Nadgradnja in utrditev obstoječih konstrukcij na potresnih območjih

Nadgradnja in utrditev obstoječih konstrukcij na potresnih območjih

Preprečimo lahko celo porušitev dela objekta v primeru močnejšega potresa.

  • splošno o razvojno-raziskovalnem projektu
  • nadgradnja obstoječih objektov z lahkimi montažnimi sistemi
  • ojačitev klasično grajenih objektov z Xlam lesenimi masivnimi ploščami
  • vodoravna togost in nosilnost steklenih sten ter mešanih sistemov
  • video posnetki testov na potresni mizi

Razvojno-raziskovalni projekt podjetja CBD.

S takšno računsko analizo statik predvsem omeji velikost vodoravnih deformacij lesenega objekta glede na izbran konstrukcijski sistem z določitvijo in razporedom mehanskih veznih sredstev, ki leseno konstrukcijo objekta povežejo v celoto in ji dajejo zahtevano oz. zadostno togost. Zagotavljanje potresne odpornosti lesenih konstrukcij je ena izmed najpomembnejših, a hkrati najzahtevnejših nalog statika pri dokazovanju stabilnosti in nosilnosti lesenega objekta na potresnih področjih.

 

Splošno o razvojno-raziskovalnem projektu

Podjetje CBD d.o.o. se v okviru svojega delovanja na področju projektiranja lesenih objektov zavzema, da bi investitorji, ki se odločajo za leseno gradnjo, dobili kakovosten in varen objekt. Le pravilen izračun objekta na pričakovano potresno vzbujanje je lahko največje jamstvo, da življenja uporabnikov objekta in njihova življenjska investicija ne bodo ogroženi, če se zgodi potres močnejše jakosti, ki je z določeno verjetnostjo in intenziteto predviden za slovensko območje. Tako je podjetje CBD d.o.o. v okviru razvoja potresne odpornosti lesenih konstrukcij v novembru in decembru leta 2012 na Inštitutu za potresno inženirstvo in seizmologijo (IZIIS) v Skopju v Makedoniji zaključilo enega najbolj obširnih raziskovalnih projektov pri raziskovanju potresne odpornosti inovativnih lesenih sistemov na potresni mizi.

Potresne in dinamične preiskave so bile razdeljene v tri sklope, in sicer:

  • nadgradnja obstoječih objektov z lahkimi montažnimi sistemi,
  • ojačitev obstoječih klasično grajenih objektov s križno lepljenimi (XLAM) lesenimi masivnimi ploščami kot zunanji ovoj (XLAM jacket) ali kot notranja obloga (XLAM inbox) nosilne konstrukcije objekta,
  • vodoravna togost in nosilnost steklenih sten ter mešanih sistemov iz steklenih ter lesenih okvirnih sten, obloženih z OSB-ploščami.

Eksperimentalni program preiskav je trajal mesec dni, opravljeno skupaj pa je bilo okoli 200 testov na 28 različnih konstrukcijskih sestavih v naravni velikosti (v merilu 1:1). Testiranih je bilo 17 različnih tipov nadgrajenih konstrukcij, 2 različna primera protipotresno utrjene konstrukcije, 8 različnih tipov steklenih konstrukcij in en mešan sistem. Iz preiskav so bili pridobljeni dragoceni podatki, ki bodo vključeni v doktorske naloge treh mladih raziskovalcev iz gospodarstva in predstavljajo izjemen znanstven prispevek na področju nadgrajevanja in utrjevanja obstoječih konstrukcij na potresnih območjih ter razvoja popolnoma novih potresno odpornih načinov gradnje s steklenimi stenami.
Obenem so razviti in testirani sistemi vrh aplikativnega razvoja novih produktov slovenskih podjetij. S svojo visoko dodano vrednostjo pa omogočajo konkurenčno prednost na domačem in tujih trgih in pomembno prispevajo k rasti slovenskega gospodarstva. Ob zaključku uspešnih preiskav velja velika zahvala osebju inštituta IZIIS za podporo pri obširnem in napornem delu v laboratoriju ter obema partnerjema pri projektu – podjetju Kager d.o.o. in Fakulteti za gradbeništvo Univerze v Mariboru. Zahvala velja tudi Evropskemu socialnemu skladu, ki je v okviru izvajanja Operativnega programa razvoja človeških virov delno financiral izvedbo eksperimentalnega programa in financira izobraževanje mladih raziskovalcev iz gospodarstva. Novico o preiskavah na potresni mizi v Skopju je objavila tudi Makedonska televizija.

 

Nadgradnja obstoječih objektov z lahkimi montažnimi sistemi

Predmet raziskav so bili različni lahki montažni sistemi nadgradenj obstoječih klasičnih armiranobetonskih okvirnih konstrukcij in armiranobetonskih konstrukcij z opečnimi polnili. Poudarek raziskave je bil predvsem na interakciji med obstoječo in nadgrajeno konstrukcijo ob odzivu na potres, to pa zaradi njunih različnih mas in togosti. V okviru preiskav se je preizkušalo variacije z nadgradnjo v jekleni konstrukciji, ki je bila enkrat zavetrovana z jeklenimi diagonalami, drugič pa z momentno odpornim jeklenim okvirjem, ter tremi različnimi sistemi lesenih nadgradenj, pri čemer je bil en testirani sistem iz lesenih okvirnih sten in zavetrovan z OSB-obložno ploščo (rešitev, ki jo uporablja večina proizvajalcev lesenih objektov tako v Sloveniji kot v tujini), drugi sistem je predstavljala nadgradnja iz križno lepljenjih (Xlam) lesenih masivnih elementov, tretjega pa nadgradnja iz steklenih sten z lesenimi okvirji.

Najboljši rezultati vzajemnega vpliva med obstoječo in nadgrajeno konstrukcijo so vidni pri lahki, a razmeroma togi konstrukciji, kjer je masa zgornjega objekta kar najbolj enakomerno razporejena in pritrjena na zgornjo etažo obstoječe konstrukcije, hkrati pa ima sistem veliko togost, kar se je kot najbolj ugodno pokazalo pri leseni masivni gradnji iz križno lepljenih lesenih masivnih plošč.

 

Ojačitev obstoječih klasično grajenih objektov s križno lepljenimi- Xlam lesenimi masivnimi ploščami kot zunanji ovoj- Xlam jacket ali kot notranja obloga- Xlam inbox nosilne konstrukcije objekta

Preiskave so potrdile, da lahko po sistemu »Xlam jacket« uspešno saniramo in ojačimo v potresih že poškodovane klasične objekte, zgrajene po sistemu AB-okvirjev z zidanimi polnili ali tiste, ki še niso, a bi jih lahko potresi v prihodnosti močno poškodovali. S pravilno pritrditvijo križno lepljenih plošč (Xlam) v ključne točke obstoječega AB-okvirnega objekta (lahko tudi zidanega, vendar je v tem primeru pritrdilna tehnika drugačna) lahko po sistemu nameščanja novega ovoja konstrukcije v obliki Xlam jacketa saniramo obstoječi objekt tako z energetskega kakor tudi potresnega vidika. Sama energetska sanacija in vlaganje v objekte, ki ne izkazujejo ustrezne potresne odpornosti, namreč ni ekonomsko upravičena, zato je potrebno pri energetskih sanacijah stavb preveriti tudi njihovo potresno odpornost in jih v primeru neustrezne vodoravne nosilnosti ojačiti.

Tako so lahko elementi »Xlam jacketa« tako ojačilni elementi obstoječe konstrukcije kakor tudi osnovni elementi za vgradnjo novega stavbnega pohištva (okna, balkonska vrata), za pritrditev dodatne izolacije s fasado – vse to se lahko predizdela v proizvodnem procesu in se samo pravilno pritrdi s kovinskimi pritrdili na obstoječo konstrukcijo. Sistem je v kombinaciji z nadgradnjo objekta lahko predvsem zanimiv s stališča optimalne energetske in potresne sanacije obstoječih stavb v mestnih jedrih.

 

Vodoravna togost in nosilnost steklenih sten ter mešanih sistemov iz steklenih ter lesenih okvirnih sten, obloženih z OSB-ploščami.

Potresne preiskave so pokazale izredno dobro obnašanje steklenih sten pri dinamičnih obremenitvah. Tako lahko steklo kot konstrukcijski element prevzame vso vodoravno obtežbo v primeru močnega potresa ali vetra in jo preko silikonskega polnila prenese v leseni okvir, le-ta pa preko sidrnega sistema v temeljenje.

Sistem steklenih sten je izkazal zelo visoko togost in zadostno nosilnost v primeru močnejših potresnih vzbujanj, hkrati pa je tudi večja zasteklitev pravokotno na smer vzbujanja ostala intaktna in se ni porušila zaradi velikih dinamičnih obremenitev pravokotno na ravnino stekla. V okviru preiskav se je k projektu priključil tudi Boštjan Ber iz podjetja Kager Hiša, ki v okviru Fakultete za gradbeništvo UM, Katedre za gradbene konstrukcije kot mladi raziskovalec iz gospodarstva pripravlja doktorsko tezo z naslovom "Vpliv zasteklitve na horizontalno nosilnost in togost lesenih okvirnih stenskih elementov".

Raziskovalno delo je vključeno tudi v mednarodni razvojno-raziskovalni projekt WoodWisdom NET z akronimom LBGTC, ki ga vodi prof. Wolfgang Winter s TU Wien, UM FG pa je v okviru projekta zadolžena za vodenje dveh delovnih paketov (WP 3 – arhitekturni dizajn in WP 6 – eksperimentalne preiskave stenskih elementov in nosilcev) in je tudi vodilni slovenski partner. V okviru projekta, v katerem iz Slovenije sodelujeta še podjetje CBD, ki ga vodi dr. Bruno Dujič, in Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani, razvijajo leseno-steklene objekte, v katerih upoštevajo vgrajeno fiksno zasteklitev kot nosilni element na vodoravno obtežbo v stenskem sistemu, kar je novost na tem področju v svetovnem merilu. UM FG je 15. in 16. 11. 2012 tudi organizirala delovni sestanek vseh partnerjev v projektu (Avstrija, Nemčija, Švedska, Turčija, Brazilija, Čile, Slovenija), na katerim so obravnavali program potresnih preiskav na steklenih panelih, ki je bil predvsem za partnerje iz razvitih zahodnih držav izjemno zanimiv.


NA VRH