GRADBENI VESTNIK GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE - Glavni in odgovorni urednik: Navodila avtorjem za pripravo člankov in drugih prispevkov Prof.dr. Janez DUHOVNIK Lektorica: Alenka RAIČ - BLAŽIČ Tehnični urednik: Danijel TUDJINA Uredniški odbor: Doc.dr. Ivan JECELJ Andrej KOMEL, u.d.i.g. Mag. Gojmir ČERNE Prof.dr. Franci STEINMAN Prof.dr. Miha TOMAŽEVIČ Janja PEROVIC-MAROLT, u.d.i.g Tisk: TISKARNA LJUBLJANA d d Količina: 900 Izvodov Revijo izdaja ZVEZA DRUŠTEV GRAD­ BENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE, Ljubljana, Karlovška 3, telefon/faks: 01 422-46-22, ob fi­ nančni pomoči Ministrstva RS za znanost in tehnologijo, Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani ter Zavoda za grad­ beništvo Slovenije. h t t p : / / w w w . z v e z a - d g i t s . s i Letno izide 12 številk. Letna naročnina za individualne naročnike znaša 5000 SIT; za študente in upokojence 2000 SIT; za gospo­ darske naročnike (podjetja, družbe, ustanove, obrtnike) 40500 SIT za 1 izvod revije; za naročnike v tujini 100 USD. V ceni je vštet DDV. Žiro račun se nahaja pri Agenciji za plačilni promet, Enota Ljubljana, številka: 50101-678-47602. 1. Uredništvo sprejema v objavo znanstvene in strokovne članke s področja gradbeništva in druge prispevke, pomembne in zanimive za gradbeno stroko. 2. Znanstvene in strokovne članke pred objavo pregleda najmanj en anonimen recenzent, ki ga določi glavni in odgovorni urednik. 3. Besedilo prispevkov mora biti napisano v slovenščini. 4. Besedilo mora biti izpisano z dvojnim presledkom med vrsticami. 5. Prispevki morajo imeti naslov, imena in priimke avtorjev ter besedilo prispevka. 6. Besedilo člankov mora obvezno imeti: naslov članka (velike črke); imena in priimke avtorjev; naslov POVZETEK in povzetek v slovenš­ čini; naslov SUMMARY, naslov članka v angleščini (velike črke) in povzetek v angleščini; naslov UVOD in besedilo uvoda; naslov nasled­ njega poglavja (velike črke) in besedilo poglavja; naslov razdelka in besedilo razdelka (neobvezno); naslov SKLEP in besedilo sklepa; naslov ZAHVALA in besedilo zahvale (neobvezno); naslov LITERATURA in seznam literature; naslov DODATEK in besedilo dodatka (neobvezno). Če je dodatkov več, so dodatki označeni še z A, B, C, itn. 7. Poglavja in razdelki so lahko oštevilčeni. 8. Slike, preglednice in fotografije morajo biti oštevilčene in oprem­ ljene s podnapisi, ki pojasnjujejo njihovo vsebino. Slike in fotografije, ki niso v elektronski obliki, mo r a j o biti priložene prispevku v originalu in dveh kopijah. 9. Enačbe morajo biti na desnem robu označene z zaporedno številko v okroglem oklepaju. 10. Uporabljena in citirana dela morajo biti navedena med besedilom prispevka z oznako v obliki [priimek prvega avtorja, leto objave]. V istem letu objavljena dela istega avtorja morajo biti označena še z oznakami a, b, c, itn. 11. V poglavju LITERATURA so dele opisana z naslednjimi podatki priimek, ime avtorja, priimki in imene drugih avtorjev, naslov dela, način objave, leto objave. 12. Način objave je opisan s podatki knjige: založba; revije: ime revije, založba, letnik, številka, strani od do zborniki: naziv sestanka, organi­ zator, kraj in datum sestanka, strani od do; raziskovalna poročila: vrsta poročila, naročnik, oznaka pogodbe; za druge vrste virov: kratek opis, npr. v zasebnem pogovoru. 13. Pod črto na prvi strani, pri prispevkih, krajših od ene strani pa na koncu prispevka, morajo biti navedeni obsežnejši podatki o avtorjih: znanstveni naziv, ime in priimek, strokovni naziv, podjetje ali zavod, naslov. 14. Prispevke je treba poslati glavnemu in odgovornemu uredniku prof. dr. Janezu Duhovniku na naslov: FGG, Jamova 2, 1000 LJUBLJANA. V spremnem dopisu mora avtor članka napisati, kakšna je po njegovem mnenju vsebina članka (pretežno znanstvena, pretežno strokovna) oziroma za katero rubriko je po njegovem mnenju prispevek pri­ meren. Prispevke je treba poslati v treh izvodih in v elektronski obliki (WORD, EXCEL, AVTOCAD, DESIGNER). Uredniški odbor GRADBENI VESTNIK GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE UDK-UDC 05:625;ISSN 0017-2774 L J UBLJ ANA, MAREC 2 00 1 LETNIK L STR. 49 - 76 VSEBINA - CONTENTS Članki, študije, razprave Articles, studies, proceedings Stran 50 Igor Kovše____________________________ RAČUNSKA OBRAVNAVA RAZPOK V JEKLENIH KONSTRUKCIJAH NUMERICAL TREATMENT OF CRACKS IN STEEL STRUCTURES Stran 57 Jakob Likar - sidro SN ali ISO. NSm - teoretična linija Izkopa GEOTEHNICNE IN TEHNOLOŠKE POSEBNOSTI GRADNJE PREDORA GOLOVEC [ \ STOPNICA GEOTECHNICAL AND TECHNOLOGICAL OBOK' • SPECIFlTlES OF THE GOLOVEC TUNNEL \ y temeljni beton MB30 \ A - podložni brizgani beton CONSTRUCTION ' — temeljr do 16m beton MB15 l PREREZ IZKOPA 145nT Stran 69 Anton Pristavec_______________________ KONTROLA NAPETOSTI IN STABILNOSTI KONSTRUKCIJE PREVOZNEGA DVIŽNEGA DELOVNEGA ODRA STRESS AND STABILITY CHECK OF MOBIL LIFTING WORKING PLATFORM STRUCTURE I. KOVŠE: Računska obravnava razpok v jeklenih konstrukcijah RAČUNSKA OBRAVNAVA RAZPOK V JEKLENIH KONSTRUKCIJAH NUMERICAL TREATMENT OF CRACKS IN STEEL STRUCTURES STROKOVNI ČLANEK UDK 6 2 4 .0 1 4 .2 : 519 .6 IGOR KOVŠE P O V Z E T E K Za učinkovito analizo razpok v jeklenih konstrukcijah je nujno potrebna možnost generiranja mrež z velikim gradientom velikosti končnih elementov. To se še posebej pokaže pri analizi napredovanja razpoke in oceni življenjske dobe konstrukcije. V prispevku je predstavljena metoda za numerično računanje ra s ti razpoke in s tre m i zgledi prikazana njena uporaba. S U M M A R Y The indispensable tool for the effective analysis of cracks in steel s tructures is by all means automatic generation of the finite element meshes. It is especialy important in the case of crack propagation analysis and the assessment of remaining life of the structure. The paper presents the methods for the numerical calculation of crack propagation with three examples of the application. Avtor: I g o r K o v š e d r . , u n iv . d ip l. in ž . g r a d b . , IM K , M e n c in g e r je v a 7 , L ju b l ja n a 1 UVOD Lomna mehanika je panoga, ki se ukvarja z raziskavo nastanka, rasti in vpliva razpok na nosilnost oziroma varnost kon­ s trukc ije . Njen razvoj je povezan z uporabo visoko trdnih jekel in elementov z ve lik im i debelinam i, ki ve likokra t izkazujejo manjšo žilavost kot običajne jeklene konstrukcije. V p liv razpoke v konstrukciji lahko zaja­ memo na dveh stopnjah. Pri dani obtežbi lahko razpoka določene dolžine privede do porušitve te konstrukcije ali pa tudi ne. Kritična dolžina razpoke, ki privede do porušitve, je odvisna od materiala - bolj natančno od m aterialne lastnosti K lc, ki ji v lom ni m ehaniki rečemo lomna žila­ vost. V pliv razpoke poljubne dolžine na konstrukcijo zajam emo s faktorjem in ­ tenzitete napetosti K v ki je odvisen od dolžine razpoke a in obtežbe P. Če ta faktor doseže vrednost K ,Ic K /a ,P ) = K Ic (1 ) je konstrukcija nestabilna. Iz tega pogoja dobim o odnos med ve likostjo obtežbe in dolžino razpoke. Druga stopnja je napovedovanje rasti razopoke. Poleg velikosti kritične razpoke nas zanima tudi h itros t rasti razpoke; s tem namreč lahko do loč im o čas do porušitve. To zakonitost dobim o iz d ina­ m ičnega preskusa, ko vzorec z začetno Gradbeni vestnik • Ljubljana 50 I. KOVŠE: Računska obravnava razpok v jeklenih konstrukcijah razpoko obrem enjujem o s c ik lično spre­ m injajočo se obtežbo. Parisovzakon, naj­ bolj enostavna od m nogih em piričn ih form ul, ki op isuje jo rezultate tega pres­ kusa, se glasi — — = CAKm, (2) dN kjer je N število c ik lov obežbe, A K pa razlika K t pri m aksim alni in m in im aln i obtežbi. C in m sta materialna parametra, ki ju načelno moramo d o lo č iti za kon­ kretni m aterial. Z integracijo enačbe (2) dobimo število ciklov N, ki je potrebno, da razpoka naraste od neke začetne dolžine do kritične dolžine. S tem lahko napovemo življenjsko dobo konstrukcije. Lahko tud i predpišem o, v kakšnih ča­ sovnih intervalih je potrebno konstrukcijo pregledati in ugotavlja ti m oreb itno š ir ­ jenje razpok. V prispeveku najprej predstavljam o m e­ tode, ki om ogočajo učinkov it izračun k o lič in e K t (oziroma drugih ekvivalentnih ko lič in ), rast razpoke in oceno življen jske dobe, nato pa na nekaj zgledih prikažemo uporabo om enjenih metod. Postopek tem e lji na metodi končnih elem entov (MKE). 2 ADAPTIVNA GENERACIJA MREŽE Določevanje odvisnosti K = K / a ) je na jbolj zam udni del postopka pri m e­ haniki loma. Treba je narediti vrsto izračunov z metodo končnih elem entov s postopnim sprem injan jem velikosti raz­ poke. Znano je, da je pri vseh analizah po metodi končnih elem entov največ časa potrebno ravno za generiranje geom etrije in drugih vhodnih podatkov na eni strani ter za pregledovanje rezultatov na drugi strani. Težave se s topn ju je jo , kadar je treba že postavljeno mrežo elem entov zgostiti lokalno, še posebej, kadar je treba račun izvesti v več korakih, kjer se pri vsakem koraku geom etrija spremeni. Rast razpoke je šolski prim er take kom plikacije. Tukaj imamo oba problema hkrati: geom etrija se pri vsakem prirastku obtežbe sprem eni, mreža končnih e le­ mentov pa mora b iti okoli vrha razpoke veliko gostejša kot drugod po območju. Avtom atično generiranje elementov, ki om ogoča lokalno zgostitev, skupaj z avtom atičnim podaljševanjem razpoke se v takem prim eru ponuja kot idealna rešitev. V prispevku je uporab ljen a lgoritem za generacijo neregularne mreže iz samih štiriko tn ikov nad po ljub n im ravninskim obm očjem [5 ], Generacija š tiriko tn ih elementov tem elji na dejstvu, da je področje v ravnini vedno mogoče pokriti izključno s štiriko tn iki, če ima po ligon, ki to področje om ejuje, sodo število stranic. Učinkovit algoritem [5] uporablja to dejstvo in pa dejstvo, da je š tir iko tn ik možno sestaviti iz dveh trikotnikov. Osnova takega generiranja je torej generacija triko tn ikov, konkretno metoda generacije s potu joč im frontom [4 ], Front je zaključen poligon, ki om ejuje področje, ki še ni pokrito z ele­ menti. O bičajno že lim o im eti mrežo, ki je v določenem področ ju gostejša kot dru­ god. Tako zahtevo podamo v ob lik i funkcije d (x ,y ), ki v vsaki točki področja določa zahtevano velikost elementa. Če je ta funkcija obratno sorazmerna z napako računa e(x ,y ) (razliko med točn im i in izračunanim i napetostm i, pom ik i, itd .), bo avtomatično generirana mreža s pred­ pisano natančnostjo dosegla želeni rezultat. Za prvi izračun pa je treba funkcijo d podati ročno. Za to uporabimo pomožno mrežo, ki prekriva celotno področje, v vozliščih pomožne mreže pa podamo vrednosti d. Postopek avtom atične generacije š t ir i­ kotnikov lahko razdelim o na naslednje stopnje: • de fin ic ija roba obm očja • de fin ic ija pomožne mreže • do loč itev začetnega fronta • generacija štiriko tn ikov • izboljšava mreže. 2.1 DEFINICIJA ROBA OBMOČJA Rob obm očja označim o s zaključenim poligonom , ki vsebuje kontrolne točke in povezave med n jim i. Če področje vsebuje luknje, ga s presečnim i črtam i preve­ demo v enostavno zaključeno področje. Posebej še zaznamujemo razpoke z n jihov im obrisom in vrhom. 2.2 DEFINICIJA POMOŽNE MREŽE Pomožno mrežo potrebujemo izključno za do loč itev ve likosti elem entov d (x ,y ) v p o ljub n i točki obm očja. D oločim o jo z vozlišči in elem enti, ki so lahko trikotn i ali četverokotn i. Pomožna mreža mora prekrivati celotno obm očje, ki ga ob­ ravnavamo, ni pa nujno, da se strogo drži roba obm očja. Koliko elem entov nare­ d im o, je odvisno od tega, kako se sprem in ja funkcija d. la enakomerni potek d je zadosti en sam elem ent. V voz lišč ih pomožne mreže do ločim o vrednosti d. la pom ožno mrežo lahko' uporabim o mrežo iz prejšnje analize. 2.3 DOLOČITEV ZAČET­ NEGA FRONTA Začetni front do ločim o iz roba obm očja tako, da vsako stranico roba razdelimo na N . stranic, v odvisnosti od d(x ,y) h i Ai = \ - — ds, Ni =(int)Ai J5(s) in generiram o vm esna vozlišča k=0, 1,2,— ,N^ s koordinatam i, ki ustrezajo ločni dolžin i sk, po enačbi I. KOVŠE: Računska obravnava razpok v jeklenih konstrukcijah k Kadar d(x,y) ne poteka linearno po stra­ nici roba, je to nelinearna enačba za sk. Zadnji segment roba razdelimo na N . ali na N .+l stranic, tako, da je skupno število stranic v frontu sodo število. Na enak način generiramo vozlišča na presečnih črtah, vendar jih ne podvajamo. Na delu roba, po katerem poteka razpoka, vozlišča podvajamo; pazimo le , da vozlišče v vrhu razpoke generiram o le enkrat. Začetni front je tako vsota vseh na novo gene- riranih stranic. Vse stranice začetnega fronta označimo kot aktivne. 2.4 GENERACIJA ŠTI­ RI KOTNI KOV Postopek je naslednji. V frontu si izbe­ remo aktivno stranico A B Naredimo vozlišče C , katerega položaj do loč im o glede na velikosti dk in J B po metodi iz članka [4], Če vozlišče C pade v bližino že obstoječega vozlišča N , uporabim o N namesto C Generiramo triko tn ik A B C V tem trikotn iku si izberem o eno od drugih dveh stranic A C ali B C (ki je ak­ tivna) in nad njo generiram o drugi t r i ­ kotnik. Iz teh dveh triko tn ikov naredim o štirikotnik. Ta štirikotnik je lahko poljubne oblike, tudi konkaven. Ob generiranju vsakega triko tn ika označim o stranice v frontu, ki jih ni mogoče več uporabiti, kot pasivne, na novo generirane stranice pa dodam o v front kot aktivne. Ko pri generaciji uporabljam o že obstoječa vozlišča, razpade front na več zaključenih delov - podfrontov. Postopek je končan, ko v nobenem podfrontu ni več n iti ene aktivne stranice. Pri generiranju štirikotnikov je treba paziti še na eno pomembno stvar: po zaključeni genera c iji š tiriko tn ika m orajo im eti vsi podfronti sodo število aktivnih stranic (ali pa 0). Le tako je namreč možno izpeljati generacijo štiriko tn ikov do konca. 2.5 IZBOLJŠAVA MREŽE Po končani generaciji moramo izboljšati mrežo, saj ta vsebuje slabo oblikovane elem ente, na p rim er take, ki im ajo en notranji kot “Enak a li več ji od 180°. Obstaja več postopkov, ki so podrobno navedeni v [5 ], vendar se že z dvema korakoma da popolnom a neregularno mrežo spraviti v lepo obliko. Za ta namen najprej za vsako vozlišče do ločim o število N E , to je štev ilo elem entov, ki obkrožajo to vozlišče . Nato s prvim korakom iz loč im o vsa notranja vozlišča (tj. vozlišča, ki niso na robu obm očja), za katera je N E = 2 ozirom a so obkrožena samo z dvema elem entom a. Ta dva elem enta združim o v enega. S tem se iznebim o konkavnih elementov. V drugem koraku, mrežo ‘zg lad im o’ tako, da vsako notranje vozlišče premaknemo v težišče elementov, ki ga obkrožajo. To je iterativni postopek, vendar se ponavadi že po dveh, treh korakih mreža bistveno ne spremeni več. 3 SIMULACIJA RASTI RAZPOKE Sim ulacija rasti razpoke v konstrukciji je prim er učinkovite uporabe avtomatičnega generiranja mreže končnih elementov. Začetni vhodni podatek je obris območja v ravnini z do ločeno točko, v kateri se razpoka začne. Rast razpoke nato s i­ m u liram o z vrsto d iskre tn ih prirastkov razpoke Aa, pri čem er uporabim o avto­ m atično generacijo mreže pri vsakem prirastku razpoke znova. Po vsaki ge­ nerirani mreži in izračunanem prim eru računamo param etre linearno elastične mehanike lom a — K f K ieJ ,G in smer rasti razpoke , ki nam podaja smer naslednjega prirastka razpoke. S tem postopkom dobim o odvisnost K I od dolžine razpoke a. K , = K , ( a ) in podobno za K u ...... Sprem injanje dolžine razpoke v času dob im o nato z in tegracijo Parisovega zakona (2) ob upoštevanju enačbe (3): C AKT (a ) V končni fazi se postopek tako avto­ matizira, da kot vhodni podatek podamo le obris obm očja, točko, v kateri se razpoka začne, ter materialne parametre K Ic, C in m, program pa kot izhodne podatke vrne geom etrijo in zgodovino razpoke a=a(t) od začetne do kritične ve likosti in odvisnosti tipa (3). 4 PRIMERI UPORABE 4.1 MERJENJE DOLŽINE RAZPOKE MED PRESKUSOM Pri lom nom ehanskih preskusih je pot­ rebno m eriti dolžino razpoke v pres- kušancu v realnem času, med potekom preskusa. Za učinkovito m eritev dolžine razpoke iz podajnosti preskušanca je potrebno narediti tri korake: (a) računsko (po MKE) do ločiti funkcijo podajnosti c v odvisnosti od dolžine razpoke a, (b) s prim ernim a lgoritm om d o lo č iti zgornji fu n kc iji inverzno funkcijo a = a (c )\ (c) med preskusom meriti podajnost c in iz om enjene funkcije izračunati dolžino razpoke a. Kot zgled smo za dva standardna lo m - nomehanska preskušanca, C T in S E B , d o lo č ili odvisnost c= c (a ) (s lika 1) z uporabo MKE in metode s im u lacije rasti razpoke, om enjene v pog lavju 3. Po posebnem postopku (g le j [7 ]) sm o d o lo č ili inverzno funkc ijo a = a (c ) in jo uporab ili za račun dolžine razpoke iz podajnosti, merjene med preskusom c t preskušanca, ki je b il obrem enjen s c ik lično obtežbo. Diagram na slik i 2 kaže zelo dobro ujem anje dolžine razpoke, izračunane iz podajnosti z optično m e r-(3) Gradbeni vestnik • Ljubljana 50 I. KOVŠE: Računska obravnava razpok v jeklenih konstrukcijah Slika 1 .Normirana podajnost C preskušancev CT in SEB v odvisnosti od dolžine razpoke. Analitično in numerično. jeno do lžino razpoke na obeh straneh preskušanca ( £ in B) Za tako m eritev dolžine razpoke niso potrebne posebne m erilne aparature: lahko jo d o lo č im o iz izm erjene sile in pomika, kar sta osnovni m erjeni ko lič in i pri skoraj vsakem mehanskem preskusu. Odnos med podajnostjo in dolžino razpoke lahko po opisanem postopku do lo č im o za preskušance s po ljubno geom etrijo , torej tud i za preskušance nestandardnih oblik. 4.2 RAST NESIMETRIČ­ NE RAZPOKE S prim erjavo eksperimentalnih in num e­ ričn ih rezultatov za nestandardni pres- kušanec v ob lik i črke C smo ugotavlja li zanesljivost num erične s im u lac ije rasti nesim etrične razpoke. Uporabili smo dva vzorca, ki sta se razlikovala v ob lik i začetne zareze. Označili smo ju kot 'Z' in 'V vzorec (slika 3). Obremenjevali smo s c ik lično (sinusno) obtežbo s frekvenco 4Hz v 1 9 -tih obtežnih fazah. A m plitudo sile A P = P -P . smo počasi zm anj- ševali, tako da sm o d o b ili p rib ližno konstantno hitrost razpoke. Razpoko smo m e rili z o p tičn im m ikroskopom z na­ tančnostjo 0.01m m . N um eričn i račun je opravljen z MKE v p rib ližn o 20 korakih s sprem in jan jem dolžine razpoke. Prim er sm o računali e lastično kot ravninsko deform acijsko stanje z m ateria ln im i konstantam i jekla £ ■= 2 .1x1 Ô MPa, r= 0 .3 . Zgodovino raz­ poke a=a(t) smo določali po opisanem postopku. Pri integraciji Parisove enačbe smo uporab ili parametra C = 3 .5 7 x 1 0 -16 in /« = 3 .9 1 9 , ki smo ju za to jeklo d o lo č ili v raziskovalni nalogi [6 ]. Pri­ merjava med eksperim entom in num e­ ričn im računom za geom etrijo končne razpoke in za zgodovino dolžine razpoke je na slik i 4. Slika Z . Preskušanec CT. Primerjava za dolžino razpoke, izmerjene optično, in dolžino razpoke, izračunane iz podajnosti. I. KOVŠE: Računska obravnava razpok v jeklenih konstrukcijah Slika 3. Geometrija preskušancev 'Z' in ‘V . 4.3 OCENA VARNOSTI DETAJLOV IZ KONST­ RUKCIJE SONY CENTRA Na koncu podajam o zgled uporabe mehanike loma in v tem članku opisanih avtom atiziranih metod v prim eru kon­ kretne konstrukcije. K onstrukcija , ki jo obravnavam o, je del drzno zastavljenega projekta Sony Cen­ tra na Potsdamer Platzu v Berlinu. Gre za m asivno jekleno pa lič je , na katerega je obešen 7-nadstropni objekt nad kulturno zaščitenim hotelom Esplanade. Paličje je izdelano z varjenjem debelih pločevin (do < /= 1 0 0 m m ) iz v isoko trd n o s tn ih jeke l S 460 in S 690. Eno od vprašanj v zvezi s to konstrukcijo je b ilo tudi ali je konstrukcija varna pred krhkim lom om pri nizkih zim skih tem peraturah. Področje varnosti pred krhkim lom om obravnava aneks C k evropskem u standardu ENV 19 9 3 -2 , ki p redp isu je najviš je dopustne debeline p ločevin glede na vrsto jekla, njegovo prehodno tem peraturo T27, nom inalno natezno napetost in tem peraturo okolja. Jeklo S 690 s tem standardom sploh ni predvideno in za take prim ere se po standardu zahteva izrecen dokaz o varnosti pred krhkim lom om po enačbi (1), ki tem elji na preskusih v povezavi z num eričn im izračunom. Slika 4. Zgoraj: geometrija končne razpoke. Spodaj: Odvisnost dolžine razpoke od časa. Gradbeni vestnik • Ljubljana 50 I. KOVŠE: Računska obravnava razpok v jeklenih konstrukcijah Slika 5. Paličje v konstrukciji Sony Centra. Detajl 'O' kot je dejansko izveden (zgoraj) in ekvivalentni detajl v preskušancu (spodaj). Slika S. Primerjava koncentracije napetosti v diagonali detajla O' in ustrezne­ ga detajla preskušanca. Detajla konstrukcije , ki sta z vid ika krhkega lom a najbolj nevarna, sta detajl 'S\ ki je p rik ljuček diagnale z zgornjim pasom in detajl O , ki je stik diagonale, vertikale in spodnjega pasa palič ja . Ker razpoložljiv i trgaln i stroj (12M N) ni imel zadostne kapacitete za dosego pro jek­ tiran ih nateznih s il, je odločeno, da se naredi preskušanec drugačne oblike, vendar tak, da bo njegovo obnašanje čim bolj podobno obnašanju detajla v realni konstrukciji (slika 5). Najprej sm o naredili p rim erjavo med koncentacijam a napetosti v kritičn ih to č­ kah realnega in preskusnega m odela in geom etrijo preskušanca tako sprem enili, da smo dob ili prim erljive vrednosti (slika 6). Nato smo za realni in preskusni model nared ili num erično s im u lac ijo rasti razpoke iz najbolj kritične točke. Pri tem je prišla zelo prav avtomatizirana metoda za podaljševanje razpoke. Iz prim erjave krivu lj K / a ) (s lika 7) za oba m odela smo ugotovili, kako dolgo razpoko je treba zarezati v preskusni m odel, da dobim o prib ližno enak faktor intenzitete napetosti kot pri realnem m odelu. Iz slike namreč v id im o , da razpoka dolga 5 mm v realnem m odelu (kar je dvakratna vrednost dolžine raz­ poke, ki jo lahko zaznamo z neporušnim i metodam i) ustreza približno 20 mm dolgi razpoki v preskušancu. Pri preskusu se je preskušanec s tako dolgo razpoko in pri projektirani obrem enitvi pretrgal šele pri -70° C (z ie delno krhkim prelom om ). 5 SKLEP Lahko u g o to v im o , da je z a v to m a tič ­ nim generiranjem mreže končnih e lem entov postopek določevanja fak­ to r je v in te n z ite te na p e to s ti Kt a li ka­ kega d ru g e g a p a ra m e tra , ki je o d v i­ sen od dolžine razpoke a, ter propa- gacije razpoke in s tem tudi ocena ž iv ljen jske dobe konstrukcije , precej p o e n o s ta v lje n . N a d a ljn ja a v to m a tiza ­ c ija postopka je možna in je v delu. Prim erjava eksperim enta ln ih in nu- I. KOVŠE: Računska obravnava razpok v jeklenih konstrukcijah m e ričn ih rezultatov kaže na zadovo ljivo raven ujemanja. Slika 7. Primerjava poteka AT, (faktor in te nz ite te napetosti! v odvisnosti od dolžine razpoke v detajlu 'O' in ustreznem detajlu preskušanca. LITERATURA [1 ] H ellen T.K., On the M ethod of V irtua l Crack Extensions, Int. J. Num. M eth. Eng., V o l.9 ,1 8 7 -2 0 7 (1 9 7 5 ). [2 ] Haggag F.M ., Underwood H.J., C om pliance o f a T h re e -P o in t Bend S pecim en at Load Line. Int. J. Fracture, 26, R 63- R65 (1984) [3 ] Standard Test M ethod fo r J J c , A M easure o f Fracture Toughness ASTM E 8 1 3 -8 7 (1987) [4 ] Peraire J., Vahdati M „ M organ K., Z ienk iew icz O.C., A daptive Rem eshing fo r C om press ib le Flow C om puta tions, Journa l of C om putational P hysics 72, 4 4 9 -4 6 6 (1 9 8 7 ). [ 5 ] Zhu J.Z., Z ienkiew icz O.C., H in ton E., Wu J., A New A p proach to the D evelopm ent of A u tom atic Q uadrila tera l M esh G eneration, int. J. Num. M eth. Eng., V o l.3 2 , 8 4 9 -8 6 6 (1 9 9 1 ). [6 ] T. Ve lkovrh, Č. Remec, M. R odič, I. Kovše, Š. S tro jn ik D o ločan je preostale ž iv lje n jske dobe jek len ih m ostov, 1. S lovenski dnevi jek len ih ko n s tru kc ij, L jub ljana , 3 1 .m arec-1 .april 1994, Zborn ik del, str. 71-81 (1994) [ 7 ] Kovše I., Povezava med p o d a jn o s tjo in do lž ino razpoke za različne lom nom ehanske preizkušance, M a te ria li in te h n o lo g ije , le tn ik 34, št. 1 -2 , str. 4 3 -4 6 (2 0 0 0 ). J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec GEOTEHIMIČNE IN TEHNOLOŠKE POSEBNOSTI GRADNJE PREDORA GOLOVEC TECHNOLOGICAL SPECIFITIES OF THE GOLOVEC TUNNEL CONSTRUCTION STROKOVNI ČLANEK UDK 624.131 : 6 2 4 .195 JAKOB LIKAR iP O V Z E T E K Tehnološka zasnova izkopa in vgradnja podpornih elementov v predoru Golovec predstavlja ta na tem strokovnem področju določeno posebnost, saj so ekstremni geotehniški pogoji gradnje narekovali uvedbo intenzivnih pomožnih podpornih elementov kakor tudi prilagoditev vseh delovnih faz relativno zapletenemu tehnološkemu postopku gradnje. Skupna debelina primarne obloge 50 cm, ki jo sestavljajo plasti mikroarmiranega in navadnega brizganega betona vključno z drugimi podpornimi elementi, kot so ojačeno jekleno podporje in dolga trenjska sidra, zagotavlja v pretežni meri dovolj visoko nosilnost glede na izračunane in izmerjene obtežbe. Hitra spremenljivost geološke zgradbe danega območja in anizotropna sestava hribinskih zlogov, ki so preprečeni z raznovrstnimi diskontinuitetami, te r povečano primarno napetostno stanje so zahtevali hitro prilagajanje tehnoloških faz vsakemu primeru posebej. Poleg navedenega je bila v nekaterih plasteh prisotna hribinska voda, ki je še dodatno vplivala na spremembe trdnostnih in deformabilnostnih lastnosti okoliških hribin, kar se je posredno kazalo v povečanih obremenitvah znotraj primarnega podpornega sistema. □a je bila zagotovljena čimbolj zvezno naraščajoča anizotropna obtežba, ki deluje na primarno podporje, je bil tehnološki proces izkopa in vgradnje podpornih elementov izvajan natančno v časovnih intervalih, tako da je bilo strjevanje brizganega betona minimalno moteno. Logistična podpora, ki jo je uporabljal izvajalec, je bila usklajena in ustrezno dimenzionirana. Zahteva po hitri zaščiti odprtih ploskev je bila praktično popolnoma izpolnjena, saj je bila ustrezna prevleka iz mikroarmiranega brizganega betona, ki relativno dobro prenaša natezne obremenitve, nanesena takoj po izkopu vsakega koraka. S takim načinom dela in Avtor: Doc.dr. Jakob Likar, univ.dipl. ing.rud., Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta, Oddelek za geotehnologijo in rudarsvo, Aškerčeva 12, 1000 Ljubljana J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec zveznim napredovanjem izkopa, ki je znašal največ okrog 3 m/dan, je bila zagotovljena varnost zaposlenih kot tudi dovolj učinkovita gradnja izjemno zahtevnega objekta. Usklajenost delovnih faz in izvajanje tehnološkega ciklusa v predpisanem času šo bili poleg ostalih elementov napredovanja bistveni pogoji, ki so bili praktično popolnoma izpolnjeni. S U M M A R Y Technological scheme of excavation and instalm ent of support elements in Golovec tunnel represent in this branch certain speciality, because the extreme geotechnical conditions of construction dictated some auxiliary support elements as well as adjustment of all working phases to relatively complicated technological construction procedure. Total thickness of primary lining in amount of 50 cm compounded of layers of regular and steel microfibre shotcrete, including other support elements, such as strengthen steel ribs and long rock bolts, mostly assure enough load capacity considering calculated and measured loads by strain gauges and hydraulic cells. Quick changes of geological s tructu re around the tunnel tube, anisotropic compound of rock layers with different discontinuities and increased primary stress condition demand quick adjustment of technological phases to each particular case. Beside mentioned there is mountain w ater in some layers which additionally affects changes of strength and deformability characteristics of surrounding rock which indirectly shows in increased loads inside primary support system. To assure linear anisotropic load acting on primary support, technological process of excavation and instalment of support elements are executed in time intervals and young shotcrete is minimally disturbed in hardening process. Logistic support used by the contractor is suitable harmonised and adequate dimensioned in such case of construction. It enables quick protection of open surface with adequate steel micro fibre shotcrete layer, which stands out tensile strength relatively well. With such method of work and continuous face advancing of excavation, which should amount up to maximum of 3 m per day, the safety of employees as well as enough effective construction of extra exacting s tructu re is assured. Harmonisation of working phases and implementing of technological cycle in to prescribed time were together with other elements of advancing essential conditions which were practically completely fulfilled. UVOD Trasa vzhodne avtoceste, ki je del krožne povezave okrog mesta Ljubljane, se na obm očju razcepa Malence zarije v hrib G olovec. Na drugi, t.j. severni strani predora Golovec, je trasa speljana po b izovišk i d o lin i vzhodno od naselja Bizovik, in nato proti severu, kjer se spoji z avtocestnim odsekom Celje - Ljubljana. Pričakovanja, ocene in strokovne analize o naraščanju prom eta v naslednjih desetletjih so jasno narekovale odločitev, da je b il predor Golovec načrtovan in zgrajen kot dvocevni tripasovni povezo­ valni objekt skupne dolžine 594,25 m + 562,75 m = 1157 m), kot je prikazano na slik i 1. Povečana preseka predorskih cevi sta usklajena z zahtevami, ki se nanašajo na tripasovno potekanje cestnega prometa in predstavljata ter hkrati zahtevata v tehnično tehnološkem sm islu v povezavi J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec Slikal: Situacija predora Golovec z dejanskim i geotehn ičn im i pogoji gradnje posebno metodo izkopa in podpiranja. Ta je b ila prilago jena spec ifičn im pogojem , izmed katerih je imelo bistven vp liv ekstrem no visoko napetostno stanje, ki je b ilo še dodatno sprem enjeno po globokem plazenju južnih poboč ij hriba Golovec še pred pričetkom aktivnosti v predoru. Metoda gradnje je poleg navedenega zasnovana tudi tako, da so izpolnjene zahteve, ki se nanašajo na varno delo v predoru. Trasa, katere sestavni del sta leva in desna predorska cev (krak C in krak D), je prilagojena vsem tehniško prometnim kot tudi okoljevarstven im zahtevam, kar predstavlja kakovostno osnovo za dolgotrajno in uspešno uporabo objekta. To je ne nazadnje jasno v idno iz oblike porta ln ih konstrukcij, odvodnjevaln ih posegov na širšem obm očju gradnje predora in um estitve objekta v naravno okolje, tako da je v čim m anjši meri moten krajinski videz in naravni tok ž iv ljen ja na J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec Slika 2: Izkop in podpiranje predora Golovec širšem obm očju . Čeprav je gradnja predora vsebovala izjem no zahteven sklop tehnično-tehnoloških postopkov, ki so m orali biti med seboj usklajeni, za kar je b ilo potrebno veliko strokovnosti in znanja sode lu jo č ih , je b ilo jasno doka­ zano, da je b ila uporabljena metoda gradnje prilagojena danim geotehničnim pogojem . Na s lik i 2 je prikazan v she­ matski oblik i uporabljen sistem izkopa in podpiranja predorske cevi. Prikaz niza vp livn ih dejavnikov, ki so podani v nadaljevanju, ima namen pod­ robneje predstaviti bistvene tehnološke elem ente gradnje in njihovo medsebojno prep le tenost kot tudi om ejitve, ki jih je potrebno upoštevati pri gradnji tega zahtevnega objekta. GEOLOŠKO- GEOTEHNIČNE RAZMERE OBMOČJA GOLOVEC Geološka zgradba obm očja Golovec, ki je b ila preverjena v času izkopa predora (krak C in krak D) se relativno dobro u jem a z geo loško sliko , ki je podobna tis ti, ki ve lja za širše obm očje. Lito loški členi, ki se p o jav lja jo v ob lik i srednje zrnatega kremenovega, nizko m etam or- foriziranega peščenjaka in črnega meljevca, ki je na določen ih mestih tektonsko m očno pretrt, praktično predstavlja jo ce lotno zgradbo obm očja. D iskontinuitete vpadajo proti jugovzhodu, delno proti vzhodu ob tem, da so najbolj pretrta obm očja razmočena, kar je predvsem na vhod ih v predor pred­ stavljalo potrebo po posebnih podpornih elementih, saj so b ile hribine še dodatno trdnostno oslabljene. Prognozni geološki profil (Budkovič, 1997), ki je prikazan na slik i 3, je bil med gradnjo dopolnjen in spremenjen glede na nova spoznanja. Bistveni elem ent, ki je vp liva l na stabilnostne razmere med gradnjo predora, je bii iz jem no neugoden vpad plasti v južnem predelu leve predorske cevi (krak C), s a j- je b ila intenzivnost deform acij povečana praktično povsod, kjer smo im eli opravka z navedeno plastovitostjo . Celotno južno obrobje hriba Golovec je b ilo že v primarnem kot tudi v sekundarnem napetostnem stanju posledično povezano z g lo b ljim i prem iki, povzročenim i z g lobokim plazenjem, izrazito usm erjenim proti jugu, kar je še dodatno vplivalo na način izvajanja izkopa in vgradnjo prim arnih podporn ih elementov. Enostavna prim erjava med tektonsko poškodovanim i in relativno trd n e jš im i hrib inskim i zlogi z zaglinjeno hrib ino, ki jo predstavljata m eljevec in posamezne plasti peščenjaka, je pokazala, da je b ilo v slednjem m aterialu bistveno lažje izvajanje tehnoioških postopkov izkopa in podpiranja. Delež zmanjšanja kohezije in ne nazadnje tornega odpora p rip isu jem o vp livu hribinske vode, ki je predvsem prisotna v obm očju kraka C. Največji dotoki so znašali do 4 l/s , ki so se v obdob jih intenzivnejšega deževja povečali, potem pa zopet upadli na začetno vrednost. Navedene razmere so zahtevale kako­ vostno in dotokom prim erno d im e n ­ zionirano odvodnjo. OPREMA ZA IZKOP Geotehnični pogoji gradnje so narekovali ustrezno stro jno oprem o, ki je b ila priklagojena tehnološkim c ik lusom v optim alnem obsegu, da je b ilo zaporedje delovnih faz č im bo lj uskla jeno z Gradbeni vestnik • Ljubljana 50 J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec Sl,oing . STAROST AGE ZGORNJI KARBON U P P E R C A R B O N IF E R O U S L IT O LO G U A LITHOLOGY T e k to n sk i z d ro b In t e k to n s k a g l in a Tmctonlc clmy mn d c ru s h e d mmndmtonm Temno siv peščenjak Dark grey sandstone Visoko skrilava in zdrobljen: P e š če n ja k High schistous and crushed Sandstone TECTOMCAi. FEATURES lECTO H O lF& CVRES Si Worin« tata urivea con Subtxmntal thrust rone G u b e F o ld s Thrust zone dipping towards Thiust ione dipping towards Skrilava hribina Schistous rock HDROGEOLOSKE ZNAC. m rnm m Površinska voda Š tio c e water Lokalne vlažne cone Localy dam zones Možni dotoki vode Possible water incomes Mokre cone Wet zones Lokalne vlažne cone Localy dam tones Dotoki vode Water incomes PraČAkOMkNETEŽAVE PROBLEMS EXPECTH) Zruški, stiskanje, možnost metana Caving, squeezing, methane possible Zruški, metan Caving, methane Zruški, stiskanje, m ožnost metana Caving, squeezing, methane possible Območje površinskega plazenja Landslide area KAI PO ONORM B 2203 OKORI! 6220301 AS. PC C3 (50%) - C4 (50%) B3 C3 (50%) - C4 (50%) PC '/J , ROCKCOVER 7 7 Z z SQUENGES OF MUDSTONE AND SANDSTONE SANDSTONE ■ CHUSHED ROCK WITH TECTONIC CLAY Slika 3: Prognozni geološko geotehnični profil predora Golovec [Budkovič, 1997) zahtevami po zveznem napredovanju. Na ta način so se dogajanja v ob lik i sprem em b napetostno deform acijsk ih stanj v n izkonosiln ih hrib inah, ki v pretežni m eri g radijo širše obm očje, in podpornih elementih odvija la zvezno, kar praktično pom eni, da so se prirastki obtežb na podporje časovno razporedili na daljše obdobje. Tak sistem interakcije med hrib ino in podporjem ni dovoljeval večjih pom ikov hribine, posredno pa je om ogočal vzpostavitev bolj enako­ mernega napetostno deform acijskega polja. IZKOP KALOTE IN STOP­ NICE Za izkop kalote sta bila uporabljena bagra (p red orska izvedba) LIEBHERR-912 in L-932. Pri tem je bil bager L-932 uporab ljan izključno za izkop kalote predorske cevi, na enem od dveh bagrov L-912 pa je b ilo m ontirano h idravlično kladivo Montabert BRP900, s katerim je potekal izkop v conah tršega peščenjaka. Izkop stopnice in talnega oboka je potekal z bagrom CAT-225D, v odsekih s trš im peščenjakom pa je bil uporabljan bager L-912 z m ontiran im h id ravličn im kladivom. NAKLADANJE IN TRAN­ SPORT IZKOPANEGA MATERIALA Nakladanje izkopane hrib ine pri izkopu kalote je potekalo z nakladalcem Catterpilar 950E. Izkopana hribina, ki se je nakladala z nakladalcem na dum perje tipa Catterpilar D25C nosilnosti 25 ton, je b ila v pretežni meri odpeljana na deponijo, oddaljeno prib ližno 2.0 km od predora. Pri izkopu stopnice in talnega oboka se je s prej navedenim bagrom CAT-225D izkopana hribina nakladala na dum perje. Ker so mehanske lastnosti' izkopane hrib ine v pretežni meri neprim erne za vgradn jo v nasipe, se je b il izkopani material sproti odvažal na deponijo. OPREMA ZA VGRADNJO PODPORNIH ELEMENTOV VGRADNJA JEKLENIH PODPORNIH LOKOV IN ARMATURNE MREŽE Za vgradnjo jeklenih podpornih lokov in arm aturne mreže sta b ila uporabljana bagra L -932 in L-912, s katerima je potekala vgradnja oz. dviganje na tleh sestavljen ih predorskih lokov na prave pozicije v pro filih in nakladalec CAT 950E J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec -jekleni lok TH29 s te e l s e g m e n t T H 2 9 m MA brizgan beton S te e l fibre sho tcre te 1, mreža Q189 1 w irem esh Q 1 8 9 / / / < rizgan beton d=20 cm sho tcre te d = 2 0 cm , / 2 , mreža Ö189 2 wirem esh/ Q 1 8 9 brizgan beton d=15 cm y s h o tp re te ^ = 15 cm sidro IBO (SN) N=350 kN l=min. 6.0 m, maks.16.0 m sidro IB O (S N ) N = 3 5 0 k N l=m in . 6 .0 m , m a k s .1 6 .0 m Slika 4: Shematski prikaz podpornih elementov v predoru Golovec kot dvižna p latform a pri nam eščanju arm aturnih mrež. VGRADNJA BRIZGANE­ GA BETONA Pri vgradn ji brizganega betona je b il v predoru Golovec prvič v S loven iji upo­ rab ljen m okri postopek brizganega betona. Za brizganje oz. nanašanje brizganega betona je bil uporabljen stroj za brizganje betona MEYCO Spraym obil z vgrajeno črpalko za beton, h idravlično lafeto za stro jno nanašanje betona in procesno vodenim sistemom za kontrolo pretoka betona in doziranja pospešila za h itro vezavo betona. VGRADNJA HRIBINSKIH SIDER IN JEKLENEGA CEVNEGA ŠČITA Za vgradnjo hrib inskih s ider in jeklenih perfo riran ih cevi premera 115 mm cevnega ščita sta b ili uporabljani vrtalni garn itu ri Atlas Copco BOOMER H352. Vrtalna oprema je bila sprva namenjena izključno vrtanju m inskih vrtin oz.vgradnji sidrnih sistemov. Vgradnja cevnega ščita pa je b ila izvedena z m od ific iran im i lafetami vrtalne garniture, oprem ljene z novim i vrta ln im i kladivi COP 1238ME, ki je s tem dodatkom om ogočila večna­ mensko uporabo vrtalne opreme. Za in jektiran je s ider in jeklenih per­ foriran ih cevi cevnega ščita sta b ili uporabljeni in jektirn i črpalki M AI-400 za in jek tiran je s ider sistem a IBO oz. injektirna postaja UNIGROUT 4 0 0 -1 2E za in jektiran je cevnega ščita. Ta je om ogočala h itro vgrajevanje velikih ko ličin in jektirne mase, ki je potrebna za zapolnitev jeklenih cevi praznih prostorov v okoliški hrib in i. Na ta način je bil utrjen svod v stropnem delu kalote in s tem dana možnost izvajanja izkopa. OPIS TEHNOLOŠKIH FAZ GRADNJE CEVNI ŠČIT Izrazita nestab ilnost stropa je kljub vgradnji p redviden ih su lic v prvi fazi izkopa kalote zahtevala spremembo teh­ nologije varovanja kalote. Odločitev, ki je narekovala uporabo dodatnih podpornih elem entov, kot sta jekleni cevni šč it in začasni ta ln i obok, je zahtevala uvedbo tehnoloških postopkov vgradnje teh sistem ov v relativno pretrtih hrib inah. Predvsem vgradnja cevnega šč ita iz jek len ih perforiranih cevi prem era 115 mm, ki so b ile po končani vgradnji zainjektirane, je relativno zapletena operacija, ki je zahtevala izkušnje rudarjev, ki so opravlja li ta dela. Cevni šč it je bil vedno vgrajen v zgornji del stropa kalote ob upoštevanju prekrivanja od 4 m do 6 m, kar je om ogočilo varno napredovanje izkopa in vgradnjo podpornih elem entov. Za ta namen je b ila uporab ljena vrtalna garnitura A.C. Boomer H352, pri čem er je moral izvajalec zaradi izkopa predorskih cevi z južne kot tudi severne strani za izvedbo cevnega ščita oprem iti dve vrta ln i garn ituri. Večino vrtin za vgradnjo cevi je b ilo izvedenih z vrtalno tehniko sistem a B00DEX, ki je z v id ika obrabe vrtalnega pribora in s to riln o s ti re lativno dobro ustrezal k rite rijem pri vgradnji v mehkejših conah, medtem ko je bila v conah z menjavanjem m ehkejših in trših hribin z gledišča storilnosti boljša J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec vrtalna tehnika ALWAG. Problem i, povezani s tem tehnološkim postopkom, so se z rca lili predvsem v neustrezni kakovosti vrtalnega pribora, kar je močno vplivalo na h itrost vgradnje. POMEMBNEJŠI PODAT­ KI O VGRAJENIH KOLI­ ČINAH CEVNEGA ŠČITA V PREDORU GOLOVEC - skupno število vgrajenih odsekov: 91 - skupno število vgrajenih cevi: 2737 - skupna dolžina vgrajenih cevi: 37660.Om - povprečna dolžina odseka: 13.75m - povprečno število cevi/odsek: 30 - poraba injektirne mase: 715540kg - povprečna poraba na m cevi: 19kg - povprečen čas vgradnje/odsek: 41.5h - povprečen čas vgradnje na m cevi: 6.0min IZKOP KALOTE IN VGRAJENI PODPORNI UKREPI Vgradnji in in jektiranju cevnega ščita je sled il izkop kalote predora. Vsa izkopna dela so bila izvedena z bagerji, redkejši odseki trše hrib ine pa so b ili izkopani s h idravličn im kladivom , nam eščenim na ustrezni bager. Bagerski izkop je zajemal pri koraku napredovanja 0.8 - 1 .2 m, najprej izkop 2.3 m širokega pasu hrib ine po obodu predora. Glede na lokalne geotehnične pogoje je izkop, ki mu je s led ilo nakladanje in odvoz hribine na deponijo, potekal v več fazah ob takojšnjem na­ našanju varovalne plasti mikroarmiranega betona debeline 15 cm. Čelo kalote je bilo pri izkopu oblikovano skupaj z varovalnim jedrom , katerega ve likost in ob lika sta b ila prilagojena trenutn im h rib inskim razmeram. Sta­ b ilnost varovalnega jedra je bila glede na hribinske pogoje največkrat zagotovljena z varovaln im obrizgom iz brizganega betona ozirom a s s id ri, a rm aturn im i mrežami in brizganim betonom debeline do 20 cm v conah s slabšim i hrib inskim i karakteristikam i. Po končanem izkopu predpisanega koraka je s led ila vgradnja arm aturne mreže Q189, jeklenega predorskega loka z maso 29 kg/m (TH 29) in druge nosilne plasti brizganega betona d = 20 cm tako, da je debelina brizganega betona (m ikroarm iranega in navadnega) pred izkopom naslednjega koraka znašala najmanj 35 cm. Vgradnja sidrnega sistema je potekala po končanem krajšanju varovalnega jedra. S idrn i sistem so v pretežni meri sestavlja la IBO sidra dolžin 6 - 16 m. Tehnološki postopek vgradnje IBO sider je b il izbran zato, ker v tako neugodnih h rib inskih razmerah ni b ilo možno zagotoviti obsto jnosti re lativno do lg ih s idrn ih vrtin v času od zaključka vrtanja do vgradnje injektirne mase in nosilnega jeklenega sidrnega droga. Obenem je z vgradnjo sider potekala vgradnja druge plasti arm aturne mreže Q189, po končanem injektiranju vgrajenih sider pa t Slika 5: Shematski prikaz delovišč pri izkopu predora Golovec J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec je s le d ila še vgradnja zadnje plasti brizganega betona d = 15 cm, s čim er je b ila dosežena zahtevana debelina primarne obloge d = 50 cm. Poleg glavnih podpornih elementov je bil g lede na sproti ugotovljene hrib inske razmere v veliki dolžini kalote predora vgrajen začasni talni obok, s čim er je bila dosežena sklenitev primarne obloge predora že v kaloti, kar je skupaj z vgradnjo razširjene pete kalote (»e leph­ ant foot«) preprečevalo posedanje celotne kalote. Na nekaterih odsekih je zaradi prevelikh d iferenčnih posedkov stropa in bokov kalote, ki so b ili pos­ ledica ekstremno visokih hrib inskih obtežb na prim arno podporje, priha ja lo do pojavljan ja vzdolžnih razpok v stropu predorskih cevi. To je zahtevalo sana­ cijska dela v oblik i dodatnega sidranja in ponovni spo jitv i obloge iz brizganega betona v nosiln i obroč okrog predorske cevi. IZKOP STOPNICE IN TALNEGA OBOKA Izkop stopnice in talnega oboka je potekal v po lov ičn i š irin i predorske cevi, saj je b ila druga polovica namenjena dostopu in odvozu izkopane hrib ine pri izkopu kalote. Izkopna dela na stopnici so se izvajala z bagerjem in d irektnim nakladanjem hrib ine na dumperje. Sukcesivno se je izvajalo podaljševanje vseh podpornih elementov iz kalote v s topn ico tako, da je skupna debelina brizganega betona tudi v stopnici znašala 50 cm. Dolžina vgrajenih sider v stopnici je znašala od 12 m do l 6 m, odvisno od h rib inskih razmer. Izkop talnega oboka je potekal od globine -1 .2 m ob bokih predora do globine -3 .2 m v sred in i predora pod n ive leto cestišča. Dolžina posameznega odseka talnega oboka je v enem izkopnem koraku znašala največ 8.0 m. V izkopano in delno opaženo gradbeno jamo talnega oboka je bil v vsakem odseku vgrajen beton MB30. Da je b il nosiln i obroč primarne obloge predorske cevi sklenjen, je moral biti ta ln i obok v bokih predora v celotni dolžini izdelan pod oblogo iz brizganega betona. Sklenjeni nos iln i obok okrog predorske cevi ni dopuščal dodatnega posedanja, kar se je odrazilo na zelo hitrem um irjanju posedkov. Ta dogajanja so posredno vplivala na izvajanje drugih del v predoru. Doseganje deform acijskega kriterija , ki je v danem prim eru znašal 8 + / - 2 m m /m esec, je om ogočilo vgradnjo notranje obloge predora že v časovnem presledku dveh do treh tednov za dokončanim talnim obokom. ČASOVNI POTEK NA­ PREDOVANJA V projektu gradnje predora Golovec je bil načrtovan izkop v sm eri južni portal (M alence) - severni portal (B izovik), čemur se je prilagod il izvajalec SCT,d.d. tako, da je postavil gradbišča na južnem portalu predora. Z izkopom predorske cevi D je izvajalec pričel v sredini junija 1997, medtem ko naj bi sledil izkop cevi C v časovnem zamiku 30 - 40 dni. Izredno zahtevna hrib inska zgradba na začetku cevi kraka D, ki so jo še dodatno poslabšali g lobok plaz na južnem pobočju Golovca in velike težave pri prehodu iz portala v rudarski del predora kraka C, so b ile vzrok za zastoj, tako da je po sprem em bi tehno lo g ije izkopa z uporabo cevnega ščita možno govoriti o pravem začetku izkopa predora šele v januarju 1998. Zahtevani rok dokončanja gradnje, predvsem pa končana gradnja vsaj ene predorske cevi (krak D) do predvidenega roka je pogojevala pričetek izkopa tudi s severne strani, k jer pa zaradi nedokončanja osnovnega nasipa med viaduktom Bizovik in porta li ter nepripravljen ih porta ln ih zgradb z izkopnim i deli ni b ilo možno pričeti pred aprilom 1998. Ves čas gradnje je izvajalec SCT - upoštevaje hribinske razmere ter velikost predorskih cevi - predvideval v kaloti izkop dveh korakov dolžine po 1.0 m na dan, čemur je z ustrezno dinam iko sledil tudi izkop stopnice in ta lnega oboka. Zaradi vgradnje cevnega šč ita , ki je vsakič pom enila trenutno prekin itev izkopnih del v kaloti, je b ilo potrebno zmanjšati povprečni načrtovanim i dnevni napredek na 1.5 m za vsako delovišče, kjer je potekalo napredovanje. Ker je k ljub vgradnji cevnega šč ita in načrtovanih podpornih e lem entov še vedno na določenih odsekih p riš lo do povečanih deform acij prim arne obloge, so b ila dela na napredovanju v teh prim erih ustavljena, dokler niso b ila izvedena dodatna dela na podpiranju ali sanaciji že preveč deform irane obloge predora. Zato so napredki pri gradnji tega zahtevnega objekta, ki so prikazani v preglednici 1, resničen odsev zapletenih in zahtevnih geološko geotehničnih pogojev, ki so prisotn i na širšem obravnavanem obm očju. OPIS ZAMIKOV TEHNOLOŠKIH FAZ GRADNJE GLEDE NA POGOJE IZVAJANJA DEL Shematski prikaz de lovišč z osnovnim i razdaljami, ki so bile določene za izkop predora v kategoriji C3 je prikazan na sliki 5. Glede na ugotovljene geotehnične pogoje gradnje, je bila v spremenjenem projektu izkopa predora Golovec podana zahteva, da mora b iti ta ln i obok v ce lo tn i š ir in i predorske cevi zaključen v na jvečji oddaljenosti 70 m od čela kalote. Navedena zahteva je p redstavlja la izvajalcu ob uporabi visoko zm og ljive mehanizacije s pripadajočim i gabariti in upoštevanju tehnoloških zahtev, od katerih je bila izjemno pom embna tista, ki se je nanašala na takojšen nanos brizganega betona, ter zahtevani dinam iki J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec Mesec D-jug m m* D-sever m m* C-jug m m* C-sever m m* jan.98 0,9 1 0,5 1,2 feb.98 1,4 1,7 0,5 1,3 mar.98 1,1 1,7 0,7 1,2 apr.98 1,6 1,8 0,7 0,9 0,6 1,3 maj. 98 1 1,8 0,8 1,4 0,7 1,5 jun.98 1,2 1,7 1,2 1,5 0,2 1,1 jul.98 1,5 1,7 1,5 1,7 0,3 1 avg. 98 1,6 1,9 1,6 1,8 0,2 1,9 sept.98 1,2 1,6 okt. 09 1,2 1,8 1,0 1,1 nov.98 1,3 1,6 0,6 1,1 dec.98 1,3 1,7 1,2 1,5 jan.99 1,8 2,1 1,3 1,8 feb.99 1,3 1,8 0,9 1,3 mar.98 2,2 2,2 0,5 2,0 m* - predstavlja napredek v dneh, ko je bil izvajan izkop kalote Preglednica 1: Časovni potek napredovanja izkopa predorskih cevi Slika 6: Razpored stro jne opreme v kaloti izkopa, velike problem e predvsem pri zm anjševanju razdalje med kaloto in stopnico. V nasprotju s tem je vgradnja talnega oboka v razdalji 20 -30 m za stopnico potekala brez težav. Največji problem i pri krajšanju razdalje med kaloto in stopn ico so nastop ili v odsekih z nadpovprečno ve lik im i konver­ gencami, kjer so m orale aktivnosti pri izkopu kalote zvezno s led iti izkopu s tako jšn jim nanosom varovalno-nosilne plasti m ikoarm iranega brizganega betona. S slike 6, kjer je podana razporeditev najnujnejše opreme z gabariti v kaloti, je razvidno, da je za norm alno in učinkovito delo v kaloti v času izkopa potrebna m inim alna razdalja do stopnice vsaj 30 m. Vsako manjšanje odda ljenosti pod to razdaljo je zaradi daljšega transporta hribine od čela kalote do dum perja, nameščenega v tem prim eru v s topn ic i oz. talnem oboku, pom enila da ljš i čas izkopa kalote in vgradnje m inim alnega obsega podpornih elem entov, s tem pa tudi poslabšanje varnostnih razmer pri izkopu kalote. J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec REZULTATI GEOTEHNIČNE SPREMLJAVE IN MERITEV Stalna geološka spremljava izkopnih del poteka od začetka gradnje predora z nam enom, da je po eni strani mogoče pripraviti prognozne geološke pro file in po drugi strani analizirati neenakomerne deform acije primarne obloge predorskih cevi. Dežurni geolog je sprotne ugotovitve predstavil v oblik i geoloških posnetkov, iz katerih je vidna poleg strukture tudi inženirsko-geološka ocena določenega preseka. Na s lik i 7 prika­ zujemo dva značilna prereza, iz katerih se vid i zapletenost in sprem enljivost obravnavane geološke zgradbe. M eritve pom ikov reperov, vgrajenih v prim arno ob logo , je izvajal Geo- grad.d.o.o., vrednotil pa ZAG - Zavod za gradbeništvo Republike Slovenije, ki je v sklopu geotehničnih opazovanj izvajal še nekatere m eritve sp e c ifičn ih deform acij in pom ikov z ekstenzom etri v okoliški h rib in i. Ker je b ilo še posebej izpostavljeno vprašanje vpliva izkopa kraka C na že zgrajeni krak D (vpliv leve predorske cevi na desno), je IRGO izvajal specialne m eritve pom ikov in spec ifičn ih deform acij v merskem pro filu na stacionaži 3 .0 + 4 7 (krak D), da bi bil natančno ugotovljen om enjeni vpliv. Splošna ocena časovnega razvoja pom ikov ostenja predorskih cevi kaže na to, da je b ilo prisotno pri gradnji intenzivno širjen je deform acijsk ih menjavanje meljevca in peščenjaka z vpadom proti vzhodu, razpokano, težave pri obvladovanju predvsem levega dela stropa, v desnem delu kompakten peščenjak interbeding o f siftstone and sandstone inclined to east, cracked, difficult handling mainly a t le ft part o f tunnel "roof, in the right part there is compact sandstone območje gubanja in prelamljanja, tektoniki sledijo tudi plasti meljevca in peščenjaka, ki so močno zaglinjene g e n e r a l n i v p a d 1 8 0 / 4 0 fo ld ing and fa u ltin g area fo llow e d by la ye rs o f s ilts tone and sandstone s t r o n g l y f i l l e d b y c l a y , g e n e r a l i n c l i n a t i o n 1 8 0 / 4 0 Slika 7: Značilna prečna geološka prereza izkopa [Beguš 1998) Gradbeni vestnik • Ljubljana 50 J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec procesov okrog predorskih cevi, ki se je kazalo tudi na površini na relativno širokem obm očju. Poleg navedenega je bilo jasno ugotovljiva sprem en ljivost velikosti in smeri deform acijskega polja, ki je b ilo razširjeno 30 m pred izkopnim čelom in segalo nazaj tudi do oddaljenosti 50 m za izkopnim čelom . Plastično preoblikovanje karbonskih skladov, ki v pretežni meri sestavlja jo širše obm očje okrog predora, se praktično kaže tako v š ir in i tovrstn ih vplivov kot v relativno hitrem um irjan ju časovnih razvojev deform acij, ko je primarna obloga, v katero je vključen tudi talni obok, v celoti sklenjena. Glede na rezultate triosn ih strižnih preizkusov karbonskih hrib in, ki jasno kažejo, da imam o tudi pri manjših hrib inskih napetostih opraviti z izrazitim p lastičn im preoblikovanjem , ni večje razlike med vrhunskim i in rezidualnim i s trižn im i trdnostm i, saj se bistveno sprem eni le kohezijski delež, ki pa se popolnom a ne izčrpa niti pri večjih deform acijah. Te ugotovitve kažejo izm erjene deform acije v predoru, na površini, kakor tudi analize sekundarnih napetostno deform acijskih stanj v oblogi in oko liški h rib in i, ki so bile izdelane z metodo končnih elem entov (MKE) na IRGO. Za boljše razumevanje navedenih ugotovitev podajamo na s lik i 8 razvoj pom ikov točk v prim arni oblogi v odvisnosti od časa. SKLEP Funkcionaln i in geom etrijsk i pogo ji gradnje, ki m orajo b iti izpo ln jen i pri načrtovanju in gradnji določenega podzemnega objekta, posredno določajo obliko in ustreznost danim geotehničnim razmeram, ki so značilne za vsako obm očje posebej. Ocene bistvenih geotehn ičn ih param etrov, ki vp liva jo na izbor tehnoloških postopkov izkopa in podpiranja, so v tesni povezavi z rezultati raziskav in prilaga jan ju karakteristik širšem u obm očju. Redukcije trdnostn ih in deform ab ilnostn ih param etrov so še posebej pom em bne v prim erih, ko so n izkonosilne hrib ine sestavni del š irš ih kalota top head ing . stopnica (desno) bench (right) . ta l. obok (levo) invert (left) . stopnica (levo) bench (leti) ta l obok (desno) invert (right) 280 260 240 220 200 ČAS IZGRADNJE TIME OF CONSTRUCTION CJ (UQ_ CL CDro «J E E E O CN tN JI oo' c3 lOCN Slika 8: Časovni razvoj pomikov primarne obloge predorske cevi J. LIKAR: Geotehnične in tehnološke posebnosti gradnje predora Golovec obm očij, kjer poteka gradnja podzemnih prostorov z nizkim nadkritjem. Izkop in vgradnja primarnih podpornih elem entov v tripasovnem dvocevnem predoru Golovec sta pokazala, da je obvladovanje sekundarnih napetostno deform acijsk ih razmer, ki so prisotne v oko liški h rib in i in širšem obm očju, možno izvesti s pom očjo o jačenih podpornih elementov ob predhodni stab ilizaciji stropa in čela izkopa. Sprotna geološka in geotehnična sprem ljava sta om ogočili ustrezno prilagajanje tehnoloških postopkov gradnje sprem enljiv im hrib inskim pogojem . Ti se predvsem zrca lijo v anizotropnih in nizkih trdnostn ih lastnostih h rib in po eni in v pogostih lokalnih anom alijah in tektonskih pojavih v m ikro in makro strukturi nastopajočih karbonskih skladih po drugi strani. Kratkoročna obsto jnost in pogosta nestabilnost h rib in zahtevata pri gradnji tako velikega podzemnega objekta hitro in kakovostno vgradn jo načrtovanih pod­ pornih e lem entov, predvsem m ikroar- m iranega brizganega betona kot prvega nosilnega podpornega elementa pri napredovanju. D eform acijske sprem em be na širšem obm očju in u go tov ljen i vp liv i gradnje predorskih cevi ene na drugo so pokazali, da so b ili načrtovani podporni elementi kot tudi uporab ljeni tehnološki postopki gradnje prim erni glede na dane pogoje. Relativno toga prim arna obloga in sp rem lja joč i s idrn i sistem kot sestavna dela prim arnega podporja sta na določen ih m estih, kjer je p riš lo do m anjših prekoračitev nosiln ih sposob­ nosti, pokazala, da je prisotno ekstremno napetostno stanje v okoliški h rib in i in da vp liv i gradnje segajo široko na površini nad predorom. Dosežena h itrost gradnje v izjem no zahtevnih geotehničnih pogojih je rezultat usklajenega in ustreznega izvajanja sodobnih tehnoloških postopkov izkopa in podpiranja in ne nazadnje plod zglednega sodelovanja dom ačih s tro ­ kovnjakov na tem področju. LITERATURA IRGO, G eotehnična analiza g radn je predora v Zideh, in te rno p o ro č ilo , 1998 IRGO, G eotehnična analiza g radn je predora G olovec, in te rno p o ro č ilo , 1998 ZAG - Zavod za g radbe n iš tvo S love n ije , M eritve de fo rm a c ij v predoru G olovec, in terno p o ro č ilo , 1998 G eoinženiring d.o .o ., G eološka sprem ljava izkopa v predoru G olovec (in terno p o ro č ilo ), 1998 Tuing , d .o .o ., PGD - PZI Predora GOLOVEC, 1997 S chubert, W., Im portance of sho tcre te supp ort in squeezing rock. Proc. Int. Conf. On Sprayed C oncrete, Fagernes, Norway, 1993 Ladanyi, B., T im e-depende n t response of rock around tunne ls . C om prehensive rock Eng. 2, Elsevier, A m sterdam , 77 - 1 1 2 , 1 9 9 3 W ittke , W ., Rock M e c h a n ic s -T h e o ry and A p p lica tio n s w ith Case H isto ries , S pringer, 1990 W ittke , W., Design and co n s tru c tio n of a sha llo w tu n n e lw ith large span in an urban area, Int.J. of M in . a Geol. Eng., Vo l. 6, S. 127 - 146, Chapm an and H all, 1988 P o ise l, r. et a ll., T unn e llin g in lands lide s, EUROCK '9 6 , V o lum e 1, Torino 6 6 7 -6 7 4 ,1 9 9 6 P o ise l, R. et a ll., T unne lling in lands lide s, EUROCK '9 6 , V o lum e 1, Torino, 6 8 9 -6 9 6 ,1 9 9 6 A. PRISTAVEC: Kontrola napetosti in stabilnosti konstrukcije prevoznega dvižnega delovnega odra KONTROLA NAPETOSTI IN STABILNOSTI KONSTRUKCIJE PREVOZNEGA DVIŽNEGA DELOVNEGA ODRA OF MOBIL LIFTING WORKING PLATFORM STRUCTURE STROKOVNI ČLANEK UDK 6 2 1 .86 : 624 ANTON PRISTAVEC P O V Z E T E K V prispevku prikazujemo dokaz nosilnosti in uporabnosti konstrukcije prevoznega dvižnega žerjava. Ker je roka naprave zelo vitka, moramo opazovati ravnotežje na deformirani konstrukciji. Uporabimo teorijo velikih pomikov. Zaradi tega odpade kontrola uklona roke žerjava. Kontrolo lokalne stabilnosti stojin in pasnic škatlastih prerezov opravimo po metodi nosilne širine. Ker je roka sestavljena iz gibljivih teleskopov, moramo kontrolirati tudi lokalne pritiske na drsnih blazinicah in pasnicah prerezov. S U M M A R Y The contem porary trends in civil engineering have a tendency to create lighter and slimmer structures. These structures show larger displacements and deformations, which are not negligible w ith respect to s tru c tu re dimensions. Here, the common linear analysis is not sufficient and an non-linear analysis with the second order effects has to be done. In this case, no bar buckling check is necessary. The elastic global analysis is used. The design of the members takes into account the possible limits on the resistance of cross-sections due to local buckling by means of effective widths. A v to r : mag. Anton Pristavec, univ. dipl. inž. strojništva, Štajerski tehnološki park, FEM Consulting d.o.o. Pesnica 20a, 2211 Pesnica OPIS PREVOZNEGA DVIŽNEGA DELOVNEGA ODRA sanacijska dela v gradbeništvu. Ker je dvižni oder nam enjen tudi uporabi v zaprtih prostorih , mora b iti z ložljiv , okreten in imeti predpisane gabarite. Te zahteve lahko izpoln im o le z zložljivo in sestavljeno roko. V zgornjem delu roke dvižnega odra sta dva teleskopa, ki se istočasno premikata. Prem ikanje te le s­ kopov dosežemo s h id rav ličn im c ilin d ­ rom in vrvjo, ki povezuje oba teleskopa.Z napravo opravljam o vzdrževalna in A. PRISTAVEC: Kontrola napetosti in stabilnosti konstrukcije prevoznega dvižnega delovnega odra Na koncu drugega teleskopa je snem ljiva košara za eno osebo. Zgornji in spodnji del roke sta povezana s škarjastim m ehanizm om , ki om ogoča gibanje zgornjega dela roke od navpičnega do vodoravnega položaja. Roke nagibamo s h id ra v ličn im i c ilin d ri. Spodnja roka in h id ravličn i c ilinder sta členkasto vpeta v v r tiln i s to lp . V vrtilnem sto lpu je mehanizem , ki om ogoča vrtenje roke oko li vertikalne osi. V rtiln i s to lp in podvozje sta povezana s k ro g ličn im aks ia ln im ležajem. Na podvozje so pritrjene podporne noge, ki jih nagibamo s h id ra v ličn im i c ilin d ri. Ker krm ilim o h id ravlične c ilind re posam ično, lahko postavim o napravo tudi na neravnem terenu. Dvižni oder prevažamo z osebnim avtom obilom srednjega razreda. Vlečno oje je zgornja roka. Da p ripe ljem o dvižni oder v notranje prostore, morajo biti vrata široka 80 cm in visoka 2 m. V tem primeru uporabimo prečno podvozje, ki ga s h idravliko spustim o do vozišča. Prečno podvozje je š iroko 780 mm. Višina zloženega delovnega odra je 1980 mm. Pri iztegnjeni navpični legi roke je dvižna v iš ina prib ližno 20 m. V vodoravnem položaju je doseg roke okoli 10 m. Ker je prečni prerez roke škatla z d im enzijam i 250x180x3, je roka zelo vitka in gibka. Prerezi teleskopov so še manjši. Proti prevrn itvi varujem o dvižni delovni oder s tipa li v podložnih ploščah podpornih nog. Prevozni dvižni delovni oder je narejen iz visokotrdnostnega jekla S690Q (StE 690). H idravlični c ilind ri so iz S355 (St 52). Sorniki so iz jekla za poboljšanje. Slika 1: K arakteris tičn i položaji pre­ voznega dvižnega delovnega odra. Gabaritne mere. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 5995 7320 A. PRISTAVEC: Kontrola napetosti in stabilnosti konstrukcije prevoznega dvižnega delovnega odra RAČUNSKI MODEL KONSTRUKCIJE ODRA Prevozni dvižni delovni oder je sestavljen iz roke in podvozja. Roka je sestavljena iz: • spodnjega dela roke • zgornjega dela roke • prvega teleskopa • drugega teleskopa in • h id ravličn ih c ilindrov. Podvozje je sestavljeno iz: • vrtilnega stolpa • oh iš ja podvozja • podpornih nog in • h id rav ličn ih c ilindrov. Zaradi kom pleksnosti sm o konstrukcijo analiz ira li na dveh m odelih: • na m odelu roke in • na m odelu podvozja. V prvem m odelu smo m ode lira li roko naprave z lin ijsk im i e lem enti s šestim i prostostn im i stopnjam i v vozlišču. Prečni prerezi rok in te leskopov so škatlaste oblike z zaokroženimi vogali (sl. 3). Slika 2: Združena modela roke in podvozja 2 t a) t t . 1 f s \ _______ _______ / b ) Slika 3: Model gibke a) in toge b) zveze rok te r hidravlike s sornikom A. PRISTAVEC: Kontrola napetosti in stabilnosti konstrukcije prevoznega dvižnega delovnega odra Podvozje je sestavljeno iz vrtilnega stolpa, ohišja, osi, hidravličnih c ilindrov in podpornih nog, Ohišje je zvarjeno iz pločevin, ojačenih z rebri. Podvozje smo m odelira li z lupinskim i in lin ijsk im i ele­ m enti. Paziti moramo, da so p rik ljučki spodnje in zgornje roke ter p rik ljučk i h idravlike dovo lj togo m odelirani. Pri prem ajhni togosti p rik ljučkov rešitev sistem a ravnotežnih enačb divergira a li pa so bočni pom iki preveliki. M odeliranje, napetostno in stabilnostno analizo konstrukcije dvižnega delovnega odra smo opravili s programom ESA Pri­ ma Win na osebnem računalniku. [ESA Prim a Win, Reference manual, SCIA Group n.v. Scientific Application G ro u p , Industrieweg 1007, B -3540 H erk-de- Stad, Belgie; www.scia.be] Pri računanju sm o upoštevali naslednje robne pogoje: Podpiranje modela roke Roka je členkasto vpeta v vrtiln i stolp. Robni pogoji vvozlišču na spodnjem delu roke: u = u = u = O,

l/ J ) Slika 8: Neprimerno oblikovane plastične blazinice. Sila N se prenaša na zunanjo pasnico. V zgornji del roke sta vstavljena dva g ib ljiv a teleskopa, ki lahko drs ita po p lastičn ih blazinicah. B lazinice so razmaknjene tako, da lahko lovimo upogibni m om ent prek dvo jice sil. Zunanja blazinica ( ob ustju teleskopa) prestreže tudi strižno s ilo . Pritisk notranjega teleskopa na zunanjega se prenaša prek p lastičn ih b lazin ic na pasnice škatlastih prerezov. Ker so pasnice plošče, moramo blazinice oblikovati tako, da se obrem enitve prenašajo č im bo lj v zaokrožene vogale škatlastega prereza. Lokalno lahko prereze ojačim o z zunanjim i obroči. Napetosti v sprednjem rebru so 600 MPa. V lup in i pri drugem rebru so napetosti 900 MPa. Na vrhu drugega rebra so napetosti 1400 MPa. V lupin i za rebroma je napetost 800 MPa. Napetost so nad m ejo p lastičnosti. Visoke napetosti so posled ica nepravilnega oblikovanja p lastičn ih blazinic. Plastične blazinice m oram o ob likovati tako, da se lokalni p ritisk te leskopa prenaša v zaokrožene vogale prečnega prereza. KONTROLA NAPETOSTI V PODVOZJU Slika 9: Obremenitev lupine Napetosti v podvozju sm o ana liz ira li z A. PRISTAVEC: Kontrola napetosti in stabilnosti konstrukcije prevoznega dvižnega delovnega odra sigE- [MPa] Slika 11: Pravilno oblikovane p las tič ­ ne blazinice. Sila N notranjega teleskopa se preko vogalov prenaša na zunanji teleskop. linearnim izračunom, saj je konstrukcija toga. Stene podvozja so ojačene s številn im i rebri, zato nism o kontro lira li lokalnih izbočitev plošč. Podporne noge in h idravlične c ilindre smo kontro lira li kot palice na upogibno mejno nosilnost in uklon. KONTROLA POMIKOV Pomike smo kontrolira li na modelu roke, saj so pom iki na podvozju m ajhni. Vertikalni pom ik na podvozju je 11 mm, horizontalni pa 3 mm. Pomike smo kon tro lira li za tri karakteristične položaje roke (navpično, pod kotom 50° in vodoravno). Obtežbe niso povečane z varnostnim i faktorji. KONTROLA STOJNOSTI PRI DELOVNIH POGOJIH Stojnost smo kon tro lira li na modelu podvozja, ki smo ga obtežili z lastno težo, težo oprem e, akc ijsk im i s ilam i roke in vetrom .. Upoštevali smo, da se v rtiln i sto lp vrti in da se roka dviga in spušča. Pri kontroli smo ugotovili, da se naprava pri delovni obtežbi ne prevrne le, če je roka navpično. Prevrnitev naprave preprečim o s tipa li v podložnih ploščah. Kadar pade tlačna sila v tipa lu pod predpisano vrednost, elektronika onem ogoči iztegovanje teleskopov. KONTROLA DVIŽNEGA DELOVNEGA ODRA PRI PREOBREMENITVI Pri preobrem enitvenem preizkusu obesim o breme 250 kg na košaro in ga dvignem o 100 mm nad tla. Podporne noge fiksiram o in izklopim o tipala. Napetostno in stab ilnostno kontro lo pri preobrem enitv i smo opravili na m odelu roke in podvozja. A. PRISTAVEC: Kontrola napetosti in stabilnosti konstrukcije prevoznega dvižnega delovnega odra Najprej smo izračunali reakcije v m odelih roke za tri karakteristične položaje (navpično, pod kotom 50° in vodoravno) ter kon tro lira li napetosti v konstrukciji roke. Z akcijam i v podporah roke smo obrem enili podvozje in preverili napetosti v sestavnih delih. U gotovili smo, da se napetostno stanje pri preobrem enitvi prib ližno ujem a z napetostmi pri obratovanju naprave. SKLEP Vitko roko naprave smo kon tro lira ti po te o riji drugega reda. Pri popolnom a iztegnjeni roki in delovni obtežbi so vertikalni pomiki na vrhu 730 mm . Prečne prereze teleskopov m oram o kon tro lira ti tud i na lokalne pritiske p lastičn ih blazinic. Podvozje je narejeno iz debelih pločevin. Ker je podvozje togo, zadostuje linearna napetostna analiza. S to jnost naprave pri delovni obtežbi m oram o zagotoviti s tipa li p ritiska v podporn ih nogah. Tipala preprečijo iztegovanje te leskopov, ko padejo reakcije v podporah pod predpisano vrednost. u x = 61p m m Slika 13: Vodoravni in navpični pomiki roke (ux, uz) uy 6l 5 mm ~ iS = F -T - ;j Slika 12: Bočni pomiki roke uy LITERATURA DIN 18 800, S tahlbauten, novem ber 1990. DIN 15 018, Krane, novem ber 1984. DIN 15 120, Fahrbare H ubarbe itsbühne, septem ber 1976. T h ie le , Lohse, S tahlbau, B.G .Teubner, S tu ttgart, 1997. Spoštovani! S lovenski g radben ik i se ponašam o s svo jo strokovno-znanstveno revijo “ Gradbeni vestn ik” , ki izhaja že 50. leto! K ljub vm esnim kriznim obdobjem v slovenskem gradbeništvu, je revija ohranila svojo kvaliteto in naročnike tud i po zaslugi sodelovanja gradbenih p o d je tij in posam eznih strokovn ih inš tituc ij, ki so om ogočila izdajanje revije s svo jim i vseb inskim i in reklam nim i prispevki. “ Gradbeni vestn ik” je revija, s katero predstavljam o slovenski in tu ji javn os ti naše znanstvene in strokovne dosežke z vseh p o d ro č ij gradbeništva, obenem z izobražujem o in stanovsko povezujem o kolege, saj je rev ija tu d i č lansko g la s ilo Zveze gradbenih inženirjev in tehnikov S lovenije (od maja 1998 sta lne č lan ice Evropske zveze gradbenih inženirjev - ECCE). K sodelovanju vabim o vsa zainteresirana gradbena podjetja, da revijo podprejo, obogatijo in počastijo s svo jim i predstavitvam i in rek lam nim i oglasi. T em eljna moč Vašega p o d je tja so s trokovn jak i, n jihova moč pa je znanje in dobra in fo rm acija ! Za reklamne oglase se priporočamo po naslednjem ceniku: 1/1 barvni oglas na naslovn ic i 200 .0 0 0 ,0 0 SIT 1/1 č r n o - b e l i 1 00 .000 ,00 SIT 1/2 barvni 1 00 .000 ,00 SIT 1/2 č r n o - b e l i 50 .0 0 0 ,0 0 SIT 1/4 č r n o - b e l i 25 .0 0 0 ,0 0 SIT V ceno je vštet DDV. Rabat ponavljanja oglasa znaša 10% . ZDGITS PRIPRAVLJALNI SEMINARJI TER IZPITNI ROKI ZA STROKOVNE IZPITE V GRADBENIŠTVU, ARHITEKTURI IN KRAJINSKI ARHITEKTURI V LETU 2001 MESEC SEMINAR IZPITI GRADBENIKI ARHITEKTI KRAJINARJI M arec 1 2 . - 1 6 . pisni: 24.3. April 9 . - 1 3 . ustn i: 2. - 8,4. M a j 14. - 1B. pisni: 26.5. pisni: 9.5. ustn i: 21. - 23.5. Junii ustn i: 4. - 7.6. S e p te m b e r 17. - 21. O kto be r 8. - 12. pisni: 27.10. Novem ber 1 2 . - 1 6 . ustn i: 5. - 8.11. pisni: 7.11. pisni: 24.11. ustn i: 19. - 21.11. D ecem ber 17. - 21. ustn i: 3. - 7.12. A. PRIPRAVLJALNE SEMINARJE organizira Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov Slovenije (ZDGITS), Karlovška 3, 1000 Ljubljana (telefon/fax: 01 /422-46-22), E-mail: gradb.zveza@siol.net Seminar za GRADBENIKE poteka 5 dni (46 ur) in pripravlja kandidate za splošni in posebni del strokovnega izpita, Cena seminarja znaša 65.000,00 SIT z DDV. Seminar za ARHITEKTE IN KRAJINSKE ARHITEKTE poteka (prve) 3 dni in jih pripravlja za splošni del strokovnega izpita. Cena seminarja je 33.000,00 SIT z DDV. Seminar ni obvezen! Izvedba seminarja je odvisna od števila prijav (najmanj 20 kandidatov). Udeležca prijavi k seminarju plačnik (podjetje, družba, ustanova, sam udeleženec ...). Prijavo v obliki dopisa je potrebno poslati organizatorju najkasneje 20 dni pred pričetkom določenega seminarja. Prijava mora vsebovati: priimek, ime, poklic (zadnja pridobljena izobrazba), in naslov prijavljenega kandidata ter naslov in davčno številko plačnika. Samoplačnik mora k prijavi priložiti kopijo dokazila o plačilu. Žiro račun ZDGITS je 50101-678-47602; davčna številka 79748767. B. STROKOVNI IZPITI potekajo pri Inženirski zbornici Slovenije (IZS), Dunajska 104, 1000 Ljubljana. Informacije je mogoče dobiti pri Ge. Terezi Rebernik od 10.00 do 12.00 ure, po telefonu 01 /568-52-76.