prečnikih in notranjih nosilcih so sanirane s sanacijsko malto. 3.5 OPREMA Vse ograje so nove in vroče pocinkane. Odvodnjavanje objekta je v ce loti zamenjano. Pronicajoča voda na desnem objektu se odvaja po perforiranih ceveh 2 X 2 cm, ki so vgrajene ob robniku in speljane v izlivnike. Pri levem objektu pa so perforirane cevi zamenjane z drenažnim kanalom 4 x 3 cm iz polimernega betona. Dilatacije so nove. Zgornja konstrukcija je v statičnem pogledu nespremenjena, saj še zmeraj sestoji iz štirih zavornih enot. Slika 5: Konzolni del voziščne plošče po odstranitvi poškodovanega betona DOBROSLAV ČABRILO: Rekonstrukcija viadukta Ravbarkomanda 5. ZAŠČITA KONSTRUKCIJE Po končani sanaciji je bila na vse vidne površine betona nanesena elastična zaščita, ki naj bi preprečevala dostop slanice in nadom eščala zaščitni sloj betona debeline 4,5 cm. 6. SKLEP Sanacija viadukta Ravbarkomanda je bila izvedena temeljito. Vsi konstruktivni elementi, katerih kakovost je bila zm anjšana oz. je obstajal za to utemeljen sum, so bili revitalizirani. Kontrola kakovosti del in m aterialov se je izvajala sproti. Lahko rečemo, da je objekt kakovostno saniran in je v tem pogledu zelo blizu tovrstnim novogradnjam. Seveda pa je pogoj za izpolnitev garancijske dobe in podaljšanja tra janja objekta skrbno opazovanje in pravočasno vzdrževanje. F. DAMJANIČ, J.DUHOVNIK, K. TAJNIKAR: Analiza mehanskega obnašanja viadukta ANALIZA MEHANSKEGA OBNAŠANJA VIADUKTA RAVBAR KO MAN DA RO SANACIJI Analysis of Mechanical Behaviour of Repaired Ravbarkomanda UDK 624.21:625.745.1:624.04 FRANO DAMJANIČ, JANEZ DUHOVNIK, KLAVDIJA TAJNIKAR P O V Z E T E K • S U M M A R Y V p ris p e v k u je o p is a n a a n a liz a m e h a n s k e g a o b n a š a n ja s a n ira n e p re k la d n e k o n s tru k c ije v ia d u k ta R avb a rko m a n d a . A n a liza p re k la d n e k o n s tru k c ije je b ila o p ra v lje n a na ra ču n ske m m o d e lu , se s ta v lje n e m iz lu p in a s tih in lin ijsk ih končn ih e lem entov . Lup inasti končn i e lem en ti im a jo v e č p la s ti, od k a te r ih n e k a te re p re d ­ s tav lja jo be ton , d ruge pa a rm a tu ro . Z lin ijskim i e le m e n ti so m o d e lira n i kab li za p re d n a p e n - ja n je . A n a liz ira n je b il v p liv o d s tra n itv e poškodovanega betona, dobe to n iran je novega b e to n a , s ta ln a in p ro m e tn a o b te ž b a . Na d e ja n s k i k o n s tru k c ij i se d e b e lin e o d s tra n ­ je n e g a in n o v e g a b e to n a ra z lik u je jo od p o lja d o p o lja . V ra č u n s k e m m o d e lu so b ile u p o š te v a n e p o v p re č n e d e b e lin e v o b ra v n a ­ vanem po lju . Pri m a te ria lih so b ile upoštevane n jih o v e d e ja n s k e la s tn o s t i, u g o to v lje n e p ri p re is k a v i k o n s tru k c ije . N u m e r ic a l a n a ly s is o f d e s ig n e d s t r u c tu r a l re p a ir o f th e R a v b a rk o m a n d a b r id g e is c o n s id e re d . B r id g e s t r u c tu r e is m o d e lle d u s in g la y e re d s h e ll a n d b e a m f in i te e le ­ m e n ts . A p p ro p r ia te s h e ll la y e rs id e a lis e c o n c re te a n d s t r u c tu r a l r e in fo r c e m e n t o f b o th th e h o riz o n ta l p la te an d g ird e rs . B e a m e le m e n ts th ro u g h o u t th e c o n c r e te s h e ll e le m e n ts re p re s e n t p re s tre s s e d c a b le s . T h e b r id g e s t r u c tu r e is a n a ly s e d fo r th e fo llo w in g c a s e s : a f te r re m o v a l o f d a m a g e d c o n c r e te , th e n a f te r c a s t in g o f n e w c o n ­ c re te re p la c in g re m o ve d on e w ith s e lf w e ig h t and tra ff ic load. In re a lity th e p la te th ic k n e s s is d if fe r e n t fo r e v e ry s p a n , th e r e fo r e an a v e ra g e th ic k n e s s is a d o p te d fo r th e n u ­ m e r ic a l a n a ly s is . C u r re n t m a te r ia l p r o p ­ e r t ie s ( fo r c o n c re te , r e in fo r c e m e n t , a n d p re s tre ss in g re sp e c tive ly ) a re e x p e rim e n ta lly d e te rm in e d a n d u s e d in th e n u m e r ic a l a n a ly s is . A v to r ji: F ra n o D a m ja n ić , p r o f d r ., U n iv e rz a v L ju b l ja n i, F a k u lte ta z a g r a d b e n iš tv o in g e o d e z i jo , I n š t i t u t z a k o n s t r u k c i je , p o t r e s n o in ž e n ir s tv o in r a č u n a ln iš tv o , J a m o v a 2, S I- IO O O L J U B L J A N A J a n e z D u h o v n ik , p r o f d r., U n iv e rz a v L ju b l ja n i, F a k u lte ta z a g r a d b e n iš t v o in g e o d e z i jo , In š t i t u t z a k o n s t r u k c i je , p o t r e s n o in ž e n ir s tv o in ra č u n a ln iš tv o , J a m o v a 2, S I- IO O O L J U B L J A N A K la v d i ja T a jn ik a r, d ip l . in ž .g r a d b . , G R A D IS TEO, Š m a r t in s k a c e s ta 13 4 A , S I- IO O O L J U B L J A N A F. DAMJANIČ, J.DUHOVNIK, K. TAJNIKAR: Analiza mehanskega obnašanja viadukta 1. UVOD Pri praktičnih računih armiranih in prednapetih betonskih konstrukcij običajno precej poenostavim o računski model. Zelo pogosto ga sestavimo iz linijskih elementov, material pa upoštevamo kot homogen in linearno elastičen. Na takem modelu izračunane notranje sile kasneje upoštevamo pri dim enzioniranju kritičnih prerezov po metodi mejnih stanj. Čeprav postopek očitno ni najbolj konsistenten glede predpostavk, so rezultati v večini prim erov na varni strani. Tak računski model največkrat upoštevam o tudi zato, ker nimamo na voljo primerne program ske opreme, ki bi om ogočala obravnavo modelov, na katerih bi analize dale rezultate, ki bi bili bliže dejanskemu stanju. Taki modeli pa so zlasti pomembni pri sanaciji konstrukcij, ker nam omogočajo podrobnejše preveljanje umestnosti sanacijskih ukrepov in zmanjšanje obsega in stroškov sanacije. V članku je opisan poskus m odeliranja prekladne konstrukcije viadukta Ravbarkomanda na način, ki ga omogoča program SHELL6 [1], Material konstrukcije je še vedno modeliran kot linearno elastičen, sestavljen pa je iz več slojev, ki predstavljajo plasti betona in jekla. Za vsak material upoštevamo dejanski elastični in strižni modul. Ker je obravnavana konstrukcija prednapeta in zato večinoma nerazpokana, je upravičeno pričakovati, da bodo rezultati, dobljeni na tem modelu, bliže dejanskemu stanju kot izračunani na klasičen način. V splošnih primerih pa bi bilo treba upoštevati tudi nelinearno obnašanje materiala. Za take primere imamo sedaj na voljo program BETHEV [2], s katerim pa lahko trenutno obravnavamo le ravninske in rotacijsko simetrične konstrukcije. Verzija programa za prostorske konstrukcije je v razvoju. Pri opisanem načinu m odeliranja je treba imeti o konstrukciji več podatkov kot pri običajnem postopku. Vnaprej moramo vedeti, kje v konstrukciji je armatura. To pomeni, da moramo pred začetkom m odeliranja opraviti nek postopek dimenzioniranja oziroma določitve armature. Ta postopek je lahko tak, kot ga uporabljamo pri običajnem projektiranju. 2. OPIS SANACIJE VIADUKTA RAVBARKOMANDA Viadukt Ravbarkomanda na avtocestnem odseku Vrhnika Postojna je bil zgrajen v letih 1970 do 1971. Po dvajsetih letih uporabe so se pojavljale vse številnejše poškodbe, ki so nastale kot posledica več dejavnikov. Glavni povzročite lj poškodb je bila sol, ki so jo posipali po slabo izoliranem in neustrezno odvodnjavanem viaduktu. Predpisi so v času gradnje zahtevali bistveno manjše debeline krovnih plasti betona in te niso bile kos slanici, ki je na mnogih mestih močila konstrukcijo. Pred leti so bili z zaščitnim premazom prevlečeni stebri in obnovljena voziščna površina, nato pa se je izkazalo, daje čimprej potrebno sanirati tudi prekladno konstrukcijo. Sanacijo stebrov, ki bi zagotovila potresno varnost viadukta v skladu s sodobnim i princip i, je upravljalec objekta začasno odložil. Med predlogi za sanacijo prekladne konstrukcije so bili tudi taki, ki so predvidevali porušitev obstoječega in zgraditev novega objekta. Tako kot pri več drugih podobnih objektih je bilo nazadnje odločeno, da se viadukt sanira. Ker je bilo s preiskavami ugotovljeno, da je beton plošče na številnih mestih okužen s kloridi, sta bila z mostu z rezkarjem v celoti odstranjena asfalt in hidroizolacija, nato pa z vodnim curkom še krovna plast betona. Ko so sanirali korodirano armaturo in preboje v p lošči, so nanesli nov sloj polimernega betona v povprečni debelini 12 cm, ki so ga ojačali s konstruktivno armaturo. Na vidnih površinah konstrukcije so nanesli dodatne sloje zaščitnega betona, sanirali mesta s segregiranim betonom in razpokami ter nadomestili korodirane kable z zunanjimi kabli.Med sanacijo so ves čas potekale obširne terenske in laboratorijske preiskave, pri katerih so bili dobljeni številni podatki o materialih na obstoječi konstrukciji in materialih, uporabljenih pri sanaciji.Vsi računi v projektu viadukta so bili izvedeni na računskem modelu ravninske mreže po takrat uveljavljeni približni metodi. Tudi v projektu sanacije je bila konstrukcija modelirana kot ravninska mreža in izračunana po metodi končnih elementov. 3. OPIS IZBRANEGA RAČUNSKEGA MODELA Izdelali smo dva osnovna modela enega polja prekladne konstrukcije, enega z redko (Slika 1) in drugega z Slika 1: Geom etrija računskega m odela z redko mrežo. Na s lik i je zaradi preglednosti p lošča ločena od mreže, v m odelu pa se srednja ravnina p lošče dotika zgorn jega roba srednje ravnine nosilcev. F. DAMJANIČ, J.DUHOVNIK, K. TAJNIKAR: Analiza mehanskega obnašanja viadukta gosto mrežo (Slika 2). Iz modela z redko mrežo smo izpeljali tri nekoliko različne modele, ki predstavljajo Slika 2: Računski model z gosto mrežo vozlišč in končnih elementov. konstrukcijo pred, med in po sanaciji. Ploščo, nosilce in prečnike smo modelirali z mrežo lupinastih elementov, ki so sestavljeni iz večjega števila slojev (Slika 3). Sloji predstavljajo npr. dodano plast betona, dodano mrežasto armaturo, prvotno armaturo v eni in drugi smeri, itn. Srednja ravnina lupine je pri plošči vodoravna, pri nosilcih in prečnikih pa navpična. Kable smo modelirali z linijskimi elementi, katerih upogibno togost smo zanemarili. Na ta način smo izločili m orebiten moteč vpliv lastne teže kablov. Lupinasti element je osem vozliščni končni element (Slika 4) z vozlišči v ogliščih in na sredini stranic. V vsakem vozlišču ima element 6 prostostnih stopenj, po tri pomike in po tri zasuke. Linijski element je običajni linijski element prostorskega okvirja. Ima dve vozlišči in v vsakem vozlišču po šest prostostnih stopenj, Z lupinastim končnim elementom oziroma konstrukcijo mora biti povezan v dveh vozliščih. Modela, ki predstavljata polje pred in po sanaciji, smo obtežili s stalno in prom etno obtežbo, model polja med sanacijo pa samo z lastno težo. Za materialne karakteristike smo uporabili rezultate preiskav, napetosti v kablih pa smo upoštevali enake kot so v pro jektn i dokum entaciji viadukta Ravbarkomanda. Ker je bil naš namen zlasti preverjanje možnosti m odeliranja teh vrst konstrukcij, smo se pri obtežnih prim erih s prom etno obtežbo omejili le na enega. * S (1) DOBETONIRANI SLOJ NAD MREŽO Q133 (2) ARMATURNE MREŽE Q133 (3) DOBETONIRANI SLOJ MED PRVOTNO ZG. ARMATURO (4) ZGORNJA ARMATURA PREČNO NA OBJEKT (5) ZGORNJA ARMATURA VZDOLŽ OBJEKTA (6) VMESNI SLOJ BETONA (7) SPODNJA ARMATURA VZDOLŽ OBJEKTA (8) SPODNJA ARMATURA PREČNO NA OBJEKT (9) SPODNJI KROVNI DEL BETONA (1) DOBETONIRANI SLOJ NAD MREŽO Q133 7,0 + 0,5-0,016 = 7,484 cm (2) ARMATURNE MREŽE 0133 =0,016 cm <3) DOBETONIRANI SLOJ MED PRVOTNO ZG. ARMATURO =3,000 cm (4) ZGORNJA ARMATURA PREČNO NA OBJEKT (5) ZGORNJA ARMATURA VZDOLŽ OBJEKTA (6) VMESNI SLOJ BETONA (7) SPODNJA ARMATURA VZDOLŽ OBJEKTA (8) SPODNJA ARMATURA PREČNO NA OBJEKT (9) SPODNJI KROVNI DEL BETONA = 0,257 cm = 0,125 cn 8-2*0,125 = 7,750 cm = 0,125 cm = 0,194 cm 4,5 + 1,2-0,194 = 5,506 Slika 3 : S lo ji v dejanski konstrukc iji (zgora j) in s lo ji v računskem m odelu (spodaj) F. DAMJANIČ, J.DUHOVNIK, K. TAJNIKAR: Analiza mehanskega obnašanja viadukta S lika 4: Lupinasti končni e lem ent. 4. REZULTATI ANALIZE V okviru diplomske naloge [4] nas je bolj kot vrednosti rezultatov zanimalo, ali so ti rezultati sm iselni. To pa zato, ker smo hoteli preveriti predvsem primernost računskega modela. Za prim erjavo vrednosti na obravnavanem modelu in modelu v originalnem projektu ali projektu sanacije pa bi bilo treba modele še dimenzijsko v celoti uskladiti. Vse podatke in rezultate smo predstavili s programom FEDRAW [5]. Iz deform acijske oblike mreže končnih elementov je mogoče sklepati, da vpliv prednapetja prevladuje nad ostalimi obtežbami, zato se polje pri vseh obtežnih primerih izboči navzgor. Zaradi prednapetja se v vzdolžni smeri pojavljajo velike tlačne napetosti, ki se zmanjšujejo od spodnjega proti zgornjemu robu prereza polja. Njihove vrednosti so manjše od tistih v projektu, ker je pri nas vpliv torzijske odpornosti plošče in prečnikov večji. Za okoli 20 % pa se rezultati razlikujejo tudi zaradi dolžine polja,ki je v našem primeru za 10 % krajše od računanega v projektu. Edini primer prometne obtežbe je odločilen Slika 6: Pomiki konstrukcije zaradi sta lne in prometne obtežbe. za račun notranjih sil v prerezu simetralne osi, medtem ko bi morali za druge prereze prestaviti prometno obtežbo drugam. r - .r wr“ " Slika 5: Prikaz napetosti v dobetoniranem s lo ju med prvotno zg. armaturo in mrežami Q133. Slika 7: Rezultati glavnih napetosti v eni izmed in tegrac ijsk ih točk določenega končnega elementa. F. DAMJANIČ, J.DUHOVNIK, K. TAJNIKAR: Analiza mehanskega obnašanja viadukta 5. SKLEP Analiza rezultatov kaže, da na opisanem modelu dobimo rezultate, ki so bliže dejanskemu obnašanju konstrukcije kot rezultati, izračunani na preprostejših modelih. V prim erjavi z običajnim načinom računanja, kjer celotno konstrukcijo razdelimo na več delov in jih računamo z upoštevanjem le nekaterih medsebojnih vplivov, v obravnavanem modelu upoštevamo konstrukcijo kot celoto. Upoštevanje različnih p lasti materialov kot model nehom ogenosti materiala nam omogoča realnejšo oceno napetosti v posameznih vrstah materialov. Čeprav uporabljeni končni elementi dajo dobre rezultate že pri sorazmerno redki mreži, moramo za natančnejše - 2420 kN/m2 + 214 lastna + stalna obtežba prometna obtežba Slika 8: Potek napetosti po v iš in i nosilcev -2475 račune uporabiti gostejšo mrežo, ki jo določajo predvsem dimenzije naležne ploskve koles težkih vozil in nezvezen potek obtežbe na hodnikih. L I T E R A T U R A [1] Frano B. Dam janić, Blaž G otovac , V edrana Kozulić; P rogram S H E LL6 za elastičnu analizu statički o pte re ć e n ih p loča , ljuski, g re d a i s tupova; G rađev insk i faku lte t sveučil iš ta u Splitu, Split , 1 9 9 4 [2] Frano B. D am jan ić , Blaž G o to v a c , V e d ra n a Kozulić; The role of crack m ode ll ing in the ana lys is of coo ling tow ers , Proc. 4th int. sym p . on natura l D ra u g h t C oo lin g Towers, E ds. U .W it te k et al. , B alkem a, p p .1 6 7 -1 7 2 , 1996 [3] Statični račun zgorn je konstrukcije , 1. del; T ehn o g rad n je , Maribor, 1 97 0 [4] K lavd ija Tajnikar, D ip lom sko de lo , F G G , L jub ljana, 1 9 9 7 [5] A ndrej Vitek; P rogram FED R A W -P O S T; IKPIR, L jub ljana, 1993 FRANC SAJE: Možnosti razvoja lesenih konstrukcij MOŽNOSTI RAZVOJA LESENIH KONSTRUKCIJ The possibilities of development in the field of timber structures UDK 624.011.1 FRANC SAJE P O V Z E T E R a zvo j le s e n ih k o n s tru k c ij v z a d n jm č a s u p o te k a v v e č s m e re h . Z u p o ra b o s o d o b n ih veznih sredstev lesene konstrukcije konkurira jo d ru g im k o n s tru k c ijs k im iz v e d b a m . P oseben z a g o n u p o ra b e le s e n ih k o n s tru k c ij v g r a d ­ b e n iš tv u so o m o g o č ile la m e lira n e le p lje n e le s e n e k o n s tru k c ije .V p r is p e v k u so p o le g te g a p r ik a z a n e še m o ž n o s ti iz v e d b e p lo s ­ ko vn ih le s e n ih k o n s tru k c ij iz ž e b lja n ih d e s k iz m a s iv n e g a le s a in s o v p re ž n ih le s e n ih k o n s tru k c ij v p o v e z a v i z b e to n s k o p lo š č o , ki se v z a d n je m č a s u v s v e tu v s e v e č upo rab lja jo . Ve lika no s iln o s t in to g o s t, zvočna izo la tivn o s t, p o ža rn a o d p o rn o s t in en o s ta vn a iz v e d b a so g la v n e p re d n o s t i ta k š n ih k o n s tru k c ij. Le se n i de l to v rs tn ih s o v p re ž n ih k o n s tru k c ij je la h k o p ri l in i js k ih e le m e n t ih iz m a s ivn e g a lesa ali la m in a ta , p ri p loskovn ih pa iz vezan ih p lošč ali pa iz že b lja n ih pane lo v iz p o k o n c i p o s ta v lje n ih d e s k iz m a s iv n e g a le s a . M M A R Y T he d e v e lo p m e n t o f t im b e r s t ru c tu re s has re c e n t ly b e e n o r ie n te d in s e v e ra l d i r e c ­ t io n s . W ith th e u se o f c o n te m p o r a ry c o n ­ n e c tin g e le m e n ts th e t im b e r s tru c tu re s are c o m p e t it iv e to o th e r s tru c tu ra l e x e c u tio n s , e s p e c ia lly by u s in g g lu e d - la m in a te d t im b e r s t ru c tu re s . T he p a p e r p re s e n ts a ls o th e p o s s ib i l i t ie s o f e x e c u t in g p la n e t im b e r s tru c tu re s m a d e o f n a iled b o a rd s o f m ass ive t im b e r , a n d c o m p o s ite t im b e r s t ru c tu re s c o n n e c te d to c o n c re te p la te s . T h e t im ­ b e r p a r t o f su c h c o m p o s ite s t ru c tu re s can be a t b e a m e le m e n ts m a d e o f m a s s iv e t im b e r o r la m in a te , a n d a t p la n e s t r u c ­ tu re s o f w o o d b a s e d p la te o r n a ile d p a n ­ els m a d e o f e re c t s itu a te d b o a rd s o f m assive t im b e r . K • S U 1. UVOD Zaradi ugodnih mehanskih in drugih fizikalnih lastnosti in prijetnega psihološko - estetskega učinka lesa so lesene gradbene konstrukcije v novejšem času zopet pridobile mesto, ki jim po objektivnih kriterijih pripada. Lesene konstrukcije se v svetu pospešeno uporabljajo tako v stanovanjski gradnji kakor tudi pri gradnji poslovnih in industrijskih ter monumentalnih objektov. Uporaba učinkovitih zaščitnih sredstev pa omogoča ponovno širšo uporabo lesenih konstrukcij tudi v mostogradnji, kar je značilno zlasti za Kanado. Zaradi elektromagnetne nevtralnosti, odpornosti proti različnim kemičnim vplivom, ugodnih izolacijskih sposobnosti in nizke radioaktivnosti je les zelo primeren za objekte radiodifuzije, dvorane, cerkve, vrtce in šole, zimska kopališča ter industrijske objekte v kemijsko agresivnem okolju. Nadaljnji razvoj lesenih konstrukcij temelji na razvoju in uporabi modernih veznih sredstev, uporabi lameliranih lepljenih lesenih konstrukcij in kombiniranih konstrukcij iz lesa in jekla ter na razvoju sovprežnih konstrukcij iz lesa in betona. 2. SODOBNA VEZNA SREDSTVA PRI KLASIČNIH LESENIH KONSTRUKCIJAH Med klasične lesene konstrukcije štejemo vse vrste konstrukcij iz masivnega in lam eliranega lesa pri A v to r: D o c .d r . F ra n c S a je , d ip l . in ž .g r a d b . , U n iv e rz a v L ju b l ja n i, F a k u lte ta z a g r a d b e n iš tv o in g e o d e z i jo , K a te d ra z a m a s iv n e in le s e n e k o n s t r u k c i je , J a m o v a 2, 1 0 0 0 L ju b l ja n a _________________________________________________________________________ FRANC SAJE: Možnosti razvoja lesenih konstrukcij katerih spajanje posameznih elementov konstrukcije izvedemo s pom očjo veznih sredstev. Med takšne konstrukcije spadajo enostavni in sestavljeni nosilci, stebri, okvirji, različna vešala, palični nosilci in paneli, ki so lahko sestavljeni iz elementov iz masivnega lesa, laminata in industrijsko izdelanih lesenih plošč (slika 1). Ustrezna vezna sredstva predstavljajo bistven pogoj konkurenčne uspešnosti, estetike in izvedljivosti lesenih konstrukcij. Uporabljena vezna sredstva morajo imeti veliko nosilnost in zadostno togost. Oblikovana morajo biti tako, da ne motijo estetskega videza konstrukcije in ne smejo biti predraga. O m ogočiti m orajo hitro in č im bolj enostavno izvedbo konstrukcije. Zlasti zaradi enostavnosti izvedbe klasičnih lesenih zvez, ki so konstrukcijsko sicer v redu, pri sodobnih lesenih konstrukcijah skoraj več ne uporabljam o. Namesto teh pogosto uporabljamo različne vrste spojnih pločevin, ki jih z žeblji p riključim o na spajane elemente in vozliščne furn ir plošče, ki jih na spajane elemente prilepim o bočno ali pa v naprej pripravljene notranje žlebove [1], sestavljeni nosilci in stebri 2 z valovito stojino iz furnir plošče Slika 1: K lasične lesene konstrukcije FRANC SAJE: Možnosti razvoja lesenih konstrukcij Nekaj možnih izvedb vozlišč s pom očjo voziiščnih pločevin in žebljev je prikazanih na sliki (2). Slika 2: Izvedba voz lišč s kov inskim i p loščam i Zelo učinkovito vezno sredstvo pa so tudi eno in dvostranske ježevke, ki jih od strani vtisnemo v spajane elemente (slika 3a) ali pa vložimo med spajane elemente (slika 3b). Slika 3a: Enostranske bočno nameščene ježevke Slika 3b: Dvostranske ježevke med spajan im i e lem enti S lika 3: Izvedba voz lišč z ježevkami Različne odcepe in priključke gred pogosto izvajamo s posebej oblikovanimi pločevinami in različnimi mozniki, trni in vijaki [2], Kadar konstrukcije priključkov ne želimo pokazati jih lahko izvedemo s potopljenim i vozliščnim i elementi in vijaki, kot je prikazano na sliki 4a. Priključek sekundarnega nosilca na glavni nosilec z uporabo objemk, ki so primerne tudi za prevzem večjih priključnih sil je prikazan na sliki 4b. Priključke horizontalnih prečk lesenih sten na stebre pogosto izvajamo s pomočjo kotnikov in lesnih vijakov oziroma žebljev, kar je prav tako razvidno iz slike 4b. S lika 4b Slika 4: Izvedba odcepov s posebnim i pločevinam i in vijaki [2] FRANC SAJE: Možnosti razvoja lesenih konstrukcij 3. LAMELIRANE LESENE KONSTRUKCIJE Lamelirane lesene konstrukcije imajo v primerjavi s klasičnimi vrsto prednosti. Zaradi možnosti formiranja velikih prečnih prerezov om ogočajo premoščanje velikih razponov. Izvedba ukrivljenih lameliranih kons­ trukcij omogoča svobodnejše arhitektonsko oblikovanje objektov (slika 5b). Nosilno lamelirano konstrukcijo lahko isto-časno uporabimo tudi za estetsko oblikovanje prostora (slika 5a). Slika 5b: Strešna konstrukcija kopališča Slika 5: A rh itektonsko oblikovane lam elirane lesene nosilne konstrukc ije Pomembna prednost lameliranih lesenih konstrukcij je tudi v majhnem številu priključkov, ki praviloma predstavljajo šibka mesta in drage elemente konstrukcije. Poleg različnih kupol je konstrukcijsko zlasti zanimiva dvojno ukrivljena lupina iz lam eliranega lepljenega lesa v Dortmundu (slika 6). Lamelirani lepljeni leseni Slika 6: Prednapeta lesena dvojno ukriv ljena lupina v D ortm undu robni nosilci, ki imajo dvojno ukrivljenost in vsa lameli- rana lesena vmesna rebra, so vzdolž svojih osi tudi zarotirana. Zaradi zagotavljanja varnosti proti izbočenju je lupina v prečni smeri prednapeta s kabli. 4. LESENE PLOSKOVNE KONSTRUKCIJE IZ ŽEBLJANIH VERTIKALNO POSTAVLJENIH DESK Deske širine 6 do 18 cm postavim o vertika lno in jih med seboj zbijem o z žeblji (slika 7). Na ta način form iramo ploskovno leseno konstrukcijo, ki jo lahko uporabim o za stropno konstrukcijo z razpetino 4.00 do 6.00m ali pa za vertikalne stenaste elemente. Opisane lesene stropne in stenaste elemente so razvili na inštitutu za lesene konstrukcije Tehnične visoke šole v Losannu [3]. Slika 7: Žebljane lesene ploščaste konstrukc ije iz desk [3] Žebljane plošče iz desk nudijo tudi precejšnjo stopnjo zvočne izolacije, ki pa jo je s posebnim oblikovanjem žlebov na stikih desk mogoče še dodatno izboljšati. 5. SOVPREŽNE LESENE KONSTRUKCIJE Sovprežne konstrukcije iz lesa in betona se uporabljajo zlasti kot upogibni elementi stropnih konstrukcij. Pri tem sestavljen konstrukcijski element izvedemo tako, da natezne napetosti prevzame leseni, tlačne pa betonski del sestavljenega prečnega prereza. j 150 I 200 j 200 [ lili 30 40 30 S lika 8a: Navzkriž uvijačen i lesn i v ijak S lika 8b: P rib ite prepogn jene p ločevine FRANC SAJE: Možnosti razvoja lesenih konstrukcij Povezava med lesenim in betonskim delom konstrukcije mora biti dovolj nosilna in toga ter čimbolj enostavna za izvedbo. Sovprežne lesene konstrukcije imajo v primerjavi z običajnimi lesenimi stropovi več prednosti med katerimi so pomembne zlasti naslednje: • bistveno povečana nosilnost in togost sovprežnih stropov v primerjavi z lesenimi • izboljšana zvočna izolativnost • povečana požarna odpornost • sovprega betona in lesa om ogoča enostavno ojačanje obsto ječih lesenih stropov • bistveno boljši raznos koncentriranih in linijskih obtežb. Obnašanje sovprežne lesene konstrukcije v povezavi z betonom pod vplivom obtežbe je močno odvisno od povezave med lesenim in betonskih delom konstrukcije [3]. Medsebojna povezava mora biti v območju delovnih napetosti č im bolj toga, v b ližini porušitve pa naj omogoči velike plastične deformacije s čimer dosežemo ustrezno duktilnost konstrukcije [4], Za povezavo lesenega in betonskega dela sovprežnega elementa lahko uporabljam o vijake, ki jih navzkriž pod kotom a = 45 ° uvijačim o v leseni del nosilca (slika 8a) ali preluknjane pločevine zapognjene pod kotom 90° od katerih en krak pribijem o z žeblji na les, drugi krak pa je zasidran v betonu (slika 8b). Namesto perforirane pločevine lahko uporabljam o tudi eno ali dvostranske ježevke, ki jih zakrivim o pod kotom 90° in potem en krak z vtisnjenim i trni priključim o na leseni del nosilca, vertikalnega pa zabetoniramo v ploščo. Z namestitvijo prekrižanih vijakov po kotom 45° omogo­ čimo vzpostavitev delovanja paličja, pri katerem je eden izmed vijakov tlačen, drugi pa tegnjen. Nosilnost in togost povezave med betonom in lesom je v tem primeru bistveno večja, kot pa če bi enako število vijakov namestili pravokotno na spojno ravnino, pri čemer bi nosili na strig in upogib. Zelo nosilno in togo povezavo pa ustvarimo tudi na ta način, da v les ca. 30mm globoko zavrtamo luknje premera ca. 70mm. Na sredini teh lukenj pa v les uvrtamo še jeklene moznike premera 20mm. Potem pa luknjo zabetoniramo s čimer betonski čepi v predhodno izvrtanih luknjah skupaj z jeklenim i trni delujejo kot mozniki [3] (slika 9). Pri sovprežnih nosilcih je leseni del sovprežnega elementa lahko iz masivnega lesa ali pa iz laminata. Analogna izvedba je možna tudi pri ploščasti konstrukciji, ki nosi v eni smeri, če za leseni spodni del, ki deluje kot natezna armatura, uporabimo vezane lesene plošče, ali pa iz desk zbite lesene panele, ki so bili opisani pod točko 4. Strižne sile med tlačno betonsko in natezno leseno spodnjo oblogo prevzamejo posebni Slika 9: Povezava s pom očjo betonskih valjev, ki segajo v izvrtane luknje po FH.J.BIassu [3] betonski čepi oziroma mozniki, ki nastanejo z zapolnitvijo predhodno izvedenih okroglih poglobitev v spodnje ploščaste elemente iz lesa [4]. Navedene poglobitve oziroma moznike po ploskvi stropa razporedimo v skladu s potekom prečnih - oziroma pripadajočih strižnih sil v stiku med betonsko lesenimi ploščami. Na mestih moznikov spodnje lesene elemente s posebnimi sidri sidramo v tlačno betonsko ploščo. C) C) O ( ) U 1 (!) © O ) a) tloris Jasol 250 250 sidra,. “ Z betonska plošča fi- î L i iJ l— — Ibetonski čepi kot mozniki b) prerez L vezane plošče ali žebljane plošče iz desk Slika 10: Sovprežna plošča iz betona in lesenih ploščastih elementov Spodnji leseni p loščasti elementi hkrati služijo kot opaž in natezni sestavni element definitivne stropne plošče oziroma konstrukcije. V primeru uporabe ploščastih elementov iz žebljanih desk pa te praviloma služijo tudi za finalno, arhitektonsko oblikovano stropno oblogo. Z ustrezno oblikovanimi žlebovi vzdolž stikov desk lahko dosežemo tudi zelo ugodne akustične učinke. Pri ploskovnih sovprežnih konstrukcijah je leseni del nosilne konstrukcije izveden lahko tudi z oblimi lesenimi bruni, kar pride večkrat v poštev kot ojačitev lesenih stropov iz brun(slika 11). Slika 11: Povezava lesenih brun z betonsko ploščo FRANC SAJE: Možnosti razvoja lesenih konstrukcij Na Finskem serijsko v velikem obsegu uporabljajo sovprežne stropove z lesenimi nosilci in betonsko ploščo na kovinski pločevini, ki je vložena med lesene nosilce in betonsko ploščo (slika 12). Slika 12: Finska izvedba sovprežne stropne plošče Pri Katedri za masivne in lesene konstrukcije FGG v Ljubljani smo preizkušali slojevite lepljene pasovne nosilce, ki imajo pasnice lesene, stojine pa iz stiropora [1 ],[2 ] (slika 13). d d — tL [ L j L______F_____ P l ' l__ ___5 / / I-------- bo |jbu I— VZDOLŽNA PROTIPOŽARNA ZAPOR* I---- !>-----1 I-------------------------Hib---------------------------1 a)prečni p rerez b) sestavljena ploskovna konstrukcija elem enta Slika 13: Sovprežni konstrukcijsk i e lem enti iz lesenih pasnic in s to jine iz s tiropora Preiskali smo dva tipa slojevitih nosilcev katerih širina je znašala 15 cm. Pasova obeh tipov nosilcev sta bila debela po 3 cm in izdelana iz masivnega lesa. Stojina iz stiropora pa je bila pri prvem tipu nosilca visoka 5 cm, pri drugem pa 10 cm. Izmed eksperimentalnih raziskav smo najprej preiskali strižno deform abilnost sto jine iz s tiropora [5]. Rezultati strižnih preizkav preizkušanca SLS s 5 cm visoko sto jino iz stiropora so prikazani na sliki 14. Rezultati upogibnih preizkusov preizkušanca SL 5 pa so prikazani na sliki 15. Iz rezultatov je razvidno tudi povečanje pomikov, ki nastopi pri večkratni L I T E R A T U R A 6.00 f 5.00 o 400 iž> aoo 2.00 tOO- 0 5.00 «.00 «00 20.00 25.00 I Pomik (mm) Slika 14: Rezultati strižnega preizkusa sto jine razbremenitvi in ponovni obremenitvi preizkušancev. Takšni nosilci izkazujejo veliko nosilnost in togost. Ker so bili eksperimenti kratkotrajni, obstaja vprašanje lezenja stiropora in sovprežnega nosilca kot celote še odprto. i ^ .-ždgŽM... žŽ ž lL l__ ---------- k *. ĝ?~\--- — --------- KM ----------KM 0 0.50 too 150 Z00 250 3.00 3.50 Poveš (etn) Slika 15: Rezultati upogibnega preizkusa 6. SKLEP Lamelirane lesene konstrukcije v kombinaciji s sodobnimi veznimi sredstvi om ogočajo izvedbo modernih in razgibanih inženirskih konstrukcij velikih razponov. Žebljane plošče iz vertikalno postavljenih desk tvorijo ploskovno leseno konstrukcijo iz masivnega lesa, ki ima vse dobre lastnosti masivne lesene konstrukcije vključno s požarno odpornostjo, ki je značilna za velike prereze. S sovprežno povezavo lesenih nosilnih elementov z betonsko ploščo se nosilnost in togost takšnih stropov v primerjavi z lesenimi bistveno poveča. Poleg tega s takšno izvedbo zagotovim o delovanje šipe, povečamo požarno varnost in zvočno izolativnost konstrukcije. Tehnična izvedba sovprežnih lesenih- betonskih stropov ni zahtevna in zelo prim erna tudi za sanacijo obstoječih lesenih stropov. Smotrna odločitev za izbiro lesene ali lesene kom pozitne konstrukcije mora temeljiti na presoji vseh pomembnih parametrov, ki vplivajo na ekonomičnost, trajnost, funkcionalnost, varnost, uporabnost in estetiko konstrukcije ter pogoje dela. [ 1 ] ,P o h le v e n F. , R e s n ik J. , S a je F. , L e s e n e in ž e n i r s k e k o n s t r u k c i j e , N o v a p r o i z v o d n ja , š te v .5 , le tn ik 1 9 9 1 , s t r .2 3 0 - 2 5 1 . [ 2 ] . G ö tz K.FH, F loo r D., M ö h le r K., N a t te r e r J , FHoltzbau A t la s , In s t i t u t fü r In te r n a t io n a le A rh i te k tu r , D o k u m e n ta t io n M ü n c h e n 1978 [ 3 ] . J. N a t te re r , C o n c e p t s a n d D e ta i ls o f M ix e d T im b e r - C o n c r e t e S t r u c tu r e s , In te r n a t io n a l C o n f e r ­ e n c e “ C o m p o s i t e C o n s t r u c t u r e s - C o n v e n t io n a l a n d In n o v a t iv e ’’ , c o n fe r e n c e R e p o r t p . p . 175-1 80. [ 4 ] . H . J B la s s , M S c h la g e r , C o n n e c t io n s fo r T im b e r - C o n c r e t e - C o m p o s i t e S t r u c tu r e s , In te r n a t io n a l C o n fe r e n c e “ C o m p o s i t e C o n s t r u c t u r e s - C o n v e n t io n a l a n d In n o v a t iv e ” , c o n fe r e n c e R e p o r t p .p . 1 6 9 - 174. [ 5 ] . L o p a t i c J., P re is k a v e k o m p o z i t n ih n o s i l c e v iz le s a in s t i r o p o r a , re v i ja Les , z v e z e k 45 , str. 2 8 1 - 2 8 8 , L ju b l ja n a , 1993 . SREČKO VRATUŠA: Programska orodja za dimenzioniranje lesenih elementov PROGRAMSKA ORODJA ZA DIMENZIONIRANJE LESENIH ELEMENTOV The Software Tools for design of UDK 624.011.1:624.04:519.68 SREČKO VRATUŠA P O V Z E T E K • S U M M A R Y V prispevku so opisane posebnosti dimenzioniranja lesenih elementov po evropskem standardu Eurocode 5. V zgoščeni obliki je opisana uporabljena metoda mejnih stanj in podani so kriteriji nosilnosti za različna napetostna stanja za rezan in lameiiran les. Upoštevani so različni tipi upogibno obremenjenih elementov (poševni in zakrivljeni nosilci s konstantno in spremenljivo višino). Opisano je dimen­ zioniranje s pomočjo posebej izdelane preglednice in funkcij v programu Microsoft Excel iz zbirke programov Microsoft Office. The paper presents the specifics of design of timber elements according to the European standard Eurocode 5. The paper describes in condensed form the method of limit states and criteria of bearing-capacity for all stress states for solid and different glued laminated timber beams (double tapered, curved and pitched cambered beams). The computational method for design timber elements with developed workbook in program Microsoft Excel (program package Microsoft Office) are presented. 1. UVOD Novi evropski standard za projektiranje (račun) lesenih konstrukcij (ENV 1995, Eurocode 5 - Design of timber structures; v nadaljevanju EC5), 1. del: Splošna pravila in pravila za zgradbe (Part 1-1: General rules and rules for bu ild ings [1]), je zasnovan na najnovejših spoznanjih in dosežkih na področju lesenih konstrukcij ter uvaja sodobne metode računa, ki so skupne vsem konstrukcijam iz različnih materialov. Analiza konstrukcij oziroma dim enzioniranje temelji na metodi mejnih stanj. Mejna stanja so definirana z različnim i kriteriji nosilnosti ali uporabnosti konstrukcijske komponente. V izrazih za posamezne kriterije nastopajo delni var­ nostni faktorji za obtežbe in obtežne kom binacije ter za m aterialne lastnosti. Izrazi za kriterije nosilnosti, stabilnosti in uporabnosti elementov, spojev, veznih sredstev in konstrukcij kot celote, so bolj zapleteni in zahtevnejši, kot smo bili navajeni dosedaj. EC5 tako im plicitno zahteva večjo uporabo CAD-a pri projektiranju lesenih konstrukcij. V nadaljevanju navajamo nekaj posebnosti pri računu lesenih elementov. Za lesene konstrukcije uporabljam o različne "lesne materiale” : rezan les, lameiiran les, ploščasti elementi na podlagi lesa. Ti materiali so anizotropni, vlaknasti po strukturi in izpostavljeni spremembam vlage in trajanju obtežb. Razvrščeni so v množico trdnostnih razredov, ki pokrivajo vse vrste lesa, ki lahko nastopa na evropskem tržišču. Poleg tega imamo zaradi anizo- A v to r: a s is t . dr. S re č k o V ra tu š a , d ip l . in ž . g r a d b . ; U n iv e rz a v L ju b l ja n i; F a k u lte ta z a a r h i te k tu r o ; L ju b l ja n a , Z o is o v a 12 SREČKO VRATUŠA: Programska orodja za dimenzioniranje lesenih elementov tropnosti še različne vrednosti trdnosti: upogibno, natezno, tlačno, strižno; trdnost v smeri vlaken in trdnost pravokotno na vlakna. Računske (projektne) trdnosti so odvisne od trajanja obtežbe in pogojev okolja pri uporabi. Lameliran les omogoča uporabo široke palete oblik elementov. Vendar je napetostno stanje pri teh elementih zaradi sprem enljive višine, zakrivljenosti in temena nosilcev veliko bolj zapleteno kot pri običajnih ravnih elementih konstantne višine. Različni raziskovalci so izvršili natančne analize in raziskali vpliv posamez­ nih parametrov na napetostno stanje ter podali predloge za poenostavljen račun takih elementov. Ti predlogi so bili kasneje vključeni v posameme nacionalne standarde in sedaj v EC5. Pri računu lesenih konstrukcij predpostavim o linearno zvezo med deform acijam i in napetostmi (tudi po EC5). Zapletenejše napetostno stanje v omenjenih nosilcih upoštevamo z različnimi korekcijskim i faktorji, s katerimi množimo izračunane računske upogibne napetosti ali računsko trdnost. Standard EC5 uvaja nov način kontrole tlačno obremen­ jenih vitkih elementov namesto dosedanjega “oo” postopka. Posebnost je tudi v primeru kom binacije tlačne in upogibne obremenitve pri elementih male vitkosti, kjer upoštevamo ugodni vpliv plastifikacije lesa zaradi tlačnih napetosti. Ta množica kriterijev za določitev mejnega stanja nosilnosti in bolj zapletena do ločitev posameznih parametrov računa gradbenim konstruktorjem bistveno otežuje in podaljšuje račun lesenih elementov. Po drugi strani tudi težko govorimo o klasičnem dimen­ zioniranju, saj moramo za izračun že vnaprej poznati posamezne parametre, tudi dim enzije. Torej gre pri računu bolj za kontrolo, ali izbrani parametri konstrukcije ustrezajo vsem predpisanim kriterijem ; v naslednjih korakih (iteracijah) pa za iskanje optimalnejših rešitev. Menimo tudi, da je namesto ugotavljanja, ali so računske (projektne) napetosti manjše (enake) od računske trdnosti, bolje govoriti o izkoriščenosti prereza (<1,00) g lede na posamezni predpisani kriterij. Iz vsega povedanega torej sledi, daje za implementacijo novih standardov in učinkovito delo konstrukterjev potrebno razviti (ali uporabiti) ustrezna računalniška p ro g ra m ska o rod ja . Računalnik namreč z lahkoto in hitro obdela veliko primerov in upošteva množico možnih kom binacij. S tem pa imamo tudi možnost iskanja optim aln ih rešitev. V prispevku opisujemo uporabo program a M icrosoft Excel iz zbirke program ov M icrosoft Office. To je program za delo s preglednicam i, ki pa vsebuje tudi močno program sko orodje Visual Basic. S tem si lahko izdelamo uporabniško prijazne “ ind iv idua lne” preglednice, prirejene specifičnim problemom. Za ta program smo se odločili, ker je dokaj enostaven za uporabo, poznan med množico uporabnikov in enostavno povezljiv z ostalimi programi paketa Microsoft Office. 2. K R IT E R IJ I N O S IL N O S T I ZA R A Z L IČ N E U P O G IB N E E L E M E N T E 2.1 SPLOŠNO - METODA MEJNIH STANJ Izdelali smo preglednico, ki omogoča dimenzioniranje različnih tipov elementov pravokotnega prereza in konstantne širine. Iz rezanega ali lam eliranega lesa so lahko: • ravni elementi s konstantno višino, • enostranski poševni elementi s sprem enljivo višino, pri katerih pa ločimo dva primera (zaradi upogiba so na poševni strani tlačne ali natezne napetosti). \ Samo iz lameliranega lesa pa so lahko: • dvostranski poševni elementi s sprem enljivo višino, • zakrivljeni elementi s konstantno višino, • zakrivljeni elementi s sprem enljivo višino. Tip elementa lahko v programu izberemo s potrditvijo izbirnega gumba pod ustrezno sliko elementa v posebni strani preglednice, kot je prikazano na sliki 1. Pogoj mejnega stanja nosilnosti (MSN) konstrukcij lahko v najpreprostejši obliki zapišemo s splošno neenačbo, ki izraža zahtevo, da mora biti obremenitev (Sd) manjša ali kvečjemu enaka od nosilnosti (odpornosti Rd) konstrukcijske komponente: Sd -Rd = R(Xd’ad,---) oziroma Obremenitev in nosilnost izrazimo pri kontroli posameznih napetostnih stanj z notranjim i statičnim i količinam i. Pri lesenih konstrukcijah lahko primerjamo med seboj maksimalne napetosti zaradi obremenitve z računskimi (projektnimi - angl. “design") napetostmi (Xd). Računske (projektne) vrednosti (splošna oznaka Xd, v nadaljevanju fd, ker se nanaša na trdnost lesa) dobimo iz karakterističnih vrednosti po izrazu: X fd = kmod • “ “ “ (2) 7m kjer je kmod m odifikacijski faktor, ki je odvisen od trajanja obtežbe in pogojev okolja pri uporabi SREČKO VRATUŠA: Programska orodja za dimenzioniranje lesenih elementov (uporabnostnega razreda); ym pa je delni varnostni faktor za material (več v [ 1 ], [3 ],[4 ]). Eurocode 5 om ogoča pri upogibno ali natezno obremenjenih elementih povečanje karakteristične ali računske upogibne oziroma natezne trdnosti s korekcijskim faktorjem ‘kh’: - pri elementih iz rezanega lesa, katerih višina ‘h’ je manjša od 15 cm po izrazu (3): kh = min (1 5 /h)02 1.3 (3 ) je standardni način označevanja koordinatnih osi: “ X ” v smeri osi elementa, “y" v smeri širine in “z" v smeri višine elementa. Pri lameliranih elementih je torej ravnina lepljenja “xy” . Zato upoštevamo korekcijske faktorje ko in kf samo pri napetostih, ki jih povzroča upogibni moment okrog “y ” osi. Natančnejša določitev posameznih faktorjev v neenačbah je opisana v prispevkih [3], [4]. S temi kriteriji so zajeta vsa možna osnoupogibna napetostna stanja: centrični nateg, centrični tlak, enoosni in dvoosni upogib, upogib z natezno in upogib s tlačno osno silo. Faktor k ima vrednost 0.7 zam pravokotne prereze, za druge prereze pa 1.0. Uklonski faktor kc je odvisen od relativne vitkosti X,rel. Slika 1 - pri elementih iz lam eliranega lesa, katerih višina 'h ' je manjša od 60 cm po izrazu (4): kh = min (60/h) 1.15 0.2 (4 ) Pri tip ičn ih elementih iz lam eliranega lesa nastopi zaradi posebne geometrije elementov drugačno, bolj kompleksno, napetostno stanje, ki ga v računu lahko poenostavljeno upoštevamo z različnimi korekcijskimi faktorji (ko in k,, en. 5), ki so za posamezne tipe nosilcev natančneje navedeni v [4], G'm.d — • (7md < f m,d — k f • fm d (5) Splošen kriterij za kontrolo upogibnih napetosti zapišemo v normirani ob lik i z neenačbo (6): g ,m, d m,d <1 ( 6 ) upogib z natezno osno silo upogib s tlačno osno silo (A,rel< 0 ,5 ) 2.2 INTERAKCIJSKE NEENAČBE - KRITERIJI OSNOUPOGIBNE NOSILNOSTI LESENIH ELEMENTOV V nadaljevanju podajam o interakcijske neenačbe - kriterije osnoupogibne nosilnosti poljubnih tipov lesenih elementov, ki bodo bočno podprti. Predpostavljen ^c,0,d G m,y,d . G mZ|C| k f f + fr v „ U n r i i m,y,d U'c,y'c,0,d 'm,z,d ^c,0,d_ ^ G m,y,d ^ ^m ,z,d ^ ^ 'c,z'c,0,d I m,y,d tm,z,d upogib s tlačno osno silo {X >0,5) SREČKO VRATUŠA: Programska orodja za dimenzioniranje lesenih elementov 2.3 PREČNE - RADIALNE NAPETOSTI LAMELIRANIH LESENIH ELEMENTOV Pri lameliranih elementih oblike: • dvostranski poševni nosilci s spremenljivo višino, • zakrivljeni nosilci s konstantno višino, • zakrivljeni nosilci s spremenljivo višino (zašiljen vrh - sleme), se poleg upogibnih napetosti pojavijo še prečne - radialne napetosti, ki so v večini primerov odločilne za dimenzioniranje teh elementov v temenskem območju, saj je računska trdnost lesa pravokotno na vlakna veliko manjša od trdnosti v smeri vlaken. Normirana neenačba kontrole ustreznosti prereza glede na prečne napetosti je podana z izrazom: Pomen posameznih koeficientov je opisan v prispevku [4]. 2.4 STRIŽNE NAPETOSTI LESENIH ELEMENTOV Strižne napetosti nastopijo v upogibno obremenjenih elementih zaradi prečnih sil in dodatno zaradi obremenitve s torzijskim momentom. Normirana neenačba kontrole ustreznosti prereza glede na strižne napetosti je podana z izrazom: %,d Xv,d(Qd) + %,d k „ ) < 1 v̂,d t,d 3. RAZVITA PROGRAMSKA ORODJA Za dim enzioniranje različnih lesenih elem entov smo s pomočjo programskega jezika Visual Basic izdelali posebno preglednico v programu M icrosoft Excel Microsoft Excel ~ LK-EC5,., v 0E «e Edit Vtew Insert C 0» B i m B4 lo o k Bata »n v r * - .... » ip * *-V ^‘ *»**n •* j 4 # i A l i l i t t * 4 ' LsiSJLŽJ - i f f l x l TRAJANJE OBTEŽBE ’ A §j M-srednjedolL obtežbai j 1A ĆIUNSKA OBREMENITEV (nateg +, tlak. -) 0 kN 6 0 0 0 kNcm 0 kNcm. 0 ,0 0 KN 6 4 ,8 0 kN M««, 0 kNcm UKLONSKE DOLŽINE [cm] 6 0 0 J i 6 0 0 i l UPORABNOSTMI RAZRED II - 20°C, 85% (<20% ) nor NORMALNE napetosti c/T nor, PREČNE n ita s t i a ff I na-, STRIŽNE napetosti T/f « < ► m f\ Tjp glernentaAl’RAVOKOTNi PREREZ /tro t / Ready TRD. RAZRED /TIPELEMENTA/ J GL3011 ^ r ' ̂ Slika 2 SREČKO VRATUŠA: Programska orodja za dimenzioniranje lesenih elementov (programski paket Microsoft Office). Rezultati računa so norm irane normalne, prečne in strižne napetosti za podane dimenzije prereza izbranega tipa elementov, podano obrem enitev in izbrano kvaliteto materiala. S lika 3 Preglednico smo sestavili tako, da so vsi zahtevani podatki in dob ljen i rezultati na “eni s tran i” (hkrati na zaslonu); predstavljeni v enostavni in razumljivi obliki. Tako uporaba preglednice ne zahteva nobenega posebnega učenja. Vsi podatki se izberejo s potrditvijo v posameznih spustnih seznamih ali z vpisom številčne vrednosti. Preglednica je prikazana na sliki 2. Za izbiro tipa elementa je na voljo še dodatna stran z narisanimi možnimi oblikami elementov, ki jih je možno izbrati s potrditvijo izbirnega gumba pod sliko. Sprememba posameznega podatka se takoj odraža na rezultatih - normiranih napetosti. Tako ima uporabnik pregled nad vplivom posameznega parametra na določen kriterij mejnega stanja nosilnosti. V programskem jeziku Visual Basic smo sprogramirali vse izraze in pogojne izbire. Vse količine (različni koeficienti, relativna vitkost, uklonski koeficient, m odifikacijski faktor, računske trdnosti, normirane napetosti,...) so zapisane v obliki funkcij, ki so uporabniku na voljo za samostojno uporabo. Za ilustracijo prikazujemo na sliki 3 funkcijo za določitev računske trdnosti f_d. Potrebni podatki so: Nap_stanje = “m" (upogib), Trdnostni razred = 7 (C30), c_upor = 2 (2.uporabnostni razred), c_obtezba = 3 (srednje dolgotrajna obtežba) in H = 14 (višina prereza je 14 cm). Rezultat funkcije je upogibna računska trdnost: f md= l 8 7 i , 8 . . . N / c m1 2 345. Pri dimenzioniranju s pom očjo izdelane preglednice je možno uporabljati vse razpoložljiva orodja, ki so v program u Excel (funkcije, grafikoni, ...). Posebno uporaben je vgrajen program za iskanje optim alnih rešitev (Solver). Z njim lahko v prikazani preglednici enostavno poiščemo kombinacijo parametrov, ki daje pri podani obremenitvi prerez z najmanjšo površino. L I T E R A T U R A 1. E urocode 5 (1 993 ) . D es ign of t im b e r structures - Part 1 -1 : G enera l rules and rules for buildings; E N V 1 9 9 5 -1 -1 . C E N , E uropean C o m mitte for S tan dard iza tion , Brussel. 2. prEN 119 4 (1 995 ). T im ber structures - G lued lam inated t im ber - Strength c lasses and d e te rm in a ­ tion of charac ter is t ic va lues . C E N , E urop ean C o m m it te for S tan dard iza tion , Brussel. 3. V ra tu ša S. (1 9 9 5 ) . “E u ro c o d e 5, P ro jektiran je lesenih konstrukcij (S p lo š n a prav ila in prav ila za s ta v b e )”. Zborn ik sem inarja U va jan je sodobnih evropskih s tandardov “E U R O C O D E ’ v Sloveniji, 98- 114. 4. V ra tu ša S. (1 9 9 6 ) . “A n a l iza lesen ih lam eliran ih konstrukcij po s ta n d a rd u E u ro c o d e 5 ”. Zborn ik 18. zb o ro v a n ja g rad ben ih konstruktorjev Slovenije, 11 5 -1 2 2 . 5. M icrosoft Excel, Visual Basic U s e r ‘s G u ide . M icrosoft C orpora t ion 1993 . R DOBRILA, M. PREMROV, I. FUJS: Analiza nosilnosti lesenih prerezov RAČUNALNIŠKI PROGRAM ZA ANALIZO NOSILNOSTI LESENIH PREREZOV PO PREDPISIH EC 5 A Computer Program for Analysis of Bearing Capacity of Timber Structures due to use EC 5 UDK 624.92.011.1:519.68 PETER DOBRILA, MIROSLAV PREMROV, IGOR FUJS P O V Z E T E K R a č u n a ln iš k i p ro g ra m “ E u ro c o d e L e s ” a n a liz ira n o s iln o s t n e s e s ta v lje n ih in s e s ta v ­ lje n ih le s e n ih e le m e n to v s k o n s ta n tn im in s p re m e n lj iv im p re re z o m p o n a jn o v e jš ih p re d lo g ih n o rm EC5 iz le ta 1995 in s p re je tih s lo v e n s k ih p re d s ta n d a rd ih SIST (EN V 1995 1 -1 ). D e lo s p ro g ra m o m p o te k a v g ra fič n e m o k o lju W in d o w s 9 5 . M in im a ln a z a h te v a n a konfiguracija računaln ika je 486, 8 M b spom ina in lo č l j iv o s t z a s lo n a 8 0 0 x 6 0 0 . P ro g ra m ana liz ira e le m e n te na vse m ožne o b rem en itve ( t la k z u p o g ib o m , n a te g z u p o g ib o m , č is t i u p o g ib , s tr ig in to rz ija ). M ožen je tu d i iz račun p o v e s o v in p o lju b n ih ž e b lja n ih in v ija č e n ih s t ik o v . V s e m o ž n e u p o ra b n ik o v e iz b ire in v n o s i p o d a tk o v so g ra f ič n o in ta b e la r ič n o o p re m lje n i, k a r p r is p e v a k b o ljš e m u ra z u ­ m evan ju in sp ro tn i in fo rm ira n o s ti upo rabn ika . 1.0 UVOD Z letom 1995 smo dobili v poskusno uporabo evropske prednorm e (ENV 1995) za lesene konstrukcije kot prednorm e k EC5. V primerjavi z JUS standardom U.C9.200 omenjene prednorme obravnavajo analizo in izračun konstrukcij precej bolj detajlno kot omenjeni JUS. Predvsem je opazna razlika pri dimenzioniranju, S U M M A R Y T h e c o m p u te r p ro g ra m “ E u ro c o d e L e s ” a n a lyse s a bea ring c a p a c ity o f n o n c o m p o u n - de d and c o m p o u n d e d t im b e r e le m e n ts m a d e w ith c o n s ta n t a n d v a r ia b le s e c t io n s b y th e la te s t p ro p o s it io n s o f EC 5 fro m y e a r 1 9 9 5 a n d a c c e p te d S lo ve n ia n p ro p o s it io n s SIST (E N V 1 9 9 5 1 -1 ) . T he p ro g ra m is w r it te n fo r th e g ra p h ic e n v iro n m e n t W in d o w s 95 . A m in im u m c o m p u te r c o n f ig u ra t io n is 4 8 6 , 8 M b m e m o ry a n d a s c re e n re s o lu t io n 8 0 0 x 6 0 0 . The p ro g ra m c a lc u la te s e le m e n ts u n d e r a n y p o s s ib le in te rn a l lo a d in g s (c o m ­ p re ss io n and te n s io n w ith b e n d in g , b e n d in g , s h e a r a n d to rs io n ) . A c a lc u la t io n o f d e ­ f le c t io n s a n d o p t io n a l n a ile d a n d b o lte d jo in ts is a ls o p o s s ib le . A n y p o s s ib le u s e r ’ s c h o ic e s a n d d a ta in p u t a re on s c re e n r e p ­ re s e n te d in g ra p h ic a n d ta b u la te d fo rm . saj se namesto metode dopustnih napetosti uporablja metoda mejnih stanj. Razen tega so posamezni izračuni zahtevnejši in predvsem obsežnejši, kar za ekonomično delo nedvomno pogojuje računalniško analizo. S predstavljenim računalniškim program om skušamo takšno delo om ogočiti, ne da bi uporabnik moral podrobno poznati, razumeti in računsko obvladati nove predpise. A v to r ji: m a g . P e te r D o b r i la , v iš j i p r e d a v a te l j , F a k u lte ta z a g r a d b e n iš tv o M a r ib o r , a s is t , m a g . , M iro s la v P re m ro v F a k u lte ta z a g r a d b e n iš tv o M a r ib o r , Ig o r F u js , d ip l . in ž .g r . , K o g r a d D ra v o g ra d R DOBRILA, M. PREMROV, I. FUJS: Analiza nosilnosti lesenih prerezov 2 .0 O P IS P R O G R A M A Opisani program je v bistvu razširjena verzija programa, predstavljenega na 18. zborovanju gradbenih konstrukterjev Slovenije. Razširjen je za izračune lesenih elementov spremenljivih višin ter za preračune stikov na nateg ali upogib obremenjenih elementov. Ob zagonu programa se nam odpre osnovni obrazec “ Eurocode Les” , ki nam omogoča, da opišemo obrav­ navani projekt (ime, številka, datum) in imensko podamo pripadajoče lesene elemente v seznam elementov konstrukcije (slika 1). Osnovnemu oknu nato med izvajanjem programa tudi nenehno sledimo, saj nam omogoča odpiranje vseh naslednjih m odulov. Za vsak tak element na preprost način (z miško) podamo potrebne podatke, kot so: • Določitev geometrije - geom etrija vzdolžnega prereza; Omogočen je grafični prikaz dolžine elementa in naklonov obeh robov v primeru elementa s spremenljivo višino. Kot je razvidno iz slike 2, okno s pritiskom na ustrezne gumbe nato om ogoča tudi podajanje prečnega prereza 1-1, uklonskega koeficienta (ß) in oblikovnega koeficienta za povese. Potrebno je poudariti, d a je potrebno podati le prečni prerez 1- 1, geom etrijske vrednosti v prečnem prerezu 2-2 pa program sam izračuna. • D o loč itev u k lonsk ih ko e fic ien tov ; Pri tlačno obrem enjenih elementih podam o uklonsko dolžino elementa oz. koeficient ß za osi y in z - slika 3. Program omogoča, da količnik ß lahko tudi sami podamo (pomični okvirji,..). • G eom etrija p rečnega prereza; Omogočen je grafični prikaz izbranega prereza in izbranih dimenzij ter tabelarični prikaz izračunanih geometrijskih karakte­ ristik. Slika 4 tudi prikazuje vse možne tipe prečnega prereza, ki ga lahko izberemo. • Izb ira razreda lesa; Omogočen je izbor enega od možnih razredov lesa ob tabelaričnem prikazu vseh njenih materialnih karakteristik. Uporabnik lahko [ Eurocode Les Neimenovan projekt ecb Projekt Nastavitve Ftano Projekt i ' ; ItfMlkn Mesec iMaj ~«J teto |l99? jrj. — J Slika 1 - Osnovno okno programa “ Eurocode Les” R DOBRILA, M. PREMROV, I. FUJS: Analiza nosilnosti lesenih prerezov Slika 2 - Vzdolžni prerez elementa "mm X P*eb)i£i ra code L&v - DoiUČ»t«v uklortsker|a kiteUctmUn y rti r 1 4 p m ' i m 1 1 I vi wiiM ... Slika 3 - Uklonski koefic ienti izbira med žaganim (iglavci-C in listavci-D) ter lepljenim lesom (homogen ali kombiniran) - slika 5. • Dejanska obremenitev (vnos po ekstrernih- N ,N , M . , IVI ...,) - s lika6 .min’ max’ mm’ max ' • Slika 5 - D oloč itev klase lesa Slika 6 - Vnos dejanske obrem enitve S lika 4 - Geom etrija prečnega prereza • Obtežni primeri; U porabnik lahko poljubno izbira med kom binacijam i prej podanih dejanskih obremenitev. Omogočeno je tudi poljubno procentualno upoštevanje posamezne obremenitve pri kombinaciji večjega števila obremenitev. Slika 7 prikazuje npr. 50% upoštevanje obtežbe snega za podan obtežni primer. • Prikaz mejne obremenitve; Za vsak izbrani obtežni primer sledi izpis vseh izračunanih mejnih obrem enitev in skupni m odific iran koefic ien t-kmod. • Izbira veznega sredstva; Za stikovanje sestav­ ljenih prerezov lahko izbiramo med tipsko podanim i vijaki in žeblji ter številom vzporedno zabitih vrst (n,m). Če obravnavamo nesestavljen ali lepljen nosilec, se ta gumb avtomatično ne odpre in lahko kar pričnemo R DOBRILA, M. PREMROV, I. FUJS: Analiza nosilnosti lesenih prerezov Slika 7 - Obtežni prim eri z izračunom napetostnega in deformacijskega stanja- slika 8. Program za podano maksimalno prečno silo izpiše togost veznega sredstva po prvi (y[1 ]) in zadnji iteraciji in razmik med veznimi sredstvi po prvi (sdej[1 ]) in zadnji iteraciji (sdej). Slika 8 - Izbira veznega sredstva Po končanem vnosu vseh podatkov elementa so možni po osnovnem oknu naslednji napetostni izračuni: • tlak z upogibom nesestavljenih in sestavljenih prerezov • nateg z upogibom nesestavljenih in sestavljenih prerezov • čisti upogib nesestavljenih in sestavljenih prerezov • strig nesestavljenih in sestavljenih prerezov • torzija nesestavljenih prerezov. Program upošteva medsebojno povezanost posameznih računskih modulov. To npr. pomeni, da sprememba kateregakoli podatka vpliva na izračune v ostalih modulih, kar se tudi grafično prikaže (izračun prekrižan z zeleno kljukico ali rdečim križcem). To uporabniku omogoča takojšen vpogled v izvedene izračune. Obrazci vseh računskih modulov so poleg rezultatov grafično opremljeni z vsemi izbranimi podatki. Podajamo primer tlačno in upogibno obremenjenega nosilca konstantne višine - slika 9. • Izračun poveša se izvede za maksimalni dejanski upogibni moment za vsak podan obtežni slučaj. Podane so vrednosti izračunanih povesov pred in po izvršenem lezenju ter kontrole glede na predpisane dopustne vrednosti. Uporabniku je omogočen tudi izračun poveša po izvršenem lezenju glede na podane vrednosti poveša pred lezenjem (podatek iz statičnega izračuna) - slika 10. V samem program je možno enostavno dodajati nove računske module. Prav tako je možno odstraniti že obstoječe, pač glede na želje uporabnika. 3 .0 S K L E P Opisani računalniški program omogoča hiter in enostaven napetostni in deform acijski preračun ter stikovanje lesenih elementov po najnovejših predlogih evropskih norm. Vsi vhodni in izhodni podatki so grafično opremljeni, podane pa so tudi vse možne kontrole vhodnih podatkov. S tem je uporabniku omogočena uporaba programa in s tem dimenzioniranje lesenih konstrukcij tudi brez podrobnega poznavanja novih predpisov. Program nameravamo še razširiti natorzijske izračune sestavljenih prerezov, izračune ukrivljenih in panelnih elementov, v sam program pa nameravamo vključiti tudi statični izračun. Slika 9 - Izhodno okno za računski p rim er tlak z upogibom P DOBRILA, M. PREMROV, I. FUJS: Analiza nosilnosti lesenih prerezov Slika 10 - Izhodno okno za izračun poveša L I T E R A T U R A ________________________ [1] E NV 1995 , B auen mit H olz 1 2 /9 4 , 1 /95 , 2 /9 5 , . [2] D obri la P.: O snove lesenih konstrukcij; VTŠ, (1977 ) . [3] Zak ić B.D.: Uvod u m ehan iku drveta; Fakultet tehničkih n auka U niverz ite ta Novi S ad, Institut za ispitivanje m ater ia la SR Srbije, B eog rad , (1985 ) . [4] V ra tu ša S.: E urocod e 5, Pro jektiran je lesenih konstrukcij (S p lošna pravila in pravila z a s tavbe), Postojna, (1995) . [5] D obri la R, P rem rov M.: L e s e n e k o n s tru kc i je -rešen i prim eri z u p o ra b o in ra z la g o EC5; skrip ta , U niverza v Mariboru, Fakulteta z a g rad ben iš tvo , (1 997 ) . D. SAJE, F. KAVČIČ: Betoni visokih trdnosti BETONI VISOKIH TRDNOSTI V SVETU IN PRI NAS High-Strength Concrete in the World end in Slovenia UDK 691.328:620.173 P O V Z E T E K Tlačna trd n o s t je n a jp o m e m b n e jša inženirska la s tn o s t b e to n a . Na o sn o v i d a n a š n je te h n o ­ lo g ije je m o ž n o p ro iz v e s ti b e to n e s t la č n im i trd n o s tm i, ki d a le č p re se g a jo o b ič a jn e tla čn e trd n o s t i , k a r se la h k o k o r is tn o u p o ra b i p ri p ro je k t ira n ju k o n s tru k c ij. Z e lo p o g o s to pa ni o s n o v n i n a m e n le iz b o ljš a n je t rd n o s t i , a m p a k tu d i o s ta lih la s tn o s ti b e to n a . Z a ra d i u p o ra b e m in e ra ln ih vez iv , p re d v s e m m ik ro - s il ik e , in n iz k ih v o d o v e z iv n ih ra z m e r ij je s tru k tu ra v is o k o trd n ih b e to n o v g o s ta in doka j e n a k o m e rn a . T ako se p ri ta k ih b e to n ih ne d o s e g a le v iš jih t la č n ih t r d n o s t i , a m p a k se iz b o ljš a jo tu d i d ru g e la s tn o s t i . R a zvo j b e to n o v z v is o k im i t rd n o s tm i in iz b o ljš a n o tra jn o s tjo p rin a ša nove m o žn o s ti na p o d ro č ju p ro je k tira n ja k o n s tru k c ij v S lo ve n iji. V č lanku so z b ra n e o s n o v n e la s tn o s t i v is o k o trd n ih b e to n o v . DRAGO SAJE, FRANCI KAVČIČ S U M M A R Y C o m p re s s iv e s tre n g th is th e m o s t im p o rta n t te h n ic a l p ro p e r ty o f c o n c re te . B a s e d on c u r r e n t te c h n o lo g y , it is n o w p o s s ib le to p ro d u c e h ig h -s tre n g th c o n c re te w ith c o m ­ p re s s iv e s t re n g th s fa r b e y o n d th o s e th a t c a n b e u t i l iz e d by c u r r e n t s t r u c tu r a l d e ­ s ig n p ra c t ic e . T h is c a n be u s e d in b e n ­ e f it in c o n s tru c t io n d e s ig n . V e ry o f te n it is n o t th e im p ro v e d s t re n g th w h ic h is th e p r im a ry o b je c t iv e b u t ra th e r th e o v e ra ll im p ro v e d p e r fo rm a n c e . O w in g to th e u se o f m in e ra l a d m ix tu re s , e sp e c ia lly s ilica fum e , a n d lo w w a te r - b in d e r ra t io h ig h -s tre n g th co n c re te has m ore un ifo rm and hom ogeneous m ic r o s t r u c tu r e . B e c a u s e o f th is , b e s id e h ig h e r c o m p re s s iv e s t re n g th a ls o o th e r p ro p e r t ie s im p ro v e in th e c o n c re te . D e ­ v e lo p m e n t o f c o n c re te s w ith h ig h e r c o m ­ p re s s iv e s t re n g th s a n d im p ro v e d p e r fo r ­ m a n c e s h o w n e w o p p o r tu n it ie s in th e f ie ld o f c o n s tru c tio n de s ig n in S loven ia . The p a p e r p re se n ts the bas ic p ro p e rtie s o f h ig h -s tre n g th c o n c re te . 1. UVOD V zadnjih letih je na področju betonske tehnologije zaznaven hiter razvoj. Porast konstrukcijskih izzivov v sodelovanju z novimi inovacijami v tehniki materialov in konstrukcij je utrdil položaj betona kot najbolj uporabljanega konstrukcijskega materiala. Znanstveni dosežki s področja tehnologije betona zavzemajo vedno pom em bnejše mesto. Razvoj in uporaba visokotrdnih betonov v svetu sta se v zadnjih desetih oziroma dvajsetih letih močno povečala. Visokotrdni betoni se vgrajujejo v betonske konstrukcije mostov, visokih stavb, vrtalnih ploščadi v morju, v prefabricirane betonske elemente, betonske voziščne površine in tudi drugod. Z naglim razvojem tehnologije se je spreminjala tudi defin ic ija visokotrdnega betona. V petdesetih letih se je na primer sodilo, da je tlačna trdnost betona 35 MPa visoka trdnost. S časom se je ta številka A v to r ja : m la d i ra z is k o v a le c , m a g . D ra g o S a je , d ip l . in ž . g r a d b . a s is te n t , F r a n c i K a v č ič , d ip l . in ž . g r a d b . , U n iv e rz a v L ju b l ja n i, F a k u lte ta z a g r a d b e n iš tv o in g e o d e z i jo , K a te d ra z a m a s iv n e in le s e n e k o n s t r u k c i je , L ju b l ja n i, J a m o v a 2 Gradbeni vestnik» Ljubljana 46 D. SAJE, F. KAVČIČ: Betoni visokih trdnosti pomikala vedno višje. Gjcjrrv [2] poroča, da je danes možno z visokokakovostnim i naravnimi m ineralnimi agregati izdelati betone s tlačnim i trdnostm i do 230 MPa. Če se mineralni agregat nadomesti z v isoko­ kakovostnim keramičnim agregatom, pravi, da je možno doseči tlačne trdnosti betona celo do 460 MPa. Danes bi enotno mejo med visokotrdnimi betoni in betoni običajn ih trdnosti težko določili. V Model Code 90 iz leta 1990 [3] je ta meja pri 50 MPa in v dopolnilih iz leta 1995 [5] ni spremenjena. V prEN 206 iz leta 1997 [6] pa je visokotrdni beton definiran kot beton, katerega trdnostni razred je višji od C55/ 67 v primeru običajno težkih in težkih betonov ter od LC55/60 v primeru lahkih betonov. 2. M A T E R IA L I Osnovne sestavine visokotrdnih betonov, kot so agregat, cement, voda in različne vrste dodatkov, so enake kot pri betonih običajnih trdnosti. Pri visokotrdnih betonih prav tako večji del prostornine zavzema agregat, le da so zahteve glede zrnavostne sestave in največjega zrna drugačne. Za doseganje višjih trdnosti se del cementa nadom ešča z mineralnimi dodatki, ki se pri betonih običajnih trdnosti skorajda ne uporabljajo. Zaradi nizkega vodocementnega oziroma vodovezivnega razmerja, ki je osnovni pogoj za doseganje višjih trdnosti, so superplastifikatorji nepogrešljiva sestavina vsake visokotrdne betonske mešanice, da se doseže zadovoljivo vgradljivost. Dodajajo pa se lahko tudi drugi kemijski dodatki, pri čemer je njihova uporaba pogojena z nam em bnostjo konstrukcije. 2.1. AGREGATI Ker okoli tri četrtine prostornine betona zavzema agregat, ne preseneča dejstvo, da ima kakovost agregata znaten vpliv na lastnosti betona. Izkušnje so pokazale, da je pri visokotrdnih betonih kakovost agregata eden najpom em bnejših faktorjev za doseganje dobre vgrad ljivosti in hkrati visoke trdnosti. Ključni pogoj za sestavo mešanice visokotrdnega betona je nizko vodocementno oziroma vodovezivno razmerje. Za doseganje tega z relativno visoko vseb­ nostjo cementa se uporabljajo dodatki, ki zmanjšujejo potrebo po vodi. Na zahtevano količino vode pa vp li­ vajo tudi zrnavostna sestava, oblika zrn in mineraloška sestava drobnega agregata, kar je treba upoštevati, da se doseže ustrezno konsistenco betonske me­ šanice. S kom binacijo novih cem entnih m aterialov in superp lastifika torjev je možno izdelati tako trdno cementno pasto, da postane agregat pri enoosnem tlaku šibki člen v verigi. 2.2. VEZIVA: CEMENT, MINERALNI DODATKI Kemijska in mineraloška sestava kot tudi finost mletja so pom em bni parametri, ki jih je treba upoštevati pri izbiri cementa za visokotrdne betone. Ugoden vpliv na visoko končno trdnost ima tudi zm anjšanje h idra tacijske toplote. Pri h idra taciji portland cementa se form ira velika količina kalcijevega hidroksida, ki ne prispeva k razvoju trdnosti, prav nasprotno, veliki kristali kalcijevega h idroksida predstavljajo šibke točke tako v stičnem obm očju med agregatom in cementnim kamnom kot tudi v samem cementnem kamnu. Z uvedbo mineralnih dodatkov, kot sta e lektrofiltrski pepel in m ikrosilika, se kalcijev hidroksid med pucolansko reakcijo pretvori v ka lcijev s ilikat hidrat, ki pa prispeva k trdnosti. M ikrosilika je v primerjavi z e lektrofiltrskim pepelom veliko bolj učinkovit pucolanski material. Delci mikro- silike, ki so veliko drobnejši od cementnih zrn, zapolnjujejo praznine med njim i. Zato se v večini prim erov pri sestavi veziva za visokotrdne betone uporablja mikro­ silika. Po poročilih nekaterih raziskovalcev [4] je to edina pot za izdelavo betonov s tlačnimi trdnostmi nad 80 MPa. Specifična površina cementov za visokotrdne betone se g ib lje okoli 4500 cm 2/g, m ikrosilike pa med 15 in 25 m2/g. 2.3. KEM IJSKI DODATKI Da bi ustrezno zmanjšali vsebnost vode v betonski mešanici in kljub temu obdržali zadovoljivo vgradljivost, se betonu dodajajo snovi z visoko zmožnostjo zmanj­ šanja potrebe po vodi, to so superplastifikatorji. Poleg tega pa se uporabljajo tudi zavlačevalci vezanja in aeranti, kar pa je pogojeno z namembnostjo konstrukcije in časom izvajanja del. 3. B E T O N S K E M E Š A N IC E 3.1. RAZMERJA SESTAVIN Osnovna povezava med zmanjšanjem vodovezivnega razmerja oziroma poroznosti in porastom tlačne trdnosti velja tudi pri visokotrdnih betonih. Pri betonih običajnih trdnosti se najpogoste je izboljša trdnost z zm anj­ šanjem vodocementnega razmerja v obliki povečane količine cementa, medtem pa je pri visokotrdnih betonih osnovna naloga uravnoteževanje zmanjšanja vsebnosti vode s primerno vgradljivostjo . Zato mora biti izbira sestavin in sestava mešanice pri visokotrdnih betonih veliko bolj natančna, večja pozornost pa mora biti posvečena tudi postopku mešanja. Da bi izdelali visokotrdni beton, se vodovezivno razmerje D. SAJE, F. KAVČIČ: Betoni visokih trdnosti giblje v območju med 0.20 in 0.40. Številni raziskovalci so razpravljali o vplivu vrste cementa in vrste agregata na zmanjšanje vsebnosti vode. Ugotovili so, da postane za ustrezno vgradljivost zrnavostna razporeditev drob­ nih delcev , tako agregata kot tudi veziva, pomembnejša. Posebno velikega pomena postane vključevanje zelo drobnih delcev med zrna cementa. Da bi se izognili kopičenju drobnih delcev, pa se uporablja jo super- p lastifikatorji. Tudi pri običajnih betonih sestavljanje betonske mešanice ni enostavno obvladljiv postopek, ker običajno vsebuje uravnoteževanje različnih nasprotu jočih si zahtev. Preden je dosežena zadovoljiva sestava mešanice, je treba pogosto izvršiti obsežne laboratorijske preiskave. Pri visokotrdnih betonih pa se zaplete tudi pri razmerju sestavnih materialov, predvsem zaradi nasprotujočih si zahtev po zelo nizki vsebnosti vode in primerni vgradljivosti. 3.2. VGRADLJIVOST IN OBDELAVNOST Zelo nizko vodovezivno razmerje v kombinaciji z relativno visoko vsebnostjo cementa in mikrosilike, fino sestavo m ineralnega agregata ter visoko vsebnostjo super- p lastifikatorja je razlog za dokaj težko vgradlji-vost in obdelavnost te vrste betonov. Zato se v svetu že pojavlja tendenca po uporabi tako imenovanih “self com pactable concrete” , to je betonov, ki zaradi svojih lastnosti ne potrebuje jo dodatne vgrajevalne energije - sredstev, kot so vibratorji, v ibracijske igle in podobno. V principu pa velja, da je potrebno pri močno plastifi- ciranih betonih še posebej pazljivo uporabiti vrsto vgrajevalnega sredstva ter zadosten čas uporabe le tega, saj so vizualni občutki glede vgradljivosti betonov pogosto varljivi. Kljub dokaj visoki konsistenci betona , ki jo z uporabo superp lastifika torjev dosežemo pri majhni ko lič in i vode, je zaradi visoke vsebnosti cementa zaznaven dokaj hiter padec konsistence in pospešeno vezanje cementa. Vse to vpliva na čas vgrajevanja tovrstnih betonov, saj se obdelavnost hitro zmanjšuje. Ob tem pa se še močneje izrazi potreba po čimprejšnjem negovanju vgrajenega betona. S pravilno nego mladega betona se namreč izognemo posledicam , ki se na konstrukciji pojavijo običajno šele kasneje, to je nastanek m ikrorazpok. 4. M IK R O S T R U K T U R A Ena glavnih značilnosti visokotrdnega betona v primerjavi z betonom običajne trdnosti je bolj enakomerna struktura. Kadar so portland cementu dodani zelo drobni delci m ikrosilike pri nizkem vodovezivnem razmerju, m ikrostruktura takega sistem a v glavnem sestoji iz slabo kristaličnih hidratov, ki sestavljajo veliko gostejšo m atrico nizke poroznosti. Pri postopnem dodajanju mikrosilike se vedno večji del kalcijevega hidroksida pretvori v kalcijev silikat hidrat, medtem pa preostali del kalcijevega hidroksida oblikuje manjše kristale kot v čisti portlandcementi pasti. Regourd s sodelavci [7] poroča, da se razmerje kalcija proti s ilic iju pri tem zmanjšuje, zaradi česar se lahko hidratom priključijo ioni baz in aluminija. To se lahko ugodno izkoristi za povečanje odpornosti proti agresivnim ionom in bazičnim agregatnim reakcijam. Poveča se tudi električni upor. Raziskave kažejo, da se značilna gosta mikrostruktura cementne matrice v v isokotrdnih betonih širi vse do površine agregata, zaradi česar se lahko nehomogenost stičnega obm očja običajno zanemari. Izboljšanje mikrostrukture je tesno povezano z izboljšanjem kakovosti visokotrdnih betonov. cementna pasta cementna pasta s superplastifikatorjem cementna pasta s superplastifikatoijem in mikrosiliko cementni delec mikrosilika Slika 1: V p liv superp lastifika to rja in m ik ro s ilike na razpored delcev. Gradbeni vestnik«Ljubljana 46 D. SAJE, F. KAVČIČ: Betoni visokih trdnosti 5. M E H A N S K E L A S T N O S T I Izboljšanje stičnega obm očja med agregatom in cementnim kamnom vpliva tudi na obnašanje betona pod obremenitvijo. Tako je diagram napetost-deformacija pri enoosnem tlaku linearen do okoli 80 % tlačne trdnosti, medtem ko se začne pri betonih običajnih trdnosti nelinearnost že pri okoli 30 do 40 %. Tudi obseg histerezne zanke pri razbremenitvi je v primerjavi z običajn im i betoni ožji. Pogosto je pri visokotrdnih betonih pridobivanje na trdnosti po 28 dneh manjše kot pri betonih običajnih trdnosti, kar je lahko posledica pomanjkanja vode za nadaljevanje procesa hidratacije. Prav tako se izboljša mikrostruktura stičnega območja med armaturo in cementnim kamnom, zaradi^česar se pri vzdolžni armaturi poveča izvlečna sila. Čeprav natezna trdnost v splošnem narašča s tlačno, pa naraščanje ni sorazmerno. Leta 1995 so člani delovne skupine za visokotrdne / visokovredne betone pri združenju CEB-FIP izdali p riporočila [5] za razširitev Model Code 90 [3], na katerem temelji več nacionalnih in tudi mednarodnih predpisov. V teh priporočilih so zajeti betoni do vključno trdnostnega razreda C100, medtem ko so bili prej le do C80. Pri visokotrdnih betonih sta tako dvigajoča kot padajoča veja diagram a napetost - deform acija strmejši kot pri betonih nižjih trdnosti. Deformacija pri največji napetosti se opazno pomika naprej s povečevanjem trdnosti, kar prej ni bilo upoštevano. Zaradi teh razlogov enačbe, podane v Model Code 90 [3] za izračun diagrama napetost - deform acija pri višjih trdnostih, ne ustrezajo in so jih sprem enili.Zaradi izboljšane m ikrostrukture stičnega obm očja med agregatom in cementnim kamnom se širina histerezne zanke in nepovratna deformacija pri razbremenitvi s poveče­ vanjem trdnosti zmanjšujeta. 0 deform acijah zaradi dolgotra jn ih obrem enitev visokotrdnih betonov je na voljo bolj malo informacij. Pri betonih z zelo nizkim vodocem entnim oziroma vodovezivnim razmerjem se avtogeno krčenje, k ije posledica krčenja produktov hidratacije poveča. Če je prisotna mikrosilika, se mikrostruktura nadalje spreminja v smeri k finejšim poram, s tem se specifična površina povečuje in zato je tudi avtogeno krčenje večje. Pri betonu z visokim vodovezivnim razmerjem se ocenjuje, da je krčenje zaradi sušenja posledica izcejanja vode iz kapilar. Pri betonih z zelo nizkim vodovezivnim razmerjem se voda prvenstveno porabi za hidratacijo cementa, zaradi česar je krčenje zaradi sušenja manjše. Celotno krčenje se izraža v obliki kombinacije avtogenega krčenja in krčenja zaradi sušenja. Velikost celotnega krčenja visokotrdnega betona v primerjavi z betonom običajne trdnosti je odvisna od dim enzij elementa in pogojev nege, lahko je manjša ali pa tudi večja. C jM P a ] Slika 2: D iagram i napetost - de fo rm acija za betone v tlaku Osnovno lezenje je neposredno povezano s prisotnostjo proste vode v cementni pasti. S padanjem vodovezivnega razmerja se količina proste vode in prostornina hidratov zmanjšujeta. Tudi o lezenju zaradi sušenja je na voljo bolj malo podatkov. Raziskave s tega področja kažejo, d a je lezenje zaradi sušenja pri v isokotrdnih betonih manjše kot pri običajnih. 6. T R A J N O S T 6.1. POROZNOST IN PREPUSTNOST Poroznost in prepustnost sta najpomembnejša parametra pri določanju trajnosti betona.Prepustnost vključuje različne transportne mehanizme skozi pore in razpoke betona, po katerih se lahko prenašajo plini, tekočine in vodne raztopine. Transportni mehanizmi obsegajo konvekcijo, d ifuzijo in kapilarni dvig. Transport je možen v odprtih kapilarnih porah, v sistemu makropor, ki je posledica slabe zgostitve betona pri vgrajevanju, in v razpokah. Na količino kapilarnih por v glavnem vpliva velikost vodocem entnega razmerja. Iz tega sledi, da sta trdnost in prepustnost betona odvisni od poroznosti. To pomeni, da se lahko s sta lišča tra jnosti v isokotrdni beton v splošnem šteje med visokovredne betone. 6.2. KEM IJSKA KOROZIJA Kemijska korozija se lahko razdeli v tri skupine: raztap­ ljanje produktov hidratacije, transform acija trdnih kom ponent, nabrekanje. Pri vseh naštetih oblikah korozije je prepustnost ključni parameter, ki vpliva na stopnjo poškodovanosti betona. Poleg tega pa je kalcijev hidroksid lahko topna komponenta betona, ki je zelo občutljiva na kemijske vplive. V splošnem velja, da je odpornost visokotrdnih betonov proti kemični koroziji večja kot pri običajn ih betonih. D. SAJE, F. KAVČIČ: Betoni visokih trdnosti običajno težki betoni trdnostni razred ^tk -c ilinder L - k o c k a C 8/10 8 10 C 12/15 12 15 C 16/20 16 20 C 20/25 20 25 C 25/30 25 30 C30/37 30 37 C35/45 35 45 C40/45 40 50 C 45/50 45 55 C 5 0/60 50 60 C55/67 55 67 C 60/7 5 60 75 C70/85 70 85 C80/95 80 95 C90/105 90 105 C 100/115 100 115 lahki betoni trdnostni razred Leander Lkocka LC8/9 8 9 LC12/13 12 13 LC16/18 16 18 LC20/22 20 22 LC25/28 25 28 LC30/33 30 33 LC35/38 35 38 LC 40/44 40 44 LC45/50 45 50 LC50/55 50 55 LC55/60 55 60 LC60/66 60 66 LC70/77 70 77 LC80/88 80 88 Preglednica 1 : Karakteristične vrednosti tlačnih trdnosti v MPa izmerjene na standardnih vzorcih. [6] Cementna matrica visokotrdnih betonov pogosto vse­ buje pucolanske dodatke, kot je mikrosilika, ki z zgostit­ vijo strukture zmanjšajo prepustnost, kar onemogoča prodiranje agresivnih snovi v beton. O ugodnem vplivu m ikrosilike v okolju, ki vsebuje velike količine sulfatov, je poročalo že več raziskovalcev [8]. Kalcijev h idroksid reagira s sulfati, pri čemer nastaja sadra, ki lahko nadalje reagira z aluminatno fazo in tvori etringit. Zaradi tega pride do nabrekanja in kasneje tudi do porušitve betona. Z dodajanjem m ikrosilike pa se velik del kalcijevega hidroksida pretvori v kalcijev silikat hidrat, zaradi česar se poveča odpornost betona proti vplivom sulfatov. 6.3. ODPORNOST PROTI ZMRZOVANJU Že pri betonih običajn ih trdnosti je izdelava betona z dobrim in stabilnim sistemom zračnih praznin običajno problematična. Pri visokotrdnih betonih pa se ta problem še poveča zaradi dodajanja superplastifikatorja. Vnos zračnih mehurčkov pa lahko pri visokotrdnih betonih povzroči tudi zm anjšanje trdnosti. Zato se vedno več pozornosti posveča izdelavi zmrzlinsko odpornega visokotrdnega betona brez dodatnega vnosa zračnih mehurčkov. 6.4. KOROZIJA ARMATURE Beton ščiti jeklo pred korozijo s svojo bazičnostjo. Če je pH vrednost porne vode višja od 12.5, se na površini jekla form ira oksidna plast, ki ga ščiti pred korozijo. Beton ni več sposoben šč ititi armature, če pade pH vrednost pod 9 ali če vsebuje velike količine kloridov. Prodiranje k loridov v visokotrdni beton ne predstavlja problemov zaradi nizke prepust- Gradbeni vestnik» Ljubljana 46 D. SAJE, F. KAVČIČ: Betoni visokih trdnosti nosti le teh. Karbonatizacija zm anjšuje bazičnost betona. Pri visokotrdnih betonih to ni problematično, saj so odpornejši proti prodiranju ogljikovega dioksida C02 kot običajn i betoni. Če se poškoduje oksidni film na površini armature in se je že začela korozija, bo hitrost napredovanja le te odvisna od vlažnosti, dostopa kisika in električne upornosti krovnega sloja betona. Dodajanje mikrosilike poveča upornost in s tem upočasni proces [4], 6.5. ODPORNOST PROTI OBRUSU IN EROZIJI Prevladujoča oblika obrusa betonskih voziščnih plošč je mehanski obrus, pri hidro objektih pa erozija in kavitacija. Ne glede na obliko obrusa se je pri laboratorij­ skih preizkusih in tudi v praksi pokazalo, da je trdnost najpomembnejši faktor, ki vpliva na odpornost betona proti obrusu. Odpornost proti obrusu pa se lahko znatno izboljša tudi z uporabo trdnega in gostega agregata v zgornjem in spodnjem delu presejne krivulje [2 ] - 6.6. TEMPERATURNI VPLIVI IN POŽARNA ODPORNOST Diederichs s sodelavci [4] je na podlagi raziskav ugotovil, da so visokotrdni betoni veliko bolj občutljivi na povišane temperature kot betoni običajnih trdnosti. Pri visokotrdnih betonih se začne s poviševanjem tem perature trdnost kmalu zmanjševati. Pri 150 °C se zmanjša že za okoli 30 %. Trdnost običajnih betonov pa začne padati šele pri približno 350 °C. 7. P R E D N O S T I IN P O M A N K L J IV O S T I Raziskovalci visokotrdnega betona v svojih člankih navajajo številne prednosti le tega. Na kratko povzemimo glavne izmed njih: • • visoka trajnost, posebno odpornost proti zunanjim agresivnim vplivom, • visoka trdnost v primerjavi z lastno težo, posebno pri lahkoagregatnih visokotrdnih betonih, • visoke zgodnje trdnosti dovo lju je jo h itrejšo gradnjo in razopaževanje, • porast elastičnih modulov in manjše lezenje, • možna postane izvedba zelo visokih betonskih stavb, • manjši prerezi stebrov zaradi boljših mehanskih lastnosti, • razponi m ostov s škatlastim i in m onolitnim i prerezi se povečajo, kar poenostavi projektiranje in zniža ceno. Mnogi zagovorniki visokotrdnega betona pa kažejo tudi na določene pomankljivosti in hkrati ugotavljajo, da je zelo malo izmed njih nepremagljivih. Naštejmo nekatere slabosti visokotrdnih betonov, ki zmanjšujejo njihovo uporabo: • v išja cena na enoto prostornine, • strožja kontrola kakovosti sestavnih materialov in izvedbe betona, • porast togosti ni sorazmeren povečanju trdnosti, • pogosto krhka porušitev konstrukcijskih elementov • m anjša učinkovitost stremenske armature v stebrih pri porušitvi. 8 . S K L E P I Gosta in dokaj enakomerna struktura cem entnega kamna visokotrdn ih betonov je posledica uporabe mineralnih veziv in nizkega vodocementnega oziroma vodovezivnega razmerja. Da se kljub temu zagotovi ustrezna vgradljivost, pa je superp lastifika tor nepo­ grešljiva komponenta v isokotrdnega betona. Zaradi visokih končnih tlačnih trdnosti betona se zmanjšajo dimenzije konstruktivnih elementov, s tem pa tudi lastna teža konstrukcij, kar je posebej pomembno pri mostovih velikih razpetin. Pri elementih iz prednape­ tega betona so ugodne zgodnje tlačne trdnosti. Na zm anjšanje izgub pri prednapenjanju pa vpliva tudi m anjša deform abilnost, zlasti lezenje v prim erjavi z običa jn im i betoni. Z gosto strukturo se zmanjša prepustnost, zaradi česar se izboljša obsto jnost v isokotrdnega betona. V zadnjem desetletju se uporaba visokotrdnih beto­ nov v svetu vse bolj in bolj širi. Z razvojem tehnologije betona je možno brez posebnih težav dosegati tlačne trdnosti do 80 MPa in tudi več. Ugodne lastnosti visokotrdnih betonov bi lahko izkoristili tudi v Sloveniji, vendar pa bi bile potrebne obsežne raziskave, da bi bila upravičena uporaba tako z inženirskega kot z ekonomskega vidika. V Sloveniji na področju betonov višjih trdnosti ni bilo veliko narejenega, zato za materiale, ki so na našem tržišču, ni na voljo dovolj priporočil za sestavo mešanic visoko­ trdnih betonov. D. SAJE, F. KAVČIČ: Betoni visokih trdnosti L I T E R A T U R A [1] Parrott. L. J.: A L ITE R A TU R E R E V IE W OF H IG H S T R E N G T H C O N C R E T E P R O P E R T IE S , British C e m e n t A ssociation , januar 1988. [2] Gj((>rv, O. E.: H IG H -S T R E N G T H C O N C R E T E . First International C A N M E T /A C I C on fe re n c e on A d ­ van ces in C on cre te Tehnology, A ten e , junij 1992 , s tr .21 -77 . [3] Com ite Euro-International du Beton: C EB -F IP M O D E L C O D E 1 990, Design C ode , T hom as Telford, 1993. [4] C om ite Euro-International du Beton: H IG H -S T R E N G T H C O N C R E T E , State of the Art Report, F IP / CEB , SR 9 0 /1 , Bulletin d ’ In form ation N° 197, avgust 1990 . [5] C om itč Euro-International du Beton: H IG H P E R F O R M A N C E C O N C R E T E , R e c o m m e n d e d Exten­ sions to the M odel C od e , R esearch N eeds , R eport of the C E B -F IP W orking G roup on High Strength / High P erfo rm ance C on cre te , Bulletin d ’ In form ation N° 228 , julij 1995 . [6] E urop ean C o m m it te e for S ta n d a rd iza t io n : C O N C R E T E - P erfo rm ance , p roduction and confor­ mity, E uropean S tan dard . prEN 206 : 1997 , april 1997. [7] R egourd , M.: M IC R O S T R U C T U R E OF H IG H S T R E N G T H C E M E N T PASTE S Y S T E M S , Very H igh- Strength C e m e n t -B a s e d M ater ia ls , M ater ia ls R esearch Society, P ro ceed in gs , Vol. 42 , str. 3- 17. [8] Cohen, M. D., Bentur, A.: D U R A B IL ITY OF P O R TL A N D C E M E N T - S IL IC A F U M E PASTES IN M A G ­ N E S IU M A N D S O D IU M SULFATE S O L U T IO N S , ACI M ateria ls Journal, Vol. 85 , No. 3, 1988 , str. 148 - 157. Na podlagi prvega odstavka 100.e člena v povezavi s 100.b členom zakona o graditvi objektov (Uradni list RS številka 34/84 in 29/86 ter Uradni list RS, številka 59/96), v skladu s VI. poglavjem Statuta Inženirske zbornice (Uradni list RS, številka 7/97) ter na podlagi sklepov 2. redne seje Skupščine Inženirske zbornice Slovenije z dne 12.septem bra 1997 INŽENIRSKA ZBORNICA SLOVENIJE OBJAVLJA • priče tek vp isovanja inženirjev, ki delajo pri graditvi ob jektov in urbanističnem načrtovanju oziroma opravljajo inženirske storitve, v evidenco članov zbornice in imenik pooblaščenih inženirjev, ter • pričetek vpisovanja gospodarskih družb in samostojnih podjetnikov posameznikov, ki imajo v sodni register vpisano dejavnost projektiranja in z njim povezanega tehničnega svetovanja oziroma imajo takšno dejavnost priglašeno pri pristojni davčni upravi, v imenik projektivnih podjetij. Vpisovanje se bo pričelo v ponedeljek 8. decem bra 1997. Podrobnejši pogoji vpisovanja in drugi potrebni podatki so objavljeni v razglasnem delu Uradnega lista RS števika 75_ z dne 05. 12. 1997. Vsa podrobnejša pojasnila v zvezi z vpisovanjem daje generalni sekretar IZS, Zvonko GOSAR, dipl.iur., tel. 0609 628-567, 061 168 46 71, ali 1888-551 vsak delovni dan m ed 9. in 12. uro dopoldan. Predsednik Inženirske zbornice Slovenije Gorazd PUST , dipl. ing. I.r. IN M E M O R I A M ^ U S L L V l FJ-LIRQVII K.dipl. giradb. ( i g i g - 1 g g 7 ) P r e d n e k a j m e s e c i s m o v L j u b l j a n i p o k o p a h n a š e g a k o l e g a i n ž . ( D u š a n a P a r č n i k a . 2 3 i t j e g o t o v o n a j v e č j i m o j s t e r s t a t i k e i n k o n s t r u i r a n j a v n e k a j l e t n i k i h s v o j e g e n e r a c i j e . K o t n j e g o v m e n t o r v d o b i p r i p r a v n i š t v a g a h r a n i m v n a j b o l j š e m s p o m i n u i n m u o b s m r t i p o s v e č a m n e k a j v r s t i c P o d i l s e j e /2.4. I Q I Q n a T P t u j u , k j e r j e b i l n j e g o v o č e , j u r i s t , o k r a j n i g l a v a r . P o z n e j e s o s t a n o v a l i v G e l j u . T a m j e D u š a n d o v r š i l g i m n a z i j s k o š o l a n j e z m a t u r o v l e t u I Q 3 8 . T a k o j p o m a a t u r i s e j e v p i s a l n a g r a d b e n i o d d e l e k t e h n i š k e f a k u l t e t e v L j u b l j a n i . P r e d v o j n o j e ž i v e l v G e l j u , k o t š t u d e n t j e o p r a v l j a l p r i l o ž n o s t n a d e l a . Z v e z e z L j u b l j a n o s o b i l e s l a b e , n a u n i v e r z i v L j u b l j a n i p a t u d i z a s t o j i . I n t e n z i v n i š t u d i j j e n a d a l j e v a l š e l e p o k r a j u v o j n e i n o p r a v i l i n ž e n i r s k o d i p l o m o l e t a I 948. P o v o j n i s o b i l a n j e g o v a s l u ž b e n a m e s t a n a s l e d n j a : P o d j e t j e z a c e s t e , P r o j e k t i v n i z a v o d i n P r o j e k t - n i z k e g r a d n j e . L e t a I Q55 j e d o b i l p o o b l a s t i l o z a s a m o s t o j n o o d g o v o r n o i n ž e n i r s k o d e l o . O d t e d a j p a d o l e t a I Q Ö U j e b i l v s l u ž b i g r a d b e n e g a p o d j e t j a f j j r a d i s v o d d e l k u z a p r o j e k t i r a n j e z g r a d b . L e t a IQ58 j e b i l e n o l e t o n a s p e c i a l i z a c i j i v A n g l i j i . O d l e t a / QÖ4 d a l j e d o l e t a IQJ 5 j e d e l a l v V l e m č i j i : š e s t l e t p r i n a š e m r o j a k u d r . i n ž . O t t u L i k a r j u , n a t o d o k r a j a p r i p o d j e t j u f l . y a n u n d P a r t n e r . O d l e t a I Q 75 d o l e t a I Q 8 8 j e b i l z o p e t d o m a v s l u ž b i P e p u b l i š k e g a i n š p e k t o r a t a z a c e s t e . P o l e t u I Q 8 8 d o s v o j e s m r t i d n e 6.7- I 9 9 7 j e d e v e t l e t u ž i v a l p o k o j , z a d n j a t r i l e t a že b o l a n . V s v o j e m d e l u i e b i l k o l e g a D u š a n z n a n p o t o č n o s t i , z a n e s l j i v o s t i i n d o b r i p r e g l e d n o s t i s v o j i h d e l , s t a t i č n i h r a č u n o v . K o t p r i p r a v n i k j e p o m o j i h n a v o d i l i h p r e r a č u n a l l o č n i m o s t č e z L a h i n j o v G r n o m l j u z r a z p o n o m 5 4 m . P o s e b n o s t t e g a m o s t u j e s t a t i č n o u p o š t e v a n j e s o d e l o v a n j a l o k a z v o z i š č n o k o n s t r u k c i j o p r i u p o g i b n i h o b r e m e n i t v a h . ( P r i n a n p r v i č i n m o r d a z a d n j i č ) . P r i p r o j e k t i r a n j u a v t o c e s t n i h n a d v o z o v p r e k o g l a v n e c e s t e L j u b l j a n a - Z a g r e b j e p r v i p r e d v i d e l p r e d n a p e t e m o n t a ž n e n o s i l c e . S t a t i č n a p o s e b n o s t j e b i l a v u p o š t e v a n j u u g o d n o s t i , k i j i h n u d i p o v e z o v a n j e g l a v n i h n o s i l c e v s p r e č n i k i v t a k o i m e n o v a n o " b r a n o ” , P r i p a l i č n e m m o s t u č e z I d r i j c o v D o l e n j i T r i b u š i p o s i s t e m u ' V l i e l s o n ' z o b e š e n i m v o z i š č e m j e p r v i u v e d e l o r i g i n a l n i n a č i n p r e d n a p e n j a n j a n a t e z n i h p a l i c : T e h p a l i c n i t a k o j z a b e t o n i r a l , a m p a k p r e d v i d e l t a k o j š n j o z a č a s n o o b r e o b r e m e n i t e v m o s t u z g r a m o z o m . T a k o n a p e t e p a l i c e j e z a b e t o n i r a l . Z o d s t r a n i t v i j o g r a m o z n e o b r e m e n i t v e m o s t u j e d o b i l o b l o ž n i b e t o n n a t e z n i h p a l i c n e k a j t l a č n e p r e d n a p e t o s t i . I z V l e m č i j e j e p r i n e s e l o d n a š e g a r o j a k a d r . L i k a r j a n a j o d l i č n e j š e s p r i č e v a l o z a v i s o k o v r e d n o s t r o k o v n o d e l o . S e v e d a i m a n a š k o l e g a D u š a n n a v e s t i š e v e l i k o š t e v i l o r a z n i h k o n s t r u k c i j v v i s o k i h i n i n d u s t r i j s k i h z g r a d b a h . Z n a n e s o s t r e š n e d v o r a n s k e k o n s t r u k c i j e h a l v K i d r i č e v e m i n p r i a v t o m o b i l s k i h d e l a v n i c a h v L j u b l j a n i ( W l e r c e d e s , D K V ) . V W l ü n c h n u s e j e u k v a r j a l t u d i z r e v i z i j a m i s t a t i č n i h e l a b o r a t o v . Z a r a z v e d r i l o p o n a p o r n e m p o k l i c n e m d e l u j e i n ž . D u š a n r a d i g r a l š a h . P o l e t i j e v e l i k o p l a n i n a r i l , t u d i s m u č a r s k i š p o r t m u n i o s t a l t u j . P a d j e h o d i l n a l o v . O b n j e g o v i s m r t i j e o s t a l a s a m a n j e g o v a s o p r o g a K a t j a s h č e r k o e d i n k o a r h i t e k t i n j o I V l a n j o . H a š e g a d r a g e g a D u š a n a b o m o o h r a n i l i v s i k o l e g i v n a j l e p š e m s p o m i n u . H e l e k o t o d l i č n e g a s t r o k o v n j a k a s t a t i k e i n k o n s t r u i r a n j a , a m p a k t u d i k o t v s e s k o z i p o š t e n e g a i n p l e m e n i t e g a p r i j a t e l j a . S v e t k o L a p a j n e U N IV E R Z A V M A R IB O R U - F A K U L T E T A Z A G R A D B E N IŠ T V O 2000 Maribor, Smetanova 17, tel.: 062 22-94-300, telefax: 062 224-179 20 GV XXXXVI 1 1 -1 2 STR : 1 5 1 -1 5 8 N O V E M B E R -D E C E M B E R 19 9 7 STATIČNA PRESOJA LESENIH KONSTRUKCIJ structions UDK 624.011.1:624.04:519.68 SREČKO FRIDL P O V Z E T E K P ris p e v e k p re d s ta v l ja p ro g ra m s k i p a k e t SPLK, k i je n a m e n je n d im e n z io n ira n ju lesen ih s tre š n ih k o n s tru k c ij (e n o in d v o k a p n ic te r le g , oz. s tro p n ik o v ) , v g ra f ič n e m o k o lju W in d o w s . O d lik a p ro g ra m a je e n o s ta v e n vn o s p a ra m e tro v p o tre b n ih za o p is s tre š n ih k o n s tru k c ij. S p o m o č jo p o g o v o rn ih o ke n in p a d a jo č ih m e n ije v in “ o ro d ja rn e ” iz b ira m o s k lik o m m iš k e u s tre z n e p a ra m e tre , k o t so g e o m e tr i ja o s tre š ja (n a k lo n i in d o lž in e ), p re rez i šp irovcev, Škarij, leg, nač in i p o d p ira n ­ ja , d e f in ira n je č le n k o v in o b te ž b e ( la s tn a , sn e g , v e te r in k o m b in a c ije le -te h ). V re d n o s ti za o b te ž b o in d o p u s tn e n a p e to s t i so b ile v z e te iz D IN p re d p is o v . V si p a r a m e tr i in re z u lta t i e la s to -s ta t ič n e a n a liz e so g ra fič n o p r ik a z a n i n a z a s lo n u in j ih la h k o v m e r ilu iz r iš e m o na t is k a ln ik u . R e z u lta te d im e n ­ z io n ira n ja n e p o sre d n o p re n a ša m o v u re je va l­ n ik b e s e d il M ic r o s o f t W o rd . S U M M A R Y P a p e r p re s e n ts c o m p u te r p ro g ra m SPLK, w h ic h is u sed fo r e la s to - s ta t ic a n a ly z e and d im e n s io n in g o f t im b e r ro o f c o n s tru c t io n s (A - fra m e , d e c k -b e a m s ) in W in d o w s e n ­ v iro n m e n t. T he m o s t im p o r ta n t fe a tu re o f th e p ro g ra m is a v e ry s im p le in p u t o f a t ­ t r ib u te s , w h ic h is re q u ire d fo r d e s c r ip t io n o f ro o f c o n s t ru c t io n . U s e r in te ra c ts p r o ­ g ra m w ith d ia lo g u e s , p u ll-d o w n m e n is and to o l b o x e s fo r c h o o s in g a t t r ib u te s , s u c h as g e o m e try o f th e ro o f ( in c lin e and le n g th ), c ro ss s e c tio n s , s u p p o rts and lo a d in g s (dead lo a d , s n o w a n d w in d lo a d w ith c o m b in a ­ tion o f th e m ). For load and co n ce ss ive s tre ss w e use G e rm a n DIN s ta n d a rd . A ll a ttr ib u te s a n d th e re s u lt o f e la s to - s ta t ic a n a ly z e a re d isp layed on the screen and could be exported to th e p r in te r o r to th e p lo t te r . R e s u lts o f d im e n s io n in g c o u ld be d ire c t ly tra n s fe r re d to M ic r o s o f t W o rd te x t p ro c e s s o r . A v to r: S re č k o F r id l, d ip l . in ž . g r a d b . , U n iv e rz a v M a r ib o r u , F a k u lte ta z a g r a d b e n iš tv o , S m e ta n o v a 17, 2 0 0 0 M a r ib o r , u r l: h t t p : l / 1 6 4 . 8 .3 2 .2 l~ f r id l ld e m o ls p lk l in d e x . h t m , e - m a i l : s r e č k o . f r id l@ u n i - m b .s i Gradbeni vestnik «Ljubljana 46 SREČKO FRIDL: Statična presoja lesenih konstrukcij 1.0 UVOD Programski paket SPLK je nastal kot odgovor na potrebe lesene montažne gradnje po čim enostavnejši in čim hitrejši elasto-statični analizi. Programski paket 'SPLK’ poleg statične analize vključuje tudi dimenzioni­ ranje elementov strešnih in stropnih konstrukcij (špirovcev, Škarij ali razpirač, strešnih leg in stropnikov). Ker je les osnovni material pri gradnji montažnih hiš in ker se uporabljajo tipizirani elementi standardnih dimenzij, je jasno da so v programu osnovne konstante (kot npr. modul elastičnosti) in osnovni tipi temu primerno nastavljeni. Seveda je sam program prirejen tako, da omogoča hiter vnos sprememb karakteristik materiala in posameznih tipov. Izračun temelji na metodi dopustnih napetosti. Vrednosti za dopustne napetosti so privzete po DIN 1052 [1], ekvivalenten predpis v Sloveniji je veljavni JUS U.C9.200. Program je izdelan tako, da je možno zelo enostavno spremeniti dopustne napetosti in ga prirediti za delo z drugimi standardi (npr. švicarski Si A 162 ali v bližnji bodočnosti EUROCODE 1 in 5). 2.0 ZNAČILNOSTI PROGRAMA 2.1 PRINCIPI Program je namenjen interaktivnemu delu, podatke pripravljamo v dialogu z računalnikom. Težimo k temu, da je pisanja številčnih podatkov čim manj; izbiramo med najpogostejšimi možnostmi. Poudarek je na neposrednem prikazovanju podatkov na zaslonu. Narisani podatek lahko takoj preverimo oziroma nas program opozori na nesmiseln podatek. 2.2 OKOLJE WINDOWS Program izkorišča vse prednosti, ki jih ponuja okolje Windows. Uporaba večih oken na zaslonu, padajočih menijev, pogovorna okna, ikone in vse bolj popularne orodjarne. Tu so tudi okna za sporočila in miška kot glavno risarsko orodje. 2.3 M IŠKA IN IKONE Miška omogoča izbor in premik vozlišča. Z njo lahko označimo enega ali več elementov, vozlišč ali podpor. Ikone omogočajo enostavnejši način uporabe večine ukazov iz padajočih menijev. Ob daljšem postanku kurzorja na ikoni se pojavi t.i. nasvet (ime ukaza, ki ga ikona izvršuje). Za enostavnejšo uporabo programa nam služi ikona čarovnik, ki omogoča izvajanje več zaporednih ukazov. 3.0 OPIS DELOVANJA 3.1 VSEBINA ZASLONA Na sliki 1 vidimo vse sestavne dele zaslona programa SPLK. Prvi vrstici z imenom programa in datoteke sledi vrstica, ki vsebuje glavni meni. V naslednji vrstici so orodja (ikone) za manipulacijo z datotekami in zaslonom. Vzdolž levega roba je vertikalni meni, v katerem so orodja, s katerimi opisujemo atribute konstrukcije (geometrijo, koordinate vozlišč, številke elementov, podpore, členke, obtežne primere in diagrame notranjih statičnih količin, glej sliko 1). Te ikone oz. pripadajoče ukaze najdemo tudi v glavnem meniju. Na dnu zaslona je statusna vrstica, ki nam prikazuje stanje določenih gradnikov slike in stanja izbranih tipk. Glavni del zaslona je risalno okno, v katerem so grafični podatki prikazani v merilu. 3.2 GLAVNI MENU \ Glavni menu lahko delimo v dva dela. Prvi del menija sestavljata ukaza Datoteka (branje, shranjevanje, izpis podatkov) in Urejanje (brisanje, izbor podatkov, povečava risbe, prosojnic, notranjih statičnih količin), ki sta predvsem namenjena manipulaciji podatkov (numeričnih in grafičnih). Drugi del predstavljajo ukazi, ki so pomensko združeni v skupine. Prva skupina ukazov Konstrukcija omogoča izbiro tipa konstrukcije, druga skupina ukazov Geometrija omogoča podajanje naklonov , dolžin in vozliščnih koordinat. Tretja skupina ukazov Prerezi definira karakteristike prerezov. Ukaza Podpore in Členki omogočata sprostitev podpor in podajanje členkov v elementih. Osma skupina ukazov Obtežba omogoča podajanje obtežbe. Ukaz Izračun zažene program za statično analizo. Ukazi iz skupine Dimen omogočajo dimenzioniranje špirovcev, leg in stika špirovec-škarje. Skupina ukazov Izpis omogoča izpis (prenos) podatkov v Word. 4.0 PRIMER UPORABE PROGRAMA 4.1 PODAJANJE OBLIKE KONSTRUKCIJE Zaradi specifičnosti programa je možno uporabljati samo dve obliki konstrukcij: eno/dvokapnico s špirovci in škarjami ter lege oz. stropnike. V pogovornem oknu podamo za eno/dvokapnice število elementov ter položaj in število podpor. Kolikor imamo škarje, izberemo število podpor v Škarjah. S tem smo ločili lege na slemenske,vmesne ali kapne lege (slika 2). Pri legah podamo samo število elementov previs levo in/ali desno (napušč) in ali je vozlišče podprto ali prosto (slika 3). SREČKO FRIDL: Statična presoja lesenih konstrukcij Slika 3: Podajanj leg oz. stropnikov 4.2 GEOMETRIJA KONSTRUKCIJE Pogovorno okno omogoča spreminjanje dolžin in naklonov posameznih elementov (slika 4). Vozliščne koordinate lahko spreminjamo s pomočjo pogovornega okna (slika 5) ali z miško. Slika 2: Podajanj eno/dvokapnic SREČKO FRIDL: Statična presoja lesenih konstrukcij Slika 6: Karakteristike prerezov 4.3 KARAKTERISTIKE PREREZOV Program ima za dvokapnice vnaprej definirana dva standardna prereza (za špirovce in škarje) (slika 7) in en prerez za lege, ki jih določimo s pomočjo čarovnika. Pri legah je možen tudi tramovni sklad iz dveh ali treh tramov, ki je lahko tudi mozničen (slika 6, 7). 4.4 PODPORE Dvokapnice oz. lege imajo privzete določene vrste in položaj podpor, ki jih lahko kasneje spremenimo glede na naš statični model. Izbiramo lahko med tremi oblikami podpor: podpora, ki dovoljuje samo Slika 5: Spreminjanje koordinat vozlišč Slika 7: Mozničen tramovni sklad zasuk, ter podpore, ki dovoljujejo zasuk in pomik v smereh X ali y. 4.5 OBTEŽBA Pri dvokapnici se le-ta deli na lastno težo strešne konstrukcije (špirovci, izolacija, kritina z letvami, slika 8), sneg (slika 9) in veter (slika 10). Pri snegu lahko upoštevamo asimetrični vpliv obtežbe (različne jakosti na levem in desnem špirovcu). SREČKO FRIDL: Statična presoja lesenih konstrukcij Pri vetru lahko izberemo npr. pritisk na desnem špirovcu in sesanje na levem špirovcu ter upoštevamo sidranje. Vrednosti, ki se pojavljajo v posameznih obtežnih primerih, so vzete iz DIN 1055 [2], Prav tako so na podlagi določil istega predpisa izbrane tudi nasta­ vitve kombinaij obtežb za strešne konstrukcije z naklo­ nom do 45 stopinj (slika 12) z možnostjo spremembe faktorja. Za lege podamo jakost zvezne obtežbe. Lahko pa uporabimo kot zvezno obtežbo tudi reakcije iz predhodno izračunanih eno/dvokapnic (slika 11). 5.0 ČAROVNIK V praksi se velikokrat ponavljajo tako karakteristike prerezov kot enake osnovne vrednosti v posameznih obtežnih primerih. Podajanje geometrijskih karakte­ ristik in obtežbe si lahko zelo poenostavimo z uporabo že pripravljenih predlog (template), ki jih naredimo s pomočjo čarovnika. Iz te predloge program ustvari ustrezne podatke. Čarovnik nam omogoča pripravo predlog, v katerih je možno pripraviti naslednje podatke: prereze, obtežbo ter splošne podatke. Stalna obtežba E Jakost j-0.6000 Element Jakost [kN/m2] 1 -0.6000 2 -0.8000 3 -0.8000 4 -0.8000 5 -0.8000 6 -0.6000 7 -1.3500 8 -1.3500 Končaj r Prekliči Slika 8: Stalna obtežba [S neg računamo po DIN-1055! j Cona Nadmorska višina [400 m q0: 1.5500 kN/m2 Sneg |-1.5500 kN/m2 IB Asim etrična obtežba Faktor | l = 1.0, JD = 0.0 ~ * ] Element ks Jakost 1 1.0000 -1.5500 2 1.0000 -1.5500 3 1.0000 -1.5500 4 1.0000 -1.5500 5 1.0000 -1.5500 6 1.0000 -1.5500 Končaj Prekliči Slika 9: Sneg [V e te r računamo po DIN-1055! ■Višina ob jekta............................— - C <8m , q0 = 0.5 kN/m2 8m , q0 = 0.8 kN/m2 O Ročno podat» vrednost Jakost vetra q0 jo.BOO ] kN/m2 Pritisk-Sesanje----------------------------- O Levo pritisk, Desno sesanje ® Levo sesanje, Desno pritisk B Sidranje, (5. obtežni primer) Širina objekta 13.2621 Element Alfa (st.) Jakost q(Alfa) 1 30.00 0.4800 2 30.00 0.4800 3 30.00 0.4800 4 30.00 -0.4000 5 30.00 -0.4000 6 30.00 -0.4000 Končaj Prekliči Slika 10: Veter Obtežba vzdolžno Datoteka z reakcijami Jakost: -9.0000 Element Dolžina Jakost Od Do 1 2.0000 -9.0000 0.0000 2.0000 Končaj Prekliči Obtežni primer |eT Podpora Reakcija 2 8.4098 4 5.4598 Slika 11: Zvezna obtežba leg z reakcijami SREČKO FRIDL: Statična presoja lesenih konstrukcij Kombinacije O Varianta A Faktor Komb 2 (7) F 1 1 0000 Končaj © Varianta B O Faktor Faktor Faktor j M 2 (1.0000 I D 3 11.0000 1 D A |l .0000 I F 5 j C 2 11.0000 j F 3 |1.0000 I D 4 ji .0000 J F 5 m 2 |1.0000 [ □ 3 |1 .0000 j G 4 ji .0000 F 5 Prekliči Faktor Slika 12: Kombinacije obtežnih primerov Ločeno pripravljamo podatke za eno/dvokapnice in lege oz. stropnike. Prav tako je mogoče za eno skupino podatkov pripraviti več variant (npr. več različnih prerezov, obtežb). Slika 13: Nastavitve čarovnika (veter) Pri prerezih za dvokapnicah podamo širino in višino špirovcev in Škarij, pri legah lahko upoštevamo tramovni sklad (mozničeni). Pri obtežbah podamo za jakost stalne obtežbe, cono in nadmorsko višino za sneg ter vpliv asimetrične obtežbe. Za veter podamo jakost vetra in smer sesanja oz. tlaka ter če upoštevamo sidranje. Pri kombinacijah imamo na razpolago 3 variante. Za vsako kombinacijo posebej izberemo, katere obtežne primere bomo upoštevali ter podamo vplivne koeficiente. Za zvezno obtežbo podamo jakost obtežbe. Pri splošnih podatkih podamo raster za eno/dvokapnico in jezik (slovenščino ali nemščino), ki se uporablja pri izpisu podatkov v Wordu. Slika 14: Čarovnik Slika 13 prikazuje pogovorno okno v katerem podajamo zgoraj omenjene skupine podatkov. Slika 14 prikazuje pogovorno okno čarovnika. V levem delu so izpisane skupine podatkov izbrane predloge. Gumbi na desni strani omogočajo spremembo izbrane skupine podatkov. 6.0 POSTPROCESIRANJE Ko smo v celoti definirali konstrukcijo aktiviramo program za poprocesiranje, ki nam izračuna notranje SREČKO FRIDL: Statična presoja lesenih konstrukcij statične količine in pripravi podatke za grafičen prikaz le-teh. Program omogoča prikaz posameznih notranjih statičnih količin (osnih sil in prečnih sil ter upogibnih momentov) po obtežnih primerih v izbranem merilu. Prav tako lahko grafične podatke izrišemo v merilo na tiskalnik. 6.2 IZPIS Urejevalnik besedil WORD spada med potrebno programsko opremo za delo s programskim paketom SPLK in se aktivira ob zagonu programa. Ves čas nam je v ozadju na razpolago za prenos podatkov, naknadno urejanje le-teh in nenazadnje njihov izpis na tiskalnik. V grafični obliki je možno prenesti osnovne podatke o konstrukciji (geometrijo) in diagrame notranjih statičnih količin. V tekstovni obliki pa vrednosti obtežbe, reakcij, povesov in ekstremov notranjih statičnih količin (slika 15). 6.3 DIMENZIONIRANJE ŠPIROVCEV, ŠKARIJ IN LEG (STROPNIKOV) Program opravi analizo tako, da potuje po elementih in računa napetosti v posameznem prerezu : pri tem upošteva razmak med špirovci (raster). Najneugodnejša kom binacija osnih sil in momentov za dani prerez, nam da normalne napetosti, največja prečna sila pa strižne napetosti. Rezultate lahko prenesemo direktno v urejevalnik besedil WORD (slika 15). Pri legah je mogoča analiza napetosti tudi po posameznih elemen­ tih. 6.4 DIMENZIONIRANJE STIKA ŠPIROVEC - ŠKARJE Slika 16 prikazuje pogovorno okno, ki omogoča dimenzioniranje stika špirovec-škarje. V oknu podamo <|> žeblja ter tip Škarij, ki so lahko ali enostranske ali dvostranske. Na podlagi nosilnosti žeblja, tipa Škarij in osne sile v stiku se izračuna število potrebnih žebljev in potrebno dolžino žeblja. Slika prikazuje razmak in število žebljev, ter ustrezno kotiranje. Gumb ^ SPLK 2.01.060 - [GV.ADF] Datoteka Urejanje jS Slika 9. Tipične spremembe deformacije armature navpičnih vezi v odvisnosti od prečne sile in pomiki, s ti. ovojnico odpornosti. Da bi lahko ovojnico odpornosti zidu izračunali, smo eksperimentalno dobljeno krivuljo idealizirali s trilinearno odvisnostjo med odpornostjo in pomiki (slika 10). V obnašanju zidov smo tako definirali tri mejna stanja: • mejo elastičnosti, ki jo določata prečna sila in pomik pri nastanku prvih pomembnejših poškodb (Hcrin d cr), • maksimalno odpornost, ki jo določata maksimalna izmerjena prečna sila in njej ustrezni pomik (Hmax in du ), in • mejno stanje porušitve, ki ga določata prečna sila in pomik tik pred porušitvijo zidu (Hdmax in dmax). Kot kaže obnašanje povezanih zidov med preiskavo, lahko kot podlago za račun odpornosti v elastičnem področju upoštevamo, da je zid z navpičnimi vezmi monoliten element, ki se obnaša strižno. Če zanemarimo prispevek navpičnih vezi v območju majhnih deformacij in če upoštevamo prirastek tlačnih napetosti zaradi interakcijskih sil, ki nastanejo vzdolž stika med vezmi Slika 11. Porazdelitev in oblika interakcijskih sil, nastalih na stiku med zidanim panelom in armiranobetonskimi zidnimi vezmi in zidovjem (slika 11), lahko izpeljemo enačbo, s katero določimo doprinos zidu k celotni odpornosti povezanega panela. Če pri oceni velikosti in razporeditve interakcijskih sil uporabimo analogijo z armiranobetonskimi okviri z zidanimi polnili (Žarnič in Tomaževič, 1985), lahko za oceno doprinosa zidu Hw izpeljemo naslednjo enačbo: Hw = ^w,m Ci b 1+Je r i+ -Y w _ Aw,m j + 1 d ) kjer je ft natezna trdnost zidovja, Vw je navpična obtežba, ki deluje na zid, AWItl je površina vodoravnega prereza zidu, b koeficient razporeditve strižnih napetosti (v obravnavanem primeru lahko privzamemo b = 1.5), C, pa koeficient interakcije, ki upošteva razporeditev interakcijskih sil na stiku, pa tudi razporeditev strižnih napetosti po vodoravnem prerezu zidu (Ci = 2ab/ h, kjer je v danem primeru a = 5/4, h pa je višina zidu). Če želimo izračunati maksimalno odpornost Hmax, odpornosti zidu dodamo doprinos armature navpičnih vezi Hdr, tj. silo, s katero se armatura vezi upira vodoravnim deformacijam zaradi mehanizma mozničnega učinka: kjer je: Hdr = £0.8059 d? J T T 1 ( 2) (3) in je n število, dr premer armature, f meja tečenja armature, fc pa tlačna trdnost betona. Žal nismo imeli dovolj podatkov, da bi si lahko zamislili fizikalni model mehanizma upadanja nosilnosti po doseženi meji elastičnosti in maksimalni odpornosti ter izračunali preostalo odpornost zidu pri mejnem stanju porušitve. Da bi poenostavili računsko oceno in izračunali vrednosti odpornosti na meji razpok in pri mejnem stanju porušitve, smo uvedli faktorja redukcije nosilnosti Crcr in Cru , katerih vrednosti smo določili na podlagi rezultatov preiskav: H c r = C r.cr H W i n H d m a x = C r .u H m a x ( 4 ) V danem primeru so bile za faktor redukcije nosilnosti na meji razpok dobljene vrednosti Crcr = Hc[/H w = 0.7 - 0.8. Čeprav smo za faktor redukcije nosilnosti pri mejnem stanju porušitve ugotovili vrednost Cru = 0.4, menimo, da zmanjšanje odpornosti pod manj kot 70 % maksimalne vrednosti ni sprejemljivo, saj so takrat poškodbe zidov zaradi velikih deformacij že skoraj nepopravljive. Togost zidu je odvisna od njegovih dimenzij, mehan­ skih lastnosti zidovja in vpetostnih pogojev. Efektivno, začetno togost zidu z navpičnimi vezmi Ke izračunamo z enostavno enačbo teorije elastičnosti, pri čemer upoštevamo upogibne in strižne deformacije zidu. Ker so dimenzije navpičnih vezi v primerjavi z dimenzijami zidu razmeroma majhne, njihovega prispevka k togosti eksplicitno ne upoštevamo. Računamo z bruto površino prereza celotnega panela z vezmi, tj. s površino, ki vključuje tudi površino navpičnih vezi: 2,5 Ke = h k h ß E lw G Av (5) V enačbi je E modul elastičnosti, G strižni modul, lw in Aw vztrajnostni moment oziroma površina vodoravnega prereza zidu, vključno z navpičnimi vezmi, b pa koeficient, ki je odvisen od vpetostnih robnih pogojev (ß = 12 pri polnovpetem, in ß = 3 pri konzolnem zidu). Da bi računsko upoštevali upadanje togosti, smo predlagali dvoparametrično empirično enačbo, ki sekantno togost zidu K določa kot funkcijo začetne efektivne togosti Ke in indeksa poškodovanosti ld (slika 12): 0 ---------------------,--------------------- ,--------------------- 0 5 10 15 d [mm] K = Ke(1-/l.281 ld - 0.320). Slika 13. Primerjava med eksperimentalno dobljenimi in izračunano ovojnico odpornosti preiskanega tipa zidu z navpičnimi vezmi Slika 12. Primerjava med eksperimentalno ugotovljeno in izračunano togostjo v odvisnosti od indeksa poškodovanosti. Kot lahko vidimo na sliki 13, je ujemanje med eksperimentalno dobljenimi ovojnicami odpornosti in ovojnico, ki smo jo izračunali z navedenimi enačbami, razmeroma dobro. 4 R A Č U N S K A A N A L IZ A O D P O R N O S T I K O N S T R U K C IJ E S T A V B E Čeprav se za analizo potresne odpornosti zidanih konstrukcij vseh vrst zaradi podobnosti uporabljajo principi in hipoteze računskih postopkov, razvitih za analizo odpornosti armiranobetonskih stenastih konstrukcij, zidane konstrukcije zaradi svojih značilnosti zahtevajo določene prilagoditve. Kot zelo primerna se je izkazala metoda, ki smo jo razvili že pred več kot dvajsetimi leti, pri kateri potresno odpornost stavbe analiziramo na podlagi izračuna ovojnice odpornosti, tj. odvisnosti med vodoravno silo in pomikom, oziroma med momentom in zasukom. To naredimo z enostavno superpozicijo ovojnic odpornosti posameznih zidov v kritični etaži (Tomaževič, 1980), v etaži, katere porušitev bo pomenila tudi porušitev celotne analizirane konstrukcije. Kako smo računsko metodo, v začetku osnovano na enostavnem etažnem strižnem mehanizmu in simetrični vpetosti vseh zidov v etaži, prilagodili, da je uporabna tudi za moderne zidane konstrukcije, kjer velja mehanizem stene z odprtinami, smo opisali v prejšnjem prispevku (Tomaževič, 1997). Metoda je še vedno enostavna: če predpostavimo ustrezne robne pogoje za zidove (konzole, obojestransko vpeti elementi, stena z odprtinami) in relevantne mehanizme porušitve, ovojnice odpornosti posameznih zidov v etaži lahko izračunamo na enostaven način. V primeru zidov z navpičnimi vezmi, katerih obnašanje idealiziramo s trilinearno ovojnico, uporabimo enačbe (1) do (6). 1 Ovojnico izračunamo tako, da strižne stene, oslabljene z okenskimi in vratnimi odprtinami, modeliramo z okviri, celotno konstrukcijo pa deformiramo podobno, kot se deformira pri potresnem nihanju in pri tem opazujemo, kaj se dogaja s posameznimi zidovi in drugimi elementi konstrukcije. Seveda pri računu uporabimo določene predpostavke. Tako predpostavimo, da so stropne plošče toge v ravnini, kar omogoča, da se učinki potresnih vplivov prenesejo na posamezne zidove v sorazmerju z njihovimi togostmi. V primeru, ko zaradi nesimetrične razporeditve zidov ali navpičnih obremenitev pri vsiljenem premiku masnega težišča etaže pride do torzije, se izračunani pomiki posameznih zidov ustrezno spremenijo. Prav tako predpostavimo, da so pomiki, ki jih v računu vsiljujemo konstrukciji, po višini razporejeni v obliki prvega tona nihanja konstrukcije. V primeru pravilno zasnovane konstrukcije lahko uporabimo tudi narobe obrnjen trikotnik. Pri računanju etažne ovojnice odpornosti konstrukcijo najprej deformiramo za majhno vrednost in izračunamo v elementih (zidovih, slopih, prečkah) nastale notranje sile. Račun korakoma ponavljamo, v vsakem koraku pa povečamo velikost vsiljenih pomikov in sledimo ovojnici odpornosti posameznega zidu. Kot rezultat računa dobimo etažno ovojnico odpornosti, pri čemer odpornost etaže Htot izračunamo kot vsoto odpornosti posameznih zidov H. pri danem vodoravnem pomiku zidu d i: ^tot = SH, (7) i V primeru zidane konstrukcije z navpičnimi vezmi, kjer ovojnico odpornosti posameznih zidov idealiziramo s trilinearno odvisnostjo, prispevek posameznega zidu k togosti in nosilnosti etaže določajo naslednji enostavni pogoji: H i == d, Kei; K, = K e, če d: < d „ . (8a) Hi H == H c + ß M - d j ; K i = ~ 7 L d i ■č e dei < d, < dHmaxi (8 b) H; (8c) H i == Hcr+ß2(d r ^ H m a x ) ’ I "Ö " II ■Če d Hm ax< d i S dui H = oIICDII , če d . > d .1 Ul (8d) kjer je dei, dHmax, duj pomik i-tega zidu pri meji elastičnosti, pri doseženi maksimalni odpornosti, oziroma pri mejnem stanju porušitve, Hcr, Hmax odpornost zidu pri nastanku razpok oziroma maksimalni odpornosti i-tega zidu, ß, in ß2 sta parametra upadanja togosti, medtem ko pomenita K: in Kei togost in efektivno togost i- tega zidu, n pa število zidov. Ovojnica odpornosti pritličja, ki je bila izračunana po opisani metodi za primer modela M2, je primerjana z eksperimentalnimi ugotovitvami na sliki 14. Dobro ujemanje med eksperimentalno dobljeno in izračunano ovojnico ponovno potrjuje primernost metode tudi za preverjanje potresne odpornost zidanih konstrukcij s povezanim zidovjem. 5 SKLEP Izvedene eksperimentalne raziskave so ponovno potrdile že večkrat ugotovljeno dejstvo, da navpične vezi izboljšajo obnašanje navadnega, nearmiranega zidovja med potresom. Čeprav so preiskave povezanih zidnih elementov pokazale predvsem izboljšanje sposobnosti sipanja energije in duktilnosti, je bilo ugotovljeno, da vezi povečajo tudi nosilnost. Veljavna tehnična regulativa (Eurocode 6 in 8) ne dopušča, da bi se vpliv navpičnih vezi na potresno odpornost konstrukcije upošteval v računu. Ker pa menimo, da bi se moral vpliv vezi upoštevati v računu, smo na podlagi opažanj in meritev med opisanimi eksperimentalnimi raziskavami izdelali računski model, s katerim lahko vpliv zidnih vezi na razmeroma enostaven način ovrednotimo, tako za zid kot posamezen element konstrukcije, kot za zidano konstrukcijo v celoti. Razmeroma dobro ujemanje med eksperimentalnimi in teoretičnimi rezultati kaže, da je predložena metoda sprejemljiva tudi za prakso. Upamo pa, da bo v prispevku opisana študija in druge raziskave, ki jih še izvajamo, dobra podlaga tudi za ustrezne prilagoditev tehnične regulative. ZAHVALA Raziskave, ki jih opisujemo v tem prispevku, so bile izvedene v okviru raziskovalnega projekta J2-5208-1502, ki ga je financiralo Ministrstvo za znanost in tehnologijo Republike Slo­ venije. Za sodelovanje v eksperimental­ nem delu raziskav v laboratoriju za konstrukcije se avtorja zahvaljujeta kolegu Ljubu Petkoviču, ki je bil odgovo­ ren za krmiljenje potresne mize in meritve, ter laborantski ekipi pod vodstvom Borisa Primca. Slika 14. Primerjava med eksperimentalno dobljeno in teore­ tično ovojnico odpornosti pritlič ja modela M2 1. A g u i la r , G., R .M e l i , R .D ia z , R . V a s q u e z - d e l - M e r c a d o . 1 9 9 6 . In f lu e n c e o f h o r iz o n ta l r e in f o r c e ­ m e n t o n th e b e h a v io r o f c o n f in e d m a s o n r y w a l ls . P roc. 1 1th w o r ld con f. e a r th q u a k e e n g . , A c a p u lc o , p a p e r no . 1380. 2. B o lo n g , Z ., W .M in g s h u n , Z . D e y u a n . 1 9 8 8 . S h a k in g ta b le s tu d y o f a f i v e - s t o r y u n r e i n f o r c e d b lo c k m a s o n r y m o d e l b u i ld in g s t r e n g th e n e d w i th r e in fo r c e d c o n c r e t e c o lu m n s a n d t ie b a rs . P roc ., U S -P R C j o in t w o rk s h o p on s e is m ic re s is ta n c e o f m a s o n r y s t r u c t . , H a rb in , str. IV -1 1; 1 -1 1 . 3. E u r o c o d e 8. 1995 . D e s ig n p r o v is io n s fo r e a r t h q u a k e re s is ta n c e o f s t r u c tu r e s . P a rt 1 -3 : G e n ­ e ra l ru le s - s p e c i f i c ru le s fo r v a r io u s m a te r ia ls a n d e le m e n ts . E N V 1 998-1 -3: 1 9 9 5 . 4. E u r o c o d e 6. 1995 . D e s ig n o f m a s o n r y s t r u c tu r e s . P a rt 1 -1 : G e n e ra l ru le s fo r b u i l d in g s . R u le s fo r re in fo r c e d a n d u n re in fo r c e d m a s o n ry . E N V 1996-1 - 1 : 1 9 9 5 . 5. l iba , M., H .M iz u n o , T .G o to , H .K a to . 1 9 9 6 . S h a k in g ta b le te s t o n s e is m ic p e r f o r m a n c e o f c o n ­ f in e d m a s o n r y w a ll . P roc. 11th w o r ld co n f . e a r th q u a k e e n g . , A c a p u lc o , p a p e r n o . 6 5 9 . 6. T o m a ž e v ič , M. P r o r a č u n a v a n je s e iz m ič n e o d p o r n o s t i z id a n ih z g r a d b 1 9 8 0 .G r a d b e n i v e s tn ik , (29) 9, str. 1 8 2 -1 9 4 . I 7. T o m a ž e v ič , M., I .K le m e n c . 1 9 9 7 . S e is m ic b e h a v io u r o f c o n f in e d m a s o n r y w a l ls . E a r th q u a k e E n g in e e r in g & S tru c tu ra l D y n a m ic s , (26) 10, str . 1 0 5 9 -1 0 7 1 . 8. Tom ažev ič , M., I.K lem enc . 1997. V erif ica t ion o f s e is m ic re s is ta n ce o f c o n f in e d m a s o n ry b u i ld in g s . E a r th q u a k e E n g in e e r in g & S tru c tu ra l D y n a m ic s , (26) 10, str. 1 0 7 3 -1 0 8 8 . 9. T o m a ž e v ič , M. 1997. P re v e r ja n je p o t r e s n e o d p o r n o s t i z id a n ih k o n s t r u k c i j : p r i la g a ja n je n o v im z a h te v a m . G ra d b e n i ves tn ik , (46) 9 -1 0 , str. 2 5 4 -2 6 6 . 10. U m e k , A. 1971. P r im e r ja v a m e d n e o ja č e n im i in z v e r t ik a ln im i v e z m i o ja č e n im i e le m e n t i z id a n ih z g r a d b te r a rm ira n im i z id o v i . G r a d b e n i v e s tn ik , (20) 1 0, str. 241 -2 4 8 . 11. W e n z h o n g , Y ., J .Z h a o h o n g . 1 9 8 8 . F u n c t io n s o f t ie s c o n c r e t e c o lu m n s in b r i c k w a l ls . P roc . 9 th w o r ld co n f . e a r th q u a k e e n g . , T o k y o -K y o to , 6, str. 1 3 9 -1 4 4 12. Ž a rn ić , R., M .T o m a ž e v ič . 1 9 8 5 . S tu d y o f th e b e h a v io u r o f m a s o n r y in f i l le d r e in f o r c e d c o n ­ c re te f r a m e s s u b je c te d to s e is m ic lo a d in g . P roc. 7th int. b r i c k m a s o n ry c o n f . , M e lb o u rn e , 2, str. 13 1 5 - 1325. I GRADBENI VESTNIK GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE LETNIK XXXXVI - 1 997 R e v ijo iz d a ja : ZVEZA DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE V LJUBLJANI G l a v n i i n o d g o v o r n i u r e d n i k : F r a n c Č A Č O V I Č L e k t o r : A l e n k a R A I Č - B L A Ž I Č T e h n i č n i u r e d n i k : D a n i j e l T U D J I N A U r e d n i š k i o d b o r : S e r g e j B U B N O V m a g . G o j m i r Č E R N E p r o f . dr . M i h a T O M A Ž E V I Č d r . I v a n J E C E L J A n d r e j K O M E L S t a n e P A V L I N d r F r a n c i S T EI N M A N T i s k : T i s k a r n a T O N E T O M Š I Č d . d . v L j u b l j a n i LJUBLJANA 1997 KAZALO ZA LETNIK XXXVI, 1997 ČLANKI, ŠTUDIJE, RAZPRAVE ARTICLES, STUDIES, PROCEEDINGS BRINŠEK Rudi: SANACIJA SIDRANEGA PODPORNEGA ZIDU V PODSLAPJU PREGRADE HE MOSTE..................... 9 Rehabilitation of the anchored support wall in the s tilling pool of the HPP Moste dam BIZJAK Janez: ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI VARJENJA V SCT STROJEGRADNJI ...................................215 Assurance of W elding Quality ar SCT Strojegradnja BOŽIČ Janez, MARUSSIG Matjaž: RAZVOJ INFORMACIJSKIH SISTEMOV V S C T .......................................................................... 231 Development of Informations systems in SCT ČABRILO Dodroslav: REKONSTRUKCIJA VIADUKTA RAVBARKOMANDA.................................................................. 328 Ravbarkomanda Viaduct Reconstruction DOLINŠEK Blaž, DUHOVNIK Janez: ROBOTIZIRANO SESTAVLJANJE ARMATURE LINIJSKIH ARMIRANOBETONSKIH ELEMENTOV........................................................................................... 14 Robotized Assem bling of Reinforcement of Linear Reinforced Concrete Elements DVANAJŠČAK Drago: VODNI PREDOR SAN DANIELE........................................................................................................ 86 San Daniele Water Tunnel DARIS Irena: 50. JUBILEJ GRADBENEGA PODJETJA GROSUPLJE................................................................ 86 The 50 tli Anniversary of bu ild ing enterprise Grosuplje DAMJANIČ Frano, DUHOVNIK Janez, TAJNIKAR Klavdija: ANALIZA MEHANSKEGA OBNAŠANJA VIADUKTA RAVBARKOMANDA PO REKONSTRUKCIJI.......................................................................................................................333 Analysis of Mechanical Behaviour of Repaired Ravbarkomanda Bridge DOBRILA Peter, PREMROV Miroslav, FUJS Igor: RAČUNALNIŠKI PROGRAM ZA ANALIZO NOSILNOSTI LESENIH PO PREDPISEH EC 5 ....................................................................................................................... 348 A Computer Program for Analysis of Bearing Capacity of Timber Structures due to use EC 5 GOSTIŠA Drago: TEHNOLOGIJA IN STROJNA OPREMA ZA ZEMELJSKA DELA.................................................164 Technology and Mechanical Equipment for Earthworks GRIS Franc: MOBILNE DROBILNO-SEJALNE STROJNE LIN IJE.................................................................... 225 Mobile Crushing and Screening Plant HALAS Daniel: STANOVANJSKI IN POSLOVNI OBJEKTI V MOSKVI ................................................................. 211 Apartment and Business Buildings in Moscow HALAS Daniel: PROJEKT COMiD JAKUTSK Project COMiD Jakutsk HANŽIČ L.: ILIČ R.: VPLIV POROZNOSTI TAL NA KONCENTRACIJO RADONA V OBJEKTIH...312 The Influence of Porous Ground on Radon Concentration in Buildings KOROŠEC Bogdan: PRED NAMI JE PETLETNO OBDOBJE SPREMEMB ..................................................................... 89 Before us there is a period og changes KOVAČIČ Janez: ZAŠČITA GRADBENE JAME, IZDELAVA PILOTOV IN TEMELJNE PLOŠČE ZA POSLOVNI OBJEKT OB LANGUSOVI U LIC I....................................................................................................................... 93 Excavation protection, piles and plate construction, for build ing in Langus Street KOVAČIČ Boštjan: GEODETSKA DELA Z NOVIM INSTRUMENTOM NIKON - TOTALNA POSTAJA SERIJE DEM 700 .......................................................................................102 Surveying works using new Nikon instrument KERIN Andrej: CERTIFIKAT ISO 9001 IN ORGANIZACIJA PROJEKTA OBVLADOVANJA KAKOVOSTI V SC T........................................................................................................................... 156 Certificate ISO 9001 and organisation of Total Quality Management - project in the SCT - corporation KOREN M itja: SISTEM ODVODNJE SEVERNE OBVOZNE CESTE IN KANALA 1.0 V LJUBLJANI .............168 Northern Ring Road and Canal 1.0 Drainage System in Ljubljana KAJDIŽ Živko, HOZO Harun: PROJEKT VIADUKTOV MALENCE 4-1 M IN 4 -2 M ..................................................................... 186 Malence Viaduct Project LAPAJNE Svetko: LOMI DALJNOVODNIH STEBROV..................................................................................................... 7 Ruptures of cableline pillars MIKOŠ Matjaž: OCENA OGROŽENOSTI ALPSKEGA SVETA Z NARAVNIMI UJMAMI ........................................ 2 Natural hazard Assessment of Alpine Habitats PREDIN Andrej: FREKVENČNI ODZIV GUMIJASTIH MEHASTIH KOMPENZATORJEV..................... ............... 107 The frequency response of skin rubber compensators PODGORŠEK Feliks: OBNOVLJENA TOVARNA ASFALTA V ČRNUČAH .......................................................................174 Renovated Asphalt Plant in Črnuče PROSEN Janez, LJUBIČ Aleksander: METODA ZA DOLOČANJE STOPNJE TVORJENJA KOLESNIC NA JEDRIH IZ BITUMENSKIH OBRABNO-ZAPORNIH PLASTI.......................................................................................................183 Method of Determination of Wheel-Tracking Rates on Bituminous Wearing Courses SROVIN Bojan: V PRIMERJAVI S PANOGO ODLIČNI REZULTATI VARSTVA PRI DELU ..................................91 Excellent work-protection results in comparision with others in branch SEVER Drago: UPRAVLJANJE MESTNIH CESTNO-PROMETNIH SISTEMOV................................................... 97 Management of town road-traffic systems SEVER Alojz: KAKOVOST - ZAVEZA POSLOVNEGA USPEHA Quality - Assured by Business Management SEVER Andrej: SANACIJA OBJEKTOV V MOSKVI - Kompleks Trehprudnih perelouk 7 - 9 ..........................206 Renovation of Buildings in Moscow - Complex Trehprudnih perelouk 7-9 SAJE Franc: NOVEJŠI RAZVOJ LESENIH KONSTRUKCIJ...............................................................................338 The latest development in the field of tim ber structures SAJE Drago, KAVČIČ Fran: BETONI VISOKIH TRDNOSTI V SVETU IN PRI N A S ................................................................. 353 High-Strenght Concrete in the World and in Slovenia ŠIJANEC-ZAVRL Marjana, MALOVRH Matjaž: ENERGETSKI PREGLEDI OSNOVNIH ŠOL V OBČINI KAM N IK................................................26 Energy Audits of Primary Schools in M unicipa lity of Kamnik ŠIJANEC-ZAVRL Marjana: ENERGETSKA OBNOVA STANOVANJSKIH STAVB V SLOVENIJI........................................... 318 Approach to energy restoration of residential build ings in Slovenia TOMAŽEVIČ Miha: PREVERJANJE POTRESNE ODPORNOSTI ZIDANIH KONSTRUKCIJ: PRILAGAJANJE NOVIM ZAHTEVAM ........................................................................................... 254 Seismic Resistance Verification of Masonry Structures: Following the New Trends VUKELIČ Željko, OSREČKI Ivan: SANACIJA NASIPA NA AC ŠENTILJ - PESNICA Z DRENAŽAMI IZVEDENIMI S TEHNOLOGIJO VODENEGA HORIZONTALNEGA VRTANJA...............................................278 Improvement of Dam on the Highway Šentilj - Pesnica with Drainage Executed by Means of Led-Horizontal Bore Technology VRATUŠA Srečko: PROGRAMSKA ORODJA ZA DIMENZIONIRANJE LESENIH ELEMENTOV............................. 344 The Software Tools for design of tim ber elements ZUPANČIČ Dušan: ORGANIZACIJA IN KONTROLA VZDRŽEVANJA STANOVANJSKIH OBJEKTOV V DOBI NJIHOVE UPORABE......................................................................................................... 113 Organization and maintenance control of residential buildings during their use ZIDAR Ivan: SCT - VČERAJ-DANES-JUTRI, Pol stoletja izkušenj v gradbeništvu ................................. 146 SCT Yesterday, Today and tommorow, Half a century of construction experience ZGONC Bogdan: SLOVENSKE ŽELEZNICE V LUČI RAZVOJA EVROPSKEGA PROMETNEGA SISTEMA ...... 267 Slovenian Railways in the Aspect of Evropien Traffic System BUBNOV Sergej: NAŠE GRADBENIŠTVO IN EU........................................................................................................... 282 BUBNOV Sergej: POTRES V ITALIJI ................., .........................................................................................................286 HUMAR Gorazd: KAMNITI VELIKAN NA SO Č I........................................................................................................... 33 Most čez Sočo pri Solkanu - most z največjim kamnitim lokom na svetu The Stone Giant over the River Soča HOLOBAR Anka: ZAPISNIK REDNE SKUBŠČINE.......................................................................................................42 JUBILEJ BUBNOV Sergej: _ g.dipl.inž. FRANC ČAČOVIČ - sedem desetletnik..................................................................... 122 BLEIWEIS Janko: OB DEVETDESETLETNICI PROFESORJA EMILA KOVAČIČA.................................................. 289 IN MEMORIAM 1 • 1 1 1 : 1 . . ■ LAPAJNE Svetko: g.dipl.inž. IVAN MAREK...................................................................................................................120 LAPAJNE Svetko: DUŠAN FARČNIK, dipl.inž.gradb...................................................................................................... 360 STANIČ C iril: g. dipl.inž. CIRILA MRAVLJE - MIŽKA.............................................................................................. 56 STANIČ C iril: g. dipl.inž.gradb. MAKS MEGUŠAR.................................................................................................290 POROČILA FAKULTETE ZA GRADBENIŠTVO IN GEODEZIJO UNIVERZE V LJUBLJANI PROCEEDINGS OF THE DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING UNIVERSTY. LJUBLJANA GORIŠEK Meta: DIFUZIJSKI TRANSPORT V VODI RAZTOPLJENIH SNOVI SKOZI GLINENE PREGRADE POD ODLAGALIŠČI ODPADKOV........................................................................................................ 57 PANJAN Jože: MERITVE VELIKOSTI SUSPENDIRANIH DELCEV PRI ČIŠČENJU KOMUNALNIH V O D ...... 243 Measurements of suspended partic les size in the process of m un ic ipa l wastewater treatment RODOŠEK E., ZUPANČIČ D.: INTEGRALNO DOLOČANJE PORABNE VREDNOSTI STANOVANJ IN STANOVANJSKIH OBMOČIJ .................................................................................................... 123 NOVOSTI - GRADBENIŠTVO FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO UNIVERZA V MARIBORU CIVIL ENGINEERING NEWS UNIVERSITY IN MARIBOR FRIDL Srečko: STATIČNA PRESOJA LESENIH KONSTRUKCIJ.................................................................... Statical Analysis of Timber Structures ....361 LEP Jože: DOLOČEVANJE OBRATNE MATRIKE: a) s pomočjo sistema linearnih enačb in b) s pomočjo razširjene m atrike .............................................. ...... 73 LUTAR Boris: PROGRAMSKA ORODJA ZA NAČRTOVANJE IN RAČUNANJE KONSTRUKCIJ FIRM SRAC, INTERGRAPH IN BSI TER TRENDI RAZVOJA................................................. The Program Tools for Structural Design and Computation of the Companies SRAC, Intergraph and BSI and Development Trends ....299 SKRINAR Matjaž: PRIMERJAVA RAZLIČNIH PRISTOPOV PRERAČUNAVANJA NAPETOSTI IN SKRČKOV PRI KOLOBARJASTIH TEMELJIH .................................................................... Comparison of different approaches for stresses and settlemenrs computation at ring foundations ....131 INFORMACIJE - ZAVOD ZA GRADBENIŠTVO SLOVENIJE • GUMILAR V ladim ir: ZNAKI KAKOVOSTI V GRADITELJSTVU.................................................................................. Quality Marks in Civil engineering ....239 PREMZL V iliba ld : MARIBORSKA ČISTILNA NAPRAVA....................................................................................... Maribor Wastewater Treatment plant ....291 RAMŠAK Mihael: VPLIV OBLAGANJA MASIVNIH PREGRAD S TOPLOTNOIZOLACIJSKIMI KOMBI PLOŠČAMI NA NJIHOVO SKUPNO ZVOČNO IZOLIRANOST............................... The influence of ading thermal insulation plates to massive walls on their total insulation ....139 sound INFORMACIJE - GRADBENI INŠTITUT ZRMK IN F O R M A T IO N -C IV IL ENGINEERING INSTITUTE ZRMK ČERNE Gojm ir: PREDSTAVITEV ORGANIZIRANOSTI IN DEJAVNOSTI GRADBENEGA INŠTITUTA ZRM K...................................................................................................81 Organisation and Activities of Civil Engineering Institut ZRMK 10 00 L JU BL JA NA , G RE GO RČ IČ EV A 25 A • 06 1/1 26 32 1 9 • FA X 06 1/2 18 64 6 Cenjeni poslovni partnerji! N u d im o va m k v a lite tn e in h itre u s lu g e s ta v lje n ja , p re lo m a , o fse tnega tiska, rototiska, kn jigo tiska in ra z lič n e vezave . O b iš č ite n a s in s e p re p r ič a jte ! Iz d e lu je m o vse v rs te fo to k o p ij in vezav. bbbt r g o v i n aw ^ ^ I t r * r \ r / N u n L s i C ' t i i vU čenc i, d ija k i, š tu d e n ti in c e n je n i p o tro š n ik i! • O b išč ite trg o v in o s š o ls k im i p o tre b š č in a m i in p is a rn iš k im m a te r ia lo m • Trgovina je odprta • od 9.00 do 16.00 v soboto od 8.00 do 13.00 N u d im o k v a lite tn e iz d e lk e m cenah. p o k o n k u re n č n if O b iš č ite n a s ! • Iz d e lu je m o vse v rs te fo to k o p ij in vezav. 10 00 LJ UB LJ AN A, G RE GO RČ IČ EV A 25 A • 0 61 /12 6 3 21 9 (21 7) • F AX 06 1/2 18 64 6 \