UDK-UDC 05:625; ISSN 0017-2774 LJUBLJANA, AVGUST-SEPTEMBER- OKTOBER 1993 LETNIK XXXXII STR. 161-222 PROJEKT ”BO 2/3” - TOPNIŠKA VOJAŠNICA LJUBLJANA-BEŽIGRAD D E L N IŠ K A D R U Ž B A LJUBLJANA Franc ČAČOVIČ Lektor: Alenka RAIČ Tehnični urednik: Dane TUDJINA Uredniški odbor: Sergej BUBNOV, Vladimir ČADEŽ, Vojteh VLODYGA, Stane PAVLIN, Gorazd HUMAR, Ivan JECELJ, Jože BOŠTJANČIČ, Andrej KOMEL, Jože ŠČAVNIČAR, dr. Miran SAJE Revijo izdaja Zveza društev gradbe­ nih inženirjev in tehnikov Slovenije, Ljubljana, Erjavčeva 15, telefon: 221-587. Žiro račun pri SDK Ljub­ ljana 50101-678-47602. Tiska Ti­ skarna Tone Tomšič v Ljubljani. Re­ vija izhaja mesečno. Naročnina za člane društev znaša 1260 SIT. Za študente in upokojence velja polo­ vična cena. Naročnina za gospodar­ ske naročnike znaša 12.600 SIT, za inozemske naročnike 100 US $. Re­ vija izhaja ob finančni pomoči Mi­ nistrstva za znanost in tehnologijo, Zavoda za raziskavo materiala in konstrukcij Ljubljana, Fakultete za arhitekturo, gradbeništvo in geodezi­ jo, Univerze v Ljubljani in TF, OG Gradbeništvo univerze v Mariboru. V naročnini je vštet prometni davek. URBANISTIČNA REŠITEV PROJEKTA ”BO 2/3” - TOPNIŠKA VOJAŠNICA LJUBLJANA-BEŽIGRAD Avtorja: ANDREJ MLAKAR, d.i.a. in FERDO JORDAN, d.i.a. Foto: OSKAR DOLENC, dipl. ing. / MARKO VOGRIČ, ing. GLASILO ZVEZE DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE ŠT. 8-9-10 • LETNIK 42 • 1993 • ISSN 0017-2774 V S E D I N A - C O N T I N T S članki, študije, Cveta Kovačič: oprave p0 MEN INFORMACIJ PRI PRENOSU ZNANJA V GRADBENIŠTVU.................. 162 Articles studies, proceedings Vidosava Šumić: PRIMERNOST UPORABE KONSTRUKCIJSKIH JEKEL PO JUS ZA KONSTRUK­ CIJE, IZPOSTAVLJENE NIZKIM TEMPERATURAM ............................................ 166 Svetko Lapajne: ELASTIČNOST - PLASTIČNOST PRI PRERAČUNAVANJU IN DIMENZIONIRA­ NJU KONSTRUKCIJ IZ OJAČANEGA ALI PREDNAPETEGA BETONA.............. 172 ELASTICITY-PLASTICITY FOR THE CALCULATION AND DIMENSIONING OF REINFORCED AND PRESTRESSED CONCRETE Amalija Trauner: ONESNAŽENOST MALIH VODOTOKOV IN GRADNJA MALIH ČISTILNIH NA­ PRAV MALE ČISTILNE NAPRAVE ZA ČIŠČENJE KOMUNALNIH ODPLAK ................. 176 Poročila - informacije Svetko Lapajne: Reports - Information IZREDNE OBTEŽBE (POTRES, SNEG) ODKRIVAJO NAPAKE KONSTRUKCIJ . 196 Edo Prevc: RAZVOJ TEHNIČNE REGULATIVE NA IZHODIŠČIH NAVODILA O GRADBENIH IZDELKIH ................................................................................................................. 197 Diskusija Darko Beg: Discussion o VERJETNOSTNEM PRISTOPU PRI REŠEVANJU INŽENIRSKIH PROBLEMOV 203 Poročila Fakultete za arhitekturo, gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani Proceedings of the Department of Civil Engineering University, Ljubljana Andrej Širca, Rudi Rajar: UPORABA METODE SLEDENJA DELCEV PRI MODELIRANJU TRANSPORTA POLUTANTOV ......................................................................................................... 205 USE OF THE PARTICLE-TRACKING METHOD FOR MODELLING OF THE TRANSPORT OF POLLUTANTS Novosti - Gradbeništvo Tehniška fakulteta Univerza v Mariboru Civil Engineering News University in Maribor Bojan Žlender, Ludvik Trauner, Stanislav Škrabi: EDOMETER S KONTINUIRNIM OBREMENJEVANJEM OEDOMETER WITH CONTINUOUS LOADING 213 Informacije Zavoda za raziskavo materiala in konstrukcij Ljubljana Institute for testing and research in materials and structures Ljubljana Branka Zatler-Zupančič, Ana Mladenovič, Anton Ramovš, Jožef Vesel, Cene Avguštin: ANDEZITNI TUF V SLOVENIJI - KULTURNA DEDIŠČINA NA GORENJSKEM 217 ANDESITE TUFF IN SLOVENIA - PART OF THE CULTURAL HERITAGE OF GORENJSKA POMEN INFORMACIJ PRI PRENOSU ZNANJA V GRADBENIŠTVU UDK 624+007+026 CVETA KOVAČIČ Specializirani informacijski center (SIC) za graditeljstvo pri Centralni tehniški knjižnici Univerze v Ljubljani opredeljuje svoje osnovne usmeritve s prenosom svetovnega znanja in z mednarodnim povezovanjem. V prispevku je predstavljena problematika znanstveno-tehničnega informiranja v gradbeništvu. Podan je prikaz delovanja mednarodne informacijske mreže ARCONIS (Architecture and construction information service) in smernice razvoja informacijskega povezovanja glede na trende v gradbeništvu. THE IMPORTANCE OF INFORMATION TRANSFER IN BUILDING AND CIVIL ENGINEERING S U M M A R Y ~ ..-■ ^ - ■ The Center for Civil Engineering carried by the Central Technical Library of the University Ljubljana determines its main orientation towards the transfer of knowledge and international collaboration. The paper presents the problems of building information. The function of the international network ARCONIS (Architectural Construction Information Service) is given and the future development of Building Information networking is highlighted. UVOD Slovenija ni velika država in tako so celo naša največja gradbena podjetja v primerjavi s tujimi velikimi uspešnimi poslovnimi konkurenti majhna. Zaradi vojne je prenehalo »dobro staro« jugoslovansko tržišče, kjer so ta podjetja prodajala tudi izdelke nižje kakovosti in iztržila več kot na tržiščih razvitih držav. Na eni strani se kaže potreba po preživetju, ki zahteva nov način trženja, po drugi strani pa podjetja vedo, da morajo tako za enostavno kot za tehnološko zahtevno proizvodnjo uporabiti vse dosegljive znanstvene dosežke, da bi zadržala konkurenčno pozicijo in ostala med vode­ čimi ponudniki. A v to r: C veta Kovačič, dipl. inž. arh., C entra lna tehniška kn jižn ica U n iverze v L jubljani, S IC za grad ite ljs tvo , vodja S IC -a za g rad ite ljs tvo , L jubljana, Tom ­ š ičeva 7; tel. 061 /214077, te leks 31625 CTK, te le faks 061 /214 108; D E C N E T m a il; C T K LJ::C V E TA Udeleženci v gradnji pa često menijo, da razpolagajo z vsemi informacijami, ne da bi se na kakršen koli način prepričali, ali so zares izkoristili najvažnejše informacijske vire. Vzemimo npr. samo gradbene poškodbe na objektih. V Republiki Nemčiji so izračunali, da jih je za 14 milijard DEM letno. To ogromno gospodarsko izgubo enostavno sprejmejo, pri tem pa je poskrbljeno, da se o razlogih in vzrokih poškodb ne razpravlja. Nova strategija razvoja Slovenije bo znanost neposredno vključila v evropsko tržišče in ne bo namenjena samo domačemu uporabniku. Če raziskovalci ne bodo našli interesenta doma, se bodo morali obrniti na tuje firme in se vključiti v evropske in ameriške projekte. Objave v mednarodnih znanstvenih revijah in preverjanje citiranosti raziskovalcev lahko bistveno dvigne kakovost univerze, mednarodne reference raziskovalcev so lahko pomembno zagotovilo za preživetje. Osnova za spremljanje vseh procesov in nudenje pogojev za uporabo in dostopnost domačih in svetovnih informacijskih virov pa je seveda ustrezna infrastruktura, ki jo predstavljajo specializirani informacijski servisi, ki rabijo tako univerzi kot industriji in njenim razvojnim inštitutom, ter knjižnice s primarnimi dokumenti, ki skupaj z informacijskimi centri tvorijo učin­ kovito znanstveno-tehnično informacijsko središče. V takem informacijskem centru mora biti kader, ki komu­ nicira z uporabniki, sposoben vsebinsko obdelati znan­ stvene vire, iz katerih strukturira informacije. Poleg tega mora obvladati metode informacijske tehnologije, ko sku­ paj z uporabnikom vsebinsko analizirata tematske aspekte zastavljenega vprašanja. Tak informacijski center pomeni stalno križno in dvo­ smerno povezovanje industrije in raziskovalnih inštitutov ter univerz na podlagi sodobnih multimedijskih tehnik izmenjave informacij. Servis poizvedovanja po lastnih in svetovnih bazah podatkov je zmožen povezati klasične informacijske storitve z lastno analitiko tako, da daje uporabniku že najmanj svetovalno, včasih pa kar lep del razvojne storitve. VRSTE IN VIRI INFORMACIJ V GRADBENIŠTVU Hitri dogodki in trendi današnjega časa zahtevajo od informacijske tehnologije, da ustrezno podpira nudenje vsebinsko bogate in ciljno usmerjene informacije. Veliko­ krat se zgodi, da je to, kar imenujemo »informacija«, le skupek t. i. »surovih« podatkov. Zato mora v današnjem času tudi uporabnik razlikovati te pojme, če naj bi informa­ cije koristno uporabil. Gradbeništvo in gradbena industrija kot široko interdisciplinarno področje potrebuje tudi temu ustrezno širok spekter informacij, ki jih katerakoli še tako obsežna strokovna knjižnica sama ne bi mogla izdelati. Strnjene v pet glavnih skupin glede na strokovno področje, ki ga pokrivajo, te informacije obsegajo: - znanstveno-tehnične informacije o gradbeni tehniki, planiranju, načrtovanju, standardih, predpisih, pravu, pa­ tentih, raziskovanju in gospodarjenju - znanstveno-tehnične informacije za področja: urbani­ zma, stanovanjske gradnje, varstva spomenikov, urejanja prostora in varstva okolja - operativne informacije, o materialih in komponentah, mehanizaciji, gradbišču, kadrih, terminih itd. - poslovne in marketinške informacije, kot so proizvodi, proizvajalci, ponudniki, cene, blagovni promet, tržni deleži, gospodarsko okolje, ponudba, prodaja, zastopstva, tržne integracije itd. - informacije o podjetjih, o njihovi organizaciji, strukturi, programih, predstavitvah itd. Viri, ki vsebujejo te informacije, so naslednji: - nacionalne in mednarodne baze podatkov - strokovna literatura (serijske in periodične publikacije) - disertacije, raziskave, tekoči projekti - informacije o proizvodih (Productinformation) - študije tržišča - statistike - adresarji o proizvajalcih in ponudnikih - navedbe o ekspertih (imena, naslovi, institucije) - standardi, patenti, predpisi, preiskave. Če naj naše gradbeništvo deluje v evropskem prostoru in v deželah tretjega sveta, morajo tudi informacije pokrivati ta prostor, tj. zajemati iz evropskih in svetovnih virov na nahajališčih, kot so: - informacijskih in dokumentacijski centri, velike knjižni­ ce, izposojevalni centri - gospodaska in poklicna združenja - znanstveni in raziskovalni inštituti - ministrstva in uprave - nacionalne in mednarodne organizacije - visokošolske katedre - zunanji eksperti - in ne nazadnje strokovno znanje in sposobnost povezo­ vanja sodelavcev ARCONISA. ARCON1S - Architecture and construction information service Informacijski center Raum und Bau Stuttgart, ki upravlja tudi z agencijo mednarodne baze ICONDA (International Construction Database), specializirane za gradbeništvo, je v okviru mednarodnega združenja za raziskovanje v gradbeništvu CIB (International Council for Building Re­ search) zasnoval informacijsko mrežo ARCONIS, v kateri aktivno sodeluje tudi naš SIC za graditeljstvo. ARCONIS je zasnovan iz potrebe, ko je postalo jasno, da same baze podatkov ne morejo zadovoljiti tako razno­ likim informacijskim potrebam, kot so prikazane. Uporab­ nika, ki se obrne na informacijski center za pomoč, namreč sploh ne zanima, iz katerih virov, na katerem mediju in od kod smo mu priskrbeli informacijo, zanima ga samo direktni odgovor na njegovo vprašanje. Kako deluje ARCONIS? Informacijski sistem ARCONIS je najlažje predstaviti s pomočjo dejansko izvedenih primerov. Poudariti je še treba, da ta servis zagotavlja vsakemu uporabniku obrav­ navo njegovega problema. Vsi podatki (tema vprašanja, odgovor, inštitucija ali oseba, ki je odgovor pripravila) ostanejo brez poprejšnjega dogovora in dovoljenja ano­ nimni, zato so v objavah primeri in vprašanja toliko spremenjeni, da ni mogoče razpoznati niti dejanske teme, nikakor pa ne uporabnika. Že iz tega dejstva je razvidno, da smo v območju poslovnih podatkov, kjer je vprašanje zaupnosti in poslovne etike še kako pomembno, iz števil­ nih primerov delovanja ARCONISA smo izbrali naslednje tri: Prvi primer Problem: Gradbeno podjetje razvija lastni postopek za izolacijo opečnih zidov. Opiše postopek in pošlje ARCONISU kopijo starejšega patenta, aterega osnovni postopek je podoben njihovemu. Zanima jih, ali in kje je bil uporabljen ta postopek. Ali je ta metoda opisana v strokovni literaturi ? Zanima jih, ali obstajajo inštitucije in eksperti, ki preučujejo to specializirano tematiko. Posebno jih zanimajo naslovi avtorjev, ki so pisali o tem. Obdelava in odgovor ARCONIS-a ARCONIS najprej preišče bibliografske baze RSWB in ICONDA. Ugotovijo nekaj objav. ARCONIS pregleda objave, označi bistvene odlomke. Podjetje pregleda od­ lomke in želi naslove štirih avtorjev. ARCONIS uspe v treh primerih. Drugi primer Problem: Gradbeno podjetje išče strokovnjake ali inštitucije, ki bi lahko ocenile naslednji problem: Pri celi vrsti stanovanj­ skih zgradb se na zunanjih opečnih zidovih pojavlja poškodba, t. i. «hladni most«. Obdelava in odgovor AR- CONISA. ARCONIS poišče v specializiranih bazah ustrezne objave. Poveže se tudi z uglednim strokovnjakom za poškodbe, da bi preverili stališča, opisana v literaturi. Nato kontaktira nekatere avtorje in navede firmi strokovnjake, ki so pripravljeni sodelovati pri ugotavljanju vzrokov in pri sana­ ciji poškodb. Tretji primer Problem: Gospodarska zbornica po naročilu vlade preučuje struktu­ riranje stanovanj, za študijo potrebuje primerjalne podatke sosednjih držav in s tem povezane gradbene cene za m2. Obdelava in odgovor ARCONISA SIC-GR (kot partner v ARCONISU) preišče bazo ICONDA in COMPENDEX, pregleda dosegljive članke, vendar v literaturi ni preglednih podatkov za daljša obdobja. SIC se poveže s partnerjem v tujini, ki lokalizira in pošlje tabelarično obdelane preglede z indeksi, zbrane na go­ spodarskih zbornicah in statističnih uradih v tujini. Posebni inštrumentarij ARCONISA Kot je razvidno iz naštetih primerov, je glavno načelo ARCONISA, da so rezultat njegovega dela končne infor­ macije, ki jih uporabnik takoj uporabi pri reševanju svojega problema. Vloga in obravnavanje publikacij v tej mreži je zelo pomembno. Značilnost ARCONISA pa je, da iz publikacij dobljeni podatki predstavljajo le enega izmed elementov pri sestavi končnega odgovora ARCONISA na zastavljeni problem. Prednost našega SIC-a je predvsem ta, da je lociran pri CTK in lahko pri analizi in strukturiranju informa­ cij uporablja publikacije CTK, ki pokrivajo več kot polovico v bazah citirane literature. Strategija ARCONISA sloni na omreževanju, saj za odgo­ vore na zastavljena vprašanja poišče vedno najkompe- tentnejše vire. V zahodnih državah obstajajo seznami informacijskih služb za področje gradbenitva. Velikokrat pa se dogaja, da te posredujejo samo podatke na podlagi poizvedovanj v računalniških bazah. Potrebno pa bi bilo aktiviranje znanja zunaj lastne informacijske enote. SIC za graditeljstvo se je že pred letom dni na povabilo informacijskega centra IRB Stuttgart vključil v projekt ARCONIS. Da bi projekt lahko uresničil svoje načelo: »Vse informacije za vse iz vseh virov«, je pomembno, da se zgradi mednarodna mreža partnerjev, ki takoj reagirajo, čim se pojavi vprašanje. Zato so želeli vključiti v projekt tudi predstavnika dežel na pragu Evrope, kjer bo glede na današnje gospodarske in politične situacije gledano skozi evropsko tržno perspektivo, posredovanje informacij predstavljalo konkurenčno prednost. Tako je interes obo­ jestranski. Eden izmed instrumentov ARCONISA so baze podatkov; med njimi je zelo pomembna ICONDA - International Construction Database - baza podatkov o gradbeni litera­ turi in gradbenih raziskavah. Kakšne koristi nudi baza ICONDA? - Preiskovanje baze na določeno temo - Širok pregled nad področji, da bi preprečili podvajanje raziskav - Orientacija pred pričetkom novih raziskav - Preiskava v bazi koristi tudi pred prijavo izuma ali patenta - Iskanje eksperta za določeno področje - V bazi najdemo informacije o strukturi stroškov - Analiza tržišča. ICONDO bi zato lahko imenovali »svetovna knjižnica« za načrtovanje in gradnjo. CTK je eden izmed elementov v tej virtualni knjižnici, saj SIC-GR z obdelavo člankov iz 7 domačih revij daje svoj prispevek v to mednarodno bazo, ki je skupaj s prek 60 bazami locirana na gostiteljskem omrežju STN (Scientific and technical network) v Nemčiji, Ameriki in Japonski, pri nas pa na univerzitetnem računal­ niku v RCU Ljubljana. V SIC-u za graditeljstvo smo za leto 1992 pripravili analizo uporabe baze ICONDA ter rezultate te analize predstavili na Kongresu CIB W57 na Univerzi v Montrealu, Canada. Glede na profil je bilo med uporabniki ICONDE 32,2% gradbenih inženirjev, 16,5% arhitektov, 1,1% kemikov, 0,9% strojnikov in 0,7% drugih profilov inženirjev; med uporabniki je bilo 35,4 % študentov ter 7,6 % profesorjev. Glede na tip organizacije je bilo uporabnikov iz obeh univerz skupaj 53,9%, iz raziskovalnih inštitutov 12,2%, iz industrije 24,1 % ter drugih 9,8%. Analizirali smo tudi najpogosteje frekventirana področja povpraševanja ter frekvenco uporabnikov po mesecih, podana je bila tudi statistika uporabe sistema za graditeljstvo na RCU, ki ga sestavljajo baze ICONDA, MONUDOC, COMPENDEX. Analiza bolj kot karkoli nakazuje potrebe uporabnikov in nove izzive za informacijski center, to je vključevanje v informacijske mreže. VPLIVI TRENDOV V GRADBENIŠTVU NA INFORMACIJSKO POVEZOVANJE Kompleksnost nalog v gradbeništvu teži k vedno bolj interdisciplinarno usmerjenim postopkom načrtovanja in izgradnje, ki zahteva danes visoko informacijsko raven vseh udeležencev: od načrtovalcev, svetovalcev, arhitek­ tov in inženirjev do proizvajalcev in izvajalcev v operativi. Uporaba informacij pri načrtovanju in realizaciji bo učinko­ vita le ob podpori modernih tehničnih metod ter ob vključevanju strokovnjakov in ekspertov. Združeni procesi v Evropi bodo globalno poudarili so­ odvisnost in medsebojno vplivnost ekonomskega in tehno­ loškega zbliževanja Slovenije z Evropo. Za uveljavljanje v skupnem informacijskem prostoru bodoče Evrope mora SIC za graditeljstvo slediti sodobnim trendom na informa­ cijskem področju v gradbeništvu, ki se kažejo v: - omreževanju informacijskih centrov na mednarodnem nivoju - vključevanju informacijske dejavnosti v investicijske projekte - uporaba informacij o proizvodnji (Productinformation) - uporabi sodobnih informacijskih tehnologij, kot npr. EDI - spreminjanju odnosa do kakovosti z dviganjem le-te. SIC za graditeljstvo je za gradbena podjetja svojo po­ nudbo storitev razširil še s tako imenovanim »WATCH­ KEEPING SERVISOM«. To pomeni spremljanje določe­ nih v naprej dogovorjenih področij z rezultati, kot npr.: - usmerjanje in svetovanje pri tehnoloških problemih - specializirane dokumentacije in sinteze informacij za določen problem - strateška priporočila. Wissmann, W.: ARCONIS - Fachinformation aus einer Hand. - International Building Information Congress, 7.-11. 10.1991, Stuttgart Kovačič C., Vovk Avšič, M.: Evropski trendi strukturiranja informacij. - 14. posvetovanje o znanstvenih in strokovnih publikacijah in polpublikacijah 16.-18. 12. 1991, Maribor Gifford, R.: EURODOC Information Centre Paris. - 19th Meeting of CIB W57, 7.-11. 6. 1993, Budimpešta PRIMERNOST UPORABE KONSTRUKCIJSKIH JEKEL PO JUS ZA KONSTRUKCIJE, IZPOSTAVLJENE NIZKIM TEMPERATURAM UDK 624.014+693.8+006(497.1 )JUS ŠUMIĆ VIDOSAVA Članek obravnava problematiko izbire materiala za jeklene konstrukcije, ki so izpostavljene nizkim atmosferskim temperaturam, in kriterije primernosti po JUS in GOST standardih ter priporočilu Mednarodnega inštituta za varjenje. Prikazana sta dva primera reatestacije konstrukcijskega jekla Č.0361 po GOST standardu. ADEQUACY OF USAGE JUS STRUCTURAL STEELS FOR STRUCTURES IN LOWTEMPERATURE APPLICATIONS S U M M A R Y .......... This article deals with the problems related to the selection of materials for steel structures in low temperature application and their adequacy with regard to the standards JUS and GOST and recommendation on the International institute of welding. Two examples of reatestation of structural steel Č. 0361 in accordance of GOST standard are presented. 1.0. UVOD Projektanti se pri svojem delu srečujejo s problemom izbire osnovnega materiala za jeklene konstrukcije, ki so izpostavljene nizkim atmosferskim temperaturam. Najpo­ gosteje se pojavlja problem pri projektiranju objektov, lociranih v republikah nekdanje SSSR. Vpliv temperatur­ nih sprememb na dimenzioniranje konstrukcije se upo­ števa kot poseben obtežni primer. S pravilno zasnovo konstrukcijskih sklopov in izbiro detajlov se vpliv dodatnih obtežb zniža na minimum. Pri dimenzioniranju elementov se izbira vrsta jekla glede na dopustne napetosti in mejo plastičnosti osnovnega materiala in udarno žilavost. A v to r: Š um ić Vidosava, dipl. inž. gradb. Inš titu t za m eta lne konstrukc ije , M encingerjeva 7, 61000 L jub ljana Problematika izbire materiala je podobna kot pri izrazito dinamično obremenjenih konstrukcijah, kjer je material izpostavljen utrujanju, saj jih veže skupni problem nevar­ nosti pojava krhkega loma. Ciklično ponavljajoča se obtež­ ba se upošteva v statičnem računu z dinamičnim koefi­ cientom in z znižanjem dopustnih napetosti, ki so odvisne od vrste in razpona napetosti v določenem elementu, števila ponavljajočih se obremenitev v življenjski dobi konstrukcije, vrste osnovnega materiala, najbolj pa od konstrukcijskih detajlov. Vsi spoji, priključki elementov, ojačitve, spremembe debelin in širin pločevin predstavljajo nekakšno motnjo oziroma napako v elementu konstrukci­ je. Zarezni učinek napake je odvisen od oblike konstruk­ cijskega detajla in možne kontrole brezhibnosti izvedbe, npr. radiografska ali ultrazvočna kontrola zvarov. Osnovni material ima sposobnost zadrževanja širjenja zareze, ki je v našem strokovnem področju ovrednotena z udarno žilavostjo. Problem krhkega loma je interdisciplinaren, saj zahteva tako poznavanje sestave, strukture in izdelave materiala, preoblikovanja in izdelave elementov konstruk­ cije kot tudi področje raznosa zunanjih obtežb po elemen­ tih konstrukcije. S problematiko se ukvarja tehnična pano­ ga, imenovana mehanika loma, ki se je začela razvijati šele pred drugo svetovno vojno. V prispevku so predstavljene le resnično minimalne zahteve za projektiranje gradbenih konstrukcij po JUS ter GOST standardih in priporočilo Mednarodnega inštituta za varjenje. Osnovni problem je v tem, da so kriteriji za odpornost proti krhkemu lomu različni in jih ni možno enostavno med seboj primerjati. Na podlagi izsledkov preiskav, opravljenih v Metalurškem inštitutu in Inštitutu za metalne konstrukcije iz Ljubljane ter v Moskovskem inštitutu, smo izdelali primerjavo kriterijev za konstrukcij­ ska jekla po JUS standardih. 2.0. PRIPOROČILO MEDNARODNEGA INŠTITUTA ZA VARJENJE Mednarodni inštitut za varjenje (MIZ) je izdal dokument IIS/IIW-367-71 »Priporočila za klasifikacijo jekel, ki se uporabljajo za izdelavo varjenih konstrukcij«. Glede na nevarnost krhkega loma so jekla razporejena v pet skupin od A do E. Klasifikacija se nanaša na gradbene konstruk­ cije: mostove, hale, rezervoarje..., ki so izpostavljene atmosferskim temperaturam med +50° C in -5 0 °C. Izbira razreda materiala (ogljična in izjemoma mikrolegirana jekla) je glede na nevarnost krhkega loma odvisna od: a) dobavnega stanja osnovnega materiala b) delovne temperature konstrukcije c) načina izdelave (hladno preoblikovanje) d) načina varjenja konstrukcije (izbira dodajnega materia­ la, vrstni red izdelave zvarov, termična obdelava po varjenju, predgrevanje, relaksacija zaostalih napetosti...) e) parametrov projektne zasnove; od obtežbe (razmerja stalne in prometne obtežbe), vrste napetosti, napetostnih konic, vpetosti elementov, debeline pločevin, naglih pre­ hodov v debelini in širini elementov... f) posledice, ki bi jih povzročil lom konstrukcije Klasa A: Ni primerna za izdelavo varjenih konstrukcij. Klasa B: Zvarjene konstrukcije, pri katerih ne obstaja nevarnost krhkega loma, delovne temperature so običaj­ ne. Klasa C in D: Zvarjene konstrukcije, pri katerih obstaja nevarnost krhkega loma, delovne temperature so nizke. Klasa E: Zvarjene konstrukcije, katerih porušitev bi imela katastrofalne posledice. 2.1. Načini preskušanja in klasifikacije materiala 2.1.1. Mehanski preskus žilavosti 2.1.2. Kemijska sestava jekla Glede na kemijsko sestavo materiala in metalografsko strukturo se izbira tehnologija varjenja konstrukcije. a) jekla z natezno trdnostjo 370-520 N/mm2 KLASA Kemijska sestava v % C m a x Mnmax S im a x S m a x P m ax B 0,24 1,50 - 0,05 0,06 C 0,24 1,50 0,50 0,05 0,05 D 0,24 1,50 0,50 0,05 0,05 E 0,22 1,50 0,50 0,04 0,04 Preglednica 1.2. Material je normalno variv, če je: C <0,22% in C ekv <0,41 % za debeline materiala do 37 mm. C ekv = C + 0,167 Mn + 0,2 (Cr + Mo + V) + + 0,067 (Ni + Cu) b) jekla z natezno trdnostjo 500-700 N/mm2 KLASA Kemijska sestava v % Cm ax Mnmax S im ax Sm ax Pm ax B 0,22 1,60 0,55 0,05 0,05 C 0,22 1,60 0,55 0,04 0,04 D 0,20 1,60 0,55 0,04 0,04 E 0,20 1,60 0,55 0,04 0,04 Preglednica 1.3. Material je normalno variv, če je: C <0,20% in C ekv <0,45 % za debeline materiala do 25 mm. Če je odločilni faktor za klasifikacijo materiala kemijska sestava, je možno s predgrevanjem ali termično relaksa­ cijo zaostalih napetosti zmanjšati vpliv varjenja in material razvrsti v višji razred; npr. C v D klaso. KLASA Natezna trdnost: 370-520 N/mm2 Natezna trdnost: 500-700 N/mm2 žilavost p2v (J/cm2) temperatura (°C) žilavost o2V (J/cm2) temperatura (°C) C 35 0 35 -10 50 0 D 35 -25 35 -30 50 -20 E 35 -40 35 -50 50 -40Preglednica 1.1. 3.0. JUS STANDARD ZA KONSTRUKCIJSKA JEKLA Konstrukcijska jekla, ki se uporabljajo za izdelavo gradbe­ nih objektov, so po JUS standardu razporejena v šest skupin, in sicer: - skupina 0: jekla z oznako Č.0000 - skupina A: jekla, katerih oznaka se končuje s številko 0, razen Č.0000 - skupina B: jekla, katerih oznaka se končuje s številko 1 - skupina C : jekla, katerih oznaka se končuje s številko 2 - skupina D : jekla, katerih oznaka se končuje s številko 3 - skupina M: jekla, katerih oznaka se končuje s številko 5 A skupina: Konstrukcije, spojene z vijaki in kovicami ter varjene konstrukcije z majhno statično obremenitvijo, brez večjih temperaturnih sprememb, zvarjeni deli pa niso izpostavljeni nizkim temperaturam ( t> -10°C ). B skupina: Konstrukcije, pri katerih ni nevarnosti krhkega loma, konstrukcije, izpostavljene tlačnim in strižnim nape­ tostim, le manj pomembni deli so lahko obremenjeni z vsemi vrstami napetosti, zvarjeni deli so lahko izpostav­ ljeni temperaturnim spremembam, ne pa tudi nizkim temperaturam (t>-10°C). C skupina: Pomembne zvarjene konstrukcije, izpostav­ ljene dinamičnim obtežbam, ne pa tudi nizkim temperatu­ ram, debelejše pločevine tudi pri dinamičnih obtežbah za tlačne in strižne napetosti, tanjše pločevine le za statične obtežbe tudi pri nateznih napetostih, nevarnost krhkega loma v področju varov zaradi zaostalih napetosti. D skupina: Pomembne varjene konstrukcije, pri katerih obstaja nevarnost krhkega loma zaradi zaostalih napeto­ sti, komplicirani spoji z napetostnimi konicami, izdelanih iz debelih pločevin z vpetimi togimi priključki, izdelava z večjimi hladnimi deformacijami materiala (> 5 % )... Kon­ strukcija oziroma njeni deli so izpostavljeni pri dinamičnih obtežbah visokim nateznim in strižnim napetostim, tempe­ rature so lahko tudi nizke (t> -30°C ). M skupina: Posebni jekleni elementi predvsem v stroje­ gradnji. 3.1. Mehanski preskus žilavosti Skupina Oznake materiala poJUSC.B0.500 Temp. (° C) Žilavost Ö2V (J) A Č.0270, č.0370, č.0460 - - B č.0261, Č.0271, Č.0361, Č.0371, Č.0461, Č.0471, č.0481, č.0561 +20 27 C č.0362, Č.0462, Č.0482, Č.0562 0 27 D č.0363, č.0463, Č.0483, č.0563 -20 27 Preglednica 2.1. Če primerjamo preglednici 1.1. in 2.1., vidimo, daje JUS poenostavljena izpeljanka, saj ne ločuje trdnostnih razre­ dov, jeklo C.056n ima natezno trdnost 520-620 N/mm2 in spada po priporočilu MIZ v drugo skupino, za katero se preverja žilavost pri dveh temperaturah. Tudi temperature preskušanja so različne, JUS predpisuje ugodnejše višje temperature. Vrednosti za udarno žilavost so primerljive, ker so dimenzije preskušanca 8 x 10 mm in oblika zareze enake. Če je konstrukcija oziroma njeni deli izpostavljena »obra­ tovalnemu režimu«, ki lahko povzroči krhki lom, je pripo­ ročljivo upoštevati MIZ kriterije. 4.0. GOST - 380 in SNiP II STANDARDI Jeklene konstrukcije so po SNiP 1I-23 razvrščene v štiri razrede glede na zunanjo temperaturo, tip konstrukcije, obtežbo..., za vsak razred je v preglednici predpisana potrebna vrsta jekla. Naša konstrukcijska jekla približno ustrezajo jeklom po standardu GOST - 380. Razlike v kemijski sestavi prvih pet elementov so zenamerljive, prav tako meja plastičnosti in natezna trdnost. Glede na neugodne klimatske pogoje se po GOST standardu obvezno preverja odpornost materiala proti nizkim temperaturam. Jekla so glede na udarno žilavost razporejena v šest skupin z oznako 1-6. V naslednjih preglednicah so prikazane zahtevana tempe­ ratura, stanje vzorca in minimalne vrednosti udarne žila­ vosti Q2 u za jekla VSt 3 in 4 skupine 1-6 (po JUS oznaka Č.036n in Č.046n). Jeklo oNN/mm2 OT N/mm2 Presek Smer Debelina Žilavost p2U (J/cm2) +20° C -20° C Žilavost po mehan. staranju (J/cm2) 5-9 80 40 40 VSt3ps 3-6 pločevina prečno 10-25 70 30 30 in 380-490 250-230 26-40 50 - - VSt3sp 3-6 5-9 110 50 50 profili vzdolžno 10-25 100 30 30 26-40 90 - - 5-9 70 - — VSt4ps 3 pločevina prečno 10-25 60 - - in 420-540 270-250 26-40 40 - - VSt4sp 3 5-9 100 - - profili vzdolžno 10-25 90 - - 26-40 70 - - Preglednica 3.1. Udarno žilavost se preskuša, kot je določeno v naslednji preglednici: Oznaka jekla Sku­ pina Žilavost o2u pri+20° C Žilavost @2U pri-20° C Žilavost p2U na staranem vzorcu VSt2-VSt5 1-2 - - - VSt3-VSt4 3 * - - VSt3 4 - * - VSt3 5 - * * VSt3 6 - - * Preglednica 3.2. 4.1. Primerjava preskušanja po GOST in JUS standardih V primerjalnih preglednicah, kot je npr. Ključ za Čelik konstrukcijskih jekel po JUS standardu, ki imajo v oznaki končnico 2 ali 3 (npr. Č.0363), ni možno razvrstiti po GOST normah. Če primerjamo preglednici 3.1. in 3.2. s preglednico 2.1., ugotovimo razliko v obliki zareze presku- šanca, GOST predpisuje »Mesnager« preskušanec z U zarezo, JUS pa ISO V preskušanec z ostro zarezo. Žilavosti z različno zarezo ni možno med seboj primerjati, obstaja le nakekšno zelo približno pravilo: žilavost z U zarezo je do dvakrat večja od žilavosti z V zarezo, pri temperaturi +20° C. JUS za konstrukcijska jekla tudi ne zahteva preskusa na mehansko staranem materialu, ki se izvaja tako, da se material z valjanjem hladno deformira za 10% ter žari v peči pol ure pri +250°C; žilavost na tako pripravljenem vzorcu se preskuša pri +20° C. Nadalje je razlika v smeri 50% KRISTALIZACIJA PRESEKA NASTOPI PRI - X -M -1 0 0 10 *0 M nufnuiuu («q preskušanja JUS C.B0.500, preglednica 4, predpisuje vrednosti za udarno žilavost z V zarezo na vzdolžnem vzorcu, to je vzorec, ki ima vzdolžno os paralelno s smerjo valjanja. Za pločevine, ki so širše kot 600 mm, se zahteva prečni vzorec, niso pa predpisane vrednosti za udarno žilavost. GOST je tu natančen, določa tako smer presku­ šanja kot minimalne potrebne vrednosti glede na obliko izdelka. Valjani profili se izdelujejo praviloma v kakovosti Č.0361 in Č.0461, bolje rečeno se v atestih deklarirajo s tako kakovostjo. Razlog je preprost, tovrstni profili so »majhni« in se običajno ne uporabljajo za dinamično obremenjene konstrukcije, pri nas pa so zunanje temperature razme­ roma ugodne in torej ne obstaja potreba po kakovosti, npr. Č.0363. Žilavost materiala se dosega nekoliko z vsebnostjo posebnih kemijskih elementov v majhnih koli­ činah, predvsem pa s tehnologijo valjanja. Že vrsto let je tehnologija v naših železarnah takšna, da je predpisana žilavost 27 J pri + 20° C praviloma precej presežena in obstaja velika verjetnost za uspešen preskus pri 0°C in -20° C. V atestih so vrednosti med 30 in 40 J pri +20° C za valjane profile in pločevine redke, običajno so med 60 in 100 J, kar potrjuje zgornjo trditev o tehnologiji valjanja. Vse povedano nas napeljuje na sklep, da tudi naša konstrukcijska jekela, ki so sicer deklarirana s končnico 1, lahko izpolnijo zahteve po GOST standardih, kar pa je potrebno dokazati s predpisanimi preskusi. Izjema je neumirjeno jeklo kakovosti Č.0371, ki ni primerno za izdelavo konstrukcij z dinamičnimi obremenitvami. Izraz »neumirjen« konstrukterje opozarja, da so potrebni po­ sebni ukrepi za izvajanje in kontrolo varjenja že pri normalnih pogojih izrabe. Kemijska sestava in z njo 50% KRISTALIZACIJA PRESEKA NASTOPI PRI - m - m -i« o to ao *o TBurnuTOu ec) ■*- T = - 1 2 ° C - I- T = -1 6 ° C -*- T = -1 6 ° C -s- T = - 1 0 ° C -X - T = -2 5 ° C T = - 2 0 ° C ■*- T = + 16° C -t- T = +14°C -*- T = 4°C -e- T = + 10° C -*■ T = 0°C -0- T = +8° C Slika 1. Primer preskusa materiala C.0461 z V in U zarezo povezana varivost materiala vplivata na nevarnost pojava krhkega loma, znani so primeri porušitev varjenih mostov in Liberty ladij pred drugo svetovno vojno, ko projektanti tega problema še niso upoštevali. 5.0. PRIMER PRESKUŠANJA PLOČEVINE KAKOVOSTI Č.0361 PO GOST IN JUS STANDARDIH Pločevina debeline 10mm je bila v železarskem atestu, deklarirana s kakovostjo Č.0361, ker je bila preverjena le udarna žilavost pri +20° C. Pločevino smo najprej reate- stirali po JUS standardu v prečni smeri s Charpy V zarezo pri treh temperaturah. Dobili smo naslednje rezultate: Temperatura -20° C 0°C +20° C žilavost p2v (J) 77 46 36 Glede na dobljene rezultate lahko pločevino uvrstimo v Č.0363 kakovost. Nato smo opravili še reatestacijo po GOST standardih za 5. skupino, žilavost pri -20° C, v dobavnem stanju in žilavost na starem preskušancu pri +20° C. Glede na kemijsko sestavo in trdnostne preiskave, katerih rezultatov tukaj ne navajamo, smo material uvrstili v VSt3sp trdnostni razred. staranega vzorca pri +20°C višja od potrebnih 30J/cm2 iz devetega stolpca za 5. skupino. Preskus za starano stanje z U zarezo v temperaturnem intervalu od -40° C do +20° C se ne zahteva po GOST standardih. Črtkana krivulja predstavlja stanje loma, pri temperaturah ki so višje od cca +4° C, je področje žilavega loma, krhki lom je pri temperaturah nižjih od -20° C, vmes je področje mešanega loma. Pri hladni obdelavi v procesu izdelave jeklenih konstrukcij nastopi plastična deformacija materia­ la, deformirajo se zrna in distordira atomska rešetka. Posledica hladne deformacije je zvišanje trdnosti in zniža­ nje žilavosti, pravimo, da se je material »postaral«. Iz krivulje tudi vidimo, da je v primeru izdelave konstrukcije oziroma posameznih elementov s hladno deformacijo pri temperaturah, nižjih od -20° C, material popolnoma krhek. Žilavost staranega materiala je v področju pozitivnih temperatur približno dvakrat nižja kot v dobavnem stanju, v področju negativnih temperatur v konkretnem primeru desetkrat nižja. Krivuljo smo določili, da bi projektantom prikazali, kako velik vpliv ima tehnologija izdelave na pojav krhkega loma. 6.0. PRIMER PRESKUŠANJA ZVARJENEGA I NOSILCA IZ Č.0361 PO GOST STANDARDIH Preskus žilavosti je bil opravljen za skupino zvarjenih I nosilcev, na dveh pasnicah debeline 20 mm in treh stoji- Slika 2. Preskus žilavosti po GOST in JUS standardih pločevine t = 10mm -5 0 -4 0 -30 -2 0 -1 0 0 10 20 30 TEMPERATURA (*C) Rezultati preskusa v dobavnem stanju z U zarezo so bistveno višji od zahtevanih vrednosti iz sedmega in osmega stolpca preglednice 3.1. Prav tako je tudi žilavost nah debeline 10 mm. Preskus je obsegal po tri vzorce za vsako pasnico in stojino pri vsaki od temperatur: +20, -20 in -40° C ter za starano stanje pri +20° C. Ž I L A V O S T ( J / c m ^ ___ pasnica 1 □ star-pasn. 1 __ stojina 1 0 star-stoj. 1 __ pasnica 2 * star-pasn. 2 ___ stojina 2 + star-stoj. 2 * žilavost pri -40° C se po GOST ne zahteva za skupino 5 Slika 3. Preskus žilavosti po GOST zvarjenega I no­ silca - 5 0 —40 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 TEKPDUTURA (*C) Slika 4. Delež žilavega loma zvarjenega I nosilca 1 __ pasnica 1 __ stojina 1 .... pasnica 2 ___ stojina 2 __ stojina 3 Vrednosti v diagramu predstavljajo povprečne vrednosti treh vzorcev. Rezultati preskusa so boljši od zahtevanih vrednosti po GOST 380, mejnim vrednostim se je pribli­ žala le krivulja, ki predstavlja stojino z oznako 1. Minimalno nižja od dopustne je bila le žilavost pasnice z oznako 2 pri +20° C. Eden od kriterijev ugotavljanja odpornosti materiala proti krhkemu lomu je delež žilavega loma na prelomni površini, rezultati so odvisni od subjektivne presoje osebe, ki ocenjuje delež žilavega in krhkega loma v prelomni površini in se pri testiranju redko uporablja. Diagram predstavlja prehod stanja loma s temperaturo, kritična vrednost 50% kristalizacije je za testirani material med -5 in +5° C. 7.0. SKLEP vgradijo tudi v konstrukcije, izpostavljene nizkim atmosfer­ skim temperaturam. Ustreznost materiala je potrebno Splošna konstrukcijska jekla po JUS C.B0.500, ki so dokazati tako, da se opravijo preskusi skladno z regulativo namenjena za široko uporabo v gradbeništvu, se lahko države, v kateri se objekt gradi. L I TERATUR A — 1. Priporočilo za klasifikacijo jekel, katera se uporabljajo za izdelavo varjenih konstrukcij Mednarod­ nega inštituta za varjenje, dokument št. IIS/IIW-367-71 2. GOST 380-71 in GOST 380-88 3. SNiP 11-23-81 - II. del - poglavje 23 - priloga 1 4. JUS C.B0.500 Splošna konstrukcijska jekla 5. Poročila Inštituta za metalne konstrukcije št. P-20597 in P+ 20544: Strokovno mnenje o kvaliteti vgrajenega osnovnega materiala v jekleno konstrukcijo »Zlatarne CEH v Krasnojarsku« 6. Poročilo Moskovskega inštituta o mehanskih preiskavah osnovnega materiala za jekleno konstruk­ cijo »Zlatarne CEH v Krasnojarsku« ELASTIČNOST — PLASTIČNOST PRI PRERAČUNAVANJU IN DIMENZIONIRANJU KONSTRUKCIJ IZ OJAČENEGA ALI PREDNAPETEGA BETONA UDK 624.04:539.3 SVETKO LAPAJNE P O V Z E T E K ™ ' ■ = ■ - g V članku je podana primerjava klasičnega načina popolne elastičnosti (linearni odnos o - e) z novim po EUROCODU 2 z odnosom a - e po verjetni krivulji ali nadomestnem povprečju. Pri določanju dimenzij betona in količine armiranja ni bistvenih razlik, saj morajo enaki stopnji varnosti ustrezati enake dimenzije. Za račun notranjih sil ostaja klasični način elastičnosti načelno nenadomestljiv. Adaptacije so legalizirane z nekaterimi omejitvami. Račun s kinematsko verigo členkov pride v poštev le za preverjanje izjemnih obremenitvenih primerov: potres, prometne nesreče. ELASTICITY - PLASTICITY FOR THE CALCULATION AND DIMENSIONNING OF REINFORCED AND PRESTRESSED CONCRETE S U M M A R Y ■ ' Comparison of the classic mode by the full elasticity (linear relation a - e) with the new EUROCODE 2 using the relation o - e following a probably curve line or an average of substitution. In determining the concrete dimensions and the steel quantity there is no essential difference since equal dimensions shall correspond to the same safety degree. For the calculation of internal forces the classic mode of elasticity remains, in principle, irreplaceable. The adaptations of bending moments are legalized with some restrictions. The calculus using a kinematical chain of articles can be taken into consideration only for the control of exceptional charge cases: earthquake, traffic-accidents. Klasični način izračuna notranjih sil iz danih zunanjih obremenitev temelji na teoriji elastičnosti gradiva, to po­ meni na linearnem razmerju o - e, razmerju med napetos­ tjo in deformacijo (relativnem raztezku ali stisnjenju). Isti linearni zakon je uporabljen tudi za dokaz varnosti izbranih mer: izračunane napetosti naj bi bile v-krat manjše od porušnih napetosti, pri čemer bi bil v tehniški varnostni faktor. Navedeni, sorazmerno enostavni način vendar krije v sebi nekatere pasti. Pri dimenzioniranju betona na upogib so, kot sledi: če bomo obremenili neki steber povprečne kakovosti kocke 30N/mm2, se bo ta steber verjetno porušil že pri povprečni obtežbi 20 N/mm2. Pri nosilcu iz betona iste kakovosti 30 N/mm2 bi pa ob upogibnem zlomu iz porušnega upogibnega momenta izračunali robno napetostno ost iznosa 40 N/mm2. Zaradi tega so vsi stari predpisi dopuščali za upogibno ost računsko dopustno robno napetost, ki je bila od 50% do 100% višja od dopustne povprečne napetosti stebra. Poseben pro­ blem je predstavljalo dimenzioniranje stebrov (ali zidov) na upogib zaradi učinkov horizontalnih sil vetra ali potresa. Po klasičnem izračunu jeklene armature imamo pravico, od upogibno izračunane količine armature odbiti del, ki ga uravnoveša osni pritisk v elementu (približno polovico osne sile). V naravi so vedno možni izredni primeri hujšega vetra ali potresa, povečanje krijemo z varnostno rezervo konstrukcije. V nobenem primeru pa ni možno povečanje same osne sile, ki se delno odšteje od sile v natezni armaturi. V takem primeru bo naša varnost znatno manjša. Da bi obdržali pri 50-odstotnem povečanem udaru vetra še nekaj varnosti, zahteva obtežbeni predpis za veter (PTP 2 § 2325 iz I. 1947) izpolnitev pogoja, da pri 150-odstotnem pritisku vetra ne bodo napetosti gradiva (jekla) presegale 150 odstotkov dopustnih napetosti. Za prakso: v statično dimenzioniranje stebra na upogib od vetra naj se privzame v račun dimenzioniranja le 2/3 dejanske osne sile pri določanju količine jeklene armature. Dimenzioniranje po zakonih elastičnosti tudi ne more ustreči pogojem dopustnih napetosti v posebnih primerih napetostnih osti. V primerih ostrih kotov, izrezov v ploščah, priključkih stenastih nosilcev se teoretično pojavljajo osti neizmerne velikosti. Narava to uredi s plastifikacijo, ost omili, odreže. Klasični račun dimenzioniranja pri teh osteh zamiži, jih ne upošteva. Najenostavnejši primer je ploče­ vina z izvrtinami za kovice ali svornike. Tik ob robu izvrtine bo napetost do trikrat višja od povprečne - morda dopus­ tne napetosti! Z uvedbo čistih polno prednapetih betonskih konstrukcij (brez ohlapne armature) se je znova pokazal problem varnosti, naveden za stebre in stene pod vplivom upogiba zaradi sil vetra ali potresa. Pri teh konstrukcijah se je - tudi z nekaterimi rušenji - pokazal problem varnosti, problem prenizkega varnostnega faktorja. Pri prednape­ tem nosilcu, prednapeti plošči, se vedno pojavlja možnost izredne preobremenitve (posebne obtežbe, izredni vihar, vrtinec, sneg, potres). Sama jakost sile prednapetosti pa se nikakor ne more povečati, obratno, v primeru korozije jeklenih kablov se celo bistveno zmanjša. Iščoč enotne varnostne kriterije uvaja novi EUROCODE 2 načine raču­ nanja in dimenzioniranja konstrukcij z upoštevanjem plasti- fikacije gradiva. Vsi predpisi, tudi najnovejši, predpostavljajo linearno upo­ gibno deformacijo ravnih prerezov. Pri taki deformaciji morajo napetosti slediti diagramu o - e . Skica prikazuje ta diagram betona po naravi (znak »realno«), nadalje klasično linearno razdelitev (znak »elastično«) in za vsak­ danjo prakso po EUROCODU 2 prilagođen pravokotnik (znak »plastificirano«). Za jeklo predvideva EUROCODE 2 linearno linijo z E = 200kN/mm2 do meje raztegljivosti e = 0,2 % trajne deformacije, nato drugo zelo položno linijo do utrganja pri Nemcih, vodoravno pri Švicarjih. Pri upogibno obremenje­ nem betonu, ojačenem ali prednapetem ali kombiniranem, vpliva na deformacijo tako stisnjenje betona kot razteg jekla. V fazi nizkih obremenitev ostane beton v natezni coni nerazpokan, z večjim odporom. Po razpokanju nate- zne cone pa se zasuki bistveno povečajo. Tako se dobijo neke vrste kombinirane krivulje, ki jih potem tisti, ki računsko ugotavljajo deformacije, nadomeščajo s pri­ merno nadomestno krivuljo ali bilinearno funkcijo. Ra­ zume se, da je tak račun zelo zahteven in izvedljiv le s pomočjo računalnika. Za dimenzioniranje prerezov konstrukcije, kar pomeni dokazanje varnosti prereza proti rušenju, predvideva EU­ ROCODE 2 dvojne varnostne faktorje: Prvi je varnostni faktor povečanja notranjih sil Yd- Kadar notranje sile delujejo v ugodnem smislu, je treba jemati najmanjši možni faktor, torej manjši od 1 ali kvečjemu enak 1. Za dimenzioniranje odločilni upogibni moment Md = M x yd. Ydza Mmaks Mmjn Za stalno težo 1,35 1,00 Za koristno težo 1,50 0 Za prednapetost 0,90 1,20 ali 1,00 Pmin 1,00 Pmaks Pri upoštevanju kombinacije večjega števila obremenitev se dopuščajo redukcijski faktorji ij>. Nadaljnji drugi varnostni faktor zmanjšuje nosilnost pre­ reza z 1/yR. yr znaša: za beton 1,5, za jekla 1,15 ali 1,2. Ta redukcija velja za tako imenovano karakteristično mejno odpornost gradiva. To je meja raztegljivosti, ki ji mora ustrezati vsaj 95% preizkusnih vzorcev, le 5% vzorcev sme odpovedati. Varnostni pogoj: Md=sMR. Izko­ riščenost gradiva: jeklo: dvojni faktor 1,15x1,5 = 1,725, nadomestna napetost: 235/1,725= 136N/mm2; beton: kocka v povprečju 30 N/mm2, prizma 25 N/mm2, jam­ stvo za 95% približno 19 N/mm2, nadomestna napetost 19/1,5 X 1,5 = 8,44 N/mm2. Pri dimenzioniranju ni bistvenih razlik med starim in novim načinom, novi morda malenkos­ tno višje izkorišča beton. Bistvena prednost novega po­ stopka je v varnostnem faktorju prednapetih in delno prednapetih konstrukcij. Faktoriramo namreč le obtežbe zunanjih sil, ne pa obtežb prednapetosti, Yd je 1- ker prednapetost vpliva ugodno. Analogijo bi morali upoštevati tudi pri dimenzioniranju stebrov pri skeletih, pri katerih osnih obtežb ne smemo povečevati! Za računsko ugotavljanje notranjih sil v konstrukcijah priporoča EUROCODE 2 klasične metode linearne elastič­ nosti. Adaptacije upogibnih momentov se dopuščajo le v omejenih količinah: do 15% pri uporabi običajnega jekla in do 30% pri uporabi jekla »H« visoke duktilnosti (5% raztezka ob porušitvi). Vse to le pod naslednjimi pogoji: a) Da ostanejo ohranjeni ravnotežni pogoji, kar zahteva predvidenemu zmanjšanju upetostnih momentov ustrezno zvišanje pozitivnih, b) Da ostajajo pripadajoči poveski nosilcev v dopustnih mejah, c) Da širine razpok na mestu plastične redukcije ne presegajo dopustne mere za kon­ kretni primer, d) Da adaptirani nosilni elementi niso izpo­ stavljeni nihalnim obtežbam, kar bi vplivalo na utrujanje gradiva. Novi predpis načelno dopušča tudi ugotavljanje notranjih sil ob predpostavki polne plastifikacije vseh kritičnih prere­ zov po sistemu tako imenovane »kinematske verige«, ki predstavlja zaporedje nosilnih elementov z zaporedjem plastičnih členkov. Izbira položajev členkov je prepuščena avtorju računa, vendar je možnih mnogo variant. Pri skeletnih konstrukcijah lahko ob potresu odpovedo oglavja in podnožja stebrov, pri zelo močnih stebrih pa priključki prečk na stebre. Načelno bi bilo potrebno preverjanje vseh možnih kombinacij. Tak postopek nam nudi le maksimalno možno odpornost proti izrednim primerom obtežb, kot so: potres, viharni vrtinec, utrganje vrvi pri izvoznem stolpu rudnika, prometna nesreča. EUROCODE 2 dopušča tudi ugotavljanje notranjih sil in odpornosti elementov na podlagi poskusov (z modeli ali s serijo vzorcev). O logičnosti take vrste varnostnega dokaza ne moremo dvomiti. Prednost EUROCODA 2 je v dejstvu, da računamo tako za upogib kot za osno obremenitev ali za kombinacijo obeh z isto povprečno mejno nosilnostjo betona. Isto velja za jeklo. Pri dimenzioniranju po načelu linearne elastično­ sti pa smo dopustne napetosti zelo razlikovali, da bi za različne vrste obremenitev ohranili isti varnostni faktor v. Pri premišljeno postavljenih dopustnih napetostih se tako morajo pri enakem varnostnem faktorju v dobiti enake dimenzije, kakršenkoli diagram pritiskov bi že predpostav­ ljali. Glede adaptiranja upogibnih momentov ne moremo mimo predpisa »Priporočilo glede toleranc pri reviziji statičnih računov in armaturnih načrtov po sklepu revizijske komi­ sije dne 7. 5. 1960«. Podpisani so člani komisije, inženirji: Umek J., Fakin M., Smrekar D., Skaberne L , Miklič M. in Lapajne S. Šlo je za posodobitev najstarejšega YU-pred- pisa za beton in armirani beton iz I. 1947. Ta priporočila dopuščajo bistveno višje dopustne napetostne osti pri upogibu, ne dopuščajo pa zvišanja povprečnih napetosti v stebrih. Nadalje dopuščajo adaptacijo upogibnih momen­ tov: do 15% brez načelnih omejitev (za visoke gradnje), do 30% pa s posebnimi pogoji preveritve razpokanja betona in kritja strižnih napetosti s posebnimi vložki armatur. Navedeno dopolnilo iz I. 1960 se čudovito sklada z objavo K. Kordine: Bemessungshilfsmittel za EURO­ CODE 2 Teil 1 iz I. 1992, vsaj po učinku za praktičnega konstrukterja. Z njim smo že tedaj nekako legalizirali sodobne vidike iz I. 1992, novejši beograjski predpisi za beton in armirani beton iz I. 1971 so nam postavili le novo oviro. Inženir konstrukter mora imeti vedno pred očmi naslednji dve naravni zakonitosti. Prva: Ni gradiva, ki ne bi imelo po prekoračitvi meje elastičnosti (0,2 % trajnega raztezka) še znatno kapaciteto trikratne do tridesetkratne deforma­ cije pred končnim zrušenjem. Ta deformacijska kapaciteta je nadvse pomembna, ker omogoča največje sodelovanje vseh elementov konstrukcije (stebrov, nosilcev), ki so v elastični fazi le delno izkoriščeni. To dejstvo omogoči, da se ob izredni obremenitvi (potres, viharni vrtinec, pro­ metna nesreča) vključijo v odpor prav vsi deli konstrukcij, porušni odpor celote pa se dvigne lahko kar na dvojno ali trojno mero prvotne elastične mejne odpornosti. Druga zakonitost: računski postopki ugotavljanja notranjih sil na podlagi zakonov elastičnosti nam bodo vedno nudili rezul­ tat, ki bo najbližji verjetnemu dejanskemu stanju. Po Castiglianovem stavku o minimalnem delu bo razpored notranjih sil po zakonih elastičnosti predstavljal vedno tudi največjo gospodarnost v porabi gradiva. Z navedenim člankom se avtor ni spuščal niti v natanč­ nejšo razlago niti v kritiko novih metod plastifikacije, pač pa je skušal prikazati bistvo razlike med klasičnim in sodobnejšim študijem konstrukcij. Ne gre za odpravo klasičnega načina elastičnosti, temveč za njegovo dopol­ nitev z zakoni plastifikacije. Ta je posebno pomembna pri analizi posebnih izrednih obtežbenih primerov, kot so hud potres, prometne nesreče, viharji, eksplozije. Poudarek novih predpisov je na opozorilih, da za objekte ni pomem­ bna le njih trenutna odpornost, ko so novi, temveč tudi njih uporabnost in trpežnost, odpornost proti škodljivim učinkom v dobi uporabe, odpornost proti utrujanju ali proti deformacijski nestabilnosti v izrednih primerih. Pri dana­ šnjih cenah jekla je nekdanje pretirano varčevanje z armaturnimi vložki povsem neutemeljeno. Težišče gospo- darnosti je prešlo na ceno človeškega dela. Ta težnja žanjem, če le mogoče ponavljajoče se enake elemente zahteva konstrukcije enostavnih oblik z najcenejšim opa- in montažo. L I T E R A T U R 1. Privremeni tehnički propisi za beton i armirani beton (PTP 3). 2. Tabela za dimenzioniranje pravokotnih prerezov iz ojačenega betona. Avtor S. Lapajne, Državna založba Slovenije, Ljubljana 1950. 3. Priporočila glede toleranc pri reviziji statističnih računov in armaturnih načrtov po sklepu seje revizijske komisije dne 7. 5. 1960, Ljubljana. 4. S. Lapajne: Kritični pogledi na dimenzioniranje betona v tisnjenih in upogibnih delih konstrukcij. G. V. 1965/2. 5. Pravilnik o tehničnih ukrepih in pogojih za beton in armirani beton. Bgd 1971. 6. Pravilnik o tehniških ukrepih in pogojih za prednapeti beton. Bgd 1971. 7. SIA (Švica) Normes techniques 162. L. 1968. 8. S. Lapajne: Nekaj misli ob izidu novega Pravilnika o T.u.i.p. za beton in armirani beton. G. V. 1972/2 in Gradjevinar (Zgb) 1973/4. 9. Pravilnik o tehničnih normativih za beton in armirani beton s prevodi pripadajočih JUS-ov. Bgd 1986. 10. SIA (Švica) Normes techniques 160 Actions sur les structures porteuses. L. 1989. 11. SIA (Švica) Normes techniques 162 Ouvrages en beton. L. 1989. 12. DIN (Nemčija) V 18 932 Teil 1 Eurocode 2 Planung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken Teil 1: Grundlagen und Anwendungen für den Hochbau. Berlin 1991. 13. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton: Bemessungshilfsmittel zu Eurocode 2 Teil 1: Planung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken von Karl Kordinä. Berlin 1992. ONESNAŽENOST MALIH VODOTOKOV IN GRADNJA MALIH ČISTILNIH NAPRAV MALE ČISTILNE NAPRAVE za čiščenje komunalnih odplak UDK 628.19+628.32 TRAUNER AMALIJA P O V Z E T E K — " ^ Avtorica v članku obravnava onesnaženost malih vodotokov v Sloveniji kot posledico komunalnih odplak naselij. Nizka kakovost vodotokov je dokazana na podlagi kemijsko-fizikalnih analiz, bioloških in bakterioloških raziskav. Prav zaradi teh kazalcev je nastala nuja po čiščenju komunalnih odplak. Avtorica za ta namen ponuja male čistilne naprave, primerne za manjša naselja, ki jih je možno dobiti na domačem trgu. THE POLUTION OF STREAMS AND SMALL CLEANING DEVICES INSTALLMENT S U M M A R V - ....... ^ .................... In the above article the author deals with Slovenian stream pollution which is the result of residental communal sewage. Law quality of streams has been proved on the basis of chemical and physical researches. The need for communal sewage cleaning has arisen because of these indications. The author there-fore offers small cleaning devices suitable for smaller residential areas which can be found on home market. 1.0. UVOD Preiskave kakovosti voda v zadnjem obdobju so pokazale, da niso ekološko oporečni samo veliki in večji vodotoki in podtalnica, temveč da so onesnaženi tudi mali vodotoki. V preteklem obdobju so bila vsa prizadevanja tako v svetu kot doma usmerjena v sanacijo industrijskih odplak, danes pa se v svetu daje vse večji poudarek zmanjšanju ekolo­ ško skrajno neugodnega vpliva komunalnih odplak naselij na kakovost vodotokov. Medtem ko je urbanizacija nare­ kovala gradnjo kanalizacijske mreže in večjih mehansko bioloških čistilnih naprav v krajih z večjo gostoto prebival­ stva, se do sedaj ni dajal zadostni poudarek komunalnim odplakam manjših urbanih sredin. A vto rica : A m a lija Trauner, dipl. inž., vodnogospodarsk i inšpekto r ob č in e Velenje Letošnja mednarodna strokovna predstavitev prizadevanj s področja ekologije IFAT 93 (München), ki je največji tak sejem s področja varstva okolja, je bil močno usmerjen na čiščenje odpadnih voda komunalnega izvora. Ponujali so tako naprave kot postopke za čiščenje odplak od najmanjših objektov do večjih naselij. To je samo odsev poudarka, ki ga dajejo vedno manjšim čistilnim napravam. V Sloveniji obstaja okoli 3000 majhnih naselij. To pomeni 1 /5 celotnega onesnaženja Slovenije in predstavljajo vse večji ekološki pritisk na kakovost manjših vodotokov. Gre za področja našega podeželja, kjer je v razmahu inten­ zivno kmetijstvo in manjša urbana naselja. Želje po vse večji pridelovalni zmogljivosti v kmetijstvu zahtevajo vse večjo rabo različnih kemičnih preparatov, ki pa ne povzro­ čajo več bioloških odpadkov, ampak normalno, predvsem pa v sušnih obdobjih, tem bolj vplivajo na kakovost že tako z vodo osiromašenih vodotokov. Le-ti so namreč onesnaženi s polutanti, kot so pesticidi, herbicidi, nitrati, nitriti, amonij. Seveda je možno z racionalnejšimi postopki, ustrezno obdelavo gnoja in gnojevke, z zmernimi in ustreznejšimi mineralnimi gnojili, z modernimi napravami in postopki za čiščenje odplak bolje varovati površinske in podzemne vode ter očuvati prst. Namen tega članka je predstavitev pomena malih čistilnih naprav za čiščenje komunalnih odplak v individualnih objektih in za manjša naselja. 2.0. VODE IN OSNOVE HIDROLOŠKEGA KROGA Voda neprestano kroži med tremi največjimi zbiralnimi sistemi: morji, kontinenti in ozračjem. Na zemlji, ki meri ca. 500 milijonov km2 je celokupna masa hidrosfere, to je oceanov in morij, 1 .4x10" (n = 21) kg vode, kar pred­ stavlja 75% celotne površine. V morju je 97% vode, ostalih 3% predstavljajo sladke vode. Za življenje v vodi je pomemben delež raztopljenega kisika, ki pride v vodo iz atmosfere ali pri fotosintezi vodnih rastlin. Vodni organizmi kisik venomer porabljajo, zato mora vsak vodni ekosistem zagotavljati določeno količino kisika, sicer lahko pride do anaerobioze, ki povzroča nastanek anaerobnih organizmov. V vodi se na ta način nakopiči prevelika količina organskih snovi, ki pospešuje razvoj organizmov, ki porabijo prevelike količine kisika, več kot gaje na razpolago. Takšni pogoji pa so neustrezni za obstoj biocenoze. Vodne biocenoze so sposobne samočiščenja, medtem ko onesnaževanje voda pomeni zavoro samočistilni sposobnosti voda. Posledica je odstra­ nitev posameznih vrst iz biocenoze, ki zmanjšujejo samo- čistilno moč vodnega ekosistema. 3.0 VPLIV ČLOVEŠKIH POSEGOV NA KAKOVOST VODA Voda je ena izmed treh neživih dejavnikov, ki vpliva na živo materijo in je vir življenja. Posebno danes se o vodi mnogo razpravlja zaradi vse večje prisotnosti problema oskrbe z vodo in njenega onesnaževanja. Zavedajoč se katastrofalnih posledic malomarnega odnosa do rabe in onesnaževanja voda bodo morala miniti še desetletja, da se bo stanje izboljšalo in da bo vzpostavljen trajno uravnotežen način življenja. Ne samo, da je človek v razmahu industrije in kmetijstva z različnimi posegi sprožil širjenje lukenj v ozonski plasti, ki imajo poguben vpliv na količino ultravijoličnih žarkov v ozračju in s tem na človeka. Tudi na zemlji je vsebolj grobo onesnaževal vode in jih nesmiselno uporabljal v velikih količinah. S skrajno neustreznim ravnanjem je motil naravni tok kroženja vode; ravnotežje se je pričelo rušiti in prekomerno izkoriščanje dovoljenih naravnih meja je povzročilo na eni strani pomanjkanje vode v sušnih obdobjih in na drugi strani poplavljanje površin. Industrija je s svojimi neugodnimi tehnološkimi procesi sprožila veliko porabo pitne vode iz vodovodnih sistemov, vodotokov, zajetij, jo onesnaževala in neočiščeno vračala v okolje. Tudi sami gradbeni posegi so vplivali na kakovost voda. Regulacije, zbiralniki vode za male hidroelektrarne, gramoznice, iz katerih so pridobivali gramoz za gradnjo in infrastrukturo ter globoke kotanje za nekontrolirano odlaganje odpadkov kot posledica le-teh, so vnašali v vodne ekosisteme bolj ali manj negativne učinke. Za pridobivanje novih kmetijskih površin na manj kakovostnih zemljiščih je človek uporabil različne agroteh­ nične in higrotehnične ukrepe - melioracije, ki danes pomenijo vse bolj odvodnike komunalnih odplak za manjša naselja in so speljani v vodotoke. In končno večja in več urbanih naselij zaradi večje higienizacije in s tem povečane porabe vode vse bolj onesnažujejo vodotoke z delno ali popolno nerazgradlji- vimi čistilnimi sredstvi. 4.0. PORABA VODE IN SESTAVA ODPADNE VODE Poraba vode se je z naraščanjem prebivalstva vse bolj večala, prav tako pa so povečano porabo vode narekovali tudi zboljšani življenjski pogoji. Komunalne odplake, ki prihajajo iz gospodinjstev, so sestavljene iz ostankov hrane, pomij, pranja, higienizacije, fekalij. Pojem komunalne vode ima danes zaradi rabe sintetičnih pralnih in čistilnih sredstev nov pomen. Ta sredstva predstavljajo v odplaki delno ali popolnoma nerazgradljive odpadne snovi, ki vplivajo na sestavo življenjske združbe v potokih. Biološko razgradljive od­ padne snovi se v vodi razgradijo pod vplivom kisika - aerobni procesi ali brez kisika, če je v vodi mnogo teh snovi - anaerobni procesi. Posledica biološko nerazgradljivih snovi in delno razgrad­ ljivih v odplakah se kaže v nesposobnosti samočiščenja vodotoka. Pri tem se srečamo z dvema pojmoma: nebiološko samočiščenje in biološko samočiščenje. Nebiološkemu samočiščenju so osnova fizikalno-ke- mični procesi, kot so usedanje, obarjanje, razredčenje, absorpcije. Biološko samočiščenje pomeni razgradnjo razgradljivih snovi v vodi in vračanje produktov razgradnje v sistem. Mehanizem biološkega samočiščenja je odvisen od na­ slednjih parametrov: - biomase; čim večja je njena površina v stiku z vodo, tem učinkovitejša je razgradnja, - od oblike dna je odvisna količina in vrsta biomase, - hitrost vodnega toka vpliva na stični čas med organizmi in razgradljivimi snovmi, - anorganska in organska hranila vplivajo na količino biomase, - z naraščanjem temperature se samočistilnost povečuje, - svetloba je potrebna za proizvodnjo fotosintetičnih orga­ nizmov, - tudi delež kisika v vodi vpliva na učinkovitost samo­ čiščenja. Če v vodnem ekosistemu delež kisika pade preko meje, se prenehajo aerobni procesi in se povečajo anaerobni procesi, ki pa vplivajo na spremembo prisotnih vrst orga­ nizmov. Na celotno kisikovo maso vplivajo razgradnja raztopljenih organskih snovi, oksidacija dušikovih spojin, prezračenje iz zraka, dihanje živali in rastlin, fotosinteza. Podatki o porabi vode na prebivalca se po različnih virih razlikujejo. Preglednica št. 1 prikazuje porabo vode po namenu v gospodinjstvu in primesi v odpadni vodi po vrstah porabe. Kot osnovni podatek vzamemo porabo vode 80 l/prebi- valca (P)/dan (d). 3.1. Količina in sestava odpadne vode v živinoreji Na podeželju na onesnaženost voda vplivajo tudi odpadne vode, ki nastajajo v proizvodnji živine. Preglednica št. 3 (1) kaže količino in sestavo odpadne vode v živinoreji. - l/(Gxd) odtok v litrih na dan na živalsko enoto (govedo). 5.0. METODOLOGIJA OCENJEVANJA KAKOVOSTI VODA Za ugotavljanje kakovosti voda se uporabljajo fizikalno-ke- mične analize, biološke in bakteriološke analize. Namen Količina [l/(P + d)j Primesi [l/(P + d)] poraba vode [L/d] odtok odpadne vode [l/d] skupaj primesi snovi [g/(P + d)] mineralne snovi [g/(P + d)] organske snovi BPK5 [g/p + d)] ogljik [g/(P + d)] duši k [g/(P + d)] fosfor [g/(P + d)] Pitna voda, kuha 3 8 0,2 Pomivanje posode 4 4 Pranje 20 19 Umivanje 10 10 10 B 61 47 7 0,9 Tuširanje 20 20 Čiščenje prostorov 3 3 WC blato 20 22 27 4 23 17 1,5 0,6 urin 55 15 40 5 12,2 0,8 Skupaj 80 78 190 80 110 54 37 13,9 2,3 Preglednica 1. Prikaz porabe vode po namenu v gospodinjstvu in primesi v odpadni vodi V preglednici št. 2 (1) je podana ocena porabe vode in 5 .I. FIZIKALNO-KEMIČNE ANALIZE odtoka odplak v gospodinjstvu. . . . . . . . Te analize kažejo le trenutno stanje s tem, da podajo delež raztopljenih in neraztopljenih sestavin, medtem ko Preglednica 2. Poraba vode in odtok v gospodinjstvu Vrsta porabe Poraba vode (D Odtok odpadne vode (O Pomivanje posode (enkrat za eno osebo) 1,5-8 1,5-8 Pranje (na osebo na dan) 6-15 6-15 Telesna nega: prhanje 30-100 30-100 kopel v kadi 150-400 150-400 sedeča kopel Stranišče 30-50 30-50 WC z izplakovalno omarico (visoko) 6-12 6-12 WC z izplakovalno omarico (nizko) 12-20 12-20 WC z izplakovalnikom na pritisk 6-20 6-20 Kuhinjski drobilec, če je vključen 8 minut dnevno Škropljenje vrta na 1 m2 24 24 normalen dan 0,15-0,3 - dan z veliko porabo do 5 Pranje osebnega avtomobila 50-300 50-300 Netesna vodovodna pipa (na dan) do 240 do 240 Izgube zaradi napake v izplakovalni omarici (na dan) do 1000 do 1000 Povprečna izguba (na osebo in dan) 4-6 4-6 Vrsta vzreje Skupaj odpadne vode [l/(Gxd)j Skupaj suhih snovi [kg/(Gxd)j BPK4 [kg/(Gxd)j Blata [l/(Gxd)j Urina [l/(Gxd)j Vode za čiščenje [kg/(Gxd)j Govedoreja E= 1 G 3 8 Vzreja kokoši 300 kokoši = 1 G 4 4 Svinjereja 20 19 4 svinje = 1 G 10 10 108 61 47 7 Konj 20 20 Krava mlekarica Mlado govedo 3 3 Tele 20 22 27 4 23 17 Ovca 55 15 40 5 Koza Skupaj Skupaj Preglednica 3. Ocena količin in sestava odpadne vode v živinoreji je za presojo situacije bistvena še biološka analiza, ki kaže kratkoročne in dolgoročne vplive na življenjsko združbo v vodnih ekosistemih. Sodobne aparature in postopki evidentiranja nam ponujajo podatke za tempera­ turo, stopnjo motnosti, barvo, vrednost pH, količino raztop­ ljenega kisika itd. Med pomembne kemične analize šte­ jemo kemijsko potrebo po kisiku (KPK); to je količina kisika (mg02/l), ki je potrebna za kemično oksidacijo primesi v vodi, biokemijska potreba po kisiku (BPK5), ki ponazarja količino elementarnega kisika, ki ga porabijo mikroorganizmi v procesu razkroja. Med kazalce kakovosti vode štejemo dušik, ki ga dolo­ čamo kot organski dušik, amonijak, nitrit, nitrat. Pri aerob­ nem razkroju se organski dušik in amonijak oksidirata v nitrite in nitrate. Vsoto vseh količin v raznih oblikah označimo kot celotno količino dušika. Podatki za redukcij- sko-oksidacijski potencial kažejo na redukcijsko-oksidacij- sko sposobnost vode ali blata. Poleg navedenih osnovnih testov za splošno oceno večine odpadnih vod pa se lahko ugotavljajo še test strupenosti, biološka razgradljivost anionskih aktivnih tensidov, itd. Strokovno navodilo o tem, katere snovi se štejejo za nevarne in škodljive snovi in o dopustnih temperaturah vode (Ur. I. SRS, št. 18/85), kaže parametre, ki so značilni za kemijsko-fizikalno analizo in so merilo za trenutno ugotavljanje kakovosti voda. Normativi (mejne koncentracije) Parameter Odpadne vode, ki odtekajo v vodotoke Odpadne vode, ki odtekajo v kanalizacijo 1 . SPLOŠNO temperatura 330/30/2° c 60°/4° C 2 . vsebnost anorganskih soli 700 mg/l - 3. vsebnost neraztopljenih snovi 80 mg/l - 4. usedljive snovi 0,5 ml/l - 5. pH vrednost 6,5-9,0 6,5-9,0 6 . kemijska potreba po kisiku (KPK - dikromatna metoda) 160 mg/l _ 7. petdnevna biokemijska potreba po kisiku (BPK5) 30 mg/l _ 8 . test strupenosti negativno negativno 9. ANORGANSKE SNOVI aluminij (Al) 10 mg/l 20 mg/l 1 0 . arzen (As) 0,1 mg/l 0,1 mg/l 1 1 . barij (Ba) 10 mg/l 10 mg/l 1 2 . svinec (Pb) 0,5 mg/l 0,5 mg/l 13. bor(B) 0,3 mg/l 2 mg/l 14. kadmij (Cd) 0,5 mg/l 0,5 mg/l 15. celokupni krom (Cr) 1,0 mg/l 1,0 mg/l 16. šestvalentni krom (Crvl) 0,05 mg/l 0,1 mg/l 17. železo (Fe) 2 mg/l 2 mg/l 18. baker (Cu) 0,5 mg/l 1 mg/l 19. nikelj (Ni) 1 mg/l 1 mg/l 20 . živo srebro (Hg) 0,01 mg/l 0,01 mg/l Preglednica 4. Parametri, značilni za kemijsko fizikalno analizo Parameter Normativi (mejne koncentracije) Odpadne vode, ki odtekajo v vodotoke Odpadne vode, ki odtekajo v kanalizacijo 2 1 . srebro (Ag) 0,1 mg/l 0,1 mg/l 2 2 . cink (Zn) 1 mg/l 2 mg/l 23. kositer (Sn) 2 mg/l 2 mg/l 24. selen (Se) 0,01 mg/l 0,1 mg/l 25. aktivni klor (Cl2) 0,2 mg/l 3 mg/l 26. aktivni brom (Br2) 0,2 mg/l 3 mg/l 27. amonijak (N H3) 0,1 mg/l - 28. amonijum (NH4) 1 ,0 mg/1 10 mg/l 29. klorov dioksid (CI02) 0,2 mg/l 3 mg/l 30. cianid (CN‘) 0,1 mg/l 5 mg/l 31. fluorid (F‘ ) 6 mg/l 6 mg/l 32. nitrat in nitrit (N03- + N (V ) 40 mg/l - 33. nitrit (N02") 1 mg/l 10 mg/l 34. fosfor (P) 10 mg/l - (0,5 mg/l) 35. sulfat (S - ~ r ‘Z T e i -------------------------------------------------------! n h I------ I \ v - | ______ _ ___________ / — i - - t > L l . t T \ / T J . T — 1 H > i 1 m r ....= = 3 Shema št. 8. Shematski prikaz biotopa Jugoturbina Karlovac Hidrodisk spiralnih biodiskov - Hidroinženiring Ljub­ ljana (28) Proces biološkega čiščenja opravlja spiralni biodisk, ki je delno potopljen v odplako in je nosilec biološke ruše - mirkoorganizmov, ki razkrajajo organske sestavine v od­ plaki. V procesu poteka delna nitrifikacija in denitrifikacija. Grad­ nja naknadnih usedalnikov ni potrebna zaradi uspešne vloge bobnastih filtrov, na katerih zunanji strani se nabira blato. Ko se prepustnost filtra zmanjša, sesalna črpalka prečrpa blato v primarni usedalnik. Prednosti hidrodiska so v majhni porabi električne energije, preprostem vzdrže­ vanju, majhni koncentraciji lebdečih in neraztopljenih snovi v iztoku naprave ter v ustreznih vrednostih parame­ trov kakovosti, vračanju odvečnega aktivnega blata, mož­ nosti prilagajanja naprave šokom obremenitve. Priporoča se izgradnja zadrževalnih bazenov. Naprava je primerna za čiščenje odplak od 60 do 1200 EE. Poraba el. energije ca. 0,106 kWh na EE. Preglednica št. 7 prikazuje osnovne značilnosti hidrodisk spiralnih diskov HD 0060 HD0100 HD0150 HD 0200 HD 0250 HD 0300 HD 0400 HD 0500 HD 0600 1. Vhodni Največja obremenitev: podatki - v ekvivalentih 60 100 150 200 250 300 400 500 600 - v kg BPKg/d 4,5 7,5 11,2 15 18,8 22,5 30 37,5 45 - hidravlična v l/EE X dan 200 200 250 250 300 250 300 350 300 - hidravlična v m3/dan 12 20 37,5 50 75 75 240 350 360 - zadrževalni čas v h 9 10 10 10 10 10 12 12 12 2. Predhodno prostornina prim. usedal, v m3 2,4 4 5,6 7,5 11,3 11,3 15 21,9 22,5 mehansko prostornina gnilišča v m3 6,0 10 18,75 25 31 37,5 50 62,5 75 čiščenje zadrževalni čas v h 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 3. Vezna cev premer cevi v mm 100 100 150 150 150 150 150 150 150 4. Izravnalni bazen prostornina v m3 2,4 3,8 2,8 4 4 5,5 5. Spiralni površina diskov v m2 240 360 480 630 780 940 1260 1570 1880 biodisk spec. obrem, površine v g BPKs/m2xd 12,5 14 15,5 16 16 16 16 16 16 obremenitev v kg BPK5/dan 3 5 7,5 10 12,5 15 20 25 30 moč motorja gonila v kW 0,25 0,25 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 0,55 6. Bobnasti površina filtra v m2 0,38 0,38 0,58 0,78 1,17 1,17 1,56 2,34 2,34 filter s sistemom za recirku- liranje maksimalni pretok skozi filter v l/s 1,33 1,33 2,03 2,73 4,1 4,1 5,46 8,2 8,2 moč motorja črpalke za odvišno blato v kW 0,25 0,25 0,55 0,55 0,55 0,55 0,75 0,75 0,75 moč motorja črpalke za recirkulacijo v kW 0,75 0,75 0,75 letna potrošnja energije v kWh/leto 2300 2400 5000 5000 5000 5000 5200 5200 5200 teža spiralnega diska brez korita 700 750 1300 1500 1750 2000 2100 2200 2350 teža skupaj s koritom iz jeklene pločevine 1600 1700 3400 3800 4200 4600 4600 5200 5700 Slika 3. Element hidrodiska z redukcijskim pogonom (0,55 do 0,75 kW) Preglednica št. 8 podaja prikaz hidravlične in organske obremenitve za različne tipe hidrodiskov. Tip Hidravlična obremenitev Qd = m3/dan Število prebi­ valcev ali ekviva­ lentnih enot EE Organska obremenitev Bd = kg BPK^dan HD 0060 12,0 60 3,6 HD 0100 20,0 100 6,0 HD 0150 30,0 150 9,0 HD 0200 40,0 200 12,0 HD 0250 50,0 250 15,0 HD 0300 60,0 300 18,0 HD 0350 70,0 350 21,0 HD 0400 80,0 400 24,0 HD 0450 90,0 450 27,0 HD 0502 100,0 500 30,0 HD 0602 120,0 600 36,0 HD 0802 160,0 800 48,0 HD 1002 200,0 1000 60,0 HD 1202 250,0 1200 72,0 Preglednica 8. Prikaz hidravlične in organske obremenitve za različne tipe hidrodiskov Shema št. 9: hidrodisk tip HD 0060. Ekorol - Biotehna Kranj (27) Ekorol čistilne naprave so namenjene čiščenju komunal­ nih odplak za naselja do 2000 EE in se šele v zadnjem obdobju uspešno prebijajo v slovenskem prostoru. Proces čiščenja vključuje naslednje faze: - mehansko čiščenje z Emšerjevim usedalnikom, ki zago­ tavlja ustrezno usedanje, - biološko čiščenje preko čistilnega valja, - naknadno usedanje v vertikalnem usedalniku. Slika 5. Čistilna biološka naprava ekorol Biotehna Kranj Shema št. 9. Prikaz izvedbe hidrodiska za 60 EE O Čistilne naprave ekorol se uvrščajo med naprave s fiksi­ rano biomaso. Tem rešitvam s fiksnim nosilcem aktivnega blata se zlasti nagibajo vodilni strokovnjaki iz skandinav­ skih dežel. Pomeni pa, da so mikroorganizmi, ki čistijo odpadno vodo, pritrjeni na nosilcu in niso razpršeni v odplaki, kar ima za posledico: - ni potrebno spremljati in uravnavati koncentracije aktiv­ nega blata, - ob obremenitvenih šokih ne pride do odnašanja biolo­ ške ruše iz sistema, - pritrjena biomasa doseže večje odstaranje, kar pomeni, da so ustvarjeni pogoji za nitrifikacijo. Ekorol naprave omogočajo aerobne procese. Zadovoljiva količina kisika je zagotovljena z vrtenjem čistilnega valja (slika št. 6). Poraba električne energije je nekajkrat nižja, kot bi jo potrebovali za pogon kompresorja na čistilni napravi z vpihovanjem zraka. Ko biološka ruša doseže določeno debelino, se odlušči s plošč in skupaj s prečiščeno vodo odteka v zaključni usedalnik, kjer se usede v konus usedalnika. S korčno črpalko prečrpani biološki mulj se dovaja na dotok v Emšerjev usedalnik, kjer skupaj s primarnim muljem pregnije v komori za mulj. Diagram št. 1 prikazuje uspešnost čiščenja glede na parameter BPK5. EKOROL-300 prikaz efektov čiščenja Diagram št. 1. Učinki čiščenja glede na parameter BPKc z bio -teh n a engineering d.o.o., Kranj, Bieiweisova s, pp as, lei/fax.- om /2 14- 184 B ' A u l / ' ° čistilne naprave, deponije, tipske naprave, projektiranje, atestiran laboratorij, študije,ekorolom BlOtenna Kranj pilotni testi, raziskave, svetovanje Slika 6. Čistilni valj ekorol Biotehna Kranj Rastlinske čistilne naprave Za čiščenje odplak iz gospodinjstev in kot dopolnitev mehanskim čistilnim napravam, obogatenim z delnim procesom biologije, v zadnjem obdobju doma in v svetu vse večji poudarek dobivajo rastlinske čistilne naprave, saj se beležijo izredno dobri rezultati čiščenja. Pri tem pa se uspešno vključujejo v okolje. Mejnik delovanja rastlin­ ske čistilne naprave je velikost, ki naj bo 2,5m2/EE. Za njeno vzdrževanje ni potrebna električna energija in tudi vzdrževanje je dokaj preprosto. Rastlinske čistilne na­ prave so grajene iz 2-3 bazenov (zaradi enostavnejšega vzdrževanja), kamor gravitacijsko pritečejo odplake, in sicer najprej v prvi kompenzacijski bazen, ki uravnava viške odpadnih vod. Skozi vse tri bazene se odpadne Slika 7. Rastlinska čistilna naprava za izcedne vode iz komu­ nalne deponije v Dragonji. Naprava je konstruirana za čišče­ nje odplak za 200 EE. Velikost: 460m2 Slika 8. RČN v Ajdovščini zavzema 147 m2 površine in čisti odplake za 100 EE vode očistijo in take gredo v vodotok. Princip delovanja naprave je v mikroorganizmih v substratu, ki je mešanica zemlje, mivke in šote. Rastline prispevajo v substrat kisik skozi listje, stebla in korenine. V okolju potekajo aerobni in anaerobni procesi, s pomočjo katerih se voda očisti. Pomanjkljivost sistema je v tem, da se kompenzacijski bazen rad zamaši, kar pomeni, da je potrebno del sub­ strata menjati. Neugodno za sistem je tudi nujnost po večji površini in slabša učinkovitost procesa v zimskem obdobju. Sliki 7 in 8 prikazujeta rastlinski čistilni napravi v Dragonji in Ajdovščini. Preglednica št. 9 prikazuje rezultat meritev parametrov KPK5, BPK5, fosfati, NH3, N02 in N03 v iztoku rastlinske čistilne naprave v Dragonji. D I % D I % D I % D I % D I % k p k5 3474 122 96 413 85 79 413 113 73 84 126 0 330 37 89 bp k5 580 30 95 81 10 88 148 6 96 30 6 80 155 8 95 Fosfati 0,11 0,29 0 0,05 0,03 40 0,74 0,11 85 0,08 0,06 25 0,11 PMD 100 n h 3 18,7 8 57 0,2 6,2 0 1,85 1,06 43 0,48 0,14 71 0,32 0,09 72 n o 2 0,16 0,005 97 0,005 0,006 0 0,005 0,003 40 0,09 0,003 97 0,005 0,003 40 n o 3 1,7 0,0007 100 0,007 0,009 0 PMD 0,0007 0 0,53 0,011 98 0,03 0,01 67 SKLEP Dosedanja spoznanja pri malih bioloških čistilnih napravah so pokazala, da gre za dve različni dovajanji kisika biomasi. Pri prvem načinu se kisik dovaja prek površinskih prezračeval ali z vpihovanjem. Biomasa ali biološka ruša, ki razgrajuje organske snovi v odplakah, lebdi v odplaki kot aktivno blato. Ti sistemi so občutljivi za organske in hidravlične obremenitve, medtem ko je poraba električne energije velika. Pri drugem načinu se biološka ruša (mikroorganizmi) nabira na podlagi, ki se vrti tako, da prihaja občasno iz vode in s tem v stik z zrakom (kisikom). To je primer pri biodisku. Ko postane plast biološke ruše tako debela, da difuzija kisika v spodnje plasti ni več možna, se plast biomase trga z nosilca in voda kosme biološke ruše odplavi v iztok naprave. Voda s takšnim odvečnim blatom ne zadosti zahtevam po kakovosti, ki so predpisane z zakonskim normativom. Pri vseh teh sistemih je vsekakor priporočljiva izgradnja zadrževalnega bazena, ki naj bi ublažil hidravlične in organske obremenitvene sunke. Te pomanjkljivosti odpravlja hidrodisk. In končno še tretji sistem, kjer je biološka ruša fiksirana. Prednosti procesa so obrazložene pri biološki čistilni napravi ekorol Biotehna Kranj. Vsa v uvodu tega sestavka navedena dejstva nas vodijo k edinemu spoznanju, da je potrebno nemudoma začeti z reševanjem onesnaženosti malih vodotokov oziroma z njihovim varovanjem tam, kjer še niso onesnaženi. Glavni problem pri tem je še nadaljnje osveščanje ljudi, saj se ocenjuje, da nam stroka ponuja več možnih rešitev v malih bioloških čistilnih napravah. Izbira ene ali druge čistilne naprave naj bo odvisna od mnenja neodvisne strokovne institucije, ki bi objektivno ocenila prednosti ene ali druge. Opozoriti je potrebno, da se v dosedanjem reševanju zadevne problematike močno čuti nestrokov­ nost investitorjev, ki jim je osnovno merilo pri izbiri cena in zadostitev zakonskim zahtevam po obstoju ČN. Zato se priporoča, naj bo izbira ustrezne rešitve za vsak posamezen primer strokovno podkrepljena in utemeljena. L I T ERAT URA 1. Odvod odpadne vode iz naselij in zaščita voda, Jože Kolar, Državna založba Slovenije, Ljubljana 1983. 2. Opredelitev okolja in kvaliteta vodnih virov v širšem bivalnem prostoru in v Šaleški dolini, Trauner Amalija, 1992. 3. Raziskave kakovosti površinskih voda v letu 1989, 1990, 1991, 1992, Hidrometeorološki zavod R Slovenije. 4. Človekovo okolje - Tehniška založba Slovenije. 5. Poročevalec RS in SFRJ, Ljubljana, 20. 2. 1990. 6. Onesnaženje in varstvo okolja, II. posvetovanje, Ljubljana 1991, Zavod za tehnično izobraževanje Ljubljana. 7. Varstvo voda v luči varstva okolja, Zveza vodnih skupnosti Slovenije 1977. 8. Temeljni pristop reševanja ekoloških problemov v OZD, dr. B. Koželj, 1987. 9. Conceptualization and scale in hydrology, Journal of Hydrology 8/83, V. Klemeš. 10. Analize vode, Hidrometeorološki zavod Slovenije. 11. Testiranje strupenosti sedimentov, Univerza E. Kardelja Ljubljana, VDO Biotehnična fakulteta, Ljubljana 1985. 12. Problematika malih čistilnih naprav za čiščenje sanitarnih odpadnih voda, Hidroinženiring, Ljubljana 1993. 13. Strokovni material, IFAT 1993, München. 14. Strokovni podatki o rastlinskih čistilnih napravah, prof. dr. Dani Vrhovšek. 15. Strokovni podatki o čistilnih napravah, Biotehna Kranj. 16. Imhoff K., Imhoff K. R., Taschenbuch der Stadtenwasserung, R. Oldenbourg Verlag München, Wien 1976. 17. Metcaf Eddy, Wastewater engineering, McGraw-Hill Book Company, New York 1972. 18. Rich G., Unit Proces of Sanitary Engineering, John Willey, Sons Inc., New York - London 1963. 19. Müller-Neuhaus G., Beitrag zur biologischen abwasserreinigungmittels Tropfkörper, Schweizeri­ sche Zeitschrift für Hydrologie 1965. 20. Handbook of trickling filter design, Public Works Journal Corporation, Ridgewood 1968. 21. Müller-Neuhaus G., Beitrag zur biologischen abwasserreinigungmittels Tropfkörper, Schweizeri­ sche Zeitschrift für Hydrologie, 1965. 22. Hosang G., Bischof Stadtenwasserung, B. G. Teubrer Verlag, Stuttgart 1976. 23. Tehnološki podatki o delovanju CČN Šaleška dolina, KP Velenje. 24. Tehnične informacije o ČN, Jugoturbina Karlovac. 25. Tehnične informacije o ČN biodisk, Teh. projekt Reka. 26. Mecansa, Maschinenfabrik 8716 Schmerikon, Suisse, prospekt. 27. Tehnične informacije o čistilnih napravah ekorol, Biotehna Kranj. 28. Tehnične informacije o hidrodiskih, Hidroinženiring Ljubljana. 29. Predlog novih normativnih vrednosti za izpust iz komunalnih naprav, Zavod Republike Slovenije 1993. IZREDNE OBTEŽBE (POTRES, SNEG) ODKRIVAJO NAPAKE KONSTRUKCIJ UDK 624.21:625.745.1:624.046 SVETKO LAPAJNE Ta članek predstavlja dopolnilo članka avtorjev: Fischinger, Fajfar, Bevc, z naslovom: Poškodbe konstrukcij mostov med potresi. Objavljen je bil v GV 1991, št. 3-6, str. 146. Gre za vzroke rušenja mostu Cypress v Kaliforniji. Na podlagi podatkov v tem članku, pripadajočih risb detajla in oblike rušenja, sem pri predpostavki obtežbe nosilca 30t/m izvršil statično oceno notranjih sil in prišel do naslednjega sklepa: Detajlni projekt stika spodnjega nosilca z nadgrajenim stebrom in predvidenim elastičnim tečajem je napačen in ne nudi predpisane normalne varnosti niti za normalno obtežbo brez potresa. Potek tlačne opornice (v skici označene z Op) v velikosti okrog 3001 je poševen in se usmerja proti zunanji površini stebra. V kritičnem prerezu, kjer naj bi ga vodoravna vez od negativne armature spodnjega nosilca usmerila nazaj v notranjost betona, je opornica le še okrog 20 cm oddaljena od zunanje površine. To pa je za sidranje nateznih vezi sile okrog 1101 res prekratka razdalja. Pravilna rešitev v ohlapni armaturi bi zahtevala za okrog 1001 varne nosilnosti diagonalne armature F! in še vodoravno vez v zgornji površini spodnjega nosilca za silo F2 okrog 501. V tem primeru bi morali izvesti kratko sidranje sile F2 na dolžino samo 40 cm vključno kritje betona. Način kratkega sidranja ohlapne armature je opisan v GV 1973, št. 11, str. 277-284 avtorja članka. Idealno rešitev kot nadomestilo ohlapne armature F! in F2 bi predstavljali prednapeti kabli Fv, ki bi imeli svoja sidrišča zunaj betonske površine - kot okras. Skupna potrebna sila v kablih Fv bi znašala okrog 1201. Tudi bi bilo bolje opustiti elastični tečaj in predvideti polni armiranobetonski steber po celi višini z ustrezno ohlapno armaturo. Sidranje spodnje armature zgornjega nosilca je kratko, za 0 57 dolžine 110 cm, to je 190. To dopušča za rebrasto jeklo varno obremenitev do 120N/mm2. Rebrasta armatura v prerezu ob stebru ne more biti polno izkoriščena, ker se prej izpuli iz betona. Ob potresnih sunkih in od potresa izsiljenih deformacijah je negativni napetostni moment v zgornjem vozlišču spremenil predznak - v + ter povzročil izpuljenje spodnje armature gornjega nosilca. V spodnjem vozlišču je pri tem opornico vrglo iz betona ven. Oboje je razvidno iz skice rušenja. Potres nam je torej pokazal napake v konstrukcijskih detajlih, na žalost tudi z velikim številom človeških žrtev v vozilih. V letu 1952 (v februarju) je v Ljubljani padlo 250kg/m2 snega namesto predpisanih 75 kg/m2. Z lastno težo lesenih ostrešij je znašala dejanska obremenitev 310 kg/m2. Kolikor mi je znano, se je tedaj zrušilo 7 lesenih paličnih ostrešij. Pri vseh so bile ugotovljene napake, zaradi katerih te strehe tudi pri predpisani obtežbi niso izkazovale zadostne varnosti, vsaj v detajlih, ki so odpovedali, ne. Posebno slabo so se obnesli iz desk žebljani palični nosilci. Deske imajo namreč večjo disperzijo trdnosti vzorcev zaradi tanke debeline, rezanja vlaken in grč. Ob zabitih žebljih se pri sušenju pojavljajo razpoke, rane v lesu. Nasprotno, vsa ostrešja, ki so bila pravilno konstruirana in solidno izvedena, so uspešno zdržala 2,3-kratno obremenitev, čeprav so se šibila. RAZVOJ TEHNIČNE REGULATIVE NA IZHODIŠČIH NAVODILA O GRADBENIH IZDELKIH* UDK 624+006(4) EDO PREVC * Povzetek poročila g. Karla Heinza Zachmanna, vodje referata za gradbeništvo pri Komisiji evropske skupnosti ** Navodilo sveta ES za uskladitev pravnih in tehničnih predpisov držav članic o gradbenih izdelkih (89/106/EWG) Gradbeništvo (gradnje s pripadajočimi izdelki) kot pomembnejši sektor gospodarstva je pospešeno vključeno v evropski integracijski proces. Danes obstoji že več kot 50 pravnih aktov skupnosti oz. iniciativ skupnosti, ki se neposredno ali posredno nanašajo na gradbeništvo in jih nihče ne bo mogel obiti. Med temi akti posebej izstopajo navodila ES o gradbenih izdelkih (Gl)**, ki obravnavajo gradbene izvedbe in se neposredno nanašajo na proizvajalce gradbenih materialov in gradbenih izdelkov. Povod za nastanek navodil Gl je v sklepih Bele knjige ES (objavljena 7. 5. 1985), kjer so navedeni principi tehnične uskladitve in potreba formuliranja obveznih nujnih zahtev s področja varnosti, zdravja, zaščite okolja idr. Konkretno to pomeni, da se navedene zahteve objavijo v usklajenih evropskih standardih (EN) in da neovrgljivo zagotovi ustreznost izdelkov proizvajalec oz. vsakdo, ki se vključi v tržni promet evropske skupnosti s tem, da doseže vzajemno priznanje vseh preizkusov, kontrol in potrditev ustreznosti, ki seveda vsebujejo zaščitno klavzulo pri upravičenem izražanju dvomov. Prav dve leti po predložitvi predloga navodila Gl, izdelanega po gornjih smernicah, je z njim soglašal Evropski parlament (21. 12. 1988), še istega meseca so ga notificirale države članice z navedbo, da ga moramo implementirati v 30 mesecih. Do tega roka je izpolnilo svojo obveznost le nekaj držav članic, medtem ko so preostale države zaprosile za dodatni prehodni čas nekaj mesecev prek 27. junija 1991. Vzrok za počasno implementacijo je zahtevno gradivo in dejstvo, da morajo mnoge članice sprejeti dokument v svojem parlamentu. Po zadnjih podatkih so te države že opravile tudi pravno proceduro do najvišje instance, kjer mora dokument Gl končno preiti le še manj zahteven postopek o oškodovanju pogodbe. K pospešitvi sprejemanja je prispevala tudi komisija ES, še posebno njen podpredsednik g. Bangemann. PODROČJE UPORABE IN SPREMLJEVALNI PAPIR Navodilo Gl obsega v primerjavi z drugimi navodili zelo široko uporabno področje, za katerega so odrejeni usklajeni tehnični in pravni predpisi. Kot gradbeni izdelek velja vsak izdelek, ki je izdelan in trajno vgrajen v gradbeno telo v visoki ali nizki gradnji. Sem sodijo tudi vsi lesni izdelki, namenjeni vgradnji. Gradbeni izdelki predstavljajo okrog 1/3 skupnega gradbenega trga, leta 1992 ocenjeno na okrog 50 milijard ECU. Ker so se pojavljale nejasnosti, kako navodilo Gl konkretno uporabljati v praksi, je kasneje izšel še spremljevalni dokument za interno uporabo. Dokument vsebuje nekaj kriterijev za presojo, kar omogoča in olajša najti odgovore pri konkretnih vprašanjih. Pokazalo se je, da je bil nastanek tega dokumenta, ki so ga sestavili predstavniki članic držav, z razumevanjem sprejet v praksi. Dokument pa ne nadomešča navodila Gl, saj nima pravnega pomena ter zgolj pojasnjuje določila navodila pri konkretni uporabi. Postavlja se tudi širše vprašanje, ali ni navodilo, ki sicer zajema obvezno upoštevanje vseh bistvenih zahtev, pri gradbenih izdelkih omejila uskladitve ostalih tehničnih določil. Ta problem se je še posebej izpostavil v zvezi z veljavnim področjem za označevanje izdelkov z evropskim znakom CE. V nadaljevanju pojasnjujemo ta vprašanja. INTERPRETATIVNI DOKUMENTI ODBORA ZA GRADBENIŠTVO Na podlagi dosedanjih spoznanj se je izkazalo, da uporaba in uvajanje navodila Gl ni nikakršno enkratno dejanje, temveč stalen proces. Zaradi tega je na podlagi mnenj evropskega parlamenta in sveta komisija ES končno ustanovila poseben odbor za izvajanje navedenih nalog. Že nekaj mesecev po navodilu Gl je bil oblikovan »stalni odbor za gradbeništvo« (SOG). Kmalu po ureditvi svoje organizacije je SOG obdelal in izdal osnovne dokumente ali interpretativne dokumente (ID) ter potem na svojih 17 sejah obdelal in reševal številna vprašanja o izvajanju SGI. V navodilu Gl so obvezno zajete naslednje bistvene zahteve: - mehanska trdnost in statika, - varnost pred ognjem, - higiena, zdravje, varstvo okolja, - uporabna varnost, - zaščita pred hrupom, - toplotna zaščita in varčevanje z energijo. Navedene zahteve so v splošnem formulirane kot ciljne naloge in se nanašajo na gradbeno telo ter le posredno na gradbene materiale in izdelke, kjer pa je poudarjena trpežnost oziroma trajnost in uporabnost. V interpretativnih dokumentih ID je razložena povezava ciljnih nalog z izdelki. V primerjavi z določili navodila Gl imajo dokumenti ID nekakšno vlogo mostu med bistvenimi zahtevami na eni ter usklajenimi tehničnimi specifikacijami na drugi strani, ki pa jih morajo izdelati ustrezni odbori CEN na podlagi dodeljenih mandatov. Dokumenti ID so bili sprejeti po predpisanem postopku v odboru SOG po večinskem glasovanju stališč ter zatem objavljeni v Ur. listu ES v vrsti informacij C. Določila v ID niso niti pravni predpisi niti ne menjajo kakega določila v navodilih Gl, temveč so samo tehnične specifikacije. Po navodilih odbora SOG so po 1. 1989 dokumente ID pripravljali in izdelali ustrezni tehnični odbori (TC). Teh odborov je šest, torej za vsako bistveno zahtevo posebej. Pri delu so stalno sodelovali gospodarski krogi raznih evropskih združenj. Nazadnje je tekste pregledala posebna koordinacijska skupina, jih uskladila in poskrbela, da so primerno vsebovane zahteve o trajnosti in uporabnosti izdelkov. Poleg določenih splošnih določil je vsebina dokumentov ID razvrščena in obdelana po dogovorjeni shemi: - predmet in uporabno področje, - stopnje in razredi, - splošne in posebne definicije, - predložitev ustreznih bistvenih zahtev, - osnove vrednotenja za izpolnitev bistvenih zahtev, - tehnične specifikacije, - življenjska doba. Sedaj so praktično izdelani vsi dokumenti ID, razen za skupino - varnost pred ognjem ID 2, kjer so ostala še neka odprta vprašanja. V teku je prevajanje v devet uradnih jezikov. S tem delom so podane osnove za vhod v standardizacijo. Končne rešitve v smislu tehnične uskladitve bodo možne po opravljenem raziskovanju. Pričakujejo, da bodo naloge izpolnjene v naslednjih petih letih, ko bo izveden raziskovalni program skupnosti. Nekateri eksperti menijo, da bi morali skrčiti sedaj prek 40 preizkuševalnih metod na kakih 6-9 metod in vpeljati ustrezne klasifikacije. Delo je torej zamudno, zato predlagajo, da bi do pravne uveljavitve usklajenih standardov pripravljene dokumente ID oklicali kot predpise za interno uporabo. POVEZANOST TEHNIČNE USKLAJENOSTI V STANDARDIH IN DIREKTIVAH Po novem dopolnilu o poenotenju dokumentov v ES, člen 100 A navaja, da mora biti tehnična usklajenost med standardi in navodili EN. Tako ni možno izdati potrdila o ustreznosti samo za usklajene standarde, ki jih je izdelal CEN, temveč hkrati tudi za izpolnjene bistvene zahteve v navodilih, ki so obvezne. Navodilo Gl ima drugačen značaj, ker se obvezne bistvene zahteve nanašajo na gradbeno telo in na trgu prisotne nevgrajene gradbene materiale in izdelke. Pri drugih direktivah, ki se nanašajo na izdelke in so nedvomno končni izdelki (npr. stroji, igrače itd.) za katere pa zadostuje, da dobi izdelek potrdilo o ustreznosti že na podlagi usklajene tehnične specifikacije. V tem se navodilo Gl bistveno razlikuje od drugih navodil. Navodilo Gl pozna dve vrsti tehnične specifikacije: - kot usklajeni evropski standard (EN), nastal z dodeljenimi mandati v CEN in CENE- LEC-a, - kot evropsko tehnično pripustitev (ETA), nastalo v organih EOTA ali po smernicah GETA. Predlagano normiranje pozna tri vrste standardov, ki bi jih lahko oblikovali na podlagi navodila Gl: - kategorija A - Osnovni, projektivni in računski standardi, v glavnem za strukture in zgradbe, - kategorija Bh - Standardi o lastnostih in preizkušanjih izdelkov po vidikih, kot so navzemanje vlage, prepustnost zraka, drsnost in drugo, - kategorija B - Standardi o materialih in izdelkih, ki obravnavajo tehnološke zahteve. Delo uskladitvenega standardiziranja opravljajo ustrezni tehnični odbori (TC), ki jih koordinira programski odbor za gradbeništvo (PC 1) v komiteju za evropsko standardizacijo (CEN). Kar je v povezavi z navodilom Gl, je znano, da so tehnični odbori prejeli mandate za to temo, vendar pod označbo »začasno«, zato izdelani dokumenti še ne morejo v volilni postopek ustreznosti. Prav tako »začasni« mandati ne morejo posegati na področje evropskega znaka CE. Neposredno za gradbeni sektor je prejelo naloge že 35 tehničnih odborov. Tudi v letošnjem letu bodo dodeljeni mandati nekaterim TC-ejem za pripravo standardov vrste Bh in B. Potem se bodo resno lotili preiskave dodatnih vprašanj: izbora kriterijev tehnične vrste, ki zavirajo trgovanje, gospodarskega pomena izdelkov, pomembnosti več ali samo ene bistvene zahteve. Napravljen bo pregled obstoječega stanja standardizacije v CEN in program nadaljevanja normiranja, predvsem za B kategorijo standardov, in dodeljevanja mandatov. Seveda bo delo učinkovito le, če bodo gospodarski krogi tesno sodelovali s komisijo ES in pristojnimi organi v državah članicah. V tem pregledu je torej razloženo, da poleg poti usklajevanja standardov teče tudi pot pridobivanja evropskega znaka CE in s tem svobodnega pretoka blaga za gradbeništvo prek evropske tehnične pripustitve ETA. PRIPUSTITEV IZDELKOV ZA VGRADNJO S SISTEMOM ETA Potem ko so države članice imenovale svoje biroje za pripustitve in njih predstavnike, je komisija ES ustanovila oktobra 1990 gremij EOTA, skladno z dodatkom II navodila Gl. Organizacija EOTA ima jasne zadolžitve glede vprašanj tehnične pripustitve in obveznosti za izvajanje skupnega dela ter poročanja komisiji ES in odboru SOG. Obstoji zbor vseh imenovanih predstavnikov držav članic z izvršilnim odborom in predsednikom. Tehnični biro pa usklajuje tehnična dela v vseh TC-jih, ki karkoli delajo za navodilo Gl. Poslovanje vodi stalni generalni sekretar EOTA. S komisijo ES ima EOTA sklenjeno okvirno pogodbo, ki vsebuje medsebojne dolžnosti in naloge z urejanjem financiranja. Odbor SOG pa je prepustil novemu EOTA vso dejavnost pri vodenju postopkov za presojanje prijav, dodelitev in podaljšanjih tehničnih pripustitev ETA. Pravila o postopkih bo komisija ES uvedla z odlokom na ravni zakonodaje skupnosti. Svoje delo je EOTA prvič predstavila aprila 1992 z načrtom, da se dodelijo nekateri mandati za izdelavo smernic, imenovane GETA, in sicer za zunanje toplotne izolacije, tekoča tesnjenja streh, prefabricirane predelne stene, pritrdilne svornike in strukturne zasteklitvene sisteme fasad in streh. Čeprav je v navodilu Gl jasno določeno, da gre pot pripustitve izdelkov prek sistema ETA, pa v tej zvezi še vedno ni evropskih standardov EN in jih v doglednem času še ne bo. S tem pa še ni rečeno, da v sistemu ETA ne bi uporabljali tistih obstoječih EN, ki so namenjeni presojanju in preizkušanju. EOTA in CEN tesno sodelujeta, še posebno, da bi zmanjšali prekrivanja in nepotrebnosti pri standardizaciji. Predvideno je bilo, da bo sistem ETA po vseh elementih obdelah v petih letih, naštete težave pa kažejo, da bo delo podaljšano še za dve leti. Trenutno je največ truda vloženo izdelavi smernic GETA, ki bodo prikazale priznano stanje tehnike in zatem posredovane v CEN, kjer bodo po dodeljenih mandatih ustreznim TC-jem uvedli standarde EN. POVEZANOST NAVODILA G l Z EVROPSKIM ZNAKOM CE Namen izdelave usklajenih tehničnih specifikacij potem, ko so uveljavljene v nacionalnih standardih, je dodelitev pravice za označevanje z evropskim znakom CE, ko so izdelki izpolnili zahteve specifikacij. Zdajšnja odredba o znaku CE ustreza skoraj vsem izdanim navodilom, ki zavezujejo izdelke s tehničnimi zahtevami. Pri direktivi Gl pa ni tako in bo potrebno uredbo o znaku C E dop oln iti v vrsto n a log , ki identificirajo izd elk e s pripadajočo p o seb n o sp ecifik acijo , kategorijo , la stn ostm i itd. Evropski znak C E p o m en i, da izd elek ustreza E N standardom in ob v ezn o stim v navodilu , zato ga ne sm em o zam enjati z znakom k ak ovosti. P ride pa velikokrat d o nesp orazu m ov, ker so tudi uradno p red p isan e zah teve na sp lošn o form ulirane ta k o , k o t da gre za kakovostne zah teve. D o ureditve pravnoveljavnih zad ev b o trajalo p reh od n o ob d o b je , v katerem n avod ilo G l v členih 16 in 17 dop u šča b ilatelarno m ed seb ojn o priznanje in uporabo n acionalnega postopka o ustreznosti takrat, kadar so zajeta natančna preizkušnja, pa čeprav je izvzeta zahteva o ognjevarnosti, k i je še preostala kot odprt prob lem . N aved li sm o ž e , da p ostop ek o ustreznosti že tako ni v sestav i uredbe o znaku C E . K om isija E S je že pred le to m in pol predložila svetu E v ro p e pred log za sprem em bo u redbe. Sedaj še v ed n o ni končan obravnalni p o sto p ek , ta k o da je še naprej nejasno , v kolikšn i m eri b o d o sprem em be zad ele navodilo G L P O T R D IT E V U S T R E Z N O S T I IZ D E L K O V V primerjavi z drugimi navodili o izdelkih, navodilo Gl nima zajete nobene določbe o načinu ugotavljanja ustreznosti in izdajanja potrdila. Izbira predlaganega postopka za vsak izdelek ali vsako skupino izdelkov je prepuščena odboru s pooblastili za regulativo. Po tem predlogu bi to pomenilo kar zajeten prenos pooblastil v okviru tehničnega pravnega soglasja, prenašal pa bi jih vsakokrat svet Evrope na komisijo ES. Medtem deluje posebna delovna skupina (WG/AC), ki jo je oblikoval odbor SOG, da bi se spoprijela z vrsto vprašanj za potrditev ustreznosti. Kot pripravo za reševanje vprašanj je najprej izdelala vrsto smernih papirjev, in sicer: - Informacijo o zadevah, katere je potrebno dodati uredbi o znaku CE, - Navodila za označitev uradov, ki bodo ugotavljali ustreznost v okviru navodila Gl, - Navodila v zvezi z izvajanjem tovarniške kontrole, - Navodila za certificiranje izdelkov, ki jih izvajajo pooblaščeni certifikacijski uradi, - Smernice za nadziranje in certificiranje tovarniške kontrole, - Smernice za izbor postopka za potrditev ustreznosti. V dodatku III. navodila Gl je določena vrsta elementov kontrole, da dobimo predstavo o ustreznosti. Tako se bo lahko izbralo kontrolni postopek iz naslednjih elementov: - Prvo preizkušanje izdelka, - Preizkušanja vzorcev, vzetih iz proizvodnje, - Preiskava odvzetih vzorcev po metodi naključij, - Preizkušanje vzorcev, vzetih pred odpremo, - Izvajanje tovarniškega nadzora v proizvodnji, - Prva inšpekcija tovarne in tovarniški nadzor, - Tekoče nadziranje, presojanje in vrednotenje podatkov tovarniškega nadzora. Večina navedenih elementov bo v postopku lahko izpeljal sam proizvajalec oziroma pooblaščena preizkuševalna organizacija. Elementi bodo dokončno definirani in razvrščeni v štiri sisteme ter objavljeni v drugem delu omenjenega dodatka III. Glede na vrsto izdelka in proizvodnje bo preizkuševalec med štirimi možnimi izbral ustrezen sistem. Prvi sistem je praktično povsem podoben klasičnemu izvajanju, tj., da je vse s pogodbo izročeno pooblaščeni preizkuševalni organizaciji. Drug sistem dopušča, da postopek ustreznosti opravlja proizvajalec na tri možne načine. Zadnja dva sistema pa sta različni kombinaciji izvajanja, razdeljeni med proizvajalcem in pooblaščene preizkuševalne organi- zacije, ki prevzamejo nadzorne in presojevalne funkcije s poudarkom na delovanju tovarniškega nadzora, ki je pač jedro vsakega sistema za zagotavljanje kakovosti. V okviru priprav, kakšne odločitve oblikovati za ugotovitev in označevanje ustreznosti, je delovna skupina WG/AC s predstavitvijo smernih dokumentov razvila t.i. »drevo odločanja«. Pri iskanju možne odločitve uporabljamo štiri vprašanja, iz odgovorov pa razberemo prvo orientacijo. Vprašanja se glasijo: - N a koliko bistvenih zahtev se nanaša izdelek? - Kako vplivajo manjša odstopanja lastnosti izdelka na neoporečno uporabo? - Kako pomembna so manjša odstopanja v produkcijskem procesu oz. produkcijskih parametrih v zvezi z lastnostmi izdelka? - Težavnostna stopnja preizkušanja tovrstnih odstopanj pri produkcijskih dejavnikih? SKLEP . i ' ' V?* ' &' Ugotavljamo, da je proces izdelave celovite tehnične regulative po izhodiščih temeljnega navodila G l zelo zahteven pri dokončnem definiranju tehničnih zadev in zapleten zaradi pravnega reda usklajevanja med državami članicami. Temeljno navodilo, ki je izšlo decembra 1988 z zahtevo, da jo članice vnesejo v svoj pravni red do junija 1991, še do danes ni vpeljana v nekaterih državah članicah. Prenos izhodišč navodila na tehnično raven in konkretno izvedbo pa je zahteval organizi­ ranje posebnih odborov, dodeljevanje mandatov za usklajevanje obstoječih predpisov in s tem odpiranje posebnega raziskovalnega programa. Sedaj so v izdelavi še številne potrebne tehnične specifikacije, ki bodo izšle kot standardi EN in v okviru še nedograjenega sistema evropske tehnične pripustitve ETA. V začetku so predvidevali, da bo to delo opravljeno v petih letih, rezultati pa kažejo, da bo prišlo do podaljšanja za dve leti. Pričakujemo lahko, da bo celovita tehnična regulativa sprejeta in urejena za konkretno izvajanje do leta 1996. Vedeti pa moramo, da bodo nekateri sektorji delo končali veliko prej. Kljub vsem težavam pa moramo vedeti, da so nekatere evropske države sklenile bilateralne pogodbe na podlagi navodila Gl, predvsem, da bi zaščitile svoj trg in zagotovile gradnje z izdelki, ki imajo tehnično pripustitev. O VERJETNOSTNEM PRISTOPU PRI REŠEVANJU INŽENIRSKIH PROBLEMOV V G ra db e ne m vestn iku št. 6 -7 , 1993 sta L. T rauner in Z. Z o r ič o b ja v ila č la n e k z n a s lo ­ vom »V redno ten je dopus tne ob rem en itve te ­ m eljn ih ta l na ve rje tno s tn i osnovi« [1]. V č lanku k lju b o b lju b a m v naslovu ni na jti n ičesar o p ro b a b ilis t ič n e m p ris to pu k o b ra v ­ navanju g e o teh n ičn ih p ro b le m o v . O p ra v lje n je b il le iz račun p o vp re čn e v rednos ti in s tan ­ da rdn e ga o d k lo n a za nos ilnos t tem e ljn ih ta l DARKO BEG po B rinch H ansenu, p ri čem er so tr ije od p a ra m e tro v n a s to p a li ko t s lu ča jne sp re m e n ­ ljiv ke . Poleg teg a p r ik a z a n i ra čunsk i p rim e r ni ko m e n tira n , re zu lta ti pa la h k o m an j p o ­ učenega b ra lc a z a ve d e jo k n a p a čn im za ­ k lju čko m . Bistvo ve rje tno s tne g a p r is to p a p ri reševan ju inže n irsk ih p ro b le m o v la h ko p r ik a ž e m o s p re p ro s tim d ia g ra m o m (sl. 1). V enačb i m e jnega s tan ja ve dn o n as to pa ta dva e lem en ta : o d p o rn o s t R (nos ilnos t k o n ­ strukc ije , nos ilnos t tem e ljn ih t a l . . . ) in zu n a n ji vp liv i S (ob te žb a na k o n s tru k c ijo . . . ) . Iz p o l­ njena m ora b iti za h te va , da je o d p o rn o s t R večja a li e n a ka zu n a n jim vp liv o m S R < S ena čb a m e jnega s tan ja O b a e lem en ta v e n a čb i m e jnega stan ja sta v splošnem odv isna od ve č je ga š tev ila p a ra m e ­ tro v (g e o m e trija , las tnosti m a te r ia la , ra z ličn e vrste ob te žb ). N e k a te re od teh p a ra m e tro v lahko z d o v o lj v e lik o za n e s ljivo s tjo o b ra v n a ­ vam o ko t kons tan te (npr. d o lž in a nekega ko n s tru kc ijske g a e lem en ta ), d ru g e pa ko t s lu ­ ča jne sp re m e n ljiv ke , k e r im a jo n jih ove v re d ­ nosti v e lik ra z tro s (npr. t la čn a trd no s t be tona ). Pri s luča jn ih s p re m e n ljiv ka h m o ra m o p o zn a ti n jihovo ra z p o re d ite v in ko re lira n o s t, v n a j­ slabšem p rim e ru pa vsa j p o vp re čn o v re d no s t in s ta n d a rd n i o d k lo n , s tem da o b ič a jn o p re d p o s ta v im o n o rm a ln o ra zp o re d ite v . Za iz račun ve rje tn o s ti, da bo m e jno s tan je p re ko ra če n o , je na v o ljo v e lik o š tev ilo m etod , ki so razvrščene v III n ivo je : - M e to d e n ivo ja III so n a jna tančne jše . Vsi p a ra m e tr i so neodv isne sp re m e n ljiv ke in so p o p is a n i s fu n k c ijo gos to te ve rje tno s ti. V e r je t­ nost p o ru š itve se iz ra ču n a z izv re d no te n je m za p le te n ih ve čk ra tn ih k o n vo lu c ijs k ih in te g ra ­ lov , z a to te m e tode n iso p rim e rn e za v s a k d a ­ n jo in že n irsko p ra kso . - M e to d e n ivo ja II so enostavne jše in n a jve č ­ k ra t te m e ljijo le na p rvem in d ru ge m m om entu (p o vp re čn a v re d no s t in s ta n d a rd n i o d k lo n ) te r n o rm a ln i ra z p o re d itv i s lu ča jn ih sp re m e n ­ ljivk . - M e to d a n iv o ja I je s e m ip ro b a b ilis t ič n a m e­ to d a , v k a te ri je s p o m o č jo ustrezno d o lo če n ih p a rc ia ln ih va rn o s tn ih fa k to r je v v e na čb i m e j­ nega s tan ja , ki im a navzven povsem d e te rm i­ n is tičn i fo rm a t, z a g o to v lje n a ustrezna v e rje t­ nost, d a d o p o ruš itve ne bo p r iš lo . S e m ip ro ­ b a b ilis t ič n a m e tod a se u p o ra b lja v so d o b n ih teh n ičn ih p re d p is ih (npr. E U R O C O D E ) in je z e lo p re p ro s ta za u p o ra b o . B istvo m e tode n iv o ja II, k i jo u p o ra b im o , k a d a r ž e lim o na ta nčn e je ocen iti za n e s ljivos t k o n s tru k c ij, je b ilo že d v a k ra t o p is a n o (in narisano) v G ra d b e n e m vestn iku [2 ], [3 ]. Po­ nov il bom sam o na jpom em bne jše . Če uvedem o fu n k c ijo m e jnega s tan ja Z (R ; S) Z = R -S , potem ve lja : Z > 0 ni nevarnosti po ruš itve Z < 0 nevarnost poruš itve . Če sta R in S s lu ča jn i s p re m e n ljiv k i, je tud i Z s luča jna sp re m e n ljivka . V p rim e ru , da R in S nista k o re lira n i, je Ž = R - Š ° z = J ° 2r + ° 2s . k je r so s p re čko o značene p o vp re čn e v re d n o ­ sti, s a pa s ta n d a rd n i o d k lo n s lu ča jn ih s p re ­ m en ljivk . V e rje tnos t, da ne bo p r iš lo d o p o ru ­ šitve P (Z < 0 ) , iz ra ču n a m o z in te g rira n je m gosto te ve rje tnos ti p (Z) s lu ča jne sp re m e n ­ ljivke Z. o P ( Z < 0 ) = \ p ( Z ) d Z -oo O b ič a jn o pa jo o p iše m o z ind ekso m z a n e s lji­ vosti ß = Z /az , sa j la h ko z n je g o v o p o m o č jo iz tab e l o d č ita m o v re d no s t P (Z < 0 ) . Iz računana v re d n o s t ve rje tno s ti p o ruš itve m ora b iti m an jša od iz b ra n e g a r iz ik a Pf, ki se p ri inžen irsk ih p ro b le m ih n a h a ja p r ib liž n o v m ejah 10~2 d o 10~7. V s ta n d a rd ih EU R O - C O D E 3 so npr. p rivze te s top n je r iz ik a , ki so p r ik a z a n e v ta b e li 1. Pf ß m ejno s tan je nos ilnos ti 7 • 10-5 3,8 m e jno stan je u p o ra b n o s ti 7 • 10-2 1,5 Iz p o ve d a n e g a je ra z v id n o , da sta T ra u n e r in Z o rič v svo jem č la n ku iz ra č u n a la le Z in o R, k a r je sam o p rv i k o ra k p ri ocen i zanes ljivos ti o b ra vn a va n e g a sistem a. Z a n im ivo je, da je ra vn o B rinch Hansen s svo jo fo rm u lo za n os ilno s t tem e ljn ih ta l leta 1953 p rv i uvede l v g e o te h n ik o p a rc ia ln e v a r­ nostne fa k to r je in s tem vsa j p o s red n o tud i s e m ip ro b a b ilis t ič n i p ris to p . K o lik o r bi T ra u ­ ner in Z o r ič ho te la n os ilno s t tem e ljn ih ta l o b d e la ti s s e m ip ro b a b ilis t ič n e g a v id ik a , bi se m o ra la p osve titi d o lo č a n ju ka ra k te ris tičn ih v rednos ti s luča jn ih s p re m e n ljiv k , ki so o b i­ ča jn o ena ke 5 % f ra k t il i (odpo rn o s t) in 95 % f ra k t il i (zunan ji vp liv i) in p a rc ia ln ih va rnostn ih fa k to r je v , s ka te rim i bo dosežena že lena zanes ljivos t. V p rim e ru na tančne jše ve rje tnos tne a n a lize (m etoda n ivo ja II) pa bi b ilo p o tre b n o v sm islu p re d h o d n o o p isa n e g a p o s to p ka iz ra ­ čuna ti ve rje tnos t, da n os ilno s t te m e ljn ih ta l ne bo p ri p o d a n i o b te žb i p re k o ra č e n a . Pri tem b i b ilo seveda p o tre b n o iz lo č it i va rnostne fa k to r je , k i seda j n a s to p a jo v iz ra zu za n o s il­ nost tem e ljn ih ta l. P rivzem an je p ovp re čn e v re d no s ti za d o p u s t­ no nos ilnos t, ko t je b ilo s to r je n o v računskem p rim e ru , je z v id ik a ve rje tnos tne a n a liz e k lju b upoš tevan ju va rnos tn ih fa k to r je v povsem ne­ s p re je m ljivo . V p rim e ru , da je zu na n ja o b te ­ žb a F (= S ) ena ka p o vp re čn i v re d no s ti d o ­ pustne o b te žb e FdoP(= F ) , d o b im o za v e rje t­ nost, da ne bo p r iš lo d o p re k o ra č itv e n o s iln o ­ sti tem e ljn ih ta l P (Z < 0 ) , v re d n o s t 0,5, saj je F = Fdop in Z = 0 te r ß = 0. V vsakem d rugem p rim e ru b o to re j nos ilnos t tem e ljn ih ta l p re k o ­ račena . O b pov ršno nap isa n ih č la n k ih se p o s ta v lja tud i v p ra ša n je ustreznega re c e n z ira n ja , ki bi po m o jem m nenju m o ra lo b iti kva lite tne jše , saj je G ra d b e n i ves tn ik e d in a s tro kovn a re ­ v ija s p o d ro č ja g ra d b e n iš tva v S loven iji. L I T E R A T U R A ■■ ..J 1. L. Trauner, Z. Zorič, Vrednotenje dopustne obremenitve temeljnih tal na verjetnostni osnovi, Gradbeni vestnik, št. 6-7, 1993, str. 157-160. 2. J. Žnidarič, S. Terčelj, J. Marolt, Ocenjevanje stanja zanesljivosti betonskih konstrukcij, Gradbeni vestnik, št. 7-8, 1989, str. 166—172. 3. S. Vratuša, Primer probabilistične ocene zanesljivosti armiranobetonske konstrukcije, Gradbeni vestnik, št. 3-4, 1990, str. 69-73. 4. Structural Eurocodes, Report, lABSE Conference, Davos 1992. 5. S. S. Rao, Reliability-Based Design, McGraw-Hill, 1992. UNIVERZA V LJUBLJANI Hlunim p n iJim! trmlTiTlcni] FAKULTETA ZA ARHITEKTURO, GRADBENIŠTVO IN GEODEZIJO 61001 Ljubljana, Jamova 2, p. p. 579 UPORABA METODE SLEDENJA DELCEV PRI MODELIRANJU TRANSPORTA POLUTANTOV UDK 627.17:519.68 ANDREJ ŠIRCA, RUDI RAJAR P O V Z E T E K — : - Kot alternativa eulerjevskim numeričnim modelom transporta polutantov po metodah končnih razlik (MKR) in končnih elementov (MKE) je bil razvit lagrangeovski model po metodi sledenja delcev (MSD). V prispevku so prikazani princip MSD, njene osnovne enačbe ter dva primera verifikacije modela transporta po MSD (širjenje polutanta v laboratorijskem kanalu ter v Bohinjskem jezeru). V sklepnem delu so navedene glavne prednosti in pomanjkljivosti MSD v primerjavi z MKR ter nadaljnje smeri razvoja. USE OF THE PARTICLE-TRACKING METHOD FOR MODELLING OF THE TRANSPORT OF D m 1 IIV A M TC As an alternative to the classical Eulerian numerical transport models, based on the finite-differences method (FDM) or finite-elements method (FEM), a Lagrangian particle-tracking model (PTM) has been developed. The basic principle, equations and two examples of verification of the PT model (spreading of pollutants in a laboratory channel and Bohinj Lake) are presented in the paper. Finally, advantages and deficiencies of the new method are shown in comparison to the finite-differences method and the main tasks of further research are determined. 1. UVOD Matematično modeliranje fizikalnih, kemijskih in bioloških pojavov je do sedaj tako v svetu kot pri nas teklo po dveh A vto rja : m ag. A nd re j Š irca, dipl. inž. gradb. in prof. dr. R ud i Rajar, dipl. inž. gradb. FAGG, Labora to rij za m ehan iko tekočin, H ajdrihova 28 vzporednih tirih: prvi je predstavljal fizikalno (hidrodina­ mično) modeliranje tokov v rekah, jezerih in morjih, drugi pa kemijsko-biološko modeliranje kakovosti vode v istih okoljih. V zadnjih letih prihaja do številnih poskusov združevanja obeh smeri razvoja v tako imenovane kom­ pleksne modele kakovosti, zato narašča zanimanje za pojave, ki so pomembni za obe področji. Tovrstna pojava sta tudi difuzija in disperzija ali splošneje rečeno, transport snovi. Ker nas navadno zanima širjenje škodljivih snovi, se je udomačil izraz transport polutantov. Sodobni večdimenzionalni matematični modeli transporta temeljijo na treh osnovnih enačbah: kontinuitetni, dina­ mični in transportni. Tipični numerični metodi za reševanje sistema teh enačb sta na primer metoda končnih razlik (MKR) in metoda končnih elementov (MKE). Obe temeljita na eulerjevskem pristopu, pri katerem opazujemo spremi­ njanje značilnih količin znotraj nekega kontrolnega vo­ lumna oziroma končnega elementa. Manj razširjen način obravnave osnovnih enačb je lagrangeovski; pri njem sledimo izbranemu delcu tekočine na njegovi poti po kontinuumu. Pri obravnavi kontinuitetne in dinamične enačbe je eulerjevski pristop lagodnejši, za transportno enačbo pa se je izkazalo, da je ravno obratno; v mnogih primerih je lagrangeovski pristop enostavnejši in poleg tega še bolje fizikalno predstavljiv. Lagrangeovski način obravnave transportne enačbe za neki polutant pomeni, da je polutant predstavljen v obliki diskretnih delcev. Ti delci se gibljejo v hitrostnem polju, ki je definirano z dinamično in kontinuitetno enačbo. Med simulacijo sledimo posameznim delcem na njihovi poti skozi tekočino, zato se je za ta način obravnave transporta uveljavil izraz metoda sledenja delcev (MSD), ki smo ga dobili s prevodom angleškega izraza particle-tracking method (PTM). V nadaljevanju prispevka predpostavljamo, da je hitrostno polje v vsakem trenutku znano, zato ga ne bomo več posebej omenjali. Prav tako velja, da količina polutanta (koncentracija) ne vpliva na hitrostno polje, da je torej polutant pasiven. 2. PRINCIP METODE SLEDENJA DELCEV Princip MSD je zelo preprost: v začetnem trenutku simu­ lacije t0 spustimo v znanem vektorskem polju hitrosti neko število delcev n. Vsak od teh delcev naj ima maso m, tako da vsi skupaj predstavljajo začetno maso izpušče­ nega polutanta M = m x n. Lego vsakega delca v trenutku t0 opišemo z radijvektorjem (xi0, yi0, zl0). Indeks / označuje v tem primeru kateregakoli od n izpuščenih delcev. Po času At je delec zaradi učinka konvekcije in difuzije na neki drugi lokaciji, premaknil pa se je z določeno hitrostjo, kar opišemo z enačbo: r ( t + A t ) = r ( t ) + ü ( F ( t ) , t ) A t , (1) ki je osnovni izraz algoritma za sledenje delcev. Vrednost člena ~u(f(t),t) je pri tem določena na stari lokaciji delca. Vse, kar moramo še storiti za simulacijo transporta, je ponavljanje izračuna z gornjo enačbo do želenega konč­ nega časa. Na intenzivnost transporta oziroma širjenja kakega polu­ tanta vplivata dva pojava: konvekcija in difuzija. V primeru modeliranja transporta po MSD opišemo konvekcijo z deterministično komponento premika, ki jo določimo na podlagi znanega hitrostnega polja. Difuzijo ponavadi opi­ šemo z zaporedjem naključnih premikov, za kar se v strokovni literaturi pogosto uporablja kar angleški izraz random-walk. Difuzija je v tem primeru predstavljena kot stohastičen proces. 3. OSNOVNE ENAČBE Naš prvi korak pri izpeljavi osnovnih enačb MSD je dokazati, da difuzijo resnično lahko opišemo kot stohasti­ čen proces. Ta dokaz je dokaj obsežen, zato si ga bralec lahko ogleda na primer v literaturi [1] in ga na tem mestu ne bomo ponavljali. Na kratko pojasnimo le, da izhajamo iz nelinearne Langevinove enačbe, ki določa položaj posameznega delca v modelu naključnih korakov. V limiti, ko gresta število delcev in časovni korak A t^O , dobimo iz te enačbe Fokker-Planckovo enačbo, za katero je moč dokazati, da je le na drugačen način zapisana klasična transportna enačba. Razvoj modela po MSD smo na FAGG-LMTe začeli z dvodimenzionalno obliko, ki smo ji nato dodali tretjo dimenzijo. Na ta način bomo v nadaljevanju tudi prikazali osnovne enačbe. Izhodiščna enačba je dvodimenzionalna, globinsko pov­ prečna transportna enačba s konstantnima koeficientoma difuzije: d(c) | d(uc) | d(vc) = K dt dx. dy d 2 c dx2 + K y2 d 2 c dy2 ■ (2) Predpostavimo še, da v toku obstaja neka dominantna smer in v to smer obrnemo eno od osi koordinatnega sistema (na primer X os), s čimer se znebimo zunajdiago- nalnih komponent difuzijskega tenzorja. Gibanje polutanta v takšnem sistemu sedaj ponazorimo z gibanjem diskret­ nih delcev, od katerih vsak nosi del celotne mase polutan­ ta. Vsak od teh delcev se v vsakem časovnem koraku premakne v skladu z enačbo 1, ki se v skalami obliki glasi: x ( t -F A t) = x ( t ) + u ( x ( t ) , y ( t ) , t ) A t , (3a) y ( t + A t ) = y ( t ) + v ( x ( t ) , y ( t ) , t ) A t . Ob) Do premika delca pride zaradi konvekcije, ki jo opišemo z deterministično komponento (u*, v*) in difuzije, ki jo opišemo s stohastično komponento (u**, v**): U = u * + u * * , (4a) v = v * +v * * (4b) Vrednosti determinističnih komponent u* in v* določimo na podlagi znanega hitrostnega polja, za stohastične pa uporabimo naslednji enačbi: u * * = u * cos 6 - u" sin 6 , (5a) v * * = m" sin 0 + u " cos 6 , (5b) kjer je ut* naključno velika hitrost premika delca v smeri lokalnega vektorja konvekcije, uf* pa pravokotno nanj (slika 1) po enačbah: ul = r x^ 2 K Ll A t , (6a) u ~ = r 2j 2 K T! A t , (6b) kjer sta r1 in r2 naključni spremenljivki z verjetnostno porazdelitvijo, ki ima srednjo vrednost 0 in standardno deviacijo 1. Pri konkretnem računanju ju dobimo z nekim generatorjem naključnih števil. Koeficient KL je koeficient difuzije v vzdolžni (longitudinalni) smeri, KT pa v prečni (transverzalni) smeri. Y Slika 1. Komponente hitrosti premika posameznega delca V primeru obravnave tridimenzionalnega problema do­ damo še tretjo prostorsko smer oziroma enačbe: z ( t + A t) = z ( t ) + w ( x ( t ) , y ( t ) , z { t ) ) A t , Ja) w = w * +W * * , (7b) w * * = r3i j 2 K y / A t , (7c) kjer je Kv koeficient difuzije v vertikalni smeri. Določitev posameznih koeficientov difuzije ostaja kljub hitremu razvoju znanja na tem področju še v veliki meri stvar občutka in izkušenj. Kljub temu lahko z mnogimi primeri dokažemo, da ima pri računih tridimenzionalnih tokov spreminjanje vertikalnega koeficienta difuzije veliko večji vpliv na rezultate kot spreminjanje obeh horizontalnih (literatura Rajar [2], Četina [3], Koutitas et al [4], Širca [5]). Zaradi tega smo za KL in KT izbrali konstantni vrednosti, pri določitvi Kv pa smo se oprli na ugotovitve Koutitasa [4], Rajarja [6] in Cetine [3], Koutitas je za koeficient Kv upošteval parabolično pora­ zdelitev po vertikali, do katere je prišel na osnovi enačbe kinetične energije turbulence, delno pa s pomočjo fizičnih eksperimentov. Rodi [7] je podal način za upoštevanje stratificiranosti vodnega telesa, Četina pa je ugotovitve obeh avtorjev združil in preveril na praktičnih primerih. Pomembna faza računa pri MSD je generiranje naključ­ nih števil r, ki nastopajo v enačbah 6a, 6b in 7c. Obstajata dva generatorja, in sicer: Generator A, ki deluje tako, da naključno izbira med dvema vrednostma: r= 1 in r= -1 , ki imata enako verjet­ nost pojavljanja. Po velikem številu poskusov je pov­ prečna vrednost naključne spremenljivke enaka 0, stan­ dardna deviacija pa 1. Generator B proizvaja različna naključna, tudi necela števila r. Edini pogoj je, daje tudi v tem primeru po velikem številu poskusov povprečna vrednost naključne spremen­ ljivke 0, standardna deviacija pa 1. Pri našem delu smo uporabili generator B, ker se je bolje obnesel v primerih teoretičnih tokov in daljših časovnih korakov. V primerih realnih tokov iz narave so bili rezultati z obema generatorjema skoraj identični. 4. ROBNI POGOJI Robni pogoji so eno od najkočljivejših vprašanj MSD, pa tudi transportnih modelov na splošno. Odvisni so od mnogih fizikalnih, lahko pa tudi kemičnih in bioloških faktorjev. Večina avtorjev se zateka k poenostavljenim pristopom. Če je možno, se z ustrezno postavitvijo račun­ ske mreže lahko do neke mere izognemo določanju robnih pogojev. Le-ti so deloma definirani že v hidrodina­ mičnem modelu, v primeru transportnega modela po MSD pa moramo dodati še pogoje, ki nadzorujejo gibanje delcev v bližini meja računskega področja. Tu prihaja do dveh pojavov: - do izginjanja delcev, če le-ti prestopijo mejo računskega področja (prepusten rob - odprti rob) ali - do odboja delcev, če prestop meje ni možen (neprepu­ sten rob - obala). Tuja literatura je pri opisih robnih pogojev s tega področja skopa, zato smo jih morali v glavnem oblikovati sami. Dva osnovna tipa, izginjanje in odboj, smo glede na zahteve razčlenili v več podtipov. Na tem mestu jih ne bomo opisovali, ker bi s tem presegli zastavljeni okvir prispevka. 5. PRIMERI Na podlagi enačb, navedenih v 3. poglavju, smo oblikovali dvo- in tridimenzionalni model transporta po MSD. Le-ta je zaenkrat ločen od hidrodinamičnega modela, s katerim pred računom transporta izračunamo hitrostno polje, ki je lahko stacionarno ali nestacionarno. Model transporta smo preizkusili na treh primerih: a) na dvodimenzionalnem toku v laboratorijskem kanalu, kjer smo primerjali eksperimentalne rezultate, analitično rešitev in numerični rešitvi po MKR in MSD, b) na tridimenzionalnih tokovih v Bohinjskem jezeru, kjer smo primerjali samo rezultate MKR in MSD ter c) na tridimenzionalnih tokovih v Severnem Jadranu, kjer smo rezultate MKR in MSD primerjali še s satelitskima posnetkoma. V nadaljevanju bomo prikazali le rezultate primerjav za primera a) in b), saj se primer c) le malo razlikuje od F A G G : Poročila 208 G radben i vestn ik • L jub ljana (42) primera b). 5.1. LABORATORIJSKI KANAL V tem primeru so bili osnova za primerjave laboratorijski poskusi v ravnem, gladkem laboratorijskem kanalu s trapeznim prečnim prerezom. V tem kanalu smo najprej vzpostavili stalen tok, zagotovili njegovo dvodimenzional- nost, nato pa na zgornjem koncu kanala časovno konti- nualno in v izbrani točki prereza spuščali barvilo (polutant) ter v štirih nizvodnih profilih merili njegovo koncentracijo. Rezultat meritev so bile krivulje koncentracije v prečnih profilih. Model, izvedba poskusov ter vsi njihovi parametri so natančno opisani v literaturi [5]. Za opisani primer kontinualnega, točkovnega izpusta v dvodimenzionalnem prostoru obstaja tudi poenostavljena analitična rešitev transportne enačbe v obliki: c (x ,y ) = 2 h ü j ^ - •exp u y 2 4 K r x (8) u kjer je c koncentracija v poljubni točki, q0 jakost izvira polutanta, c0 koncentracija polutanta na iztoku, h globina, Kt pa prečni koeficient difuzije. Analitična rešitev je prikazana na sliki 2a in jo v primerjavi z ostalimi rezultati lahko štejemo za točno. Numerično smo problem najprej rešili s programom TRI- DIM (Rajar [8], Cetina [3]), ki temelji na MKR. V prvem primeru smo računali z numerično mrežo, orientirano v smeri toka (slika 2b). V drugem primeru smo zaradi preučevanja numerične difuzije zasukali računsko mrežo za 45 stopinj glede na smer toka in dobili rezultat, kot ga kaže slika 2c. Le-ta nam je potrdil domnevo, da lahko pride v izjemnih primerih pri MKR do zelo velike numerične difuzije, ki popolnoma pokvari rezultate. Drugo numerično rešitev smo dobili s programom po MSD in jo vidimo na sliki 2d. Za predstavitev celotne količine polutanta smo uporabili 120.000 diskretnih delcev. Nume­ rična mreža je bila pri tem orientirana v smeri toka, vendar smo tudi z mrežo pod kotom 45 stopinj dobili popolnoma identične rezultate. S tem smo potrdili znano dejstvo, da pri MSD, vsaj v klasičnem smislu, ni numerične difuzije. Rezultate laboratorijskih poskusov smo z analitičnimi in numeričnimi primerjali le v obliki krivulj koncentracije v posameznih prečnih profilih, kar lahko vidimo na sliki 3. Glede na enostavnost uporabljene merske opreme in doseženo natančnost laboratorijskih poskusov se njihovi rezultati zadovoljivo ujemajo z analitično rešitvijo. Rezultati po MSD se odlično ujemajo z analitičnimi, če je Slika 2. Laboratorijski kanal - primerjava rezultatov ra­ čunov po različnih meto­ dah za kontinualni izpust (izolinije koncentracij v %) MERILO (m ) DOLŽIN 0 1.0 2.0 0.4 0.2 ŠIRIN 0 Slika 3. Laboratorijski kanal - primerjava meritev in rezultatov računov po različnih metodah za primer kontinualnega izpu­ sta (vrednosti koncentracij v prečnih prerezih) le število delcev dovolj veliko (najmanj 100.000) ter časovni korak At dovolj kratek. Rezultati po MKR se z analitičnimi nekoliko slabše ujema­ jo, za kar je več razlogov: - po MKR ni možno modelirati točkovnega izpusta. Po­ možne metode, ki jih uporabimo za rešitev tega problema, imajo stranske učinke, ki povzročajo dodatne težave, - velik vpliv gostote numerične mreže ter dolžine časov­ nega koraka At, - pojav numerične difuzije v primerih, ko ena os nume­ rične mreže ni vzporedna z glavno smerjo toka. 5.2. BOHINJSKO JEZERO V tem primeru so bili osnova (referenca) za primerjavo rezultati računov tokov in disperzije polutantov v Bohinj­ skem jezeru po MKR. Omenjeni računi so natančno opisani v literaturi [3] in zanje velja, da so bili večkrat potrjeni, med drugim tudi eksperimentalno. Za primerjavo smo izbrali karakteristične poletne razmere, ko 12 ur piha zahodni veter s hitrostjo 3 m/s. Ustrezno hitrostno polje v jezeru smo izračunali s tridimenzionalnim baroklinim modelom TRIDIM na osnovi MKR (Rajar [8], Cetina [3]). Istočasno smo računali tudi širjenje polutanta iz kampa v Zlatorogu, ki je v resnici velik onesnaževalec jezera. Pri tem smo predpostavili en sam konstanten horizontalni koeficient difuzije KH, ki je nadomestil vredno­ sti KL in Kt, vertikalni koeficient difuzije Kv pa računali po Koutitasu in z upoštevanjem stratifikacije jezera. Rezultate smo prikazali v obliki izolinij koncentracije za primer, ko je koncentracija izpusta 100-odstotna (slika 4b). Slika 4. Bohinjsko jezero - primerjava rezultatov MSD in MKR (izolinije koncentracij v % v površinskem sloju jezera) Modeliranje po MSD smo začeli s preprostimi primeri, potem pa smo model postopoma dograjevali z dodatnimi parametri in kompleksnejšimi robnimi pogoji. Faze razvoja lahko na kratko podamo: a) račun transporta s konstantnima KH in Kv; variiranje velikosti Kv (rezultati se bistveno razlikujejo od rezultatov po MKR), b) račun s konstantnim KH in parabolično porazdelitvijo Kv po Koutitasu (še vedno občutna razlika med rezultati MKR in MSD), c) račun s konstantnim KHl račun Kv po Koutitasu in upoštevanje stratificiranosti (solidno ujemanje obeh me­ tod, sliki 4a in 4b), č) poskusi z variiranjem velikosti KH, d) poskusi z različno dolgimi časovnimi koraki. Najzanimivejši so bili vsekakor računi a., b. in c., ki so znova potrdili dominanten pomen Kv v primerjavi s K Nv primerih tridimenzionalnih tokov v vsaj delno stratificiranih vodnih telesih. Vpliv posameznih ukrepov v različnih fazah modeliranja je lepo razviden iz slike 5, pri čemer predstavlja slika 5c najbližjo aproksimacijo dejanskega stanja. V primeru Bohinjskega jezera sta bili MSD in MKR približno enakovredni, ker smo pri obeh upoštevali iste mehanizme transporta. Numerična difuzija v primeru MKR je bila istega velikostnega reda kot fizikalna in ni bistveno vplivala na rezultate. Slika 5. Bohinjsko jezero - račun po MSD; vpliv porazdelitve Kv po globini in vpliv stratifikacije (končne lege delcev v podolžnem prerezu vzhodnega dela jezera) iz o lir k a 6. SKLEP Z opisanim modelom transporta po MSD smo tudi pri nas stopili na sorazmeroma mlado področje stohastičnega modeliranja difuzije. Prvi poskusi in primerjave z rezultati klasičnega modela po MKR so pokazali naslednje predno­ sti MSD: - lažje modeliranje točkovnih, linijskih in specialnih (po­ ljubnih) oblik izpustov, - odsotnost numerične difuzije, zaradi česar je MSD bistveno natančnejša od MKR v primerih, ko je pri MKR numerična difuzija večjega reda velikosti kot fizikalna, - precejšnja neobčutljivost MSD na dolžino časovnega koraka. Posredno smo s svojimi raziskavami potrdili tudi trditve nekaterih tujih avtorjev: - algoritem MSD je izredno preprost, - uporaba MSD je upravičena le v primerih, ko oblak polutanta zajema le manjši del računskega področja. Če se razširi na vse področje, MSD izgubi svojo učinkovitost. Zato priporočamo njeno uporabo pri (detajlnem) modelira­ nju lokalnih problemov, - opis polutanta z diskretnimi delci je naravnejši od opisa s koncentracijami, saj v ekstremu omogoča celo modeli­ ranje gibanja posameznih molekul. Žal ima tudi MSD svoje pomanjkljivosti: - račun tokov zaradi gostotnih razlik (density-driven flows) je izredno zahteven glede porabe računalniškega časa, zato tudi v svetovnem merilu v tej smeri še ni bilo veliko narejenega. Tu ima, vsaj zaenkrat, MKR še pred­ nost, - zaradi pomanjkanja izkušenj (tudi v svetu) je potrebna večja pazljivost pri oblikovanju robnih pogojev. Le-ti so odvisni od številnih, včasih težko določljivih parametrov (vrsta polutanta, oblika obale, tip obale itd.) in so zato pogosto problematični tudi pri MKR. Metoda sledenja delcev ima pri modeliranju transporta polutantov vsekakor svetlo prihodnost. Tuji avtorji jo zelo pogosto uporabljajo za modeliranje širjenja naftnih madežev v površinskih vodah, povsem pa se je že udomačila na področju modeliranja transporta v podtal­ nici. Nudimo svetovanje o pravilnih načinih uporabe izolacijskih materialov v gradbeništvu. Za brezplačen nasvet ter izčrpne informacije se obrnite neposredno na TEHNIČNO INFORMATIVNO SLUŽBO Izolirke tel. 061 103096, int. 36. Na Hidrotehnični smeri FAGG v prihodnosti načrtujemo naslednje faze uporabe in razvoja MSD: - Modeliranje širjenja naftnih madežev z uporabo MSD in z upoštevanjem najvažnejših pojavov, kot so: mehan­ sko širjenje, izhlapevanje, fotodegradacija, biološka raz­ gradnja ter odlaganje na obale in spiranje z njih. - Vključitev modela po MSD v obstoječi hidrodinamični model TRIDIM, s čimer bomo dobili možnost neposredne primerjave hitrosti in učinkovitosti MSD in MKR pri računih transporta. - Postopno nadgradnjo tako dobljenega hidrodinamično- transportnega modela v kompleksen model kakovosti, v katerem bodo upoštevane tudi temeljne enačbe za opis kemičnih in bioloških procesov v vodnih telesih. L I T E R A T U R A 1. Dimou, N. in Adams, E.: Particle tracking models for well-mixed estuaries and coastal waters. Submitted to: Estuarine, Coastal and Shelf Science in August 1991 (delovna kopija članka). 2. Rajar, R.: Three dimensional modeling of currents in the Northern Adriatic sea, XXIII. kongres IAHR, Ottawa, 1989 (zbornik referatov). 3. Četina, M.: Tridimenzionalni matematični baroklini model za izračun tokov v jezerih in morju, Doktorska disertacija, FAGG, Ljubljana, 1992. 4. Koutitas, C. in O’Connor, B.: Modeling three-dimensional wind-induced flows, Journal of the Hydraulic Division, Vol. 106, HY11, 1980, strani 1843-1865. 5. Širca, A.: Modeliranje transporta polutantov po metodi sledenja delcev, Magistrsko delo, FAGG, Ljubljana, 1992. 6. Rajar, R., Četina, M. in Tonin, V.: Influence of linearization and of vertical distribution of turbulent viscosity coefficient on 3-dimensional simulation of currents, Computational Modelling and Experimental Methods in Hydraulics (HYDROCOMP ’89), Eds. Maksimovič, Č. in Radojković, M., Elsevier Applied Science, 1989. 7. Rodi, W.: Turbulence Models and their Application in Hydraulics (A State of the Art Review), IAHR Book Publication, Delft, 1980. 8. Rajar, R. in Četina, M.: Modeling Wind-Induced Circulation and Dispersion in the Northern Adriatic, XXIV. kongres IAHR, Madrid, 1991 (zbornik del). STROKOVNI IZPITI ZA GRADBENIŠTVO IN ARHITEKTURO TER PRIPRAVLJALNI SEMINARJI ZA STROKOVNE IZPITE V LETU 1994 A. B. Rok Leto Mesec SEMINAR IZPIT pisni ustni VIII. 1993 November 22.-26. november 20. november 6.-10. december IX. 93 December 13.-17. december 18. december 10.-14. januar 1994 I. 1994 Januar 17.-21. januar 22. januar 7.-11. februar II. 94 Februar 14.-18. februar 19. februar 7.-11. marec lil. 94 Marec 14.-18. marec 26. marec 11.-15. april IV. 94 April 18.-22. april 23. april 9.-13. maj V. 94 Maj 16.-20. maj 21. maj 6.-10. junij VI. 94 September 19.-23. september 15. oktober 2.-4. november Vil. 94 Oktober 17.-21. oktober 19. november 4.-8. december Vlil. 94 November 21.-25. november IX. 94 December 12.-16. december A. Pripravljalni seminar organizira ZVEZA DRUŠTEV GRADBENIH INŽENIRJEV IN TEHNIKOV SLOVENIJE, Ljubljana, Erjavčeva 15, telefon: 061/221-587. Prijavo v obliki dopisa, skupaj z dokazilom o plačilu, pošlje plačnik stroškov seminarja. Cena seminarja v mesecih novembru in decembru 1993 znaša 350 DEM, plačljivo v SIT po srednjem tečaju Banke Slovenije na dan plačila, z doplačilom 5 % prometnega davka. Morebitna sprememba cene bo naknadno objavljena. B izpit organizira ZAVOD ZA RAZISKAVO MATERIALA IN KONSTRUKCIJ LJUBLJANA, Dimičeva 12, Ljubljana. Informacije dobite pri Inž. Grošlju prek telefona št. 061/342-671, od 10. do 12. ure. UNIVERZA V MARIBORU • TEHNIŠKA FAKULTETA • GRADBENIŠTVO 62000 Maribor, Smetanova 17, tel.: 062 25-461,221-112, telefax: 062 225-013 GVXXXXII • 8-9-10 STR.: 161-222 AVGUST-SEPTEMBER-OKTOBER 1993 EDOMETER S KONTINUIRNIM OBREMENJEVANJEM UDK 624.131:620.1.08 BOJAN ŽLENDER, LUDVIK TRAUNER, STANISLAV ŠKRABL Prispevek podaja kratek pregled dosedanjega raziskovalnega dela in predloge za izvedbo hitrih, računalniško vodenih edometrskih preiskav. Osnovna novost je vpeljava kontinuirnega obremenjevanja vzorca zemljine. Edometrski aparat, merilni senzorji z merilno opremo ter računalniška strojna in programska oprema tvorijo celoto, imenovano merilni modus. Ta omogoča preiskave, ki tečejo avtomatsko, po poljubno izbranih poteh, s sprotno analizo meritev in interpretacijo rezultatov. OEDOMETER WITH CONTINUOUS LOADING S U M M A R Y _ -v The paper presents a brief report of our research work and suggestions for performing quick, computer aided oedometer tests. The basic novelty is the introduction of continuous loading of the soil sample. The measuring system consists of the laboratory apparatus, measuring equipment, hardware and software. The proces controlled investigation runs automatically according to the in advance selected programmed procedures, thus enabling an immediate measuring analyses and interpretation of results. A v to rji: Doc. dr. Bo jan Ž lender, Tehniška faku lte ta U n iverze v M ariboru, Prof. Dr. Ludv ik Trauner, Tehniška fakulteta U n iverze v M ariboru, Doc. Dr. S tan is lav Škrabi, Tehniška faku lteta U niverze v M ariboru 1. UVOD Preiskave stisljivosti zemljin praviloma izvajamo na kon­ vencionalnih edometrih, ki delujejo na podlagi inkremen- talnega obremenjevanja vzorcev zemljin z utežmi. Po standardnem postopku pri vsaki spremembi napetostnega stanja časovno zasledujemo deformiranje vzorca. Tako izmerimo za vsako spremembo obremenitev vzorca kon- solidacijsko krivuljo, ki jo izrazimo kot funkcijski odnos med deformacijo vzorca in časom. Ker je za kakovosten rezultat potrebnih čimveč manjših sprememb obremenitev vzorca, je tak, konvencionalen pristop dolgotrajen, prav tako pa nas tudi omejuje v načinu izvedbe preiskave. Zato smo v Laboratoriju za mehaniko tal na Tehniški fakulteti v Mariboru (LMT-TF) zastavili večletno raziskovalno delo, ki je imelo dva osnovna cilja. V geotehnične preiskave smo želeli vpeljati prednosti, ki jih nudijo računalništvo in sodobne merilne tehnike in tako doseči čim kakovostnejši izvedbo konvencionalnih preiskav, hkrati pa smo želeli razviti teoretično podlago in eksperimentalne postopke, ki bi omogočili vpeljavo novih testnih postopkov, pri čemer smo še posebej izpostavili pomen hitrih testov stisljivosti zemljin. Za dosego raziskovalnega cilja smo izdelali pro­ totip monoaksialnega edometra s kontinuirnim obremenje­ vanjem (s katerim smo izvajali začetne eksperimentalne preiskave), kasneje pa še prototipa »biaksialnega« in »triaksialnega« edometra. 2. LABORATORIJSKA OPREMA Edometrske preiskave s kontinuirnim obremenjevanjem vzorca zemljine se izvajajo na tako imenovanem merilnem modusu, ki ga sestavljajo laboratorijski aparati, merilna oprema ter računalniška strojna in programska oprema. Merilni modus je zasnovan tako, da omogoča poljubne konvencionalne in nekonvencionalne računalniško vo­ dene preiskave zemljin. ; Slika 1. Merilni modus 2.1. Prototip edometra s kontinuiranim obremenjevanjem Prototip edometrskega aparata s kontinuirnim obremenje­ vanjem smo razvili v LMT na TF med leti 1986-89. Sestavljen je iz trinožne nosilne konstrukcije, v katero se vstavi cilindrični jekleni oklep premera 50 mm in višine 20 mm. V oklep vgrajeni vzorec zemljine je ograjen na podložni in zgornji ploskvi vzorca s poroznim kamnom, ki preprečuje izpiranje finih zrnc iz vzorca. Kapilarne cevke rabijo za iztok pome vode in jih lahko povežemo z merilci pornih tlakov ali menzurami, s katerimi merimo količino izcejene pome vode iz vzorca. Po potrebi lahko dosegamo popolno začetno zasičenost vzorca, ustvarjamo osnovni porni tlak v vzorcu, ipd. Na gornji rob vzorca pritiska bat, ki je prek reduktorja povezan s sinhronim izmeničnim elektromotorjem. Ta z rotacijo prek reduktorja omogoča pomik bata gor ali dol in tako povzroča obremenitve na gornjo ploskev vgrajenega vzorca zemljine. Na elektromo­ tor sta vgrajeni sklopki, s katerima lahko izbiramo med ročnim in strojno vodenim preklapljanjem elektromotorja. Elektromoter je s kablom povezan na merilni sistem (DACQ), prek katerega dobiva komande za preklop oz. pogon določenega števila vrtljajev. Stikalo za ročno vode­ nje rabi za pomik bata pri vgrajevanju oz. ko izvzemamo vzorec zemljine iz aparata po končani preiskavi. Kasneje smo razvili še prototipa edometrov, na katerih lahko ob enoosnih deformacijskih pogojih ugotavljamo dvoosno oz. triosno napetosno stanje. Delujeta po ena­ kem principu kot opisani prototip, s tem da obremenjeva­ nje izvajamo klasično, po napetostnih inkrementih ali pa kontinuirno, prek hidravličnega mehanizma. Slika 2. Prototip edometra s kontinuirnim obremenjevanjem 2.2. Merilna oprema Merilno opremo tvorijo: - Merilci napetosti, ki so sestavljeni iz merilne sonde, vgrajene v aparat, veznega kabla in ojačevalca s kalibra- torjem in indikatorjem napetosti. - Merilci pornih tlakov, ki jih tvorijo merilne sonde, vgra- jane na iztočne cevke aparata, kabli in ojačevalec z indikatorjem pornih tlakov. - Merilci deformacij (pomikov) z merilnim tipalom, mikro­ metrom za direktno odčitavanje pomikov, kabli in ojačeval­ cem z indikatorjem pomikov. 2.3. Računalniška oprema Strojno opremo tvori osebni računalnik HP 9000/310, ki predstavlja osnovo, prek katere s procesnim programom izvajamo preiskave zemljin po želeni poti. Osebni računal­ nik je s HPIB (IEEE-488) povezan na merilni sistem (Data acquisition) HP 3852-A. Na DACQ, ki je sestavljen iz voltmetra HP 44701 A, 20-kanalnega multiplekserja in 16-kanalne izhodne karte, priključimo prek pretvornikov merilce, nameščene na aparatih. Izhodna karta nam omogoča povratno komuniciranje sistema z aparatom. Rezultate meritev lahko interpretiramo na ekranu, s prin- terjem in pioterjem v numerični ali grafični obliki. Programsko opremo tvorijo: - Procesni ukazi so zapisani na DACQ v programskem jeziku HP - BASIC - 5.1. Rabijo za komuniciranje v merilnem sistemu, prek katerega mikroračunalnik daje krmilne komande in prejema želene meritve. - Osnovni program za zagon in kontrolo izvedbe pre­ iskav. Program omogoča izvedbo in interpretacijo razulta- tov za več testov hkrati. - Procesni programi za izvedbo konvencionalnih in hitrih edometrskih preiskav zemljin. S programom, zapisanim na osebnem računalniku, podamo pogoje in potek pre­ iskave ter zapis meritev in hranjenje rezultatov. Prav tako sproti po izbrani teoretični podlagi in glede na izbrane preizkusne pogoje izračunavamo želene parametre. - Programi za izračun parametrov glede na celoto pre­ iskav. - Programi za statistično obdelavo rezultatov preiskave. - Programi za grafično interpretacijo rezultatov meritev, ki so uporabni za časovni prikaz spreminjanja merjenih spremenljivk ter za grafični prikaz soodvisnosti med posa­ meznimi spremenljivkami. 3. MERILNI POSTOPEK Merilni postopek je računalniško voden in teče avtomat­ sko, po izbranem poteku, ki ga programiramo za vsak tip testa. Osebni računalnik HP 9000/310 je s HPIB (IEEE- 488) povezan na Data acquisition HP 3852-A. DACQ sestavljen iz voltmetra HP 44701 A, 20-kanalnega multi­ plekserja in 16-kanalne izhodne karte je povezan s pretvorniki merilcev, ki so nameščeni na oz. ob aparatih. Meritve v obliki električne napetosti (mV) zbira na 20-ka- nalnem multiplekserju in jih nato pretvorjene v fizikalne količine (kN, m, s) hrani v računalniku. Na podlagi sprotne analize meritev in programiranega poteka preiskave, prek izhodne kartice povratno krmili aparat. To dosežemo z zaganjanjem elektromotorja v eno ali drugo smer in določenim številom vrtljajev na posamezen časovni inkre- ment preizkusa. Prek mehanizma se tako ustvarjajo želene obremenitve vzorca. 4. IZVEDBA TESTOV Za praktično uporabnost merilnega modusa je vpeljan tristopenjski sistem dela. Na prvi stopnji izvajamo pre­ iskave s hkratno analizo. Gre za teste, ki tečejo avtomat- Test teče avtomatsko po poljubno izbranih poteh spre­ memb obremenitvenih napetosti, pornih tlakov, deformacij ali njihovih medsebojnih odnosov. Spremembe podamo v obliki časovne funkcije. Ob primerni teoretični podlagi se iz časovno izraženih meritev spremenljivk določijo napetostno-deformacijski odnosi in izračunajo iskani para­ metri. Na sliki 4 je prikazan primer hitrega edometrskega testa, kjer iz merjenih časovno izraženih sprememb nape­ tosti, pornih tlakov in deformacij določimo napetostno- deformacijski odnos in modul elastičnosti. 5. SKLEPI V dosedanjem raziskovalnem delu smo razvili izvirne testne postopke za izvajanje računalniško vodenih edo- metrskih preiskav. Izpopolnili in razvili smo teoretične rešitve in numerične postopke, ki omogočajo ob konven­ cionalnih preiskavah tudi izvedbo hitrih testov. Za njihovo izvedbo smo uporabili konvencionalno opremo, prav tako pa smo razvili tudi prototipne edometrske aparate in merilno opremo. Edometrski aparati, opremljeni z merilno opremo ter povezani z računalniško strojno in programsko opremo, tvorijo meriini modus. Merilni modus omogoča računalniško vodenje preiskav, ki tečejo avtomatsko po vnaprej izbranih poteh. Zasnovan je tako, da ga je možno ob primerni opremi uporabiti tudi za ostale laboratorijske preiskave in preiskave na terenu. Praktična uporaba edometra s kontinuinim obremenjeva­ njem, ob uporabi merilnega modusa in predlaganih po­ stopkov izvedbe računalniško vodenih preiskav, je poka­ zala nekaj bistvenih prednosti. - Izvedba testov je enostavna in kakovostna. Testni postopek teče avtomatsko, po programiranem postopku, s hkratno izvedbo meritev in analizo rezultatov. - Ob primerni teoretični podlagi in opremi je možno izvajati hitre teste. Tako je čas preiskave bistveno skraj­ šan, kar nam omogoča, da lahko v kratkem času izvedemo veliko število preiskav. - Možna je izvedba več (konvencionalnih in hitrih) testov hkrati. Teoretična podlaga za izvedbo preiskav in kompa­ tibilnosti izvedenih testov omogoča kasnejšo analizo ce­ lote testov. Tako se analizira vsak test zase in kasneje celota testov. - Uporaba statističnih metod in verjetnostnega računa omogoča kakovostnejše rezultate. 1. Ludvik Trauner s sod.: »Edometer s kontinuirnim obremenjevanjem I. do IV.«, Raziskovalna naloga, Tehniška fakulteta Univerze v Mariboru, Slovenija, 1986-1989. 2. Bojan Žlender: »Procesno vodena edometrska preiskava«, Magistrsko delo, Tehniška fakulteta Univerze v Mariboru, Slovenija, 1989. 3. Ludvik Trauner, Bojan Žlender: »Procesno vodene edometrske preiskave«, Gradbeni vestnik, Ljubljana, Slovenija, str. 180-184, 1991. 4. Bojan Žlender, Ludvik Trauner: »Procesno vodene laboratorijske preiskave«, seminar Računalnik v gradbenem inženirstvu, Ljubljana, Slovenija, str. 158-165, 1992. 5. Bojan Žlender, Ludvik Trauner, Stanislav Škrabi: »Holistic determination of soil permeability«, Pannonian Applied Mathematical and Mechanical Meetings, Balatonfured, Hungary, p. 195-206,1992. 6. Bojan Žlender: »Določanje reoloških parametrov zemljin s hitrimi laboratorijskimi testi«, Doktorska disertacija, Tehniška fakulteta Univerze v Mariboru, Slovenija, 1993. 7. Bojan Žlender, Ludvik Trauner, Gorazd Lipnik: »Computer Guided Laboratory Tests«, International conference - Design to manufacture in modern industry, Bled, Slovenia, p. 563-570, 1993. 8. Bojan Žlender, Ludvik Trauner, Stanislav Škrabi: »Quick determination of physical properties of soil«, Pannonian Applied Mathematical and Mechanical Meetings, Balatonfured, Hungary, 12. p., 1993. 9. Bojan Žlender, Ludvik Trauner, Stanislav Škrabi: »Računalniško vodene geotehnične preiskave«, 1. posvetovanje slovenskih geotehnikov, Bled-93, Slovenija, str. 15-24, 1993. ČASOVNI RAZVOJ NAPETOSTI ČASOVNI RAZVOJ DEFORMACIJ Slika 4. Hitri edometrski test s kontinuirnim obremenjevanjem sko po naprej izbranem postopku. Meritve in analiza so avtomatske. Kadar izvajamo teste na aparatih, ki niso priključeni na merilni modus, izvedemo ročni vnos meritev. Druga stopnja analizira meritve že izvedenih testov in interpretira rezultate. Na tej stopnji so lahko uporabljeni zahtevnejši konstitutivni odnosi. Tretja stopnja določa in analizira celoto preiskav, pri tem pa se uporabljajo stati­ stične metode in verjetnostni računi. 4.1. Hitri test s kontinuirnim obremenjevanjem Hitri test s kontinuirnim obremenjevanjem izvedemo na primerno opremljenem aparatu, tako da vzorec obreme­ njujemo s časovno zvezno spreminjajočo se obtežbo. INFO RM ACIJE 309 Z A V O D A ZA R A Z I S K A V O M A T E R I A L A IN K O N S T R U K C I J V L J U B L J A N I LETNIK XXXIV • 8-9-10 AVGUST-SEPTEMBER-OKTOBER 1993 ANDEZITNI TUF V SLjOVENIJI — KULTURNA DEDIŠČINA NA GORENJSKEM UDK 553.5:728.6:736 BRANKA ZATLER-ZUPANČIČ, ANA MLADENOVIČ, ANTON RAMOVŠ, JOŽEF VESEL, CENE AVGUŠTIN P O V Z E T E K - ■ — ■ V severozahodnem delu Slovenije je za portale in okenske okvire kmečkih in meščanskih hiš ter pogosto sakralnih in graščinskih objektov uporabljan kamen zelene barve. Ta vrsta kamna je andezitni tuf in je iz kamnoloma Peračica, ki je obratoval od 16. do 20. stoletja. Nekaj tipičnih izdelkov predstavljamo s fotografijami, navajamo pa tudi tehnične lastnosti kamnine. Analizirane so še vrste poškodb na izdelkih ter opisane bistvene ugotovitve zadnjih geoloških raziskav, ker se pripravlja ponovno aktiviranje kamnoloma. ANDESITE TUFF IN SLOVENIA - PART OF THE CULTURAL HERITAGE OF GORENJSKA Andesite tuff is a greenish stone which, in northwest Slovenija - Gorenjska (Upper Carniola), has been used in the past to make the door - frame and window - frame elements of town and rural houses, as well as, frequently, those of churches and manor-houses. It is found at the Peračica Quarry, which was worked from the 16th up until the early part of the 20th century. Some typical building elements made of andesite tuff are presented in the paper. The stone’s technical characteristics are described, and the typical deterioration is analysed. Also given are the most important findings of recent gological studies, since the re-opening of the quarry is now planned. A vto rji: mag. Branka Z atle r-Zupančič , dipl. inž. kem ije Ana M ladenovič, dipl. inž. geo log ije Z avo d za raz iskavo m ate ria la in konstrukc ij L jubljana, D im ičeva 12 dr. A n ton R am ovš, dipl. inž. geo logije , U n iverza v L jubljani, Fakulteta za na ravos lov je in tehnologijo , A škerčeva 2 Jo že f Vesel, dipl. inž. geo log ije , G eo lošk i za vo d L jubljana, D im ičeva 14 dr. C ene Avguštin , p ro f. um etnostne zgodovine, G oren jsk i m uzej, Kranj, Tavčarjeva 43 Prispevek je skupno delo slovenskih strokovnjakov s področja kamna, predstavljeno na 7. mednarodnem kongresu o poškodbah in obnovi kamna, ki je bil v Lizboni na Portugalskem od 15. do 18. junija 1992. 1. UVOD •s Kjer danes pri gradnji stavb uporabljamo pretežno beton in opeko, so bili naši predniki vezani izključno na naravne lokalne materiale. Običajno so jih iskali na domačem področju, zato ima vsaka naša pokrajina pri izbiri in načinu gradnje svoje posebnosti. Kulturno dediščino Gorenjske predstavljajo v stavbasrstvu - ruralnem, meščanskem, sakralnem in graščinskem - elementi stavb in spomeniki, izdelani iz kamna značilne zelene barve (sl. 1, 2, 3, 4). Izdelki iz pastelno zelenega andezitnega tufa so posebnost Gorenjske ter pomemben del slovenske tehniške dediščine in narodove kulture. Kamen so pridobivali v kamnolomu Peračica (sl. 5, 6, 7) od 16. do začetka 20. stoletja. Začetek sklenjene kamno­ seške dejavnosti v tem kamnolomu povezujemo s priho­ dom družine Kocijančič, ki se je, po izročilu, v zgodnjem 17. stoletju priselila s Primorske. Mojstri so bili spretni, imeli so občutek za obliko in posluh za stilne značilnosti dobe [1], Njihova delavnica je bila na Črnivcu (sl. 8). Na prehodu iz 19. v 20. stoletje sta pri takratnih gradnjah v mestih in vaseh štukater in fasader začela nadomeščati kamnoseka, zato je bil v tem stoletju kamnolom posto­ poma opuščen [1], 2. OHRANJENOST IZDELKOV Izdelki iz andezitnega tufa so predvsem portali, okenski Slika 2. Kapela iz leta 1898 v vasi Lese okviri ter stebri. Prevladujejo vertikalni elementi pod nads­ treškom ; sto do dvesto let stari izdelki so dobro ohranjeni (sl. 9). Poškodbe - površinska luščenja - opazimo pred­ vsem na detajlih, ki omogočajo zadrževanje vode, kot npr. okenske police in reliefi na portalih (sl. 10), oziroma na elementih, postavljenih na tla v višini do 30 cm zaradi vplivov kapilarnega dviganja vode in odbojnega dežja (sl. 3 in 4). Izdelki so dobro ohranjeni tudi zaradi dejstva, da je bil kamen uporabljen za gradnje v vaseh in manjših mestih brez industrije v pokrajini, porasli z gozdovi. 3. LASTNOSTI KAMNA Prvi podatki o lastnostih kamnine iz kamnoloma Peračica so iz tridesetih let tega stoletja [2, 3, 4], Primerjava ugotovljenih lastnosti andezitnega tufa v letih 1936, 1969 ter 1987 je navedena v preglednici 1. Prvi vzorec je bil odvzet iz čela kamnoloma še med njegovim obratovanjem. Kasnejši rezultati izhajajo iz pre­ iskav na jedrih iz vrtin v sklopu geoloških raziskav. Kapilarni dvig in modul elastičnosti sta merjena na vzorcu kamnine iz poskusnega useka. Petrografske analize vzorcev iz leta 1987 kažejo, da sta v kamnolomu dva tipa andezitnega tufa: pelitni in lapilni (preglednica 2). Vzorci iz leta 1936 1969 1987 Lastnosti Metoda preiskave po JUS Enota Prostorninska masa brez por in votlin B.B8.032 (kg/m3) 2450 2490 2580 Prostorninska masa B.B8.032 (kg/m3) 2100 2150 2178 Poroznost B.B8.032 (%) 14,2 13,3 15,6 Vpijanje vode B.B8.010 (% m/m) 9,6 6,4 5,8 Obstojnost - izguba mase po 5 ciklusih v Na2S04 B.B8.002 (% m/m) 1,1 0,7 0,7 Obraba pri brušenju B.B8.015 (cm3/50 cm2) 23,7 26,4 Tlačna trdnost B.B8.012 (M Pa) B.B8.012 - suho stanje 64 101 210 - z vodo nasičeno stanje 113 - po 25 ciklusih zmrzovanja 119 Upogibna trdnost B.B8.017 (M Pa) B.B8.017 - suho stanje 28,8 - z vodo nasičeno stanje 14,4 - po 25 ciklusih zmrzovanja 13,8 Modul elastičnosti Kapilarno vpijanje vode U.M1.025 U.M8.300 (MPa) (kg/m2 h0,5) 14.300 0,59 Preglednica 2: Petrografska analiza (JUS B.B8.003) Slika 3. Baročni portal iz 18. stoletja v vasi Zasip Komponente (vol. %) Vrsta andezitnega tufa pelitni lapilni tufska kloritizirana in bentonitizirana masa 89 65 glinenci in kremen 6 30 klorit 3 2 steklo 1 2 goethit 0,3 0,0 manganovi oksidi 0,7 0,5 zeolit 0,0 0,5 Slika 4. Zgodnjekiasicistični portal kmečke hiše iz vasi Dobro Polje - postavljen leta 1795 4. O NASTANKU IN RAZŠIRJENOSTI ANDEZITNGA TUFA V SLOVENIJI Rezultat oligocenskega vulkanizma ob smrekovškem pre­ lomu na osrednjem Štajerskem v severni Sloveniji - pred približno 25 milijoni let - je bil olivno zeleni do sivkasto zeleni andezit. Pojavlja se na ozemlju Travnika, Komna in Smrekovca. Veliko številnejši so bili plinski izbruhi, ki so pustili, do tisoč metrov debelo skladovnico smrekovških plasti. Prevladujejo drobnozrnati in debelozrnati tufi pa­ stelno zelene in olivno zelene barve, med njimi so tudi vulkanske breče. Tufi se pogosto menjavajo z glinenimi in lapornimi plastmi. Najbolj so razširjeni na Štajerskem, čistejši so predvsem v okolici Gorenja pri Velenju. Najpo­ membnejše slovensko nahajališče andezitnega tufa in vulkanske breče pa je v dolini potoka Peračica pri Brezjah na Gorenjskem, andezitni tuf iz te doline imenjujejo tudi peračiški tuf [3, 4]. Preglednica 3: Ocena zalog za bloke minimalnih dimenzij (50 X 100 X 120 cm) L E G E N D A - siva laporna glina - krovnina Vrsta kamnine Zaloge (m3 Lapilni tuf Pelitni tuf Skupaj nahajališče 30.500 20.500 51.000 bloki 1.236 828 2.064 tomboloni 2.400 1.600 4.000 Slika 5. Nahajališča andezitnega tufa v Sloveniji - laporna glina - talnina A r - A * - pelitni tuf - lapilni tuf Slika 6. Shematski geološki prerez nahajališča Peračica 5. GEOLOGIJA NAHAJALIŠČA PERAČICA V letu 1987 so bile na ozemlju površine 9 km2 v dolini potoka Peračica opravljene pregledne, poldetajlne in de­ tajlne geološke raziskave, in sicer na področju treh opu­ ščenih kamnolomov. Na tem področju se andezitni tuf oligocenske starosti [5] pojavlja v razmeroma globoki erozijski dolini pod kvartar­ nimi sedimenti nanosa reke Save. Iz sistematičnih geoloških raziskav na površini 18.000 m2 (11 raziskovalnih vrtin s skupno globino 244 m ter posku­ sni usek) sledi (sl. 6): Slika 7. Kamnolom v Peračici, posnetek približno iz leta 1900 Slika 8. Delavnica za grobo obdelavo kamna v kamnolomu, posnetek približno iz leta 1900 - debelina produktivne plasti tufa je do 25 m, vendar je spremenljiva; - posebnost tega nahajališča je serija konkordantnih plasti tufa in prikamnine, ki ima strm vpadni kot - pov­ prečno 80° proti jugu; - talnina je siva laporasta morska glina (sivica); - meja s produktivno plastjo tufa je jasna, začne se s tufsko brečo; tej - sledijo plasti drobnozrnatega lapilnega tufa, ki prehaja v drobnozrnat pelitni tuf; - krovnina pelitnega tufa je sivica. Slika 10. Detajl s portala s slike 4, pelitni tuf Slika 9. Detajl s portala, postavljenega v 19. stoletju Prevladuje kontinuirna, ravna, plastovita zgradba. Produk­ tivne plasti obeh različkov tufa so prekinjene s številnimi razpokami, z rušnimi conami ter s prelomi z manjšimi premiki. V prekinitvenih ploskvah je mogoče pogosto opaziti zaglinjenost, limonitizacijo in manganove dendrite. Prekinitvene ploskve skupaj z značilno plastovitostjo sicer zmanjšujejo kompaktnost kamna, po drugi strani pa bi nekatere od njih lahko bile tudi v pomoč pri pridobivanju blokov oziroma še uporabnih kosov kamna. Predvsem v pelitnem tufu se pojavljajo vulkanske bombe premera do 1 m. Orientacijske zaloge z območja detajlnih raziskav andezit- nega tufa - izračunane na podlagi računalniške obdelave gostote in lege izmerjenih prekinitvenih ploskev - so navedene v preglednici 3. Izkoristek blokov v najugodnejši legi etaže bi znašal do 5%. V nekaterih vrtinah je bilo pridobljeno kompaktno jedro dolgo tudi do 4,5 m, tako da predvidevamo možnost dobivanja blokov dimenzij 290 x 100 x 120 cm. Poleg ponovnega aktiviranja opuščenih kamnolomov, predvsem za izvajanje restavratorskih del, raziskano na­ hajališče omogoča tudi odpiranje srednje velikega kamno­ loma za proizvodnjo blokov. Slika 11. Dejtajl s portala s slike 4, lapilni tuf 6 . DISKUSIJA Poškodovanost spomenikov kulturne dediščine smo šele začeli pregledovati. Rezultati kažejo, da je dosti manj poškodb pri pelitnem tipu tufa. Poškodbe so naj izrazitejše na izdelkih iz lapilnega tufa (sl. 10, 11). Slika 12 Portal hotela na Jesenicah je primer neustrezne obnove. Poškodovana površina stebrov je obdelana kar s cementno malto. Pri pregledih ugotavljamo neprimerne načine obnove. Na sl. 12 je prikazan eden od primerov ravnanja s kulturno dediščino, ko so kamen »restavrirali« kar s cementno malto. 7. SKLEPI Opravljene geološke raziskave ter poznavanje lastnosti kamnine in vrste poškodb na izdelkih omogočajo: - ponovno aktiviranje opuščenega kamnoloma, ki bo dajal kamnino za restavratorska dela in nove gradnje; - oblikovanje smernic za najprimernejši način obnove kulturnih spomenikov oziroma priporočil za ustrezno upo­ rabo tega kamna pri novih gradnjah. L I T E R A T U R a ^ = M 1. Avguštin Cene.: Peračiški zeleni kamen v gorenjski arhitekturi, Geološki zbornik 8, 93-103, Ljubljana 1987 2. Duhovnik Jože: Diplomsko delo, Univerza v Ljubljani, 1936 3. Dolar-Mantuani Ljudmila: Piračiški grohi v Ljubljani, Kronika, 152-154, Ljubljana 1933 4. Dolar-Mantuani Ljudmila: Piračiški tufi, Vestnik geološkog inistituta kraljevine Jugoslavije 5, 123-168, Beograd 1937 5. Buser Stanko in sodelavci: Osnovna geološka karta SFRJ - Tolmač za list Celovec, 1 :100.000, Zvezni geološki zavod Beograd. P O S T A N I T E S O I N V E S T I T O R A l i S O V L A G A T E L J ! DELNIŠKA DRUŽBA Informacije: IMOS delniška družba LJUBLJANA Linhartova 1 la , p.p. 99 , 61 109 Ljubljana telefon: 061 131 42 / 5 , 131 42 44 telefaks: 061 325 962 Mietet D PONUJAMO VAM IDEALNO LOKACIJO. V središču Ljubljane, za Bežigradom, v predelu, ki zagotavlja zasebnost stanovanjskim enotam in obenem vpetost v živahnost in dinamiko poslovnega dogajanja. NAČRTUJEMO IN GRADIMO PO SVETOVNIH STANDARDIH! Zgradili bomo dva poslovno-trgovska objekta, hotelyjsoke kategorije, stanovanjsko-poslovni objekt (vse s podzemnimi etažami); osrednji del bo pokrival park, hortikulturno bogat, namenjen sprehodom in sprostitivi. NALOŽBA ZA PRODORNE PROJEKT "B O 2 /3 " USTANAVLJAMO KONZORCIJ! Po dveletnih intenzivnih pripravah začenjamo z zbiranjem sredstev za pričetek gradnje, predvidene v juliju 1 994 . Nudimo različne oblike partnerstva: • direktni član konzorcija - soinvestitor, katerega želje in potrebe se upoštevajo že v projektni dokumentaciji; • član konzorcija, ki s posredovanjem podjetja IMOS d.d. postane soinvestitor za stanovanja, lokale ali poslovne prostore; • član konzorcija, ki s posredovanjem podjetja IMOS d.d. postane sovlagatelj (naložba brez tveganja, boljši donos kot bančno varčevanje). POLNO!