Projekti / Programi
01. januar 2015
- 31. december 2018
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.01.00 |
Tehnika |
Gradbeništvo |
|
| 2.05.00 |
Tehnika |
Mehanika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T230 |
Tehnološke vede |
Visoke gradnje |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.01 |
Tehniške in tehnološke vede |
Gradbeništvo |
Geometrijsko točna teorija nosilcev; kompozitni nosilci; betonske konstrukcije; vpliv požara na konstrukcije; vpliv vetra na konstrukcije; zanesljivost konstrukcij; tehnološki problemi pri betonu in lesu; razvoj numeričnih formulacij; statistične metode; dinamika; visoke temperature; ultrazvok
Raziskovalci (19)
Organizacije (1)
Povzetek
Program obsega zasnovo in razvoj numeričnih orodij in njihovo pripravo za reševanje konkretnih problemov gradbeništva. Med orodji so: numerična formulacija za račun statike in dinamike geometrijsko točnih prostorskih okvirjev, nelinearna numerična formulacija kompozitnih nosilcev, numerična formulacija za analizo okvirnih konstrukcij pri požaru, numerična formulacija transporta vlage, pare, zraka in temperature v poroznih snoveh, numerična formulacija razvoja napetosti in deformacij v strjujočem se betonu, metoda za identifikacijo statističnih parametrov burje in razvoj ultrazvočnih metod za ugotavljanje lastnosti strjujočega se betona. Orodja bodo uporabljena za analizo različnih problemov gradbeništva, kot so: analiza obnašanja prostorskih okvirjev v požaru, uporaba jeklenih plošč za ojačitev obstoječih konstrukcij mostov, mehanska analiza montaže daljnovodov in vpliva žleda, beton z naključno porazdeljenimi vlakni, analiza vpliva eksplozije na konstrukcijo med požarom, določitev optimalnega strjevanja betona s kontroliranim dodajanjem toplote, določanje zanesljivosti konstrukcij v požarih s stohastičnimi parametri.
Pomen za razvoj znanosti
• Znanstvena dela raziskovalne skupine so pomembno prispevala k razvoju geometrijsko točnih numeričnih formulacij prostorskih nosilcev v svetu in so v mednarodni znanstveni literaturi dobro upoštevana. Gre za šest formulacij. Prva (Jelenić & Saje 1995) temelji na PVD, edine interpolirane funkcije so variacije zasukov; druga ravno tako temelji na PVD, tokrat so interpolirane komponente vektorja ukrivljenosti glede na fiksen koordinatni sistem (Zupan & Saje 2003); tretja formulacija temelji na kolokacijski metodi in pogoju konsistence; tu so interpolirane le komponente vektorjev specifičnih deformacij glede na zasukani koordinatni sistem (Zupan & Saje 2003); četrta temelji na kolokacijski metodi in pogoju konsistence, v njej so interpolirani pomiki in rotacijski kvaternioni (Zupan E., Zupan & Saje 2009); peta temelji na na kolokacijski metodi in pogoju konsistence, kjer so predpostavljene konstantne specifične deformacije (Češarek, Zupan & Saje 2012); šesta temelji na PVD in interpolaciji pomikov in rotacijskih kvaternionov (E. Zupan, Saje & Zupan 2013). Nekatere od teh formulacij so razširjene tudi na dinamiko (2012-2013) in nelinearne materiale (jeklo, beton, armirani beton).
• Najbolje citirana znanstvena dela skupine zadevajo kompozitne nosilce, kar kaže, da gre za novo, zanimivo in dobro prikazano temo. V nekem članku kitajskih avtorjev je omenjenih 5 naših člankov od vseh 26 referenc; v članku ameriških avtorjev je to razmerje 7/34. V 5 člankih v revijah Steel & Compos. Struct. 2004, Comput. & Struct. 2004, J. Struct. Eng. 2007, Struct. Eng. & Mech. 2006, 2010 smo postavili temelje linearni teoriji slojevitih nosilcev, kjer se sloja na stiku lahko zamakneta in razmakneta. V nadaljnjih 4 člankih v Comput. & Struct. 2004, 2011,2013 in Eng. Struct. 2010 smo pripravili točno geometrijsko in materialno nelinearno ravninsko teorijo. Te teorije so bile uspešno uporabljene za ugotavljanje stabilnosti kompozitnih stebrov pri običajnih temperaturah in pri požaru. Aplicirane so bile tudi na delno delaminirane ravninske in prostorske nosilce. Rezultati so bili objavljeni v nadaljnjih 9 člankih. Članek The influence of boundary conditions and axial deformability on buckling behaviour of two-layer composite columns with interlayer slip (Schnabl & Planinc, Eng. Struct. 2010) je anonimni recenzent označil z besedami "The reviewer would like to remark that this paper is the best he has reviewed since long time, and of great importance for researchers working in the field of composite structural members with interlayer slip".
• V zadnjem desetletju smo intenzivno raziskovali vpliv požara na betonske, jeklene in lesene konstrukcije. Gre za izredno aktualno temo. Razvili in objavili smo numerična orodja za določanje termičnih razmer v konstrukciji in za mehansko analizo ter analizirali zanimive primere. Transport vlage, pare in zraka po betonskih in lesenih konstrukcijah smo reševali kot povezan s transportom temperature, dobljene temperature in pritiske v pari pa smo kot obtežbe uporabili pri mehanski analizi. Za opis konstrukcij smo uporabljali geometrijsko točen model ravninskega linijskega nosilca, pri katerem je uporabljena originalna metoda določanja kritičnega lokalnega stanja in originalni postopek za upoštevanje lokalizacij deformacij, ki je podrobno opisan v članku On strain softening in finite element analysis of RC planar frames subjected to fire (Markovič, Saje, Planinc & Bratina, Eng. Struct. 2012). Objavili smo vrsto člankov v odličnih revijah, kot so Fire safety J., Finite Elem. Anal. & Design in Eng. Struct.
• V soavtorstvu s podjetjem IGMAT Ljubljana smo razvili ultrazvočno metodo, ki v kombinaciji z nevronskimi mrežami omogoča določanje začetka vezanja cementa in trdnosti betona. O tem izrednem prispevku znanosti smo poročali v 7 člankih, med drugim v pogosto citiranem članku Prediction of concrete strength using ultrasonic pulse velocity and artificial neural networks (Trtnik, Kavčič & Turk, Ultrasonics 2009).
Pomen za razvoj Slovenije
• Bogata ponudba komercialnih računalniških programov za analizo konstrukcij na tržišču daje vtis, da se lahko s komercialnimi računalniškimi programi reši vse probleme gradbeništva. Izkušnje kažejo, da temu ni tako. Del težav je tudi pomanjkanje zadostnega teoretičnega znanja pri inženirjih, kar je posledica stanja v slovenskem univerzitetnem prostoru. Omejene možnosti reševanja problemov s komercialnimi programi nastanejo še posebej pri nelinearnih analizah konstrukcij, ki so potrebne takrat, ko nas zanima dejanski odziv konstrukcij na posebno močne obtežbe (trki v konstrukcijo, potresi, veter, požari, poplavna obtežba in podobno), za ugotavljanje vzrokov porušitve in določanje parametrov konstrukcije z eksperimenti. Tedaj dobijo natančne in zanesljive formulacije v statiki in dinamiki konstrukcij velik praktični pomen. Posebna težava komercialnih programov je tudi ta, da nezadovoljivo upoštevajo lokalizacijo deformacij in zdrs med sloji ter niso prirejene za analizo požarov. Upoštevanje teh omogoča bistveno bolj realne rezultate, boljše razumevanje obnašanja konstrukcije in zato pomeni določeno prednost na tržišču. Izpostaviti želimo izredno pomembnost metod, ki jih razvijamo za analizo vpliva požara na betonske konstrukcije, pri varnem dimenzioniranju avtocestnih predorov.
• Beton igra pomembno vlogo v gradbeništvu. Pri betoniranju velikih volumnov (vodne pregrade, temelji stebrov in podobno) in izdelavi montažnih nosilnih elementov (in še kje) igra tehnologija vgradnje betona pomembno vlogo pri kvaliteti in ceni izdelka. Raziskave betona v fazi strjevanja so pri tem nadvse pomembne. K opisu dogajanj bistveno pripomorejo ultrazvočne metode merjenja, ki so del našega raziskovalnega programa.
• Slovenija je ena izmed najbolj gozdnatih držav Evrope. Zato je naravnost nerazumljivo, da je uporaba lesa v graditeljstvu relativno omejena. Uporaba lesa kot naravno obnovljivega in ekološko izredno ugodnega gradbenega materiala gotovo sodi med prioritete, zlasti če upoštevamo, da se bo z ustreznim razvrščanjem povečala dodana vrednost konstrukcijskega lesa. Zdaj se namreč dogaja, da Slovenija izvaža hlodovino ali žagan les večjih dimenzij, potem pa za potrebe svojih podjetij (npr. proizvajalcev montažnih hiš) uvaža razvrščen les po bistveno višji ceni. Verjamemo, da bi morala naša lesena industrija sama razvrstiti in označiti svoj in po potrebi tudi uvoženi les. Zato ima delovanje programske skupine na razvoju metod za razvrščanje lesa in njihovo uvajanje v prakso velik gospodarski pomen.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
