Projekti / Programi
Uvajanje naprednih tehnologij za povečanje varnosti v arhitekturi sodobnih stanovanjskih stavb
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 5.12.00 |
Družboslovje |
Arhitektura in oblikovanje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T240 |
Tehnološke vede |
Arhitektura, oblikovanje notranjosti |
Varnost v arhitekturi, potresna varnost, požarna varnost, aktivni tehnološki sistemi, konstrukcije stavb, idejna zasnova, predpisi, standardi
Raziskovalci (8)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
10121 |
dr. Vojko Kilar |
Arhitektura in oblikovanje |
Vodja |
2007 - 2009 |
0 |
| 2. |
28583 |
dr. David Koren |
Arhitektura in oblikovanje |
Mladi raziskovalec |
2007 - 2009 |
0 |
| 3. |
18718 |
dr. Domen Kušar |
Arhitektura in oblikovanje |
Raziskovalec |
2007 - 2009 |
0 |
| 4. |
30757 |
dr. Simon Petrovčič |
Arhitektura in oblikovanje |
Mladi raziskovalec |
2009 |
0 |
| 5. |
23324 |
dr. Tomaž Slak |
Arhitektura in oblikovanje |
Raziskovalec |
2007 - 2009 |
0 |
| 6. |
20029 |
dr. Simon Šilih |
Gradbeništvo |
Raziskovalec |
2009 |
0 |
| 7. |
12966 |
mag. Edo Wallner |
Gradbeništvo |
Raziskovalec |
2007 - 2009 |
0 |
| 8. |
12101 |
dr. Tadeja Zupančič |
Arhitektura in oblikovanje |
Raziskovalec |
2007 - 2009 |
0 |
Organizacije (1)
Povzetek
Projekt raziskuje možnosti za uvajanje naprednih tehnologij za povečanje varnosti konstrukcij in njihove vplive na arhitekturo stavb. Pri tem se usmerja na področje varnosti konstrukcij stanovanjskih stavb in s tem posledično na povečanje varnosti ljudi in premoženja v stavbah. Projekt se omejuje na potresno in požarno varnost konstrukcij in njihov vpliv na arhitekturo sodobnih stanovanjskih stavb. Kot napredne tehnologije se smatrajo vsi pasivni in aktivni tehnološki sistemi, ki so vgrajeni v stavbo z namenom povečanja njene varnosti. V smislu povečanja varnosti pri nastopu potresa so to predvsem naprave povezane s potresno izolacijo konstrukcij, kot so to različna ležišča in dušilci ter blažilci pomikov, v smislu povečanja požarne varnosti pa so to predvsem napredni računalniško podprti sistemi za nadzor, obveščanje, evakuacijo in gašenje. Le tehnološko ustrezno podkovan projektant bo sposoben že v fazi zasnove predvideti vse tehnološke zahteve stavbe in arhitekturo stavbe oblikovati tako, da bo že v konceptu omogočala njihovo vgraditev in njihov najučinkovitejši izkoristek. Tako projektirane stavbe bodo poleg svoje morebitne arhitekturne prepoznavnosti, lepote in odličnosti tudi dovolj varne napram morebitnim nesrečam, ki jih lahko doletijo v njihovi življenjski dobi. Kot eden od pomembnih aplikativnih rezultatov projekta je tudi izdelava smernic in napotkov za projektiranje »Varne evropsko konkurenčne stanovanjske stavbe«. Uporaba potresne izolacije pri tem za naše področje predstavlja novost, ki bi lahko na primer močno spremenila smernice za popotresno obnovo Posočja, uporabna pa bo tudi na širšem evropskem prostoru. Predvideno je ločeno obravnavanje različnih izolacijskih sistemov za individualne in za večstanovanjske hiše in analiza vplivov njihove uporabe na arhitekturo. V okviru projekta raziskujemo tudi nove načine za enostavno potresno izolacijo individualnih hiš, pri kateri izolacijo predstavlja poseben sistem temeljenja na pesku. Posebna pozornost bo namenjena tudi možnostim za povečanje varnosti stavb kulturne dediščine, tako v smislu povečanja potresne kot tudi požarne varnosti. Projekt je razdeljen na 8 delovnih sklopov (Working Packages): WP1 - Podrobnejši pregled literature; WP2 - Določitev računskih modelov na podlagi glavnih značilnosti arhitekture individualnih in večstanovanjskih stavb pri nas; WP3 - Potresna izolacija, analiza modelov, primerjalne študije; WP4 - Sistemi za povečanje požarne varnosti; WP5 - Analiza vplivov tehnoloških sistemov za povečanje varnosti na projektiranje in zasnovo konstrukcij v arhitekturi; WP6 - Sinteza glavnih ugotovitev; WP7 - Sodobna evropsko konkurenčna varna hiša in WP8 - Zaključki in disiminacija rezultatov.
Pomen za razvoj znanosti
Dokazali smo, da potresna izolacija zmanjšuje vpliv torzijskih vplivov pri asimetričnih konstrukcijah. Ugotovili smo, da lahko s pravilno uporabo sistema potresne izolacije ne samo zmanjšamo absolutno velikost pomikov in poškodb v asimetrični konstrukciji, temveč zmanjšamo tudi relativne torzijske amplifikacije v primerjavi s primerljivim neizoliranim konstrukcijskim sistemom. Pokazalo se je, da vplivov asimetrije v splošnem z izolacijo ne moremo popolnoma odpraviti, lahko pa jih – tudi pri večjih ekscentričnostih – zmanjšamo na obvladljivo mejo. Dobljeni rezultati kažejo, da lahko s pravilno razporejenimi ležišči neželene torzijske rotacije zgornje konstrukcije zmanjšamo na obvladljivo mejo tudi v primeru večjih ekscentričnosti, ne moremo jih pa v celoti odpraviti. Ugotovili smo tudi, da se pri večjih ekscentričnostih torzija z zgornje konstrukcije lahko prenese v sistem izolatorjev, ki morajo v tem primeru prenesti povečane premike izolacijskega sistema. V primerjavi z neizoliranimi konstrukcijami so relativni pomiki in torzijske rotacije izoliranih konstrukcij bistveno manjši (lahko tudi za faktor 10 ali več), zato lahko tudi asimetrične konstrukcije projektiramo tako, da se pri projektnem potresu sploh ne poškodujejo (ostanejo elastične). V tem primeru mora glavne horizontalne obremenitve prenesti izolacijski sistem, zato so pomiki izolatorjev veliki (tudi več kot 10-krat večji od pomikov zgornje konstrukcije). Nesimetrija zgornje konstrukcije ima pričakovan vpliv: v vseh primerih povečuje torzijske rotacije, ki so večje v primeru večjih ekscentričnosti.
Razvili smo novo proceduro za uporabo poenostavljene N2 metode za potresno izolirane konstrukcije. Metoda je sicer že vpeljana v standard Eurocode 8, ni pa še bila uporabljena in dokazana za potresno izolirane konstrukcije. V okviru projekta smo dokazali, da je uporaba poenostavljene metode N2 z določenimi omejitvami primerna tudi za potresno izolirane konstukcije. Z N2 metodo lahko analiziramo tudi potresno izolirane konstrukcije, saj so dobljeni rezultati primerljivi z rezultati natančnih dinamičnih analiz tako za simetrične kot za nesimetrične sisteme, kjer pa je uporabnost metode omejena z ekscentričnostjo. Z metodo je možno ugotavljati (ne)ustreznost izbrane potresne izolacije oz. oceniti stopnjo zaščite (poškodovanost) zgornje konstrukcije v primeru močnih potresov.
Potresno odporna gradnja je na področjih s potresi nujna, pri čemer se bi morala arhitektura dejavneje vključevati in izkoriščati principe potresno odporne gradnje kot oblikovalski izziv. Potres kot generator oblikovanja in zasnove arhitekture ni nov, je pa relativno redko uporabljen princip v arhitekturi. V raziskavi ugotavljamo, da izrazna moč t.i. "potresne arhitekture" in njeni potenciali segajo preko področja sodobne potresnoodporne gradnje, standardov, regularnih skeletov ali skozi vpeljavo potresne tehnologije. Kljub temu je poznavanje omenjenih principov za oblikovanje arhitekture v kontekstu potresne odpornosti nujno potrebno. Obstaja veliko možnosti in tudi razlogov, da se seizmo-logična arhitektura izrazi skozi formo arhitekture. Od izrazite tektonske zasnove (piramidalne in čokate oblike stavb, ki sugerirajo veliko prečno togost), do soočenja potencialne potresne problematike (npr. "mehke etaže"), s konstrukcijskimi rešitvami, ki tako postanejo pomembni arhitekturni elementi. Pri tem lahko izpostavljamo elemente konstrukcije, katerih prečna togost je lahko bolj ali manj očitna, ali pa potresno odporne sisteme močneje izrazimo skozi oblikovanje fasade. Za izražanje konstrukcijskih pravil potresno odporne gradnje v arhitekturi je potrebno široko znanje o potresnem inženirstvu, ustrezno sodelovanje arhitekta in konstrukterja ter v končni fazi, integracija arhitekture in konstrukterstva.
Pomen za razvoj Slovenije
Rezultati projekta in disiminacija njegovih rezultatov spodbuja uporabo potresne izolacije v Sloveniji, kjer razen cestnih viaduktov takšnih objektov še ni. Predvsem je uporaba potresne izolacije primerna pri neregularnih nesimetričnih konstrukcijah s pomembno dragoceno vsebino, kot so na primer bolnice in podobne zgradbe pri katerih je potrebno zaščititi drago opremo pred potresnimi vplivi. Njena uporaba je mogoča tudi pri arhitekturno posebnih stavbah, ki so lahko zaradi svoje neregularne oblike pri klasični gradnji močneje potresno ogrožene. Pri današnjih razmerjih med gradbeno ceno konstrukcije in končno ceno stavbe, strošek izolacije ne pomeni več tako bistvenega povečanja končne cene objekta in bi lahko bil v določenih primerih opravičljiv. Pomembna je tudi možnost uporabe potresne izolacije za zaščito pomembne arhitekturne dediščine.
Projektiranje potresne izolacije je zahtevno in zahteva poseben pristop in dodatna specializirana znanja. Za projektante bo pomembna poenostavljena N2 metoda, za katero smo prikazali kako jo lahko z manjšimi modifikacijami uporabimo tudi za potresno izolirane konstrukcije.
Povečan obseg gradnje pasivnih hiš pri nas postavlja tudi vprašanje prenosa tehnologije z nepotresnih območij za katere je bila razvita (npr. Avstrija, Nemčija, Skandinavija) v Slovenijo, ki je potresno bolj ogrožena. Temeljenje sodobnih energetsko varčnih pasivnih hiš na temeljni plošči nameščeni nad toplotno izolacijo daje namreč večjo horizontalno podajnost in povečuje nihajni čas. S tem pri večini običajnih hiš poveča sile, zaradi česar bi lahko prišlo med potresom do večjih poškodb. Ugotovili smo, da sam koncept prenosa pasivne hiše na potresna območja torej zahteva določeno mero previdnosti in ga je treba preučiti za vsak primer posebej. Za analizo so še posebej primerne poenostavljene metode, ki smo jih razvili v okviru projekta. Dodatno smo poizkušali dokazati, da bi lahko toplotna izolacija pasivne hiše služila tudi kot potresna izolacija oziroma varovalka. Na ta način bi bila cena potresne izolacije, ki deluje tudi kot toplotna izolacija, precej lažje opravičljiva. Ugotovili smo, da je problem predvsem izbira materiala toplotne izolacije z ustrezno majhno horizontalno togostjo in dovolj veliko vertikalno nosilnostjo. Tudi do zdrsa med posameznimi plastmi pride šele pri zelo močnih potresih, ki jih v Sloveniji ni pričakovati, zato trditve, da izolacija deluje kot dejansko uporabna potresna varovalka nismo mogli v celoti potrditi.
Za Slovenijo pomemben rezultat projekta je tudi opravljena statistična analiza požarne in potresne ogroženosti, ki je bila izdelana v okviru projekta. Izvedena geografska študija je temeljila na analizi rezultatov popisa stanovanj s strani Statističnega urada republike Slovenije v letu 2002 in je dala zanimive podatke o »najverjetnejši« požarni in potresni ogroženosti posameznih regij v Sloveniji. Rezultati so bili objavljeni v reviji Urbani izziv in v reviji Acta Geographica v letu 2009. Ocena ogroženosti posamezne stavbe izhaja iz podatka o letu izgradnje, številu etaž, materialu nosilne konstrukcije in letu zadnje prenove po zadnjem popisu prebivalstva, gospodinjstev in stanovanj leta 2002. Ocene ogroženosti stavb smo nato združili v tri razrede: a) verjetno nevarne stavbe, b) verjetno manj varne stavbe in c) verjetno varne stavbe. Raziskava je potrdila zaskrbljujočo varnost večstanovanjskih stavb, saj sodobnim zahtevam ustreza le nekaj manj kot polovica obstoječih stavb. Pokazalo se je, da so potresno najbolj ogrožene stavbe s petimi ali več etažami, ki so bile zgrajene pred letom 1981 in bi jih bilo treba najprej sanirati. Teh stavb je v Sloveniji 1188. V njih je 23.721 stanovanj s skupno površino 1.263.921 m2.
V sodelovanju s Trimo d.d. smo del znanja prenesli tudi v prakso s pripravo projekta potresno izolirane skladiščne hale in primerjalno analizo obnašanja potresno neizolirane in potresno izolirane variante pri različnih ekscentričnostih.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
