Zbornik Sa Skupa Posvecenog Zezelju

MEĐUNARODNI NAUĈNO-STRUĈNI SKUP

ISTRAŢIVANJA,

PROJEKTI

I REALIZACIJE

U GRADITELJSTVU

povodom stogodišnjice roĊenja

profesora

BRANKA ŢEŢELJA

redovnog ĉlana SANU

ZBORNIK RADOVA

urednici

Zoran Popović i Goran Petrović

INSTITUT IMS

Beograd, oktobar 2010.

MEĐUNARODNI NAUČNO-STRUČNI SKUP

ISTRAŽIVANJA, PROJEKTI I REALIZACIJE U GRADITELJSTVU

povodom stogodišnjice roĊenja profesora Branka Ţeţelja, redovnog ĉlana SANU

ZBORNIK RADOVA

Izdavač

Institut IMS a.d.

Beograd, Bulevar vojvode Mišića 43

Za izdavača

Dr Vencislav Grabulov

Redakcioni odbor

Vanja Alendar

Prof. dr Dejan Bajić

Mr Radovan Dimitrijević

Prof. dr Radomir Folić

Prof. dr Sneţana Marinković

Prof. dr Dušan Najdanović

Prof. dr Miodrag Nestorović

Goran Petrović

Zoran Popović

Dr Zagorka Radojević

Prof. dr Vlastimir Radonjanin

Dr Nenad Šušić

Mr Branislav Vojinović

Urednici

Zoran Popović

Goran Petrović

Štampa

Tehnološko-metalurški fakultet Univerziteta u Beogradu

Tiraž

300 primeraka

Profesor Branko Žeželj u velikoj sali Instituta IMS

ispred modela Hale 1 Beogradskog sajma




Počasni odbor

Prof. Vukašin Aĉanski

Prof. dr Mirko Aćić

Prof. dr Petar Babamov

Prof. dr Dejan Bajić


Dr Mihailo Ĉanak

Prof. dr Vinko Ĉandrlić


Akademik prof. dr Nikola Hajdin

Dejan Kovaĉević

Prof. Darko Marušić

Prof. dr Mihailo Muravljov

Vukan Njagulj

Prof. Boţidar S. Pavićević

Akademik prof. dr Boško Petrović

Prof. dr Milenko Prţulj

Prof. dr Dragoslav Šumarac

Prof. dr ĐorĊe Vuksanović

Akademik prof. dr ĐorĊe Zloković

Organizacioni odbor



Prof. dr Miloš Grujić

Dr Aleksandra Mitrović

Prof. dr Mihailo Muravljov

Goran Petrović

Zoran Popović

Mr Branislav Vojinović

Ove godine navršilo se sto godina od rođenja akademika profesora Branka Žeželja,

redovnog člana SANU.

Govoriti danas o Branku Žeželju u neku ruku znači govoriti, ako ne o celokupnoj istoriji

našeg modernog građevinarstva, a onda sigurno o istoriji prethodno napregnutog betona

na ovim prostorima. Branko Žeželj nije bio samo veliki inženjer i pronalazač, on je bio i

osnivač jedne cele škole projektovanja i građenja. U prilog tome govori i plejada

graditelja-konstruktera koja je još za Žeželjevog života i direktno pod njegovim uticajem

stasala i koja je takođe za sobom ostavila vrhunska konstrukterska ostvarenja. A „učenici

tih učenika“ prisutni su evidentno i danas u domaćem graditeljstvu kao nastavljači

Žeželjevog dela.

Kada se danas, sa već dovoljne vremenske distance analizira Žeželjev stvaralački opus, a

posebno preispitaju realizovani objekti, videće se da su to u velikom broju slučajeva bili

objekti kakvi se u to vreme nisu gradili ni u najnaprednijim zemljama. Stoga Branko Žeželj

nesumnjivo spada u sam svetski vrh graditelja.

Branko Žeželj je jedan od osnivača Instituta IMS, u kome je ostvario najveći deo

stvaralačkog rada. Pod njegovim rukovodstvom Institut IMS je postao jedan od

najznačajnijih naučno-istraživačkih centara na prostorima bivše Jugoslavije i svrstao se u

redove vodećih evropskih instituta. Iz tog razloga su naučni i stručni saradnici Instituta

IMS, koji sa ponosom gaje uspomenu na akademika profesora Branka Žeželja, pokrenuli

inicijativu o proglašenju 2010. godinom Branka Žeželja. Deo te inicijative je i održavanje

međunarodnog naučno-stručnog skupa „Istraživanja, projekti i realizacije u graditeljstvu“.

Ova inicijativa je naišla na najširu podršku stručne javnosti, jer Žeželjevi saradnici i

prijatelji smatraju obeležavanje stogodišnjice rođenja svojim dugom prema njemu, prema

naučnoj i stručnoj javnosti ovih prostora i prema budućim generacija inženjera koji će u

njegovom delu naći čvrste oslonce za svoj naučni i praktični rad.

Verujemo da je ovaj skup prilika za neposredne kontakte i razmenu naučnih i stručnih

iskustava u domenu graditeljstva.

U Zborniku radova štampana su saopštenja čiji su autori iz Bosne i Hercegovine, Crne

Gore, Hrvatske, Kube, Makedonije, Slovenije i Srbije.

Zahvaljujemo se autorima saopštenja, članovima organizacionog i redakcionog odbora,

Ministarstvu za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije, Inženjerskoj komori Srbije, kao

i svim drugim prijateljima skupa. Bez njihove pomoći ovaj skup se ne bi mogao

organizovati.

Posebnu zahvalnost dugujemo članovima Počasnog odbora, koji su svojim stručnim

autoritetom potvrdili i ojačali značaj i potrebu za održavanje ovog skupa.

Urednici




Institut IMS organizuje ovaj skup

u saradnji sa sledećim organizacijama i institucijama:

DRUŠTVO GRAĐEVINSKIH KONSTRUKTERA SRBIJE

DRUŠTVO ZA ISPITIVANJE I ISTRAŢIVANJE MATERIJALA

I KONSTRUKCIJA SRBIJE

GRAĐEVINSKI FAKULTET UNIVERZITETA U BEOGRADU

INŢENJERSKA KOMORA SRBIJE

MINISTARSTVO ZA NAUKU I TEHNOLOŠKI RAZVOJ SRBIJE

SAVEZ GRAĐEVINSKIH INŢENJERA SRBIJE

SRPSKA AKADEMIJA NAUKA I UMETNOSTI

Prijatelji skupa:

ALPINE d.o.o. Beograd

GRADNJA d.o.o. Osijek

HICAD d.o.o. Novi Sad

REISNER UND WOLFF ENGINEERING GESELLSCHAFT m.b.h. Austrija

STRABAG AG, Beograd

ŠIRBEGOVIĆ d.o.o. Bosna i Hercegovina

MeĎunarodni naučno-stručni skup


Institut IMS, Beograd, 2010.

SADRŽAJ

UVODNA IZLAGANJA

Boško Petrović

BRANKO ŽEŽELJ

– NOVO POGLAVLJE U NAŠEM GRAĐEVINARSTVU 3

Mihailo Muravljov

BRANKO ŽEŽELJ

– STVARALAŠTVO INŽENJERA I NAUČNIKA 7

Milenko Pržulj

MOSTOVI, UTILITARNE GRAĐEVINE I SIMBOLI 39

Aleksandar Bojović, Vukan Njagulj

IDEJNI PROJEKAT ŽELEZNIČKO-DRUMSKOG MOSTA

PREKO DUNAVA U NOVOM SADU 49

Dejan Bajić

PRIMENA PRETHODNOG NAPREZANJA

PRI PROJEKTOVANJU NOVIH I SANACIJI POSTOJEĆIH

KONSTRUKCIJA U ZGRADARSTVU 55

Darko Marušić

REFERENTNE PREDNOSTI SISTEMA IMS

U ARHITEKTONSKO-URBANISTIČKOM PROJEKTOVANJU 69

SAOPŠTENJA

Vukašin Aĉanski

GRAĐENJE RASPONSKIH KONSTRUKCIJA MOSTOVA

POSTEPENIM POTISKIVANJEM 77

Bojan AranĊelović, Zoran Savić, Dragan Mirković

SERTIFIKACIJA SISTEMA PREDNAPREZANJA PREMA

USLOVIMA EOTA: TRANSFER SILE NA KONSTRUKCIJU 93

Toni Arangelovski, Sande Atanasovski

DUGOTRAJNO PONAŠANJE ARMIRANOBETONSKIH

ELEMENATA VISOKE ČVRSTOĆE NA DEJSTVO

PROMENLJIVIH OPTEREĆENJA 99

Sande Atanasovski, Zoran Desovski, Goran Markovski, Oliver Kolevski,

Darko Nakov, Toni Arangelovski

PROJEKAT ZA OJAČANJE I POPRAVKU MOSTOVA

U REPUBLICI MAKEDONIJI 105

Vesna Mila Ĉolić-Damjanović, ĐorĊe Ĉantrak

UNAPREĐENJE PROCESA PROJEKTOVANJA STAMBENIH

OBJEKATA PRIMENOM PRINCIPA PASIVNE GRADNJE

NA PRIMERU BEOGRADA 111

Vinko Ĉandrlić

SINERGIJA TIPOLOGIJE I TEHNOLOGIJE NOSIVIH

KONSTRUKCIJA KAO SPOZNAJA NJIHOVOG

RACIONALNOG OSMIŠLJAVANJA I IZVRŠNOG

OSTVARIVANJA 117

Mladen Ćosić

ANALIZA CILJANOG POMERANJA 3D MODELA OBJEKTA

I TLA ZA USLOVE SEIZMIČKOG DEJSTVA 119

Radovan Dimitrijević, Goran Petrović

IZAZOVI VEĆIH RASPONA

U IMS TEHNOLOGIJI GRAĐENJA 125

Dragoljub Drenić

PRIKAZ ISPITIVANJA PREDNAPREGNUTOG BETONSKOG

ŽELEZNIČKOG PRAGA TIPA B70 133

Radomir Folić, Damir Zenunović

TRAJNOST VLAKNIMA I TEKSTILOM ARMIRANOG

BETONA 139

Tatjana Isaković, Miha Kramar, Matej Fischinger

SEIZMIČKA OTPORNOST MONTAŽNIH

ARMIRANOBETONSKIH INDUSTRIJSKIH HALA 147

Ivana Jevremović Nikić, Mihailo Jokanović

SANACIJA KONSTRUKCIJE MUZEJA NAUKE I TEHNIKE

U BEOGRADU 153

Mihailo Jokanović, Ivana Jevremović Nikić, Marko Vuĉković

SANACIJA CRKVE SVETOG GEORGIJA

U STAROM KOSTOLCU 159

Olivera Jovanović

OPTIMIZACIJA ENERGETSKOG BILANSA ZGRADE

KROZ STUDIJU ISPLATIVOSTI I UŠTEDU EMISIJE CO2 165

Tomislav Jović, Žarko Janjić

IFC STANDARD I POBOLJŠANJA PRODUKTIVNOSTI

I EFIKASNOSTI U GRAĐEVINSKOJ INDUSTRIJI 171

Zoran Kovrlja

PRIKAZ PRORAČUNA I GRAĐENJA PEŠAČKOG VISEĆEG

MOSTA PREKO MORAČE U PODGORICI 177

NaĊa Kurtović-Folić

BETON KAO MATERIJAL PRIMENJEN U KONZERVACIJI

GRADITELJSKOG NASLEĐA 183

Snežana Marinković

NAKNADNO PRETHODNO NAPREGNUTE PLOČE

– SAVREMENO REŠENJE ZA MEĐUSPRATNE

KONSTRUKCIJE 189

Dragana Mecanov

TIPOLOGIJA ARHITEKTONSKIH SKLOPOVA

I STAMBENIH JEDINICA IZGRAĐENIH U IMS SISTEMU 195

Mihailo Muravljov

DRUMSKI MOST NA RECI ŽELJEZNICI

– NASELJE VOJKOVIĆI (NOVO SARAJEVO) 201

Mihailo Muravljov

PROBLEMATIKA INJEKTIRANJA KABLOVA

ZA PREDNAPREZANJE CEMENTNIM SMESAMA

SPRAVLJENIM SA ADITIVIMA NA BAZI

ALUMINIJUMSKOG PRAHA 209

Nelson Navarro Campos

PRIMENA I RAZVOJ IMS TEHNOLOGIJE GRAĐENJA

NA KUBI 215

Vukan Njagulj

MOST PREKO REKE LIM U PRIBOJU 221

Branislava Parlić-Popović

BRANKO ŽEŽELJ – PRONALAZAČ I NEIMAR 227

Zoran Petrašković

INOVACIJE I KONSTRUKTERSTVO 233

Zoran Popović, Bojan AranĊelović, Vladimir Popović

ZAHTEVI ZA SISTEME PREDNAPREZANJA

PREMA TEHNIČKIM STANDARDIMA EU 241

Zoran Popović, Mihailo Jokanović, Dragan Mirković

ISTRAŽNI RADOVI NA UTVRĐIVANJU STANJA

PREDNAPREGNUTIH GEOTEHNIČKIH SIDARA

NA HE „PIVA“ 247

Zoran Popović, Bojan AranĊelović, Vladimir Popović

KONTROLA SILE U KABLOVIMA

NAKNADNO PREDNAPREGNUTIH KONSTRUKCIJA 255

Radenko Pejović

REKONSTRUKCIJA MOSTA BRANKA ŽEŽELJA

PREKO RIJEKE MORAČE U PODGORICI 261

Miroljub Todorović, Jelena Bleiziffer, Nikola Kuljić

ANALIZA IZVEŠTAJA O ISPITIVANJU

– PRIMER GRAĐEVINSKIH KONSTRUKCIJA HE „PIVA“ 267

Avdo Tuce, Adis Saniĉić

PRIMJENA TEHNOLOGIJE PREDNAPREZANJA

KOD OBNOVE I KONSTRUKTIVNE SANACIJE

KOMPLEKSNIH OBJEKATA 273

Radomir Vasić, Lidija Kurešević

PREDLOG IZMENA DIREKTIVE CPD/89/106/EEC

U CILJU USAGLAŠAVANJA USLOVA NA TRŽIŠTU

GRAĐEVINSKIH PROIZVODA U EU 281

Branislav Vojinović

PRETHODNO NAPREGNUTA GEOTEHNIČKA SIDRA

KAO ELEMENTI SAVREMENIH INŽENJERSKIH

KONSTRUKCIJA 287

PRIJATELJI SKUPA

Međunarodni naučno-stručni skup



UVODNA IZLAGANJA




Boško Petrović 1

BRANKO ŽEŽELJ - NOVO POGLAVLJE U

NAŠEM GRAĐEVINARSTVU

Pisati o Branku Ţeţelju u neku ruku znači pisati o jednoj novoj epohi našeg građevinarstva, o

nastanku i primeni predhodno napregnutog betona kod nas kao i o širokoj primeni

prefabrikovanih montaţnih građevina.

Neću se osvrtati na prvi, nimalo beznačajan period njegovog ranog stvaranja na polju

mostogradnje. Na tom polju je bilo još odličnih inţenjera pa tako što ne bi Ţeţelja posebno

izdvajalo Ja ću se ovde ograničiti na njegovo ulogu u uvođenju prednapregnotog betona u našu

građevinsku praksu.

Prednapregnuti beton se pojavio u Francuskoj pred početak drugog svetskog rata a kod nas nije

našao primenu ni neposredno posle njega. O njemu se nije šire znalo a nije bio ni predmet

studija na građevinskim fakultetita Jugoslavije. Kao rođeni konstruktor velikog formata Ţeţelj

je odmah uočio njegove prednosti i znatno veće mogućnosti koje on pruţa projektantima

betonskih konstrukcija. No, njegovo uvođenje u praksu je bio znatno veći problem nego što bi

to na prvi pogled izgledalo. Inţenjerski kadar nije bio sklon uvođenju novih metoda, naročito ne

onih koje su mu bile strane i svaki pokušaj da se prethodno napregnuti beton uvede u naše

građevinarstvo bio bi osuđen na neuspeh. Zato je Ţeţelj krenuo drugim putem. Došavši na

mesto direktora tek osnovanog Saveznog instituta za građevinarstvo on je rešio da svoj poloţaj

iskoristi i preko Instituta uvede tu novu tehniku u praksu. Za to su mu bili potrebni saradici i to

mladi, tek svršeni inţenjeri koji su još nisu bili, kako je on rekao “inficirani praksom”. Pozvao

je nekoliko takvih mladih ljudi, bez prakse, i počeo da sistematski uvodi tehniku prenaprezanja.

Nedostajalo je sve. Svi dostupni uređaji za prednaprezanje bili su inostrani i za njihovu primenu

trebalo je plaćati licence, pa je Ţeţelj, u saradnji sa timom mašinskih inţenjera i majstora

Instituta, projektovao i napravio sopstvene uređaje i otpočeo prve eksperimentalne radove. Vredi

napomenuti da je prvi objekat od prednapregnutog betona i potpuno prefabrikovan bila hala

Instituta IMS koja je i danas u upotrebi. To je u svakom pogledu eksperimentalni objekat.

Potpuno je montaţni a umesto prave čelične ţice za prednaprezanje upotrebljena je ţica od

raspletenih kablova miniranog predratnog visećeg mosta u Brankovoj ulici. Šta više objekat je

bio prvo podignut u Bosanskoj ulici na institutskom poligonu za ekperimente pa je sa

nastankom IMSa demontiran i preseljen na sadašnje mesto. Time su još jednom prikazane

ogromne mogućnosti montaţne gradnje i upotrebe prednaprezanja.

Ipak, tu se još uvek nije radilo o širokoj primeni prednapregnutog betona. Prvi, veliki objekat i

stvarni prodor prednapregnutog betona u našu građevinsku praksu bila je izgradnja tri velike

hale ţeljezare u Sisku. Prednapregnuti krovni nosači ovih hala još uvek nisu tipične Ţeţeljeve

1 Akademik prof. dr, [email protected]

prednapregnute konstrukcije. U njihovom oblikovanju oseća se određena uzdrţanost,

neodlučnost da se sasvim odvoji od prakse armiranog betona. Tek se u trećoj od njih pojavljuje

izvesna prozračnost koja će biti karakteristika njegovih kasnijih konstrukcija.

Pre početka gradnje Ţeţelj napravi jedan probni, eksperimentalni krovni nosač i da ga ispita na

zemlji. Ma da je spolja gledano nosač bio isti kao i krovni nosači čija je gradnje predstojala

njegovo prednaprezanje je bilo drugačije. Verovatno, da bi se uštedelo u čeliku za

prednaprezanje, svi kablovi nisu vođeni celom duţinom nosača već su neki od prekidani i

preklapani u sredini nosača. Nosač je ispitan pod probnim opterećenjem i tom prilikom je došlo

do jednog incidenta koji je ukazao na neslućene mogućnosti prednaprezanja: nosač se, usled

nespretnog rukovanja radnika, prelomio po sredini, pre nego je opterećen i ispitan. Odlučeno je

da se nosać ispravi i jednom jakom hidrauličkom presom, postavljenom na potrebno mesto

nategne pa potom , pod presama, prelom zatvori betonom. Nosač je kasnije ispitan i ponašao se

preko očekivanja dobro.

Hala ima delimično prednapregnute i kranske staze. To nije bilo eksperimentisanje sa novom

tehnikom gradnje već, opet, posledica nedostatka kablova za prednaprezanje. Zanimljivo je

napomenuti da će se deceniju kasnije parcijalno prednapregnuti beton pojaviti u svetu kao nova

tehnika ma da nikada nije široko primenjen.

Kompleks hala fabrike kablova u tadašnjem Svetozarevu već prikazuje Ţeţelja kao konstruktora

prednapregnutih konstrukcija u njegovoj punoj formi. To je kompleks potpuno montaţnih

prednapregnutih hala, lakih i prozračnih što će biti karakteristika svih njegovih kasnijih

ostvarenja. To svakako spada u njegova najlepša dostignuća, posebno ako se ima u vidu da su

hale podignute vrlo skromnim sredstvima, praktično bez ikakve mehanizacije. U ovaj period

njegovih ostvarenja spadaju i slične hale u Ţelezniku kraj Beograda.

Novi period u Ţeţeljevom stvaranju otvara velika hala brodogradilšta u Splitu. Tu je prvi put

primenio rešetkaste krovne nosače. Rešetke su napravljene od posebnih štapova i čvornih

elemenata spojenih prednaprezanjem, slično čeličnim rešetkama. I ova hala je od temelja do

krova potpuno montaţna i izgrađena je u rekordno kratkom vremenu. Pošto se radilo o savim

novoj tehnologiji Ţeţelj Ţeţelj je odlučio da izradi probne rešetke i kranske staze koji su

temeljno ispitani na poligonu Opitne stanice i nad čeličnim nosačima tada još uvek

neonovljenog Brankovo mosta.

Slične rešetkaste krovne nosače, samo znatno većeg raspona (61 m), primenio je i kod dva

avionska hangara u Zadru. Isti krovni nosači,a malim izmenama, su kasnije primenjeni i na

Dvorani sportova u Zagrebu.

Ţeţelj je počeo i nastavio kao konstruktor mostova. To treba spomenuti most preko Tise kod

Titela i čuveni i potpuno nepotrebno srušeni “Ţeţeljev most” preko Dunava u Novom Sadu. Tu

spada i njegov poslednji most: most preko Dunava kod Beške.

Novosadski most u mnogo čemu prikazuje svoga tvorca kao inţenjera svetskog formata. Raspon

velikog luka (211 m) svrstava ovaj most među najveće lušne betonske mostove sveta, posebno

za ţeleznički saobraćaj. Međutim, ono što je posebno zanimljivo je način građenja mosta.

Dunav je međunarodna reka i plovni profil reke mora ostati neprekidno otvoren. Zato je

projektovana montaţna lučna betonska skela, raspona 108 m, koja je obezbeđivala slobodu

plovidbe. Podizanje i montaţa skele je bio poseban konstrukterski i izvođački poduhvat. Sam

most je, da bi se upotrebila što lakša skela, građen u fazama. Prvo je izbetonirana i aktivirana

donja ploča luka. Na taj način je gornji deo luka mogao, pri građenju, da se osloni na već gotov

donji deo. Srednji deo preseka je betoniran poslednji.

Da bi izbegao eventualne prsline među delovima luka raznih starosti i potpuno homogenizovao

lučnu konstrukciju Ţeţelj je dodao i vertikalno prednaprezanje.

Gotovi luci mosta su potpuno aktivitrani hidrauličkim presama i na njima su ostali nekoliko

meseci, uz povremenu korekciju horizontalnog potiska i visine temena mosta.

Treba spomenuti da je teren na levoj obali Dunava bio slab da primi ceo horizontalni potisak

luka. Zato je zamenjen a nasuti deo je aktiviran, bolje rešeno prednapregnut, snaţnim

hidrauličkim presama uz posebno smišljen sistem betonskih klinova koji su automatski

kompenzirali eventualno horizontalno pomeranje oslnca. Koliko je meni poznato to je prva

primena prednaprezanja tla i automatske korekcije horizonatlnog pomeranja oslonaca lučnih

mostova.

Most preko Dunava je impozantnog raspona i u svakom pogledu veliki poduhvat ali je most

preko Tise, sa konstruterskog gledišta interesantniji i smeliji. Most je sistema vitkog luka

ukrućenog kolovoznom gredom. Da bi se obezbedila sloboda plovidbe skela nije u celini

pravljena, sem šest potpora u reci. Na toj skeli je betonirana noseća greda mosta koja je dalje

preuzela sav teret tokom dalje gradnje. To je zahtevalo da se statički sistema grede više puta

promeni a time i nekoliko puta promenjen poloţaj kablova za prednaprezanje.. Jedan vrlo sloţen

način građenja koga Ţeţelj više nije nigde primenio. Most je vrlo lep, lak, prozračan i čini čast

našem građevinarstvu.

Poslednji Ţeţeljev most je, opet, most preko Dunava kod Beške. Svojim rasponima, 105 + 210

+ 105 m, to je jedan od najvećih grednih betonskih mostova u našoj zemlji a, neosporno i jedan

od najlepših.

Velika izloţbena hala Beogradskog sajma je, verovatno najlepše Ţeţeljevo delo. Arhitektonski

projekat hale, kao i celog Sajma, je delo akademika prof. M. Pantovića.

Kupola hale raspona, 106 m, pri osloncima, je u to vreme, 1955-1956 god, bila najveće betonska

kupola u svetu. I danas, posle više od pedeset godina to je građevina kojom se Beograd moţe

ponositi.

Kupola hale je montaţna. Luci su betonirani na zemlji, oko centralne betonske skele pa su

improvizovanom dizalicom podizani na mesto. Skela je uklonjena pošto su luci aktivirani. Hala

je projektovana u “prekompjutersko doba” što znači da se proračun za nesimetrična opterećenja

nije mogao, u prihvatljivo vreme, obaviti mašinama za računanje kojime se raspolagalo. Zato je

odlučeno da se napravi model kupole hale , razmere 1:10, pa da se ispita za ona opterećenja za

koja hala nije mogla bila proračunata. Model je napravljen i ispitan i to je svakako najlepši

model napravljen u IMS koji je dugo stajao u hali IMSa.

Jedno od Ţeţeljevih najvećih dostignuća je montaţni sistem zgrada. U posleratnom vremenu

oskudica u stanovima je bila ogromna i trebalo je što pre i što brţe izgraditi potreban broj

stanova. To se nije moglo obaviti starim načinom granje, “kuća po kuća”. Moralo se preći na

industrijsku proizvodnju stanova. Nama nije odgovarala izgradnja velikih, visoko

mehanizovanih fabrika stanova ruskog sistema. Ţeţelj i njegovi saradnici su rešili da taj

problem reše na sasvim drugi našin: proizvodnjom ne gotovih kuća već proizvodnjom

konstruktivnih elemenata od kojih se mogu izgraditi kuće vrlo različitog oblika i organizacije.

Na taj način je izbegnuta nesklonost arhitekata i korisnika stanova prema montaţno građenim

kućama. Sistem je omogućavao veliku slobodu arhitektonskih ostvarenja i tokom vremena te

mogućnosti su stalno povećavane. Arhitektima je čak ostavljena i snatno veća sloboda u

projektovanju fasadnih elemenata kako bi se izbeglo uniformisanje naselja građenih

prefabrikovanim IMS elementima.

Prefabrikovana konstrukcija sistema IMS je, tokom vremena, detaljno ispitana na sva

opterećenja uključivo i seizmička. Obavljen je čitav niz ispitivanja elemenata sistema na sva

moguća opterećenja propisana raznim normama, uključivo otpornost na zemljotrese i poţar.

Osim laboratoriskih ispitivanja sistem je “praktično” ispitan zemljotresima u Banja Luci 1969 i

1981 godine i dokazao je potpunu sigurnost.

Dokaz visokog kvaliteta sistema je njegova primena u u mnogim zemljama sveta: Angola, BiH,

Crna Gora, Grčka, Gruzija, Egipat, Etiopija, Filipini, Hrvatska, Italija, Kuba, Mađarska, Rusija i

Narodna Republika Kina.

Ţeţelj se nije bavio samo “velikim” konstrukcijama. Takom pedesetih godina jugoslovenske

ţeleznice su rešile da modernizuju svoje pruge i uvedu betonske pragove umesto starih

“klasičnih” drvenih pragova. U to doba su velike evropske zemlje počele masovno uvođenje

prednapregnutih betonskih pragova. Time se štedelo na drvetu a istovremeno omugućavala

znatno brţa i bezbednija voţnja. Prag je “mala” konstrukcija koju je, pri tadašnjoj tehnici

računanja, bilo nemoguće dovoljno tačno analizirati. Zbog toga su, zemlje u kojima su betonski

pragovi bili uvedeni, propisale vrlo rigorozne uslove i sistem ispitivanja. Posle temeljnih

modelskih ispitivanja, na udar, dinamička opterećenja i zamor puštena je u saobraćaj mala

probna deonica na glavnoj pruzi Beograd-Niš. Tokom sledećih godina pragovi su stalno

usavršavani a masovna proizvodnja se obavljala na više mesta u tadašnjoj Jugoslaviji.

Ţeţeljeva bibliografija obuhvata 108 naučnih i stručnih radova objavljenih u zemlji i

inostranstvu. Kao neumoran istraţivač i konstruktor prijavio je 24 patenta u zemlji inostranstvu.

Prikaz Ţeţeljeve aktivnosti da ne bi bio potpun a da se ne spomene njegov rad u raznim

domaćim i inostranim organizacija. Bio je član Privrednog veća Savezne skupštine Jugoslavije,

član Naučnog saveta SFRJ, predsednik Komiteta za nauku i kulturu i još mnogih drugih.

Učestvovao je i u radu inostranih stručnih i naučnih organizacija kao što su FIP (Međunarodno

udruţenje za prednaprezanje) čiji je bio podpresednik (1968), Međunarodnog društva

laboratorija za materijale i konstrukcije (RILEM), Međunarodnog društva za mostove (AIPS),

Američkog instituta za beton (AIC). Kao svetski poznat konstruktor i naučnik po pozivu je

drţao predavanja u nizu međunarodnih instituta i fakulteta.

Za svoj naučni stručni rad Ţeţelj je dobio brojna domaća i međunarodna priznanja i

odlikovanja. Da spomenemo samo neka od njih. Tako je na kongresu FIPa, 1954. godine dobio

posebno priznanje kao jedan od pionira za uvođenje novih metoda u građevinsku praksu. Na

kongresu FIPa u Pragu, 1970. godine, dodeljena mu je jedna od prvih pet medalja u svetu za

razvoj prednapregnutog betona.

Od brojnih priznanja u Jugoslaviji spomenućemo samo nagradu Savezne vlade za naučni rad

1950., Oktobarsku nagradu grada Beograda 1957., Sedmojulsku nagradu SR Srbije 1959.

Nagradu AVNOJa 1966.

Ţeţelj je svakako bio, i ostaće zapamćen kao takav, jedan od najvećih i najaktivnijih

konstruketra ne samo u bivšoj Jugoslaviji, već širom Evrope.




Mihailo Muravljov 1

BRANKO ŽEŽELJ

– STVARALAŠTVO INŽENJERA I NAUČNIKA

1. BIOGRAFSKI PODACI

Branko Žeželj je roĎen u Benkovcu 14. marta 1910. godine. Tehnički fakultet u Beogradu

završio je 1932. godine. Od te godine pa do 1938. radio je u Odsku za mostove

Ministarstva graĎevina na projektovanju, graĎenju i ispitivanju mostova. Kako mu na

radnom mestu u Ministarstvu nije bilo moguće da učestvuje na javnim konkursima za

izgradnju mostova i drugih graĎevinskih objekata, a budući roĎeni konstrukter i ambiciozan

čovek, Žeželj 1938. godine prelazi u Srednju tehničku školu u Beogradu. U toj školi radi

kao profesor, a istovremeno se, kao ovlašćeni inženjer, bavi i projektovanjem. Paralelno sa

radom u tehničkoj školi, radi i kao asistent na Tehničkom fakultetu Univerziteta u

Beogradu.

Drugi svetski rat Žeželj je proveo u nemačkom zarobljeništvu, a po završetku rata, od 1945.

do 1948. godine, radi kao šef odseka za mostove Saveznog ministarstva graĎevina, sa kog

mesta projektuje i rukovodi obnovom naših najvećih porušenih čeličnih i betonskih

mostova.

1948. godine postavljen je za direktora Saveznog graĎevinskig instituta. Od tada počinje

uspon Branka Žeželja kao pronalazača, istraživača, projektanta i naučnika i slobodno se

može reći da je on, delujući sa tog mesta, na našim prostorime uveo u život jedan potpuno

nov pristup u projektovanju i graĎenju objekata. Osim toga, inicijator je okupljanja

istraživačkih ustanova oko Saveznog graĎevinskog instituta u cilju osnivanja novog instituta

za Ispitivanje matarijala Srpske akademije nauka. Ovaj institut, osnovan 1952. godine,

nešto kasnije je postao Institut za ispitivanje materijala SR Srbije (IMS), pri čemu je Žeželj

na čelu tog instituta bio od samog početka – prvo kao zamenik upravnika (upravnik je bio

prof. Mirko Roš), a od 1954. godine i kao upravnik.

Kao upravnik Instituta IMS, Žeželj aktivno rukovodi naučnoistraživačkim radom, pri čemu

u našu praksu uvodi metode prednaprezanja betonskih konstrukcija, nove postupke

projektovanja i graĎenja armiranobetonskih i prednapregnutih konstrukcija, kao i metode

izvoĎenja betonskih objekata i konstrukcija na industrijski način. Bio je veliki pobornik

prefabrikacije i montažnog graĎenja u svim oblastima graditeljstva.

1 Dr, profesor, Građevinski fakultet Univeryiteta u Beogradu, [email protected]

1961. godine izabran je za dopisnog, a 1968. za redovnog člana Srpske akademije nauka i

umetnosti. 1964. godine biran je, po pozivu, za redovnog profesora GraĎevinskog fakulteta

Univerziteta u Beogradu za predavanja na poslediplomskim studijama.

Bio je član više značajnih meĎunarodnih i domaćih stručnih i naučnih udruženja (FIP,

AIPS, RILEM, ACI, CIB, FIP-CIB); jedan je od pokretača osnivanja, a u dva navrata i

predsednik, Saveza jugoslovenskih laboratorija za ispitivanje i istraživanje materijala i

konstrukcija (sada DIMK Srbije). Radi širenja primene tehnike prednaprezanja, 1966.

godine osnovao je Jugoslovensko društvo za prednaprezanje čiji je predsednik bio dugi niz

godina.

Kao poznat istraživač i konstrukter, osim kod nas, držao je predavanja na više inostranih

univerziteta, akademija i sličnih ustanova.

Sa stručnim i naučnim referatima učestvovao je na velikom broju nacionalnih i

meĎunarodnih kongresa i drugih skupova.

Za svoj rad i dostignuća na stručnom i naučnom polju, kod nas, ali i van naše zemlje, dobio

je veliki broj javnih priznanja. Ovde se posebno ističu sledeća priznanja dobijena van naše

zemlje:

- priznanje, kao jedan od petorice pionira zaslužnih za uvoĎenje novih metoda u

graĎenju (kongres FIP-a u Amsterdamu 1954.);

- zlatna medalja za pronalazak "Montažni skelet od prednapregnutog betona" I

purpurna medalja za pronalazak "Nepropustljiva betonska zavesa" (MeĎunarodna

izložba pronalazaka, Brisel, 1964.);

- počasna medalja za razvoj prednapregnutog betona (kongres FIP-a u Pragu 1970.)

jedna od prvih pet medalja u svetu koje je meĎunarodna organizacija FIP dodelila

zaslužnim članovima;

- izbor za počasnog člana ACI (Američki institut za beton) - 1975;

- diploma počasnog člana AIPS (MeĎunarodno udruženje za mostove i zgrade) - 1979.

Opus Branka Žeželja čini sledeće:

- 24 patenta,

- 57 realizovanih projekata,

- 18 idejnih projekata i studija,

- 108 bibliografskih jedinica (štampani radovi u domaćim i inostranim

- publikacijama, izlaganja na stručnim i naučnim skupovima u zemlji

- i inostranstvu i dr.).

Na kraju, ne treba izgubiti iz vida da je Branko Žeželj oko sebe okupio i usmerio plejadu

mladih naučnih radnika i konstruktera, koji su svojim aktivnostima i ostvarenjima doprineli

unapreĎenju, a takoĎe i ugledu našeg graditeljstva.

U penziju je otišao 1979. godine, ali i nakon toga nije prestao da aktivno radi na

istraživanjima i unapreĎenjima u široj oblasti betonskih konstrukcija. Umro je 1995. godine.

2. STVARALAŠTVO BRANKA ŽEŽELJA I RAZVOJ

PREDNAPREGNUTOG BETONA

Govoriti o stvaralaštvu Branka Žeželja može u prvi mah da se učini vrlo jednostavnim,

pošto je reč o ličnosti čija su dela poznata i najširoj javnosti. MeĎutim, to što je poznato

javnosti predstavlja samo prijemčiv, ali ipak površan jezik faktografije, kojim bi se, ako se

usvoji, svakako ogrešilo pri izlaganju Žeželjevog opusa. Jer stvaralaštvo Branka Žeželja

karakteriše dubina i kompleksnost, a ono što javnost zna o Žeželju i u šta može da se

neposredno uveri, predstavlja u najvećem broju slučajeva samo finalnu sekvencu

intelektualnog napora jednog inženjera, pronalazača, istraživača i naučnika. Reč je, dakle, o

inženjeru i naučniku u oblasti graĎevinskog konstrukterstva, gde je potpuno normalno da

svako naučno istraživanje bude materijalizovano, odnosno krunisano izvedenom

graĎevinom.

Vreme u kome je delovao Branko Žeželj predstavlja jedan izuztno značajan istorijski period

u razvoju našeg modernog graditeljstva – period koji, izmeĎu ostalog, karakteriše raĎanje,

razvoj i napredak do neslućenih razmera tzv. prednapregnutog betona. Slobodno se može

reći da je Žeželj kod nas otac te savremene graditeljske tehnike i tehnologije, pošto je on,

izmeĎu ostalog, autor originalnog sistema prednaprezanja IMS – Žeželj, čiji je razvoj u nas

započeo pedesetih godina prošlog veka i koji je bio osnova na kojoj su realizovani ne samo

Žeželjevi, nego i impresivni objekti drugih graĎevinskih konstruktera. Treba reći da

uvoĎenje prednapregnutog betona u praksu nije bilo ni malo lako, pošto su u to vreme

mnogi smatrali da je i izrada betona malo boljeg kaliteta kod nas problem, a prednapregnuti

beton se, izmeĎu ostalog, uopšte ne može zamisliti bez visokokvalitetnih betona.

MeĎutim, bez obzira na početne teškoće, Žeželj je na području sistema prednaprezanja

IMS, kroz svestrana istraživanja, razvio kablove, kotve, prese za prednaprezanje i opremu

za injektiranje kablova koji su "pokrivali" izuzetno širok dijapazon – do sile prednaprezanja

od 3200kN (slike 1 i 2).

Normalna kotva za postavljanje na beton za sile 150 Normalna kotva za postavljanje na beton za sile 150 -- 800 kN800 kN

Normalna kotva za postavljanje u beton za sile 300 - 3200 kN.

Slika 1 - Osnovni tipovi kotvi u okviru sistema prednaprezanja IMS - Žeželj

Slika 2 - Prikaz dela opreme sistema prednaprezanja IMS-Žeželj

(kotve, prese, pumpe, oprema za injektiranje kablova)

Od pedesetih godina prošlog veka nadalje Žeželj je potpuno posvećen prednapregnutom

betonu i slobodno se može reći da su njegova vrhunska konstrukterska i istraživačka

ostvarenja, koja su ga svrstila u svetski vrh graditelja, upravo na tom polju. A to je

prevashodno polje vanserijskih konstrukcija mostova i hala, odnosno zgrada od

prednapregnutog betona, koje su po pravilu bile rezultat stvaralačkog procesa koji je

započinjao od ideje, da bi preko studijsko-istraživačke faze i faze evaluacije, konačno

rezultirao projektom i realizacijom projekta. Ovde treba posebno istaći i činjenicu da je

Žeželj za svoje izvedene objekte uvek bio doživotno vezan, prateći ih, nakon svih

prethodnih faza, u izuzetno važnoj fazi graĎenja, kao i kroz život po završetku graĎenja.

Ipak treba reći da za Žeželja nije bilo značajnih i manje značajnih konstrukcija. On se u

svojoj praksi sa istom dubinom bavio istraživanjima i izradom konstrukcijskih i tehnoloških

projekata kako za najsloženije, tako i za manje složene konstrukcije: vinogradarsko kolje,

dalekovodni stubovovi, rezervoari za gorivo, železnički pragovi (slika 3) i dr.

Slika 3. Žeželjevi prednapregnuti pragovi

Kada je reč o Žeželjevom aktivnom prisustvu pri graĎenju objekata koje je projektovao, to

treba smatrati potpuno logičnim, pošto je on skoro uvek, osim autora i projektanta

konstrukcije, bio i nosilac tehnologije graĎenja. Naime, on je jedan od retkih graditelja u

nas koji je svoje objekte koncipirao na bazi neraskidive i logične trijade materijal –

konstrukcija – tehnologija, što znači da je uvek imao na umu da se optimalna

konstrukterska rešenja u oblasti prednapregnutog betona, a što podrazumeva dobijanje

sigurnih, racionalnih, estetski dopadljivih i trajnih objekata, ostvaruje samo onda kada je ta

trijada optimalno zadovoljena. Drugim rečima, smatrao je da za graĎenje objekata od

prednapregnutog betona uvek treba usvajati „prave“ materijale (beton visokih marki-klasa i

visokokvalitetan čelik), adekvatne konstrukcijske sisteme i konačno takve tehnologije koje

će omogućavati sigurno, ekonomski isplativo i brzo graĎenje.

Kao što se iz napred navedenog opusa Branka Žeželja vidi, reč je o impozantnom opusu

čije su konstituente najčešće u meĎusobnoj povezanosti pošto, kao što je već rečeno, a kada

je reč o Žeželju, stvaralački proces u najvećem broju slučajeva sledi liniju ideja –

istraživanje – projekat – ralizacija. Ovo se može ilustrovati velikim brojem primera, ali je u

tom smislu vrlo karakterističan primer mosta preko Dunava kod Beške. Taj most, sa

svojevremeno rekordnim rasponom tzv. glavne – rečne konstrukcije, izgraĎen je na bazi

rezultata prethodno izraĎene studije Sistem građenja grednih mostova bez skele. Po

završetku studije, pak, izraĎeni su idejni i glavni projekat, a takoĎe i projekat tehnologije

graĎenja sa svim neophodnim detaljima. Ovde treba istaći i činjenicu da se o tom svom

vanserijskom „čedu“ Žeželj, praćenjem stanja i ponašanja konstrukcije u eksploataciji, kao i

pokušavajući da utiče na njeno održavanje (za koje se ne bi moglo reći da je bilo na visini),

starao do kraja života.

U daljem će, s obzirom na ograničenost prostora za izlaganje celokupnog Žeželjevog opusa

i njegovih doprinosa nauci, tehnici i tehnologiji, biti pomenuta isključivo neka značajnija

dostignuća, pa će stoga težište izlagaganja biti samo na najmarkantnijim celinama u

njegovom stvaralaštvu, a to su mostovi, hale i zgrade. Pri tome će prvenstveno biti

prezentiran faktografski materijal, imajući na umu da dela istinskih vrednosti uvek bolje i

više govore o svojim autorima nego i najpažljivije odabrane reči izgovorene ili napisane

nekom prigodom.

Slika 4. Žeželjev lučni most preko Morače u Podgorici

2.1. Mostovi

Ako ovom prilikom preskočimo Žeželjevo stvaralaštvo na području mostogradnje do

početka graĎenja mostova od prednapregnutog betona, a on je projektant i preko 15

mostova od klasičnog armiranog betona (slika 4), onda kao njegov prvi most od

prednapregnutog betona, kao i prvi takav most na našim prostorima, treba uzeti most preko

Samailske reke izmeĎu Kraljeva i Čačka izgraĎen 1952. godine. Taj most su zajednički

projektovali Žeželj i njegov bliski saradnik Dobrosav Jevtić, pri čemu se težilo da kod tog

mosta bude primenjen i montažni način graĎenja, pošto je prednapregnuti beton

omogućavao dobijanje vrlo lakih konstrukcija podobnih za prefabrikaciju i montažu. U

tome se u konkretnom slučaju, a zbog nedovoljne mehanizovanosti našeg tadašnjeg

graĎevinarstva, nije u potpunosti uspelo, ali je ipak primenjena jedna naprednija tehnologija

u odnosu na klasičan postupak kompletnog betoniranja konstrukcije na skeli. Naime, most

je izveden tako što su njegovi glavni nosači raspona 31m betonirani na jednoj skeli male

širine, pa su sa te skele pomerani bočno do predviĎenih mesta, da bi se na taj način došlo do

konačnog poprečnog preseka konstrukcije (slika 5).

Slika 5. Poprečni presek mosta preko Samailske reke

Most preko Tise kod Titela predstavlja jedan od najlepših i sigurno najvirtuoznije

izgraĎenih mostova Branka Žeželja. Na mestu tog mosta svojevremeno je postojao stari

drumsko - železnički čelični most, pa je 1956. godine odlučeno da se na stubovima ranijeg

mosta podignu dva paralelna mosta - drumski (uzvodno) i železnički (nizvodno). Ova ideja

je konačno rezultirala graĎenjem preko rečnog korita dva mosta tzv. Langerovog sistema od

različitih materijala - drumskog od betona (po projektu Branka Žeželja) i železničkog -

čelične konstrukcije (po projektu Milana Đurića). Ovde treba naglasiti da oba navedena

mosta, koji se inače razlikuju po širini, u glavnom – rečnom delu imaju identične siluete, pa

gledano uzvodno i nizvodno, deluju kao mostovi-blizanci.

Slika 6. Konstrukcija mosta preko Tise kod Titela – uzdužni i poprečni presek

Slika 7. Izgled gotovog mosta i jedna od faza građenja

Glavni – rečni deo Žeželjevog mosta je raspona 49,37+154,00+49,37m, sa vitkim lukom

nad srednjim otvorom (slika 6). Osim ove konstrukcije, na obe obale postoje i inundacione

prednapregnute konstrukcije koje su izvedene u sistemu prostih greda.

Na slici 7 prikazuju se izgled gotovog mosta i jedna od faza graĎenja.

Slika 8. Plan kablova u jednoj od faza građenja konstrukcije

Most o kome je reč, graĎen u periodu 1956. - 1958. god., posebno je zanimljiv s obzirom

na, kako je napred već rečeno, virtuozni način izvoĎenja njegove glavne - rečne

konstrukcije, u prvom redu otvora veličine 154,00m. Da bi srednji deo rečnog korita širine

60m ostao slobodan za plovidbu, za skelu su korišćeni vojni čelični rešetkasti nosači

oslonjeni na šest drvenih jarmova. Pri tome, a da bi se u datim okolnostima konstrukcija

uopšte mogla izvesti i da bi se u tehnološkom smislu dobilo racionalno rešenje, Žeželj je

primenio faznu gradnju uz višestruku transformaciju statičkog sistema. Ne ulazeći ovde u

sve detalje primenjenog postupka treba reći da je u jednoj od faza graĎenja most u srednjem

polju, a nakon aktiviranja luka hidrauličkim presama, „radio“ kao gredna konstrukcija sa

jednim poljem raspona 154,00m ukrućena lukom (slika 8). Nakon toga pa do potpunog

završetka, konstrukcija je prošla kroz još pet faza koje je su regulisane promenama trasa

kablova za prednaprezanje – njihovim premeštanjem u nove visinske položaje putem

posebnih hidrauličkih presa. Na taj način dobijena je konačno izvanredno elegantna i

racionalna mostovska konstrukcija, čije je izvoĎenje pokazalo da se na području

konstrukcija od prednapregnutog betona „igrom“ kablova za prednaprezanje može dobiti

statički sistem koji je trenutno najcelishodniji.

Most preko Dunava kod Novog Sada, koji je graĎen u periodu od 1958. do 1961. godine, u

vreme izvoĎenja bio je jedan od najvećih drumsko-železničkih mostova na svetu. Radi se o

konstrukciji čiji glavni deo predstavljaju dva uklještena luka različitih raspona od 211m

(polovni otvor prema Novom Sadu) i 167m (petrovaradinska strana), što znači da, osim

obalnih oporaca, lukovi imaju i oporce na jednom stubu u rečnom koritu (slika 9). Osim

delova „pokrivenih“ lukovima, most ima i manje-više standardne prilazne konstrukcije na

obe obale, tako da je njegova ukupna dužina 466m. Kolovoz na lučnim delovima mosta je

poluupušten, a celokupna širina mosta (pešačke staze + delovi za drumski i železnički

saobraćaj) iznosi 20,15m.

Slika 9. Uzdužni presek mosta i izgled u osnovi

Za stabilnost mosta bila je od naročitog značaja nepomerljivost njegovih obalnih oporaca,

pa je u vezi sa tim iza oporca luka na novosadskoj obali izvršeno zbijanje peskovitog tla

putem serije hidrauličkih jastuka, što predstavlja svojevrsno "prednaprezanje zemljišta".

Ovo je raĎeno više puta za vreme i po završetku graĎenja, što je u datim uslovima u

potpunosti sprečilo štetno pomeranje-razmicanje oporca.

Slika 10. Dispozicija skele za izvođenje mosta

Osim opisanog orginalnog rešenja za obezbeĎenje nepomerljivosti oslonaca, luk mosta

raspona 211m nije betoniran na klasičnoj skeli, već je prvi put u svetu kao skela za

izvoĎenje tog luka, a iz razloga obezbeĎenja plovnog puta širine 100m, primenjena posebna

lučna konstrukcija - svojevrstan lučni most (slika 10). Taj lučni most-skela raspona 108m

formiran je od četiri paralelno postavljena luka sastavljena od betonskih montažnih

elemenata, pri čemu je suština tog postupka graĎenja bila u tome da se lukovi sklapaju od

montažnih segmenata - paralelnim napredovanjem sa dve strane (slika 11). Pri ovome se

svaki segment - montažni element - na donjem kraju oslanjao na već gotov deo, dok je na

gornjem kraju bio pridržavan kosim prednapregnutim zategama, kod kojih se dužina i sila

mogla menjati primenom hidrauličkih presa.

Preko tog lučnog mosta-skele raspona 108m, Žeželj je pokazao da se u principu i lučni

mostovi velikih raspona mogu izvoditi bez skela.

Slika 11. Izvođenje lučne skele

Ovde treba posebno podvući da su na kongresu Svetskog udruženja za prednaprezanje

(FIP), održanog u Rimu 1960. godine, Žeželjevi "lučni mostovi bez skela" i tzv.

"prednaprezanje zemljišta" na oporcima lukova, proglašeni za izuzetne novine u graĎenju

mostova.

Skela za izvoĎenje lučnih konstrukcija raspona 211m i 167m mogla je da nosi samo trećinu

težine lukova, tako da su sandučasti preseci tih lukova betonirani u tri faze: prvo donji pojas

preseka, zatim gornji pojas, pa tek onda srednji deo - vertikalna rebra. Svaka faza je po

betoniranju aktivirana hidrauličkim presama u temenu luka, čime je skela u odreĎenoj meri

rasterećivana da bi mogla da primi novo opterećenje. Različite starosti betona u okviru

vertikalnih rebara, donje i gornje ploče preseka, dovodile su do pojave napona smicanja na

vezama izmeĎu rebara i ploča, koji su prihvaćeni radijalnim prednaprezanjem rebara.

Slika 12. Ispitivanje mosta pod probnim opterećenjem

Iako se radi konstrukciji lučnog sistema, u okviru mosta, osim već pomenutih delova

konstrukcije, prednaprezanje je primenjeno i u sledećim delovima: keson, rečni stub,

vešaljke, spreg, poprečni nosači i dr.

Na slici 12 data je fotografija načinjena pri ispitivanju mosta pod probnim opterećenjem,

dok je na slici 13 prikazan izgled gotovog mosta.

Slika 13. Izgled gotovog mosta

Slika 14. Jedan od pokušaja rušenja mosta

Odmah po puštanju u saobraćaj (slike 13) most je od strane graĎana Novog Sada spontano

nazvan "Žeželjevim mostom", što je u našoj sredini krajnje neuobičajeno, jer nije poznato

da je i za jedan most tako eksplicitno vezano ime njegovog graditelja. Osim toga, taj most je

vremenom postao simbol Novog Sada i deo njegove prepoznatljive vizure. Nažalost, tokom

NATO bombardovanja i njega je zadesila sudbina mnogih mostova u našoj zemlji.

Raketiran je neuspešno četiri puta, da bi konačno petog puta, 26. aprila 1999. godine u 1.20

sati posle ponoći, sa šest razornih projektila bio definitivno porušen (slika 14).

Na principima "lučnih mostova bez skela" Žeželj je 1966. godine izradio idejni projekat

velikog lučnog betonskog mosta raspona 320m preko Dubrovačke Rijeke (slika 15). Radilo

se o lučnoj konstrukciji koja bi se, kao u slučaju skele novosadskog mosta, izvodila od

prefabrikovanih elemenata pridržavanih kosim prednapregnutim zategama, uz odgovarajuće

fazne promene dužina i sila u zategama primenom hidrauličkih presa. MeĎutim, taj most

nije realizovan.

Slika 15. Fotografija makete neizvedenog mosta preko Dubrovačke Rijeke

Poznati most preko Dunava kod Beške, koji je pušten u saobraćaj 1975. godine, ima ukupnu

dužinu od 2.250m (slika 16). Glavna – rečna konstrukcija mosta je kontinualna greda na tri

polja sa rasponima 105 + 210 + 105m i sa obostranim prepustima od po 15m. Osim ove

konstrukcije, most ima i sedam inundacionih konstrukcija na levoj obali (bačka strana), kao

i jednu inundacionu konstrukciju na desnoj obali Dunava (sremska strana); svaka od tih

konstrukcija je kontinualni nosač na pet polja raspona 45m. Osim svojom dužinom, ovaj

most se ističe i veličinom srednjeg otvora od 210m, koja je jedno vreme predstavljala

rekordni raspon na području betonskih mostova grednih sistema.

Slika 16. Izgled završenog mosta preko Dunava kod Beške

Glavna konstrukcija mosta preko Dunava kod Beške je praktično izvedena bez skele –

primenom tzv. konzolnog postupka zasnovanog na orginalnim Žeželjevim principima kosih

prednapregnutih zatega. Zatege o kojima je reč prvo pridržavaju pokretnu čeličnu

platformu na kojoj se betonira donja ploča sandučastog preseka konstrukcije, dok docnije

učestvuju i u nošenju dela težine lamele koja se betonira (slika 17). Njihova uloga se ovim

ne iscrpljuje, pošto se iste zatege, s obzirom da ostaju unutar vertikalnih rebara poprečnog

preseka, angažuju i za prijem kosih glavnih napona zatezanja prouzrokovanih totalnim

opterećenjem.

Slika 17. Princip primenjenog konzolnog postupka i jedna od faza građenja

Betoniranje glavne konstrukcije izvršeno je u lamelama dužine 6,0m simetrično u odnosu na

rečne stubove (videti sliku 17). Stabilnost mosta tokom konzolnog postupka obezbeĎivale

su privremene konstrukcije – kosnici – izvedeni na vrhovima ovih stubova, pri čemu su na

krajevima kosnika bile postavljene hidrauličke prese koje su omogućavale korigovanje

visinskog položaja konzola u toku betoniranja. Krajevi obalnih otvora dužine 36m, zajedno

sa prepustima dužine 15m, pak, betonirani su na običnoj skeli, pa su nakon konzolnog

postupka i spajanja konzola sa delovima izvedenim na skeli dobijene dve konstrukcije tipa

grede sa prepustima. Na kraju je, na obešenoj skeli izbetoniran i deo konstrukcije u sredini

srednjeg otvora dužine oko 24m, pa je konačno, uz prethodno sprovedenu naponsku

kompenzaciju horizontalnim hidrauličkim presama postavljenim u sredini raspona od 210m,

izvedeno neophodno kontinuiranje sistema. Podrazumeva se samo po sebi da je tokom svih

opisanih faza izvoĎenja glavne konstrukcije mosta primenjivano i odgovarajuće fazno

prednaprezanje. Sve faze graĎenja o kojima je reč prikazane su na slici 18.

Slika 18. Faze građenja glavne konstrukcije mosta

Inundacione konstrukcije ovog mosta su manje-više standardne i u najvećoj meri raĎene

postupkom navlačenja putem tzv. lansirne rešetke prefabrikovanih montažnih

prednapregnutih nosača (slika 19). Ovi nosači su služili kao skela za betoniranje ostalih

delova konstrukcije – gornjih i donjih ploča (u zonama srednjih oslonaca) i poprečnih

nosača (krajnjih iznad stubova i jednog u sredini raspona od 45m). Nakon ovoga,

konstrukcija je putem dodatnog prednaprezanja kontinuirana.

Slika 19. Izvođenje prilaznih konstrukcija „navlačenjem“ montažnih nosača

U ratnim razaranjima 1999. godine NATO avijacija je porušila prvo polje mosta na bačkoj

strani (leva obala Dunava – slika 20), ali je most vrlo brzo osposobljen za saobraćaj tako što

je u tom polju izvedeno produženje nasipa kojim se dolazi na most, uz odgovarajuće

adaptacije konstrukcije koje su podrazumevale i dodatna prednaprezanja.

Slika 20. Fotografija porušenog dela mosta

2.2. Hale

Osim na području mostova, Branko Žeželj je autor i projektant većeg broja objekata tipa

betonskih hala, meĎu kojima su i neke za koje se slobodno može reći da su antologijskog

karaktera.

Slika 21. Hala valjaonice bezšavnih cevi u Sisku

Hala valjaonice bezšavnih cevi u Sisku (slika 21) je prva veća graĎevina od

prednapregnutog betona izgraĎena na našim prostorima. Izvedena je u periodu 1950. –

1951. god. i karakteristična po tome što je na njoj prvi put, osim tehnike prednaprezanja,

sprovedena montaža krupnijih konstrukcijskih elemenata – krovnih nosača. Naime, kako je

reč o trobrodnoj hali sa rasponima 28,00 + 28,00 + 21,35m, dužine 2h100m, krovni nosači

– rigle – za sva tri raspona su bili prednapregnuti-montažni. Ovi nosači su montirani na

meĎusobnim rastojanjima od 5,00m, pri čemu su njihovi oslonci bili na podužnim

armiranobetonskim podvlakama raspona 20,00m. Kao što se vidi, u slučaju ove hale

prednaprezanje, i to tzv. potpuno, primenjeno je samo na riglama, dok su ostali

konstrukcijski elementi bili od armiranog betona i betonirani na „licu mesta“. Inače, u

okviru hale postoje i kranske staze koje su takoĎe betonirane na licu mesta i koje su zbog

nedostatka kablova samo delimično prednapregnute. Mada su danas tzv. parcijalno

prednapregnute konstrukcije „priznate“ u graditeljskoj praksi, Žeželj je, i ne želeći to,

verovatno prvi u svetu napravio parcijalno prednapregnutu konstrukciju većih razmera.

Slika 22. Projektno rešenje i jedna od faza građenja fabrike kablova u Jagodini

Kompleks od 14 hala fabrike kablova u Jagodini (ranije Svetozarevo) iz 1951. godine

takoĎe je jedan od prvenaca gradnje u prednapregnutom betonu u nas (slika 22). Radi se o

halama ramovske konstrukcije gde su sada svi konstrukcijski elementi od temelja do krova

montažni. Rigle ramova su promenljive visine – prednapregnute, pri čemu su kablovi u

njima pravolinijski, tako da „pokrivaju“ i pozitivne i negativne momente u ramovima. Hale

su pokrivene lakim prednapregnutim korubama koje se oslanjaju na takoĎe prednapregnute

rožnjače koje, osim od koruba, prihvataju i opterećenje od svetlarnika.

Potpuna montažnost kompleksa, adekvatno i racionalno prednaprezanje, kao i izuzetno laki

konstrukcijski elementi, uslovili su veliku brzinu graĎenja i dobijanje vizuelno lakih i može

se reći „prozračnih“ konstrukcija. Kao takve, one nesumnjivo imaju i odreĎene estetske

kvalitete, koji se u svakodnevnoj inženjerskoj praksi, nažalost, često potpuno ignorišu.

Slika 23. Dve faze građenje mašinske hale u Železniku

Kompleks mašinskih hala u Železniku graĎen 1952. godine ističe se rešenjima visokih

prednapregnutih stubova, kranskih staza i lakih krovnih nosača – rigli (slika 23). Ovi nosači

raspona 27,00m, postavljeni na razmaku od 8,00m, odlikuju se jednostavnim voĎenjem

kablova za prednaprezanje, za razliku od kranskih staza za vrlo teške kranove koje su tražile

komplikovano voĎenje kablova, uključujući tu i potrebu primene prednapregnutih uzengija.

Branko Žeželj je dao vrlo velik doprinos razvoju rešetkastih konstrukcija od

prednapregnutog betona. Svestan da je u pitanju područje koje od projektanata i izvoĎača

zahteva drugačiji pristup nego u slučaju takvih konstrukcija od čelika ili drveta, on je bio

inicijator eksperimentalnog ispitivanja dva prototipa u prirodnoj razmeri – jedne

prednapregnute krovne rešetke raspona 32,00m i jedne specijalne prednaprednute rešetke –

konstrukcije tipa tzv. „armirane grede“ (slika 24).

Slika 24. Ispitivanje do loma "armirane grede" za halu brodogradilišta u Splitu

Tek po završetku napred navedenih ispitivanja, Žeželj je smatrao da se kod nas može

pristupiti i graĎenju hala sa konstrukcijskim elementima tipa prednapregnutih rešetkastih

nosača, pa je 1953. godine, kao prvu halu sa rešetkastom krovnom konstrukcijom,

projektovao halu brodogradilišta u Splitu. Reč je o konstrukciji sa rešetkastim vezačima

raspona 32,00m na razmaku 7,00m, koji su se oslonjali na „armirane grede“ raspona

21,00m, što znači da su u datom slučaju i stubovi objekta bili na istom razmaku od 21,00m

(slika 25).

Slika 25. Hala Brodogradilišta u Splitu

Kod ovog objekta, osim prednaprezanja, materijalizovana je i ideja o sastavljanju rešetke

od posebnih štapova i čvorova uz primenu prednaprezanja. Sastavi izmeĎu dijagonala i

čvorova obrazovani su uz primenu olovnih umetaka, sastavi donjeg pojasa su izvedeni

putem cementnog maltera, dok su sastavi gornjeg pojasa betonirani.

Slika 26. Građenje hale brodogradilišta u Bijeloj

U okviru kompleksa hala brodogradilišta u Bijeloj, koji je graĎen 1955. godine, kao krovni

nosači su uglavnom primenjene prednapregnute rigle sistema proste grede raznih raspona.

MeĎutim, na tom objektu su primenjeni i rešetkasti podužni nosači – prednapregnute

podvlake tipa „armiranih greda“. Na slici 26, ilustracije radi, prikazuje se snimak načinjen

pri montaži jedne od hala raspona 32,00m, kod koje se, sa rigli postavljenih na razmaku

8,30m, opterećenje prenosi na „armirane grede“ raspona 25,00m.

Ubrzo nakon realizacije hala u brodogradilištu u Bijeloj, Žeželju se pužila prilika da svoje

krovne rešetke dovede do vrhunca. Radi se o vojnim hangarima u Zadru od kojih se svaki

sastojao od četiri jednake rešetkaste konstrukcije raspona 61,00m (slika 27) na razmaku

12,50m, i od rožnjača koje su se na vezače oslanjale isključivo u čvorovima rešetki.

Slika 27. Hangar u Zadru – rešetkasti krovni nosači i njihovo podizanje

Zbog težine i raspona zadarskih rešetki, Žeželj je odlučio da podizanje tih rešetki na

projektovanu visinu izvede drugačije nego što je to raĎeno u Splitu – putem kranova.

Naime, odlučio je da par rešetki sklopljenih na zemlji meĎusobno poveže spregovima za

vetar i da ih kao takve podigne u projektovani položaj. Taj postupak je uslovio izvoĎenje

stubova hangara u vidu dvojnih stubova, pa su parovi rešetki, sa krajevima smeštenim

izmeĎu bliznih stubova, fazno podizani dejstvom hidrauličkih dizalica (videti sliku 27). Pri

ovome je vršeno postepeno podgraĎivanje krajeva rešetki betonskim blokovima i

prednaprezanje istih radi ostvarivanja veze blokova i bliznih stubova.

Slika 28. Sportska dvorana u Zagrebu – poprečni presek velike sale

Zadarske rešetke se smatraju estetski doteranijim od rešetki primenjenih u splitskom

brodogradilištu stoga, što vizuelno deluju kao veoma lake, čemu svakako doprinosi njihov

srpasti oblik, odnosno konveksna zakrivljenost njihovih donjih pojaseva. Pored toga, te

rešetke se u tehničko-tehnološkom smislu smatraju prvencima na području tzv. „liftovanja“

konstrukcija, koje je kasnije kod nas primenjeno i pri graĎenju mnogih velikih objekata.

Desetinu godina kasnije, a po projektu Branka Žeželja i Boška Petrovića, iste rešetke, uz

minimalne izmene, izvedene su i na sportskoj dvorani u Zagrebu (slika 28). Pri njihovom

podizanju u projektovane položaje takoĎe je primenjena metoda „liftovanja“, ali u nešto

izmenjenom obliku, pošto stubovi objekta nisu mogli da budu dvojni.

Slika 29. Hala 1 Beogradskog sajma

Velika hala Beogradskog sajma – tzv. Hala 1 (slika 29) – graĎena u periodu od 1955. do

1957. godine, sasvim sigurno spada u najbolja konstrukterska ostvarenja Branka Žeželja,

pri čemu treba reći da je autor arhitektonskog projekta te hale, kao i projekata niza drugih

hala u sklopu Sajma, bio arhitekta Milorad Pantović.

Kako je za ovu halu sa konstrukcijskog aspekta od prvorazrednog značaja montažna

betonska kupola koja pokriva objekat, u daljem ćemo se ograničiti samo na prikazivanje tog

glavnog dela konstrukcije.

Projekat konstrukcije betonske kupole o kojoj je reč zasniva se, izmeĎu ostalog, i na

sprovedenim eksperimentalnim istraživanjima. Naime, s obzirom da se radilo o vanserijskoj

konstrukciji, pre početka graĎenja objekta izraĎen je i ispitan model kupole u razmeri 1:10

(slika 30), preko koga je dobijen uvid u ponašanje konstrukcije pod opterećenjem, odnosno

uvid u saglasnost teorijsko-računskih i izmerenih naponsko-deformacionih veličina.

Slika 30. Model kupole u razmeri 1: 10

i projektant konstrukcije Hale 1

U konstrukcijskom smislu kupola Hale 1 formirana je od 80 radijalno postavljenih

montažnih polulukova I preseka – srpastih elemenata uklještenih na svojim donjim

krajevima u krut, snažan prsten „šupljeg“ (sandučastog) poprečnog preseka srednjeg

prečnika 94,00m (videti sliku 30). Na svojim gornjim krajevima, pak, polulukovi se

završavaju u kružnoj, lako sferičnoj ploči sandučaste ("šuplje") konstrukcije, koja je

projektovana kao temeni konstrukcijski element u sklopu kupole. IzmeĎu polulukova –

rebara konstrukcije – izvedena je laka konstrukcija od čelika i „durisola“ sa okruglim

otvorima za osvetljenje. Prsten se oslanja osam V stubova oslonjenih na osam piramidalnih

oslonaca – temelja fundiranih na „Franki“ šipovima. Oslonci leže na krugu prečnika

106,00m, pri čemu V stubovi koji iz njih izlaze imaju kos položaj (nagib) prema prstenu

kupole.

Polulukovi i kružna ploča u temenu kupole nisu prednapregnuti pošto su oblikovani i

postavljeni prema potpornoj liniji sistema. MeĎutim prsten, koji predstavlja vrlo složeno

napregnut konstrukcijski element, morao je biti i na složen način prednapregnut kako bi se

obezbedila njegova puna nosivost i sigurnost. U vezi sa tim prsten je prednapregnut

primenom tri posebne grupe kablova: dve u okviru preseka (predviĎenih za prihvatanje

pozitivnih i negativnih momenata savijanja), i jedne u vidu spoljašnjeg obruča koji opasuje

prsten; uloga ovog obruča je da prihvati aksijalne sile koje deluju na prsten. Osim

navedenih kablova, u okviru unutrašnjeg rebra prstena, u oslonačkim zonama, postoje i

kablovi čija je funkcija da prihvate velike glavne napone zatezanja usled zbirnog delovanja

transverzalnih sila i momenata torzije.

Slika 31. Montaža srpastih rebara - polulukova

Montaža srpastih rebara – polulukova, prethodno izbetoniranih na zemlji, morala je biti

izvedena uz ojačanja tih elemenata prednaprezanjem, tj. primenom privremenih kablova

koji su ranije proste nosače pretvarali u sisteme lukova sa zategama. Mada je operacija

prednaprezanja, podizanja i oslanjanja ovako dobijenih lukova sa zategama na centralnu

skelu, koja je služila i za betoniranje temene kružne ploče (slika 31), bila veoma delikatna,

ona je uspešno okončana. Na kraju su, a nakon monolitizacije spojeva izmeĎu polulukova i

prstena i polulukova i kružne ploče, uklonjene kako prednapregnute zatege tako i centralna

skela, pa je na taj način aktiviran celokupan konstrukcijski sistem betonske kupole koja

pokriva objekat.

2.3. Zgrade

Ime Branka Žeželja biće zapisano u istoriji našeg graditeljstva, a i šire, i kao autora jednog

originalnog sistema industrijskog graĎenja stambenih i drugih zgrada. Reč je o montažnom

skeletnom sistemu od prednapregnutog betona IMS – Žeželj koji je, osim na prostorima

prethodne Jugoslavije, našao primenu i na drugim stranama: Kubi, MaĎarskoj, Etiopiji,

Angoli, Egiptu, Rusiji, Kini i u još nekim zemljama. Žeželj je taj sistem zasnovao na

premisi da masovno graĎenje, prevashodno stambenih objekata, može i treba da se ostvari

primenom relativno malog broja prethodno izraĎenih konstruktivnih i drugih elemenata, od

kojih će se, po želji, sklapati zgrade različitih oblika, visina, pa i namene. Drugim rečima,

ideja je bila da se dobije jedan fleksibilan i „otvoren“ montažni sistem graĎenja, koji će

omogućiti veliku slobodu u projektovanju, odnosno koji će pružiti najšire mogućnosti

arhitektonskog izražavanja i oblikovanja.

Žeželj je tako koncipiranom problemu pristupio negde 1958. godine i u tom vremenu je

roĎena vrlo racionalna montažna skeletna konstrukcija u vidu kombinacije armiranog i

prednapregutog betona. U okviru ovako zamišljene konstrukcije kablovima za

prednaprezanje namenjena je dvostruka uloga: da konstrukciji obezbede zahtevanu nosivost

i sigurnost (isto kao u slučajevima drugih prednapregnutih konstrukcija), i da posluže kao

medijum za spajanje prefabrikovanih montažnih elemenata u jedan prostorni skeletni

sistem. Saglasno takvoj postavci, kao osnova celokupne konstrukcije sistema IMS – Žeželj

usvojena je montažna ćelija koju formiraju četiri armiranobetonska stuba i tavanična ploča

– u principu takoĎe od armiranog betona (slika 32). Spajanje ovih elemenata ostvaruje se

putem kablova koji se vode po osovinama stubova u dva ortogonalna pravca i u oba pravca

prednaprežu (slika 33). U okviru stubova kablovi prolaze kroz odgovarajuće male otvore,

dok se van stubova kablovi, koji mogu biti pravolinijski ili poligonalni, načelno provode

kroz slobodan prostor izmeĎu susednih tavaničnih ploča. Skeletna konstrukcija formirana

na opisani način ukrućuje se još u horizontalnom smislu putem tzv. zidova za ukrućenje,

odnosno putem betonskih panela debljine 12-16cm, koji mogu biti montažni ili betonirani

na licu mesta.

Slika 32. Montažni skelet - shema sistema IMS

Tavanične ploče – tavanice – predstavljaju primarne elemente konstrukcije sistema IMS –

Žeželj. One pripadaju tipu tzv. kasetiranih konstrukcija i mogu biti različitih tipova: obične

(kvadratne ili pravougaone), stepenišne (sa otvorima za prolaz stepeništa, odnosno smeštaj

liftovskog okna) i konzolne (koje arhitektama daju veću slobodu prostornog i likovnog

kreiranja). Pored ovih elemenata, u okviru sistema postoje i drugi konstrukcijski elementi:

stubovi kvadratnog poprečnog preseka (jedno, dvo i troetažni), montažni zidovi za

ukrućenje (eventualno), stepenišni elementi i tzv. ivični nosači. U okviru sistema postoji i

nekoliko tipova standardnih fasadnih elemenata, ali njihova upotreba nije obavezna, jer je

ostavljena sloboda investitorima da izvode i druge tipove fasada, uključujući i izvoĎenje

klasičnih zidanih fasada.

Neki osnovni konstrukcijski elementi sistema IMS prikazani su na slici 34.

Slika 33. Detalj konstrukcije sistema

IMS sa kablovima za prednaprezanje

Slika 34. Osnovni elementi sistema IMS

Glavna odlika sistema IMS – Žeželj je spajanje tavanica sa stubovima putem

prednaprezanja, čime se na kontaktima tavanica-stub ostvaruju značajne sile trenja (videti

slike 32, 33 i 34) – sasvim dovoljne za prihvatanje kako uticaja od vetikalnih, tako i uticaja

od horizontalnih opterećenja koji se javljaju u tom spoju. S obzirom da je na početku

primene sistema IMS – Žeželj bilo sumnji, pa i kritika na takav „Žeželjev“ način

ostvarivanja veze izmeĎu tavanice i stuba, Žeželj je inicirao odgovarajuća eksperimentalna

ispitivanja tog spoja. Ova ispitivanja su vršena isključivo na modelima u prirodnoj veličini,

da bi se izbegli mogući prigovori koji se odnose na problem preslikavanja rezultata opita sa

malih modela na realne konstrukcije.

Na bazi većeg broja eksperimentalnih ispitivanja spojeva tavanica sa stubovima putem

prednaprezanja, došlo se do sledećih zaključaka:

- ni jedan opit sproveden sa statičkim opterećenjem nije imao kao rezultat

prekidanje ili smicanje prednapregnute veze sve do sloma samog elementa;

- ni jedan dinamički opit nije izazvao zamor veze.

КОНЗОЛНА ТАВАНИЦА

СТУБ

ИВИЧНИ

НОСАЧ

ТАВАНИЦА

Kako je problemu seizmičke sigurnosti zgrada sistema IMS – Žeželj autor sistema posvetio

naročitu pažnju, u saradnji sa univerzitetom u Berkliju i Institutom za seizmičko

inženjerstvo i inženjersku seizmologiju u Skoplju, ispitane su serije modela tavanica-stub i

zidova za ukrućenje (slika 35), kao i nekoliko gotovih zgrada. Tim ispitivanjima je potpuno

dokazano da zgrade graĎene u tom sistemu ispunjavaju sve zahteve u pogledu sigurnosti na

zemljotresna dejstva.

Kao potvrda ovog stava mogu da se uzmu zgrade u Banja Luci u Žeželjevom sistemu

izgraĎene pre zemljotresa koji se dogodio 1969. godine. Neke od tih zgrada i nisu posebno

projektovane za zemljotresna dejstva, jer su graĎene pre stupanja na snagu propisa o

seizmičkoj gradnji. MeĎutim, sve one su izdržale seriju jakih zemljotresa koji su tada

pogodili grad uz minimalna oštećenja konstrukcijskih elemenata. Tokom sledećih godina u

Banja Luci je izgraĎen još veći broj zgrada u Žeželjevom sistemu, ali ovog puta uz

poštovanje seizmičkih propisa, tako da su te zgrade, pogoĎene serijom jakih zemljotresa

1981. godine, prošle praktično bez oštećenja.

Slika 35. Ispitivanje modela tavanica - stub - zid za ukrućenje

Na slikama 36 i 37 prikazuju se skeletne konstrukcije sistema IMS sa različitim stepenima

finalizacije konkretnih objekata.

Slika 36. Skeletna konstrukcija sistema IMS i jedan detalj te konstrukcije

Slika 37. Dve visoke zgrade u sistemu IMS finalizirane do nivoa skeleta sa stubovima i

zidovima za ukrućenje

Slika 38. Jedan stambeni blok sa zgradama izvedenim u sistemu IMS

Na slikama 38 – 42 prikazuje se nekoliko potpuno završenih zgrada u sistemu IMS -

stambenih, stambeno – poslovnih i javnih.

Slika 39. Primer dve potpuno završene zgrade sa deset i dvadeset spratova

Slika 40. Primeri visokih zgrada - stambene i poslovne

Kao što se iz napred datih slika može zaključiti, sistem IMS je u dosadašnjoj praksi, osim u

stambenoj gradnji, a uz odreĎena prilagoĎavanja, primenjivan i za graĎenje škola, bolnica i

sličnih objekata javne namene, kao i za graĎenje nekih privrednih objekata.

Slika 41. Dva karakteristična primera rešenja fasada u sistemu IMS (druga slika odnosi se

na prvi objekat u IMS sistemu izveden na Kubi)

Slika 42. Dva primera novijih rešenja fasada koji govore o mogućnostima i slobodi

arhitektonskog izražavanja pri projektovanju objekata u sistemu IMS (druga slika odnosi

se na klinički centar u Nišu)

Zadnjih desetak godina života Žeželj se posvetio istraživanju, projektovanju i uvoĎenju u

praksu jednog novog sistema graĎenja prevashodno stambenih, ali i javnih zgrada – sistema

nazvanog Sistem 50 – u okviru koga noseću konstrukciju čini prednapregnuti skelet sa

armiranobetonskim zidovima. U ovaj sistem ugraĎeno je višegodišnje iskustvo autora

stečeno kroz razvoj i primenu IMS skeletnog sistema, pa je Sistem 50 koncipiran kao vrlo

jednostavan katalošku sistem industrijalizovanog graĎenja, koga odlikuje visok stepen

slobode urbanističkog i arhitektonskog projektovanja, uz poštovanje principa modularnosti,

komponibilnosti i kompatibilnosti sa drugim podsistemima. Ovo je ostvareno tako, što je

kao osnovna fukcionalna jedinica u okviru sistema usvojen raster 7,20h7,20m –

pojedninačno ili u jednosmernom ili dvosmernom kontinuitetu, pri čemu se tako dobijene

površine od 52m2 još mogu uvećavati dodavanjem jedinica 3,60h3,60m (13m

2), kao i

konzolnih proširenja dužina 3,60m.

U daljem ćemo se posebno posvetiti konstrukcijskim karakteristikama Sistema 50.

Slika 43. Aksonometrijski prikaz formiranja modula 7,20h7,20m

Najkarakterističniji deo konstrukcije Sistema 50 predstavlja montažna ćelija formirana od

četiri tavanične „šuplje“ ploče dimenzija 3,60h3,60m (slika 43). Ovaj „paket“ ploča oslanja

se na osam stubova postavljenih po obimu „paketa“ na rastojanjima od 3,60m, pri čemu se

ovde, kao i kod skeletnog sistema IMS, a radi povezivanja datih elemenata u jedinstven

konstrukcijski sklop, po osovinama stubova primenjuje prednaprezanje u dva ortogonalna

pravca. Na taj način formira se meĎuspratna konstrukcija ili samo od modula 7,20h7,20m,

ili u kombinaciji tog modula sa modulima 3,60h3,60m, ili dodatno još od konzolnih

elemenata sa dužinama od 3,60m (slika 44).

Slika 44. Jedan primer osnove zgrade u Sistemu 50

Kao što se može zaključiti na osnovu slike 44, u sklopu sistema načelno postoje dva tipa

stubova – ugaoni i srednji, koji mogu biti jednoetažni, dvoetažni i troetažni. Pored toga, kao

vrlo bitni konstrukcijski elementi javljaju se i višeslojni fasadni zidovi u sklopu kojih

postoje i armiranobetonski paneli, a koji se primenjuju u cilju smanjenja deformabilnosti

skeleta; ovi fasadni zidovi, odnosno paneli, mogu da budu puni ili sa otvorima.

Slika 45. Građenje dva objekta u Sistemu 50

Slika 46. Primeri dve izvedene zgrade u Sistemu 50

РАСТЕР И

ТАВАНИЦА

7,20х7,20m

КОНЗОЛНЕ

ТАВАНИЦЕ

РАСТЕР

3,60х3,60m

3. UMESTO ZAKLJUČKA

O akademiku profesoru Branku Žeželju kao izuzetnom čoveku i stvaraocu, nosiocu velikog

broja domaćih i meĎunarodnih priznanja, biće sigurno reči i u drugim prilikama. Jer,

protokom vremena u našim stručnim i naučnim krugovima sigurno će se sve više

sagledavati njegova značajna uloga u razvoju kostrukterstva ne samo na našim prostorima

već i šire. Naime, kada se danas, sa već sasvim dovoljne istorijske distance analizira njegov

stvaralački opus, a posebno valorizuju realizovani objekti, videće se da su to u velikom

broju slučajeva bili objekti kakvi se u to vreme nisu gradili ni u najnaprednijim zemljama.

Stoga Branko Žeželj nesumnjivo spada u sam svetski vrh graditelja.

Na kraju treba ponoviti da je Branko Žeželj, posebno u našoj sredini, bio pojava koja je

izvršila snažan uticaj na razvoj graĎevinskog konstrukterstva. U prilog tome vrlo rečito

govori i plejada graditelja-konstruktera koja je još za Žeželjevog života i direktno pod

njegovim uticajem stasala, i koja je takoĎe za sobom ostavila vrhunska konstrukterska

ostvarenja. A „učenici tih učenika“ prisutni su evidentno i danas u domaćem graditeljstvu

kao nastavljači Žeželjevog dela.

Beograd, februara 2010. godine


ISTRAŢIVANJA, PROJEKTI I REALIZACIJE U GRADITELJSTVU


Milenko Pržulj1

MOSTOVI, UTILITARNE GRAĐEVINE

I SIMBOLI

Rezime

Tema meĎunarodnog naučno stručnog skupa povodom 100 godišnjice roĎenja akademika

Branka Žeželja, velikog graditelja mostova, raduje i obavezuje.

U ovim decenijima povećavaju se sheme korisnih opterećenja, noveliraju se pristupi u

dokazu pouzdanosti, nosivosti, upotrebljivosti i zamoru nosivih konstrukcija mostova. U

praksu evropskih zemalja uvedene su evropske norme za opterećenja, materijale i

konstrukcije. U toku je izgradnja autoputeva i brzih željeznica sa velikim brojem viadukata

i mostova. Bivša zajednička država Jugoslavija bila je u vrhu evropske mostogradnje

zahvaljujući, pored ostalog, i idejama i praksi akademika Žeželja.

Ključne reči

Mostovi, rasponske konstrukcije, pouzdanost, trajnost, estetika.

BRIDGES, UTILITARIAN BUILDINGS AND SYMBOLS

Summary

The topic of the international expert scientific convention to commemorate the centenary of

the birth of Academician Branko Žeželj, the great builder of bridges, is a source of both joy

and obligation.

The past decades have seen an increase in usable load schemes, modernised approaches to

evidence of reliability, load-bearing capacity, usability and fatigue of load bearing

structures in bridges. European norms have been introduced to the practices of European

countries with respect to loads, materials and structures. Construction of motorways and

express railway lines is underway, with a large number of viaducts and bridges. The former

joint state of Yugoslavia had one of Europe’s top bridge construction industries, which was

also thanks to the ideas and the practice of Academician Žeželj.

Key words

Bridges, Superstructures, Reliability, Durability, Aesthetics

1prof. dr., konsultant u DDC svetovanje inženiring d.o.o,. Ljubljana, [email protected]

1. UVOD

Most kao graĎevina mora da bude pouzdan, trajan, funkcionalan i lijep u toku graĎenja i u

stogodišnjem periodu životnog vijeka i da svojom pojavom ne remeti prirodni sklad okoline

i izgraĎenih objekata.

Cjelokupna nauka o mostovima, bez obzira na materijal, namjenu i nosivi sistem je

jedinstvena i tako je treba shvatiti i izučavati. Izbor materijala, nosivog sistema i drugih

elemenata mosta, stvar je poznavanja suštine problema premoštenja, nivoa tehnologije,

brzine graĎenja i odnosa cijena rada i materijala na odreĎenom mjestu i u odreĎeno vrijeme.

Skupni aktualni naziv za betonske, armiranobetonske in a.b. prednapregnute mostove je

betonski mostovi i taj naziv se koristi u članku.

Razvoj društva zasniva se, pored ostalog, na jakom saobraćaju. Autoputevi i brze željeznice

sadrže veliki broj mostova, vijadukata i drugih objekata koji čine 40 – 50 % cijene

izgradnje saobraćajnice. Sa daljim razvojem i modernizacijom saobraćaja rapidno se

povećava broj i veličina mostova i opterećenja koja mostovi preuzimaju. Kao neminovno

iskrsava pitanje da li se naš odnos prema mostovima mijenja tako brzo kao što se mijenjaju

uslovi i okolnosti vezani na nastanak, eksploataciju i trajnost mostova.

Danas je u svijetu u funkciji više od dva miliona mostova od kojih je preko 80 % izgraĎenih

od betona.

Želje i zahtjevi meĎunarodnog tržišta idu u pravcu povećanja korisnih opterećenja. U

redovnom saobraćaju već učestvuju 60-tonska teretna vozila čije opterećenje mogu preuzeti

samo mostovi na autoputevima projektovani prema EC normama.

U našoj tradiciji, svijesti i obrazovanju mostovi se doimaju kao simboli i utilitarne

graĎevine. Masivni kameni mostovi graĎeni na mjestima ukrštanja ljudskih želja i potreba

postali su i stoljećima ostali simboli vremena i trajanja.

Slika 1. Na Drini ćuprija u Višegradu

Kameni most preko rijeke Drine u Višegradu čuvena »Na Drini ćuprija« graĎena je od

1571. do 1577. godine na vjekovima važnoj raskrsnici puteva. U svih 430 godina postojanja

most nije gubio na značaju i dobar je primjer simbioze mosta kao utilitarne graĎevine i

mosta kao simbola vremena i trajanja (slika 1). Skladna i snažna kamena lučna masa mosta

u punom je skladu sa moćnom rijekom Drinom i okolinom. Ovdje je kamen kao

konstruktivni materijal doživio punu afirmaciju.

Mostovi su dio nasleĎa, više od nekih efemernih graĎevina i mnogo više su povezani sa

tehničkim i društvenim razvojem civilizacije.

2. OPŠTA RAZMATRANJA

Projektovanje velikih mostova na novim saobraćajnicama i u gradovima daju mogućnost i

obavezuju na puno uvažavanje specifičnosti lokacije i prirodnog ambijenta uz korištenje

prednosti koje pružaju savremeni materijali, oprema, tehnologija i za autorski doprinos sa

elementima novog i originalnog. Veliki mostovi, pored osnovne namjene, mogu postati i

simboli vremena u kome su izgraĎeni i zadržati magičan utisak koji značajni mostovi

svojom pojavom u prostoru i životu ostavljaju na graĎanstvo.

Betonski mostovi rekordnih raspona i originalnih tehnologija graĎenja koje je akademik

Žeželj projektovao i gradio prije više od pola stoljeća ostali su kao mjera dostignuća

jugoslovenske škole mostova i simboli uspjeha i razvoja. Neke od tih mostova je na žalost

bolesna potreba po rušenju uništila.

Slika 2. Betonski most preko Dunava u Beški rekordnog raspona 210 m, autor akademik

B. Žeželj

Most nastaje kao kompozicija, morfološko-geološko-hidroloških osobina prostora u kome

se ostvaruje inženjerske konstrukcije, namjene, materijala, oblika, tehnologije graĎenja,

sigurnosti, trajnosti, ekonomičnosti i interpolacije u prirodni i urbani prostor.

Most se konstruiše i projektuje prema prirodnim uslovima prepreke, elementima

saobraćajnice i pravilima graĎevinske teorije i prakse. Uspjeh kompozicije mosta rezultat je

znanja, iskustva i vještine projektanta. Samo istaknuti graditelji mostova koje krasi radost

stvaranja mogu školovanom stvaralačkom vještinom i iskustvom objediniti cjelovitu

kompoziciju.

Koncept dispozicionog rješenja mosta nastaje iz osobina i korelacije namjene, morfologije

prepreke, geološke graĎe terena, geometrije saobraćajnice, okupiranosti terena na lokaciji

objekta, mogućnosti i osobina materijala, potencijalnih savremenih tehnologija graĎenja i

niza drugih relevantnih podatka iz raspoloživih podloga za projektovanje.

Mostovi kao i druge graĎevine treba da ispunjavaju tri osnovna kriterija: korisnost,

dugotrajnost i ljepotu. Mostovi se grade na mjestima gdje se pokažu stvarne potrebe da

neka saobraćajnica premosti prirodnu ili vještačku prepreku, zato je vjerodostojan dokaz

njihove korisnosti. Dugotrajnost (trajnost) mostova je neophodan kriterij, koji proizlazi iz

značaja, cijene i funkcije. Ljepota i sklad oblika, estetika mostova, proizlaze iz funkcije,

trajnosti i obaveze, da se novim volumenom ne ugrozi prirodni ili urbani sklad ambijenta.

U razvoju konstrukcija mostova dolazi do značajnog smanjenja sopstvene težine uz

istovremeno povećanje korisnog opterećenja. Odnos korisnog opterećenja i sopstvene

težine mijenja se od 1/10 do 1/1. Mostovi postaju elastični mehanizmi koje intenzivni

saobraćaj teških vozila i prirodno okruženje napadaju, troše i zamaraju. Dok teška vozila

imaju ograničen vijek trajanja kroz kilometre i godine uz stalno servisiranje i zamjenu

dotrajalih dijelova, mostovi zadržavaju status objekata koje je dovoljno samo izgraditi.

Promjena vjekovne prakse dug je i mukotrpan proces. Povratne informacije iz detaljnih

pregleda i Banke podataka o mostovima mijenjaju pristup u projektovanju i konstruisanju.

Slika 3. Prijevoz specijalnih tereta ukupne težine 8000 kN preko mosta projektovanog za

vozilo od 600 kN

Normativno definisanje vijeka trajanja mostova postaje neminovnost. Do sada je to

učinjeno u Velikoj Britaniji.

Vijek trajanja mostova mora biti različit, ali ne po materijalima od kojih je izgraĎena nosiva

konstrukcija, već po namjeni, položaju i mreži i u zavisnosti od eksloatacionog vijeka

saobraćajnice.

Vijek trajanja mostova nužno je difinisati selektivno po sastavnim dijelovima:

- oprema mosta (ležišta, dilatacione naprave, oprema za odvodnju, ograde, izolacija,

kolovoz) – 20-30 godina;

- kolovozna ploča mosta – 40-50 godina;

- nosiva konstrukcija mosta (bez kolovozne ploče) – 80-100 godina;

- stubovi i temelji – 130-150 godina.

U definisanju osnovnih osobina betona i čelika sada je realnija konstatacija:

- beton je dobar materijal za mostove, ali se još uvijek ne može garantovati njegova

zaštita od korozije i vremenskih uticaja;

- čelik je dobar materijal za mostove jer se, pored ostalog, može pouzdano i sigurno

zaštititi od korozije i vremenskih uticaja.

Od pet poznatih nosivih sistema mostova (gredni, okvirni, lučni, viseći i zavješeni) najviše

se primjenjuju gredni mostovi. Preko 80 % svih izgraĎenih mostova su betonski gredni

mostovi i ta tendencija se nastavlja.

Veličina raspona, ukupna dužina, konstrukcija poprečnih presjeka, način oslanjanja i

prenosa uticaja sa rasponske konstrukcije na potpore i tehnologija gradnje mijenjali su se u

toku više od 100 godina razvoja betonskih mostova.

Prednaprezanje armiranog betona u mostogradnji razvijalo se u domenu grednih sistema

nosivih konstrukcija, što je i razumljivo, jer je savijanje, odnosno zatezanje, naponsko

stanje koje ne odgovara prirodnim osobinama betona kao materijala.

Razvoj prednaprezanja kretao se u dva pravca i to u pravcu savladavanja većih raspona,

koji su bili nedostižni za armirani beton, i u pravcu razvoja tehnologija graĎenja.

Montažne prednapregnute armirano betonske konstrukcije, imaju ekonomske prednosti kod

izgradnje industrijskih, javnih i stambenih objekata. I u mostogradnji tehnologija izgradnje

od prefabriciranih nosača pruža neke prednosti, ali i potencijalne opasnosti ako se ne

uvažavaju uslovi eksploatacije, vremenski i atmosferski uticaji.

Izgradnja mostova i vijadukata od montaţnih nosača bez kontinuiranja i sprezanja sa

a.b. pločom i poprečnim nosačima betoniranim na licu mjesta u većem broju zemalja

EU nije već dozvoljena.

Uspješno izgraĎena nosiva konstrukcija od betona je ona kod koje je ostvarena optimalna

mjera ugraĎenih materijala, živog rada, odgovarajuće tehnologije graĎenja i vremena

graĎenja.

Za manje i srednje mostove ukupne dužine do 80 (100) m u savremenoj praksi se projektuju

i grade integralni betonski mostovi.

Integralni – okvirni betonski mostovi su bez dilatacija i ležišta. Izgradnja integralnih

mostova je monolitna, ili djelimično montažna, dimenzije su robusnije. Oštećenja takvih

mostova su manja jer su uklonjeni glavni izvori oštećenja, područja nepovezanosti,

dilatacije i zone ležišta. Troškovi održavanja su manji, a saobraćaj sigurniji. Okvirne

konstrukcije u sebi sadrže sistemske rezerve u preraspodjeli opterećenja i uticaja.

Slika 4. Nadvoz izgrađen kao integralna a.b. prednapregnuta konstrukcija raspona44 m

sa kosim potporama

Slika 5. Nadvoz projektovan kao integralna a.b. konstrukcija sa lukom srpastog oblika

Pored grednih mostova korisno je primjeniti integralne konstrukcije i za lučne nadvoze i

mostove.

Na autoputevima u brdovitom i planinskom prostoru neminovni su vijadukti, posebno

padinski vijadukti koji imaju niz specifičnosti u projektovanju i izradnji.

Na vijaduktu Ločica na autocesti Ljubljana-Maribor je optimalan položaj trase postignut sa

izradom studije za maksimalnu zaštitu okoline. Veličina raspona i položaj potpora su

usklaĎeni sa morfologijom padine i dolina na krajevima vijadukta, tako da se dobio skladan

i logičan odnos veličine raspona i visine potpora. Specifična rješenja dubokog temeljenja na

bunarima na strmoj padini je omogućilo minimalna oštećenja terena.

Slika 6. Temeljenje stubova padinskog vijadukta

Tehnologija proste konzolne gradnje vijadukata sa deset stolova bez krute veze stubova i

rasponske konstrukcije je bila vrlo zahtjevna. Elastično ptrivremeno sidrenje i

uravnoteženje rasponske konstrukcije sa zategama iz visokovrijednog čelika koje su se

ankerovale u tlo ili u temelje stubova, je bilo racionalno rješenje. Regulisanje položaja

rasponske konstrukcije iz vrha stubova je vršeno sa sinhroniziranim presama. Na ovom

vijaduktu je prvi put upotrebljena potresna izolacija.

Slika 7. Padinski viadukt Ločica sa 11 raspona od 70 –125 m, ukupne dužine 870 m, u

izgradnji

Izgradnja rasponskih konstrukcija vijadukta i mostova sa postupkom potiskivanja se

upotrebljava, razvija, inovira i modificira više od 30 godina. Kod izgradnje autocesta u

Sloveniji po ovoj tehnologiji izgraĎeno je preko 30 vijadukata. Relativno velika primjena

ove tehnologije je posljedica ugodne cijene opreme, smanjenje udjela rada i brzina

izgradnje. U prosjeku mostovi i vijadukti izgraĎeni po tehnologiji potiskivanja su jeftiniji za

10-12 %. Postepeno potiskivanje je u svijetu veoma rašireno za graĎenje dugih kontinualnih

betonskih prednapregnutih mostova raspona do 50 m i dužine do 3000 m. Rasponska

konstrukcija betonira se u segmentima dužine 20–30 m na stalnom proizvodnom mjestu,

neposredno uz most gdje se posle prednaprezanja segmenta izvrši potiskivanje hidrauličkim

presama cijele konstrukcije u novi položaj, a time se oslobaĎa prostor u privremenoj

radionici i oplata za izradu novog segmenta.

Rasponska konstrukcija na svom putu prolazi kroz različite statičke sisteme i to kao

konzola, slobodno oslonjen nosač i kao kontinualni nosač, tako se u istom presjeku

pojavljuju negativni i pozitivni momenti savijanja u toku graĎenja. Za preuzimanje

statičkih uticaja za vrijeme graĎenja predvidjaju se centrično postavljeni kablovi koji u

cjelini pokrivaju uticaje od vlastite težine konstrukcije. Za preuzimanje statičkih uticaja od

saobraćajnog opterećenja, u unutrašnjosti sanduka naknadno se ugraĎuju kablovi u presjeku

ili izvan betonskog presjeka. Za graĎenje potiskivanjem potrebna je specifična oprema,

obrazovan i osposobljen kadar, jasne smjernice, dosljedna obrada projektne dokumentacije

te stručni nadzor.

Slika 8: Vijadukt izgrađen postupkom potiskivanja

U više od 50 godina upotrebe montažnih prednapregnutih nosača za rasponske konstrukcije

mostova, pojavio se veliki broj različitih presjeka nosača i različitih presjeka nosivih

konstrukcija sastavljenih iz tih nosača. Svi presjeci nosača koji su oblikovani tako, da na

mjestima, koja imaju funkciju smanjenja vlastite težine, nije moguć pristup u eksploataciji

objekta, nisu poželjni radi smanjenja trajnosti. Presjeci nosača sa kolovoznom pločom u

ravni gornjeg pojasa imaju manju trajnost i nisu poželjni.

Nosači sa T presjekom sa tankim gornjim pojasom širine cca 2,0 m i rebrom konstantne

debljine jednostavni su za izradu, montažu i održavanje. T nosači omogućavaju betoniranje

kolovozne ploče i poprečnih nosača bez skele i oplate, a sa sprezanjem montažnog i

monolitnog dijela presjeka ostvaruje se spregnuti presjek.

Jednostavan presjek nosača olakšava prilagoĎavanje različitim širinama i geometriji

rasponske konstrukcije. Sa betoniranjem kolovozne ploče i poprečnih nosača „in situ“ i sa

ugraĎivanjem potrebne podužne meke armature ili sa kablovima, postiže se kontinuiranost

za pokretno opterećenje. Veza izmeĎu gornje konstrukcije i stubova ostvaruje se preko

ležišta, a.b. zglobova ili sa krutom vezom u okvirnu konstrukciju. Izbor tipa povezivanja

zavisi od dužine objekta, visine stubova i drugih okolnosti. Njihova upotreba je racionalna

za mostove dužine do 200 m, kao i za manje mostove sa jednim ili više raspona, gdje se

preko krute veze rasponske konstrukcije i stubova može uspostaviti integralna konstrukcija.

Slika 9. Poprečni presjek mosta od T nosača

3. PRINCIPI VREDNOVANJA MOSTOVA

Porijeklo kapitala, neprofesionalni investitori, neselektivan izbor projektanata bez

uvažavanja iskustva i tradicije utiču na kvalitet projekata mostova.

Neki istaknuti arhitekti pokazuju ambicije i prema mostovima gurajući ih na stranputicu

mode ističući oblikovanje kao posebnu disciplinu bez sinergije sa konstrukcijom i

tehnologijom izgradnje.

Za ocjenu vrijednosti projekta nekoga mosta a posebno za ocjenu varijantnih rješenja

mostova na konkursima, korisno je ponovo preispitati savremenu interpretaciju osnovnih

principa na kojima se zasniva vještina projektovanja mostova. Ti principi su:

- objektivnost pri koncipiranju i usvajanju projekta mosta

- funkcionalnost mosta

- pouzdanost i trajnost

- racionalnost, troškovi izgradnje i održavanja

- estetika i harmonija sa okolinom

Slijedi logično pitanje da li su graĎevinski inžinjeri konstruktivnog usmjerenja školovani da

mogu uspješno uvažavati i slijediti principe na kojima se zasniva vještina projektovanja

mostova.

Objektivnost pri koncipiranju i usvajanju projekta mosta

Objektivnost je opšta višeznačajna osobina čovjeka, da otvoreno prihvaća sve vanjske

uticaje i pravilno ocjeni svoj odnos prema svemu vanjskom i prema sebi samom.

Objektivnost je dio vaspitanja i kulture ličnosti i teško je naknadno izgraditi. U našoj struci

objektivnost je najizraženija pri postavljaju trasa saobraćajnica u prostor. Mostovi su u

velikoj mjeri ovisni o položaju i elementima trase. Kod projektovanja velikih i značajnih

mostova potrebna je višedisciplinarna tolerantna saradnja.

Projektant mosta treba da objektivno pristupi izboru materijala, izboru nosivog sistema,

realne i skladne dispozicije, konstrukcije i tehnologije izgradnje mosta. Lične ambicije se

moraju podrediti opštem interesu i to je jedan od temeljnih principa objektivnosti.

Funkcionalnost mostova

Funkcionalnost mosta kao dijela trase saobraćajnice je nesporna i rješava se u okviru

projekta saobraćajnice. Funkcionalnost gradskih mostova je specifična i zahtjevna i

odreĎuje se skladno sa prostornim i urbanističkim planovima. Namjena, širine i položaj

površina su osnova za izbor ukupne širine mosta. Funkcionalnost mostova se može

primjetno unaprijediti sa dobrim rješenjima prelaza sa saobraćajnice na most, cjelovitom

obradom prostora oko mosta i sa rješenjima opreme mostova.

Pouzdanost i trajnost mosta

Pouzdanost je relativno vseobuhvatan termin koji u sebi sadrži sigurnost, upotrebljivost i

trajnost konstrukcije. Provjera pouzdanosti odnosi se na rad konstrukcije u toku

eksploatacionog vijeka. Eksploatacioni vijek mosta je vremenski period u kome on ima

garantiranu sigurnost i zadovoljavajuću upotrebljivost. U zavisnosti od lokacije, intenziteta i

vrste saobraćaja i drugih parametra životni vijek mostova je 80 – 120 godina.

Trajnost betonskih mostova opada tokom vremena kao posljedica osobina, koje sadrži sama

konstrukcija, vrste i intenziteta saobraćaja i kao rezultat niza očekivanih i stohastičkih

pojava u toku eksploatacije. Trajnost konstrukcije je još uvijek istraživački, teoretski i

propisima nedovoljno definisana kategorija, koja nema adekvatnu projektantsku i

ekonomsku kvantifikaciju. Na trajnost betonskih mostova pored ostalog najviše utiču

osobine konstrukcije (dispoziciono rješenje, nosivi i statički sistem, materijali, tehnologija

izgradnje, oprema) i kvalitet ugraĎenog betona. Trajan, nisko propustljiv beton je sinonim

za kvalitetan, gust, dobar zbijen beton. Redovnim održavanjem može se znatno produžiti

eksploatacioni vijek mostova i spriječiti ekscesna oštećenja i rušenja. Radovima na

rehabilitaciji, u zavisnosti od obima ulaganja i karaktera zahvata, može se povećati

pouzdanost i produžiti vrijeme korištenja mostova.

Racionalnost, troškovi izgradnje i odrţavanja mostova

Položaj trase, nivelete, morfologija i okupiranost prepreke koja se premoštava i geološko

geotehnički uslovi prejudiciraju i bistveno utiču na racionalnost rješenja. U istim konturnim

uslovima moguće je isprojektovati više varijantnih rješenja sa primjerno različitim

troškovima izgradnje i održavanja. Vješt i iskusan projektant, koga krasi radost stvaranja,

predložiće objektivnu, pouzdani kompoziciju mosta koja je sinergija nosive konstrukcije i

tehnologije graĎenja. Minimalne količine ugraĎenih materijala u konstrukciju mosta nisu

mjerilo racionalnosti. Jednostavni kompaktni presjeci i detalji nosivih elemenata,

pristupačnost svim dijelovima mosta i kvalitetna izgradnja olakšavaju i smanjuju troškove

održavanja.

Estetika i harmonija sa okolinom

Estetika je izrazito subjektivna disciplina i mijenja se sa mjestom i vremenom. Stručnost,

opšta kultura i objektivnost autora utiče na estetski nivo mostova. Skladan most,

harmonično uklopljen u prostor je novi elemenat ljepote. Estetika mosta je jako ovisna od

opšte dispozicije, izbora nosivog sistema, skladne kompozicije nosive konstrukcije

uvažavanja specifičnosti prepreke i geometrije trase. Mostovi su izrazito inžinjerske

konstrukcije i dio njihove ljepote je statička istina t.j. jasnu sliku usmjerenja sila. Mostovi

ne podliježu stilovima u arhitekturi. Naknadno oblikovanje pravilno konstruisanog mosta je

ograničeno na opremu.

Svaka uspjela kompozicija mosta nosi svoj estetski nivo koji je rezultat duhovne zrelosti

autora. Test vremena dovoljno dobro sudjeluje u izboru izmeĎu dobro i loše izgraĎenog

mosta. Mostovi su atraktivni objekti i bude pažnju stručne i šire javnosti. Naša obaveza je

da ih tehnički ispravno skladno i lijepo projektujemo i zaštitimo pred neprimjernim modnim

idejama. Težnja da su mostovi lijepi je trajno prisutna u istoriji graĎenja mostova.

„Konstruktor lišen osećanja oblika i konstruktivne kompozicije, i bez upotrebe

logaritmara, ili je početnik ili je statičar; u svakom slučaju nije konstruktor.“ (P.

Sijourni).

Lijepo je i nostalgično sjećati se starih kamenih mostova koji stoljećima služe svojoj

osnovnoj namjeni da prevedu ljude preko rijeke, a istovremeno su i vrijedni spomenici

kulture i simboli vremena i trajanja.

U cijelom ovom mileniju do 20. stoljeća izgradjeno je manje mostova nego što se sada

izgradi u jednoj deceniji. Danas je u svijetu u funkciji više od dva milijona mostova kod

kojih je primarna namjena. Samo neki od tih mostova, prvenstveno veličinom raspona,

skladno oblikovanim inžinjerskim konstrukcijama i atraktivnim postupcima gradjenja

postaju tehnički i vizuelno atraktivni i ostaju kao spomenici nauke i kulture toga vremena.

Brzi razvoj teorije konstrukcija i kompjuterizirani proračun potisnuo je dublji osjećaj za

tradiciju, konstrukciju i oblik. Novi postupci gradjenja ne nude uvijek skladan odnos

materijala, funkcije i forme.

Slika 10.: Most preko Jablaničkog jezera je dio krajolika i stvara krajolik.

LITERATURA

[1] Akademik B. Žežel, Razvoj konstrukcija od prednapregnutog betona u Jugoslaviji, Naše

graĎevinarstvo, br. 9/76

[2] Akademik B. Žeželj, Il ponte sul Danubio a Beska in Jugoslavia, L'industria Italiana del

Cemento 2/1981

[3] M. Trojanović, Savremeni mostovi od armiranog i prednapregnutog betona, Zavod za

udžbenike, Beograd, 1984

[4] M. Trojanović, Betonski mostovi II., Zavod za udžbenike, Beograd, 1964

[5] K. Tonković, Mostovi, Udžbenici sveučilišta u Zagrebu, 1981

[6] J. Radić, Masivni mostovi, Hrvatska sveučilišna naklada, Zagreb 2007

[7] V. Čandrlić, Prvaci razvoja betonskih konstrukcija, Ceste i mostovi, Zagreb, Vol. 34, br. 6 i

7, 1988

[8] M. Pržulj, Analiza nosivih konstrukcija mostova nakon šire primjene prednaprezanja.

Simpozij, prometni i konstruktorski aspekti jadranske autoceste, Dubrovnik 89

[9] M. Pržulj, Integralni betonski mostovi, 9. slovenski kongres o cestah in prometu, Portorož,

2009

[10] M. Pržulj, Up To Date Concepts of Overpasses on Motorway, 7th International Conference on

Short and Medium Span Bridges, Montreal, Canada, august 2006




Aleksandar Bojović 1, Vukan Njagulj 2

IDEJNI PROJEKT ŢELEZNIČKO-DRUMSKOG

MOSTA PREKO DUNAVA U NOVOM SADU

Rezime

U članku se prikazuju najbitnije pojedinosti Idejnog projekta novog Železničko-drumskog

mosta preko Dunava u Novom Sadu, koji treba da se izgradi na lokaciji starog mosta

(„Žeželjevog mosta“ 1964-1999.). Most je sa dva železnička koloseka, dve drumske trake i

dve pešačke staze. Glavni noseći sistem je čelična konstrukcija, sistema lukova sa

zategama. Kolovozna konstrukcija je spregnuta čelik-beton. Rasponi konstrukcije su

27+177(+3)+219+48 m. Most je oslonjen na pet stubova. Most je projektovan prema

aktuelnim nemačkim i evropskim normama, kao prvi u Srbiji.

Ključne reči

most, luk, čelična konstrukcija, spregnuta konstrukcija, temelji, šipovi.

PRELIMINARY DESIGN OF THE RAILWAY

ROAD BRIDGE ACROSS THE DANUBE IN NOVI

SAD

Abstract

This article presents the most important details from Preliminary Design of a Railway-road

bridge across the Danube River in Novi Sad, Serbia. It should be built on the location of

the old bridge (1964-1999). The new bridge is consist of two railway tracks, two road lines

and two footpaths. The main bearing system is a steel structure - the system of arches with

ties. The deck structure is of a composite steel-concrete. Structure spans are of the next

dimensions: 27 +177(+3)+219+48 m. The bridge is supported by five piers. The bridge is

designed according to the current German and European norms.

Key words

bridge, arch, steel structure, composite structute, foundation, piles.

1 dipl.ing.građ, tehnički direktor, DEL ING d.o.o. (ex Delfin Inženjering), Beograd, [email protected]

2 dipl.ing.građ., Institut IIPP d.o.o.,Beograd, [email protected]

1. UVOD

Idejni projekt i Tenderski dokumenti za novi Železničko-drumski most preko Dunava u

Novom Sadu urađeni su na osnovu ugovora investitora projekta – Delegacije Evropske

unije za Srbiju (DEU) i projektanata – italijanskog konzorcijuma Italferr i IRD

Engineering, kao i ugovora pomenutog konzorcijuma i lokalnog partnera i podizvođača, (v.

dalje t. 5).

Kratak pregled razvoja projekta:

maj 2007: Italferr i IRD dobijaju DEU-konkurs za projektovanje;

jun 2007: start izrade ugovorene tehničke dokumentacije, (Idejno rešenje, Idejni

projekt, Glavni projekt, Tenderski dokumenti);

novembar 2007: Idejno rešenje mosta; odobreno decembra 2007;

mart-avgust 2008: Železnice Srbije (ŽS) izdaju Tehničke uslove po kojima most postaje

trokolesečan, čime se Projektni zadatak DEU bitno menja; novo (drugo po redu) Idejno

rešenje mosta i Idejni projekt, urađen prema drugom Idejnom rešenju;

maj-decembar 2009: novi Projektni zadatak ŽS, sa bitnom promenom sadržaja

kolovozne površine, novo (treće po redu) Idejno rešenje mosta, novi Idejni projekt,

(drugi po redu, po obimu detaljniji od uobičajenih idejnih projekata i kao zamena za

ugovoreni glavni projekt), Tenderski dokumenti;

juli 2010: zvanično primljeni Tenderski dokumenti posle završetka svih procedura;

avgust-decembar 2010: tenderske procedure i izbor izvođača;

2011-2013: gradnja mosta.

Projektni zadatak, sastavljen od strane Železnica Srbije sadrži sledeće osnovne zahteve:

lokacija mosta: Lokacija starog mosta, na trasi međunarodne magistralne pruge broj 2

Beograd - Stara Pazova – Inđija – Subotica - državna granica – Budimpešta,;

saobraćaj na mostu (slika 3): 2 koloseka + 2 drumske trake + 2 pešačke staze;

sistem konstrukcije: lučni, čelični; (ovo je bio i urbanistički uslov);

brzine vozova: putnički – 160 km/h, teretni – 120 km/h;

saobraćajnice: razmak koloseka = 4,20 m, drumske trake = 2 x (3,50+0,35) m;

instalacije na mostu: dve vodovodne cevi, razni električni i telekomunikacioni

kablovi, rasveta javna i dekorativna, saobraćajna signalizacija, sistem za

odvodnjavanje;

fundiranje: iskoristiti temelje starog mosta u meri koliko je to moguće;

norme za projektovanje: vodeća norma Ri 804:2003 i sa njom u vezi DIN-Fb 101:2003,

DIN-Fb102:2003, DIN-Fb 104:2003; (tj. projektovanje po Evropskim normama, pošto

su DIN-Fb u potpunosti zasnovani na EN 1991-2:2003, EN 1993:2006, EN 1994-2:05).

2. OPŠTE O MOSTU

Železničko-drumski most preko Dunava u Novom Sadu (slika 2) je most, različit od starog

po svim karakteristikama (slika 1). Jedina sličnost je generalno vizuelna, novi most je

lučni, (mada različitog sistema lukova), čime je urbanistički tražena sličnost zadovoljena.

niveleta koloseka: prema zadovoljenju uslova što kraćeg povezivanja sa postojećim

kolosekom i obezbeđenjem plovnog profila ispod mosta;

statički sistem: lukovi sa zategom; dve nezavisne konstrukcije, deo 1-2-3: 27,0+177,0

m, deo 3-4-5: 219,0+48,0 m; (dalje o konstrukciji mosta videti t. 3);

položaj stubova: centralni stub prema položaju temeljne stope starog mosta, ostali

stubovi prema uslovima na obalama; razmaci stubova 1-2-3-4-5: 27,0 + 178,5 + 220,5

+ 48,0 m; (dalje o stubovima i temeljima videti t. 4);

osnovne dimenzije: ukupna dužina = 474,0 m; širina mosta = 31,600 m; osni razmak

zatega = 23,500 m; visine lukova: H = 34,0 i 42,0 m, L/H = 5,21 kod oba luka.

Slika 1. Stari i novi Železničko-drumski most u Novom Sadu, pojedinačno i preklopljeni

Slika 2. Novi Železničko-drumski most u Novom Sadu

Slika 3. Tipičan poprečni presek mosta i izgled kolovoza

3. KONSTRUKCIJA MOSTA

3.1. Opšti zahtevi

Na izbore i odluke prilikom projektovanja mostovske konstrukcije odlučujući uticaji su

bili: elementi Projektnog zadatka, zahtevi normi, zahtev racionalne montaže i potreba

postizanja optimalnih količina materijala konstrukcije.

Čelik konstrukcije je S355J2G3, S355K2G3 i S355N/L prema EN 10025:1993 i sa

ograničenjima debljina prema uslovima Ril 804:2003 i DIN-Fb 103:2003.

Zahtevi normi: Zahtevi merodavnih evropskih i nemačkih normi za železničke mostove

su daleko obimniji i najvećim delom potpuno novi u odnosu na dosadašnju praksu

projektovanja železničkih mostova u Srbiji. U Srbiji su, naime, formalno definisana jedino

opterećenja – prema Pravilniku 316:1991, (urađenom inače prema prvom od šest delova

nemačkog DS 804:1982), dok je sve ostalo ostavljeno opštim normama i volji projektanta,

pri čemu su uslovi upotrebljivosti ostajali potpuno nedefinisani, (osim neformalnih

„L/1000“ za deformacije).

3.2. Glavni noseći sistem – izbor rešenja

Izbor osnovnog sistema konstrukcije mosta proistekao je, kao što je prethodno već rečeno

iz uslova Projektnog zadatka i Urbanističkih uslova prema kojima most mora da bude

vizuelno sličan starom, lučni i čelična konstrukcija. Ovi zahtevi isključili su mogućnost

razmatranja analize racionalnosti drugačijih sistema konstrukcije mosta.

Podela konstrukcije: Konstrukcija mosta podeljena je na dve celine: deo mosta između

osa 1-2-3 i deo mosta između osa 3-4-5, gde su podužno fiksni oslonci u osi 3. Razlog

podele mosta jeste nastojanje da se uprosti montaža mosta, tj. da se izbegne komplikovano

povezivanje masivnih konstrukcija lukova u osi 3. Sam stub u osi 3, zbog velikih dimenzija

odatle i nosivosti postojećeg temelja, iskorišćen je za prijem svih podužnih sila od

pokretanja i kočenja vozila, vetra i seizmike.

Veličine strele i preseka lukova određene su iz varijantnih proračuna najkritičnijeg uslova

projektovanja – zadovoljenja uslova dopuštenih rotacija na osloncima u osi .

Osnovni poduţni raster konstrukcije od 3,000 m odabran je posle razmatranja moguće

nosivosti poprečnih nosača kolovozne konstrukcije obzirom na njihovu ograničenu visinu

preseka i moguću sadejstvujuću širinu betonske kolovozne ploče, veličine momenata

savijanja (M) kolovoznih betonskih ploča, veličina M zatege između tačaka vešanja.

Izbor vešaljki: Vešaljke su kablovi odabrane prilikom izbora kablovi ili krute čelične

konstrukcije. Prednosti kablova nad krutim čeličnim konstrukcijama: bez potrebe za

montažnim nastavcima, (dužine vešaljki su do 42 m), bitno viša otpornost na zamor,

efikasnije prigušenje oscilacija od delovanja saobraćaja i vetra, adekvatnija obrada spoljnih

površina obzirom na aeroelastičnu stabilnost.

3.3. Kolovozna konstrukcija – izbor rešenja

Usvojena kolovozna konstrukcija je spregnuta, čelično-betonska. U odnosu na drugu

razmatranu varijantu, kolovoznu konstrukciju kao čeličnu sa ortotropnom pločom,

spregnuta kolovozna konstrukcija ima bitne prednosti: značajno nižu cenu izrade i

montaže, veću otpornost na zamor, manju buku prilikom odvijanja saobraćaja, bitno manju

opasnost zaleđivanja drumskog kolovoza, jednostavnije održavanje. Kolovozna ploča je

betonska debljine t = 250 mm, livena na licu mesta, od betona klase C40/50

(cilindar/kocka) prema EN 1992-1-1:2004. Poprečni nosači i poduţni nosači su čelični, I-

preseka visine ograničene niveletom železničke pruge i plovidbenim profilom. Razmak

poprečnih nosača od 3,0 m je optimalan obzirom na moguću nosivost. Udvojeni su na

razmaku od 18 do 24 m, tj. na dužini sekcija betonske kolovozne ploče da bi se bitno

smanjila saradnja kolovozne konstrukcije sa zategom, gde su naponi zatezanja u betonskoj

kolovoznoj ploči inače samo parazitni.

3.4. Proračun konstrukcije

Proračun konstrukcije urađen je u potpunosti prema normama iz t.1. Proračun je izuzetno

obiman, najmanje tri puta obimniji od do sada uobičajenog kod nas. Nekoliko

karakterističnih podataka:

karakteristična opterećenja: težine konstrukcije čelične (s) i betonske (c) - G1,s,k ≈ 245

kN/m, G1,c,k ≈ 140 kN/m; stalna opterećenja G2,k ≈ 230 kN/m; saobraćajna opterećenja,

železnička i drumska - qv,k = 80+150 = 230 kN/m i qi,k = 41 kN/m; pešačka navala qifk

= 25 kN/m;

bitne karakteristike proračuna: dinamičke karakteristike konstrukcije → dinamički

koeficijent , železnička opterećenja kao F(x;t) (time hystory), grupe (gr) saobraćajnih

opterećenja – 13 železničkih i 5 drumskih, oko 5000 uticajnih linija i oko 40000 sila;

ekstremne presečne sile (4 kombinacije) i deformacije, vertikalna ubrzanja; oscilacije –

vertikalne, horizontalne, torzione; zamor – koncept ;

dokazi graničnih stanja nosivosti (ULS), upotrebljivosti (SLS) i zamora (Fat): ULS:

naponi, izbočavanje; SLS: oscilacije nV,i, nHi, nT,i [Hz], vertikalna ubrzanja a [m/s2],

vertikalne deformacije Z [mm], rotacije na osloncima [rad], uvrtanje kolovozne table

[mm], aeroelastična stabilnost kolovozne konstrukcije (odvajanje vrtloga, maksimalne

amplitude, torziona kretanja, flater) i vešaljki (odvajanje vrtloga, galopiranje, vibracije

izazvane kišom i vetrom); Fat: zamor likova, zatega, vešaljki, kolovozne konstrukcije;

utrošci materijala: čelik 11800 t, sekundarne konstrukcije 550 t, kablovi 160 t; čelik

8,3 (t/m)/kolosek, (most po ukupnim saobraćajnim opterećenjima odgovara

trokolosečnom mostu); beton i armatura kolovozne konstrukcije 3200 m3 (0,31 m3/m2) i

1590t (155 kg/m2); svi specifični utrošci materijala su, prema svetskoj literaturi, u

optimalnim granicama;

očekivano koštanje mosta: 60.000.000 EUR, (30 mil. donacija EU, 30 mil. Srbija).

4. STUBOVI I TEMELJI

Projektnim zadatkom je definisan izgled rečnog dela konstrukcije mosta što je uslovilo da

se, ukoliko je to moguće, postojeći temelji starog mosta iskoriste za oslanjanje konstrukcije

novog mosta. Stubovi i temelji starog mosta su, kao oslonci lučnih konstrukcija, bili

opterećeni i velikim horizontalnim silama dok konstrukcija novog mosta, čiji je statički

sistem iznad reke “luk sa zategom”, na stubove primarno prenosi vertikalne sile. Zbog toga

je nosivost postojećih temelja dovoljna iako su vertikalna opterećenja od novog mosta

daleko veća nego što su bila od starog mosta.

Položaj oporaca lukova starog mosta na desnoj obali i u reci je, gledano po dužini mosta

povoljan, a nosivost, uz dodatne intervencije odgovarajuća opterećenjima od novog mosta

pa je dispozicionim rešenjem konstrukcije mosta predviđeno da se ti postojeći temelji

iskoriste za oslanjanje konstrukcije novog mosta. Radi anuliranja ekscentriciteta osovine

novog mosta u odnosu na osovinu postojećih temelja (posebno na"uzanom" temelju stuba

na desnoj obali), koji je izazvan proširenjem mosta na uzvodnu stranu, izvršena je rotacija

pravca koloseka u osnovi, a time i osovine mosta, oko izabrane tačke na levoj obali.

Položaj oporca luka starog mosta na levoj obali je za novoprojektovani most veoma

nepovoljan pa ovaj temelj, iako dovoljne nosivosti, nije iskorišćen za oslanjanje

konstrukcije mosta. Stubovi S1, S4 i S5, koji su u celini novi, fundirani su na velikim

bušenim šipovima

Pre donošenja odluke o korišćenju postojećih temelja stubova S2 i S3 za fundiranje mosta

obavljeni su obimni pripremni radovi: pregled postojeće projektne dokumentacije i

dostupnih podataka o izvođenju radova na fundiranju starog mosta, razmatranja mogućih

oštećenja na postojećim temeljima pri rušenju mosta uzrokovanog bombardovanjem,

podataka o stanju i promenama korita reke posle rušenja i uklanjanja ostataka srušenog

mosta, geoistražni terenski i laboratoriski radovi uključujući i izradu bušotina kroz

postojeće temelje kao i snimanja sadašnjeg stanja dna korita reke u široj zoni mosta.

5. UČESNICI U IZRADI IDEJNOG PROJEKTA

U izradi Idejnog projekta Drumsko-železničkog mosta preko Dunava u Novom Sadu

učestvovala su sledeće organizacije i odgovorni pojedinci:

Organizacije:

Investitor za Idejni projekt i Tenderske dokumente: Delegacija Evropske komisije.

Projektanti: Italferr s.p.a., Rim, IRD Engineering, Rim.

Lokalni partner: Institut IIPP d.o.o., Beograd.

Podizvođač za konstrukciju mosta: Delfin Inženjering d.o.o., Beograd.

Projektant prema zakonima Rep.Srbije: Saobraćajni institut CIP d.o.o., Beograd.

Odgovorna lica:

Rukovodilac projekta: Prof. Mario Paolo Petrangeli;

Odgovorni projektant konstrukcije mosta: Aleksandar Bojović, dipl.ing.građ.;

Odgovorni projektant stubova i temelja: Vukan Njagulj, dipl.ing.građ.;

Projektanti konstrukcija (svi dipl.ing.građ.):

Dejan Srejić, Slobodan Jaćović, Uroš Kostić, Kristijan Koložvari, Zoran Canić.

Projektanti ostalih struka: inženjeri Saobraćajnog instituta CIP.




Dejan Bajić1

PRIMENA PRETHODNOG NAPREZANJA PRI

PROJEKTOVANJU NOVIH I SANACIJI POSTO-

JEĆIH KONSTRUKCIJA U ZGRADARSTVU

Rezime

U radu se daje prikaz primene prethodnog naprezanja u specifičnim uslovima projektovanja

i sanacije konstrukcija u zgradarstvu. Na konkretnim izvedenim objektima prikazuju se

odgovarajuće statičke analize i postupci izvođenja prednaprezanja, kojima se objekti

dovode u stanje koje zadovoljava uslove normalne eksploatacije. Primeri se odnose na

objekte: poslovna zgrada ZEPTER u Varšavi, pozorište Atelje 212 u Beogradu, stajalište

autobuske stanice na Zelenom Vencu u Beogradu, uklanjanje stuba u prizemlju objekta B-

92 na Novom Beogradu.

Ključne reči

puno prednaprezanje, parcijalno prednaprezanje

APLICATION OF PRESTRESSING IN DESIGN OF

NEW AND REPARATION OF EXISTING

BUILDINGS

Abstract

Aplication of prestressing in specific conditions of design and reparation of buildings is

presented in paper. Proceedings of prestressing execution represented on existing buildings

ensure conditions of normal emplyment. Examples are: business building Zepter in

Varsava, theatre Atelje 212 in Belgrade, bus station Zeleni Venac in Belgrade and building

of B-92 in New Belgrade.

Key words

full prestressing, partially prestressing

1 dr, profesor, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu, [email protected]

1. UVOD

Prethodno naprezanje je u oblast građevinarstva unelo značajne pomake. Postizanje

naponskog stanja pritiska u svim presecima betonskih konstrukcija omogućilo je

projektovanje objekata sa velikim rasponima, pre svega grednih mostova. Pravilan izbor

kablova i njihov raspored duž nosača, kao i u okviru poprečnog preseka, omogućuje i

značajno smanjenje deformacija konstrukcija pod dejstvom opterećenja, bilo da se radi o

statički određenim ili neodređenim sistemima. Preseci rade u bezprslinskoj fazi, čime se

postiže povećana trajnost konstrukcija.

U našoj građevinskoj praksi postignuti su veoma zapaženi rezultati tokom perioda

izgradnje. Projektovan je izuzetan broj mostova velikih raspona. Takođe je izgrađen i veći

broj hala različitih sistema, većih raspona, gde su prednapregnuti elementi primenjeni kao

glavni nosači krovnih konstrukcija.

U ovdašnjoj praksi je jedan deo problematike ostao nedorečen i propisi ga nisu pokrivali.

Takozvano parcijalno prednaprezanje nije dobilo adekvatu ulogu i nije u sklopu važećih

propisa, mada ga je još Žeželj primenio prilikom projektovanja hala u Splitu pedesetih

godina prošlog veka. Danas ga primenjuju inženjeri uglavnom prilikom projektovanja

sanacionih radova na konstrukcijama u zgradarstvu.

2. PRIMERI USPEŠNO IZVEDENIH RADOVA PRIMENOM

PREDNAPREZANJA U KONSTRUKCIJAMA ZGRADARSTVA

Prednaprezanje je moguće primeniti prilikom projektovanja novih objekata, kao i prilikom

izveđenja radova na sanaciji i rehabilitaciji postojećih objekata. Prikazaće se nekoliko

interesantnih primera iz prakse.

2.1. Poslovna zgrada Zeptera u Varšavi 1

2.1.1. Osnovni podaci o objektu

Poslovni objekat ZEPTER, u centru glavnog grada Poljske, Varšavi, obuhvata korisnu

površinu od oko 20.000 m2. Izrada projektne dokumentacije za ovaj reprezentativni objekat

rađena je tokom 1997. i 1998. godine. Autor arhitektonskog rešenja je Zoran Simić,

dipl.inž.arh. Autori konstrukcije su: prof.dr Dejan Bajić, dipl.inž.građ., dr Miroslav

Bešević, dipl.inž.građ. i prof.dr Dragan Buđevac, dipl.inž.građ. U izradi tehničke

dokumentacije učestvovao je i veći broj saradnika gore pomenutih autora.

Objekat je u potpunosti završen i stavljen u funkciju septembra, 2001. godine. Radove na

izvođenju objekta realizovani su od strane poljskih firmi. Na slici 1. prikazan je izgled

završenog objekta.

2.1.2. Arhitektonsko rešenje

Arhitektonsko rešenje objekta na specifičan način predstavlja simbol organizacije ZEPTER,

odakle su i proizašle odgovarajuće arhitektonske forme i zahtevi koje su projektanti

konstrukcije morali da reše. Objekat je projektovan sa jednom podzemnom i sedam

nadzemnih etaža, uz maksimalno poštovanje arhitektonskih zahteva za fleksibilnim

prostorima, namenjenim za različite sadržaje. Objekat je projektovan sa relativno velikim

rasterima vertikalnih nosećih elemenata (stubova ili zidova), od cca 6 m do preko 13 metara.

Slika 1. Izgled završenog objekta

Vertkalna komunikacija se u objektu odvija sa sedam liftova, stepeništima u okviru

armiranobetonskih jezgara, kao i atraktivnim glavnim spiralnim stepeništem centralnog

dela objekta. Projektovani atrijumi su pokriveni staklom u aluminijumskim ramovima na

čeličnoj podkonstrukciji.

2.1.3. Rešenje konstrukcije objekta

Konstrukcija objekta je na manjem delu projektovana i izvedena kao čelična, a na većem

kao armiranobetonska. Na delu objekta sa kvazikružnom osnovom (ose 5-10), gde su rasteri

stubova bili cca 8 metara u oba pravca, i gde postoji veliki atrijumski prostor polukružne

osnove, međuspratna tavanica je rešena kao puna ploča, debljine 16 cm, oslonjena na

kružne stubove, sa ojačanjima u vidu traka (linijskih kapitela) u pravcu većih pozitivnih

momenata savijanja (u pravcu osa 7,8,9)- videti sliku 2.

Na delu objekta između osa 10 i 16, gde su stubovi na rasteru od 5,4 m do 10,8 metara u

jednom i 5,0 +9,2+5,0 metara u drugom pravcu, tavanica iznad podzemne etaže takođe je

konstruisana na sličan način, kao puna ploča ojačana kapitelima, dok su na etažama do

četvrtog sprata primenjene ploče takođe debljine 16 cm, oslonjene na sistem ortogonalno

postavljenih greda (roštilja) različitih dimenzija. Na istom delu objekta, konstrukcija iznad

IV sprata je projektovana kao specifična višespratna konzola, koja unosi u konstrukciju

stalno ekscentrično opterećenje (videti sliku 3). Konzole su formirane ispuštanjem

trapeznih višespratnih "krilnih" zidova iz postojećih zidova jezgra (ose C i F) između kojih

su projektovane međuspratne tavanice V,VI,VII sprata i krovna tavanica, raspona 13,2

metra, u vidu pune ploče sa odgovarajućim sistemom greda, koje se oslanjaju na "krilne"

konzolne zidove. Prihvatanje uticaja od ovakvog ekscentričnog opterećenja je predstavljalo

poseban konstrukcijski zahvat, koji je uspešno rešen, a koji će se posebno opisati.

Fundiranje objekta izvršeno je na temeljima samcima ispod stubova i temeljnim pločama

ispod armiranobetonskih jezgara. Temelji su međusobno povezani temeljnim gredama.

Slika 2. Osnova I sprata

Slika 3. Podužni presek

2.1.4. Statička analiza konstrukcije

Statička analiza konstrukcije izvršena je paralelno po poljskim i jugoslovenskim propisima.

Objekat je tretiran za dejstvo stalnog tereta i korisnog vertikalnog opterećenja (5,0 kN/m2

na delu čelične konstrukcije, a 3,0 kN/m2 na delu armiranobetosnke konstrukcije). Od

horizontalnih uticaja uzeto je u obzir dejstvo vetra po poljskim normama.

Za dejstvo vertikalnih opterećenja međuspratne tavanice su sračunate pojedinačno, kao

sistemi roštilja (ploča i grede, odnosno kapiteli su aproksimirani modelom ravnog roštilja

sa odgovarajućim krutostima) koji se oslanjaju na stubove, odnosno zidove jezgra. Za

određivanje uticaja primenjen je program SAN - DAN, razvijen na Katedri za betonske

konstrukcije Građevinskog fakulteta u Beogradu.

Međutim, posebnu specifičnost armiranobetonske konstrukcije, koja izdvaja ovaj objekat iz

klase standardnih konstrukcija, predstavlja način analize i rešenje prihvatanja uticaja od

znatnog stalnog ekscentričnog opterećenja sa višespratne konzole. Naime, za prihvatanje

velikog momenta koji konzole unose u konstrukcijski sistem, nije bilo dovoljno angažovati

samo jezgro iz kojeg konzole izlaze, već su se za prihvatanje uticaja morali angažovati i

drugi elementi (drugo jezgro na suprotnom kraju objekta i pojedini ramovi u sklopu

objekta). Poseban problem je predstavljala i činjenica da su dva jezgra bila povezana

praktično samo relativno tankom pločom, značajno oslabljenom atrijumskom rupom. Da bi

se ovaj problem rešio sproveden je proračun na prostornom modelu, primenom programa

TABS (koji tretira ploču kao idealno krutu u svojoj ravni), ali i tačnije, primenom programa

SAN-DAN, na modelu koji je povezao sve vertikalne elemente (jezgra, ramove i stubove) u

niz, uz posebnu analizu deformacija ploča međuspratnih tavanica koje su napregnute

dopunskim silama u svojoj ravni. Naime, kao rezultat statičke neodređenosti, od dejstva

vertikalnog ekscentričnog opterećenja sa konzola, u ravni ploča međuspratnih tavanica

(V,VI,VII sptrata i krova) se javljaju sile (naponi) zatezanja, a u ravni ploče tavanice IV

sprata i tavanica nižih spratova sile (naponi) pritiska (sl.4).

Z1

Z2

Z3

Z4

N1

N2

N3

N4

G,P

Slika 4. Sile u ravni ploča

Ove sile, koje su u okviru jedne tavanice međusobno u ravnoteži, zbog postojanja velike

atrijumske rupe u ploči između jezgara izazivaju ne samo aksijalno naprezanje ploča, već i

odgovarajuće momente savijanja, odnosno ekscentrično naprezanje u ravni ploče. Rešenje

ovog problema nađeno je na taj način, što je izvršeno modeliranje ploče u ravni i nanet na

svakom nivou tavanice odgovarajući ravnotežni sistem sila (prethodno sračunat iz

prostornog modela za svaku pojedinu tavanicu). Odgovarajući rezultati naprezanja ploča u

ravni dobijeni su primenom programa PANELPRO i pokazali su da ove uticaje nije

Slika 5. Trasa kablova za prednaprezanje

racionalno prihvatiti mekom armaturom. Projektanti su zato rešili da ploču VII sprata

prethodno napregnu u njenoj srednjoj ravni, po projektovanoj trasi kablova, silom od 4000

kN. Ovim je istovremeno poništen veći deo napona zatezanja u ravni ploče od dejstva

ekscentričnog vertikalnog opterećenja sa konzolnih "krilnih" zidova, smanjene deformacije

u horizontalnom pravcu celog sistema i praktično konzolni deo objekta odvojen od skele.

Kablovi su išli pravolinijski u donjem delu osnove, dok su u gornjem pratili konturu

atrijumskog otvora (sl.5).

Prednaprezanje predposlednje ploče po visini je značajno ispravilo naponsku sliku i dovelo

do toga da je u svakoj od ploča u horizontalnoj ravni postignuto naponsko stanje pritiska,

tako da nije bilo potrebno dodavati posebnu armaturu. S obzirom na vreme kada je projekat

rađen i postojanje malog broja računarskih programa, sprovedeni su proračuni po dve

metode koje su dale saglasne rezultate. Prednaprezanje je izvedeno i objekat je funkciji već

nekoliko godina, bez ikakvih problema.

2.2. Rekonstrukcija balkonske galerije pozorišta ATELJE 212 u

Beogradu 2

U Beogradu je pre dvadesetak godina izvršena rekonstrukcija pozorišta ATELJE 212.

Radovi su urađeni prema projektu prof. dr Ranka Radovića i njegovih saradnika. U izradi

dokumentacije učestvovali su kolege sa Arhitektonskog i Građevinskog fakulteta. Bio sam

iznenađen pozivom prof. Radovića da se sastanemo u toku izvođenja radova, naravno u

malom restoranu pored pozorišta, jer profesora nisam pre toga lično poznavao. Na sastanku

se pokazalo da profesor nije potpuno zadvoljan, mada je projekat bio završen i radovi u

toku. Požalio mi se da niko od učesnika u projektu nije imao hrabrosti da mu sa balkona

ukloni vertikalne zatege kojim je deo konstrukcije "visio" o krovnoj konstrukciji. Gledaoci

su sa balkona morali da gledaju predstavu kroz sistem vertikalnih čeličnih štapova (sl.6).

VESALJKE

Slika 6. Osnova balkonske konstrukcije

Prihvatio sam izazov i obećao profesoru da ću pokušati da uklonim vešaljke. Zajedno sa

kolegom Vanjom Alendarom sam proučio postojeći statički proračun konstrukcije, koji je

srećom sačuvan, a koji je potpisao naš poznati arhitekta i pozorišni režiser Bojan Stupica.

Rezultat tog pregleda je kao što možete predpostaviti, pošto se radi o komplikovanom

roštilju, pokazao da je proračun potpuno pogrešan. Uspeli smo da utvrdimo postojeći

raspored armature u elementima konstrukcije. Analizom koju smo sproveli pokazalo se da

prednaprezanjem dve duže grede kablovima koji idu van preseka, uz nadogradnju greda,

postižemo prihvatljive rezultate bez postojanja vešaljki (sl.7).

2k 4Ø12.5

Slika 7. Prednaprezanje i nadogradnja dužih kosih greda

Naravno, nosivost greda je dokazana parcijalnim prednaprezanjem, jer su postignuti takvi

rezultati da je postojeća armatura prihvatala svo opterećenje, ako se i kablovi smatraju

samo spoljašnjim opterećenjem. Prednaprezanje je izvršeno jedne nedelje ujutru, kada nije

bio radni dan, uz praćenje deformacija (prednapregnute grede su se u sredini raspona

podigle 12 mm). Kraj ploče na mestu zatega sa takođe podigao i nije se više oslanjao na

vešaljke. Vešaljke su tada uklonjene. Za vreme utezanje na kraju ploče, uz vešaljke, smo

stajali profesor Radović (koji je u mene očigledno imao puno poverenje) i ja. Nakon ovog

uspešno projektovanog i izvedenog poduhvata započela je naša međusobna stalna

višegodišnja saradnja iz koje je proizašlo nekoliko projekata pozorišta i sportskih centara,

od kojih su neki i realizovani.

2.3. Sanacija stajališta autobuske stanice na Zelenom Vencu u

Beogradu 3

Na Zelenom Vencu u Beogradu, na ploči iznad autobuskog stajališta, isprojektovan je

restoran McDonaldsa. Projekat čelične konstrukcije je stigao na reviziju na Građevinski

fakultet. Na opšte zaprepašćenje projektant nije uopšte obradio fundiranje objekta.

Ispostavilo se da je objekat direktno oslonjen stubovima na postojeću krovnu ploču i da u

statičkoj analizi nema nikakve kontrole ploče na prihvatanje novih sila (reakcija oslonaca).

Investitor je posle ukazanog nedostatka pozvao prof. Muravljova i mene da pokušamo da

rešimo problem. Postojeću konstrukciju stajališta projektovao je naš poznati inženjer

Jerotijević (RAD-Beograd). Statički proračun je pronađen i bio nam je pristupačan.

Osnova konstrukcije i karakteristični presek prikazani su na slici 8.

Slika 8.Osnova i preseci postojeće konstrukcije

Posle pregleda objekta na licu mesta i pregleda nađene dokumentacije konstatovano je da je

prikazani gredni sistem sračunat kao greda slobodno oslonjena na spoljni stub, a uklještena

(?) na vezi sa drugim delom konstrukcije. Nismo pronašli detalje armature, ali je u

statičkom proračunu sam projektant postavio pitanje kako će se sidriti armatura u gornjoj

zoni na mestu uklještenja. Ono što je bilo znatno problematičnije za prof. Muravljova i

mene bilo je pitanje kako se na mestu uklještenja prihvataju sile pritiska, jer nijedna

normalna analiza to ne može da dokaže. Sve moguće kombinacije sa korišćenjem donje

ploče na mestu uklještenja ne daju dobar rezultat, jer je dispozicija takva da se sile pritiska

ne mogu preneti ni približno u punom iznosu. Sa sumnjom da konstrukcija radi po sistemu

bliže prostoj gredi, prof. Muravljov i ja smo sproveli odgovarajuće računske analize

postojećeg stanja kao i stanja sa povećanim opterećenjem od reakcija stubova restorana.

Konstatovano je da se moraju izvesti mere sanacije, koje su se sastojale u tome da se na

sredini grede napravi stolica i da se konstrukcija prednapregne spolja vođenim kablovima.

Pri tome je rešeno formiranje čeonih konstrukcija za postavljanje kotvi kablova (slika 9.)

Slika 9. Prednaprezanje greda

Ponovo je primenjeno parcijano prednaprezanje, tj. omogućeno je postojećoj armaturi u

polju grede da prihvati umanjene uticaje kao posledicu dejstva sila prednaprezanja.

Prednaprezanje je uspešno izvršeno od strane IMS-a jednog ranog jutra, kada je saobraćaj

bio obustavljen. Pri prednaprezanju je primećeno iscurivanje boje iz postojećih prslina u

donjoj zoni greda (prsline nisu uočene prethodno jer je cela konstrukcija bila sveže

ofarbana u trenutku našeg dolaska), što je i potvrda da je nosač u osnovnom sistemu bio

bliži sistemu proste grede.

2.4. Uklanjanje stuba u zgradi Studija B-92 na Novom Beogradu 4

2.4.1. Uvod

Posle političkih promena početkom ovog veka, Studio B-92 je dobio na korišćenje

postojeću zgradu na Novom Beogradu. Predstavnik Studija B-92 je tražio od

prof.Muravljova i mene da razmotrimo mogućnost uklanjanja jednog srednjeg stuba u

prizemlju postojećeg objekta, radi obezbeđenja neophodnog slobodnog prostora.

Na raspolaganje nam je stavljena tehnička dokumentacija koja je sadržala:

- arhitektonske crteže osnova i karakterističnih preseka objekta, sa planovima pozicija

(izuzev plana pozicija temelja),

- statički proračun objekta.

Izvođački deo projektne dokumentacije (planovi armature) nije sačuvan.

Takođe, projektanti su izvršili vizuelno makroskopski pregled objekta, kada je

konstatovano da realno stanje konstrukcije na objektu odgovara projektovanom (za

elemente koji su bili dostupni pregledu), u smislu rastera, dimenzija, položaja i rasporeda.

2.4.2. Konstrukcijski sistem

- Konstrukcijski sistem objekta je armiranobetonski, skeletni. Objekat se sastoji od

prizemlja, I, II i III sprata.

- Vertikalne noseće elemente čine armiranobetonski stubovi, postavljeni u ortogonalnom

rasteru 8x6,0 m u jednom pravcu i 3x6,0 m u drugom pravcu. Konstrukcija je ojačana sa

manjim brojem armiranobetonskih zidova u dva ortogonalna pravca. Svi stubovi su

dimenzija 40x40 cm u prizemlju i 30 x 30 cm na višim etažama.

- Međuspratne tavanice su rešene kao polumontažne konstrukcije. Na nivoima poda I i II

sprata, preko stubova su u rasterima projektovani armiranobetonski nosači ( u vidu

kontinualnih greda u dužem pravcu, odnosno greda sa prepustima u kraćem pravcu). Ove

grede prihvataju težinu međuspratnih armiranobetonskih ploča sistema "DOM".

- Na nivoima poda III sprata, konstrukcijski sistem je rešen drugačije, zbog drugačijeg

opterećenja sa "uvučene" konstrukcije III sprata. Pri tome je promenjen pravac pružanja

greda i dodate su još neke neophodne pozicije greda, dok je za ploče primenjen isti sistem

"DOM".

- Na nivou krova, ponovo se menja raspored grednih nosećih elemenata, dok ploče ostaju

istog sistema. Preko konstrukcije ploča na krovu, kao i na prohodnoj terasi III sprata,

izvedeni su slojevi ravnog krova, sa izolacijama i odgovarajućim nagibima za

odvodnjavanje.

- Fundiranje objekta izvršeno je na roštilju temeljnih kontragreda, projektovanih u rasteru, u

dva ortogonalna pravca, sa formiranjem odgovarajućih prepusta.

2.4.3. Statički proračun

Statički proračun konstrukcije u originalnom projektu sproveden je samo za vertikalna

opterećenja, od dejstva stalnog tereta i korisnog opterećenja, u funkciji namene prostora.

Iz priloženog proračuna mogle su se sagledati maksimalne vrednosti sila u stubovima (od

dejstva ukupnog - stalnog i korisnog opterećenja), što je korišćeno u projektu tehničkog

rešenja uklanjanja stuba kao ulazni podatak.

Po izvršenom pregledu postojećeg statičkog proračuna, projektanti tehničkog rešenja

uklanjanja stuba su zaključili da se može pristupiti izradi istog, koristeći se relevantnim

podacima iz postojeće dokumentacije.

2.4.4. Tehničko rešenje uklanjanja stuba u prizemlju objekta

Princip rešenja uklanjanja stuba je zasnovan na mogućnosti da se na određeni način

prihvate sve sile koje sa pojedinih etaža opterećuju predmetni stub i da se iste prenesu na

susedne vertikalne noseće elemente, uz minimalno ostvarene deformacije na objektu i uz

poštovanje mogućih varijacija stalnog i korisnog opterećenja.

Gore navedeno je postignuto na taj način što su na nivou I sprata konstruisana dva nova

armiranobetonska zida - nosača, koja međusobno formiraju u osnovi "krst" i koja su

povezana sa stubom koji se uklanja i susednim stubovima u dva ortogonalna pravca (sl.10).

Slika 10. Prednaprezanje krsta greda

Ovi zidovi - nosači su dimenzija poprečnog preseka b/d=20/240 cm, a vezuju se za

postojeće stubove odgovarajućim ankerisanjem "meke" armature i prednaprezanjem. Ovako

formiran "krst" novoprojektovanih prednapregnutih zidova - nosača je u stanju da prihvati

opterećenja od predmetnog stuba sa gornjih etaža kada se stub u prizemlju ukloni, a takođe

i da sa tavanice (odnosno odgovarajućih greda) iznad prizemlja, uz pomoć ankera od

visokovrednog čelika, preuzme reakcije koje na tom nivou opterećuju stub

Svaki od novoprojektovanih zidova je prednapregnut sa 12 užadi 15,2 sistema SPB,

postavljenim po poligonalnoj trasi, čije ekvivalentno opterećenje direktno rasterećuje stub

koji se uklanja, prenoseći opterećenje sa njega na četiri susedna stuba na krajevima

novoizvedenih zidova - nosača (sl. 11). Sila prednaprezanja je projektovana takve veličine

da praktično u potpunosti rastereti stub u prizemlju, posle čega je moguće njegovo sečenje.

Istovremeno, relativno krut "krst" zidova - nosača je, po naponima koji se u njemu

realizuju, osposobljen da primi maksimalno moguću silu (od ukupnog stalnog i korisnog

opterećenja stuba), ali i moguću varijaciju sile u funkciji postojanja ili nepostojanja

korisnog opterećenja na konstrukciji, kao i mogućeg odstupanja procenjenog stalnog tereta

na konstrukciji.

Takođe je proverom pokazano da stubovi prizemlja na koje se posle izvršenog

prednaprezanja "seli" sila iz stuba koji se uklonio, imaju za ovako povećano opterećenje

zadovoljavajući koeficijent sigurnosti.

Izvršeno je i lokalno ojačanje temeljnih greda, zbog promene presečnih sila kao posledice

uklanjanja stuba.

2.4.5. Izvođenje radova

Radovi na uklanjanju stuba su izvedeni prema projektovanoj proceduri. Pri trajanju

operacije sečenja stuba mereni su i ugibi konstrukcije. Konstatovan je ugib od svega 0,1

mm, što praktično znači da su projektanti tačno procenili vrednosti sila u stubu i potrebnu

silu prednaprezanja, tako da je praktično stub u potpunosti rasterećen pre intervencije

sečenja.

LITERATURA

[1] Konstrukcija poslovnog objekta ZEPTER u Varšavi, Poljska / D.Bajić, M.Bešević,

D.Buđevac// -XI kongres Jugoslovenskog društva građevinskih konstruktera, Vrnjačka Banja,

25-27.09.2002.

[2] Sanacija galerije zgrade pozorišta ATELJE 212 u Beogradu / D.Bajić //- I kongres društva

konstruktera BiH - Sarajevo,1989.

[3] Rešenje nadgradnje poslovnog objekta iznad konstrukcije nadstrešnice autobuskog stajališta

na Zelenom Vencu u Beogradu / M.Muravljov, D.Bajić, D.Buđevac // - Savetovanje:

Nadogradnja stambenih i javnih zgrada, JUDIMK-a, Beograd, decembar, 2000.

[4] Tehničko rešenje uklanjanja stuba u prizemlju jednog višeetažnog objekta armiranobetonskog

skeletnog sistema / M.Muravljov, D.Bajić // - XXII kongres Jugoslovenskog društva za

ispitivanja i istraživanje materijala i konstrukcija, Niška Banja, 17-18.10.2002.




Darko Marušić 1

REFERENTNE PREDNOSTI SISTEMA IMS

U ARHITEKTONSKO-URBANISTIČKOM

PROJEKTOVANJU

Rezime

Rad predstavlja iskustveni, analitički prikaz o primeni sistema IMS u arhitektonsko-

urbanističkom projektovanju i realizaciji stambenih celina i objekata. Referentne prednosti

sistema IMS analiziraju se na tri karakteristična primera. To su stambeni objekti u

Blokovima 61 i 62, naselju Cerak Vinogradi u Beogradu i stambeno-poslovni objekat u

Bulevaru Oslobođenja u Novom Sadu. Na ovim primerima, u radu se razmatraju relacije i

uzročno-posledične veze između tri osnovna konstitutivna činioca arhitekture objekta –

funkcije, konstrukcije (sistem IMS) i forme u procesu i metodologiji projektovanja.

Ključne reči

stambena arhitektura, Sistem IMS, proces projektovnja

REFERENT ADVANTAGES OF THE IMS SYSTEM

IN ARCHITECTURAL AND URBAN DESIGN

Summary The paper presents experiential, analytical overview of the IMS system implementation in

architectural and urban design and realization of residential entities and buildings. The IMS

system referent advantages are analyzed through three characteristic examples. These are

residential buildings in blocks 61 and 62, in the Cerak Vinogradi settlement in Belgrade,

and office and residential building in Bulevar Oslobođenja in Novi Sad. Through these

examples, relationships and cause-and-effect connections between three basic constitutive

factors of the building-function architecture, architecture of building structure (IMS System)

and form in the design process and methodology.

Key words housing architecture, IMS system, design process

1 dipl.inž.arh.,redovni profesor Arhitektonskog fakulteta Univerziteta u Beogradu, u penziji

1. UVOD

U radu se izlažu, tematski problematizuju i analiziraju, iskustva iz primene konstruktivnog

sistema IMS-Žeželj u arhitektonsko-urbanističkom projektovanju i realizaciji stambenih

celina i objekata.

Referentne prednosti, odnosno karakteristike i kvaliteti sistema analiziraju se i valorizuju,

na relaciji sistem–projekat na tri karakteristična primera gde je dosledno primenjen ovaj

sistem. U pitanju su (1) objekti u južnim delovima Blokova u Novom Beogradu, iz 70-tih,

(2) objekti u naselju Cerak Vinogradi u Beogradu, iz 80-tih i (3) stambeno-poslovni objekat

u Bulevaru Oslobođenja u Novom Sadu, iz 90-tih godina XX veka u kojima je realizovano

više od 5.000 stanova.

Za polazište u prikazu ili valorizaciji arhitekture jednog objekta i danas je aktuelna

Vitruvijeva „formula“ koja, podsetimo se, glasi: utilitas (korisnost-funkcija) = firmitas

(čvrstina-konstukcija) = venustas (ljupkost-oblikovanje-forma). Ona ukazuje na bitne

relacije, medjuzavisnosti uzročno-posledične veze između funkcije, konstrukcije i forme, tri

bitna konstitutivna činioca jednog objekta. Zanimljivo je napomenuti da se u različitim

periodima arhitekture polemisalo s ovom „formulom“. Tako Gropijus umesto znaka

jednakosti između tri činioca daje prednost funkciji pa bi ta formula mogla da glasi:

funkcija > konstrukcija + forma, na šta ukazuje i podatak da se termin Moderna često

zamenjuje terminom Funkcionalizam.

Slika 1. Blokovi 61 i 62 Slika 2. Cerak Vinogradi Slika 3.Objekat u Novom Sadu

U tekstu koji sledi, arhitektonsko–urbanističko projektovanje se posmatra kroz “optiku“

sistema IMS, a stavljajuci ovaj konstruktivni sistem u prvi plan analize izražava se, ustvari i

svojevrsna podrška Vitruvijevoj „formuli“.

2. NIVO URBANOG SKLOPA

Sistem IMS-Žeželj primenjen je u realizaciji naselja Cerak Vinogradi u preovladavajućim

prirodnim kontekstualnim uslovima, na izrazito fizionomičnom reljefu sa osetnim visinskim

razlikama i dinamičnom smenom udolina i uzvišenja. Promenljivost pravca pružanja

objekta, koji slede izohipse terena, sistem uspešno determiniše u horizontalnoj i vertikalnoj

projekciji. Sistem takođe fizički oprostoruje i materijalizuje ideje o urbanom sklopu kao i

ideje o fragmentarnoj i celovitoj ambijentalizaciji naselja.

Imajući u vidu ove specifične prirodne uslove na primeru naselja Cerak Vinogradi, Sistem

demonstrira odlike gipkosti i pokretljivosti u „pokrivanju“ teritorije naselja racionalizujući i

ukupne zemljane radove.

Slika 4. Cerak Vinogradi

Urbani sklop stambeno-poslovnog objekta u Bulevaru Oslobodjenja u Novom Sadu ima

izrazito gradski karakter koji karakteriše ulična ivična izgradnja, dimenzionalna gabaritna

determinisanost, striktno definisana horizontalna i vertikalna regulacija i tradicionalna

blokovska urbana forma. U pitanju je „polublok“ sa dva krila objekta orjentisana ka

frekventnom Bulevaru Oslobodjenja i gradskoj ulici manjeg značaja upravnoj na Bulevar.

Urbani sklop čine „dvokrilni“ stambeni objekat sa dve stambene kule, „bulevarskom“ i

„dvorišnom“, i izdvojeni poslovno–trgovački prizemni objekat uz Bulevar.

U ovim, višestruko i precizno definisanim urbanističkim uslovima Sistem kao prostorna

struktura optimalno je ispratio ovaj složeni urbani sklop objekta.

Slika 5. Objekat u Novom Sadu

3. NIVO ARHITEKTONSKOG SKLOPA

3.1. Funkcija objekta

U naselju Cerak Vinogradi, u programima dva investitora – JNA i BZS (Beogradska

zajednica stanovanja), figurirale su različite strukture stanova kao i različiti normativi koji

su regulisali veličinu i opremu stambenih jedinica. Tako je tražena struktura stanova rešena

sa tri tipa lamele, jedan tip lamele za investitora JNA i dva tipa lamele za investitora BZS.

U lamelama je ostvaren sklop stambenih jedinica za dve, tri, četiri i pet osoba.U uslovima

zahtevnih programskih uslova investitora, u pogledu raznolike strukture stanova, Sistem

IMS-Žeželj je na ovom primeru manifestovao referentnost i otvorenost za različite varijacije

funkcionalno-organizacionih šema. Do punog izražaja došla je osobina skeletnog sistema

koji oslobađa prostor u dva pravca, po x i po y osi objekta.

Slika 6. Osnovna lamela

Otvorenošću po x osi omogućena su dva slučaja fleksibilnosti. U prvom slučaju „Stan sa

dva centra“ spajaju se veći i manji stan. Od četiri stana nastaju dva. Prostoru većeg stana u

kome živi četvoročlana porodica, pripaja se prostor manjeg, susednog stana. Formira se

novi „centar“ – dnevni boravak dece školskog uzrasta. Prostor prvog „centra“ ostaje

roditeljima i obogaćuje se novim sadržajima. U drugom slučaju „Tri generacije“ spajaju se

takodje veći i manji stan. Prostorne promene u okvirima arhitektonskog sklopa–lamele prate

sledeću sociološku projekciju; oženjen sin (ili udata ćerka) sa suprugom i bebom prelaze u

manji stan. Stan mladih roditelja funkcioniše istovremeno kao samostalna celina i kao deo

novog velikog stana u kome žive tri generacije.

Slika 7. Fleksibilitet

3.2. Forma objekta – volumetrija i fasadne ravni

Urbanistički plan naselja Bežanija selo – Blokovi 61-64 potpisuje arh. Josip Svoboda,

odnosno Urbanistički zavod grada. Vreme je Herojske Moderne u svetu urbanizma i

arhitekture, a u našoj sredini i vreme tzv. „gabaritnog urbanizma”. Definiše se ne samo

raspored objekata u naselju, saobraćajno rešenje i ostali planerski elementi, već i

volumetrijski oblik objekta. Uloga konstruktivnog sistema u konstituisanju prostorne

strukture ovog specifičnog oblika objekta je posebno važna, jer zadatu formu upravo gradi i

sklapa prostorni modul sistema (3,60 x 4,20 x 2,80 m ili 4,20 x 4,20 x 2,80 m). Tako se rast

objekta materijalizovao u merama sistema IMS-Žeželj u formi velikih stepenica sa visinama

“stepenika “od dve i tri etaže. Tako se jedna, za prefabrikaciju atipična zamisao o objektu, u

realizaciji objekta transformisala u dinamičnu likovno-ambijentalnu strukturu. Na

primerima objekta u naselju Cerak Vinogradi u Beogradu i stambeno-poslovnog objekta u

Novom Sadu primena sistema je vidljiva i na fasadama objekata. Na fasadama je „iscrtana“

vertikalna modularna mreža sistema sa poljima osovinskih dimenzija 3,60 x 2,80 m.

Slika 8. Volumetrija/ Bl.61,62 Slika 9. Fasadna ravan/Cerak

3.3. Konstrukcija objekta – dve inovacije

Projekti za Blokove 61 i 62, Cerak i Novi Sad rađeni su u Institutu za arhitekturu i

urbanizam Srbije u saradnji sa stručnjacima iz Instituta za ispitivanje materijala.

U realizaciji naselja Cerak Vinogradi projektovane su i realizovane dve inovacije Sistema

IMS. Prva je konzolna ploča prepusta 240 cm. Druga inovacija su kosi krovni linijski

nosači u Ceraku 1 i krovne ploče u Ceraku 2.

Slika 10.Cerak / presek kroz objekat Slika 11.Cerak / kos krov u sistemu IMS

4. NIVO STANA

Ideje o stanu i njegovoj prostornoj organizaciji sa jedne i primena i uloga sistema u toj

organizaciji s druge strane su na primeru Blokova 61 i 62 u Novom Beogradu najočitije i

najuverljivije. Stan u blokovima 61 i 62 demonstrira komplementarnost, dimenzionalno i

funkcionalno –organizaciono sadejstvo i jedinstvo arhitekture i konstrukcije, podsećajući

nas na Vitruvijev znak jednakosti između ova dva osnovna konstitutivna činioca objekta

(i stana). Stanovi na Ceraku, njihov organizacioni i prostorni koncept na afirmativan način

koriste referentne prednosti Sistema IMS posebno na planu fleksibilnosti. Dve zone stana,

dnevna i noćna, orjentisane su na dve naspramne fasadne strane objekta s tim što se dnevne

funkcije, boravak i obedovanje, uključujući i kuhinjski pult, zahvaljujući skeletnom IMS

Sistemu, prostorno, ambijentalno i perceptivno objedinjuju. Za razliku od stanova u

Blokovima 61 i 62 i stanova u naselju Cerak Vinogradi, prostorno organizovanih na

principu podele prostora za dnevne i funkcije odmora i higijene, u novosadskim stanovima

je prisutan princip generacijske podele prostora stana. Fleksibilitet prostora projektovan je i

realizovan na nivou stana. Svojom otvorenošću za projektantska istraživanja, u smislu

iskoraka iz rutinskog i repetitivnog, performanse konstruktivnog sistema IMS - Žeželj ne

samo da to omogućuju, nego i podstiču i inspirišu.

Slika 12. Blokovi 61,62 Slika 13. Cerak Slika 14. Novi Sad

5. ZAKLJUČAK

Iz analize se može uočiti da je uloga konstruktivnog sistema uopšte i posebno u slučaju IMS

sistema u procesu projektovanja i u samim rezultatima, prema uvreženom opštem mišljenju,

na određen način potcenjena. Tako se otvara i dilema: „Da li se sistem uklapa u rešenje ili je

stvar obrnuta?“. Iz sprovedenog postupka analize tri primera u radu, može se zaključiti da

se ne radi o „ugradnji“ sistema u projekat već obrnuto, „ugradnji“ projekta u sistem

(Primer: na prvom koraku, u procesu projektovanja pred vama nije prazan beli list papira.

Na njemu je već iscrtan „tačkasti“ raster stubova i vi krećete sa upisivanjem koncepta

budućeg stana; sistem vas usmerava na objedinjavanje dnevnih funkcija, kružnu cirkulaciju

između funkcija u stanu i sugeriše perceptivno–ambijentalno inteziviranje doživljaja

prostora stana koji će neutralisati oskudne normirane kvadrature). Drugim rečima,

konstruktivni sistem IMS, u projektantskom smislu, u značajnoj meri, sudeluje, konstituiše i

materijalizuje prostorni koncept stana i objekta.

SAOPŠTENJA

MeĎunarodni naučno-stručni skup ISTRAŢIVANJA, PROJEKTI I REALIZACIJE U GRADITELJSTVU Institut IMS, Beograd, 2010.

Vukašin Ačanski 1

GRAĐENJE RASPONSKIH KONSTRUKCIJA MOSTOVA POSTEPENIM POTISKIVANJEM Rezime Postepeno potiskivanje je u svetu veoma rašireno za graĎenje dugih kontinualnih betonskih prednapregnutih mostova raspona do 50 m i dužine do 3000 m. Rasponska konstrukcija izraĎuje se u segmentima na stalnom proizvodnom mestu, gde se posle prednaprezanja segmenta izvrši potiskivanje hidrauličkim presama cele konstrukcije u novi položaj, a time se oslobaĎa oplata za izradu novog segmenta. Rasponska konstrukcija na svom putu prolazi kroz različite statičke sisteme i to kao konzola, slobodno oslonjen nosač, odnosno na kraju kao kontinualni nosač, tako se u istom preseku pojavljuju negativni i pozitivni momenti savijanja u toku graĎenja. Za ovu vrstu graĎenja potrebna je specifična oprema, obrazovan i osposobljen kadar, jasne specifikacije, temeljita obrada projektne dokumentacije te stručni nadzor..

CONSTRUCTION OF BRIDGE SUPERSTRUCTURES BY INCREMENTIAL LAUNCHING Abstract Incremental launching method is a worldwide method of construction of long, continuous, pre-stressed concrete bridges of spans up to 50 m and of lengths up to 3,000 m. The superstructure is constructed in segments at a permanent production place. After pre-stressing of segments, the entire structure is pushed by means of hydraulic presses into a new position thus setting free the formwork for production of a new segment. During launching, the superstructure passes different static systems, i.e. as a cantilever, a free supported girder, and finally as a continuous girder. Therefore, in the same cross section negative and positive bending moments occur during construction. For the considered construction method, specific equipment, qualified and experienced labour, exact specifications, thorough design and professional supervision are required.

1 prof, dipl. građ . inž, GRADIS Biro za projektiranje Maribor d.o.o., Lavričeva 3, 2000 Maribor, Slovenija, [email protected]

1. UVOD Tehnologija graĎenja mostova sa postepenim potiskivanjem je u svetu veoma razširena za graĎenje dugih kontinualnih betonskih prednapregnutih mostova sa rasponima do 50 m i dužine do 3000 m. GraĎenje sa postepenim potiskivanjem predviĎa, da se rasponska konstrukcija izraĎuje u segmentima na stalnom proizvodnom mestu, gde se posle prednaprezanja segmenta izvrši potiskivanje hidrauličkim presama cele konstrukcije u novi položaj, a time se oslobaĎa oplata za izradu novog segmenta.

Slika 1. Viadukt Rondo u toku izgradnje

Tehnologija graĎenja postepenim potiskivanjem izvodi se pomoću sledeče tehnološke opreme:

Betonska radionica – platforma sa skelom i oplatom, čeličnim roštiljem i sinhronom hidrauličkom opremom za spuštanje skele i oplate

Oprema za prednaprezanje segmenata i glavne rasponske konstrukcije Oprema za postepeno potiskivanje Čelična konzolna konstrukcija – kljun i privremeni pilonski oslonac sa zategama Naprave za pridržavanje glavne rasponske konstrukcije Klizna privremena ležišta na stubovima sa teflonskim ulošcima Bočne hidrauličke voĎice sa senzorima na stubovima i platforme na vrhu srednjih

stubova za prisustvo radnika u toku postepenog potiskivanja Postupak graĎenja mostova sa postepenim potiskivanjem je defakto industrijski način izrade segmenata. Prednost izrade segmenata betonske konstrukcije na licu mesta i industrijske proizvodnje bez dilatacija kod te tehnologije dolaze do punog izražaja. Ekonomičnost gradnje je u smanjivanju udela rada za izradu rasponske konstrukcije. Sa konsekventnim planiranjem i organiziranjem pojedinih faza rada postiže se nedeljni takt izrade pojedinog segmenta dužine Ls = 10 – 40 m, betona 100 – 400 m3 koji je armiran sa 150 kg/m3 armature. Segmenti su prednapregnuti sa ravnim kablovima.

Rasponska konstrukcija koja se betonira po segmentima na istom mestu i postepeno potiskiva u konačni položaj, na svom putu prolazi kroz različite statičke sisteme i to kao konzola, slobodno oslonjen nosač, odnosno na kraju kao kontinualni nosač, tako se u istom preseku pojavljuju negativni i pozitivni momenti savijanja u toku graĎenja odnosno postepenog potiskivanja.

Slika 2. Konačni izgled viadukta SELO izgrađenog po tehnologiji postupnog potiskivanja

Za preuzimanje statičkih uticaja za vreme graĎenja postavljaju se i prednaprežu centrično postavljeni kablovi koji u celini pokrivaju uticaje od vlastite težine konstrukcije. Za preuzimanje statičkih uticaja od korisnog i saobraćajnog opterećenja naknadno se po potiskivanju ugraĎuju kablovi izvan betonskog preseka u unutrašnjosti sanduka. Kablovi su poligonalni, a vode se preko devijatora koji su postavljeni iznad oslonaca i u sredini raspona. Horizontalni kablovi su postavljeni u betonski presek konstrukcije, dok se sa injektiranjem uspostavlja sprezanje kabla i betonskog preseka. Poligonalni kablovi izvan preseka, nisu spregnuti sa betonskim presekom, antikorozivno su zaštičeni sa cevima i mastima za injektiranje. Sandučasti presek zbog velike krutosti je najprimerniji za preuzimanje različitih statičkih uticaja u toku graĎenja i upotrebe rasponske konstrukcije, a istovremeno je primeran za voĎenje horizontalnih i poligonalnih kablova kao i za izradu na industrijski način. Najekonomičnija vitkost glavne nosive konstrukcije za postepeno potiskivanje iznosi L/12 – L/16. U koliko je vitkost glavne nosive konstrukcije veća od l/h>18 za fazu postepenog potiskivanja moguće je pored čeličnog kljuna dužine (Lk>0,6 Lt) upotrebiti čelični pilon sa zategama. Pre nego što se odlučimo za tehnologiju postupnog potiskivanja moramo proveriti da li su svi geometrijski elementi koji definišu glavnu rasponsku konstrukciju, kompatibilni sa tom tehnologijom graĎenja. Osnovni geometrijski kriterij za izbor tehnologije graĎenja sa postupnim potiskivanjem glavne rasponske konstrukcije sastoji se u tome, da ne dolazi do prisilne deformacije

rasponske konstrukcije prilikom potiskivanja. Taj kriterij odreĎuje oblik donje ploče sandučastog preseka koja ne mora biti paralelna sa gornjom kolovoznom pločom. Za postupno potiskivanje prihvatljivi su sledeći geometrijski oblici osovine objekta: pravac (transalacija), kružna krivina (rotacija) i spirala (kombinacija transalacije i rotacije). Polazeći od najjednostavnije geometrije razlikujemo sledeće osnovne tipove trasa primerne za potiskivanje:

trasa u osnovi je u pravcu, konstantan uzdužni pad trasa u osnovi je u pravcu, uzdužni profil u vertikalnoj kružnoj krivini trasa u osnovi u kružnoj krivini, uzdužni nagib je jednak nuli trasa u osnovi u kružnoj krivini, konstantan uzdužni nagib (spirala)

2. PLATFORMA ZA IZRADU RASPONSKE KONSTRUKCIJE Rasponska konstrukcija se izradjuje na radnoj platformi koja je obično locirana na trasi iza krajnjeg oslonca. Stalni radni plato omogućava industrijski način rada pojedinih segmenata konstrukcije. Postupak omogućava nedeljno izradu segmenata stim da je najugodnije izvršiti potiskivanje u ponedeljak, u tom slučaju je iskorišten kraj nedelje za očvršćavanje betona. Za tako programiran rad, a posebno u zimskom periodu, potrebno je radnu platformu zatvoriti i prekriti sa provizornom konstrukcijom, da bi radni proces bio nezavisan od vremenskih uticaja. Obzirom na armaturu, a posebno na broj sklopki za spajanje kablova za prednaprezanje želja je da su pojedni segmenti što duži, kao najekonomičnija dužina segmenta iznosi 22,5 – 25,0 m. Pri toj dužini segmenta je najekonomičnije iskorištena oprema za proizvodnju i zapošljava se optimalan broj radnika. Platforma za proizvodnju segmenata je sastavljena iz hidrauličkih presa na koje je postavljena čelična rešetkasta konstrukcija. Geometrijski položaj konstrukcije je tačno odredjen sa geometrijom postolja na radnoj platformi. Na radno postolje postavljamo i pritvrĎujemo oplatu donje ploče, rebara i oplatu konzolnih krila sandučastog preseka. Oplata i konstrukcija skele mora biti tako konstruirana da je može jednostavno izvršiti skidanje oplate sa hidraulikom.

Slika 3. Platforma za izradu rasponske konstrukcij

Slika 4. Šema betonske radionice za izradu segmenata

Betoniranje poprečnog preseka rasponske konstrukcije možemo izvesti na sledeća tri načina:

prvi način: I. faza betoniranje donje ploče sa rebrima, u II. fazi betoniranje kolovozne ploče drugi način: u I. fazi betoniranje donje ploče, u II. fazi se betoniraju rebra i kolovozna ploča. Na zabetoniranu donju ploču navučemo tunelsku oplatu sa elementima unutrašnje oplate rebara i oplatom kolovozne ploče, koji su isto tako izraĎeni da je moguće varirati dimenzije poprečnog preseka. treći način: Betoniranje ukupnog preseka u jednoj fazi. Koji način betoniranja ćemo izabrati zavisi od razpoložljive opreme, prilika na terenu, radne platforme itd. Izrada pojedinog segmenta u nedeljnom taktu 7 dana prolazi kroz sledeće faze: 1. ponedeljak: prednaprezanje centričnih kablova, skidanje oplate, postepeno potiskivanje rasponske konstrukcije, injektiranje prednapregnutih kablova, čiščenje i priprema oplate 2. utorak: polaganje armature donje ploče,

polaganje kablova u donjoj ploči, betoniranje donje ploče

3. sreda: polaganje armature rebara, montaža unutrašnje oplate, polaganje armature kolovozne ploče

4. četvrtak: polaganje kablova u kolovoznoj ploči i ostale armature, ugraĎivanje slivnika, cevi i drugih detalja, betoniranje rebara i kolovozne ploče

5. petak: očvršćivanje i njegovanje betona 6. subota: očvršćivanje i njegovanje betona 7. nedelja: očvrišćivanje i njegovanje betona

Slika 5. Poprečni presjek rasponske konstrukcije u oplati

Slika 6. Prvi način građenja ab-rasponske konstrukcije

Slika 7. Drugi način građenja ab-rasponske

Slika 8. Treći način građenja ab-rasponske konstrukcije

3. PREDNAPREZANJE RASPONSKE KONSTRUKCIJE U toku postupka potiskivanja u glavnoj rasponskoj konstrukciji javljaju se momenti savijanja u istim presecima različitog predznaka, jer se statički sistem glavne rasponske konstrukcije menja tokom postepenog potiskivanja. Momente savijanja uravnotežimo sa centričnim horizontalnim kablovima koji se ugraĎuju u gornju i donju ploču sandučastog preseka rasponske konstrukcije. Sila prednaprezanja ravnih kablova uvodi se u poprečne preseke rasponske konstrukcije i omogućava rasponskoj konstrukciji da je potpuno prednapregnuta za vreme postupka potiskivanja.

Slika 9. Kritični negativni momenat pri potiskivanju sa upotrebom potisnog kljuna

Konstruktorska obrada detalja kablova, raspored kablova, ankerisanje unutrašnjih i spoljašnih kablova, montaža kablova, raspored kablova u poprečnom preseku, udaljenost kabla od spoljašne ivice preseka itd. je obradjena u tehničnim specifikacijama za graĎenje mostova, koje je izdalo Ministarstvo za saobraćaj R. Slovenije. Za voĎenje kablova je dana

potpuna konstrukterska sloboda koju je potrebno uskladiti sa iskustvom i opremom izvoĎača kao i razpoložljivom važećom regulativom.

4. POSTEPENO POTISKIVANJE GLAVNE RASPONSKE KONSTRUKCIJE

Poznajemo tri različite metode i opreme za postepeno potiskivanje glavne rasponske konstrukcije:

4.1. Hidraulična oprema za postepeno potiskivanje Sila koja je potrebna za potiskivanje glavne rasponske konstrukcije uvodi se preko hidraulične opreme koja je obično postavljena na krajnjem osloncu. Hidraulička presa koja služi za podizanje rasponske konstrukcije nalazi se na teflonskoj podlogi na donjoj strani, na gornjoj strani naleže na hrapavu površinu betona rasponske konstrukcije. Prilikom dizanja unosi se vertikalna reakcija kao i sila trenja izmeĎu prese i rasponske konstrukcije koja omogućava unašenje sile potiskivanja sa delom hidrauličke opreme za horizontalno pomjeranje. Sila koja je potrebna za potiskivanje glavne rasponske konstrukcije uvodi se preko hidraulične opreme koja je obično postavljena na krajnjem osloncu. Hidraulička presa koja služi za podizanje rasponske konstrukcije nalazi se na teflonskoj podlogi na donjoj strani, na gornjoj strani naleže na hrapavu površinu betona rasponske konstrukcije. Prilikom dizanja unosi se vertikalna reakcija kao i sila trenja izmeĎu prese i rasponske konstrukcije koja omogućava unašenje sile potiskivanja sa delom hidrauličke opreme za horizontalno pomjeranje.

Slika 12. Hidraulička oprema za postepeno Slika 13. Hidraulička oprema za potiskivanje gdje se horizontalna sila postepeno potiskivanje sa uvodi samo preko vlastite težine ošupljenim čelični nosačom rasponske konstrukcije koji je sinhronovezan na hidrauličku opremu

4.2. Sistem prednaprezanja za postepeno potiskivanje (vuču) Sila koja je potrebna za potiskivanje (vuču) glavne rasponske konstrukcije unosi se preko presa za prednaprezanje koje su postavljene na čelo krajnjeg oslonca i prenosi se sa kablovima koji su primerno preko čelične konstrukcije ankerisani u rasponsku konstrukciju.

4.3. Sinhrono vezana hidraulična oprema sa ošupljenim čeličnim pločama i nosačima za postepeno potiskivanje

Ako imamo veliku dužinu rasponske konstrukcije koju treba postepeno potiskivati, a sila potiskivanja je veća od 15000 kN, onda klasična oprema za potiskivanje ne dolazi u obzir. U ovakvim slučajevima primenjuje se metoda i oprema firme ENERPAC koja se uspešno koristi za potiskivanje konstrukcije u dužinu od 3000 m sa silom potiskivanja od 30.000 kN. Princip rada sistema sastoji se u tome da se čelični nosač postavi ispod segmenta u njegovoj osovini, a na gornjoj strani zavarena je čelična ošupljena flanša preko koje se postavlja pokretna čelična platforma sa sinhrono vezanim presama pričvršćena bolcnama. Čelična platforma je vezana sa diwidag šipkama za donju stranu segmenta.

5. ČELIČNA KONZOLNA KONSTRUKCIJA – KLJUN I PRIVREMENI PILONSKI OSLONAC SA ZATEGAMA

Na prednjoj strani rasponske konstrukcije, koja se postepeno potiskuje od stuba do stuba pojavljuju se veliki negativni momenti savijanja. Zbog toga je potrebno da se smanje u toj fazi uticaji od vlastite težine rasponske konstrukcije, a to se postiže sa čeličnim kljunom koji ima 10 % težine osnovne konstrukcije. Dužina kljuna obično se izabira Lk = 0,60 Lt (Lt - srednji raspon). Pored pravilno izabrane dužine kljuna, važno je takoĎe pravilno odrediti krutost čeličnog kljuna koja utiče na smanjenje momenta savijanja. Čelični kljun je iz punih čeličnih I nosača ili iz rešetkastih nosača, koji se pritvrĎuju na krajnoj dijagrafmi glavne nosive konstrukcije mosta. Ako je vitkost rasponske konstrukcije veća od L/18 opravdano je u cilju smanjenja momenata savijanja u toku potiskivanja upotrebiti čelični pilon sa zategama.

Slika 15. Pritvrđivanje kljuna na rasponsku konstrukciju i radna oplata na stubu

Slika 16. Pilon za ojačanje rasponske konstrukcije

Slika 18. Poprečni presjek

6. KLIZNA LEŢIŠTA NA STUBOVIMA SA TEFLONSKIM ULOŢCIMA

Za postepeno potiskanje rasponske konstrukcije na osloncima potrebno je ugraditi privremena klizna ležišta. Postoje dva načina za izradu kliznih ležišta:

a) privremena ležišta koj se odstranjuju i zamenjujusa konačnim b) privremena ležišta koja se nadograĎuju na konačna

a) Na vrhu stubova postavljaju se privremena ležišta za klizanje konstrukcije u toku postepenog potiskivanja. Ležišta se sastoje iz armiranobetonskog bloka sa malterom za fiksiranje, podmetača za klizanje u obliku čelične ploče izradjene iz nerĎajućeg čelika i pritvrĎene sa epoksidnim malterom na betonski blok, a postavljaju se u nagibu donje ploče glavne rasponske konstrukcije. Teflonski uložci su iz neoprena debljine 10 mm, čelične ploče debljine 2,0 mm in telfona debljine 1,0 mm i dimenzija u osnovi koje zavise od veličine opterećenja Teflonski uložci se polažu tako da je neopren oslonjen na gornju rasponsku betonsku konstrukciju, a teflon na poliranu stranu čelične obloge privremenog

ležišta. Kontaktni pritisak mora biti manji od 12 MPa, da ne doĎe do proboja ležišta kroz donju ploču sanduka rasponske konstrukcije. Posle završenog potiskivanja podiže se rasponska konstrukcija izvlače se privremena ležišta i ugraĎuju konačna.

c) Ukoliko se koristi konačno ležište istovremeno i kao privremeno kod postepenog potiskivanja tada na gornjom delu ležišta postavljamo čeličnu ploču koja služi za klizanje konstrukcije u vremenu potiskivanja. Posle izvršenog potiskivanja zavarimo gornju ploču na ploču koja je ugraĎena u rasponsku konstrukciju.

d)

Slika 20. Šema konačnog i privremenog ležišta

Slika 21. Šema konačnog i privremenog ležišta

7. BOČNE HIDRAULIČNE VOĐICE NA VRHU STUBA SA SENZORIMA ZA EVENTUALNO ZAUSTAVLJANJE POTISKIVANJA I PLATFORMA

Za voĎenje rasponske konstrukcije u uzdužnom pravcu u toku procesa postepenog potiskivanja potrebno je ugraditi hidrauličke bočne voĎice. IzmeĎu voĎica i betonske

konstrukcije se postavlja teflonski uložak da se smanji trenje. U slučaju greške ili nepredviĎenog slučaja ugraĎuju se senzori na vrhu stuba koji zaustavljaju proces postepenog potiskivanja. Bočne voĎice i senzori ugraĎuju se na izlazu iz platforme i na svakom stubu. Na vrhu stubova su radne platforme za radnike u toku izvoĎenja potiskivanja (postavljanje teflonskih ležišta, kontrola rada boćnih voĎica, isključivanje alarmnih naprava itd.).

Slika 22. Vođice Slika 23. Šema vođica

8. NAPRAVA ZA PRIDRŢAVANJE GLAVNE NOSIVE KONSTRUKCIJE U TOKU POSTEPENOG POTISKIVANJA I ZA VREME MIROVANJA KONSTRUKCIJE

Ako izvodimo postepeno potiskivanje u smeru pada konstrukcije, onda je potrebno rasponsku konstrukciju tokom graĎenja pridržavati. Sličan problem nastoje i za konstrukcije koje potiskujemo u suprotnom smeru pada. Moguće je klizanje konstrukcije u suprotnom pravcu od pravca potiskivanja. Za pridržavanje konstrukcije potrebno je sa diwidag šipkama 36 pričvrstiti čelični konzolni nosač na donjoj strani sanduka koji je preko horizontalnog kabla, ankernih glava i prese za prednaprezanje povezan sa krajnjim osloncem odnosno sa platformom za izradu segmenata. Sa unošenjem potrebne sile u kabel pridržava se cela konstrukcija u mirnom stanju.

Slika 24: Naprava za pridržavanje Slika 25: Senzori glavne rasponske konstrukcije

9. ZAKLJUČAK U predloženom referatu je u najkraćim crtama prestavljena savremena tehnologija postepenog potiskivanja. Deo problematike koji se odnosi na dokaze statičke i dinamičke stabilnosti kao i uzimanje u obzir svih uticaja koji nastaju prilikom graĎenja, sa svim potrebnim kontrolama prilikom graĎenja, kontrolom geometrije, pomjeranja i materijala, biće obraĎen drugom prilikom. Mostovi izgraĎeni po tehnologiji postepenog potiskivanja optimalno zadovoljavaju sve kriterije veštine projektovanja i graĎanja objekata, a posebno kriterij robusnosti i trajnosti.




Bojan Aranđelović 1, Zoran Savić 2, Dragan Mirković 3

SERTIFIKACIJA SISTEMA PREDNAPREZANJA

PREMA USLOVIMA EOTA: TRANSFER SILE NA

KONSTRUKCIJU

Rezime

U cilju usklađivanja evropskih propisa i standarda u oblasti građevinarstva predviđena je

sertifikacija sistema prednaprezanja prema uslovima EOTA (European Organization for

Technical Approvals), datim u ETAG-u 013 (Guideline for European Technical Approval

of post-tensioning kits for prestressing of structures). U tom dokumentu su navedeni

osnovni i dodatni zahtevi koje sistem prednaprezanja treba da ispuni u cilju dobijanja ETA

(European Technical Approval). Jedan od osnovnih zahteva predstavlja zadovoljenje

uslova koji se odnosi na transfer sile na konstrukciju.

Ključne reči

Sistem prednaprezanja. Evropsko tehničko odobrenja. Transfer sile na konstrukciju..

CERTIFICATION OF PRESTRESSING SYSTEMS

ACCORDING TO THE CONDITIONS OF EOTA:

FORCE TRANSFER TO THE STRUCTURE Abstract

In order to harmonize european regulations and standards in civil engineering the

certification of the prestressing system in compliance with conditions prescribed by EOTA

(European Organization for Technical Approvals) and presented in ETAG 013 (Guideline

for European Technical Approval of post-tensioning kits for prestressing of structures) is

necessary. In that document compulsory and additional requirements which a prestressing

system is supposed to meet in order to obtain ETA (European Technical Approval) are

listed. One of compulsory requirements is to meet the condition which refers to force

transfer to the structure.

Key words

Prestressing system. European Technical Approval. Force transfer to the structure.

1 Dipl. građ. inž , rukovodilac Odeljenja za prednaprezanje, Institut IMS, Beograd,

[email protected] 2 Dipl .maš. inž., Institut IMS, Beograd 3 Maš. tehn., Institut IMS,Beograd

1. UVOD

U cilju usklađivanja evropskih propisa i standarda u oblasti građevinarstva predviđena je

sertifikacija sistema prednaprezanja prema uslovima EOTA (European Organization for

Technical Approvals), datim u ETAG-u 013 (Guideline for European Technical Approval

of post-tensioning kits for prestressing of structures). U tom dokumentu su navedeni

osnovni i dodatni zahtevi koji sistem prednaprezanja treba da ispuni u cilju dobijanja ETA

(European Technical Approval).

Jedan od osnovnih zahteva predstavlja zadovoljenje uslova koji se odnosi na transfer sile

na konstrukciju. S tim u vezi ceo postupak ispitivanja transfera sile na konstrukciju za

naknadno prednaprezanje ploča je urađen u skladu sa ovim dokumentom (izrada uzoraka,

postupak ispitivanja, merenja, posmatranja, kriterijumi, metode verifikacije). Takođe,

imajući u vidu dugogodišnje iskustvo Instituta IMS u oblasti prednaprezanja, prilikom

ispitivanja napravljen je poseban osvrt i na dokumente (FIP preporuke za odobravanje

sistema prednaprezanja – Recommendations for the acceptance of post-tensioning systems-

FIP) po kojima su verifikovani sistemi prednaprezanja Instituta IMS koji su u upotrebi iz

koje se polako povlače zbog uvođenja jedinstvenih evropskih regulativa i standarda (ETAG

013), usvojenih u skladu sa tzv. "novim pristupom" u harmonizaciji standarda.

Ispitivanje je vršeno u okviru inovacionog projekta "Sistem naknadno prednapregnutih

ploča u građevinarstvu", odobrenog za finansiranje od strane Ministarstva za nauku i

tehnološki razvoj Republike Srbije pod ev. brojem 451-01-00065/2008-01/30.

2. NAKNADNO PREDNAPREZANJE PLOČA

2.1 Užad za naknadno prednaprezanje ploča

U tabeli su date karakteristike užadi za prednaprezanje (prema pr EN10138-3) koja se

primenjuju i ugrađuju u kotvu za naknadno prednaprezanje ploča koja se ispituje.

Tabela 1. Karakteristike užadi

Skraćeni

naziv

užadi

Klasa

Nazivne vrednosti Garantovane vrednosti

Prečnik Nazivna

čvrstoća

Modul

Elastično

-sti

Površina

preseka

Karakte-

ristična

prekidna

sila

Karakteri-

stična

sila pri

izduženju

Ø fpk E Apk Fpk 0,1% Fp0,1k

mm N/mm2 kN/mm

2 mm

2 kN kN

Y1770S7 A 15,7 1770 195

150 265 228

Y1860S7 B 15,7 1860 150 279 240

2.2 Definicija sklopa kabl - kotva

Kotva za prednaprezanje ploča može da se ugradi u različite tipove ploča u građevinarstvu:

temeljne, međuspratne i dr. Ova kotva ima takav raspored otvora za kablove za

prednaprezanje da omogućava povećanje raspona i smanjenje dimenzija preseka elemenata

konstrukcije i takvih je dimenzija da je raspored otvora za kablove u njemu linijski, što

omogućava smanjenje debljine elementa potrebnog za ugrađivanje pronalaska.

Kotva za prednaprezanje ploča ima više prednosti, od kojih su neke od najbitnijih sledeće:

o vrlo jednostavna konstrukcija

o laka i brza montaža

o ekonomska isplativost, zbog niske proizvodne cene

Kotva za prednaprezanje ploča se ugrađuje u površinske elemente (ploče) objekata pri

betoniranju. Kotva se ugrađuje u ploče na njenim krajevima. Kablovi se montiraju u ploči,

provlače kroz kotvu i na drugoj strani uz pomoć hidrauličkih presa prednaprežu do

projektom zadane sile. Kotva može biti aktivna, ako se preko nje vrši prednaprezanje i

pasivna, kada služi samo za ukotvljavanje kabla. Kabl se može prednaprezati do sile od 893

kN, sa dva tri ili četiri užeta, u neograničenom broju ciklusa, sve dok je kabl slobodan i

postoji dovoljna dužina kabla za hvatanje presom. Proračun objekata se vrši na uobičajen

način, kao i proračun ostalih prednapregnutih konstrukcija.

Kotva svojim ugrađivanjem u ploče i korišćenjem naknadnog prednaprezanja omogućava

niz prednosti konstrukcijskom sistemu:

o Veći rasponi,

o Manja debljina ploča,

o Smanjena spratna visina,

o Uštede u materijalu i radnoj snazi (kod gotovo svih vrsta radova),

o Manji ugibi i smanjena mogućnost pojave pukotina,

o Laganija konstrukcija, niže težište i bolja seizmička otpornost,

o Smanjeno vreme građenja,

o Povećana otpornost na proboj iznad stubova,

o Poboljšana vodonepropusnost, otpornost na koroziju i trajnost.

3. ISPITIVANJE

3.1. Uzorak za ispitivanje

Pri ispitivanju transfera sile na konstrukciju kotva za naknadno prednaprezanje ploča treba

da prenese specificiran procenat granične čvrstoće zategnutog elementa sa kotve na

betonsku konstrukciju bez pojave neželjenih pukotina unutar konstrukcije i pri

deformacijama koje se stabilizuju u datom vremenskom okviru.

Uzorak za ispitivanje se izrađuje prema uslovima iz dokumenta ETAG 013 i sadrži delove

kotve i armature koji se ugrađuju u betonsku konstrukciju. Komponente za ugrađivanje

biraju se metodom slučajnog uzorka. Uzorak za ispitivanje je betonska prizma koja se

izlaže centričnom pritisku. Poštujući preporuke ETAG 013 izrađena su tri uzorka od betona

marke MB 45 u koje su ugrađeni elementi koji se ispituju. Zadovoljeni su sledeći uslovi:

- sila pritiska se ispituje do loma na prizmama visine h,

- h ≥ 2a (strana osnove prizme),

- pomoćna armatura (podužne šipke) ≤ 0,03 Ac (u preporukama FIP ≤ 2 cm2),

- uzengije su rapoređene duž visine uzorka ≤ 50kg čelika po m3 betona uzorka,

- visina armiranog dela min. 0,5 h,

- karakteristična čvrstoća betona predviđena nakon 28 dana fck= 45 Mpa.

Slika 1. Izrada uzorka za ispitivanje

Dimenzije uzoraka i ugrađene armature su date u planovima oplate i armature, poštujući

ograničenja:

- uzengije:

maksimalna količina uzengija B= 0,433 x 0,184 x 0,5 = 0,0398 m3

gu,max = 0,0398 x 50 = 1,992 kg

usvojeno 8Ø6, gu = 8 x 0,22 x 1,10 = 1.94 kg

- spirala Ø12, dimenzija 300x130mm sa korakom 5 x 50mm

- podužna pomoćna armatura 6Ø6, fa = 6 x 0,28 = 1,68 cm2

- armatura je od čelika GA 240/360.

Slika 2. Ploča koja se postavlja ispod donje osnove uzoraka radi izbegavanja nepoželjne

koncentracije napona usled eventualnih neravnina

Broj uzoraka za ispitivanje je 3 komada za kabl 4Ø15,7mm. Prilikom izrade uzoraka

ostavljene su kontrolne kocke radi ispitivanja čvrstoće betona. Pre postavljanja uzoraka u

uređaj za ispitivanje prenosa sile vršeno je izravnavanje donje osnove prizme epoksi

premazom u svrhu eliminisanja neravnina i odstupanja paralelnosti površina gornje i donje

osnove prizme. U cilju izbegavanja nepoželjne koncentracije napona usled neravnina

korišćena je olovna ploča. Na gornjoj osnovi prizme postavljeni su elementi sistema

prednaprezanja koji su neophodni za ispitivanje.

Slika 3. Uzorak br.2 prilikom ispitivanja

3.2. Procedura ispitivanja

Opterećenje uzorka vršeno je direktno apliciranjem sile uređaja na ankernu ploču. Sila se

lagano povećavala u fazama: 0,2 Fpk, 0,4 Fpk, 0,6 Fpk i 0,8 Fpk. Potom je vršeno rasterećenje

do vrednosti 0,12 Fpk. Nakon toga, uslov da u najmanje 10 ciklusa opterećenje varira od 0,8

Fpk do rasterećenja od 0,12 Fpk, zavisno od stabilizicije širine prslina, je ispunjen na sva tri

uzorka. Na kraju je izvršeno opterećenje uzoraka do sloma. Opterećenje uzoraka je

izvršeno na standardnoj presi za aksijalno opterećenje, tip AMSLER, kapaciteta 5000kN.

Brzina nanošenja opterećenja je 15 N/mm2 u minutu. Tačnost merenja sile pritiska je 2%.

Kriterijumi stabilizacije prema ETAG 013 su:

- za maksimalne širine prslina:

o pri prvom dostizanju gornje vrednosti opterećenja od 80% karakteristične

čvrstoće zategnutog elementa maksimalno 0,15 mm,

o pri poslednjem dostizanju donje vrednosti opterećenja od 12%

karakteristične čvrstoće zategnutog elementa maksimalno 0,15 mm,

o pri poslednjem dostizanju gornje vrednosti opterećenja od 80%

karakteristične čvrstoće zategnutog elementa maksimalno 0,25 mm

o za stabilizaciju prslina: wn-wn-4 ≤ 1/3 (wn-4-wo) , n ≥ 10,

o za podužna i poprečna naprezanja: εn - εn-4 ≤ 1/3 (εn-4 – εo) , n ≥ 10.

Kriterijumi stabilizacije prema preporukama FIP-a su:

- podužne i poprečne deformacije moraju biti stabilizovane u toku cikličnog

opterećenja. Deformacije se smatraju stabilizovanim ako je njihov prirast u

poslednja dva ciklusa manji od 5%, Δdl,t ≤ 5%

- za maksimalne širine prslina:

o pri prvom dostizanju gornje vrednosti opterećenja od 80% karakteristične

čvrstoće zategnutog elementa maksimalno 0,10 mm,

o pri poslednjem dostizanju donje vrednosti opterećenja od 12%


o pri poslednjem dostizanju gornje vrednosti opterećenja od 80%


o za silu sloma: Fu ≥ 1,1 Fpk (fcm,e / fcm,o).

4. REZULTATI ISPITIVANJA

Veličina prslina

max w1 = 0,04 < 0,15

max w2 = 0,03 < 0,15

max w3 = 0,10 < 0,25

Stabilizacija prslina

Δ w1 = 0 mm

Δ w2 = 0 mm

Stabilizacija poprečnih i podužnih deformacija

εn - εn-4 ≤ 1/3 (εn-4 – εo)

Zadovoljene su vrednosti razlike deformacija na sva tri uzorka, prikazom dijagrama

promene naprezanja na 8 mernih mesta na svakom uzorku za ispitivanje.

Sila sloma

Fu = 2452 kN

Fu > Fpk fcm,e / fcm,o

Fu > 1,1 Fpk

5. ZAKLJUČAK

Ispitivanjem prenosa sile na konstrukciju po proceduri i uslovima predviđenim u

dokumentu ETAG 013 – transfer sile na konstrukciju, dobijeni su zadovoljavajući

rezultati.

Sagledavanjem celog postupka, sa naglaskom na izvršenim ispitivanjima i merenjima i

imajući u vidu odsustvo neželjenih pojava i nedostataka, može se sa sigurnošću utvrditi da

je ispitivana kotva za naknadno prednaprezanje ploča primenljiva u oblasti građevinarstva,

između ostalog i sa aspekta bezbednosti, garant čega je ispunjenje osnovnih i dopunskih

zahteva koje sistem prednaprezanja treba da ispuni u cilju dobijanja ETA.

LITERATURA

[1] ETAG 013 - Guideline for European Technical Approval of Post-Tensioning kits for

prestressing of structures, june 2002.

[2] FIP Recommendations for the Acceptance of Post-tensioning Systems, 1993.

[3] Katalog SPB SUPER sistem prednaprezanja, Institut IMS, Beograd, 2003.




Toni Arangelovski1, Sande Atanasovski2

DUGOTRAJNO PONAŠANJE ARMIRANO

BETONSKIH ELEMENATA VISOKE ČVRSTOĆE

NA DEJSTVO PROMENLJIVIH OPTEREĆENJA

Rezime

Ovaj rad daje prikaz eksperimentalne i numeričke analize dugotrajnih ugiba greda

izrađenih od običnog betona C30/37 i betona visoke čvrstoće C60/75 pod uticajem

promenljivih opterećenja. U obimnom eksperimentalnom programu ispitane su 24 arm.bet.

grede. Serije greda D i E bile su pod uticajem dejstva stalnog opterećenja "G" i

promenllivog opterećenja "Q". Eksperimentalni rezultati su iskorišćeni, da se numeričkom

analizom, predlože koeficienti 2 i uticaj promenljivih opterećenja zameni kvazi-

permanentnim opterećenjem.

Ključne reči

Beton visoke čvrstoće, skupljanje, tečenje, promenljivo i kvazi-permannetno opterećenje.

TIME DEPENDENT BEHAVIOUR OF

REINFORCED HIGH-STRENGTH CONCRETE

ELEMENTS UNDER VARIABLE LOADS

Abstract

The paper summarizes the experimental and numerical analyses of time-dependent

deflections of normal C30/37 and high-strength C60/75 structural concrete beams under

variable loads. In extensive experimental programme 24 reinforced concrete beams were

tested.. Series of beams D and E were under action of long-time permanent load "G" and

variable load "Q". Experimental results were used to propose coefficient 2, through

numerical analyses, to replace the influence of the variable load as a quasi-permanent load.

Key words

High-strength concrete, shrinkage, creep, variable load, quasi-permanent load.

1 Ph.D, asistent, Faculty of Civil Engineering-Skopje, [email protected]

2 Ph.D, redovni profesor, Faculty of Civil Engineering

1. INTRODUCTION

Action of sustained and repeated loads may produce significant increase of strain, increase

of crack width and deflection, decrease in tension stiffening, increase of slip along

reinforcing bars resulting in a drop of neutral axis and consequently an increase of steel

stress at cracks and increase in curvature (as reported in CEB-Bulletin 235-Serviceability

models, 1997).

Variable loads (or repeated loads) are particularly significant for specific concrete

structures such as: city bridges under severe traffic conditions, crane path at industrial

buildings, slabs at multi-storey warehouses and slabs at multi-store parking lots. A great

disagreement has been recorded between the designed and expected final values of

deflections, under action of different loading history of variable loads. Misprediction of the

creep and shrinkage effects, may also lead to excessive stress, cracking and large

deflections, loss of prestressed forces which may finally lead to a failure of structures.

The idea, that a part of the variable loads are added to permanent load, is presented in

EUROCODE-1 and EUROCODE-2 defining the quasi-permanent combinations of loads

used to calculate long terms effects of the structures using equation:

1j

i,ki,2

1j

j,kQ""P""G (1)

To study the time-dependent behaviour of ordinary and high-strength constructive concrete

elements under action of repeated variable loads, was proposed a extensive theoretical and

experimental research. The experimental program is given in Table 1.

In this paper the selected deflections from experimental and numerical analysis of beams

from series D and E will be presented and discussed proposing quasi-permanent coefficient

2 for certain loading history for variable loads.

Table 1. Experimental program

Beams No. Concrete Type of loading Cycles of loading Long-term inv.

A 2 C30/37

Short-term load /

2 C60/75

B 2 C30/37

Permanent load "G" / t=325

2 C60/75 t=325

C 2 C30/37 Permanent load

"G+Q/2"

/ t=325

2 C60/75 t=325

D 2 C30/37 Permanent load "G"

and variable load "Q"

Loading/unloadin

g for t=24hours

t=325

2 C60/75 t=325

E 2 C30/37 Permanent load "G"

and variable load "Q"

Loading/unloadin

g for t=48hours

t=325

2 C60/75 t=325

F 2 C30/37

Short-term load / t=325

2 C60/75 t=325

2. EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS

24 reinforced concrete beams were tested with cross section 15x28cm and effective span of

280cm (Figure 1). Concrete strength classes C30/37 and C70/85 were used. Results from

testing properties of concrete are given in table 2. Loading conditions during testing are

shown in Figure 1. Permanent and variable loads were applied by gravitation lever. Tests

were carried out in the laboratory in an environment having mean humidity of 65% and

mean temperature of 170C. Beams from series B, C, D, E and F were followed during the

period of 325 days measuring the strains at the top of the concrete elements and at the

levels of tensile and compressive reinforcing bars, crack width and deflections.

Table 2. Mechanical properties of concrete

Property of concrete OSC C30/37 HSC C60/75

t=35d. t=400 d. t=35 d. t=400 d.

Compressive strength fck,cube [MPa] 39.7 43.1 84.4 95.8

Flexural tensile strength fct,fl [MPa] 5.7 6.1 9.3 9.3

Splitting tensile strength fct,sp [MPa] 2.9 3.5 5.3 5.4

Modulus of elasticity Ecm [MPa] 28069 33337 39755 41878

Autogenous shrinkage strain as[x10-6] 112.5 263.7

Drying shrinkage strain ds[x10-6] 535.0 419.0

Creep straincc[x10-6] 1333.5 781.3

Creep coeficient 1.723 0.700

Tested beams were singly reinforced by deformed bars class RA400/500 according to

Macedonian standards (fyd=466MPa and Es=200GPa).

Figure 1. Loading scheme, cross sections and zones of measurement in the tested beams

3. EXPERIMENTAL RESULTS OF LONG-TERM DEFLECTION

Selected results of the research, describing experimental relationship between deflections

"a" in the middle of the span and time "t" for the beams of series D and E are presented in

Figure 2 and 3. As we can see, beams made of high-strength concrete reveal distinctly

lower deflections than the beams made of ordinary strength concrete. The quantitative

effects of the use of high-strength concrete can be defined as coefficient "ka" using general

equation:

/HSC/

/OSC/

aa

ak (2)

where:

a/OSC/-deflections measured on beams made of ordinary strength concrete class C30/37;

a/HSC/-deflection measured on beams made of high strength concrete class C60/75.

Coefficient ka, was calculated using deflections of initial loading at age of 40 days at load

level of FG=2x(4)kN and long-term deflections at age of 325 days for load level of action

of permanent load FG=2x(4)kN and variable load FQ=2x(7.6)kN as repeated load. The

results from this quantitative analysis is given in Table 4.

Figure 2. Experimental relationship obtained from analysis of deflection-time for bems D

Figure 3. Experimental relationship obtained from analysis of deflection-time for beams E

Table 2. Quantitative effects of the use of high-strength concrete on beam deflection

Beams Load FG t=40 days Load FG±FQ t=365 days Load FG±FQ

t=365d.

aoG(40)

[mm]

aG(40)

[mm]

ka atG(365)

[mm]

aG(365)

[mm]

ka aoG+Q(40)

[mm]

atG+Q(36

5) [mm]

D1-

OSC

0.68 0.83

1.44

4.30 4.87

1.78

3.07 5.88

D2-

OSC

0.98 5.44 4.13 6.82

D3-

HSC

0.54 0.575

2.57 2.73

2.59 3.75

D4-

HSC

0.61 2.89 2.71 3.98

E1-OSC 0.86 1.10

2.29

5.20 5.95

2.10

6.05 8.77

E2-OSC 1.34 6.69 5.41 8.24

E3-HSC 0.48 0.48

2.75 2.83

2.37 3.91

E4-HSC 0.48 2.91 2.69 4.12

4. NUMERICAL ANALYSIS OF LONG-TERM DEFLECTIONS

For the numerical analysis it is chosen to use the procedure of quasi permanent load

proposed in Eurocode 0 and Eurocode 2 using the quasi permanent coefficient 2, instead

of using other procedures such as: defining creep compliance or using AAEM method.

A most suitable combination of quasi-permanent load was used to determine

experimentally time-dependent deflection from 0 to the maximum value of the level of

permanent load as shown in Figure 4 using following equation:

QGaQGaQGa2t20erimentexp

(3)

where:

QGaerimentexp

-experimentally obtained value of deflection

2- quasi-permanent coefficient

Figure 4: Proposed solution

This proposed solution give us possibility to use one intensity of quasi-permanent load to

determine first the initial deflection and time-dependent deflection. But this method has

one deficiency because the calculated initial deflection is not real and does not correspond

to the experimentaly obtained initial deflection. Despite this deficiency of the proposed

method our intention was to determine the time-dependent deflection with proper occuracy.

For the numerical solution, a DIANA software was implemented using Total Crack Strain

Model.The results from numerical analyses are expressed through the coefficient 2 and

they are given in table 5.

Table 3: 2

Beams 2

Series D

D1 and D2-C30/37 0.49

Series E

E1 and E2-C30/37 0.66

5. CONCLUSION

The experimental and numerical analyses of reinforced concrete beams made from ordinary

and high-strength concrete reveals the effects that different loading history of variable

(repeated) loads have on time-dependent behaviour.

Bending tests, using different loading history, have confirmed significant reduce of time-

dependent deflections in HSC beams in comparison with same deflections in OSC beams.

Numerically determined quasi-permanent coefficients 2, on the bases of experimentally

determined deflections, for OSC "D"beams have lower values compared to OSC "E"beams

and shows that loading history of variable loads has greater effects on OSC beams.

For HSC beams we can not propose coefficient 2 because proposed histories of loading

causing state of cracking at level of service loads. This could be explained with the fact that

for HSC beams exists stabilized state of cracking, because moment in service Ms=12.6kNm

is near to cracking moment Mcr=11.6kNm.

REFERENCES

[1] CEB Bulletin No 235 Serviceability models: Behaviour and modeling in serviceability limit

states including repeated and sustained loads, Progress report, April 1997, 280pp

[2] CEB Bulletin No 228 High performance concrete: Recommended Extensions to the Model

Code 90-Research needs, July 1995, 60pp

[3] CEB Bulletin CEB-FIP Model Code 1990 , 1998, Thomas Telford Services Ltd, 437pp

[4] Autogenous Shrinkage of Concrete, Proceedings of the International Workshop organized by

JCI (Japan Concrete Institute), Hiroshima, June 13-14, 1998, edited by Ei-ichi Tazawa,

E&FN Spon, London

[5] M. A. Caldarone, High Strength Concrete-practical guide, Taylor & Francis, New York, 2008

[6] R.S.Narayanan & A.Beeby, Designers Guide to EN1992-1-1 and EN1992-1-2 Eurocode 2,

2005, Thomas Telford Publishing, London

[7] Jirasek, M., and Bazant Z.P., Inelastic analysis of structures, John Wiley & Sons, Inc., 2001

[8] Atanasovski, S., Influence of long-term loadings on ultimate limit state of prestressed

concrete elements, doctoral dissertation, Civil Engineering Faculty, Skopje, 1987




Sande Atanasovski1, Zoran Desovski1,Goran Markovski1, Toni Arangelovski1,

Oliver Kolevski1, Darko Nakov1

PROJEKAT ZA OJAČANJE I POPRAVKU

MOSTOVA U REPUBLICI MAKEDONIJI

Rezime

U teku je NATO-NAMSA projekat za „Pojačanje i popravku mostova i puteva u Republiku

Makedoniju“. Projekat obuhvata velike konstruktorske aktivnosti za popravku i povišenje

nosivog kapaciteta 50 mostova i rekonstrukciju kolovoza na nekim delovima puta.

Građevinski fakultet u Skoplju uključen je u sve faze ovog projekta od samog početka.

Urađene su detaljne skice, preliminarne analize i testovi preko 100 mosta, kao i lista

prioriteta, nakon čega su, u prvoj fazi izrađeni projekti za 30, a udrugoj za 20 mostova.

Mostovi su armiranobetonski i primenjene su različite kombinacije metoda za pojačanje.

Ključne reči

Pojačanje i popravka, mostovi, nosivi kapacitet, metode za pojačane.

DESIGN FOR STRENGTHENING AND REPAIR

OF THE BRIDGES IN REPUBLIC OF

MACEDONIA

Abstract

A NATO-NAMSA project for “Strengthening and repair of bridges and roads in the

Republic of Macedonia” is undergoing at present. This project covers large structural

activities for repair and rising of the bearing capacity of 50 bridges and reconstruction of

the carriageway on certain road sections. The FCE in Skopje is involved in all stages of this

project from its beginning. Detail sketches, preliminary analysis and testing for over 100

bridges was done and a priority list was made, after which a design projects for 30 bridges

were made in the first stage and 20 are done in the second stage. The bridge structures are

RC structures and different combination of repair methods are implemented.

Key words

Strengthening and repair, bridges, bearing capacity, repair methods.

1 University Ss. Cyril and Methodius, Faculty of Civil Engineering, Skopje, Macedonia

1. INTRODUCTION

Successful cooperation between the Faculty of Civil Engineering in Skopje and NATO-

NAMSA project for “Strengthening and repair of bridges and roads in Republic of

Macedonia”, last for many years. In order to determine the present condition and the

bearing capacity of the bridges, an expert group has performed a detailed inspection of

nearly 100 bridges on few national road sections. Serious damages due to the inappropriate

and not efficient maintenance, were established on all the bridges. At some bridges the

damages were so big that even the bearing capacity of the bridges and traffic were insecure.

The analyses were made and it was concluded that the bridges have not capacity for

carrying the loads defined in the present national standards, as well as EU and NATO

standards.After the priority list was made, the project was divided in three phases:

1. LOT1: Strengthening and repair of 30 bridges on section Blace-Skopje-Veles

2. LOT2: Strengthening and repair of 20 bridges on section Negotino-Udovo-

Bogorodica

3. LOT3: Strengthening and repair of 15 bridges on section Veles-Skopje and

reconstruction of carriageways.

The design of the bridges that are part of this paper was made in the year 2006 and are part

of the first phase LOT1. It should be mentioned that during the year 2007 the design of the

bridges from the second phase LOT2, was also finished. In general, the scope of the work

was consisted of two basic parts:

1. Strengthening of the elements of the bridge and rising of the bearing capacity of the

bridge.

2. Repair of the damaged bridge elements and substitution of some elements with new

ones.

2. CONDITION OF THE BRIDGES

Most of the bridges have been designed and built in the beginning of the seventies from the

last century (1960-1963), and most of them are reinforced concrete bridges, except few

which are prestressed concrete bridges. According to the structural system the bridges are

divided in three groups:

1. Continuous slab bridges

2. Continuous girder bridges

3. Arch bridges.

Geometrical characteristics of the bridge elements and the mechanical characteristics of the

materials that have been used were measured and established with surveying and

investigations, since for most of the bridges the original design documentation was

missing. Additionally, the character and the level of the damages have been classified.

Figure 2. Preliminary investigations

3. STRUCTURAL ANALYSIS OF THE BRIDGES

The structural analysis of the bridges was done for many types of load, which can be

divided in three groups: permanent, variable and accidental loads. The group of permanent

loads is consisted of self-weight and other dead loads. The vehicles V600+V300; MLC70T

and MLC100V were used as variable load and the seismic loads as accidental load. The

structural analysis of the bridge structure is carried out using the software package Sofistik.

The influence of the seismic loads is calculated according the Macedonian code of

technical regulations for designing engineering structures in seismic regions. As a result of

this seismic analysis, loading cases for the axial forces and bending moments in both

directions in the piers for seismic acceleration in “x” and “y” direction are obtained. Design

values for the internal forces Su in the ultimate limit state are calculated by multiplying the

internal forces with partial safety factors γu.

4. EARING CAPACITY AND ESTABLISHING THE NECESSITY

OF BRIDGE STRENGTHENING

In order to define the necessity of strengthening of the characteristic cross sections of the

bridge elements, a calculation of their actual bearing capacity was needed which was later

compared to the ultimate design values. The comparison was done for all characteristic

cross sections of all structural elements separately.

The calculation of the actual bearing capacity was based on the geometrical characteristics

of the cross sections, the cross section of the inbuilt reinforcement steel, as well as the

mechanical characteristics of the inbuilt materials.

The analyses have been performed according to the actual technical regulations in Republic

of Macedonia.

5. MEASURES FOR BRIDGE STREGTHENING

After determining the necessity of strengthening the characteristic cross sections of all

structural members separately, the strengthening methods have been chosen. It should be

pointed out that different members are strengthened with different measures, as a

combination of some of the following measures:

increasing the concrete cross sections;

increasing the cross section of the reinforcement;

strengthening with carbon strips.

The strengthening of the bridge elements of the superstructure of one reinforced concrete

six-span continuous girder bridge, named B42 is shown as follows.

Figure 3. Longitudinal section of bridge B42

The bridge deck slab is strengthened with adding a new fiber reinforced concrete layer with

steel fibers with thickness of 12 cm, and appropriate reinforcement in the upper zone over

the cross and main girders. On the lower side of the bridge deck slab in the middle of the

spans two directional carbon strips S512/33/50 cm were glued. The obtained rate of

strengthening is 1.55.

Figure 5. Strengthening of the bridge deck slab

The strengthening of the cross girders is designed as a combination of increasing their

height from the upper side, adding new reinforcement in the upper zone and supplying of

the carbon strips 2S1214 at the lower side in the middle of the spans. The obtained rate of

strengthening is 1.34.

Figure 6. Strengthening of the cross and main girders

The strengthening of the main girders is designed as a combination of increasing their

height and adding new reinforcement from the upper side and with supplying carbon strips

7S1214at the lower side, as well. The obtained rate of strengthening is 1.83.

In order to improve the adhesion between the carbon strips and the concrete and to avoid

the delamination at the end of the strips, two carbon wraps are placed over them.

Since this kind of problems have not been enough investigated, experimental testing have

been performed in order to prove the correctness of this solution.

In that manner, two variant solutions were examined, as follows:

Solution 1: Steel plates to be placed and bolted on the ends of the carbon strips with the

concrete.

Solution 2: carbon wraps to be placed over the carbon strips.

The designers and the contractors agreed that the solution 2 is more suitable and therefore a

short experimental program was realised, which approved that the adhesion between the

strips and the concrete would increase if carbon wraps are placed over the strips’ ends.

There was 4 different series of samples that was tested -series A and B without wrap, and

series C and D with carbon wrap. In order to determine the effective area that activates

during the failure, for the samples of the series D, 4 carbon strips are glued instead of 2,

and over them wraps are placed under angle of 45 with the carbon strips (Fig. 11).

A picture from the experimental testing is shown in Figure 10.

Figure 10. Experimental testing

The results of the performed testing, i.e. forces for which the delamination of the strips

happened are presented in Table 1.

Table 1. Delamination forces

series A B C D

Fi del.(KN) 48.52 84.67 127.50 135.68

Fi del./FA del. 1 1.745 2.628 2.796

6. LOAD TESTING

The testing of the bridge, both before and after the strengthening, was performed with

testing live load consisted of two vehicles, each of them with weight of 400 kN. During the

testing, the vehicles were located in the most unfavorable positions on individual structural

members, according to previously adopted program. It should be stressed that during the

tests before and after the strengthening, the measuring locations and the vehicles were in

the completely identical position. The analysis of the results shows that:

The bridge behavior in non-strengthened and strengthened condition is according

to the expectations and calculations.

The measured values of the deflections in the individual structural members of the

strengthened bridge are considerably smaller comparing to the respective ones

measured on the non-strengthened structural members.

The differences between the deflections before and after the bridge strengthening

are uniform, which means that the results are valid and can be used for further

analysis.

7. CONCLUSIONS

According to the results of the design analysis, performed testing, as well as the experience

of the construction works, following conclusions can be drawn:

Adopted system ensures effective, relatively simple strengthening of the bridge

elements and it is not time consuming.

The strengthened bridge can bear the new increased design loads with sufficient

reliability.

The undertaken measures for bridge repairing should ensure efficient protection of

the inbuilt materials from the aggressive atmospheric influences.

REFERENCES

[1] Markovski, G., Atanasovski, S., Desovski, Z., et al. 2006. “Strengthening and repair of

bridges and roads in Republic of Macedonia”

[2] Balaguru, P., Nanni, A. & Giancaspro, J. 2009. FRP Composites for Reinforced and

Prestressed Concrete Structures

[3] ACI 440.2R-02 Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems

for Strengthening Concrete Structures




Vesna Mila Čolić-Damjanović1, ĐorĎe Čantrak2

UNAPREĐENJE PROCESA PROJEKTOVANJA

STAMBENIH OBJEKATA PRIMENOM PRINCIPA

PASIVNE GRADNJE NA PRIMERU BEOGRADA

Rezime

U kontekstu ograničenih izvora energije i globalnih klimatskih promena, nameće se potreba

ozbiljnog promatranja načina za smanjenje potrošnje energije, posebno u stambenom

sektoru. Brojni pokazatelji govore o tome da stambeni sektor u Beogradu karakteriše

veoma loša energetska efikasnost, neprihvatljiva za savremene evropske standarde.

Usvajanjem principa pasivne gradnje u ovom sektoru se mogu postići velike energetske

uštede.

Ključne reči

Stanovanje, pasivna arhitektura, energetska efikasnost

IMPROVEMENTS OF THE HOUSING DESIGN

PROCESS USING PASSIVE HOUSES PRINCIPLES

IN THE CASE OF BELGRADE

Abstract

In the context of reduced energy sources and global climate change, there is a need to

assess the ways to decrease energy consumption, especially in the housing sector.

Numerous indicators show that the housing sector in the City of Belgrade is characterized

by low energy efficiency, unacceptable from the point of view of European standards. By

applying the principles of passive houses it is possible to achieve major energy savings in

this sector.

Key words

Housing, passive architecture, energy efficiency

1 Dipl.ing.arh., asistent, Arhitektonski fakultet Univerziteta u Beogradu, [email protected] 2 Dipl.ing.maš., asistent, Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, [email protected]

1. UVOD

Ograničeni izvori energije, klimatske promene i svetska ekonomska kriza su ubrzali proces

preispitivanja načina projektovanja, izgradnje i održavanja objekata. Prema podacima

MeĎunarodne agencije za energiju (International Energy Agency) [1], stambeni sektor ima

najveću potrošnju energije i jedan je od najvećih svetskih zagaĎivača, sa 48% ukupne

svetske emisije CO2. Stoga, smanjenje potrošnje energije, posebno u stambenom sektoru

koji je najosetljiviji, kao i briga o održivom razvoju, su nužnost savremenog društva.

UvoĎenjem principa pasivne gradnje u standogradnju ostvaruju se izuzetne uštede energije.

2. TEORIJSKI USLOVI I KONCEPT PROJEKTOVANJA

PASIVNE ZGRADE ZA GRAD BEOGRAD

2.0. Pojam pasivne zgrade

Termin pasivna zgrada se vezuje za graĎevinske principe i standarde koji se mogu postići

primenom odgovarajuće tehnologije, projektantskih metoda i materijala.

Pasivna zgrada je niskoenergetski objekat, sa malom potrošnjom energije bez korišćenja

aktivnih sistema grejanja i hlaĎenja, od čega maksimalna potrošnja energije za grejanje je

≤15kWh/m² godišnje, odnosno ukupna potrošnja primarne energije za sve potrebe

stambenog objekta, tj. za grejanje, toplu vodu i električnu energiju za domaćinstvo,nije

veća 120 kWh/(m2a)[2]. Pasivna zgrada je superizolovana bez termoprekida, ima izuzetno

visok kvalitet unutrašnjeg vazduha koji se postiže mehaničkim ventilacionim sistemom.

2.1. Osnovni uslovi i karakteristike projektovanja pasivnog objekta u Beogradu

2.1.1. Osnovne karakteristike

Osnovni uslovi i karakteristike koje su neophodne da bi objekat postigao standarde pasivne

arhitekture su:

a.) Uslovi lokacije. Južna orijentacija i umerena osenčenost.

b.) Superizolovanost objekta i kompaktnost forme. Sve komponente spoljašnje opne

kuće moraju biti izolovane da bi postigle vrednost U ≤ 0.15 W/(m2K)1

c.) Zaptivenost objekta. Protok vazduha kroz spojeve koji ne zaptivaju mora biti

manji od 0.6 zapremine kuće na sat.

d.) Energetski efikasni otvori na objektu. Prozori trebaju da imaju vrednost

koeficijenta U ≤0.80 W/(m2K), sa koef. zahvata sunčeve energije oko 50 %.

e.) Pasivno pregrevanje svežeg vazduha. Svež vazduh može biti doveden do kuće

kroz podzemne cevovode koji razmenjuju toplotu sa zemljom. Ovo pregreva svež

vazduh do temperature iznad 5°C.

f.) Visokoefikasna toplotna rekuperacija pomoću iskorišćenog vazduha korišćenjem

izmenjivača toplote vazduh/vazduh.

1 Koeficijent prolaza toplote

http://en.wikipedia.org/wiki/Watt-hour

g.) Obezbeđivanje tople vode korišćenjem obnovljivih izvora energije. Solarni

kolektori ili toplotne pumpe obezbeĎuju energiju za zagrevanje vode.

h.) Energetski efikasni aparati u domaćinstvu. Kućni aparati koji troše malo energije

– energetski efikasni (klasa AA) neophodni su u pasivnoj kući kako bi se ostvarila

projektovana potrošnja energije.

Dosadašnja istraživanja pokazuju da mogućnost pasivne gradnje, odnosno njena cena i

isplativost investiranja zavise u velikoj meri od lokacije objekta. Troškovi pasivne gradnje

se znatno uvećavaju za lokacije severnije od 60º severne geografske širine [3]. Veći

evropski gradovi su uglavnom do 60º severne geografske širine. Beograd je na 44° severne

geografske širine, što znači da ima povoljnu predispoziciju za gradnju pasivnih objekata.

Ima umereno kontinentalnu klimu sa četiri godišnja doba i prosečnom temperaturom

vazduha od 11,7ºC. Spoljni projektni parametri za Beograd su 15ºC i 33ºC, a relativna

vlažnost od 33% [4]. Karakterističan vetar je košava sa prosečnom brzinom od 25-43 km/h.

Realno trajanje insolacije za Beograd, na horizontalnu površinu, iznosi 2071 časova

godišnje. Realno vreme insolacije za Beograd je prilično neravnomerno rasporeĎeno sa

70,5% u periodu od aprila do septembra. Stvarna energija zračenja koja doĎe do površine

znatno je manja od potencijalne zbog pojave oblaka, vlage i zagaĎenosti atmosfere i u

Srbiji iznosi u proseku oko 3,5 kWh/m2 dnevno. Najveća insolacija na području Beograda

je oko 10 časova dnevno, i to u julu i avgustu, dok je najveća oblačnost u januaru i

decembru, kada Sunce sija u proseku 2 do 3 sata dnevno. Akumulacije, poput vodenih,

kamenih i sl., koje se obično grade ispod ili u neposrednoj blizini objekta, omogućavaju

akumulaciju energije za snabdevanje potrošača noću [5].

2.1.2. Arhitektonsko-urbanistički uslovi

Polazište je analiza topografije, tla, klimatskih uslova lokacije koja podrazumeva analizu

orijentacije, ruže vetrova, relativne temperatutre i vlažnosti vazduha, i ispitivanja

mogućnosti korišćenja obnovljivih izvora energije i sl.

Prilikom projektovanja, a u skladu sa funkcionalnim potrebama višeporodičnog stambenog

objekta važno je objekat orijentisati tako da ima maksimalnu iskorišćenost solarnog

potencijala južne, jugoistočne i jugozapadne orijentacije. Kod direktnog zahvata sunčevog

zračenja fasadu zgrade treba orijentisati prema jugu sa maksimalnim odstupanjima od 20º

prema istoku i 30º prema zapadu. TakoĎe, kod južne orijentacije treba obezbediti zaštitu od

sunca u periodu letnjih meseci. Takvim položajem objekta moguće je umanjiti potrebu za

energijom za grejanje i hlaĎenje i do 15% [2].

Treba izbegavati severnu orijentaciju i postavljanje objekta u senku postojećeg zelenila,

odnosno projektovano zelenlio treba da bude takvo da ne zasenjuje objekat.

Objekat treba postaviti tako da u odnosu na konfiguraciju terena ne bude smešten u

najnižoj tački kako bi se izbeglo formiranje „hladnih zasenčenih džepova“. TakoĎe, treba

izbegavati direktnu izloženost vetru.

2.1.3. Konstruktivni sklop i materijali

U zavisnosti od usvojenog idejnog rešenja višeporodičnog stambenog objekta konstrukcija

može biti standardna armiranobetonska skeletna sa seizmičkim platnima, ili formirana kao

kombinovani sistem ovog tipa u unutrašnjem delu objekta sa spoljnom opnom formiranom

od specijalnih elemenata projektovanih za pasivnu zgradu, koji će istovremeno

zadovoljavati konstruktivne i termičke zahteve. Spoljašnji zidovi, u zavisnosti od konačno

usvojenog koncepta, mogu biti izraĎeni od materijala koji su lako dostupni na srpskom

tržištu, ili od specijalnih prefabrikovanih elemenata ispune, a u tom slučaju moguće je

aktiviranje domaće proizvodnje i primena materijala kao što su simprolit i ferocement [6].

Važno je da spoljna obloga bude izuzetno dobro termoizolovana i zaptivena.

2.1.4. Kompaktnost forme i zaptivenost objekta

Jedna od karakteristika koju je važno ispuniti pri projektovanju je kompaktnost objekta.

Tako se racionalizacijom smanjuju površine, a sa svetlim površinama okrenutim prema

ekvatoru (za severnu hemisferu, prema jugu) se maksimalizuju solarni dobici.

Kompaktnost se definiše kroz faktor oblika zgrade:

zapreminakorisna V

gradez omotač AF

v

U procesu projektovanja višeporodičnog stambenog prostora nije uvek moguće u

potpunosti ispuniti zahteve funkcije stanovanja i idealne orijentacije svih prostorija, te ih

uskladiti sa potrebom za kompaktnom formom. MeĎutim, složenost forme je moguća

ukoliko se obrati posebna pažna na rešavanje i izvoĎenje detalja sučeljavanja spoljnih

zidova i konstruktivnih elemenata, fasadnih otvora i drugih tehničkih otvora na objektu.

Omotači pasivne zgrade moraju da zaptivaju izuzetno dobro i prilikom prijema se

zahtevaju blower door testovi. Omotač zgrade bi trebalo da zadovolji kriterijum od

≤ 0,6ACH1. Vazdušne barijere, pedantno zaptivanje svih spojeva, izvoĎenje i stručni

nadzor radova je od izuzetne važnosti. Pored spoljnih tačaka, problemi sa procurivanjem

mogu da nastanu oko prozora, ulaznih vrata, ventilacionih otvora u kupatilima, kuhinjama i

ostavama ako nisu dobro dimenzionisani, kao i oko kutija za električne instalacije.

2.1.5. Orijentacija / termoizolovanost

U okviru Studije o potrošnji energije za grejanje stanova [7] izneti su rezultati analize tri

tipološka oblika i veličine zgrada, kao i tri nivoa toplotne izolacije stambenih objekata u

gradu Beogradu. Dobijena je sledeća potrošnja na godišnjem nivou izražena u [kWh/m2

god.]:

Tabela 1. Izolovanost stambenih objekta u Beogradu

Objekat Izolacija

loša referentna dobra

porodična kuća 178 110 75

zgrada u nizu 130 83 59

blokovski objekat 104 67 49

Rezultati ukazuju na jako lošu izolovanost objekata u Beogradu koja je neprihvatljiva za

savremene evropske standarde. U meĎuvremenu su graĎeni objekti koji su u odreĎenoj

meri poboljšali stanje na polju energetske efikasnosti u stanogradnji, ali još uvek ne

dovoljno. [Slika 1.] UtvrĎeno je da bi prosečna instalisana snaga za stambene zgrade

projektovane i graĎene nakon 1988. godine, od kada je obavezna primena standarda JUS

U.15.600 iz 1987. godine, uz striktnu primenu standarda, bila 95 W/m2 što je daleko ispod

1 Air change per hour- broj izmena celokupne zapremine vazduha u objektu u toku jednog sata pri relativnom

pritisku od 50Pa.

ustanovljenog republičkog proseka od 160 W/m2 koji važi za toplifikacione sisteme i

sisteme centralizovanog grejanja iz lokalne kotlarnice [7].

Slika 1. Stambeni objekat u ulici Milutina Milakovića, Beograd. Spoljna temperatura: -5С

U Beogradu je uobičajena debljina termoizolacije za stambene objekte koji su

termoizolovani, 8 cm za zidove i do 15 cm na krovu. Koeficijent prolaza toplote ima

najmanju vrednost kod nas od 0,4 W/(m2K). U slučaju pasivne zgrade dostižu se vrednosti

koeficijenta prolaza toplote i niži od 0,1 W/(m2K), posebno za krov [2].

Može se zaključiti da je u Srbiji jedan od najvećih problema nepoštovanje postojećih

standarda iz 1988. godine, dok bi primena standarda pasivne gradnje bila jedan veliki

iskorak u pogledu energetske efikasnosti u stanogradnji gde je moguće ostvariti preko deset

puta manju potrošnju u odnosu na klasičnu gradnju.

Tipični prozori pasivnih objekata imaju izuzetno nizak koeficijent prolaza toplote i do 0,7

W/(m2K) za ceo prozor, uključujući i ram [2]. To su prozori sa tri termoizolovana stakla

apsorpciono-refleksiona ili stop-sol, sa selektivnim premazima, ispunjeni argonom ili

kriptonom, izuzetno zaptiveni i specijalno razvijenim ramovima bez termo prekida.

Postavljanje i statika prozora sa tri stakla zahteva posebne tehničke mere. Klimi Centralne

Evrope, sa zimskom projektnom spoljašnjom temperaturom od -16ºC, odgovara prozor za

pasivne zgrade sa vrednošću koeficijenta prolaza toplote od 0,85 W/(m2K)[2]. U domaćim

uslovima je vrednost koeficijenta prolaza toplote za prozore sa ramom, potvrĎena u praksi,

do sada bila skoro dvostruko veća. U klimatskim uslovima Beograda mogu da se postignu

zadovoljavajući efekti sa kvalitetnim prozorima sa dvostrukim staklom, meĎutim u cilju

ispunjenja minimalnih gubitaka energije preporučuju se prozori sa trostrukim staklom.

2.1.6. Ventilacija – koncept grejanja i hlaĎenja

Pasivne zgrade zahtevaju izuzetnu zaptivenost, tako da je količina infiltriranog vazduha

nedovoljna za zamenu postojećeg u prostoriji. Tako projektovanje ventilacije za

obezbeĎivanje dovoljne količine svežeg vazduha nije samo pitanje komfora, već i jedan od

uslova za zdravo življenje. Koriste se centralizovani, polucentralizovani i decentralizovani

ventilacioni sistemi. Sistemi se, s obzirom na dobru zaptivenost objekta, projektuju tako da

izvrše do 0,4 izmene vazduha po satu, odnosno za intenzivniju ventilaciju od 0,5 - 0,6

izmena po satu [8]. Svi ventilacioni vodovi bi trebalo da su dobro izolovani i zaptiveni.

Preporučuje se i pretpriprema vazduha, odnosno njegovo zagrevanje ili hlaĎenje. Prilikom

projektovanja neophodno je obratiti pažnju na lokalne klimatske uslove i njihove

mogućnosti, poput ventilacije korišćenjem svežijeg noćnog vazduha, imajući u vidu

srednju relativnu vlažnost vazduha za područje Beograda.

Filozofija pasivne gradnje zahteva korišćenje otpadne toplote iz vazduha i vode, korišćenje

pasivnih sistema (posebno solarnih), a ukoliko to nije zadovoljavajuće, onda i aktivnih,

kojima je osnova primarna energija. Koriste se pasivne i aktivne toplotne pumpe sa

različitim izvorima toplote. Uz smanjenje energetskih zahteva u sistemima klimatizacije,

grejanja i hlaĎenja (KGH), korišćenje otpadne toplote, korišćenje ureĎaja boljeg stepena

korisnosti, upotreba toplotnih pumpi je podrazumevana principima energetske efikasnosti,

mada ne uvek i standardima pasivne gradnje [8]. Za održavanje visokog kvaliteta vazduha

(IAQ – Indoor Air Quality) u upotrebi su automatizovani sistemi za ventilaciju sa

ventilatorima visokog stepena korisnosti i visokoučinskim rekuperatorima toplote. Za

unutrašnje projektne temperature se usvaja 20ºC. Pored solarnih toplotnih dobitaka, u

pasivnim zgradama se obilato koristi ”otpadna” energija svetiljki, bele tehnike i drugih

ureĎaja (ne ubrajajući grejače), kao i energija koju zrače svi stanari. Sistemi grejanja

podrazumevaju, pored upotrebe toplotnih pumpi, i najrazličitije upotrebe solarne energije,

izmeĎu ostalog i za grejanje tople i sanitarne vode, primenu i biomase i drugih obnovljivih

izvora energije dostupnih na lokaciji objekta. Pored primene principa rekuperacije toplote

pomoću ventilacionog sistema sa rekuperatorom, dobro projektovana pasivna zgrada, u

klimatskom području Beograda, ne bi trebalo da zahteva nijedan dodatni izvor toplote.

Posebno ako je toplotno opterećenje ispod vrednosti od 10W/m².

3. ZAKLJUČAK

Koncept i standardi pasivne gradnje, u procesu projektovanja, u našoj sredini, je nedovoljno primenjen. S obzirom da je stambeni sektor najveći zagaĎivač i potrošač energije[1], upravo u procesu projektovanja stambenih objekata je neophodno primeniti koncept pasivne gradnje kojim se postižu najefikasnije mere uštede energije. Kako geografski položaj i prirodno okruženje Beograda predstavljaju povoljne predispozicije za razvoj niskoenergetskih i pasivnih objekata, i kako uspeh dosadašnjih projekata pasivnih zgrada u svetu potvrĎuje da ne postoji konflikt izmeĎu ekologije i ekonomije budući da svi učesnici profitiraju [5], od velikog je značaja što pre unaprediti proces projektovanja u stanogradnji primenom principa pasivne gradnje.

LITERATURA

[1] IEA International Energy Agency. World Energy Outlook 2008. Geneva, 2008.

[2] Feist, W., ”Let’s Get Energy-Efficient“, 11th International Conference on Passive Houses,

Darmstadt: Passivhaus Institut, 2007, pp. 37-44.

[3] Kaan, H., Strom, I., Boonstra, C., Passive Houses Worldwide: International Developments,

10th International Conference on Passive Houses, Hannover: Passivhaus Institut, 2006.

[4] Todorović, B., Klimatizacija, Beograd: Savez mašinskih i elektrotehničkih inženjera i

tehničara Srbije, 1998.

[5] Gonzalo, R., Energy-Efficient Archtecture: Basics for Planning and Construction, Basel:

Birkhäuser, 2006.

[6] Čolić-Damjanović, V.M., Dondur, N., Ilić, B., i dr. Projekat pasivne zgrade u Republici Srbiji

sa tehničko-tehnološkim i društvenim inovacijama, „Projekat pasivne zgrade sa aktivnim

stanarima“, Studija izvodljivosti, Beograd: Mašinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 2009.

[7] Živković, B., „Analiza godišnje potrošnje energije za grejanje stanova u Beogradu“, Studija o

potrošnji energije za grejanje stanova, Beograd: Mašinski fakultet, 2001. [8] Banjac, M., Vasiljević, B., Gojak, M. “Low Temperature Hydronic Heating System with

Radiators and Geothermal Ground Source Heat Pump”, FME Transactions, Belgrade: Faculty

of Mechanical Engineering, Vol. 35, No 3 (2007), pp. 129-134.




Vinko Čandrljić 1

SINERGIJA TIPOLOGIJE I TEHNOLOGIJE

NOSIVIH KONSTRUKCIJA KAO SPOZNAJA

NJIHOVOG RACIONALNOG OSMIŠLJAVANJA

I IZVRŠNOG OSTVARIVANJA

Uvodno valja prvo istaknuti da se osmišljavanje nosivih konstrukcija može, vrlo

pojednostavljeno, podijeliti i svrstati u sljedećih pet uzajamno zavisnih aktivnosti [1], [2]:

Istraživanje i upoznavanje svojstava primijenjenih gradiva,

Uočavanje općih načela oblikovanja koja proistječu iz svojstava tih gradiva,

Pronalaženje konstrukcijskih sustava koji odgovaraju tim oblikovanim načelima,

Razvijanje tehnologije graĎenja koje su pogodne za te sustave, odnosno meĎusobno

usaglašavanje konstrukcijskog sustava i tehnologije izradbe (sinergija tipologije i

tehnologije nosivih konstrukcija)

Upoznavanje svih relevantnih podataka lokacije graĎevine i odabir najpovoljnijeg

rešenja.

U ovom radu bavit ćemo se pretežno četvrtom aktivnošću, koja promiče suvremeniji pristup

načinu osmišljavanja nosivih konstrukcija.

Nije uvijek sigurno da je projektno rješenje nosive konstrukcije, koje zahtijeva najmanje

količine gradiva, gospodarski i konstrukcijski najpovoljnije. Može se čak sa sigurnošću ustvrditi

da nosiva konstrukcija koja zahtijeva najmanji utrošak gradiva nije redovito i najekonomičnija.

Primjenom racionalne tehnologije izradbe, mogu se znatno smanjiti troškovi graĎenja. Zato

kriteriji optimalnog rješenja nisu najmanje količine gradiva u nosivoj konstrukciji, već su to

njeni ukupni troškovi u koje ulazi i cijena primijenjene tehnologije i cijena održavanja.

Primjena ekonomične tehnologije izradbe bitan je uvjet racionalnosti svakog konstrukcijskog

rješenja, stoga projektant nosivih konstrukcija mora danas jednako dobro poznavati graĎevnu

statiku i tehnologiju graĎenja. Konstrukcijski sustav i način izradbe konstrukcije povezan je

zajedničkim djelovanjem (sinergija), stoga nosive konstrukcije valja osmišljavati tako da njihov

sustav prirodno proiziĎe iz uvjeta i načina graĎenja, isto kao što i tehnologija izradbe treba

prirodno proisteći iz osobitosti konstrukcijskog sustava. Budući da je očito, da izmeĎu

konstrukcijskog sustava i tehnologije graĎenja postoji uzajamno djelovanje, može se postaviti

pitanje, odabire li se prvo konstrukcijski sustav i tek potom tehnologija graĎenja ili obratno.

Razmišljajući o premošćivanju neke zapreke projektant treba istodobno stvoriti predodžbu i

optimalnog konstrukcijskog rješenja i načina njegove izvedbe.

Već počekom šezdesetih godina prošlog stoljeća, tako smo počeli promicati spoznaju i

odrednicu da konstrukcijski sustav inženjerskih graĎevina i suvremeni način graĎenja valja

odabirati u uzajamnoj ovisnosti. Takav pristup prikazali smo najprije na izvornim rješenjima

1 Prof. dr, Građevinski fakultet u Zagrebu

mnogobrojnih silosnih a potom i mostovnih konstrukcija. Puno priznanje ovakvu promišljanju

pruženo je tek nakon trideset godina, kada je MeĎunarodno društvo za mostove i konstrukcije

IABSE u Lenjingradu 1991. godine održalo simpyij s naslovom ”IABSE SYMPOSIUM

Leningrad 1991. Bridges: Interaction between Construction Tehnology and Design”.

Petnaest godina prije toga simpozija, u vrijeme izgradnje Krčkog mosta, na Katedri za mostove i

konstrukcije GraĎevinskog fakulteta u Zagrebu, ukorak s onodobnim dogaĎajima u našoj i

svjetskoj mostogradnji, potaknuta je i otpočeta znanstvena obrada tematike rečene tipološko-

tehnološke sinergije izradbom izvornih znanstvenih uradaka, disertacija i magistarskih radova,

koja se nastavlja sve do današnjih dana.

O interakciji tipologije i tehnologije nosivih konstrukcija prije se nije mnogo govorilo, pa tako ni

o promjenama kroz sustav i konstrukcije prolaze tijekom gradnje do uporabe. U graĎevnoj statici

učila se samo statika konačnog konstrukcijskog sustava (stanje uporabe), a sile mjerodavne za

dimenzioniranje presjeka u betonskih mostova često se pojavljuju već tijekom gradnje od

djelovanja vlastite težine na konstrukcijskom sustavu koji se obrazuje postupno s gradnjom i

koji ponajčešće nije isti kao sustav u uprabi, na kojeg djeluje dodatno stalno opterećenje,

prometno opterećenje i sva ostala druga opterećenja.

Sile od vlastite težine koje djeluju na konstrukciju u vrijeme gradnje zavise od statičkog sustava

i postupka izradbe i s obzirom na njihovo djelovanje u osloncima, nosive konstrukcije

razvrstavaju se po tipovima u tri skupine:

1. Grede, grede s kosim zategama, grede ojačane lukom i grede ovješene i stlačene

usidrenom lančanicom, u čijim osloncima ne djeluju horizontalne sile,

2. Lukovi i razupore, u čijim osloncima djeluju horizontalne sile od privremenog

pridržanja rasponske konstrukcije kosim vješaljkama i zategama. Skraćeni je naziv

druge skupine-lučne konstrukcije, te

3. Viseće i provješene konstrukcije, u čijim osloncima djeluju trajne horizontalne sile od

usidrenja lančanice. Skraćeni je naziv treće skupine-viseće konstrukcije.

Za prikaz načela suvremenog ”sinergijskog” pristupa osmišljavanju mostova u radu [2] odabrano

je nekoliko betonskih mostova velikih i manjih raspona iz sve tri skupine te dva velika viseća

čelična mosta.

I na kraju, dva završna naglaska:

Sve nosive konstrukcije trebaju zadovoljiti zahtjeve funkcionalnosti,

gospodarstvenosti, sigurnosti, trajnosti, ekologije i estetike. A gospodarstveno se može

graditi samo osmišljavanjem racionalne konstrukcije i odabirom sukladne tehnologije,

Sinergiju tipologije i tehnologije nosivih konstrukcija znalački se može izazvati i

iskoristiti u svim inženjerskim graĎevinama. Pri njihovu osmišljavanju, meĎutim treba

razlučiti dvije skupine opterećenja – vlastitu težinu i uporabna opterećenja. Jer, za

vlastitu težinu postoji jedan konstrukcijski sustav. ili superpozicija više sustava, dok za

uporabno opterećenje postoji drugi (konačan) konstrukcijski sustav. Kod nekih

konstrukcija i tehnologija njihovi se konstrukcijski sustavi mogu i podudarati.

LITERATURA

[1] V. Čandrlić, „Pravci razvoja betonskih konstrukcija“, Ceste i mostovi 34 (1988) 6-7, 225

- 235.

[2] V. Čandrlić, “Međudjelovanje tipologije i tehnologije mostovnih sklopova”Ceste i mostovi

52 (20006) 10 - 12, 50 - 62.




Mladen Ćosić1

ANALIZA CILJNOG POMERANJA 3D MODELA

OBJEKTA I TLA ZA USLOVE SEIZMIČKOG

DEJSTVA

Rezime

Istraživanje prikazano u ovom radu tretira problematiku interakcije objekat-temeljna

konstrukcija-3D model tla primenom nelinearne statičke seizmičke analize. Pushover krive

su razvijene uzimajući u obzir da lateralno seizmičko opterećenje deluje pod različitim

uglovima, u odnosu na objekat koji je asimetričan u osnovi. Nivo ciljnog pomeranja je

utvrđen metodom modifikacije pomeranja prema FEMA 440, a dodatno je korigovan na

osnovu ovako definisanog numeričkog modela.

Ključne reči

pushover analiza, interakcija konstrukcija-tlo, metoda modifikacije pomeranja.

TARGET DISPLACEMENT ANALYSIS OF 3D

MODEL OF BUILDING AND SOIL FOR SEISMIC

EFFECTS

Abstract

The research presented in this paper treats the problem of interaction between building-

foundation structure-3D model of soil using nonlinear static seismic analysis. Pushover

curves have been developed taking into account that lateral seismic load acting at different

angles, relative to the object that is asymmetrical at the base. The level of target

displacement is determined by the Displacement Modification Method toward FEMA 440,

and further adjusted on the basis of defined numerical model.

Key words

pushover analysis, soil-structure interaction, Displacement Modification Method

1 Mr, dipl.inž.građ., [email protected]

1. UVOD

U poslednje dve decenije formulisana je i u toku su istraživanja na poboljšanju nove

metode za analizu objekata u uslovima seizmičkog dejstva, a koja se zasniva na

nelinearnom odgovoru sistema za uticaje statičkih seizmičkih sila (NSPA- Nonlinear Static

Pushover Analysis). Brojna istraživanja su sprovedena u cilju poboljšanja NSPA analize

uzimajući u obzir da se najpouzdanija rešenja dobijaju primenom nelinearne dinamičke

analize (NDA- Nonlinear Dynamic Analysis). Realno ponašanje objekta u uslovima

seizmičkog dejstva zahteva modeliranje fleksibilnosti temeljne konstrukcije i tla kako na

nivou matematičkog modela tako i na nivou kreiranja realističnog geometrijskog modela.

Analiza objekta koji bi bio definisan prema prethodno postavljenim uslovima i primenom

NDA analize još uvek nije u domenu prakse, već se ovakva razmatranja vrše samo u

naučne svrhe. Efikasno sprovođenje NDA analiza na kompleksnim 3D modelima jedino je

moguće tehnikom paralelnog procesiranja gde su kompjuterski procesori povezani u

klastere [1]. Alternativa za NDA analize je primena NSPA analiza modelirajući objekat u

interakciji sa temeljnom konstrukcijom i tlom, a uz znatno kraće vreme proračuna i

dovoljno kvalitetan nivo dobijenih rezultata.

2. NUMERIČKI SFSI MODEL

Klasični matematički modeli za proračun konstrukcija ili ne uzimaju u obzir interakciju

konstrukcije objekta sa temeljnom konstrukcijom i tlom, ili ovu interakciju uvode

indirektno uz veliku aproksimaciju. Problematika interakcije konstrukcija-tlo (SSI- Soil

Structure Interaction) u cilju dobijanja pouzdanih i istovremeno ekonomičnih rešenja,

odnosi se na definisanje: seizmičkog dejstva-opterećenja, dinamičkih karakteristika tla,

stabilnosti temelja u seizmičkim uslovima i modeliranje objekat-temelj-tlo za SSI

interakciju. Uvođenje uticaja SSI interakcije u proračun NSPA analizama moguće je na

više različitih nivoa prema FEMA 440 [2]: uvođenje fleksibilnosti temeljna konstrukcija-

tlo (FFE- Flexible Foundation Effects), filtriranje zapisa kretanja tla u prenošenju do

konstrukcije (KIE- Kinematic Interaction Effects) i disipacija energije iz sistema

konstrukcija-tlo radijacijom i histerezisnim prigušenjem tla (FDE- Foundation Damping

Effects). Uzimajući u obzir da se u formulaciji problema SSI interakcije u ovom

istraživanju razmatra temeljna konstrukcija kao podsistem i prelazna zona na kontaktu

temeljna konstrukcija-tlo, to će se u daljoj formulaciji koristiti terminologija objekat-

temeljna konstrukcija-tlo (SFSI- Soil Foundation Structure Interaction) [3].

U ovom istraživanju sistem je modeliran sa fleksibilnom temeljnom konstrukcijom i 3D

modelom tla (FBM- Flexible Base Model), za razliku od klasičnih proračunskih modela sa

nepomičnom osnovom (RBM- Rigid Base Model). Prostorni model višespratnog okvira se

formira primenom grednih linijskih konačnih elemenata, pri čemu se na krajevima štapova

postavljaju plastični zglobovi. Geometrijski nelinearni efekti se uvode preko P–Δ efekata i

inkrementalnog određivanja pomeranja, dok se razvoj materijalne nelinearnosti uvodi

primenom nelinearne veze sila-deformacija u plastičnim zglobovima [4]. Okvirni sistem je

asimetričan u osnovi sa tri sprata i jednom podrumskom etažom. Temeljna konstrukcija se

formira kao temeljni nosač modeliran linijskim konačnim elementima, dok se tlo modelira

primenom trodimenzionalnih (solid) konačnih elemenata. Za uspostavljanje kontinuiteta

veze u interakciji temeljna konstrukcija-tlo primenjuje se diskretan model kontaktnog

elementa (gap element) kojim se vrši povezivanje čvorova konačnih elemenata i čime se

uzimaju u obzir samo naponi pritiska u prelaznoj zoni [5]. Konstitutivni model ponašanja

tla je homogeni elastičan izotropan poluprostor (HEIS- Homogeneous Isotropic Elastic

Semi-Space), a čije su dimenzije određene iz uslova ravnomerne raspodele napona u tlu i

propagacije seizmičkih talasa (slika 1.).

Slika 1. 3D SFSI numerički model

3. NSPA ANALIZE. NUMERIČKI TESTOVI

NSPA analiza izvršava se primenom inkrementalno-iterativnog koncepta, pri čemu se

celokupno lateralno seizmičko opterećenje zamenjuje inkrementima manjeg intenziteta [6].

Dakle, celokupan sistem se zamenjuje inkrementalnim konfiguracijama u kojim se

jednačine problema rešavaju za inkrementalno opterećenje, a formulisanje uslova ravnoteže

odvija primenom korigovane Lagrange-ove formulacije. Lateralno seizmičko opterećenje

je uvedeno kao multimodalno uzimajući u obzir uticaj viših svojstvenih oblika i faktora

participacije [7]. Ovakav tip generisanog lateralnog opterećenja daje nešto veće vrednost

ukupne smičuće sile u osnovi objekta i iste se približavaju silama dobijenim za odgovor

konstrukcije prema ravnomernoj raspodeli.

Generalna procedura za određivanje nivoa ciljnog pomeranja zasnovana je na konceptu

metode koeficijenata (DCM- Displacement Coefficient Method) prema FEMA 356, a koja

je modifikovana i predstavljena kao metoda modifikacije pomeranja (DMM- Displacement

Modification Method) u FEMA 440 [2]. Nivo ciljnog pomeranja (TD- Target

Displacement) po DMM metodi se određuje prema:

gπ

TSRCCCδ

SFSIe

aSFSIt 2

2

,

max210,4

, (1)

gde je C0 koeficijent kojim se uspostavlja veza spektralnog pomeranja ekvivalentnog

SDOF sistema sa pomeranjem najvišeg čvora MDOF sistema objekta, C1 koeficijent kojim

se uspostavlja veza očekivanog maksimalnog nelinearno pomeranje sa pomeranjem

linearno elastičnog odgovora, C2 koeficijent koji predstavlja efekat uštinuća histerezisne

petlje, degradaciju krutosti i deterioraciju nosivosti pri maksimalnom odgovoru pomeranja,

Rmax koeficijent redukcije projektne seizmičke sile kojim se sprečava dinamička

nestabilnost sistema, Te,SFSI efektivan period vibracija sistema za razmatrani pravac dejstva

seizmičkih sila. Određivanje perioda vibracija Ti,SFSI i inicijalne krutosti Ki,SFSI sistema

sprovodi se na kompletnom SFSI modelu, a čije se proračunske vrednosti razlikuju u

odnosu na RBM model sa Ti,RBM i Ki,RBM.

Pošto se razmatra trodimenzionalni model objekta koji je asimetričan u osnovi, to su NSPA

analize izvršene uzimajući u obzir da lateralno seizmičko opterećenje deluje pod različitim

uglovima u odnosu na osnovu objekta. Pushover krive su razvijane sukcesivno pri

priraštaju ugla dejstva lateralnog seizmičkog opterećenja od 30º. Zbog alternativnog

dejstva zemljotresa za svaki pravac su razmatrana dva suprotna smera (slika 2.).

Slika 2. Pushover krive generisane za različite uglove dejstva lateralnog seizmičkog

opterećenja

Nakon sprovedene NSPA analize izvršene su TD analize prema DMM metodi za različite

tipove tla prema FEMA 273 [8]. Ovako dobijene diskretne vrednosti su povezivane i

predstavljaju anvelopu TD pomeranja (TDE- Target Displacement Envelope) za jedan tip

tla i različite uglove dejstva lateralnih seizmičkih sila (slika 3.) [9].

a) b)

Slika 3. a) položaj razmatranih uglova dejstva lateralnog seizmičkog opterećenja u odnosu

na geometriju osnove objekta, b) TDE za različite tipove tla bez SFSI interakcije

Uvođenje SFSI interakcije vrši se preko redukcije ordinate spektra odgovora koji se

generiše za sistem koji je pobuđen kretanju slobodne površine tla (FFM- Free Field

Motion) sa konvencionalnim prigušenjem i KIE i FDE efektima [2]. Vrednost koeficijenta

prigušenja sistema β0 kojim se uzima u obzir SFSI interakcija sastoji se iz inicijalnog

prigušenja βi i prigušenja temeljne konstrukcije i tla βf [10]:

3,,

0

/RBMeSFSIe

i

f

TT

βββ , (2)

gde je Te,RBM efektivan period vibracija RBM modela. Spektar odgovora je skaliran na

vrednost PGA=0.3g (PGA- Peak Ground Acceleration), dok je vrednost koeficijenta

ukupnog prigušenja razmatrana za β0=10% i β0=20%. Na taj način je obuhvaćen i uticaj

inicijalnog (viskoznog) prigušenja od 5%, pri čemu je ukupan broj sprovedenih TD analiza

120 (slika 4.). Odgovor sistema je predstavljen preko globalnog drifta (DR).

a) b)

Slika 4. TDR za različite tipove tla za SFSI model (PGA=0.3g): a) βo=10%, b) βo=20%

Efekat SFSI interakcije u analizi odgovora sistema je razmatran uvođenjem koeficijenta

odnosa TD pomeranja i ukupne smičuće sile u osnovi objekta (P/W)t RBM i SFSI modela:

SFSIt

RBMt

DRδ

δΔ

,

,

SFSIt

RBMt

WPWP

WPΔ

,

,

//

/ . (3)

Koeficijenati ΔDR i ΔP/W su prvo određeni tako što su razmatranja vršena samo za promenu

ukupnog prigušenja β0=10% i β0=20% za sve diskretne vrednosti TD analiza (slika 5.).

Slika 5. Diskretne vrednosti i regresione krive P6Reg za: a) ΔDR, b) ΔP/W

Zatim su sprovedene regresione analize primenom polinoma 6-og stepena (P6Reg) i

određene srednje vrednosti i standardne devijacije iz ovako dobijenih P6Reg kriva:

13.072.1

16.021.1

,,

,,

DRΔmDR

DRΔmDR

δΔ

δΔ

19.016.1

31.005.1

/,,/

/,,/

WPΔmWP

WPΔmWP

δΔ

δΔ za

%20

%10

o

o

β

β. (4)

Razmatranja su takođe vršena i za koeficijente ΔDR i ΔP/W u funkciji tipa tla (slika 6.).

Slika 6. Diskretne vrednosti ΔDR i ΔP/W za različite tipove tla

4. ZAKLJUČAK

Istrazivanjem u ovom radu se želi prikazati problematika kompleksnijeg modeliranja i

analize konstrukcija, 3D modela tla i kontaktnih elemenata za procenu SFSI interakcije

NSPA analizom. Istraživanjem je utvrđeno da se uvođenjem SFSI interakcije može znatnije

redukovati vrednost globalnog drifta DR, u odnosu na redukciju ukupne smičuće sile u

osnovi objekta P/W. Ovo je posledica toga što je krutost sistema u nelinearnom domenu je

znatno niža nego u linearnom domenu, tako da mali priraštaj opterećenja može znatno

povećati globalni DR. Uvođenje prigušenja koje potiče od KIE i FDE efekata preko

ukupnog prigušenja β0 za analizu SFSI interakcije, predstavlja veoma praktičnu i dovoljno

pouzdanu proceduru za primenu u svakodnevne inženjerske svrhe.

LITERATURA

[1] Krishnan S. Three-Dimensional Nonlinear Analysis of Tall Irregular Steel Buildings Subject

to Strong Ground Motion, Pasadena, California Institute of Technology, 2003, 503.

[2] FEMA 440, Improvement of Nonlinear Static Seismic Analysis Procedures. Washington D.

C.: Federal Emergency Management Agency, 2005, 392.

[3] Moghaddasi K., Cubrinovski M., Pampanin S., Carr A., Chase J. „Soil-Foundation-Structure

Interaction Effects on Nonlinear Seismic Demand of Structures“, New Zealand Society

Earthquake Engineering Conference, Wellington, 2010, 1-9.

[4] Lađinović Đ., Ćosić M.: „Pushover analiza višespratnih armiranobetonskih okvira“,

Zemljotresno inženjerstvo i inženjerska seizmologija, Soko Banja, 2008, 113-120.

[5] Ćosić M.: „Model interakcije višespratni okvir-poluprostor tla za pushover analizu“, XXIV

kongres DIMK, Divčibare, 2008, 187-192.

[6] Lađinović Đ., Folić R., Ćosić M.: „Comparative Analysis of Seismic Demands of Regular

Multi-Story Concrete Frames“, Banja Luka Earthquake-40 years of Construction Experience,

International Conference on Earthquake Engineering, Banja Luka, 2009, 129-143.

[7] Barros R., Almeida R.: „Pushover Analysis of Asymmetric Three-Dimensional Frames“,

Journal of Civil Engineering and Management, Vol. 11., No. 1., 2005, 3-12.

[8] FEMA 273, NEHPR Guidelines for the Seismic Rehabilitation of the Buildings. Washington

D. C.: Federal Emergency Management Agency, 1997, 398.

[9] Ćosić M.: „Anvelopa ciljnih pomeranja okvirnih sistema u interakciji sa tlom za uslove

seizmičkog dejstva“, TEIK 2010, Niš, 2010, D39-48.

[10] Ćosić M.: „Pushover Analysis of MDOF System with SSI Effects and According to FEMA

440“, III Symposium for Geotechnics, Ohrid, 2010, 1-8.




Radovan Dimitrijević 1, Goran Petrović 2

IZAZOVI VEĆIH RASPONA

U IMS TEHNOLOGIJI GRAĐENJA

Rezime

Rad iznosi elementarne podatke o IMS tehnologiji građenja koja se koristi u stanogradnji,

kao i kod drugih tipova zgrada (za javne namene). Veći rasponi, koji se koriste za objekte

javne namene, zahtevaju neka nova rešenja elemenata IMS prednapregnutog skeleta,

navedena u radu.

Ključne reči

Prednaprezanje, beton, skelet, industrijalizacija građenja.

WIDE-SPAN CHALLENGES

IN IMS BUILDING TECHNOLOGY

Abstract

The report gives elementary data on the IMS building technology used in housing as well

as in other types of buildings. Wider spans, used for public buildings, require some new

solutions for elements of the IMS prestressed skeleton, as described in the paper.

Key words

Prestressing, concrete, skeleton, industrialized building.

1 Mr, dipl. inž. građ., Institut IMS, [email protected]

2 dipl. inž.arh., Institut IMS, [email protected]

1. OPIS SISTEMA ZA STANOGRADNJU

Mоntažni prednapregnuti skelet je razvijen početkom pedesetih godina prošlog veka i

namenjen, pre svega, masovnoj stambenoj izgradnji. Idejni tvorac ovog jedinstvenog

skeleta je akademik Branko Žeželj, tadašnji direktor Instituta za ispitivanje materijala SR

Srbije u Beogradu. Rodonačelnik primene prednapregnutog betona na prostoru bivše

Jugoslavije, Žeželj je osmislio betonsku skeletnu konstrukciju koja se u prvoj fazi građenja

ponaša kao prethodno napregnuta konstrukcija, da bi u fazi eksploatacije imala

karakteristike i atheziono prednapregnutog sistema. Zahvaljujući tim osobinama, ova

konstrukcija poseduje veću trajnost i stabilnost od bilo kog drugog armirano betonskog ili

prednapregnutog skeleta.

Ovaj skeletni sistem specifičan je jer prihvata uticaje horizontalnih sila zidovima za

ukrućenje koji su, po pravilu, postavljeni između subova u oba ortogonalna pravca. To su

tanke betonske membrane, lako armirane, koje prihvataju momente horizontalnih sila,

uglavnom armaturom stubova. Ovi zidovi su kontinualni po celoj visini zgrade, a sadejstvo

stubova i membrane je obezbeđeno posredsvom kablova za prednaprezanje u nivou svake

spratne ravni usled činjenice da, u tim tačkama, deformacije stubova moraju biti jednake

deformaciji betonske membrane. Uticaje vertikalnog opterećenja tavanice prenose na

stubove koji su, u svim fazama rada konstrukcije, aksiajalno pritisnuti.

Za stambene objekte najčešće su korišćeni rasponi između stubova od 3,60 m do 5,40 m.

U tim slučajevima je, po pravilu, dovoljno samo unošenje aksijalne sile pravolinijskih

kablova u slobodan prostor između dve susedne tavanice, koji se utežu i ankeruju na

spoljašnjim stubovima objekta. Sa povećanjem raspona tavaničnih ploča ukazala se potreba

da se iskoristi mogućnost spuštanja kablova u sredini ili u trećinama raspona i da se deo

opterećenja, koji prihvataju tavanične ploče, direktno prebaci na stubove, bez potrebe da se

poveća visina tavanične podvlake.

Tavanične ploče su kasetirane i pokrivaju prostor između stubova na koje se oslanjaju.

Unutrašnja rebra su iste visine kao ivična rebra. Ivična rebra dve susedne tavanice

sačinjavaju podvlake skeletnog sitema sa međusobno praznim prostorom u koji se smeštaju

kablovi za utezanje. Posle utezanja ovaj prostor se betonira kvalitetnim betonom i formira

podvlaku skeleta. Zbog toga se u fazi eksploatacije ova konstrukcija ponaša kao atheziono

prednapregnuta. Stubovi su najčešće kvadratnog preseka i kontinualni kroz tri etaže, što

zavisi od preseka stuba, odnosno težine. Nastavljaju se armaturom koja izlazi iz donjeg

stuba na koju se natiče gornji, ali ima i obnutih rešenja.

2. UPOTREBA IMS SKELETA ZA OSTALE OBJEKTE

VISOKOGRADNJE

Kod objekata za druge namene osim stanogradnje, funkcionalnost zahteva raspone duže od

5,40 m između stubova skeleta. Najčešće su korišćeni za škole, medicinske i trgovačke

centre, administrativne i druge namene, raspona 6,0 m i 7,2 m. Kod ovakvih objekata

povećano je i korisno oterećenje, kao i sopstvena težina tavaničnih ploča i stubova. To

stavlja projektanta pred određene izazove da nađe odgovarajuća rešenja.

Ima primera objekata i većih raspona. Za delove tribina sportske hale u Zagrebu na

Trešnjevci korišćene su jednodelne kasetirane kvadratne ploče, betonirane na gradilištu,

raspona 8,00 m. U Kini, za neke objekte univerziteta raspon od 9,00 m formiran je od 9

kasetiranih ploča 3,00 m sa 3,00 m.

3. OSNOVNI ELEMENTI SKELETNE KONSTRUKCIJE

Tavanične ploče za veće raspone (6,00 m ili više) se mogu prefabrikovati iz dva ili tri dela,

ali ima primera da su podeljene čak na devet delova. Podela tavaničnih ploča je neophodna

zbog transporta i montaže.U tom slučaju je potrebno da se delovi ploča spoje, a to se

najčešće postiže sekundarnim kablovima koji se provlače kroz rebra kasetirane tavanice.

Ovi kablovi se utežu pre postavljanja kablova kojima se prednaprežu podvlake skeleta, a

delovi tavanice se privremeno oslanjaju na čelične kapitele pričvršćene za subove skeleta i

privremene oslonce stavljene na donju već utegnutu konstrukciju tavanične ravni.

Sekundarni kablovi se provlače kroz za tu svrhu ostavljene šupljine u rebrima, koja se

prednaprežu i pojedinačno sukcesivno utežu i injektiraju cementnom emulzijom radi zaštite

od korozije i dobijanja karaktera atheziono utegnutog elementa za eksploataciona

opterećenja.

Visina tavanične podvlake se povećava sa 22 cm, kolika je najčešće kod stambenih

objekata, na 30, 36 i 40 cm, zavisno od raspona i eksploatacionog opterećenja.

Konzolne tavanične ploče su elementi ovog sistema i mogu se postavljati po obodu

objekta u skladu sa arhitektonskim konceptom organizacije prostora. Ovi elementi se utežu

sa tri sistema primarnih kablova skeleta, dva poprečna konzolna i jedan podužni. Zbog

povećane visine tavaničnih podvlaka konzolni raspon moguće je takođe povećati, tako da

su konzolni rasponi kod stambenih objekata najčešće 1,20 m, dok kod objekata sa većim

rasterom skeleta dostižu 3,00 i više metara.

Ivični nosači su gredni nosači, elementi koji se postavljaju po obodu objekta da bi se

omogućilo formiranje podvlaka kod spoljnjih tavaničnih ploča u slučajevima kada se ne

koriste konzolne tavanice.

Stubovi su armirano betonski elementi kvadratnog preseka, čije su minimalne dimenzije

30 x 30 cm kod stambenih objekata. Minimalnu dimenziju definišu tehnološki razlozi jer

se, u slučajevima kada se ne koriste konzolne tavanice, ankerne kotve kablova za utezanje

postavljaju direktno na stubove ili su ugrađene u telo stuba. Zavisno od broja kablova i

dimenzija kotvi definisana je i minimalna dimenzija suba. Kada se radi o objektima većih

raspona, odnosno većeg opterećenja koje treba da prihvate, dimenzije stuba se uvećavaju

do 60 cm. Ovde treba naglasiti da je minimalni kvalitet betona marka MB 30, što je

elementarni zahtev i uslov za prednaprezanje betona. Ovo je ujedno i minimalno propisana

marka betona za sve elemente konstrukcije, pa i zahtevana marka za beton kojim se

ispunjava prostor u koji su smešteni kablovi između tavaničnih ploča. Kod stambenih

konstrukcija koriste se troetažni stubovi, dok se kod većih raspona gde su, po pravilu, i

spratne visine veće, koriste jednoetažni ili dvoetažni. Dimenzije elemenata i njihova težina

definišu tehnološku opremu za transport i montažu.

4. SPECIFIČNOSTI PRIMENE I OGRANIČENJA IMS

KONSTRUKCIJE

4.1. Prednaprezanje

Za utezanje podvlaka skeleta u stambenoj izgradnji korišćen je IMS sistem prednaprezanja

kablovima od po 6 žica prečnika 5 mm, što daje početnu silu od 10 Mp po kablu. Svaka

podvlaka se prednapreže sa po 4 kabla koji se ankeruju ili na krajnjim stubovima, ili na

konzolnim tavanicama. Prvi objekti za javne namene koji su većih rastera od 6,00 m,

utezani su istim sistemom, ali sa većim brojem žica u kablu. Kada se prešlo na korišćenje

užadi sistema SPB, sile po kablu su veće, pa se može smanjiti broj kablova. Kod zahteva za

većim aksijalnim silama moguće je koristiti snop užadi da bi se dobila potrebna sila.

Kod utezanja kablova ugaoni stub je veoma nepovoljno opterećen, kada se uteže prvi od

kablova. Aksijalna sila nije centisana i izaziva torziju i smičuće napone, koji mogu dovesti

do pojave prslina na stubu kod ankerne kotve. Zato se praktikuje zajednička podložna

pločica. Ovaj problem je još izraženiji kod kablova sistema prednaprezanja SPB, jer se

kablovi raspliću i potrebna je određena dužina da se smesti odgovarajući levak koji

omogućava rasplitanje užadi. Jedno od rešenja može biti i betonski blok koji se prislanja uz

stub, u kome je smešten levak za rasplitanje kablova, pa se preko tog bloka utežu kablovi

uz stub. Problem se lakše rešava kada se koriste konzolne tavanice, jer se odgovarajući

levak ugrađuje u ivično rebro konzole.

4.2. Tavanične ploče

U stambenoj izgradnji korišćene su tavanice sa gornjom (podnom) pločom, ali i sa dve

betonske ploče: podnom i plafonskom. Korišćeno je nekoliko tehnoloških postupaka za

proizvodnju ovakvih elemenata: upotrebom izgubljene oplate ili dvofaznim betoniranjem,

utapanjem kasetirane tavanice u svež beton plafonske ploče.

Slika 1. Montaža IMS konstrukcije većeg raspona

Kod objekata za javne potrebe betonski plafon nije pogodan, jer znatno povećava težinu

elementa, a zbog vođenja brojnih instalacija u tim objektima se najčešće koriste spušteni

plafoni. Zato se kod većih raspona po pravilu koriste tavanični elementi samo sa podnom

pločom.

Višedelne tavanične ploče zahtevaju dodatnu tehnološku opremu za montažu – privremene

oslonce na koje se delovi tavanica oslanjaju dok se ne utegnu sekundarni kablovi.

Intersantno je rešenje spajanja četvorodelnih, odnosno tavanica od 9 delova, gde se, na

mestu sučeljavanja četiri tavanična dela, umeće kratki element poprečnog preseka kao stub,

ali visine tavanične ploče (short pillar). Položaj otvora za kablove u kratkom elementu se

određuje tako da se dobije potreban ekscentricitet, koji ostvaruje vertikalnu reakciju

suprotnu opterećenju, pa se za tu veličinu opterećenje direktno prenosi na podvlake

skeletnog sistema.

4.3. Stubovi

Ovo su elementi IMS skeleta koji treba da na tlo prenesu sve uticaje od vertikalni i

horizontalnih opterećenja i da uvek budu izloženi aksijalnom pritisku. Armirani beton je

materijal kome takvo naponsko stanje odgovara, tako da su ti elementi IMS skeleta na

određen način prirodno prednapregnuti. Prednaprezanjem i ostvarivanjem odgovarajućeg

ekscentriteta kablova u podvlakama, ceo skeletni sistem dovodi se u naponsko stanje koje

beton dobro prihvata. Nedvosmisleni zaključak je da kvalitet IMS skeleta direktno zavisi

od kvaliteta, odnosno marke betona. Jednostavno je odrediti maksimalno moguću spratnost

objekata u IMS skeletu na bazi rastera tavničnih ploča i preseka subova. Stubovi su

primarni faktor za spratnost objekta, jer je njihov presek relativno ograničen. Radi se o

montažnom sistemu, ali preterana krutost stubova može da ugrozi efikasnost unošenja

aksijalne sile prednaprezanja u tavanične podvlake, naročito kod dužih objekata sa više

polja. Najjednostavniji način da se omogući povećanje spratnosti je povećanje marke

betona stubova. Naravno da i to ima svoje realne granice, pa su neki autori razmatrali i

mogućnost korišćenja stubova od kompozitnog materijala čelik-beton, ali se tada morao

rešavati i problem nastavljanja takvih stubova, kada su montažni.

U praksi je ovaj problem rešavan i na način da donji stubovi, naročito u podzemnim

etažama, budu liveni na licu mesta, sa presekom i oblikom, okruglim na primer, koji

zahteva kvalitet betona. Montažni stubovi se koriste od nivoa koji odgovara nosivosti

njihovog preseka, Da bi se i u donjim nivoima gde se subovi betoniraju na licu mesta,

omogućilo korišćenje prefabrikovanih tavanica, na izbetonirane stubove bilo kakvog

preseka montira se kratki elemenat visine tavanične ploče i preseka montažnih stubova.

Tako se može obaviti kvalitetno prednaprezanje tavanične ravni i u donjim etažama sa

krutim stubovima.

5. STABILNOST IMS SKELETA U SEIZMIČKI AKTIVNIM

ZONAMA

Zbog činjenice da stubovi praktično sve vrste opterećenja prihvataju kao aksijalne sile, dok

su zidovi za ukrućenje namenjeni za prijem uticaja momenta od horizontalnog opterećenja,

ovakav skelet je veoma povoljan za seizmički aktivne oblasti. Ovo je dokazano brojnim

računskim analizama, eksperimentma i, što je najubedljivije, ponašanjem objekata

izgrađenih u aktivnim seizmičkim oblastima pod dejstvom intenzivnih potresa. Naravno da

se i ovde moraju poštovati elementarne preporuke za aseizmičko građenje – kao što je

simetričnost osnove objekta ili dovoljan broj simetrično postavljenih zidova za ukrućenje u

oba ortogonalna pravca. Najefikasniji tip zida za ukrućenje stub – membrana – stub

omogućava da se lakše rešava problem fundiranja. Veoma kruti zidovi za ukrućenje, dva

zida povezana u liniji ili pod uglom, odnosno kao krst, imaju ogromnu krutost i na sebe

navlače velike momente savijanja pod dejstvom seizmičkih sila ili sila vetra, pa se tada

javljaju problemi sa fundiranjem. Problemi se mogu tada javiti i kod spoja betonskih

membrana sa stubovima, naročito u donjim etažama, jer će zahtevati povezivanje stubova i

betonskih membrana dodatnom armaturom.

Slika 2. Montaža konstrukcije velikog raspona i visoke spratnosti na Filipinima

Ovaj skelet je eksperimentalno ispitivan u mnogim zemnjama i svugde je pokazao

neverovatnu otpornost na dinamičke uticaje. U jednoj zemlji bivšeg SSSR-a izrađen je

troetažan model skeleta od dva polja u jednom i drugom pravcu u prirodnoj razmeri. Na

vrhu modela postavljen je moćan ekcentričan uređaj za izazivanje dinamičkih vibracija i

počelo je opterećivanje. Eksperiment je trajao satima, za to vreme se nije mogla uočiti

nigde ni najmanja prslina na spojevima stubova i tavanica. Eksperiment je prekinut kada se

polomila podna ploča jedne od kaseta tavanice debljine 5 cm pod udarcima ekscentričnog

malja na koju je uređaj bio postavljen. Utvrđeno je da je model plitko fundiran na

temeljima koji su izliveni na sloju peska i za vreme eksperimenta ceo model je pod

izazvanim vibracijama skakutao kao celina! Ovakav model nije koncipiran da dokaže

stabilnost spojnica stub – tavanica, ali možda daje ideju za nov način fundiranja u

seizmičkim oblastima.

Slika 3. Različita ispitivanja IMS skeletne konstrukcije

6. ZAKLJUČAK

U savremenoj graditeljskoj praksi sve češće se javlja potreba za izgradnjom objekata većih

raspona, čak i za stambene sadržaje. Ovo je prvenstveno uslovljeno urbanističkim

zahtevima (parkiranje u podzemnim etažama), kao i potrebom da se u okviru istog objekta

smeste različite funkcije. Ovi zahtevi u drugi plan stavljaju nekada dominantnu težnju za

što većom uštedom materijala, u odnosu na koju kao važnije prepoznajemo funkcionalnost

(konstruktivno rešenje mora da odgovara funkcionalnim zahtevima) i brzinu gradnje

(vreme je novac). IMS tehnologija građenja, kao praktično jedini živi sistem

prefabrikovane gradnje, može da odgovori na navedene zahteve, odnosno da obezbedi

jednostavno i brzo izvođenje skeletne konstrukcije većih raspona.

LITERATURA

[1] Žeželj,B. Montažni skelet od prednapregnutog betona. Beograd, Materijali i konstrukcije,

1962, V, 3; 8 – 10

[2] Žeželj, B. Prefabbricazione in cemento armato precompresso e industrializzazione nel campo

delle ossature per edifici. Rim, – L'industria italiana del cemento, 1963, XXXIII, 2; 139-158.

[3] Žeželj, B. Eine Spannbetonkonstruktion für Wohnbauten. Eine vorfertigte Skelettkonstrution

aus Spannbeton für Wohnhäuser in Neu Belgrad. - Bauwelt, 1963, 54. Jhgr. 8; 215-219.

[4] Жежељ, Б., Димитријевић, Р. Югослaвская система строительства обьектов

общественного стандарта с эксплуатационно-техническими характеристиками и

обзором применения в Югослaвии и за рубежом. Москва сентябрь 1975, Киев октябрь

1975. Белград, Югослaвский строительный центр. 1975; реф. Д4, 1-31.

[5] Žeželj, B. The IMS Precast Skeleton Structure in Prestressed Concrete - Conceptional and

Experimental Treatment. – On Research in the Field of Earthquake Resistant Design of

Structures. Closing Symposium, 14-16 September 1978; Cavtat. Skopje, Institute of

Earthquake Engineering and Engineering Seismology, 1978; 13-41.

[6] Žeželj, B. Montažna skeletna konstrukcija od prednapregnutog betona IMS– koncepcijski i

eksperimentalni tretman. – Istraživanja iz oblasti građevina otpornih na delovanje

zemljotresa. Završni simpozijum. Cavtat 1978; 14- 16.

[7] Žeželj, B., Petrović, B. Montažna skeletna konstrukcija od prednapregnutog betona, IMS,–

koncepcijski i eksperimentalni tretman- Zbornik istrađivačkih radova Instituta za materijale i

konstrukcije Građevinskog fakulteta u Sarajevu, 1979, 31-72.

[8] Dimitrijević, R. IMS sistem građenja, Zbornik radova ZRG br. 4-5, Pula, 1987, 34-40.

[9] Dimitrijević, R., Jovović, O., Nikolić Brzev, S. Ribbed Floor Slab of Reinforced Concrete in

the IMS system. STROPNI KONSTRUKCE PRO POZEMNI STAITELSTVI, Plzen, 1988,

232-240. [10] Dimitrijević, R. Quality control and corosion, their influence as regards prestressed skeleton,

6 FIP SYMPOSIUM, Budimpešta, 1992, 255-262.

[11] Dimitrijević, R. Behaviour of semi-rigid prestressed connections of concrete structural

elements under cyclic loading, X WORLD CONFERENCE OF EARTHQUAKE

ENGENIERING, Madrid 1992, 3127-3130.

[12] Dimitrijević, R. Greške u projektovanju, izvođenju i održavanju spojnica kod montažnih

elemenata, Beograd, 1994, Zaštita materijala br. 35, 120-123.

[13] Dimitrijević, R. Pretressing technology in housing – Yugoslav experience, Saopštenja IMS,

XII FIP CONGRESS, Vašington 1995, vol. XXI br. 2., 65-88.

[14] Dimitrijević, R. Industrialized building systems – adventages and shortages. IMS building

technology, SEMINAR OF ADVENCED TECHNOLOGIES, Manila, 1996, 24-34.

[15] Dimitrijević, R. Montažni prednapregnuti skelet IMS–stanje,geneza i perspektiva, Savremena

građevinska praksa 2000, Novi Sad, 2000, 21-30. [16] Dimitrijević, R. Precast prestressed skeleton structure, ENCIKLOPEDIA OF HOUSING

CONSTRUCTION TYPES IN SEISMICALLY PRONE AREAS OF THE WORLD, No. 33.

Yugoslavia 1, CD, EERI and IAEE, 2001. [17] Petrović, G., Napijalo, P. Revitalizacija IMS tehnologije građenja u Osijeku , Simpozijum

Društva građevinskih konstruktera Srbije, Zlatibor, 2008, 545-500.




Dragoljub Drenić1, Enes Curić2

PRIKAZ ISPITIVANJA PREDNAPREGNUTOG

BETONSKOG ŢELEZNIČKOG PRAGA TIPA B70

Rezime

U radu je prikazan postupak ispitivanja prednapregnutog betonskog ţelezničkog praga tipa

B70 kojim se potvrdjuje projektom predvidjeno ponašanje praga. Za ovu vrstu konstrukcija

se standardom EN13230-2 zahtevaju „opciona“ ispitivanja koja se vrše na pragovima

starosti 4-6 nedelja. Ovaj standard predvidja, kao obavezna, ispitivanja ponašanja praga pri

statičkom, dinamičkom i zamornom opterećenju. U radu su navedeni precizni kriterijumi i

ostali parametri za ocenu rezultata ispitivanja i to za svaku vrstu opterećenja zasebno i sa

tačno odredjenim minimalnim brojem ispitivanih pragova. Na kraju, posle sumiranja

rezultata ispitivanja, dat je zaključak o sprovedenom ispitivanju.

Ključne reči

Ţeleznički prag, B70, prednapregnut, ţeleznica, krutost podloge, ispitivanje.

CASE STUDIES PRESTRESSED CONCRETE

RAILWAY SLEEPER B70

Abstract

This paper presents procedures of prestressed concrete railway threshold-type B70, which

confirms the project provided the threshold behavior. For this type of constructions,

standard EN13230-2 require „optional“ tests. Tests are performed on the threshold age of

4-6 weeks. This standard provides, as required, testing the threshold behavior of the static,

dynamic and time-consuming burden. The paper set out precise criteria and other

parameters for evaluation and testing results for each type of load separately and with the

specified minimum number of the tested threshold. Finally, after adding up the results,

given the conclusion of the investigation conducted.

Key words

Railroad tie, Cross tie, Sleeper, B70, Prestressed, Rail, Surface rigidity, checking.

1 Dragoljub Drenić, prof. dr ,dipl. inž. građ. , Građevinsko-arhitektonski fakultet Niš, [email protected] 2 Enes Curić, dipl. inž. građ. - PhD student GAF Niš, [email protected]

1. UVOD

U periodu posle II svetskog rata, proizvodnja betonskih pragova od prednapregnutog betona

u svetu doţivljava ekspanziju. Na osnovu dugogodišnjeg iskustva u primeni ovakvih

pragova, kao najbolje rešenje se pokazao nemački prag oznake B70W, koji je ujedno i

najviše ugrađivani prag na evropskoj mreţi pruga. Zbog neophodnosti modernizacije mreţe

pruga u Srbiji, menadţment firme ˝Putevi invest˝ iz Uţica, Betonjerka Stalać je odlučio da

investira u projektovanje[1]

i proizvodnju praga B70 a na bazi praga B70W, uz modifikacije

koje podrazumeva napredak u oblasti prednaprezanja betona[2]

. Projektovanje i proizvodnja

prednapregnutog praga B70 su usklađeni sa vaţećim propisima u Srbiji[4]

, kao i sa

propisima drugih članica Međunarodne ţelezničke unije (UIC).

Prednapregnuti ţeleznički pragovi tipa B70, proizvedeni su na osnovu projektne

dokumentacije[1]

i uz poštovanje strogih zahteva po pitanju oblika, tehnoloških i

eksploatacionih karakteristika tako da je predviđena maksimalna brzina od 250 km/h i

maksimalna nosivost praga od 250 kN. Konstrukcija prednapregnutog ţelezničkog

betonskog praga predstavlja gredu na elastičnoj podlozi, čije je prednaprezanje izvršeno

tokom proizvodnog procesa. Uloga prednapregnutog betonskog ţelezničkog praga je da

prenese opterećenje sa ţelezničkih šina S49(49E1) ili UIC60(60E1), na podlogu ţelezničkih

pruga.

Konstrukcija praga omogućava primenu različitih vrsta elastičnog kolosečnog pribora

(Pandrol, Vossloh, SKL i dr.). Duţina praga je 260cm, masa ~300kg, sa površinom

oslanjanja od 6804cm2. Prag je izrađen od betona marke MB60 (PBAB87), odnosno

C50/60 (EC2) i armiran je ţicama za prednaprezanje[3]

(razmatra se i adheziono

prednaprezanje orebrenom armaturom). Predviđena podloga ispod praga je tucanički zastor

minimalne debljine 30cm. Proces proizvodnje prednapregnutih pragova obuhvata pripremu

kalupa, postavljanje ţica za prednaprezanje, prednaprezanje, betoniranje, zaparivanje i

montaţa elastičnog pribora sa skladištenjem.

Za ovu vrstu konstrukcija su, radi kontrole projekta, neophodna „opciona“ ispitivanja koja

su definisana standardom EN13230-2. Predmetna ispitivanja se vrše na pragovima starosti

4-6 nedelja, ispravno negovanih. Ovaj standard predvidja, kao obavezna, ispitivanja

ponašanja praga pri statičkom, dinamičkom i zamornom opterećenju. Pomenuti standard

predviđa i navođenje preciznih kriterijuma i ostalih parametara za ocenu rezultata

ispitivanja i to za svaku vrstu opterećenja zasebno i sa tačno odredjenim minimalnim

brojem ispitivanih pragova.

Ispitivanje prve proizvedene serije prednapregnutih pragova na statičko i dinamičko

opterećenje je urađeno na Građevinsko-arhitektonskom fakultetu u Nišu, na Institutu za

građevinarstvo i arhitekturu, dok je ispitivanje na zamor izvršeno na VTI u Beogradu{5}

.

Dobijeni rezultati su obrađeni tabelarno i znatno su iznad postavljenih kriterijuma.

2. OPŠTI USLOVI ISPITIVANJA

U postupku ispitivanja prednapregnutog betonskog ţelezničkog praga tipa B70 se

potvrdjuje projektom predvidjeno ponašanje praga. Standard EN13230-2 predvidja, kao

obavezna, sledeća ispitivanja:

Statičko ispitivanje na savijanje kojim se potvrdjuje predvidjeno ponašanje praga pri

statičkom opterećenju,

Dinamičko ispitivanje na savijanje pri kome se simuliraju uticaji u koloseku od udarnih

opterećenja, i

Ispitivanje uticaja zamora na savijanje pri kome se simulira saobraćajno opterećenje.

Statičko ispitivanje se sprovodi u preseku na mestu oslanjanja šine, gde se dobija pozitivni

moment savijanja, kao i u preseku u sredini praga, za pozitivni i za negativni moment

savijanja. Minimalni broj ispitivanih pragova jeste 12 i to 6 za pozitivni moment savijanja u

preseku na mestu oslanjanja šina i 6 za presek u sredini praga (3 za negativni moment

savijanja i 3 praga za pozitivan moment savijanja).

Dinamičko ispitivanje se sprovodi u preseku na mestu oslanjanja šine sa 6 pragova za

pozitivni moment savijanja.

Ispitivanje na zamor se sprovodi tako što se 1 prag opterećuje zamornim opterećenjem u

2000 000 ciklusa frekfencije 5 Hz pri čemu se posmatra i ocenjuje presek na mestu

oslanjanja šine i to za pozitivan momenat savijanja. Nakon ovakvog opterećenja, obavezno

je ponovno podvrgavanje istog uzorka statičkom opterećenju.

3. POSTUPAK ISPITIVANJA PRAGA NA STATIČKO

OPTEREĆENJE

3.1. Presek na mestu oslanjanja šine

Opterećenje se nanosi na mestu oslanjanja šine (pozitivan moment savijanja) kao na slici 1.

Sila ispitivanja Fr se nanosi upravno na donju površinu praga, dok je suprotan kraj praga

slobodan ali propisno prihvaćen kako bi se izbegli neţeljeni uticaji u preseku.

Slika 1. Postupak statičkog ispitivanja na mestu oslanjanja šine sa grafikonom za dokaz

projekta (pozitivni moment savijanja)

3.2. Presek u sredini praga

3.2.1. Prag u normalnom poloţaju

Opterećenje se u ovom slučaju nanosi u sredini praga (slika 2.), čime se izaziva pozitivan

moment savijanja.

Slika 2. Postupak ispitivanja u sredini praga sa grafikonom za dokaz projekta(pozitivni

moment savijanja)

3.2.2. Prag u obrnutom poloţaju

Opterećenje se u ovom slučaju nanosi u sredini praga (slika 3.), čime se izaziva negativan

moment savijanja. Prag se nalazi u obrnutom poloţaju.

Slika 3. Postupak ispitivanja u sredini praga sa grafikonom za dokaz projekta(negativni

moment savijanja)

4. OSNOVNI KRITERIJUMI I OSTALI PARAMETRI ZA

OCENU REZULTATA ISPITIVANJA PRAGA NA STATIČKO

OPTEREĆENJE

a) u preseku na mestu oslanjanja šine:

Frr > Fr0 Frr – opterećenje koje izaziva prvu prslinu na donjoj površini

praga na mestu oslanjanja šine na prag [kN],

Fr0 – početno opterećenje pri ispitivanju, na mestu oslanjanja

šine na prag [kN],

za opcioni deo ispitivanja vaţi sledeće:

Fr0,05 > k1s Fr0 Fr0,05 – opterećenje koje na donjoj površini praga, na

mestu oslanjanja šine na prag, izaziva prslinu širine

0,05mm koja ostaje i posle uklanjanja opterećenja [kN],

Frb > k2s Fr0

b) u preseku na sredini praga:

Fcrn > Fcon Fcrn - opterećenje koje na gornjoj površini, u sredini praga,

izaziva prvu prslinu, negativni moment savijanja [kN],

Fcon - početno opterećenje na donjoj površini, u sredini praga,

negativni moment savijanja [kN].

5. TABELARNI UPOREDNI PRIKAZ REZULTATA

ISPITIVANJA

Slika 4. Uporedni dijagram nanošenja statičkog opterećenja- presek na mestu oslanjanja

šine

Tabela 2. Srednje vrednosti pri statičkom ispitivanju - presek na mestu oslanjanja šine

Tabela 3. Srednje vrednosti pri dinamičkom ispitivanju - presek na mestu oslanjanja šine

Slika 5. Dijagram završne faze ispitivanja na zamor nakon 2 000 000 ciklusa

6. ZAKLJUČAK O SPROVEDENOM ISPITIVANJU PRAGOVA

NA UTICAJ STATIČKOG OPTEREĆENJA

A) Presek na mestu oslanjanja šine 1. Svi dobijeni rezultati pri ispitivanju, ukazuju na ujednačen kvalitet pragova, jer nema

rasipanja u rezultatima ispitivanja.

2. Srednja vrednost merene sile iznosi Frr=200,67 kN > Fro=146,40 kN

3. Dobijene vrednosti udarnih koeficijenata iznose:

k1s=1,85>1,80 k2s=2,57> 2,50

ISPITIVANI PRESECI U POTPUNOSTI ZADOVOLJAVAJU ZAHTEVANE

KRITERIJUME!

B) Presek u sredini praga- pozitivni moment savijanja 4. Srednja vrednost izmerene sile Fcr: Fcr = 43,70 kN > Fco = 27,60 kN


KRITERIJUME!

C) Presek u sredini praga- negativni moment savijanja 5. Srednja vrednost izmerene sile Fcrn: Fcrn =66,70 kN > Fcon = 55,00 kN


KRITERIJUME I ZA NEGATIVNI MOMENT SAVIJANJA!

Na isti način, ispitivanjem ispunjenosti zahtevanih kriterijuma, ustanovljeno je da ispitani

uzorci u potpunosti zadovoljavaju postavljene kriterijume za dinamičko i ispitivanje na

zamor preseka na mestu oslanjanja šine.

Vaţno je napomenuti da nakon ispitivanja na zamor, na ispitivanom opitnom uzorku nisu

otkriveni nikakvi znaci oštećenja koji bi bili posledica predmetnih ispitivanja. Takođe,

dobijena srednja vrednost koeficijenta k3, dobijena pri ispitivanju na zamorno opterećenje,

pokazuje da ispitivani prag B70 u potpunosti zadovoljava kriterijume date u Uputstvu

br.349 Ţeleznica Srbije[4]

.

LITERATURA

[1] GRADJEVINSKO ARHITEKTONSKI FAKULTET U NIŠU, Glavni projekat

prednapregnutog praga za brze pruge tipa B70, 2010.

[2] Pravilnik o tehničkim merama i uslovima za prednapregnuti beton (SL SFRJ 51/71);

[3] Pravilnik o tehničkim normativima za čelične ţice, šipke i uţad za prednaprezanje

konstrukcija (SL SFRJ 41/85 i 21/88);

[4] ZJŢ–334 Uputstvo o proizvodnji, kontroli i prijemu prednapregnutih betonskih pragova na

mreţi pruga JŢ (01.03.05.);

[5] GRADJEVINSKO ARHITEKTONSKI FAKULTET U NIŠU, Odeljenje za ispitivanje

konstrukcija, Izveštaj o ispitivanju prednapregnutog betonskog praga B70, 06 br. 29/10 od

08.03.2010.

[6] Curić E., Drenić D., Vacev T., Uticaj krutosti podloge na distribuciju naponskog stanja kod

prednapregnutog betonskog ţelezničkog praga tip B70, Niš, Sinarg2010.

MeĊunarodni nauĉno-struĉni skup



Radomir Folić1, Damir Zenunović

2

TRAJNOST VLAKNIMA I TEKSTILOM

ARMIRANOG BETONA

Rezime

U radu se razmatraju problemi trajnosti elemenata od vlaknima armiranih polimera (FRP) i

tekstilom armiranog betona (TAB) kao relativno novih materijala. Ovi materijali se najviše

primenjuju za sanacije i/ili pojačavanje betonskih konstrukcija. Sažeto je prikazano

ponašanje TAB pod cikličnim opterećenjem. O trajnosti TAB još uvek nema dovoljno

iskustava pa se koriste iskustva sa FRP materijalima. Za analizu trajnosti ovih materijala

opisani su razvijeni modeli: zasnovani na prionljivosti, prirastu tečenja, kombinovani,

model Orlovskog i mehanizmi sa povećanjem mase usled hemijskih procesa i premošćenja

prslina. Naznačeni su pravci razvoja u ovoj oblasti.

Kljuĉne reĉi: Kompoziti, tekstilom armirani beton, cikličko opterećenje, trajnost, vreme

DURABILITY OF FRP AND TEXTILE

REINFORCED CONCRETE

Abstract

The paper deals with the durability problem of fibre reinforced polymer (FRP) and textile

reinforced concrete (TRC) as new materials in use. Those materials are often applied for

repair and/or strengthening concrete structures. The behaviour of the TRC under cyclic

loads is concisely described. There is still insufficient data and experience about durability

of TRC, so the experience about concrete reinforced with FRP materials is used currently.

For durability analysis the following models are described: bond based, creep growth,

combined process, the model of Orlowsky, and mechanisms with increased mass under

chemical processes and bridged cracks. The further research is indicated.

Key words: Composites, textile reinforced concrete, cyclic loads, durability, time

1 Profesor, Dr, Fakultet tehničkih nauka, 21000 Novi Sad, [email protected] ili [email protected]

2 Docent, Dr,Rudarsko-geološko-građevinski fakultet, Tuzla, BiH, [email protected]

1. UVODNE NAPOMENE

Poslednjih decenija za poboljšanje performansi betona sve češće se koriste kompozitni

materijali, naročito vlaknima armirani polimeri (FRP). Koriste se karbonska, staklena ili

aramidna vlakna. Novi pravac razvoja kompozitnih materijala je tekstilom armiran beton

(AB), gdje se koriste tekstili sa vlaknima u više pravaca, u kombinaciji sa sitnozrnim

betonom. Tekstilna struktura sačinjena je od vlakana i/ili prediva upletenih na razne načine

kao što su tkanje, pletenje, filcovanje ili štrikanje. Korišćenje tehničkog tekstila, uglavnom

urađenog od alkalno otpornog stakla (karbona ili aramida), postavljen u pravcu glavnih

napona, je znatno efikasniji sistem u poređenju sa nasumice raspoređenim vlakanima koji se

koriste kod betona armiranog staklenim vlaknima. U radu 2 opisana su mehanička

svojstva finog betona i komponenti za armiranje u različitim uslovima sredine i opterećenja

i navedene neke preporuka za projektovanje i izvođenje. U radu 14 su prikazani i

analizirani su primeri primene tekstilom armiranog betona. Njihova primena je izražena pri

sanacijama. Trajnosti tekstilom armiranog betona posvećeni su radovi 5, 7, 8 i 13.

Način armiranja za klasične AB konstrukcije, vlaknima AB i tekstilom AB prikazan je na

slici 1. Kao i kod armiranog betona teži se da se tekstilne niti ugrađuju u pravcu napona

zatezanja. Različite geometrije fabričkih proizvoda od polipropilena i gusto postavljenih

polietilenskih niti (sl. 2a). Istraživanja su pokazala da geometrija tekstilnog uzorka utiče na

performanse kompozita, te da kompleksnije forme poput proizvoda (b) mogu poboljšati

prianjanje i spregnuti rad unutar elementa.

Pošto su kompozitni materijali, naročito tekstilom armirani beton (AB) relativno novi u

pogledu njihove trajnosti prisutne su veće rezerve nego što je to sa klasično AB, koji mora

biti pažljivo projektovan i izveden da bi bio trajan 1. Zbog toga je u ovom radu

analizirano ponašanje tekstilom AB pod cikličkim opterećenjem, mehanizmi oštećenja i

aspekt trajnosti koji se tretira na sličan način kao kod klasičnog AB.

Slika 1: Sistem armiranja betona, prema 8

Slika 2 – Različite fabričke konstrukcije tektilne armature od polipropilena 11

2. PONAŠANJE TAB POD CIKLIĈNIM OPTEREĆENJEM

Ciklična opterećenja izazivaju promene u ponašanju konstrukcija, uopšte, a vezuju se i za

zamor. Prema [4] u Briselu (Cuypers, H. doktorska teza) sprovedena su opsežna istraživanja

ponašanja TAB. Maksimalni naponi su odabrani tako da je jedna serija opterećivana u zoni

sa više prslina (11MPa), jedna serija u zoni isprskaloj i posle stabilizacije prslina

(16,5MPa) i dve serije posle stabilizacije prslina (22 do 27,5MPa). Pokazalo se da se na

uzorcima u isprskaloj zoni iskazao pad krutosti uz izražene zaostale deformacije, tokom 100

prvih ciklusa. Tipični primer ponašanja u isprskaloj zoni prikazan je na sl. 3 [4]. Odgovor je

registrovan za područje pre prve prsline, nakon otvaranja više prslina, i nakon stabilizacije

otvaranja prslina. Uzorak koji je opterećen nakon otvaranja više prslina pokazao je značajan

pad krutosti i rezidualne dilatacije već nakon 100 ciklusa. Uzorci koji su opterećeni u zoni

nakon otvaranja prslina nisu izazvali otvaranje novih prslina, ali su se postojeće prsline

proširile i došlo je do degradacije površine snopova što je smanjilo nosivost snopa. kao i

efektivnost prenosa opterećenja između matriksa i vlakana. Zamor FRP je tretiran i u 12.

Slika 3 – Dilatacije pri ponavljanim ciklusima opterećenja

3. TRAJNOST FRP I TEKSTILOM AB

Od osobitog značaja za ocenu vrednosti materijala u konstrukcijama je njihovo ponašanje u

toku vremena. Potvrđeno je da tokom vremena opada nosivost i krutost i pod promenama

temperature i vlažnosti i pod drugim dejstvima, a intenzitet zavisi od vrste kompozita. Ipak,

trajnost pojedinih kompozita armiranih vlaknima ne može se generalizovati što je potvrđeno

i eksperimentima., kako je pokazno na slici 4. Analizirane su dve vrste alkalno otpornih

staklenih vlakana (prve i druge generacije), polipropilena i konoplje. Pokazalo se da je

trajnost sa vlaknima od polipropilena veća nego betona armiranog vlaknima druge

generacije AR stakla i znatno veća nego kod primene vlakana prve generacije. Vlakna

konoplje (Sisal) su imala znatno manju trajnost (slika 4).

Pad čvrstoće kreće se od 20-50% početne čvrstoće kompozita. Ako se analizira npr. FRC na

bazi celuloze njegova čvrstoća raste za 5 godina oko 50% ali mu se dilatacija otkaza

redukuje sa 3% na dilataciju cementnog matriksa, čime se gube prednosti armiranja

navedenim vlaknima. Pošto se cena karbonskih vlakana smanjuje, interes za njihovu

primenu se povećava. Pored polimera za armiranje se koriste i polipropileni. Pokazalo se da

su vlakna otporna na alkalna dejstva, tako da kod višenitnih tkanina u oba pravca PVA-FRC

nakon 5-7 godina nije uočen gubitak čvrstoće kao i kod Aramid FRC nakon 2 godine

izlaganja atmosferskim uticajima. Pošto se radi o novim materijalima još uvek nije

definisano ponašanje kroz duži period vremena. Zbog toga se proceni trajnosti pristupa sa

određenom rezervom i postupno se eksploatacioni vek povećava. Uzroke gubitka svojstava

kroz vreme svrstavaju se u dve kategorije.

Prva je korozija vlakana. Većina hidrauličnih cemenata su alkalni, gdje prilikom vezivanja

cementne paste može pH vrednost dostići i do 13,7, što dovodi do značajnih oštećenja

vlakana i podstiče razvoj degradacionog mehanizma. Prema tome, potrebno je proučavati i

alkalno otporna vlakna. Agresivno deluju i neki hloridi i kiseline.

Drugo, kontinuirana hidratacija cementa može prouzrokovati degradaciju kompozita, kao i

zgušnjavanje (zapunjavanje) dodirne površine između vlakana i matriksa, što je uzrok

povećanja napona u vlaknima. Naime, zapunjavanjem pora između vlakana cementnom

pastom i očvršćavanjem prslina teži da prođe i kroz vlakno. Kompozit je inače modeliran

tako da se pre desi gubitak prionljivosti nego kidanje vlakana, ali ako se poveća prionljivost

kroz penetraciju cementne paste može se promeniti mehanizam nosivosti.

Slika 4 – Krive čvrstoća – vreme za odabrane FRC kompozite izložene prirodnim dejstvima

Za utvrđivanje određenih performansi FRC koriste se metode ubrzanog starenja kroz

potapanje u vruću vodu i agresivne rastvore. Mnoštvo ispitivanja je obavljeno potapanjem u

alkalne rastvore i merenjem redukcije čvrstoće tokom vremena. Za analizu primene novih

vlakana koriste se testovi sa trakom u cementu 7, gdje je traka vlakana delimično

ugrađena u mali cilindar cementnog matriksa, izložena vreloj vodi i ispitana na zatezanje

(sl. 5). Mada pojedini istraživači ukazuju da ovakva ispitivanja imaju ograničenja jer ne

omogućuju razmatranje pojedinih procesa koji utiču na degradaciju, ali se oni još uvek

koriste za analizu eksploatacionog ciklusa.

Slika 5 – Šematski prikaz testa sa trakom u cementu 7

Nova metoda za procenu staklenim vlaknima armiranog betona (GRC) preporučena u

evropskom standardu EN 1170-8:1997 Precast concrete products (za montažne elemente) je

isto tako prihvaćena kao eksperimentalna metoda za ciklične vremenske promene. Nakon 5

godina istraživanja utvrđeno je da čvrstoća i modul elastičnosti materijala raste 20-50% kao

rezultat povećanja čvrstoće matriksa i prionljivosti kroz karbonizaciju, ali zato dolazi do

smanjenja dilatacije pri otkazu na nearmirani cementni matriks (matrica) (<0.1%). Različito

se ponašaju prirodna vlakna celuloze, sa ubrzanim starenjem, što je potvrđeno cikličnim

ispitivanjem (ambijentalne/povišene temperature) prema ISO 39611-1980 E.

Mere za poboljšanje trajnosti svode se na poboljšanje otpornosti vlakana na hemijska

dejstva ili korišćenje modifikovane cementne paste manje alkalnosti ili manjeg prodiranja

proizvoda hidratacije unutar vlakana. Tako je nastalo AR-staklo, prema [11] razvijeno od

strane Pilkingtons-a 1970.godine, bazirano na silika-soda-kalcijum staklu sa dodatkom 16%

cirkona. Ovakva vlakna su trajnija, ali ne potpuno otporna na degradaciju. Stoga su se

razvila vlakna druge generacije koja se natapaju rastvorom polihidroksifenola koji menja

ponašanje pri vezivanju cemetnog matriksa na dodirnoj površini sa vlaknima.

Eksperimentalne metode za povećanje trajnosti sastoje se u prethodnom impregniranju traka

vlakana sa materijalima koji sprečavaju prodiranje hidratacionih proizvoda unutar niti. Što

se tiče modifikacije cementnog matriksa uglavnom se sastoji u dodacima cementu koji

smanjuju alkalnost cementne paste i reagiraju sa kalcijum hidroksidom. Kao povoljan

pokazao se leteći pepeo koji se dodaje polipropilenskim vlaknima. Ovakva receptura

ispitana je u sklopu dugogodišnje studije, prezentirane u 3, gdje je zabeleženo da u 18

godina eksploatacije nema pada čvrstoće. Međutim, obično se primenjuje pristup

kombinacija, kao npr. polimera i pucolana, polimera i metakaolina i mikrosilike. Takođe

karbonacija cementnog matriksa pretvara portlandit u Ca(CO)3 čime dolazi do značajnog

pada alkalnosti i rasta čvrstoće. Teorijski je karbonizirani matriks kompatibilan sa većinom

vlakana. Mikrostruktura vlakana takođe značajno utiče na trajnost. Većina istraživača

degradaciju FRC-a pripisuje efektu progušćenja matriksa, menjanju svojstava prionljivosti

(povećanje prionljivosti) i efektu mineralizacije.

4. MODELI TRAJNOSTI

Modeli trajnosti kod FRC-a variraju od empirijskih opisa pada čvrstoće do kompleksnih

analitičkih izraza zasnovanih na razmatranju mikro-mehaničkih promena. Modeli na

različite načine razmatraju degradacione mehanizame i svi se zasnivaju na pretpostavci da

je degradacija prouzrokovana ili progušćavanjem kontaktne površine matriksa i vlakana ili

gubitkom čvrstoće vlakana.

Koriste se sledeći modeli:

- Modeli zasnovani na prionljivosti – model koji su razvili Katz i Bentur 6 za

karbonske FRC sa generalizovanom primenom gdje se modeliraju dva procesa: povećanje

prionljivosti vlakana i matriksa u vremenu i redukcija „oslonačke dužine“ vlakana pod

nagibom, koji premošćavaju prslinu (sl. 6).

- Model prirasta teĉenja – Purnell i saradnici 10 imaju drugi pristup pri

modeliranju starenja kod matrice sa staklenim vlaknima. Oni su modelirali gubitak

čvrstoće u vlaknima prouzrokovanih sporim porastom površinskog tečenja vlakana. Na

osnovu ovih istraživanja i odgovarajućih simulacija postavili su izraz za odnos između

normalizovane čvrstoće (čvrstoća/početna čvrstoća) i vremena t kontrolisanog preko

parametra k:

kt

S

1

1 (1)

k – je funkcija temperature u Arrhenius-ovoj relaciji koja omogućuje racionalizaciju

ubrzanog procesa starenja u vrućoj vodi i koristi se za predviđanje krive čvrstoća-vreme

za različite betone armirane staklenim vlaknima. Model je formulisan na osnovu fitovanja

velikog broja eksperimentalnih podataka, dobijenih na preko 1100 uzoraka objavljenih u

literaturi na osnovu sprovedenih istraživanja [6] i prikazanih na (sl. 7).

Slika 6 – Gore: model za opisivanje savijanja vlakna koji prolazi pod nagibom kroz

prslinu; dole: kombinacija efekata prijanjanja i savijanja na krivu čvrctoća – vreme

karbonskih vlakana 6

- Model Orlowsky i saradnici 9 je delimično zasnovan na Purnell-ovom modelu. AR

staklena vlakna izlagana su rastvorima na različitim temperaturama i merene su čvrstoće na

zatezanje. Dokazano je da se prirast degradacije usporava u vremenu, a difuzija OH- jona se

usporava formiranjem stabilnog unutrašnjeg sloja bogatog cirkonijumom i/ili

rekondenzacijom silanol grupe (Si-OH) kao spoljašnjeg sloja.

Iz ovih istraživanja razvijen je troparametarski model gubitka čvrstoće u vremenu fl,t (1-S).

Potrebni parametri su početna dubina tečenja a0 i širina prodiranja X uključujući

koeficijente k1 i k2 koji se odnose na kontrolisani deo korozije od rastvora i difuzije:

02

;12

2

10

0,

t

k

X

k

X

Xa

af tl

(2)

- Kombinovani modeli, npr. model koji su razvili Schorn i saradnici 13 za AR-staklo. U

njemu se razdvajaju efekti različitih procesa koji dovode do promene relevantnih

karakteristika.

- Procesi koji rezultiraju redukcijom materijala prouzrokovani hemijski izazvanom

termodinamičkom reakcijom, koja utiče na veličinu i telo staklenih niti.

- Mehanizmi ĉija je karakteristika povećanje mase materijala prouzrokovani hemijskim

procesima. Ovi procesi obično rezultiraju smanjenjem čvrstoće na zatezanje i promenom

svojstava prionljivosti staklenih vlakana i cementne matrice.

- Mehanizmi okarakterisiani tipičnim ponašanjem premoštavanja prsline AR staklenim

vlaknima i uţadima. Ovaj mehanizam je nezavisan od procesa promene svojstava

materijala, ali može bitno uticati na proces.

Slika 7 – Fitovanje Purnell-ovog modela sa staklenim vlaknima iz zavisnosti

normalizovanih čvrstoća i vremena u danima, prema 10

Prema njihovom modelu pod normalnim okolnostima hemijski uticaj na površinu vlakana je

inicijalni uticaj, a proces degradacije počinje sa promenom dimenzija polimernih vlakana.

Tek nakon što dođe do intenzivne dekompozicije staklena vlakna će biti ozbiljno oštećena.

Oštećenja od korozije staklenih vlakana očekuju se samo kod ekstremnih vremenskih

uslova. U tom slučaju oštećenja počinju na lokalnom malom prostoru i šire se po celom

vlaknu. Prema zaključku autora ovih istraživanja pri normalnim uslovima nema značajnije

korozije vlakana.

Danas je aktuelan pristup uvođenje hibridnih kompozita, tj. kombinacija vlakana od

različitih materijala.

5. ZAKLJUĈAK

Tekstilom armirani beton je novi materijal sa širokim mogućnostima primene u

konstrukterstvu, uz uslov da se adekvatnim izborom armiranja i sastava betona obezbedi

potrebnu trajnost. Međutim, kada je u pitanju trajnost TAB još uvijek nema iskustava pa se

koriste iskustva sa FRP betonima. Pošto se korite tanji elementi osetljivi na različita dejstva,

izraženije su deformacije skupljanja i tečenja. FRP materijali imaju različita svojstva

relaksacije u odnosu na čeličnu armaturu. Istraživanja su pokazala da trajnost varira za

različita vlakna i najveća trajnost se postiže sa polipropilenskim FRC, a najmanja sa

prirodnim vlaknima. Staklena vlakna druge generacije imaju trajnost skoro jednaku

polipropilenskim vlaknima. Karbonska vlakna imaju odličnu trajnost, s tim da još nema

rezultata za dugotrajnu upotrebu. Zbog toga se preostali vek trajanja (u slučaju

sanacija/pojačavanju) konstrukcija usvaja oprezno sa rezervom.

Obimna istraživanja i pregled stanja u oblasti usmeren na FRP armaturu za betonske

konstrukcije dati su Izveštaju Američkog instituta za beton 12. U njemu su opisane

metode ispitivanja trajnosti preko zatezne čvrstoće, testa zamora betonskih prizmi,

direktnog testa zamora, testa tečenja, kao i nedestruktivnih inspekcija uključivo ultrazvuk,

radiografiju i termografiju.

Danas se za poboljšanje trajnosti koriste i modifikovane cementne paste. Mehanizmi

gubitka čvrstoće odgovaraju ili degradaciji vlakana ili kontinuiranom zgušnjavanju

matriksa. Relativni efekat svakog mehanizma zavisi od vrste vlakana i uticaja na model

predviđanja ponašanja u vremenu. Izbor ubrzane metode starenja mora biti pažljiv kako bi

bio relevantan za određeni FRC.

Napomena: Rad je nastao kao deo istraživanja na Tehnološkom projektu br. 16018 koji

finansira Ministarstvo za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije.

LITERATURA

[1] Durable Concrete Structures-Design Guide, CEB, T. Telford, 1992.

[2] Folić, R., Zenunović, D. Tekstilom armirani beton-materijali, ponašanje i osnove

projektovanja, DGK Srbije, Zlatibor, 22-24. 09. 2010. str. 243-252.

[3] Hannant, D.J. "Durability of polypropylene cement composites: 18 years of data", Cement

and Concrete Research, V. 28, 1998; pp. 1809-1817.

[4] Hegger, J., Voss, S. "Textile Reinforced Concrete – Bearing Behaviour, Design, Applicati-

on", Composites in Construction–3rd Int. Conf., Lyon, July 11–13, 2005, pp. 1139 – 1146.

[5] Hempel, R., Butler, M., Hempel, S., Schorn, H. "Durability of textile reinforced concrete",

Int. Congress on Concrete Repair, Rehab.& Retrofitting–ICCRRR, Cape Town, Nov. 2005.

[6] Katz, A., Bentur, A. "Mechanisms and processes leading to changes in time in the properties

of CFRC", Advanced Cement Based Materials 3; pp. 1-13.

[7] Litherland, K. L., Oakley, D.R., Proctor, B.A. "The use of accelerated ageing procedures to

predict the long-term strength of GRC composites", Cement and Concrete Research, 1981;

pp. 455-466.

[8] Molter, M. "Bruchtragverhalten textilbewehrter Biegekorper", Proc. of First Colloquium on

Special Research Areas 528 and 532, Aachen University, 2001,pp. 205-219.

[9] Orlowsky, J., et al. "Durability Modelling of Glass Fibre Reinforcement in Cementitious

Environment. Materials and Structures (RILEM), V. 38, 2005, pp. 155-162.

[10] Purnell, P., Beddows, J. "Durability and simulated ageing of new matrix glass fibre reinforced

concrete", Cement and Concrete Composites, March 2005, pp. 875-884.

[11] RILEM Publications Report 36: Textile Reinforced Concrete, State of the Art Report, TC

201-TRC: Textile Reinforced Concrete, 2006.

[12] Report on Fibre-Reinforced Polimer (FRP) Reinforcement for Concrete Structures, ACI

440R-07, September, 2007.

[13] Schorn, H., Schiekel, M., Hempel, R. "Valuation of the durability of textile glass fibre

reinforcement in concrete", in Proc. of 1st Intern. Conf. on Innovative Materials and Techn.

for Construction and Restoration, Lecce, June 2004, Ed` s. A. La Tegola, A. Nanni.

[14] Zenunović, D., Folić, R. Tekstilom armirani beton-primeri primene u konstrukcijama, DGK

Srbije, Zlatibor, 22-24. 09. 2010. str. 253-262.




Tatjana Isaković, Miha Kramar i Matej Fischinger1

SEIZMIČKA OTPORNOST MONTAŽNIH

ARMIRANOBETONSKIH INDUSTRIJSKIH HALA

Rezime

U radu su sažeta najnovija saznanja o seizmičkoj otpornosti montažnih AB hala, koja su

sakupljena u okviru više evropskih projekata in na osnovu kojih je povećan faktor

ponašanja za montažne AB hale u Evrokod 8 standardu. Prikazani su rezultati

eksperimentalnih istraživanja i rezultati probabilističkih studija njihove seizmičke

ugroženosti. Studije su pokazale, da je seizmička otpornost prizemnih montažnih AB hala

dobra pod uslovom da su veze između konstrukcionih elemenata dovoljno jake i adekvatno

izvedene. Prikazani su i rezultati eksperimentalnih istraživanja seizmičkog odgovora

tipičnih veza između greda i stubova, koji je do sada bio praktično neistražen.

Ključne reči

Seizmički odgovor, montažne armiranobetonske hale, eksperiment, veze.

SEISMIC RESISTANCE OF PRECAST

REINFORCED CONCRETE INDUSTRIAL

BUILDINGS

Abstract

A knowledge recently obtained in the frame of different European projects about the

seismic resistance of precast RC buildings, which was the basis for the increase of the

behaviour factor in the Eurocode 8 standard, is summarized. The results of experimental

and probabilistic studies of their seismic vulnerability are presented. It has been found that

seismic resistance of one-story precast RC buildings is adequate when an adequate strength,

quality and construction of the connections is provided. Results of the experimental studies

of the typical connections, which have been practically unexplored, are also summarized.

Key words

Seismic response, precast reinforced concrete buildings, experiment, connections.

1 Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Jamova 2, 1000 Ljubljana

1. UVOD

Montažne armiranobetonske industrijske hale su jedan od najzastupljenijih konstrukcionih

sistema u srednjoj Evropi. I pored toga su podaci o njihovoj seizmičkoj otpornosti još

donedavno bili vrlo oskudni. Posledično se smatralo, da njihova seizmička otpornost nije na

nivou monolitnih konstrukcija. Sumnju u pogledu njihove bezbednosti su povećavala i

ozbiljna oštećenja (u nekim slučajevima čak i potpun kolaps) određenog broja takvih zgrada

prilikom proteklih zemljotresa. Kao posledica tog nepoverenja je u ranim verzijama

Evrokoda 8 [1] za montažne AB hale bio dozvoljen puno manji faktor ponašanja (redukcija

zemljotresnih sila) nego za monolitne konstrukcije.

Kako bi se što bolje istražila seizmička otpornost AB montažnih hala, proteklih su godina

bila sprovedena vrlo obimna istraživanja, koje je financirala Evropska unija u okviru dva

projekta (PRECAST i ECOLEADER), u koje su bile uključene mnoge priznate institucije iz

različitih evropskih zemalja. Jedan od glavnih zadataka tih projekata su bila

eksperimentalna ispitivanja montažnih hala u razmeri 1:1, sažeta u 2. poglavlju.

Podaci eksperimentalnih istraživanja su poslužili kao osnova za obimnu analitičku

probabilističku studiju seizmičke ugroženosti AB montažnih hala, koja je bazirala na PEER

metodologiji [2]. U okviru te studije definisani su i adekvatni analitički modeli, koji mogu

da se upotrebe za analizu kolapsa ovog tipa konstrukcija. Osnovna izhodišta i rezultati

studije su prikazani v 3. poglavlju.

Prethodno pomenute studije su pokazale, da je seizmička otpornost prizemnih AB

montažnih sistema dobra uz predpostavku da su veze između konstrukcionih elemenata

dovoljno jake, adekvatno izvedene i da podležu kriterijumima, koji su definisani u

standardu Evrokod 8 [3]. Kao rezultat tih istraživanja je u pomenutom standardu znatno

povećana vrednost faktora ponašanja (dozvoljena redukcija seizmičkih sila).

I nakon predhodno opisanih studija saznanja o ponašanju veza između montažnih elemenata

tokom zemljotresa su i dalje bila oskudna. Zato je pokrenut treći evropski projekt

(SAFECAST) u okviru kojeg se sprovode obimna istraživanja njihovog seizmičkog

odgovora. Jedan od glavnih ciljeva projekta su jasno definisani postupci i smernice za

projektovanje veza montažnih AB elemenata, koje se trenutno određuju većinoma

iskustveno. U tu svrhu su izvedena brojna eksperimentalna istraživanja seizmičkog

odgovora različitih tipova veza. Rezultati ispitivanja tipičnih veza između greda i stubova,

koja su izvedena na građevinskom fakultetu u Ljubljani u saradnji sa ZAG-om i Primorjem,

su prikazani u 4. poglavlju.

2. EKSPERIMENTALNO ISTRAŽIVANJE TIPIČNE HALE

U ELSA laboratoriju (u Ispri, Italija) su bila ispitana tri modela tipične prizemne montažne

AB hale u razmeri 1:1. Izvršena je serija pseudodinamičkih i cikličkih ispitivanja, sve do

kolapsa konstrukcije. Svi testirani modeli su se sastojali od šest vitkih stubova, koji su bili

povezani krovnom konstrukcijom. Kako je odgovor svih testiranih konstrukcija bio sličan, u

članku je prikazan samo jedan eksperiment. Sažeti su samo osnovni podaci o testiranoj

konstrukciji i osnovni podaci o njenom odgovoru. Više informacija je dostupno u [4] – [5].

Ispitivana je bila prizemna montažna hala, prikazana na slici 1, koja se sastojala od

montažnih stubova, fundiranih na klasičnim montažnim temeljima. Stubovi su bili povezani

krovnom konstrukcijom, koja se sastojala od predhodno napregnutih I greda, na koje su se

oslanjali krovni paneli. Grede i stubovi su bili povezani čeličnim šipkama. Između greda

i stubova su postavljene neoprenske pločice, koje su omogućavale njihove neometane

relativne rotacije. Konstrukcija je bila projektovana u skladu sa EC8 standardom [3] za

maksimalno ubrzanje temeljnog tla 0,35g, uzimajući u obzir faktor ponašanja q = 4,5.

Najpre je izvedena serija pseudodinamičkih testova, gde je seizmičko opterećenje

simulirano generisanim akcelerogramom, čiji je spektar ubrzanja odgovarao spektru, koji je

u EC8 definisan za tla B kvaliteta. Intenzitet opterećenja je postepeno povećavan u opsegu

između 0,05g i 0,525g. Nakon pseudodinamičkih testova izvršena su dodatna ciklička

ispitivanja sve do kolapsa konstrukcije.

Slika 1. Osnovne karakteristike konstrukcije

Zahvaljujući dovoljnom kapacitetu veza, krovna konstrukcija je delovala kao kruta

diafragma. Zato je odgovor svih stubova bio praktično jednak. Deformabilnost konstrukcije

je bila veoma velika (Slika 2a). Tečenje stubova je primećeno tek pri driftu stuba od 2,8%

njegove visine (Slika 2b). Odgovor stuba je bio stabilan sve dok nije postignut drift veličine

7%. Nakon toga je nosivost počela da se smanjuje usled izbočavanja podužne armature u

stubovima. Pri driftu od 8% je nosivost bila smanjena za 20%. Tada je eksperiment bio

prekinut, s obzirom da je bilo postignuto stanje, koje se može po EC8 proglasiti kolapsom

konstrukcije.

a) b)

Sm

iču

ćasi

la [k

N]

Slika 2. a) Konstrukcija nakon eksperimenta b) Veza smičuća sila na dnu stuba - drift stuba

3. PROBABILISTIČKA STUDIJA SEIZMIČKE UGROŽENOSTI

Studija seizmičke ugroženosti AB hala je bazirala na PEER metodologiji. Bila je

sprovedena za prizemne hale, koje su bile projektovane u skladu sa Evrokod 8 standardom.

Konstrukcije su bile projektovane uzimajući u obzir faktor ponašanja 4,5, maksimalno

ubrzanje temeljnog tla od 0,25g i tla tipa B. Ispitivan je bio širok dijapazon konstrukcija

(ukupno 22 konstrukcije), gde je masa varirala između 10t in 150t, a dimenzije stubova od

40 x 40 cm do 60 x 60 cm (Slika 3). U svim konstrukcijama su stubovi bili visoki 5 m.

Smanjenje nosivosti prepostignutog maksimuma

Smanjenje nosivosti nakonpostignutog maksimuma

M [k

Nm

]

q [rad] Slika 3. Tipični poprečni preseci stubova u halama, za

koje je analizirana seizmička ugroženost Slika 4. Ibarin model

Pre nego što se pristupilo analizi seizmičke ugroženosti, bio je definisan adekvatan

numerički model stubova, koji je omogućavao analizu konstrukcije sve do njenog kolapsa.

Zasnovan je na Ibarinom histereznom modelu [6], koji omogućava, da se u analizi uzmu u

obzir i postepena degradacija nosivosti kao i postepena degradacija krutosti (Slika 4)

stubova. Model je definisan na osnovu envelope moment savijanja – rotacija stuba, koja

odgovara monotnom opterećenju. Karakteristične vrednosti envelope, koje se obično

upotrebljavaju za AB stubove [7], nisu odgovarale i za vrlo vitke stubove montažnih hala.

Naročito je odstupala vrednost rotacije u trenutku tečenja stuba. Zato su za stubove hala

definisane drugačije vrednosti, koje su bile kalibrirane na osnovu eksperimenata, opisanih u

2. poglavlju. Više informacija o analitičkom modelu je dostupno u [5].

Masa [t]

Kritično područje

Kritično područje

Masa [t]

Kap

acit

et P

GA

C,0

,05

Ver

ova

tno

ćako

lap

sa H

LS,5

0[%

]

1

2 3

Slika 5. Kapacitet konstrukcija i verovatnoća njihovog kolapsa

Seizmička ugroženost AB hala je bila ispitivana za područje Ljubljane, koje je jedno od

seizmički najugroženijih područja u Sloveniji. Ugroženost konstrukcija je bila ocenjena na

dva načina: a) određen je kapacitet konstrukcija, koji je bio izražen kao 5% fraktila

maksimalnog ubrzanja tla, koje može konstrukcija da podnese i b) određena je verovatnoća

kolapsa, koja se odnosi na područje Ljubljane i važi za period od 50 godina.

Rezultati studije seizmičke ugroženosti su prikazani na slici 5. Može se zaključiti, da je

kapacitet većine konstrukcija, koje su bile projektovane po EC8 standardu znatno veći od

projektnog ubrzanja tla od 0,25g, kao i da je verovatnoća njihovog kolapsa za period od 50

godina prihvatljiva (u većini slučajeva je manja od 1%).

4. EKSPERIMENTALNO ISPITIVANJE VEZA

Veze između konstrukcionih elemenata u AB halama su do sada, za uticaj zemljotresnog

opterećenja bile projektovane uglavnom iskustveno, jer su podaci o njihovom odgovoru bili

vrlo oskudni. U literaturi [8] se do sada mogao naći vrlo mali broj istraživanja na tom

području, pa čak i ta oskudna istraživanja nisu mogla uvek da se primene, naročito u slučaju

jačeg seizmičkog opterećenja, gde su tokom eksperimenata, opisanih u 2. poglavlju, bile

primećene velike deformacije stubova.

Zato su na građevinskom fakultetu u Ljubljani u saradnji sa ZAG-om i Primorjem, a u

okviru projekta SAFECAST, bile ispitane tipične veze između stubova i greda u montažnim

AB konstrukcijama u realnim uslovima, koji se pojavljuju u montažnim halama pri jačem

zemljotresnom opterećenju. Jedan od glavnih ciljeva ispitivanja je bio odrediti nosivost

veza odnosno odrediti redukciju njihove nosivosti pri velikim rotacijama stubova. Svi

eksperimenti su sprovedeni na modelima veza u razmeri 1:1 (slika 6a).

a) b)

Ho

rizo

nta

lna

sila

[kN

]

pomeranje veze [mm]

c)

Ho

rizo

nta

lna

sila

[kN

]

pomeranje veze [mm] d)

Ho

rizo

nta

lna

sila

[kN

]

pomeranje veze [mm]

Slika 6. a) Model veze stuba i grede b)- d) Odgovor veze pri monotonom i cikličkom

opterećenju pri malim i velikim relativnim rotacijama stuba i grede

Veza između grede i stuba je izvedena pomoću čelične šipke tipičnog prečnika 28. U

skladu sa trenutnom praksom, između stuba i grede je postavljena neoprenska pločica, koja

je omogućavala prilično velike relativne rotacije, bez oštećenja tih konstrukcionih

elemenata. Nosivost veze je bila ispitana za različite vrednosti rotacija stubova, tako što su

bile definisane dve glavne grupe uzoraka: 1) modeli, sa relativno slabim stubovima i 2)

modeli sa jakim stubovima.

Prva grupa je omogućavala formiranje plastičnih zglobova na dnu stuba pre nego što je

došlo do kolapsa veze između grede i stuba. Na ovaj način su bile omogućene velike

rotacije stubova. U drugoj grupi uzoraka je odgovor stuba bio praktično elastičan, a

posledično su njegove rotacije bile male.

Do sada je izvedeno ukupno 12 cilkičkih i monotonih eksperimenata. Tipični rezultati su

prikazani na slici 6. Na slici 6b je prikazan monotoni odgovor veze u slučaju malih rotacija

stuba (jakog stuba). Slika 6c prikazuje ciklički odgovor veze u slučaju jakog stuba, a slika

6d ciklički odgovor iste te veze u slučaju velikih rotacija stuba.

U svim slučajevima je kolaps čelične šipke, koja je povezivala gredu i stub, nastupio nakon

oštećenja okolnog betona, što je omogućilo njene deformacije. Kolaps veze je nastao usled

kombinacije smicanja i zatezanja. Ni u jednom slučaju nije došlo do izvlačenja šipke.

Utvrđeno je da je nosivost veze bila dosta veća od one koja je bila predviđena na osnovu

postjećih formula kako pri monotonom tako i pri cikličkom opterećenju. Smanjenje

nosivosti veze pri velikim rotacijama stuba je bilo relativno malo. Nosivost se smanjila za

približno 1/4 u poređenju sa nosivošću pri malim rotacijama. Utvrđeno je da na nosivost

veze pre svega utiču odstojanje veze (čelične šipke) od ivica grede i stuba i utegnutost

betona u okolini veze.

5. ZAKLJUČAK

Na modelima montažnih hala u velikoj razmeri je bio eksperimentalno ispitan njihov

seizmički odgovor. Ustanovljeno je da te konstrukcije razpolažu vrlo velikom

deformabilnošću. Primećen je vrlo velik drift stubova koji može, neposredno pre kolapsa

konstrukcije, prevazići vrednost 8% visine stuba.

Pri tako velikim rotacijama stubova se smanjuje kapacitet veza između stubova i greda.

Eksperimentalno je utvrđeno, da to smanjenje nije vrlo veliko i iznosi oko 1/4 kapaciteta.

Kapacitet tipične veze između stuba i grede (jedna ili više čeličnih šipki) vrlo puno zavisi

od udaljenosti veze od ivica grede i stuba i od utegnutosti betona u okolini veze. U svim

slučajevima je kolaps čelične šipke, koja je povezivala gredu i stub nastupio usled

kombinacije njenog smicanja i zatezanja.

Na osnovu eksperimentalnih istraživanja definisan je analitički model za vitke stubove

montažnih hala, koji se može upotrebiti i za analizu kolapsa AB montažnih hala. Taj model

je upotrebljen za studiju seizmičke ugroženosti prizemnih AB montažnih hala,

projektovanih po Evrokod 8 standardu za područje Ljubljane. Ustanovljeno je, da je njihova

seizmička otpornost dobra pod uslovom da su veze između konstrukcionih elemenata

dovoljno jake i adekvatno izvedene.

ZAHVALNICA

U članku su predstavljeni rezultati istraživanja u okviru evropskih projekata ECOLEADER (Grant No.

HPRI_CT_1999-00059), PRECAST (grant No. No. G6RD-CT-2002-00857) i SAFECAST (Grant agreement no.

218417-2). Deo istraživanja je financiralo Ministrstvo za visoko šolstvo, znanost in tehnologijo Republike

Slovenije. Eksperimentalna istraživanja hala su izvedena u ELSA laboratoriju u Ispri, Italija. Eksperimentalna

ispitivanja veza između greda i stubova su izvedena u saradnji sa Zavodom za gradbeništvo Slovenije (ZAG) i

kompanijom Primorje, Ajdovščina.

LITERATURA

[1] CEN–prENV 1998-1. 1994. Eurocode 8: Design Provisions for Earthquake Resistance of Structures –

Part 1: General rules, European Committee for Standardization, Brussels.

[2] Cornell, C.A., Jalayer, F., Hamburger, R.O. & Foutch, D.A. 2000. Probabilistic Basis for 2000 SAC

Federal Emer-gency Management Agency Steel Moment Frame Guide-lines, ASCE Journal of Structural

Engineering 128(4): 526-533.

[3] CEN-EN 1998-1. 2004. Eurocode 8, Design of structures for earthquake resistance: Part 1 - General

rules, seismic actions and rules for buildings, European Committee for Standardization, Brussels.

[4] Toniolo, G. (coordinator). 2007. Final report of the EU Research Project: Seismic Behaviour of Precast

Concrete Structures with respect to EC8 (Contract No. G6RD-CT-2002-00857).

[5] Fischinger,M., Kramar,M. & Isaković,T. 2008. Cyclic response of slender RC columns typical of precast

industrial buildings. Bulletin of Earthquake Engineering 6(3):512-534.

[6] Ibarra, L.F., Medina, R.A. & Krawinkler, H. 2005. Hysteretic models that incorporate strength and

stiffness deteriora-tion. Earthquake Engineering & Structural Dynamics 34(12): 1489–1511.

[7] Haselton, C.B. 2006. Assessing seismic collapse safety of modern reinforced concrete moment frame

buildings. Ph.D. Thesis, Stanford University.

[8] Vintzeleou,E.N. & Tassios,T.P. 1987. Behaviour of Dowels under cyclic Deformations. ACI Structural

Journal 84:1,18-30.

Međunarodni naučno-stručni skup ISTRAŽIVANJA, PROJEKTI I REALIZACIJE U GRADITELJSTVU Institut IMS, Beograd, 2010.

Ivana Jevremović Nikić,1 Mihailo Jokanović 2

SANACIJA KONSTRUKCIJE MUZEJA NAUKE I TEHNIKE U BEOGRADU Rezime U radu je dat pregled predviđenih sanacionih radova za objekat Muzeja nauke i tehnike u Skenderbegovoj 51, u Beogradu. Projekat sanacije je urađen na osnovu rezultata kontrolnog statičkog proračuna i obavljenih istražnih radova. Ojačavanje konstruktivnih elemenata, armiranobetonskih ploča, greda i stubova u cilju obezbeđenja nosivosti za eksploatacione uticaje je predviđeno upotrebom lamela i mreža od karbonskih vlakana i torkret betona. Sanacija površinskih oštećenja armiranobetonskih elemenata se obavlja upotrebom odgovarajućih reparaturnih maltera.

Ključne reči : sanacija, torkret beton, karbonske lamele i mreže

REHABILITATION OF THE MUSEUM OF SCIENCE AND TECHNOLOGY IN BELGRADE Abstract The paper contains the summary of the envisaged rehabilitation works for the Museum of Science and Technology in 51, Skenderbeg Street, Belgrade. The rehabilitation projects is based on results of static calculation and previous works. It includes: a) strengthening support structure, reinforced concrete, slabs, beams and columns with carbon plates, carbon wraps and torkret concrete and b) surface rehabilitation of damaged reinforced concrete elements by using convinient repair mortars.

Key words rehabilitation, torkret concrete, carbon plates and wraps

1 Institut IMS a.d, Bulevar vojvode Mišića 43, Beograd, [email protected] 2 Institut IMS a.d, Bulevar vojvode Mišića 43, Beograd, [email protected]

1. SANACIJA KONSTRUKCIJE MUZEJA NAUKE I TEHNIKE

1.1. Opis konstrukcije Zgrada Muzeja nauke i tehnike nalazi se na uglu Skenderbegove i Dobračine ulice u Beogradu. Objekat je građen početkom prošlog veka. Prvobitno je bio termoelektrana koja je puštena u rad 1922.godine. Tokom vremena objekat je menjao namene i pretrpeo mnogobrojne adaptcije. Krajem 2005. godine odlukom Vlade Republike Srbije zgrada je dodeljena Muzeju nauke i tehnike. Objekat se sastoji od glavne zgrade i depoa. Dimenzije osnove glavne zgrade su 41.70m x 34.10m. Depo je nastao od nekadašnje mašinske sale i naknadno je pregrađen u dva dela. Podrumski prostor je ispod glavne zgrade, depoa 1 i delimično ispod depoa 2. Vertikalni konstruktivni elementi Glavna zgrada Muzeja nauke i tehnike predstavlja mešovitu konstrukciju. Vertikalni noseći elementi su obodni, fasadni zidani zidovi debljine 50–65cm iznad kote ±0.00, u podrumskom delu ≈1.20m i armiranobetonski podužni ramovi u unutrašnjosti objekta. Zidani zidovi su bez horizontalnih i vertikalnih serklaža. Armiranobetonski stubovi su promenljivog preseka po visini objekta. Dimenzije stubova na koti ±0.00 su ≈64/64 a na koti +6.25 ≈ 56/56. Krovna konstrukcija Krovna konstrukcija je metalna, sa čeličnim rešetkama i čeličnim rožnjačama. Krovni pokrivač čine montažne betonske kasetirane ploče sa bitumeniziranom krovnom lepenkom kao pokrivačem. Krovne čelične rešetke se oslanjaju na podužne zidane zidove i na glavne podužne armiranobetonske ramove. Međuspratne konstrukcije +10.30 - U srednjem delu, između glavnih podužnih ramova postoji galerija koja je armiranobetonska ploča oslonjena na podužne armiranobetonske grede. +6.25 - Međuspratna konstrukcija je armiranobetonska ploča debljine ≈15cm sa armiranobetonskim rebrima na rastojanju ≈1.80m koja se oslanjaju na armiranobetonske podužne grede i obodne podužne zidane zidove. Napravljena je 40-tih godina prošlog veka. Prostor se sada koristi kao izložbeni jer je raščišćen i delimično adaptiran (obnovljena hidroizolacija na krovu, uklonjene pregrade, ...). +3.05 -Konstrukcija međusprata je armiranobetonska ploča oslonjena na armiranobetonske grede u dva ortogonalana pravca. Izvedena je 70-tih godina prošlog veka. Nakon adaptacije 2006. godine prostor međusprata koristi se za smeštaj službenih prostorija, kancelarija kustosa, istraživača, administracije i pratećih službi. ±0.00 - Međuspratna konstrukcija na koti ±0.00 sastoji se od nekoliko tipova kao što su armiranobetonska ploča debljine 20cm sa armiranobetonskim gredama u dva ortogonalna pravca u centralnom delu, armiranobetonske ploče debljine 20cm koje se oslanjaju na armiranobetonske grede i zidane zidove, armiranobetonska ploča veće debljine na čeličnim nosačima, tavanica tipa „pruski svod“ i betonski svod. Debljina tavanice nije ujednačena na celoj površini što uslovljava različitu visinu podrumskih prostorija. Postoje otvori u ploči sa levkovima ispod kroz koje je najverovatnije prolazio ugalj u doba kada je objekat bio termoelektrana. Prostor u prizemlju, na koti ±0.00 koristi se za smeštaj eksponata. Ne koristi se za druge namene jer nema neophodne uslove za radni prostor.

Temeljna konstrukcija - Temeljnu konstrukciju čine armiranobetonske temeljne trake ispod zidanih zidova i najverovatnije temelji samci ispod stubova. Kota fundiranja je na oko 90cm ispod kote podne podrumske ploče. Stepeništa – Etaže glavne zgrade su vertikalno povezane stepenišnim kracima i teretnim liftom. U zasebnom stepenišnom prostoru do Skenderbegove ulice nalazi se trokrako stepenište koje vodi od prizemlja do sprata. Stepenišni krak od podruma do prizemlja trenutno nije u funkciji. Centralno stepenište, smešteno u središnom delu spaja prizemlje, međusprat i sprat. Teretni lift se nlazi na dvorišnoj strani objekta. Primenjeni materijali - kota +6.25 - beton MB 20, armatura GA 240/360 - kota ±0.00 i podrum – beton MB 20 za armiranobetonske ploče i MB 15 za

armiranobetonske stubove i grede, armatura GA 240/360, - opeka u zidovima - MO 100.

1.2. Projekat sanacije Projektom rekonstrukcije po autorskom rešenju arhitekte prof. B. Podreke planirano je pretvaranje prostora glavne zgrade, u prizemlju, podrumu i na spratu u izložbeni prostor. Postojeći međusprat bi bio uklonjen. Umesto stepeništa u prostoru do Skenderbegove ulice i stepeništa u srednjem delu objekta projektovano je u delu između glavnih podužnih armiranobetonskih ramova centralno armiranobetonsko stepenište i lift za posetioce. Teretni lift ostaje na istom mestu. Ulaz u glavnu zgradu je iz Skenderbegove ulice, sa strane ka novom objektu. Predviđeno je rušenje postojećih depoa i dogradnja novog aneksa.

1.2.1. Kontrolni statički proračun Kontrolni statički proračun sadrži: - proračun na vertikalno opterećenje na osnovu koga se procenjuje potreba za ojačanjem

pojedinih konstruktivnih elemenata, međuspratnih konstrukcija na kotama ±0.00 i +6.25 i - proračun na horizontalna dejstva na osnovu koga se procenjuje potreba za ojačanjem

pojedinih konstruktivnih elemenata, pre svega armiranobetonskih stubova. Prethodnim ispitivanjima koja su prethodila izradi kontrolnog statičkog proračuna utvrđeno je: a) kota +6.25 – Debljina postojeće betonske ploče je 15 cm, debljina postojećih podnih slojeva je neujednačena, postojeća armatura je utvrđena obijanjem betona za ploču sa donje strane na dva mesta i za grede na mestima oslonaca (gornja zona) i u poljima (donja zona). Obijanje betona armiranobetonskih elemenata je obavljeno samo tamo gde je to bilo moguće i dozvoljeno od strane osoblja muzeja usled ometanja rada u kancelarijama i očuvanja eksponata. b) kota ±0.00 – Svi delovi armiranobetonske konstrukcije, međuspratna konstrukcija i stubovi imaju intenzivna oštećenja u vidu degradacije zaštitnih slojeva betona i jake korozije vidljive armature. Uočena je intenzivna korozija čeličnih nosača. Oštećenja su najverovatnije posledica velike agresivnosti sredine koja je poticala od isparenja pepela i šljake. Podaci o stanju konstrukcije i kvalitetu materijala su iz izveštaja o pregledu konstrukcije [2]. Analiza opterećenja Opterećenja međuspratnih konstrukcija koja odgovaraju stanju eksploatacije posle rekonstrukcije su sopstvena težina betonskih elemenata, težina predviđenih slojeva poda (po glavnom projektu [4]) i korisno opterećenje 5.0 kN/m2.

Statički sistem a)Krovna konstrukcija (čelične rešetke i rožnjače) nije bila predmet ovog projekta sanacije. b)kota +6.25 - Statički sistem armiranobetonske međuspratne konstrukcije na +6.25 za postojeće stanje čine grede u dva pravca i ploča debljine 15cm. Kontinualne grede jednog pravca se oslanjaju na glavne kontinualne grede drugog pravca i zidane fasadne podužne zidove. Oslonci za glavne noseće grede su armiranobetonski stubovi i zidani fasadni poprečni zidovi debljine 50 ÷ 65 cm. Predpostavljeno projektovano opterećenje sa kojim je urađen statički proračun za postojeće stanje čine sopstvena težina betonske konstrukcije, slojevi poda i korisno opterećenje 3.00kN/m2. Nije poznato za koje je stalno i korisno opterećenje projektovana međuspratna konstrukcija. Statički sistem međuspratne konstrukcije na koti +6.25 za novoprojektovano dodatno stalno i dodatno korisno opterećenje čine proste grede i kontinualna ploča debljine 15cm. v)kota ±0.00 - Debljina postojeće ploče, raspored i dimenzije konstruktivnih elemenata međuspratne konstrukcije na koti ±0.00 su usvojeni na osnovu podataka iz projekta izvedenog stanja [1] i dokumentacije Instituta IMS a.d. [2]. Kontrolni proračun međuspratne tavanice iznad podruma je urađen posebno za svaki usvojeni tip armiranobetonske konstrukcije odnosno statičkog sistema (armiranobetonska ploča sa armiranobetonskim gredama u dva ortogonalna pravca i oslanjanjem na armiranobetonske stubove glavnih podužnih ramova, armiranobetonske ploče na čeličnim nosačima I160 koji su na rastojanjima od 60cm do 90cm, armiranobetonske ploče oslonjene na armiranobetonske grede i zidane zidove). g) Temeljna konstrukcija - Urađena je kontrola nosivosti temeljne trake ispod fasadnog zida na osnovu podataka o dimenziji trake i dopuštenom naponu na tlo iz geotehničkog elaborata [5].

Proračun objekta na dejstvo horizontalnih seizmičkih sila Analiza objekta na dejstvo horizontalnih seizmičkih sila urađena je na osnovu proračunskog modela u programu TOWER 5.5. Seizmička sila je dobijena metodom ekvivalentnog statičkog opterećenja, množenjem težine objekta (g+p/2+s) ukupnim seizmičkim koeficijentom K=Ko × Ks × Kd × Kp. Usvojene vrednosti koeficijenata su: koeficijent kategorije objekta Ko=1.5 za zgrade predviđene za veće skupove ljudi, koeficijent seizmičkog intenziteta Ks=0.050 za VIII zonu, koeficijent dinamičnosti Kd=1.0 i koeficijent duktiliteta Kp=2.0. Ovo je mešovita konstrukcija, sa zidanim obodnim zidovima debljine 50 ÷ 65 cm i sa armiranobetonskim ramovima u unutrašljosti objekta. Zidani zidovi nemaju horizontalnih serklaža. Ne postoji armiranobetonski venac ni u nivou tavanice na koti +6.25 jer je ona dograđena kasnije. Postoji armiranobetonski horizontalni serklaž na gornjoj, završnoj koti zida. Ovim projektom predviđena je izrada armiranobetonskih vertikalnih serklaža u obodnim fasadnim zidovima. U podužnom zidanom zidu do depoa postoje čelični stubovi na rastojanju oko 6.0m i u njemu nije predviđeno dodavanje vertikalnih serklaža. Seizmičke sile se primaju armiranobetonskim stubovima i zidanim fasadnim zidovima. Nosivost vertikalnih nosećih elemenata je kontrolisana za uticaje od horizontalnih seizmičkih sila. Proveravana je nosivost zidanih zidova na smicanje po metodi graničnih stanja. Granična vrednost glavnog napona zatezanja u zidu od pune opeke je σo,gr = 0.18MPa. Proračunom za kombinaciju uticaja od stalnog i korisnog opterećenja i uticaja od seizmike dobijena je minimalno potrebna armatura u stubovima. Potrebno je tokom radova na rekonstrukciji proveriti da li u stubovima postoji proračunom potrebna armatura.

1.2.2. Mere sanacije

Na osnovu rezultata statičkog proračuna urađen je glavni projekat sanacije kojim su definisana potrebna ojačavanja konstruktivnih elemenata, armiranobetonskih ploča, greda i stubova na osnovu njihovog dimenzionisanja za eksploatacione uticaje i propisane mere sanacije radi dovođenja postojećih elemenata u ispravno stanje u pogledu njihove nosivosti, stabilnosti, funkcionalnosti i trajnosti. kota +6.25 - Dimenzionisanje greda u poljima je urađeno za uticaje od postojećeg opterećenja (kontinualna greda) i novoprojektovanog dodatnog opterećenja (proste grede). Ojačavanje greda lamelama od karbonskih vlakana je potrebno samo u poljima, u donjim zonama greda, gde je proračunom dobijena potrebna veća površina armature od postojeće. Prijem transverzalnih sila od postojećeg opterećenja je obezbeđen postojećim uzengijama i kosim gvožđima i nisu uočene kose prsline na gredama. Ojačavanje greda za smičuće napone je obezbeđeno platnima od karbonskih vlakana za uticaje transverzalnih sila samo od novoprojektovanog dodatnog stalnog i dodatnog korisnog opterećenja. Površine potrebnih ojačanja su usvojene na osnovu pretpostavki o postojećoj armaturi. kota +0.00 - Projektom sanacije predviđeno je saniranje i ojačavanje armiranobetonskih delova međuspratne konstrukcije nanošenjem sloja torkret betona debljine ≈5cm i dodavanjem proračunom potrebne armature. Dimenzionisanje armiranobetonskih elemenata je urađeno na osnovu uticaja koji su dobijeni za usvojeni statički sistem i eksploataciono opterećenje. Učešće postojeće armature pri usvajanju potrebne armature za grede je uzimano sa samo oko 40% jer je usled intenzivne korozije veoma oštećena a kod ab ploča postojeća armatura je potpuno zanemarena i usvojena nova proračunom potrebna. Čelični nosači I160 su korišćeni kao ojačanja iznad pojedinih otvora i ujedno su oslonci delova međuspratne konstrukcije tipa „pruski svod“ i kao nosači delova betonske ploče na rastojanjima od 60÷ 90cm. Uočena je intenzivna korozija donjih flanši. Potrebno je čelične nosače očistiti od korozije peskarenjem. Ukoliko se prilikom čišćenja konstatuju veća oštećenja koja bitno smanjuju korisnu površinu preseka potrebno je izvršiti njihovu zamenu ili ojačavanje. Čelične nosače nakon čišćenja od korozije premazati antikorozionim premazom.

Slika 1. Međuspratna konstrukcija na ±0.00 – degradacija zaštitnih slojeva betona i korozija

armature

v) armiranobetonski stubovi Armiranobetonski stubovi su kontrolisani za kombinacije uticaja: a) stalno i korisno opterećenje i b) stalno, korisno i seizmičko opterećenje. Dobijena je minimalno potrebna armatura u stubovima i potrebno je tokom radova na rekonstrukciji proveriti da li u stubovima postoji proračunom potrebna armatura. Projektom je dato obavijanje stubova iznad kote ±0.00, na ≈1m od oslonaca mrežama od karbonskih vlakana jer ne postoje progušćene uzengije u tim zonama. Zaštitini slojevi betona na armiranobetonskim stubovima u podrumskom delu su oštećeni usled agresivnosti sredine u prethodnom periodu ili usled mehaničkih uticaja. Ogoljena armatura je zahvaćena korozijom. Popravku površina armiranobetonskih stubova uraditi reparaturnim malterom na bazi cementa i polimera.

Slika 2. Stub u podrumu – degradacija

zaštitnih slojeva betona i korozija armature

g) obodni zidani zidovi Sanacija vlage obodnih zidanih zidova nije bila predmet ovog projekta sanacije. Materijali za izvođenje sanacionih radova

- lamele od karbonskih vlakana Sika*CarboDur*S, d=1.2mm, Е=165000N/mm2 - mraža od karbonskih vlakana SikaWrap*Hex 230C, d= 0.13mm, Е=230000N/mm2 - reparaturni malteri - torket beton - armatura GA 240/360, RA 400/500, MA 500/560

LITETATURA [1] Projekat izvedenog stanja - AB BIRO, Biro za projektovanje i inženjering, [2] Tehnički izveštaj o pregledu konstrukcije objekta Muzeja nauke i tehnike u Beogradu sa

predlogom sanacionih mera – Institut IMS a.d. Beograd, 2006.god [3] Idejni projekat fekonstrukcije i dogradnje Muzeja nauke i tehnike – MULTICON d.o.o.

Beograd,. [4] Glavni građevinski projekat rekonstrukcije i dogradnje Muzeja nauke i tehnike – Delfin

Inženjering, d.o.o. Beograd – radna verzija, [5] Geotehnički elaborat za potrebe sanacije objekta Muzeja nauke i tehnike u Skenderbegovoj

ulici broj 51, Beograd - Institut IMS a.d. Beograd


Mihailo Jokanović, 1 Ivana Jevremović Nikić, 2 Marko Vučković 3

SANACIJA CRKVE SVETOG GEORGIJA U STAROM KOSTOLCU Rezime U radu je dat pregled predviđenih sanacionih radova za crkvu Svetog Georgija u Starom Kostolcu. U okviru sanacije predviđeno je: saniranje prisutnih pukotina na nosećoj konstrukciji injektiranjem, obezbeđenje delova konstrukcije upotrebom mreža od karbonskih vlakana i sanacija i površinska zaštita fasade upotrebom odgovarajućih maltera i boja.

Ključne reči sanacija, injektiranje, mreže od karbonskih vlakana

REHABILITATION OF THE ST. GEORG CHURCH IN OLD KOSTOLAC Abstract The paper contains the summary of the envisaged rehabilitation works for the St. Georg church in Old Kostolac. The rehabilitation project includs: craks injection on bearing walls, strengthening support structure with carbon wraps and rehabilitation and surface facade protection with corresponding mortars and masonry paints.

Key words rehabilitation, crack injection, carbon wraps

1 Institut IMS a.d, Bulevar vojvode Mišića 43, Beograd, [email protected] 2 Institut IMS a.d, Bulevar vojvode Mišića 43, Beograd, [email protected] 3 JP ,,Putevi Srbije“, [email protected]

1. SANACIJA CRKVE SVETOG GEORGIJA U STAROM KOSTOLCU

Crkva svetog Georgija u Starom Kostolcu, na teritoriji opštine Požarevac locirana je na jednom uzvišenom platou, zvanom Mali Grad nedaleko od ušća Mlave u Dunav. Crkva je podignuta na parceli ukupne površine 1,8ha. Crkva je završena 1925. godine i osveštana od strane patrijarha Dimitrija 15. juna 1925. godine. (podaci iz časopisa Srpsko Kosovo) Zadužbina je brodarskog kapetana i brodovlasnika Dragutina Todića i njegove supruge Leposave. Proglašena je za spomenik kulture 17.02.2000.godine odlukom objavljenom u Službenom glasniku 5 od 2000. godine. U ovom radu je dat predlog sanacije crkve koja je sada u veoma lošem stanju sa dosta oštećenja i zahteva neophodne i odgovarajuće aktivnosti u cilju hitne sancije delova konstrikcije.

1.1. Opis konstrukcije Projekat crkve SVETOG ĐORĐA je uradio 1924. godine arhitekta Pera Popović. Objekat je monolitna zidana masivna konstrukcija dimenzija u osnovi 8.2x12.4m i visine 16.80 m. Konstrukcija je koncipirana kao jednobrodna građevina trikonholne osnove, sa osmostranom kupolom iznad centralnog dela prostora naosa i zvonikom iznad zapadnog dela crkve. Ulaz u crkvu je sa zapadne strane.Unutrašnjost crkve podeljena je na oltarski prostor, naos i pripratu u kojoj je predviđen prostor za smeštaj hora. Crkva je izvedena od opeke sa nosećim zidovima debljine 100 do 140 cm u osnovi na koti ±0.00. Debljina zidova se po visini objekta smanjuje i u gornjim delovima iznosi 70cm. Noseće konstrukcije krovnih kupola i bočnih priprata su svodovi različitih raspona i radijusa, koji su oformljeni od opeke. Centralna kupola je raspona 4.48m, spoljašnjeg gabarita 7.48m. Zvonik je u osnovi dimenzija 4.35x4.35m ukupne visine 15.79m. Kupola iznad zvonika je raspona 3.0m. Delovi krovne površine su svodovi cilindričnog oblika izvedeni od opeke raspona oko 6.25m. Takođe su prisutni i noseći lukovi na ulazu, u sredini i na kraju crkve takođe formirani od opeke.Opterećenje od krova i same konstrukcije crkve se preko obodnih zidanih zidova prenosi na temelje. Temlji crkve su najverovatnije trake od armiranog betona ili zidani od opeke na dubini fundiranja od 1.20m. Krovni pokrivač kupole prati geometriju kupole, a izveden je od bakarnog lima sa opšivkom po obodu. Pokrivanje je obavljeno u segmentima – sekcijama pri čemu su pojedine sekcije međusobno pertlane.Ovaj tip krovnog pokrivača je standardan za ovaj tip krovne konstrukcije. Crkva je spolja bogato ukrašena dekorativnom plastikom koja se nalazi na svim fasadama. Fasada crkve je podeljena na tri pojasa horizontalnim profilisanim vencima. Ispod krova oko cele građevine proteže se venac bogato dekorisanim floralnim motivima. Živost fasade se postiže naizmeničnim smenjivanjem stepenasto uvučenih udubljenja sa polukružnim završetkom u masu zida. Rozete su uokvirene bogatim pletenicama. Jedinstvenost dekorativne plastike predstavljaju motivi pojasa za spasavanja koji uokviruju rozete. Na pojasevima se nalaze imena brodova i šlepova zadužbinara Dragutina Todića. Po obodu konstrukcije, neposredno iznad trotoara oformljen je profilisan venac od veštačkog kamena. Unutrašnjost crkve je oslikana u fresko tehnici za živopis u kubetu. Ikone i ikonostas je uradio Milutin Mihailović akademski slikar iz Beograda, dok su slike na zapadnom,

severnom i južnom zidu kao i u konhi oltarske apside rad ruskog slikara Andreja Bicenka. Posebnu vrednost u crkve predstavljaju tri ikone poznatog slikara realiste Uroša Predića. Na ulazu u crkvu projektovano je stepenište sa gazištima kružnog oblika koje obezbeđuje ulaz u crkvu. Pod crkve je inače viši od kote okolnog terena za 1.0 m. pa se prilaznim stepeništem prevazilazi ta visinska razlika. U crkvi je izveden pod od kamenih ploča.Oko crkve je izveden trotoar od kamena i kamenih oblutaka. Crkva Svetog Georgija, spomenik kulture je izuzetan primer sakralne arhitekture, novijeg vremena koncepcijski je oslonjena na bogatu tradiciju moravskog srednjevekovnog graditeljstva.

1.2. Pregled konstrukcije Obim potrebnih sanacionih radova je definisan posle sagledavanja stanja noseće konstrukcije. Tokom 2004, 2005. i 2006. godine obavljani su pregledi konstrukcije i praćeno je ponašanje konstrukcije tokom tog perioda. Uočena su sledeća karakteristična oštećenja: - vertikalne pukotine i prsline na zidovima; - podužne pukotine duž podužnog pravca na centralnoj kupoli i svodovima unutar crkve, - oštećenja na spoljašnjoj površini fasade; - oštećenja na donjim delovima fasade – mrežaste prsline i pukotine na oblozi od veštačkog

kamena i na nosećem zidu; - oštećenja na donjim delovima zidova – na unutrašnjoj strani neposredno iznad kote poda,

na visini ≈50cm vidni su tragovi vlage; - oštećenja na podu crkve koja su posledica diferencijalnih sleganja; - oštećenja trotoara oko crkve. Vertikalne prsline i pukotine na nosećoj konstrukciji se prostiru po celoj debljini i visini zida i vidne su sa obe strane zida, spolja i iznutra. Karakteristična je pojava pukotina u zonama otvora na fasadi, odnosno u zonama gde su noseći zidovi najslabiji. Velike podužne prsline duž svoda – plafona i vertikalne prsline-pukotine kod središnjeg i ivičnih lukova ukazuju da nema zatega za prihvatanje horizontalnih sila i nema horizontalnih serklaža u zonama oslanjanja lukova i svodova i iznad otvora. Na spoljašnjim površinama zidova konstatovane su mrežaste prsline, koje su prisutne na velikim delovima na fasadi. Prsline su prisutne kako na zaštitnom premazu - boji, tako i na podlozi od maltera. Prsline se prostiru uglavnom u gornjim delovima, neposredno ispod horizontalnih venaca. Najverovatnije su nastale kao posledica vlaženja fasade usled slivanja atmosferske vode i zamrzavanja vode u malteru a na fasadi nema zaštitnog vodootpornog premaza. Posledica vlaženja fasade i nepravilnog odvođenja vode je i pojavljivanje vlage na unutrašnjim stranama zidova neposredno iznad kote poda. U unutrašnjosti crkve primećena su oštećenja na podu koje ukazuju na diferencijalna sleganja delova crkve. Trotoar oko crkve je oštećen, sa pukotinama i ulegnutim delovima. Do toga je najverovatnije došlo usled ispiranja tla ispod jer za odvođenje atmosferske vode ne postoje odvodni kanali.

1.3. Sanacione mere Cilj i obim sanacionih radova je da nakon popravki objekat ispuni sve kriterijume funkcionalnosti i stabilnosti. Potrebno je predvideti sve popravke prisutnih oštećenja, i to prvenstveno:

- Sanaciju prisutnih pukotina na nosećoj konstrukciji crkve, - Sanaciju spoljašnje fasade i površinsku zaštitu spoljašnje površine fasade, - Obezbeđenje delova konstrukcije, - Popravku i sanaciju prisutnih oštećenja na podu unutar crkve i trotoru oko crkve. Pre početka izvođenja sanacionih radova predlažemo da se urade dve istražne temeljne jame. Uzeti dva neporemećena uzorka da bi se dobile karakteristike tla s obzirom da u dokumentaciji ne postoje tačni podaci o načinu fundiranja objekta i temeljima. Pri iskopu treba utvrditi tačnu dubinu fundiranja, da li su temelji zidani od opeke ili su od armiranog betona i da li na njima ima oštećenja.. Na osnovu podataka koji budu dobijeni biće moguće sagledati da li postoje razlozi zbog kojih treba raditi sanaciju temelja ili ne. Prema podacima do kojih se došlo pri izgradnji okolnih objekata tlo je crvenica sa dobrim karakteristikama. Predložene su sledeće mere sanacije: a) Noseća konstrukcija - Preporučujemo sanaciju prisutnih prslina i pukotina injektiranjem cementne emulzije. Predhodno zatvoriti prsline i pukotine sa unutarašnje strane masom za zaptivanje Sikafleks 11FC . Pri izvođenju radova voditi računa o očuvanju fresaka. Prsline na opeci i malteru sa spoljne strane treba proseći ručnim alatom i dobro izduvati. Injektore postaviti sa spoljnih strana zidova. Po završetku injektiranja naneti novi odgovarajući malter duž ″prosečenog″ šlica. Nakon uklanjanja postojeće sokle od veštačkog kamena i trotoara pregledati i po potrebi injektirati cementnom emulzijom pukotine i prsline u zidovima u nivou sokle i ispod trotoara. - Preporučujemo ugradnju mreža od karbonskih vlakana SIKA WRAP Hex-230C po obimu prstenova za oslanjanje kupola i po visini fasade, kako bi se sprečila pojava novih pukotina, zaustavilo širenje postojećih i obezbedila konstrukcija zvonika, kupole i lukova. Obiti i ukloniti postojeći sloj maltera sa površina na kojima se postavljaju mreže od karbonskih vlakana a zatim ih očistiti od prljavštine i ostalih slobodnih delova. Karbonske mreže se lepe lepkom na bazi epoksidne smole koji se nanosi na prethodno izravnatu površinu. Nakon fiksiranja mreže lepak za aplikaciju se ponovo, ravnomerno i po celoj površini platna nanosi u pravcu vlakana. Kada lepak počinje da vezuje posuti ga kvarcnim peskom radi boljeg prianjanja maltera koji se naknadno nanosi.Nastavke traka izvesti preklapanjem dužine 15cm u pravcu vlakana. b) Fasada - Spoljašnje ravne površine zidova su sa velikim debljinama sloja maltera koji je oštećen i pregoreo a na nekim delovima je potpuno otpao. Postojeći sloj maltera bi trebalo sasvim ukloniti. Prethodno, obavezno uzeti otiske dekorativne plastike fasade po kojima će se kasnije uraditi novi ukrasi. - Naneti novi sloj produžnog cementnog maltera debljine do 3.5cm uz armiranje (rabiciranje) istih zidova na mestima na kojima je predviđen deblji sloj maltera kako bi se sprečilo odvajanje maltera od zida i kako bi se sprečila pojava prslina i mikroprslina. Preko maltera naneti tanak sloj glet mase za spoljašnje gletovanje koji popunjava neravnine. - Ukrase na fasadi, dekorativnu plastiku uraditi u produžnom cementnom malteru prema otiscima koji su prethodno uzeti. - Obojiti fasadu odgovarajućom bojom – boja na bazi silikata, vodootporna i paropropusna.

- Fasadni venac neposredno iznad sokle od veštačkog kamena premazati krutim hidroizolacionim premazom na bazi cementa i polimera. Hidroizolaciju poviti i uz zid visine ≈30cm. - Istovremeno je potrebna popravka donjeg dela fasade koji je od veštačkog kamena. Postojeću, oštećenu soklu od veštačkog kamena treba ukloniti i uraditi novu. Veštački kamen na sokli raditi nakon postavljanja hidroizolacije i betoniranja trotoara. Boja i završna obrada maltera treba da odgovaraju arhitektonskim zahtevima. c) Krovni pokrivač U proteklom periodu postavljen je novi krovni pokrivač od bakarnog lima tako da se u ovoj fazi neće raditi popravke krova. Kada se kroz izvesno vreme bude menjao krovni pokrivač trebalo bi sa spoljne strane svodova postaviti mreže od karbonskih vlakana. Na objektu ne postoje horizontalni ni vertikalni oluci i trebalo bi tokom izvođenja ovih sanacionih radova naći mesta gde je njihovo postavljanje moguće uz saglasnost arhitekata iz Zavoda za zaštitu spomenika. Na mestima gde to nije dozvoljeno povećati dužinu strehe. d) Radovi u unutrašnjosti crkve - Izvršiti rekonstrukciju fresko slika na mestima saniranih pukotina i prslina. - Sve oslikane površine treba restaurirati, odnosno očistiti od čađi i prljavšrine. Na mestima gde je došlo do oštećenja boje rekonstruisati slike. - Potrebna je popravka, zamena i preslaganje pojedinih ploča na podu unutar objekta u zonama sa vidnim i naglašenim ulegnućima. e) Trotoar Postojeći trotoar i sloj zemlje visine 30-40cm ukloniti. Nasuti sloj šljunka debljine 20-30cm i nabiti do potrebne zbijenosti. Tampon sloj od mršavog betona MB 10 debljine 8-10cm izliti preko šljunka i preko postaviti hidroizolaciju koju treba poviti uz zidove objekta ≈30cm. Trotoarska ploča je debljine 10-12cm, od betona marke MB 20 i armirana mrežom Q 188 u sredini debljine ploče. Betoniranje ploče izvoditi u kampadama. Dilatacione spojnice formirati na mestima prekida betoniranja, na rastojanju ne većem od 5m koje će se zaliti trajno elastičnim kitom. Gornju površinu trotoara uraditi tako da ima dvostrani nagib, od objekta i prema nagibu terena, kako bi odvođenje vode bilo što efikasnije. Širina trotoara treba da je min 2.0m. Po spoljnjem obimu trotoara uraditi betonski odvodni kanal dimenzija 40x12x50 od betonskih elemenata kineta. Posebnu pažnju treba obratiti na pravilno postavljanje hidroizolacije, izvođenje nagiba trotoara i odvođenje vode od objekta jer nema horizontalnih i vertikalnih oluka a prodiranje vode u zonu temeljenja je izazvalo većinu postojećih oštećenja. Gornju površinu trotoara uraditi kao prani kulier.

1.4. Geodetska kontrola Izvršeno merenje poda unutar objekta ukazuje na diferencijalno sleganje konstrukcije, koje se desilo u toku životnog veka objekta u periodu od 1924. do 2005. godine. Analiza rezultata dosadašnjeg snimanja pokazuje da u periodu od marta 2004. godine do novembra 2005. godine praktično nije došlo do dodatnog sleganja konstrukcije. Postojeća sleganja su najverovatnije posledica prodora vode i ispiranja zemlje ispod temelja. Uticaj verovatno imaju i zemljotresi koji su se desili u okruženju (Bukurešt, Crna Gora, Kopaonik, Mionica). Uočeno sleganje je skoro zaustavljeno, ali sa izmerenim manjim odstupanjima na pojedinim reperima, pa je neophodno nastaviti sa praćenjem konstrukcije crkve u sledećem periodu.

Fotografija 1. Crkva Svetog Georgija – Stari Kostolac

Fotografija 2. Vertikalna pukotina u zidu Fotografija 3. Izgled fasadnog zida




Olivera Jovanović 1

OPTIMIZACIJA ENERGETSKOG BILANSA

ZGRADE KROZ STUDIJU ISPLATIVOSTI

I UŠTEDU EMISIJE CO2

Rezime

Ovaj rad ima za cilj poboljšanje energetske efikasnosti u građevinarstvu, istaživanje

pojava gubitaka i uticaja na ovu pojavu. U radu je data analiza, kroz ključne parametre

koji utiču na energetsku efikasnost objekta. Na osnovu ove analize utvrđena je

optimizacija energetskog bilansa za dati stambeni blok „Green Village“ u Beogradu.

Rezultati istraživanja, dobijeni u ovom radu, mogu se primeniti prilikom projektovanja

novih objekata koji su u energetskom smislu maksimalno nezavisni od konvencionalnih

izvora energije, pri rekonstrukciji postojećih objekata tradicionalnog načina izgradnje itd.

Ključne reči

Energetika, energetska efikasnost, solarna arhitektura.

OPTIMIZATION OF THE ENERGY BALANCE OF

BUILDINGS THROUGH THE STUDY OF

FEASIBILITY AND CO2 EMISSION SAVINGS

Abstract

This study is aimed at improving energy efficiency in construction, study of occurrence of

losses and the impact of this phenomenon. The work analyzes data through the key

parameters that affect the energy efficiency of the building. On the basis of this analysis,

the optimization of energy balance of residential area “Green Village” in Belgrade is

defined. The research results obtained in this work can be applied in design of buildings

which are in terms of energy maximally independent of conventional energy sources, in the

reconstruction of existing traditionally constructed buildings, etc.

Key words

Energetics, energy efficiency, solar architecture

1 Diplomirani inženjer arhitekture, Arhitektonska tehnička škola, Beograd, [email protected]

1. UVOD

Energija je glavni pokretač tehnološkog napretka. U poslednjih stotinak godina,

zahvaljujući pre svega industrijalizaciji i porastu broja stanovnika, potreba za energijom iz

godine u godinu se uvećava. U poslednjih nekoliko desetina godina obnovljivi izvori imaju

sve veću ulogu u svetskoj proizvodnji energije. Iako su neki od njih poznati i primenjuju se

od davnina, obnovljivi izvori energije intenzivniju primenu dobijaju u vreme prvih

energetskih kriza 70-tih godina prošlog veka. Pored toga čoveku je sve jasnije da je

prevelikim korišćenjem fosilnih goriva značajno i najverovatnije nepopravljivo, poremetio

životnu sredinu. Većina naučnika se danas slaže da globalno zagrevanje izazvano

ispuštanjem CO2 stvarno postoji i da izaziva ozbiljne klimatske posledice. Zato je održivi

razvoj aktuelna tema u svetu [1].

Obnovljivi izvori energije uglavnom podrazumevaju aktivne sisteme gde se koristi energija

Sunca, vode, podzenih voda, geotermalnih izvora, vetra, biomase. Ovi sistemi su naročito

značajni mašinskim i elektro inženjerima, dok su arhitektama najznačajniji pasivni solarni

sistemi, koji podrazumevaju novi pristup, odnosno poseban koncept projektovanja [2].

Ovde govorimo o značaju bioklimatskog projektovanja. Solarna arhitektura nije stvar

mode, ona je stvar opstanka 1 [3].

Stupanjem na snagu novog zakona o energetskoj efikasnosti, kao obaveza biće uvedena

sertifikacija građevinskih objekata, koja će svakom objektu dodeliti energetski pasoš i

utvrditi energetsku efikasnost objekta.

2. ENERGETSKA SERTIFIKACIJA OBJEKATA

Novi Zakon o planiranju i izgradnji uvažava značaj energetske efikasnosti objekata.

Obaveza unapređenja energetske efikasnosti objekata definisana je u fazi projektovanja,

izvođenja, korišćenja i održavanja (član 4), tako da se propisana energetska svojstva

utvrđuju izdavanjem sertifikata o energetskim svojstvima objekata.

Potrošnja energije u zgradama izraţava se u kWhpe⁄m² godišnje.

Energetski efikasne zgrade imaju malu potrošnju energije za obezbeđivanje grejanja,

hlađenja, sanitarne tople vode, ventilaciju i osvetljenje.

Kategorija A predstavlja niskoenergetski efikasne objekte. Ovde razlikujemo nekoliko

pojmova:

- nultoenergetsi objekti (0 [kWh⁄m²] pe godišnje),

- pasivni objekti (do 15 [kWh⁄m²] pe godišnje),

- niskoenergetski objekti (do 40 [kWh⁄m²] pe godišnje).

U svetu se sve više posvećuje pažnja efikasnom korišćenju energije. Ovi problemi

primorali su, u prvom redu, razvijene zemlje sveta, da ozbiljnije i dugoročnije sagledaju

razne energetske opcije i potraže neka nova rešenja. Primenom bioklimatskih principa u

planiranju i projektovanju smanjuje se upotreba konvencionalnih izvora energije koji, osim

što su ograničeni, predstavljaju i pretnju prirodnoj ravnoteži.

1 Izjava Normana Fostera na drugom Evropskom kongresu o solarnoj arhitekturi 1992.)

Evropska unija:

Nisko energetski do 40 kWh/m²/pe

objekti 4,00 litara nafta/m²/pe

4,00 m³ gas/m²/pe

Pasivni objekti do 15 kWh/m²/pe

1,50 litara nafta/m²/pe

1,50 m³ gas/m²/pe

Nultoenergetski 0 kWh/m²/pe

objekti 1,00 litara nafta/m²/pe

1,00 m³ gas/m²/pe

Trenutno u Srbiji:

Prosečne stare 250 kWh/m²/pe

kuće 25,00 litara

nafta/m²/pe

25,00 m³ gas/m²/pe

Novije stambene 160 kWh/m²/pe

zgrade 16,00 litara

nafta/m²/pe

16,00 m³ gas/m²/pe

Bolje izolovane 90 kWh/m²/pe

novije zgrade 9,00 litara nafta/m²/pe

9,00 m³ gas/m²/pe

a. b. Nisk energetski objekti c. Pasivni objekti

Slika 1. Analiza potrošnje primarne energije

kod prosečnih novijih zgrada u Srbiji (a) i Evropskoj uniji (b i c)

3. OMOTAČ OBJEKTA

Pod omotačem objekta podrazumevaju se svi granični elementi koji odvajaju građevinski

objekat od spoljne okoline i zemljišta na kome je podignut: fasadni zidovi sa vratima i

prozorima, krovna konstrukcija kao i osnova zgrade na kojoj ona leži na tlu.

Prilikom projektovanja zgrade mora se naći optimalan odnos između samih zidova i

prozorskih površina, s obzirom na zahteve zgrade za energijom za zagrevanje zimi i

hlađenje leti [4].

Na energetsku efikasnost objekata utiču sledeći ključni parametri: kompaktnost objekta,

orijentacija, vrste zastora, vrsta i veličina staklenih otvora, izolacija k(U).

4. ANALIZA KLJUČNIH PARAMETARA NA PRIMERU

STAMBENOG BLOKA

Za analizu je uzet stambeni blok niskoenergetskog naselja „Green Village“ u Višnjičkoj

banji u Beogradu. Naselje je zamišljeno kao zelena oaza sa pogledom na Dunav.

Koncept naselja je takav da je objekat postavljen u niz, koji je zatvoren sa prednje strane,

da bi se trg zaštitio od uticaja vetra (Košave koja duva sa Dunava). Zgrada je spratnosti

Po+P+3+Ps. Tako je orijentisana da svojom formom prati padinu na kojoj se nalazi. Niz

koji je upravan na padinu prati je, pa samim tim ima kos krov koji prati liniju terena. U

kosom krovu smenjuju se podkrovlja i krovne terase sa zelenim krovnim baštama. Niz koji

je u pravcu izohipsi ima povučen sprat i ravan krov takođe sa zelenim krovovnim baštama.

Osim vizuelnog ugođaja, ovo je i potpuno ekološko naselje zbog svojih toplotnih

karakteristika. Ovo naselje koristiće obnovljive izvore energije za grejanje i hlađenje

(toplotnu pumpu voda-voda) i toplotne kolektore za zagrevanje sanitarne vode. Ovaj

koncept projektovanja direktno utiče na uštedu potrošnje energije i smanjenje emisije CO2.

Slika 2. Situacija jednog Slika 3. Uklopljenost objekta u Slika 4. Prednja fasada

bloka naselja. niz, što objekat čini kompaktnim. odnos površine zida i

otvora i zaštita od

sunca brisolejima.

4.1. KOMPAKTNOST STAMBENOG BLOKA

Slika 5. Kompaktnost određenih geometrijskih tela

Termički omotač zgrade A

zidovi (571,53mx14,5= 8.287,2m²)

+ krov (3.747,6m²)

+ na tlu (3.747,6m²) ∑15.782,385m²

Grejana bruto zapremina V

V=3.582,48m² x14,5 = 51.945,96m³

Kompaktnost A/V = 15.782,385m² /

51.945,96m³ A/V = 0,304

Što je manji ovaj količnik, utoliko je zgrada kompaktnija te je energetski-efikasnija. Ovo se

postiže time što se objekat formira kao niz, pa se na taj način ostvaruje minimalna površina

spoljnih zidova, odnosno opna objekta.

4.2. ORIJENTACIJA OBJEKTA

Zgradu treba orijentisati u pravcu jug, jugozapad, kako bi imala što više dobitaka od

sunčevog zračenja u zimskom periodu. U letnjem periodu treba zaštititi objekat od

pregrevanja, što se postiže brisolejima, nadstrešnicama, zelenilom i sl.

4.3. ANALIZA POVRŠINE OTVORA I IZBORA STAKALA

Da bi objekat bio energetsi efikasan, potrebno je svesti P otvora na 1/7 neto P objekta.

Neto P jednog modula tj. jednog ulaza je 1.310,28m²

P otvora 1/7 površine objekta 1.310,28 / 7= 187,19m²

Br. otvora na jednom ulazu je 188,00m² P otvora zadovoljava 1/7 neto P poda.

Za izgradnju niskoenergetskih objekata, potrebno je koristiti dvostruko ili trostruko izo

staklo punjeno argonom, gde takav prozor dostiže k i do vrednosti 0,50-0,6 W/m²K.

Savremeni prozori danas imaju koeficijent k=1,1-1,4 W/m²K i manje (u odnosu na k=3,0–

3,5 [W/m²K] kod prosečnog prozora) što predstavlja uštedu od prosečno 160 kWh/m²

godišnje.

4.4. IZOLACIJA OBJEKTA

U smanjenju toplotnih gubitaka zimi kao i pregrevanja leti, najveću ulogu imaju termo

izolacioni materijali, a najčešće korišćeni kod nas su kamena vuna i polistiren.

Izolacija zidova

Preporučuje se za spoljni zid koeficijent prolaska toplote k(U) = 0,25-0,35 W/m²K, što

znači prosečno 10cm termoizolacije.

Ekonomska analiza za spoljni zid od opeke pokazuje period isplativosti 3-9 godina.

Najisplativija je toplotna izolacija spoljnog zida od armiranog vetona, gde je period

isplativosti 2-5 godina, ako računamo s ukupnim ulaganjima.

Ekološki gledano, smanjenje emisije CO2 po ušteđenom kWh u proseku za Srbiju iznosi

328 [g/kWh].

Kod zida od opeke 25cm dodatno ulaganje u povećanje energetske efikasnosti donosi nam

uštede od 108,8 kWh/m² zida godišnje, što znači 35,70 kg CO2 po m². Ako uzmemo

prosečnu stambenu zgradu sa 1000 m² spoljnog zida, 10cm toplotne izolacije na zidu znači

uštedu od 108 800 kWh godišnje ili smanjenje emisije CO2 u okolinu za 35,70 tona

godišnje.

Kod zida od betona 18cm dodatno ulaganje u povećanje energetske efikasnosti donosi nam

uštede od 229,60 kWh/ m² zida godišnje, što znači 75,30 kg CO2 po m². Ako uzmemo

prosečnu stambenu zgradu sa 1000 m² spoljnog zida, 10cm toplotne izolacije na zidu znači

uštedu od 229.600 kWh godišnje ili smanjenje emisije CO2 u okolinu za 75,30 tona

godišnje.

Izolacija krovova

Iako je udeo krova zastupljen sa oko 10-20% u ukupnim toplotnim gubicima u zgradi, krov

ima posebno važnu ulogu u kvalitetu i standardu stanovanja. Preporučuje se da k(U) bude

manji od 0,25 W/m²K, što znači minimalnu debljinu termoizolacije od 14cm. Ona se

postavlja ispod ili između rogova, a iznad nje postavlja se hidroizolacija.

Ekonomska analiza za krov je period isplativosti 2-4 godine.

Ekološki gledano, dodatno ulaganje u povećanje energetske efikasnosti donosi nam uštede

od 340 kWh/m² krova godišnje, što znači 111,50 kg CO2 po m². Ako uzmemo prosečnu

stambenu zgradu sa 1000 m² kosog krova, 14cm toplotne izolacije na krovu, to predstavlja

uštedu od 340 000 kWh ili smanjenje emisije CO2 u okolinu za 111,50 tona godišnje.

Izolacija poda na tlu

Ekonomski i ekološki je opravdano ulagati u dodatnu toplotnu izolaciju poda na tlu samo u

varijanti kada nužno idemo u rekonstrukciju podova i zamenu podnih obloga pa je dodatna

toplotna izolacija samo razlika ulaganja. U tom slučaju period isplativosti je u četvrtoj

godini.

Zbog velikih troškova podnih obloga ulaganje u toplotnu izolaciju samo zbog ušteda u

toplotnim gubicima nije isplativo jer je period isplativosti u dvadeset drugoj godini.

To se naravno odnosi na postojeće zgrade. Ulaganje u visoki nivo toplotne izolacije kod

novogradnje je svakako isplativo.

5. ZAKLJUČAK

Na osnovu kompletne analize u ovom radu na konkretnom bloku, možemo zaključiti da pri

projektovanju energetski efikasnih zgrada treba planirati: smeštaj na parceli i otvaranje

prema jugu, kompaktan volumen zgrade s’ ograničenom dubinom, kvalitetan sistem zaštite

od letnjeg sunca, usmeravanje dnevnog svetla, visoki stepen toplotne izolacije celog

građevinskog omotača, svođenje površine otvora na 1/7 neto površine objekta, prozori

moraju biti s minimalno dvostrukim izo staklom, visokih termičkih karakteristika, s dobrim

dihtovanjem, k<1,40 W/m²K, spoljna vrata sa ispunom od toplotne izolacije, ili kao

prozori, smeštati pomoćne prostorije na sever, povezati međusobno grejane prostorije,

skratiti dužine cevovoda za grejanje i toplu vodu da bi se smanjili gubici i pojačati izolaciju

cevovoda, izolovati unutrašnje prostorije prema negrejanim prostorijama, kod

provetravanja kroz prozore dati mogućnost dvostranog provetravanja, predvideti

mehaničku prisilnu ventilaciju prostora, dati mogućnost predgrevanja vazduha pre ulaska u

prostor, preporučuje se kontrolisani dovod i odvod vazduha s podzemnim izmenjivačem

toplote i sa rekuperacijom toplote iz iskorištenog vazduha, odabrati niskotemperaturne

sisteme grejanja i kombinovati ih s obnovljivim izvorima energije, ugraditi termostatske

ventile na radijatore, ugraditi vremenske regulatore po završetku izgradnje, proveriti

kvalitet gradnje termovizijskim snimanjem.

LITERATURA

[1] Radosavljević, J.: Matematički model energetski samostalnog individualnog stambenog

solarnog objekta, Doktorska disertacija, Tehnički fakultet “M. Pupin”; str 1-2; Zrenjanin,

2001.

[2] Jovanović,O.: Pasivni solarni sistemi; Energetske tehnologije;br. 1/2009.;str 24-30;

Požarevac; 2009.

[3] Pucar, M.: Bioklimatska arhitektura zastakljeni prostori i pasivni solarni sistemi, Institut

za arhitekturu i urbanizam; str 38; Beograd; 2006.

[4] Todorović, B.: Projektovanje postrojenja za centralno grejanje, Mašinski fakultet, Univerzitet

u Beogradu; str 55; Beograd, 2009.




Tomislav Jović 1

Žarko Janjić 2

IFC STANDARD I POBOLJŠANJA

PRODUKTIVNOSTI I EFIKASNOSTI U

GRAĐEVINSKOJ INDUSTRIJI U novije vreme građevinska industrija se bori sa nekoliko poteškoća. I pored primene

savremenih tehnologija projektovanja i izgradnje, građevinarstvo je jedina nepoljoprivredna

industrijska grana koja se suočava sa stalnim opadanjem produktivnosti u poslednjih

četrdeset godina. Nezanemarljiv je i uticaj na životnu sredinu jer građevinska industrija i

građevinski objekti troše 40% svetskih sirovina, 30% celokupne proizvedene energije kao i

60% proizvedene električne energije.

„Naša generacija se mora posvetiti zadatku dovođenja urbanih oblasti u ravnotežu sa

prirodnim okruženjem“.[1]

IFC STANDARD AND IMPROVEMENTS OF

PRODUCTIVITY AND EFFICIENCY IN THE

CONSTRUCTION INDUSTRY The construction industry has been struggling with several difficulties in recent years.

Despite the application of modern technology of design and construction, construction

industry is the only non-agricultural industry that has seen a consistent decline in

productivity over the past 40 years. Construction industry also has a significant impact on

the environment, 40% of global raw materials is consumed by buildings, 30% of all the

energy and 60 of all electricity.

„Our generation must be committed to the task of bringing urban areas into

balance with the natural environment“ .[1]

1Diplomirani inženjer arhitekture, Budva, [email protected]

2 Diplomirani građevinski inženjer, Novi Sad, [email protected]

1. PRIMENA SOFTVERSKIH REŠENJA U CILJU POVEĆANJA

PRODUKTIVNOSTI

Projektovanje i izgradnja je veoma složen proces koji zahteva nesmetanu i kvalitetnu

komunikaciju između svih članova tima, arhitekata i inženjera uključenih u proces. Jedan od

ključnih činilaca kvalitetne saradnje je efikasna i nesmetana razmena podataka i

informacija. Dobre tehnike komunikacije su one koje je moguće uskladiti zahtevima

unutrašnjih i spoljnih saradnika kao i karakteristikama samog projekta.

Arhitekte i inženjeri koriste veliki broj različitih specijalizovanih softvera. Kvalitet i moguć-

nost saradnje u radu svodi se na kompatibilnost i mogućnost komunikacije softverskih reše-

nja koja se koriste. Problem kompatibilnosti došao je do izražaja uvođenjem procesa pro-

jektovanja koji se bazira na kompjuterskom modelu objekta koji se projektuje, sve u cilju

skraćivanja vremena za izradu projektne dokumentacije. Kompjuterski model postaje baza

podataka poznatija kao BIM (building information model) Informacioni model zgrade, Vir-

tualni objekat ili Simulacija građevine. Ovakva tehnologija projektovanja i izgradnje pret-

postavlja daleko preciznije proračune kao i efikasniju razmenu i dostupnost podataka u sva-

kom trenutku životnog ciklusa zgrade – projektovanje, izgradnja i upravljanje/održavanje.

Sa tim u vezi nameće se pitanje standardizacije u komunikaciji različitih aplikacija a u cilju

bolje odnosno efikasnije saradnje.

Slika 1. BIM (Building Information Model) [2]

1.1. IFC standard - Industry Foundation Classes

Jedan od ključnih problema celokupnog ciklusa upravljanja izgradnjom je to što različiti

učesnici na projektu traže različite vrste informacija o istom objektu. Podaci koji su

potrebni arhitekti ili građevinskoj firmi se razlikuju od onih koji su neophodni za

upravljanje zgradom u toku njenog životnog ciklusa. BIM aplikacije mogu da komuniciraju

sa drugim programima pomoću nekoliko fajl formata. Pre svih tu je DWG koji se nametnuo

kao industrijski standard u komunikaciji 2D podacima, zatim DXF, PDF, XML i drugi.

Slika 2. Fajl formati

Državne organizacije, institucije i najveći proizvođači softvera su uvideli sve veću potrebu

za univerzalnom platformom za razmenu podataka u građevinskoj industriji. Oktobra 1995,

oni su osnovali Industrijski savez za interoperativnost (IAI) u Severnoj Americi. IAI

(International Alliance for Interoperability) Internacionalni savez za interoperativnost

je organizacija čiji je cilj da ostvare koordinirane promene za povećanje produktivnosti i

efikasnosti u industriji građenja i upravljanja objektima „Building Smart“ (Mudro

Građenje) .

Slika 3. Komunikacija na nivou modela preko IFC-a [3]

IAI se zalaže za efikasnu razmenu informacija korišćenjem Informacionog modela zgrade

(BIM) između specijalizovanih softvera za građevinsku industriju. Prvo izdanje svog IFC

standarda IAI je objavila januara 1997. Aktuelna verzija je IFCXML2x3 od juna 2007, a

od maja 2010 IFC2x4 je predloženi kandidat. Preko 200 softverskih kompanija u svetu, u

svojim rešenjima podržavaju IFC. Korišćenje i pregled IFC zapisa znatno olakšavaju i

besplatni čitači.

Najveći proizvođači aplikacija u oblasti: Informacionog modela zgrade (BIM), statičkih

proračuna, HVAC dizajna – dizajna instalacija, građevinske fizike, provere konstrukcionih

problema, predmera radova i procene troškova su ugradili IFC kompatibilnost u svoje

proizvode.

Slika 4. Neki od proizvođača softvera kompatibilnih sa IFC standardom

Proizvođači BIM aplikacija su vodeća snaga koja stoji iza IFC standarda, što omogućava

nesmetanu podelu i razmenu 3D modela između različitih aplikacija koje se odnose na

građevinsko projektovanje, izgradnju i upravljanje. Glavna prednost korišćenja IFC-a je u

tome što je BIM informacija sačuvana u toku transfera podataka. Na primer, zidovi će ostati

zidovi, sačuvavši sve prethodno postavljene 3D informacije nakon što se IFC fajl otvori u

drugoj aplikaciji.

1.2. PRINCIP RAZMENE BIM PODATAKA PREKO IFC-A

IFC platforma omogućuje dvosmernu vezu između BIM modela i raznovrsnih aplikacija

kao što su provera problema konstruktivnosti, statičkih proračuna, procene troškova i

HVAC-instalaterskih softvera.

Slika 5. Dvosmerna komunikacija preko IFC-a [3]

Prednosti upotrebe IFC-a

Pruža univerzalni, industrijski standardizovan format razmene podataka

Dvosmerna veza između različitih aplikacija

Građevinski elementi čuvaju BIM informaciju u toku prenosa podataka

1.3 PRIMER IMPLEMENTACIJE IFC-a

U novije vreme, mnogi proizvođači softvera počeli su sa podrškom za IFC format u svojim

proizvodima. Ova slika pokazuje kako ArchiCAD® komunicira sa programima za proračun

konstrukcije putem IFC-a.

Slika 6. Komunikacija ArchiCAD-a preko IFC-a [3]

Implementacijom IFC standarda, koncept BIM modelovanja dobija svoj pravi smisao. On

predstavlja prelazak sa tradicionalnog radnog procesa, baziranog na razmeni podataka na

nivou crteža, na radni proces koji se bazira na automatskoj razmeni podataka na nivou

virtualnog modela zgrade – objekta. Prednost je kako u uštedi vremena (modeluje se samo

jedan model - arhitektura, proračun konstrukcije i sve ostale faze projekta) tako i u daleko

većoj kontroli podataka (tačnost modela je neosporna) i finalnog proizvoda rada. Kod

komunikacije na nivou modela kontrola je dvosmerna i model se konstantno ažurira tj.

svaka eventualna izmena dizajna se mnogo brže i preciznije evidentira i usaglašava. Na

sledećoj šemi videćemo osnovne razlike u komunikaciji baziranoj na razmeni podataka na

nivou 2D crteža i automatskoj komunikaciji na nivou virtualnog modela objekta.

Slika 7. Principi razmene podataka na nivou 2D ctreža i 3D modela

U konkretnom slučaju korišćen je ArchiCAD® 14, za potrebe arhitektonskog projektovanja-

modelovanja dok je za potrebe proračuna konstrukcije korišćen AxisVM® 10. Kao što

vidimo, i jedna i druga aplikacija su modelno orijentisane (rade na nivou 3D modela) ali

direktne komunikacije, na nivou modela, do pojave IFC standarda ili nije bilo ili je ona

funkcionisala samo kroz direktno izvoženje (export) i uvoz (import) modela, što uglavnom

nije davalo željene rezultate čak i kod aplikacija proizvedenih od strane jednog te istog

proizvođača. Pre početka izvoza, neophodno je model idejnog rešenja pripremiti za izvoz

kroz IFC. Priprema podrazumeva razvrstavanje i dodavanje određenih karakteristika

elementima modela, kao npr. definisanje koji elementi imaju dekorativnu odnosno

nekonstruktivnu namenu a koji elementi su konstruktivni. Jer se, recimo pločom (Slab tool),

može prikazati kako međuspratna konstrukcija tako i spušteni plafon koji nema

konstruktivnu namenu.

Slika 7. Razlika između arhitektonskog i modela namenjenog proračunu konstrukcije [3]

Nakon toga vrši se podešavanje IFC prevodioca (ovo se usklađuje samo prilikom prve

razmene modela među saradnicima). Finalni proizvod je IFC fajl relativno male veličine i

pogodan za razmenu preko interneta. Projektant konstrukcije, nakon uvoza fajla preko svog

IFC prevodioca, kao podlogu za rad umesto 2D crteža, kako je to bilo ranije uobičajeno,

sada ima gotov 3D model objekta kao podlogu za proračun i dimenzionisanje. Model

objekta sa definisanim konstruktivnim elementima projektant konstrukcije vraća kroz već

podešeni IFC prevodilac arhitekti. Prilikom uvoza modela sa definisanim i dimenzionisanim

kostruktivnim elementima a zahvaljujući alatima za ,,pametno’’ prevođenje, arhitekta ima

nekoliko izbora: može izvršiti poređenje dva modela sa naznačenim izmenama, može uneti

samo izmenjene elemente ili uneti kompletnu konstrukciju objekta. Nakon što je model

jednom razmenjen, svaka izmena na modelu, bilo kog saradnika na projektu, se daleko brže

i apsolutno precizno evidentira u virtualnom prostoru kompjuterskog modela objekta, što u

krajnjem slučaju znači veliku uštedu vremena.

IFC standard je otvoren standard, što znači da svi proizvođači aplikacija namenjenih

građevinskoj industriji imaju mogućnost učešća u razvoju ovog po svemu jedinstvenog i

jedinog rešenja za poboljšanje saradnje na izradi projektne dokumentacije. Sve veći broj

ključnih projekata u svetu koristi prednosti implementacije ovog standarda a u cilju

poboljšanja produktivnosti i povećanja društvene odgovornosti kroz izgradnju objekata koji

su u skladu sa sve većim ekološkim izazovima.

LITERATURA

[1] Prema publikaciji o životnoj sredini Ujedinjenih Nacija za Dan svetske životne sredine 2005.

[2] BIM Curriculum Lecture Note, Budimpešta, 2006.

[3] GRAPHISOFT Collaboration Guide, Budimpešta, 2010.




Zoran Kovrlija 1

PRIKAZ PRORAČUNA I GRAĐENJA PEŠAČKOG

VISEĆEG MOSTA PREKO MORAČE U

PODGORICI

Rezime

Viseći most preko reke Morače u Zagoriču, predviđen je za pešački saobraćaj između puta

Podgorica - Danilovgrad, sa jedne strane, i dela Podgorice na levoj obali (Piperska ulica).

Najbliži susedni prelaz preko reke nalazi se 518 m nizvodno. Most je širok 4.04 m, sa

slobodnim pešačkim profilom od 3.6 m; ukupna dužina mosta je 71.5 m. Most ima

konveksnu niveletu u vertikalnoj krivini, radijusa R = 300.75 m, koja obezbeđuje prijatan

izgled mosta.

Ključne reči

Pešački most, Zagorič, Podgorica, prednaprezanje

ANALYSIS AND CONSTRUCTION OF

SUSPENSION FOOTBRIDGE OVER MORACA

RIVER IN PODGORICA

Abstract

Suspension footbridge over the Moraca river in Zagoric is aimed for the pedestrian traffic

between Podgorica – Danilovgrad motorway and the part of Podgorica city at the left river

bank ( Piperska street ). The nearest surrounding bridge is located 518 m downstream. The

bridge is 4.04 m wide, with the free passage profile of 3.6 m; the total bridge length is 71.5

m; the bridge has convex profile grade line, in vertical curve of radius R = 300.75 m, which

ensures the pleasant view of the bridge.

Key words

Footbridge, Zagoric, Podgorica, prestressing

1 Dipl.građ.inž., direktor sektora za projektovanje, MBA Miljković - mostogradnja,

[email protected]

1. STATIČKI SISTEM

Konstruktivni sistem mosta je lančanica ˝obešena˝ o dva čelična pilona ispunjena betonom;

vizuelni opažaj objekta u prostoru biće vrlo sličan postojećem starom ˝tenkovskom mostu˝

koji se uklanja, i na čijem mestu se radi novi most. Lančanice se izvode od upredenih ˝Z˝

žica ( tzv. ˝locked coil rope˝ kabl ø40mm ). Na uzdužnom razmaku od 2,75m na lančanice

su pričvršćene vešaljke od kablova sistema ˝open spiral strand˝, prečnika ø13mm (16mm).

O vešaljke su obešeni poprečni nosači od valjanih čeličnih profila, preko kojih je

izbetonirana armiranobetonska ploča d = 10 – 12cm; ova ploča se betonira u stalnoj oplati

od rebrastih ˝holorib˝ tabli lima, koja ujedno čini i deo statičke armature ploče u podužnom

pravcu. Podužnu krutost mostu daju dva kabla tipa ˝Freyssinet˝ koji se provlače kroz rebra

poprečnih nosača i utežu u ankernom bloku kod oslonca S4, u zoni oslanjanja

armiranobetonske ploče. Ovi kablovi deluju svojim skretnim silama, tj. ˝ekvivalentnim

opterećenjem˝ proisteklim iz krivine R = 300.75m, čime doprinose podužnoj krutosti

sistema. Takodje, izostankom podužnih nosača, doprinosi se i izuzetno lepoj i vitkoj silueti

mosta ukupne debljine 45cm ( L2/100) koja je sva pokrivena lepo oblikovanim ab- vencem.

Podužno nepokretno ležište se nalazi na stubu S2, dok se na ostalim oslonačkim mestima

nalaze podužno pokretna NAL ležišta. Bočna nepomerljivost armiranobetonske ploče se

konstruktivnim merama obezbedjuje na svakom oslonačkom mestu.

Slika 1. Izgled mosta

2. STATIČKI PRORAČUN

Most je računat na pešačko opterećenje prema ˝Pravilniku o opterećenju mostova˝ iz 1991. i

to na redukovano opterećenje od 4,0 kN/m² obzirom na raspon veći od 10m; valja

napomenuti da je opterećenje pešačkih mostova po Eurocode 1 – Load Model no. 4

moguće takodje redukovati sa inicijalnih 5,0 kN/m² na 2,0 + 120 / ( L + 30 ) = 3,6 kN/m²,

što je manje od aktuelnog Pravilnika koji se bazira na DIN 1072. Opterećenje vetrom

takodje je računato prema Pravilniku iz 1990. godine, s tim što su provereni i efekti vetra na

vitke konstrukcije prema opterećenju iz Eurocode 1 – ˝wind load for bridges˝. Od ostalih

dopunskih opterećenja trertiana je temperaturna razlika izmedju gornje i donje strane

armiranobetonske ploče (dnevna promena temperature), temperaturna razlika izmedju

čeličnih kablova ( lančanica i vešaljki ) i armiranobetonske ploče mosta, kao i temperaturna

promena u osi elemenata sistema (sezonska promena temperature). Seizmički proračun je

uradjen uz prethodno uradjenu multimodalnu analizu, i to za opterećenje koje indukuje IX

stepen MCS skale. Obzirom na malu masu objekta, seizmičko opterećenje nije merodavno

za dimenzionisanje. Tretirane su i relevantne kombinacije opterećenja (simultano

napravljene – bez superpozicije), i prema merodavnim su odredjene dimenzije svih

elemenata. Dimenzije elemenata su dobijene metodom proračuna uticaja po graničnom

stanju nosivosti, ali su proverene i eksploatacione karakteristike elemenata sistema putem

kontrole graničnih stanja upotrebljivosti.


Sam statički proračun je sproveden u programu SOFISTIK, i to imajući u vidu geometrijsku

nelinearnost sistema (SYST PROB TH3), tj. tzv. ˝cable sag˝ i uticaj velikih pomeranja na

presečne sile, kao i nelinearne ˝spring˝ elemente.

Posebno su pažljivo sračunate faze montaže, odnosno faze betoniranja kolovozne ploče,

manje zbog naponskog stanja koje nije od posebnog interesa jer je povoljnije nego u fazi

eksploatacije, a više zbog praćenja deformacija sistema koji je posebno osetljiv u fazi

betoniranja kada nema konstruktivnih elemenata koji bi mu davali longitudinalnu krutost.

Nakon sračunatih deformacija sistema usled stalnog opterećenja, izvršeno je tzv.

preddeformisanje sistema, tj. poništavanje velikog dela tih pomeranja inicijalnim

postavljanjem sistema u položaj koji će ga, nakon aktiviranja stalnih opterećenja, dovesti u

početni – željeni položaj definisan dispozicionim crtežom. `In situ` se to izvodi pomeranjem

vrhova pilona pri montaži, kao i inicijanom ugradnjom ˝kraćih˝ lančanica za meru

očekivanog izduženja istih.

Bitno je napomenuti da, obzirom da u fazi utezanja kablova za ukrućenje (2 x Freyssinet

6Φ15,7), ne postoje oslonci poprečnih nosača izmedju pilonskih stubova, to su na tim

mestima uvedeni nelinearni ˝spring˝ elementi u gravitacionom pravcu, i to sa iterativno

odredjenim GAP-om od 8.7 mm na S2, odnosno 158.6 mm na S3; navedene mere su mere

ugiba predmetnih zona usled sopstvene težine elemenata konstrukcije i prednaprezanja, a

zadate su kao mera ( ˝gap˝ ) do koje ˝spring˝ oslonci ne primaju sile, tj. nisu oslonci, a tek

po dostizanju navedenih deformacija se aktiviraju kao oslonci; U konkretnom slučaju, tek

nakon prednaprezanja kablova za ukrućenje, montiraju se oslonci poprečnim nosačima

izmedju pilonskih stubova, i oni bivaju aktivni za sva opterećenja koja nastaju nakon toga

(opterećenje montažom ˝behaton ploča˝, ograda, pešačko opterećenje, vetar, seizmika . . .).

Slika 3. Model u SOFiSTiK-u

Važno je reći da, obzirom na nelinearnost problema, nije moguće vršiti superpoziciju

efekata uticaja, već su na sistem uvek nanošena simultano sva tretirana opterećenja. Što se

tiče frekvencije sopstvenih oscilacija mosta, ispitivano je prvih šest, i prva četiri tona su u

zoni koja nije problematična za pešačke mostove ( f < 1,6 Hz ). Obzirom da most nema

podužnih nosača, važno je reći da su njihovu ulogu u ukrućivanju sistema uspešno preuzeli

kablovi tipa ˝Freyssinet˝, koji su silom utezanja na presi od 2538 kN ukrutili ceo sistem u

vertikalnoj ravni, pritom i dovodeći frekventno područje rada mosta u dozvoljenu zonu.

3. IZVODJENJE RADOVA

Temelji pilonskih stubova se oslanjaju na jedru stenu, tj. konglomerate sa zdravim i čvrstim

vezivom, bez uočenih pukotina i potencijalnih kliznih ravni. Obzirom na male horizontalne

sile, temelji pilona su dimenzionisani i oblikovani za prijem vertikalne reakcije i

prevashodno podužnog momenta savijanja. Ankerni blokovi za kablove za ukrućenje i

lančanice na S1 i S4 su predvidjeni za prijem odgovarajućih uticaja uglavnom svojom

masom, kao i angažovanjem klina okolnog tla putem ugradnje I profila u ubušene rupe u

zidove iskopa sa strana ankernog bloka.

Pojedinačni pilonski stubovi se montiraju zavarivanjem tri bočne stranice, nakon čega se u

oformljeni prostor postavlja armaturni koš, i vrši zavarivanje četvrte stranice; po spajanju

stubova poprečnim nosačem od cevi ø193mm u vrhu pilona, vrši se podizanje pilona.

Nakon montaže pilona, koja se vrši sa računskim preddeformacijama vrhova pilona u

pravcu krajeva mosta, vrši se betoniranje ispune pilona betonom; zatim se vrši montaža

lančanica; one imaju dužine uskladjene sa očekivanim deformacijama, tj. izduženjima usled

stalnog opterećenja. Obzirom da unutrašnja lančanica ima ˝strelu˝ od 7,19m, to se spoljne

lančanice montiraju sa strelom od 0,62m - leva , odnosno 0.59m – desna, tj. veličine ovih

strela proističu iz dužine kablova koja dolazi od proizvodjača, kao i mesta ankerovanja;

ovim se pojavljuje (usled razlike u horizontalnim silama u srednjem i desnom polju) blago

“natezanje” pojedinačnog stuba pilona na S2 silom od 1.45 kN, odnosno na S3 silom 2.14

kN, koje je uzeto u obzir. Vešaljke se montiraju na lančanice, takodje sa dužinama koje

uzimaju u obzir očekivane deformacije od stalnog opterećenja; pored toga, vešaljke na

svojim donjim krajevima imaju mogućnost korekcije dužine.

O vešaljke se montiraju IPE220 čelični nosači; ovi nosači imaju potrebne otvore za

provodjenje instalacija i kablova za ukrućenje 2k6Φ15,7 , koji se provlače kroz otvore IPE

nosača neposredno nakon njihove montaže.

Potom se montiraju pomoćni nosači U80 koji povezuju krajeve IPE220 nosača medjusobno

kao i sa ankernim blokom na S1 koji fiksiraju razmak vešaljki na 2750mm i sprečavaju

promenu tog rastojanja u fazi inicijalnog prednaprezanja ˝Freyssinet˝ kablova. Da bi se

mogli montirati poprečni nosači IPE220 izmedju stubova pilona na S2 i S3, potrebno je

postaviti montažne nosače IPE240 koji će ˝prihvatiti˝ predmetne nosače ( obzirom da na tim

mestima ne postoje vešaljke ) i preneti opterećenje na po dva susedna poprečna nosača. U

fazi prednaprezanja kablova za ukrućenje, IPE nosači izmedju pilonskih stubova ne smeju

imati krut oslonac na pilonu, jer bi u tom slučaju skretne sile od kablova za ukrućenje bile

izgubljene opterećivanjem pilona, umesto ukrućivanjem sistema.

Zatim se preko IPE nosača postavlja čelični rebrasti lim tipa ˝holorib˝ dužine 12m. Pre

betoniranja ploče izvršiće se delimično prednaprezanje kablova za ukrućenje, na oko 10%

sile ( 240 kN ).

Betoniranje ploče se izvodi u kampadama, u 6 faza, čije su dužine i položaji uskladjeni sa

očekivanim ugibima konstrukcije pri betoniranju, nakon čega se betoniraju “čepovi”

izmedju tih kampada u širini od 30cm; ˝čepovi˝ se betoniraju nakon 2 – 3 dana. Ovo

betoniranje se odnosi na celu širinu ploče. Nakon kontinuiranja ˝čepova˝ vrši se dotezanje

kablova za ukrućenje na punu silu od 2538 kN; zatim se montiraju čelične ˝papuče˝ za

postavljanje ležišta na unutrašnjim stranama pilonskih stubova S2 i S3, i fiksiranje IPE

poprečnog nosača za ˝papuču˝ na S2 ( fiksno ležište ), odnosno montaža NAL ležišta na

˝papuče˝ na S3. Pri montaži oslonačkih ˝papuča˝ na S3, prethodno se formira kompletna

konzola ležišta, postavi NAL ležište oivičeno ramom od šipki ø14, i sve to ˝podmetne˝ pod

poprečni nosač na S3 i zavari za pilon.

Sledi demontaža pomoćnih nosača koji su pridržavali poprečne IPE nosače izmedju

pilonskih stubova, kao i pomoćnih U80 nosača. Potom se montiraju ivični venci, ograda i

betoniraju ivične gredice. Montaža dilatacionih naprava na S1 i S4 ( tzv. asfaltne

dilatacione naprave ) se vrši nakon izrade habajuće obloge od ˝behaton˝ ploča.

Po završetku radova na mostu i prilazima, izvodi se funkcionalno i dekorativno osvetljenje

mosta, čime će estetska i namenska vrednost objekta doći do punog izražaja.

Slika 4. Izvođenje radova

4. FUNDIRANJE

Na stubnom mestu S1 predviđen je zajednički temelj – ankerni blok, za prijem sile

prednaprezanja (fiksna kotva) i sile zatezanja lančanice. Na ovakav temelj oslanja se zid, u

koji se sidre lančanice, visine 2.0 m i promenljive debljine. Na zadnjoj strani bloka se sidre

kablovi za prednaprezanje. Temelj se radi od armiranog i nearmiranog, balast betona. U

temeljnoj jami bočno, kopaju se niše u steni, dimenzija 40/50/55 cm, po 5 levo i desno, i 4

iza ankernog bloka, u koje se ubacuju pajneri I 240 sa pripadajućom armaturom i betoniraju

betonom tečnije konsistencije, da bi beton mogao da prodre svuda oko pajnera i obezbedi

intimnu vezu pajnera i betona, kao i betona i stene.

I na stubnom mestu S4 jedinstven ankerni blok prihvata sile prednaprezanja (aktivna kotva)

i sile zatezanja sa lančanice. Iza ankernog bloka je predviđena komora za prednaprezanje i

reviziju. Ulazak u komoru je pomoću otvora u armirano betonskoj gornjoj ploči, d = 20 cm.

Korekcija geometrije desne, bočne lančanice na S4 se postiže iz komora , u koje se ulazi

kroz vrata na čelu stuba. Kao i na ankernom bloku S1 i ovde se u niše ubacuju pajneri I 240.

LITERATURA

[1] Eurocode 3 - Design of Steel Structures, part 1.1 - Design of Structures With Tension

Elements.

[2] Sofistik - Documentation and Tutorials




Nadja Kurtović-Folić 1

BETON KAO MATERIJAL PRIMENJEN U

KONZERVACIJI GRADITELJSKOG NASLEĐA

Rezime

Nauka o materijalima, njihovoj primeni, istorijskom razvoju i uzrocima oštećenja je veoma

opširna, tako da se u tekstu prikazuje samo jedan primer zaštite primenom betona i

cementnog maltera, koji može pomoći da se shvate rezultati njihove upotrebe u zaštiti

kulturnog nasleĎa. Vrednovanje efekata intervencija primenom betona kao

konzervatorskog materijala danas pokazuje da takve intervencije oštećuju autentičnost

kulturnog dobra. Beton ne može da obezbedi reverzibilnost nekog interventnog procesa,

koji će omogućiti buduća unapreĎenja tehnike i tehnologije, koja će moći da se ugrade, a

da spomenik kulture ne izgubi svoju autentičnost i prvobitno tkivo.

Ključne reči

Konzervacija graditeljskog nasleĎa, konzervacija betonom, autentičnost, reverzibilnost.

CONCRETE AS A MATERIAL USED IN BUILT

HERITAGE CONSERVATION

Abstract

The science of materials, their use, historical development and patterns of weathering and

decay is too vast a subject to go into within this paper. However, some simple statements in

the field of conservation by using concrete and cement mortar may assist the

understanding about what are the results of their assisance in saving cultural heritage. The

evaluation of the effects of intervention by applying concrete as the conservation material

ensure today that such intervention does damage the authenticity of the asset. Concrete

could not assure the reversibility of any interventive process to allow for future

improvements in technique or technology so that, such improvements may be incorporated

without additional loss to the asset’s authenticity and with minimum affect on fabric.

Key words

Built heritage conservation, conservation by concrete, authenticity, reversibility.

1 Dr, dipl.inž. arh, redovni profesor Fakulteta tehničkih nauka Univerziteta u Novom Sadu, [email protected]

1. UVOD

Svako kulturno dobro je značajan doprinos kontekstu u kojem se nalazi, uličnom prizoru,

slici grada, urbanom predelu i, uopšte, svom okruženju. Ovaj doprinos je nastajao kroz

vreme, kontinualnim prisustvom kulturnog dobra u vidokrugu lokalnog stanovništva koje

ga svakodnevno, ili povremeno, koristi i gleda, i posmatrajući ga, koristi kao izvor za

saznanja o sopstvenom društvu. Kulturno dobro bi trebalo, u idealnom slučaju, da zadrži

svoj visoko vrednovani izgled, ukoliko želi da zadrži status i značaj za društvo. Svaki

predlog da se popravi izgled kulturnog dobra mora se razmatrati sa jasnim saznanjem o

tome šta je važno, zašto je važno i koliko je važno. Veoma je bitno da se razume da

kulturno dobro, kako bi ostalo na svom izvornom mestu, može da se izmeni, ali da

oblikovanje promene i svojstva promene moraju proizaći iz odreĎene filozofije

konzervacije.

Filozofija konzervacije se menjala kroz vreme, prilagoĎavajući se napredovanju ljudske

svesti o vrednosti nasleĎa. Tehnološke inovacije su omogućavale i omogućavaju da

graĎevine sve duže opstaju u stanju koje je najbliže izvornom, bar kada je njihov spoljašnji

izgled u pitanju. [1]

Graditeljsko nasleĎe je, kroz istoriju, neprekidno bilo izloženo različitim vrstama oštećenja,

bilo da se radilo o prirodnim nepogodama, društvenim uslovljenostima, prirodnom starenju

materijala ili funkcionalnim potrebama. Stepen oštećenja uvek i svuda zavisi od

konstruktivnog sklopa i graĎevinskog materijala, pa se zato načini popravke razlikuju od

kulture do kulture, kao i od geografskog područja. Ipak, ono što je sigurno poznato to je da

su do polovine XIX veka popravke na starijim graĎevinama obavljane istim materijalima

kojima su i graĎene. Zemlja, kamen i drvo, uz manju primenu metalnih elemenata, od

pamtiveka su bili materijali kojima se gradilo i kojima su se graĎevine popravljale.

Stvaranjem cementnog maltera, a zatim i betona počelo je novo doba kako za graĎenje tako

i za popravljanje graĎenog.[2]

Kada su se graditelji upoznali sa svim karakteristikama betona, a zatim i armiranog betona,

onda je oprezno počela njegova primena u konzervaciji i restauraciji istorijskih zgrada.

2. PRIMENA BETONA U ZAŠTITI GRADITELJSKOG

NASLEĐA

Nema tačnih podataka o tome ko je i kada prvi primenio beton u konzervaciji, ali se zna

kada je beton bio primenjen u radovima na velikim i poznatim spomenicima kulture.

Primena betona u radu na spomenicima kulture bila je, u drugoj polovini XIX i u prvoj

polovini XX veka, smatrana kao jedna od konzervatorskih mera koja će graĎevinama

obezbediti kvalitetnu zaštitu u dugom vremenskom periodu, možda čak i trajno.

Krajem XIX veka počeli su i veliki radovi na arheološkim nalazištima. Na atinskom

Akropolju obavljene su značajne intervencije, pri čemu su pojedini delovi graĎevina po

nekoliko puta menjani, kako su se menjali glavni konzervatori. Na mnogim delovima

hramova primenjen je beton, sa pogrešnim stavom da može biti zamenjen kvalitetnijim

materijalima kada oni budu dostupni. Na hramu Erehteonu beton je ugraĎen u trem sa

čuvenim karijatidama, a na Partenonu 5 tambura jednog stuba ima kameno jezgro i 10 cm

debelu oblogu od betona, koja imitira spoljašnjost originalnih tambura sa kanelurama. Mali

hram Nike kod ulaza u Akropolj je bio potpuno uklonjen, kako bi se sanirale velike

pukotine u steni na kojoj leži ceo kompleks, a zatim je bio prezidan, sa ukrasima u belom

cementu, koji su zamenili stare od terakote. 1940. godine je odlučeno da se ova, praktično,

imitacija ukloni i da se uradi anastiloza hrama Nike. (Slika 1.) Taj poduhvat je kasnije

postao jedan od simbola moderne restauracije i njime je definisan princip da se prilikom

rada na spomenicima kulture, ipak, moraju koristiti originalni materijali, bez obzira u

koliko maloj količini bili sačuvani.

Slika 1. Erehteon, Partenon i hram Nike na Akropolju u Atini

Tokom prve polovine XX veka, beton je postao nezaobilazni materijal u konzervaciji

graĎevina, gde je primarno korišćen za stabilizaciju i ojačanje temelja, za formiranje jezgra

zidova i stubova, koja su, zatim, oblagana materijalom koji je nadopunjavao ili zamenjivao

originalni izgled zidova, za zamenu drvenih greda tavanica i za oblikovanje krupnijih

delova stilske plastične dekoracije, kao što su, na primer, strehe.

Posle I svetskog rata, šteta na nasleĎu je bila tolika da se nije mogla sprovoditi samo

konzervacija, već je nužno bila prihvaćena i rekonstrukcija uništenih delova. To je izazvalo

ponovno preispitivanje oba glavna principa zaštite, konzervacije i restauracije, i

primenjenih tehnika. Moderna tehnologija je bila u velikoj meri primenjena, naročito

armirani beton. II svetski rat je bio još pogubniji za graditeljsko nasleĎe. Pojedini gradovi

su bili skoro potpuno sravnjeni sa zemljom (London, Berlin, Drezden, Firenca, Varšava,

Beograd...). U decembru 1944. godine doneta je odluka da se ponovo izgradi istorijski

centar Varšave, i u februaru 1945. grad je ponovo proglašen prestonicom Poljske.

Stručnjaci su se opredelili za faksimilsku rekonstrukciju, zbog nacionalnog značaja grada

za identitet poljskog naroda (bila je sačuvana sva predratna dokumentacija). NovoizgraĎeni

oblici su samo spolja identični istorijskim, a enterijeri su prilagoĎeni modernim potrebama.

Isti je slučaj i sa Firencom, kod koje su stambene zgrade uz reku Arno potpuno zamenjene

novim, ali sa replikama istorijskih fasada. [3] (Slika 2.)

Slika 2. Istorijski delovi Varšave i Firence obnovljeni posle II svetskog rata

Beton su u zaštiti spomenika kulture konzervatori primenjivali na različite načine i u

različitom obimu, odnosno u skladu sa principima pojedinih škola koje su se u Evropi

razvijale. Zaštita tako zvanim "betonskim kapama" bio je jedan od najrasprostranjenijih

načina zaštite vrhova oštećenih zidova. Poslednji red originalnog materijala, koji je

prethodno očišćen ili prezidan jednostavno je zalivan slojem betona, koji je na taj način

štitio gradivo, pre svega, od atmosferilija. Tek znatno kasnije, protokom vremena,

konstatovaće se da beton nije trajan materijal i da je podložan propadanju. Ali, više nije

postojala mogućnost da se originalni delovi zida ispod "betonskih kapa" sačuvaju u obimu

koji je postojao, jer je beton stvorio neraskidivu vezu s gornjim slojevima koji su propadali

zajedno s njim. Savremeni konzervatori, zbog toga, kritikuju ovaj način zaštite, koji je,

meĎutim, u vremenu kada je primenjivan smatran veoma naprednim, elegantnim i trajnim

konzervatorskim rešenjem.

S obzirom da je jedan od glavnih principa zaštite graditeljskog nasleĎa što manje razaranje

originalnog gradiva i konstruktivno ojačanje na mestima koja su najmanje upadljiva, beton

je bio glavno sredstvo za injektiranje u dubinu zidne mase. Tradicionalno, u zidovima su po

vertikali, nakon odreĎenog broja redova opeke, ćerpiča ili kamena postavljane drvene

gredice ili roštilj od granja koji je služio kao sloj za izravnanje i svojevrsni "serklaž". Kako

je drvo podložno truljenju, često je taj sloj bio osetljivo mesto za stabilnost zida, jer su

gornji slojevi gubili oslonac. Mnogi konzervatori su upravo te šupljine, unutar kojih je se

drvo pretvorilo u trunje ili potpuno iščezlo, smatrali idealnim mestom za injektiranje betona

i ojačavanje zidne mase. (Slika 3.) I ovaj postupak je dugi niz godina smatran odličnim

rešenjem za spašavanje fizičke strukture istorijskih graĎevina. Danas se ovaj postupak

izbegava, jer je dejstvo betona na originalno tkivo zida i u ovom slučaju, kao i prilikom

primene "betonskih kapa" bilo slično, iako nešto sporije, jer je beton zaštićen omotačem

originalne mase zida. Ulogu betona u ovakvim slučajevima danas su preuzela razna

polimerna vlakna (karbonska, aramidna i staklena).

Slika 3. Dreveni "santrači" i rupe nastale truljenjem drveta, u koje se ubacuje beton

Treći oblik primene betona u zaštiti graditeljskog načina, koji je još uvek aktuelan, je

površinsko ojačavanje zidova, ravnih tavanica, svodova i kupola torkretiranjem.

Svojevrsno "okivanje" istorijske graĎevine slojem betona u čeličnoj mreži smatra se

najsigurnijom odbranom od razornog dejstva zemljotresa, pa je najčešće ovaj postupak i

primenjen u obnovi graditeljskog nasleĎa stradalog u zemljotresima. Smatra se da je ovaj

oblik zaštite krajnja mera, odluka o primeni se donosi nakon niza ekspertskih konsultacija

brojnih stručnjaka različitih disciplina i veoma oprezno se primenjuje kako bi što više

originalnog gradiva ostalo van tog betonskog sloja. Ipak, činjenica da originalni materijal

ostaje zarobljen i neraskidivo povezan sa betonskim slojem, da se prvobitna debljina

konstruktivnih elemenata, zidova, stubova, svodova i kupola povećava za po nekoliko

santimetara, danas predstavlja predmet ozbiljnih i burnih diskusija u kojima se prednost

daje nekim drugim rešenjima koja omogućavaju reverzibilnost, što je danas jedan od

primarnih principa zaštite graditeljskog nasleĎa. [4]

Slika 4. Katedrala u Dubrovniku – primer zaštite torkret betonom

3. PRVI PRIMER ZAŠTITE KULTURNOG NASLEĐA

BETONOM U SRBIJI

Ovo je prilika da se iznese i podatak o prvoj primeni betona u zaštiti izuzetno vrednog

spomenika kulture u našoj sredini, crkve Hrista Spasa manastira Žiče iz XIII veka. Zasluga

za to pripada arh. Peri J. Popoviću, načelniku Ministarstva gradjevina i honorarnom

profesoru Katedre za istoriju arhitekture i “srpsko-vizantijski stil” na Tehničkom fakultetu

u Beogradu. O radovima na crkvi manastira Žiče obavljenim 1925. godine, pred krunisanje

kralja Aleksandra I KaraĎorĎevića u ovoj crkvi, pisano je veoma mnogo od strane brojnih

autora. U tim radovima ne prikriva se, ali se ni ne naglašava podatak da je većina glavnih

konstruktivnih elementa izvedena od armiranog ili običnog betona. Korišćenjem betona

kao materijala za restauraciju gradjevinskih oblika počela je, medjutim, nova etapa u zaštiti

spomenika kulture u našoj sredini i to svakako treba posebno istaći.

Spasova crkva je bila prvi objekat na kojem je beton bio obilno primenjen. Svi svodni

oblici, koji su do tada bili pokriveni pocinkovanim limom na drvenoj konstrukciji,

uklonjeni su i na njihovom mestu su izliveni novi oblici kojima je beton omogućio da

dobiju mekanu liniju prilagodjenu obliku kalote. Svi restaurisani luci i krstatsti svodovi na

spoljnoj priprati i u kuli, osim u kapeli, izliveni su, takoĎe u betonu, umesto u kamenu kako

je to do tada uvek raĎeno. Nad svodom kapele u kuli zidovi su utegnuti armirano

betonskim utegama, a kupola kule je formirana od armiranog betona. Upotrebom betona,

nova restauracija je u potpunosti razdvojena od originalnih delova, što se u ono vreme

svakako smatralo veoma pozitivnim. Iako je beton tridesetih godina postao glavni

graĎevinski materijal za savremene graĎevine, njegove osobine, naročito u primeni na

starim objektima i u sprezi sa prirodnim materijalima, kamenom i opekom, nisu bile

dovoljno istražene. Na betonskoj podlozi je bilo nemoguće izvesti živopis, postojeće freske

u prostoriji sa dosta betonskih elemenata stradale su od kondenzacije vlage, a sam beton

izložen duže vremena nepovoljnim vremenskim uslovima krunio se i otpadao. Za razliku

od opeke ili kamena koji, takoĎe, mogu otpadati, ali fragmentarno, beton povlači veliku

masu originalnog zida i obrušavanja su, po pravilu, ogromna, na prime cela kupola ili svod,

a ne samo njihov deo.

Uz upotrebu betona na Spasovoj crkvi, treba još istaći da su svi venci i pojedini delovi

crkve izloženi vlazi omalterisani čistim cementnim malterom, koji je takodje bio veoma

korišćen izmeĎu dva rata, a danas je zabranjeno upotrebljavati ga pri obnovi spomenika

kulture. Posle ove restauracije, na crkvi manastira Žiče su, u nekoliko navrata, obavljene

značajne intervencije, tako da su mnogi betonski delovi uklonjeni i zamenjeni novim

materijalima, prema savremenim principima zaštite. [5] (Slika 5.)

Slika 5. Spasova crkva manastira Žiče posle najnovije obnove

4. ZAKLJUČNE NAPOMENE

Novi materijali, njihova primena i tehnologija se stalno usavršavaju. Pojedini novi

materijali ili procesi veoma su pogodni za primenu na ili unutar istorijskih graĎevina. Neki

drugi, meĎutim, mogu dodatno oštetiti tkivo spomenika kulture. Stručnjaci treba da budu

svesni tih opasnosti kada biraju materijale, procese ili metode za zaštitu. Konzervatori se

pridržavaju načela da svi novi materijali i metode zaštite i obnove mogu se primenjivati

samo ukoliko su provereni kroz vreme i ukoliko korist od njihove primene prevazilazi bilo

koju štetu koju mogu naneti karakteru spomenika. Beton i njegova primena u zaštiti i

obnovi graditeljskog nasleĎa bili su prihvaćeni u dobroj nameri i dubokom uverenju da je

njegova dugovečnost nesumnjiva. Vreme je pokazalo da to nije bilo tako i danas je zaštita

vrednog nasleĎa moderne arhitekture, koja je u velikoj meri raĎena od betona različitih

tehnologija, jedan od najznačajnijih problema u oblasti konzervacije kulturne baštine.[6]

LITERATURA

[1] Jokileto, Y., A History of Architectural Conservation, Oxford: : Butterworth / Heinmann,

1999, 2000, passim

[2] Beckmann, P., Bowles, R., Structural Aspects of Building Conservation, Amsterdam,

Elsevier, 2004, 24-35.

[3] Brandi, Č., Teorija konzervacije, Beograd, Italijanski kulturni centar i Min. kulture RS, 2007.

[4] Croci, G., Conservazione e restauro strutturale dei beni architettonici, UTET, 2001

[5] Kurtović-Folić, N., “Works on the Church of Saint Saviour in Žiča Between the Two World

Wars”, in Žiča monastery: History and Art, (G. Subotić ed.), Kraljevo-Belgrade, Narodni

muzej Kraljevo - SANU, 2000,

[6] Kurtović-Folić, N., "New approach to the renewall of built heritage needs new technologies",

4th ICET, Novi Sad, Faculty of Engineering, Prince of Songhla University, Thailand &

Faculty of Technical Sciences, University of Novi Sad, 2009, 99 -106.




Snežana Marinković1

NAKNADNO PRETHODNO NAPREGNUTE

PLOČE – SAVREMENO REŠENJE ZA

MEĐUSPRATNE KONSTRUKCIJE

Rezime

U radu je dat prikaz mogućnosti primene naknadno prethodno napregnutih ploča kao

tavanica u zgradama, kao i prednosti i nedostaci u odnosu na druge sisteme ploča koji se

koriste kao međuspratne konstrukcije. Istaknute su specifičnosti koje se javljaju pri

projektovanju i izvođenju ovih tavanica sa osvrtom na montažne prethodno napregnute

ploče koje se izvode specijalnom tehnologijom - tzv. postupkom "liftovanja".

Ključne reči

Tavanica, prethodno naprezanje, projektovanje, izvođenje

POST-TENSIONED SLABS – MODERN FLOOR

SOLUTION

Abstract

An overview of possible applications of post-tensioned slabs for floors of multistory

constructions is presented in the paper. Benefits and disadvantages of post-tensioned slabs

in relation with ordinary reinforced concrete floor slabs are described. Specific problems

with design and construction of these slabs are dealt with. Special construction technology -

lift-slab method, which utilizes prefabricated post-tensioned slabs, is also briefly presented.

Key words

Floor slab, post-tensioning, design, construction

1 Dr, vanredni profesor, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu, [email protected]

1. UVOD

U proteklih nekoliko decenija izgrađen je veliki broj zgrada sa prethodno napregnutim

tavanicama, pre svega u SAD, Australiji i Jugoistočnoj Aziji, ali i u pojedinim evropskim

zemljama. Uprkos mnogim prednostima, u našoj zemlji se ovaj tip tavanica skoro uopšte ne

primenjuje, zahvaljujući slabijem poznavanju metoda proračuna, projektovanja i izvođenja

prethodno napregnutih ploča i nedostatku odgovarajuće zakonske regulative. Stoga je cilj

ovog rada da inženjerima približi problem i demistifikuje zablude pokazujući da: proračun

prethodno napregnutih ploča nije komplikovan, građenje može biti veoma brzo, moguće je

naknadno bušenje otvora u ploči kao i bezbedno rušenje, lokalni lom ne dovodi do loma

cele konstrukcije, nisu potrebni betoni visokih čvrstoća, itd.

Ove ploče imaju niz prednosti nad klasičnim armiranobetonskim pločama sa gredama.

Posebno racionalno rešenje predstavljaju takozvane "liftovane" ploče, koje su u stvari

montažne, najčešće prethodno napregnute ploče, a koje se specijalnom tehnologijom

"liftovanja" u paketu podižu i montiraju [1]. U ovom slučaju nije potrebna ni skela za

izradu tavanica što dodatno skraćuje vreme građenja, slika 1.

Slika 1. Liftovanje prethodno napregnutih tavanica (objekat „Genex“, Novi Beograd)

Danas se ploče najčešće prethodno naprežu kablovima koji nemaju spoj sa betonom, i koji

se fabrički proizvode u polietilenskim cevima ispunjenim mašću koja omogućava da uže

slobodno klizi kroz cev. Primena ovih kablova takođe skraćuje vreme građenja jer se

izbegava zametna operacija injektiranja, i omogućava postizanje većih ekscentriciteta u

okviru debljine ploče, mada nepostojanje prianjanja između užeta i betona ima svoje

nedostatke naročito u uslovima loma. Najčešće se proizvode kao pojedinačna, mono užad,

ali se može i više užadi grupisati u jednu kotvu, slika 2.

Slika 2. Kablovi bez spoja sa betonom

2. PREDNOSTI PRETHODNO NAPREGNUTIH TAVANICA

Prethodnim naprezanjem postižu se mnoge prednosti u odnosu na klasične

armiranobetonske ploče [1].

Pre svega, minimalna debljina ploče i smanjena potreba za velikim podvlakama ili

kapitelima, omogućava maksimalan prostor za instalacije, minimalnu sopstvenu težinu i

opterećenje temelja, minimalnu spratnu visinu i naravno minimalnu ukupnu visinu objekta.

Smanjenjem visine objekta smanjuje se i površina pregrada i obloga (fasade) što značajno

utiče na cenu koštanja objekta.

Prethodnim naprezanjem se kontrolišu deformacije ploče što omogućava veće raspone i

manji broj stubova sa minimalnom debljinom konstrukcije. Takođe, kontroliše se i pojava i

veličina prslina što je značajno za konstrukcije u agresivnim sredinama, recimo garaže.

U poređenju sa odgovarajućom armiranobetonskom zgradom može se postići isto vreme

građenja, pa čak i kraće, bez obzira na operaciju prethodnog naprezanja. Kao što je već

rečeno, za ploče se koriste kablovi bez spoja sa betonom koji stižu gotovi na gradilište, lako

se montiraju, ne injektiraju se, a rano prednaprezanje omogućava brzo skidanje oplate i

pomeranje na sledeći sprat. Ukoliko se koriste montažne ploče i tehnologija liftovanja, sve

ploče se prednaprežu na zemlji i u paketu podižu, čime se postižu najkraći rokovi građenja.

3. KONSTRUKTIVNI SISTEMI I OBLASTI PRIMENE

Kao i kod klasičnih armiranobetonskih tavanica, primenjuje se nekoliko osnovnih tipova

prethodno napregnutih tavanica: ploče direktno oslonjene na stubove, ploče oslonjene na

grede i rebraste, odnosno kasetirane ploče.

Ploče direktno oslonjene na stubove su veoma pogodne za prethodno naprezanje, čak i

kada je u pitanju neregularan raspored stubova, Tabela 1, tip 1. Potrebnu debljinu ploče

najčešće diktiraju deformacije ili granična nosivost na probijanje. I jedan i drugi problem se

rešava primenom prednaprezanja, a ukoliko je granična nosivost na probijanje i dalje

kritična, mogu se dodati kapiteli ili takozvani “drop“ paneli, Tabela 1, tip 2. Koriste se za za

manja korisna opterećenja i raspone od 5 m do 12 m a ukoliko imaju drop panele, za

raspone do 16 m [2]. Oblasti primene: stambeno-poslovni objekti, hoteli, bolnice, garaže.

Ploče oslonjene na grede. U cilju smanjenja visine međuspratne konstrukcije danas se

umesto klasičnih podvlaka često koriste plitke, široke grede, u jednom ili oba pravca,

Tabela 2, tip 3. Grede mogu biti armiranobetonske ili takođe prethodno napregnute. Ovaj

tip tavanica se koristi za raspone ploča do 16m. Krstasto armirane ploče sa klasičnim

podvlakama, Tabela 1, tip 4, koriste se za raspone od 10 m do 20 m [2]. Oblasti primene:

poslovni objekti, tržni centri, škole, hoteli, bolnice, garaže, uglavnom za korisna

opterećenja srednjeg intenziteta.

Rebraste tavanice. Za veće raspone koriste se rebraste tavanice u jednom ili dva pravca

(kasetirane), da bi se smanjilo učešće sopstvene težine u ukupnom opterećenju, Tabela 1,

tipovi 5 i 6. Oplata ovakvih ploča je komplikovana ali se koriste standardni moduli za

formiranje kaseta, odnosno kalupi koji se više puta upotrebljavaju. Primenjuju se za raspone

od 10 m do 20 m i za veća opterećenja [2]. Oblasti primene: industrijski objekti, skladišta,

aerodromske zgrade, za korisna opterećenja velikog intenziteta.

Tabela 1. Konstruktivni sistemi i tipične dimenzije [2]

Tip ploče Tipične dimenzije

Korisno

opterećenje

kN/m2

Odnos

raspon/

debljina

1

1.5 42

2.5 40

5.0 36

2

d

3/4

d

>l/3

1.5 46

2.5 44

5.0 40

3

l/5

1.5 48

2.5 45

5.0 40

4

d2

d1

1.5 d1 d2

46 20

2.5 42 18

5.0 38 16

5

d

2.5 30

5.0 27

10.0 24

6

d

2.5 25

5.0 23

10.0 20

4. PRORAČUN PRETHODNO NAPREGNUTIH TAVANICA

Kao što je uobičajeno, proračun ploča se sprovodi kontrolom graničnog stanja

upotrebljivosti i graničnog stanja nosivosti.

Najjednostavniji način određivanja statičkih uticaja je primenom metode uravnotežavanja

opterećenja ili „load balancing“ metode [3]. Ova metoda se sastoji u tome da se uticaj

prethodnog naprezanja zameni ekvivalentnim opterećenjem od kablova koje će biti istog

tipa kao i spoljašnje opterećenje (jednako podeljeno, koncentrisane sile...) ukoliko trasa

kablova, što je i najbolje, odgovara dijagramu momenata savijanja od spoljašnjeg

opterećenja. Tako, recimo, ako je spoljašnje opterećenje jednako podeljeno, onda trasa

kablova treba da bude parabolična, jer je u tom slučaju ekvivalentno opterećenje takođe

jednako podeljeno, slika 3. Za stanje eksploatacije, dakle za kontrolu graničnog stanja

upotrebljivosti, statički uticaji se onda dobijaju proračunom ploče za dejstvo opterećenja

koje je jednako razlici spoljašnjeg i ekvivalentnog opterećenja. Koji deo ukupnog

spoljašnjeg opterećenja će biti balansiran ekvivalentnim opterećenjem od kablova određuje

se iz zadovoljenja uslova graničnog stanja upotrebljivosti, odnosno kontrole napona,

deformacija i prslina u presecima sa ekstremnim momentima savijanja. Najčešće se

kablovima balansira deo (sopstvena težina ploče) ili ukupno stalno opterećenje [3], što

zavisi od konkretnog problema. Broj kablova i njihov ekscentricitet određuje se tako da se

dobije potrebno ekvivalentno opterećenje.

vertikalno opterećenje

ekvivalentno opterećenje

od kablova

pritisnute

dijagonale

kabl

Slika 3. Ekvivalentno opterećenje od kablova

Pri kontroli graničnog stanja nosivosti kablovi se smatraju delom preseka, kao i prethodno

nezategnuta armatura koja se postavlja u određenom minimalnom iznosu radi kontrole

prslina, ili kao dodatak kablovima za postizanje potrebnog momenta nosivosti kritičnih

preseka, ukoliko sami kablovi nisu dovoljni. Ukoliko se koriste kablovi bez spoja sa

betonom, treba voditi računa da se njihova dilatacija, odnosno napon, za stanje loma, ne

može odrediti iz uslova kompatibilnosti dilatacija betona i čelika jer nema prianjanja. Pošto

je određivanje stvarnih dilatacija ovih kablova u trenutku loma veoma komplikovan

problem, to većina svetskih propisa daje empirijske formule na osnovu kojih se može

sračunati napon u ovim kablovima u trenutku loma i kontrolisati koeficijent sigurnosti od

loma u svim kritičnim presecima ploče [4].

5. IZVOĐENJE PRETHODNO NAPREGNUTIH TAVANICA

Kao i armiranobetonske, prethodno napregnute tavanice se mogu izvoditi uz pomoć

klasične skele i oplate, na licu mesta, ili kao montažne. Nakon montaže prethodno

nezategnute armature i postavljanja kablova vrši se betoniranje, a nakon dostizanja potrebne

čvrstoće betona pri pritisku, prednaprezanje, slika 4.

Slika 4. Izvodjenje prethodno napregnute tavanice

Jedna od specijalnih tehnologija izvođenja, kako prethodno napregnutih, tako i

armiranobetonskih tavanica direktno oslonjenih na stubove, je tzv. „liftovanje“, slika 1.

Ovaj način izvođenja se ipak češće primenjuje kod prethodno napregnutih tavanica jer su

lakše u odnosu na odgovarajuće armiranobetonske.

Nakon što se izvedu vertikalni elementi objekta (stubovi, zidovi jezgra), sve tavanice se

proizvode na podu, jedna iznad druge, međusobno razdvojene samo folijom. Zatim se

prethodno naprežu, počevši od najviše ka najnižoj, i u toku tog procesa se razdvajaju jedna

od druge. Uz pomoć hidrauličnih presa postavljenih na vrhovima stubova, podižu se sve

tavanice u paketu, i zatim, jedna po jedna, ostavljaju na nivou sprata za koji su

projektovane, slika 1. Ukoliko su stubovi armiranobetonski, veza između tavanice i stuba se

najčešće ostvaruje tako što se u stubovima ostavljaju otvori, kroz koje se, nakon što je paket

tavanica „prošao“ kotu oslanjanja, provlače čelični profili na koje se zatim spušta tavanica

tog sprata [1].

6. ZAKLJUČAK

Naknadno prethodno napregnute ploče u zgradama se najčešće koriste kao međuspratne

konstrukcije – tavanice. Izbor odgovarajućeg konstruktivnog sistema zavisi od konkretnog

problema – dispozicije objekta, raspona, opterećenja, eventualnih specijalnih zahteva.

Zahvaljujući činjenici da prethodno naprezanje omogućava miniminalne dimenzije uz

kontrolu deformacija i prslina, kao i mogućnostima ranog prednaprezanja i brzog skidanja

oplate, naknadno prethodno napregnute tavanice u mnogim slučajevima predstavljaju

racionalnije rešenje u odnosu na klasične armiranobetonske tavanice.

LITERATURA

[1] Marinković, S. Prethodno napregnute betonske tavanice. Beograd: Građevinski fakultet u

Beogradu, 2005, 251.

[2] Concrete Society Technical Report. Post-tensioned Concrete Floors-Design Handbook.

London: The Concrete Society, 1994, 159.

[3] Lin, T.Y., Burns, N.H. Design of prestressed concrete structures. Third edition. US: John

Wiley&Sons, 1981, 428-461.

[4] Nilson, A.H. Design of prestressed concrete. Second edition. US: John Wiley&Sons, 1987,

374-470.




Dragana Mecanov 1

TIPOLOGIJA ARHITEKTONSKIH SKLOPOVA

I STAMBENIH JEDINICA IZGRAĐENIH

U IMS SISTEMU

Rezime

"Tipologija arhitektonskih sklopova i stambenih jedinica izgradjenih u IMS sistemu"

predstavlja prilog israživanjima tipoloških studija stambene arhitekture. Stambena izgradnja

u Beogradu postiže maksimum, u velikoj meri primenom IMS sistema graĎenja. Stambene

jedinice moguće je klasifikovati na više načina tj. kriterijuma za tipološko razvrstavanje.

Ovo istraživanje na temu tipologije posleratne stambene arhitekture otvara mnoga različita

pitanja, i takoĎe, može dati preporuke za projektovanje savremene stambene izgradnje.

Ključne reči: Tipologija, stamb.arhitektura, arhitektonski sklop, konstruktivni sistem

THE TYPOLOGY OF ARCHITECTURAL

STRUCTURES AND FLATS BUILT USING

THE IMS SYSTEM

Abstract

“The Typology of architectural structure and flats built in IMS system” present

contribution to investigation of the development of forms throughout building construction

history. It resulted in a large number of residential buildings built in IMS system, blocks

and estates providing the basis for analyses and typological classifications.

Dwelling units can be devided in accordance with several criteria for typological

classification. This study of the typology of residential architecture raised a few questions,

and also, can give us recommendations for the design of contemporary residential housing.

Key words: typology, residential architecture, architectural structure, structural system

1 Mr, dipl. inž. arh., Projmetal a.d., [email protected]

Period nakon Drugog sv.rata do 80-ih godina XX veka, predstavlja period najintenzivnije

gradnje u istoriji Beograda, a blizu 80% stambenog fonda čine objekti izgraĎeni u ovom

periodu. Generalno, prema svojim glavnim oblikovnim karakteristikama, mogu se

determinisati sledeći tematski okviri:

- stambena arhitektura prvog petogodišnjeg plana industrijalizacije zemlje 1947-1952.

- stambena izgradnja redefinisanja modela 1952-1957.

- stambena izgradnja prefabrikovanih elemenata – vrhunac „industrijske moderne“ 1958-

1965.

- period razvoja novih mogućnosti u oblikovanju 1966-1967.

- period razvoja „skulptoralne moderne“ 1968-1980.

Postoje mnogi primeri stambene izgradnje u manjoj ili većoj meri realizovani koje nije

moguće grubo klasifikovati prema periodu u kome su nastajali, niti imaju čvrste stilske

karakteristike tj. odrednice:

- tendencije i pokušaji definisanja modela optimalnih stambenih zgrada

- koncepcije „beogradske autorske škole stanogradnje“ od 1953. do daljnjeg angažovanja

individualnih autora

U najširem smislu, svrha svake tipološke studije je bliže upoznavanje razvoja oblika u

istoriji graĎenja. TakoĎe, svaka tipologija ostaje otvorena za razradu, proučavanje,

preispitivanje i negiranje. Time se otvaraju mogućnosti za dalja razmatranja i nove

zaključke o posleratnoj stambenoj projektantskoj praksi, teoretskim istraživanjima i

terminološkim i naučnim dostignućima u stambenoj izgradnji.

Ovo istraživanje otvara mnoga pitanja meĎu kojima:

- da li su i pre pojave odreĎenog tipa postojali elementi koji se ovde pojavljuju?

- da li u okviru svake tipologije postoje najave odreĎenih pojava koje će se manifestovati

kao grupne?

- da li bi „industrijska moderna“ i uopšte moderna stambena arhitektura, izgledala

drugačije, da su stambene politike funkcionisale na drugačiji način?

- da li postoji mogućnost definisanja tj. izdvajanja oblika koji reprezentuju odreĎeni

politički metod?

- da li postoji mogućnost definisanja optimalnih oblika i preporuka za projetovanje i

savremenu stambenu izgradnju na početku XXI veka?

1. RAZVOJ INDUSTRIJALIZOVANIH SISTEMA

Sredinom pedesetih godina u dnevnoj štampi, kao i u stručnim časopisima mnogo se pisalo

o mogućnostima povoljnijeg i jeftinijeg graĎenja stanova. Tako su, kao tendencija toga

vremena bili pozivani svi stručnjaci (arhitekte, inženjeri, ekonomisti, kao i politički i javni

radnici), i svi zainteresovani pojedinci, graĎani i radne organizacije da daju doprinos

svojom saradnjom ovoj težnji1. Konferencija “MeĎunarodne federacije za stanovanje i

1 Ako se uzmu u obzir stambene politike i monopol državne svojine u realizaciji stambenih naselja,

kao i modeli stambenih zgrada nastalih u ovo vreme, ne može se zaobići utisak da je tendencija

projektovanja kao faktora u cilju jeftinijeg graĎenja bila zanemariva, jer su u izgradnji bili

učestvovali i drugi faktori a koji nisu doprinosili tome da cena kvadrata stambenog prostora u

Beogradu bude jeftinija. Tendencije prema kojima se smatralo da svaka struka u svom domenu treba

da doprinese ekonomičnijem graĎenju i rešavanju stambenih problema, kulminirala je sredinom

pedesetih god..

urbanizam” i “MeĎunarodne unije porodičnih organizacija” održana je u aprilu 1957.

godine u Kelnu (Köln), i obraĎivala je pitanja minimalnih stambenih površina1. Nedostatak

naših uputstava za projektovanje do tada, bio je što do tada nije data gornja i donja granica

korisne površine stana, već samo jedna cifra, koja se podrazumevala kao gornja granica, a

volji projektanata je bilo prepušteno ds se ona bez ograničenja spušta.

1.1.1. Tabela 1. Minimalne površine stana kao funkcije veličine porodice (upoređeno

sa našim uputstvima)

Indeks

kapaciteta

1,2 2,3 2,4 3,4 3,5 3,6 4,6 4,7 4,8 5,8

Kelnske

odredbe (m2)

---- 51,5 56,5 60,5 69,2 76,2 80,2 86,7 93,7 97,7

Uputstva (m2) 34 50 60 60 65 70/75 ---- 75/85 80/95 80/95

Kasnije u istraživanjima napisanim u Centru za stanovanje IMS, autorke Branke Gavrilović,

pojavljuju se parametri minimalnih i maksimalnih dimenzija za stambene strukture2.

Savetovanje jugoslovenkih arhitekata u Dubrovniku 1950. godine praktično se

poklopilo sa prekretnicom u razvoju jugoslovenske arhitekture prouzrokovane političkim

prilikama u zemlji3. Prvo Jugoslovensko savetovanje o stambenoj izgradnji i

stanovanju u gradovima je organizovano i održano u Ljubljani 1956. godine. Cilj je bio

rešavanje složenih problema stambene izgradnje i stanovanja. Godine 1958. Ekonomski

Institut SR Srbije ponovio je izdao novo izdanje kataloga “Pregled tipskih projekata malih

stambenih zgrada”, koji je u odnosu na predhodni doneo niz novih koncepcija, rešenja,

ideja, projekata4. Iz osnova predstvljenih u katalogu, razvijaju se odreĎene tipološke

sheme. Kako je to ranije uradio Savet za graĎevinarstvo i komunalne poslove SR Srbije,

1“Projekat kao faktor za jeftinije građenje”, Čovjek i prostor, IV, br.69, (Zagreb, 1957.), str.2.

OdreĎene su: minimalne korisne površine stana kao funkcije veličine porodice, i progresija koštanja i

veličine stana kao funkcije veličine porodice. Korisne površine stana, odreĎene na ovoj konferenciji,

nisu se mogle tretirati kao norme, već minimalne površine. 2 Gavrilović, B.: Funkcionalni aspekti veličine stana, Centar za stanovanje IMS, Beograd, 1973. Temeljni princip kod sastavljanja normativa kelnske konferencije bio je da jedna veća soba služi

isključivo dnevnom boravku, kao zajednička prostorija, a ostale manjih kvadratura izolovane od

dnevnog boravka za spavanje ili rad. Pri definisanju standarda stambenih zgrada, i usvajanju

jedinstvenih odredbi i stambene politike Evropske Unije, Kelnske preporuke su odbačene od strane

stručnih institucija kao prevaziĎene. 3 Nakon političkog raskida sa SSSR-om stvorena je atmosfera koja će prouzrokovati situaciju da je

FNRJ bila sve više rasterećena od spoljnih političkih pritisaka. To podrazumeva i izvesnu ekonomsku

nezavisnost, jačanje privrede, i u odreĎenom smislu demokratizaciju društva. Sa druge strane,

nedostatak stanova ostao kao gorući problem u socijalnom smislu. Na Savetovanju jugoslovenskih

arhitekata izlagale su se ideje koje se odnose na raskid sa duhom kolektivizma, (veoma specifičnog za

SSSR), i sa besomučnim ponavljanjem arhitekture uniformisani oblika i prostorne strukture. 4 Ovo izdanje predstavlja proširenje predhodnog izdanja iz 1953. god., sa projektima izraĎenim od

1954. god..

slično je i Zavod za unapreĎenje komunalne delatnosti SR Srbije raspisao 1962. godine

konkurs za izradu tipskih projekata stambenih zgrada koji su u organizaciji Zavoda

razraĎeni i prikazani u publikaciji “Projekti spratnih stambenih zgrada”. U katalogu je

prikazano 17 tipova zgrada sa 63 različita tipa stanova. Centar za unapreĎenje

graĎevinarstva Savezne graĎevinske komore postao je 1958. god. samostalna ustanova pod

nazivom Jugoslovenski graĎevinski centar. MeĎutim, njihova aktivnost na

osavremenjavanju seže u nekoliko godina ranije, kada je Savezna graĎevinska komora,

Centar za unapreĎenje graĎevinarstva, 1955. god. predložen je standard za osnovni

graĎevinski modul. Predlog komisije1 “Jedinstveni modularni sistem u zgradarstvu” usvojen

je kao jugoslovenski standard.

Postoje brojni kriterijumi za tipologizaciju stambene arhitekture, na osnovu kojih je

moguće formirati tipološke klasifikacije. Kriterijumi za formiranje tipološke

klasifikacije na osnovu programa ili sadrţaja stanova su: kvadratura stambenih

jedinica, broj prostorija u stanu, zoniranje stambene površine i broj eventualnih zona

(ekonomska, individualna, zajednička, dnevna/noćna, dečija, roditeljska itd),

opremljenost stana instalacijama infrastrukture, i završne obrade u izboru određenih

materijala. Kriterijumi za formiranje tipologije na osnovu odnosa funkcije i forme su

funkcionalne povezanosti kroz organizaciju u zonama, postojanje prostorija koje

imaju dve ili više funkcija u stanu, kao i unificiranje raspona i standardizacija

sadrţaja prema proizvodnim merama građevinskih komponenata, i insistiranje na

određenoj formi stana usled uklapanja u okviru arhitektonskog sklopa. Kriterijumi za

formiranje tipologije na osnovu stepena u razvoju prepoznatljive strukture

predstavljaju u stvari kriterijume koji bi se mogli formirati samo na osnovu temeljnog

poznavanja stanova ovog perioda, njihove tipologije, i analize velikog broja primera.

Zato se u tom slučaju može osloniti na istraživanje o analizi programskog sadržaja „Izveštaj

komisije JCG za izradu predloga standarda ureĎaja, i opreme u stambenoj izgradnji“, kao i

deo o razvoju. Osn.kriterijumi za tipologiju na osnovu hronološke analize razvoja prostorne

strukture su: god.projektovanja i izgradnje, sadržaj i opremljenost stanova instalacijama

infrastrukture, i završne obrade u izboru odreĎenih materijala.

2. TIPOLOŠKA ANALIZA SKLOPOVA

Nisu svi razmatrani primeri stambenih zgrada izgraĎeni u IMS sistemu, naprotiv,

analizirane su i zgrade graĎene u drugim industrijskim prefabrikovanim sistemima. One se

nabrajaju u tipologiji, jer veoma mnogo korespondiraju sa IMS sistemom, često imaju

sličnu logiku kada je u pitanju odnost organizacije prostora i konstruktivnih elemenata, i

1 Komisija je bila u sastavu: Mate Bajlon, Milan Zloković, Inž. Skaberne, ispred SGK za

standardizaciju inž.Lazić i od SG komore inž. Mole. U delokrug svoga rada, centar je ubrajao i izradu

predloga “Uputstava” za sprovoĎenje modularne koordinacije u stambenoj izgradnji. U vezi sa tim

formirane su i tzv. radne grupe za pojedine standarde 1959. god.. Montažne stambene zgrade uzimale

su maha. God. 1960. održano je savetovanje FAO u organizaciji Ujedinjenih nacija, na kome je Mate

Bajlon držao saopštenje, i tu se prvi put pominje tema proširene komunikacije. Ova tema postojala i u

projektim astanova skandinavskih zemalja, tj.u Švedskoj.

postižu identične raspone i rešenja u organizaciji arh.sklopova tipskih etaža i stambenih

jedinica. Tipološka analiza sklopova moguća je u odnosu na:

a) dispoziciju i orijentaciju na parceli

b) oblik osnove tipskog sprata

c) vrste vertikalne i horizontalne komunikacije

d) sloţenost i broj stambenih jedinica

Prema dispoziciji i orijentaciji stambenih zgrada na parceli, postoje dva osnovna tipa

stambenih sklopova:

Tip 1 – slobodnostojeći objekti, sa dvostranom orijentacijom – ka frontu, i ka unutrašnjosti

parcele (novobeogradski blokovi 22, 29,30, 45, 70, 19a)

Tip 2 – slobodnostojeći objekti, sa orijentacijom ka unutrašnjosti parcele (kule u bloku 30,

blok 61, blok 64, )

Prema obliku osnove tipskog sprata stamb.zgrada na parceli, postoje 3 osnovna tipa:

Tip 1 – centralno osno postavljena osnova, kvadratnog, i češće oblika razvijenog iz

kvadrata. Tipičan primer je sa 4 stana na tipskoj etaži sa dvostranom orijentacijom na uglu

blok 22

Tip 2 – koridorni lamelni, sa nizom stambenih jedinica sa dve strane centralno postavljenog

hodnika

Tip 3 – osnove nastale multiplikovanjem matrice koja sadrži 1, 2, 3 ili 4 stambene jedinice,

blok 29, blok 61, 62

Svaki od navedenih osnovnih tipova razvio je podtipove koji se tiču broja stambenih

jedinica na etaži, i kombinacije gde su zahvaljući kreativnom potencijalu IMS sistema

razvijani u specifične tipologije osnova tipskih spratova tj. arhitektonskih sklopova.

U okviru jednog bloka, najčešće se pojavljuje više različitih stambenih sklopova.

Prema vrstama vertikalne i horizontalne komunikacije u zgradi, postoje 4 osnovna tipa:

Tip 1 – vertikalna komunikacija u centralnom delu sklopa, (jednokrako, dvokrako, trokrako

ili četvorokrako stepenište) dok horizontalnih komunikacija nema, nego podesti ujedno

predstavljaju hodnike, tj.jedine horizontalne komunikacije, i to su blok 45 i 70.

Tip 2 – vertikalna komunikacija u centralnom delu sklopa, jednokrako, dvokrako, trokrako

ili četvorokrako stepenište pozicionirano tako da se na njega nadovezuju horizontalne

komunikacije – hodnici.

Tip 3 – horizontakne komunikacije koje se protežu longitudinalno, koridorno, povezujući

niz od više stambenih jedinica na etaži, kao na primeru lamela u bloku 22.

Tip 4 – horizontalne komunikacije koje se razvijaju u nepravilnom obliku, forma „T“,

krstastom, ili slično, kao u naselju Kneževac-Kijevo, bloku 28 na Novom Beogradu itd.

U odnosu na sloţenost i broj stambenih jedinica, postoji najrazličitiji broj projektovanih i

izvedenih arhitektonskih sklopova, pa bi se u najopštijem smislu mogla izdvojiti dva tipa:

Tip 1 – sa 2 do 4 stambene jedinice na tipskoj etaži, i

Tip 2 – sa 5 i više stambenih jedinica na tipskoj etaži, što u slučajevima lamela moće biti i

dvocifren u velikim stambenim lamelama.

3. TIPOLOŠKA ANALIZA STAMBENIH JEDINICA

Prema broju korisnika, studije uraĎene u Centru za stanovanje IMS, svoje elaborate bazirali

su na dva, tri, četiri, pet ili šest članova, u slučajevima, kada su se opredeljivali za zoniranja

prema generacijskoj podeli. Tipološka analiza stamb.jedinica moguća je u odn. na: a) broj

korisnika

b) strukturu stana

c) odnos funkcionalnih zona u stanu (boravak/rad/odmor...)

d) organizaciju komunikacija unutar stambene jedinice

Prema strukturi stanova ova tipologija u mnogome je uslovljena hronološkim razvojem

stambene arhitekture, i pokazuje razvoj prostorne organizacije stana usko vezane za

definisane konstruktivne raspone ind.prefabrikovanih elemenata, specifičnih dimenzija i

raspona. Prema strukturi stanova, razlikujemo četiri osnovna tipa stanova:

Tip 1 – stanovi prema GIS shemama, modularni rasponi sa osnovnim modulom od 125 cm

(2x60 cm + 5 cm tolerancije).

Tip 2 – stanovi sa karakterističnim rasponima u IMS sistemu raspona 3.60, 4.20 i 7.20 m.

Tip 3 – stanovi projektovani u sistemima od po šest metara, panelnog, skeletnog ili

kombinovanog konstruktivnog sklopa.

Tip 4 – nepravilnih i nederminisanih dimenzija i raspona, kao npr.blok 30 na Novom

Beogradu.

Po pitanju odnosa funkcionalnih zona u stambenim jedinicama, postoje:

Tip 1 – boravak+odmor

Tip 2 – boravak+rad+odmor

Tip 3 – dnevna zona boravka + noćna zona odmora + ekonomske prostorije

Tip 4 – ujedno dnevna i noćna zona boravka+zona higijene

Tip 5 – kombinovani stanovi, generacijske podele, funkcionalnih zona itd., u zavisnosti od

perioda, i ciljne grupe kojoj su bili namenjeni.

Organizacija komunikacija unutar stambene jedinice, determiniše sledeće tipove:

Tip 1 – stanovi sa kružnom vezom

Tip 2 – stanovi sa trpezarijom u zoni proširene komunikacije

Tip 3 – stanovi sa dnevnim boravkom kao zoni komunikacije, tzv.prolazna dnevna soba

Tip 4 – stanovi sa izdvojenim prostorima predsoblja i hodnika, iz kojih se ulazi u druge

sobe i prostorije, i koje su ujedno tampon sloj izmeĎufunkcionalnih zona.

Tip 5 – kombinacija navedenih rešenja komunikacija, i netipska rešenja.

Tipologija takoĎe, može biti od koristi za definisanje programskih rešenja i optimalne

prostorne organizacije u savremenom projektovanju stambenih zgrada. Za vreme rada na

ovom tekstu, namera je bila prepoznati izvesne kvalitete, i napraviti preporuke za

savremeno graditeljstvo, koje teži jeftinijim metodologijama i realizacijama, lokalnim i

ekološkim materijalima. Nepostojanje stamb.politika, doprinosi činjenici da dominira

tržišni način projektovanja sklopova i stamb.jedinica, što podrazumeva minimalni prostor

zajedničkih vertikalnih i horizontalnih komunikacija. Po pitanju prostorne organizacije

stanova, sva tipska rešenja su zahvaljujući svojoj racionalnosti primenjiva, bez obzira na

sve promene stamb.politika, materijalizacija, projektnog finansiranja i drugih faktora.

LITERATURA

[1] Gavrilović, B.: Funkcionalni aspekti veličine stana, Centar za stanovanje IMS, Beograd, 1973.

[2] Mecanov, D.: Valorizacija modernističke baštine na primeru stambene arhitekture Beograda

od 1947.-1967. godine, magistarska teza, Arhitektonski fakultet, Beograd, 2006.

[3] “Projekat kao faktor za jeftinije graĎenje”, Čovjek i prostor, IV, br. 69, (Zagreb, 1957.), str. 2.




Mihailo Muravljov1

DRUMSKI MOST NA RECI ŽELJEZNICI

– NASELJE VOJKOVIĆI (SRPSKO SARAJEVO)

Rezime

U radu se opisuje konstrukcija drumskog mosta sa atheziono prednapregnutim montaţnim

glavnim nosačima. Most ima šemu raspona 19,6m+20,2m+19,6m, pri čemu njegov

poprečni presek formira pet poduţnih nosača T-preseka od betona MB 50. Preko ovih

nosača na licu mesta izvodi se armiranobetonska kolovozna ploča debljine 18cm. U fazi

eksploatacije most radi kao kontinualna konstrukcija, pa je za pokrivanje pozitivnih i

negativnih momenata primenjena i "meka" armatura. U radu se takođe prikazuju i neki

karakteristični rezultati dobijeni ispitivanjem mosta pod probnim opterećenjem.

Ključne reči:

atheziono prednaprezanje, montaţni nosač, probno opterećenje

ROAD BRIDGE ACCROSS RIVER ZELEZNCA

– COLONY VOJKOVICI (SERBIAN SARAJEVO)

Summary

Paper presents the structure of the road bridge with adhesion type pre-stressed prefabricated

main beams. The bridge spans are 19.6 m + 20.2 m + 19.6 m, while the cross section is

formed of five longitudinal T-beams made of concrete grade 50. Over these prefabricated

beams, on site, is erected reinforced concrete bridge deck with thickness of 18 cm. For

exploitation phase, traffic loads, the structure behaves as continuous and additional

classical reinforcement is added for live load positive and negative bending moments. Also,

some specific results obtained during load proof testing of the structure are presented.

Keywords:

adhesion pre-stressed, prefabricated beams, load testing


Most preko reke Ţeljeznice, na putu koji povezuje Srpsko Sarajevo sa naseljem Vojkovići,

predstavlja konstrukciju sa tri polja oslonjenu na stubove S-1, S-2, S-3 i S-4, pri čemu je, uz

određene rekonstrukcije, kao stub S-4 iskorišćen stub koji je postojao i u sklopu ranijeg -

porušenog mosta.

Predmetna konstrukcija ima šemu raspona 19,60 + 20,20 + 19,60m. Širina kolovoza na

mostu je 7,00m, pri čemu kolovozna površina ima jednostran poprečni nagib od 2,5%. U

okviru poprečnog preseka prisutne su i dve pešačke staze širine 1,60m, što zajedno sa

kolovozom i ogradom daje ukupnu širinu kolovozne konstrukcije mosta od 10,60m.

Glavnu (rasponsku) konstrukciju mosta formira pet prednapregnutih nosača T preseka

preko kojih je nakon montaţe, a radi monolitizacije konstrukcije, izlivena

armiranobetonska kolovozna ploča debljine 18cm. Zajedno sa pločom izvedeni su i

poprečni nosači iznad krajnjih i srednjih stubova, tako da je za fazu eksploatacije dobijena

kontinualna mostovska konstrukcija.

Srednji stubovi mosta rešeni su u formi dva okrugla stuba prečnika 1,20m na osovinskom

razmaku 6,0m. Ovi stubovi su međusobno povezani poprečnom gredom koja sa poprečnim

nosačima gornjeg stroja obrazuje krutu vezu u okviru konstrukcije. Navedeni stubovi su u

stvari nadzemni delovi bušenih šipova Ø120cm (nastavci tih šipova) čiji su krajevi (baze)

fundirani u sloju šljunka. Na taj način dobijena je računska nosivost svakog šipa od cca

4000kN, koja je u konkretnim uslovima bila dovoljno veća od opterećenja kojima su

predmetni šipovi izloţeni tokom eksploatacije mosta.

Krajnji stub S-1 takođe je fundiran na dva bušena šipa Ø120cm. Preko ovih šipova

izvedena je naglavnica preseka 1,6/1,4m koja, u stvari, predstavlja temeljnu gredu obalnog

stuba širine (debljine) 90cm. Za ovaj stub su vezana dva paralelna krila koja omogućavaju

završetak nasipa kojim se prilazi mostu, odnosno koja omogućavaju formiranje kegli i

kosina nasipa. Na taj način, uzimajući u obzir ukupnu visinu armiranobetonske konstrukcije

koja se nastavlja iznad šipova, dobijen je stub mosta praktično potpuno okruţen

zemljanom masom i masom "mršavog" betona između krila.

Kao što je već rečeno, drugi obalni stub mosta S-4 u stvari je stub porušenog objekta koji je

odgovarajućim intervencijama prilagođen novoj konstrukciji, odnosno novom

eksploatacionom opterećenju.

Na slici 1a. prikazuje se izgled mosta, dok se na slici 1b. prikazuje poduţni presek kroz

osovinu mosta. Na slici 2, pak, daje se poprečni presek mosta.

Rasponsku konstrukciju mosta u poprečnom preseku, kao što pokazuju slike 1 i 2, čine

atheziono prednapregnuti prefabrikovani nosači (po pet komada u svakom polju) duţine

19m, marke MB 50. Radi monolitizacije konstrukcije, kao što je već rečeno, preko

montiranih nosača izvedena je armiranobetonska kolovozna ploča debljine 18cm, pri čemu

su, zajedno sa pločom, betonirani i poprečni nosači iznad krajnjih i srednjih stubova mosta.

Prednaprezanje prefabrikovanih-montaţnih nosača o kojima je reč izvedeno je

pravolinijskim uţadima prečnika Ø15,2mm koja su se pruţala celokupnim duţinama

nosača, pri čemu su aktivne duţine pojedinih uţadi kod svih nosača smanjivane idući od

sredina nosača prema krajevima. Navedeno smanjivanje aktivnih duţina izvedeno je

primenom plastičnih cevi koje su na uţad bile navlačene izvan zona njihovih aktivnih

duţina.

Na slici 3 prikazan je plan kablova u prefabrikovanim-montaţnim nosačima.

12

01

20

12

0

18

5

12

0

90

20

0

52

0,7

55

20

,80

52

0,8

15

20

,84

5

19

60

19

60

20

20

51

3,4

618

120

Asfa

lt +

hid

rola

cija

7cm

Mo

nt. n

osa

č v

isin

e 9

0cm

, d

užin

e 1

9m

Mo

nt. n

osa

č v

isin

e 9

0cm

, d

užin

e 1

9m

Mo

nt. n

osa

č v

isin

e 9

0cm

, d

užin

e 1

9m

51

2,3

5

51

4,6

9

Na

se

lje V

ojk

ović

i

b.)

P

OD

UŽ

NI P

RE

SE

K K

RO

Z O

SO

VIN

U M

OS

TA

a.)

IZ

GL

ED

MO

ST

A

S-1

S-2

S-3

S-4

16

0

Slik

a 1

Sli

ka 1

.

Asfalt + hidroizolacija 7cm

Ivičnjak 18/24 cm

POPREČNI PRESEK

1% 1%2,5%

38

19 19

18

90

200 200 200 200

60

60

601

20

81 81

28 28160 160

900

40 40

600

8 81060

1076

F120 F120

700

Slika 2

Slika 2.

5x5

,55

,35

,33

8

4x55

90

8

6

20

0

PL

AN

KA

BL

OV

A Z

A J

ED

NU

PO

LO

VIN

U N

OS

AČ

A D

UŽ

INE

19

mP

RE

SE

K U

SR

ED

INI

NO

SA

ČA

31

63

17

31

7

95

0cca

10

0

10

0 1

00

10

0

28

ak

tiv

nih

uža

di

15

,2m

m

28

ak

tiv

nih

uža

di 1

5,2

mm

22

ak

tiv

na

uže

ta 1

5,2

mm

22

ak

tiv

na

uže

ta 1

5,2

mm

10

ak

tiv

nih

uža

di 1

5,2

mm

10

ak

tiv

nih

uža

di 1

5,2

mm

28

ak

tiv

nih

uža

di

15,2

mm

2

2 a

kti

vn

a u

že

ta 1

5,2

mm

1

0 a

kti

vn

ih u

ža

di 1

5,2

mm

Slik

a 3

Sli

ka 3

.

S obzirom da u fazi eksploatacije most radi kao kontinualna konstrukcija, za pokrivanje

statičkih uticaja, osim prednaprezanja, primenjeno je i armiranje običnom ("mekom")

rebrastom armaturom. To se odnosi na sve nosače u krajnjim poljima konstrukcije (na

njihove donje zone) i na oslonačke preseke iznad stubova S-2 i S-3 (u gornjim zonama

konstrukcije). Armatura za pokrivanje momenata u krajnjim poljima mosta ugrađena je u

prefabrikovane-montaţne nosače pre njihovog betoniranja, dok je armatura za pokrivanje

negativnih oslonačkih momenata smeštena u armiranobetonskoj ploči debljine 18cm koja je

izbetonirana na licu mesta. Na taj način konačno je dobijen delimično prednapregnut

kontinualni nosač ukupne visine 108cm (90cm montaţni nosači +18cm ploča izvedena na

licu mesta).

Oslanjanje poduţnih montaţnih nosača konstrukcije na obalne stubove izvedeno je preko

leţišta NAL 200x250/3 sloja (po pet komada na svakom stubu).

Na mostu je izveden kolovoz od asfalt betona debljine 6cm; ovaj zastor je postavljen preko

bitumenske hidroizolacije debljine cca 1cm.

Na krajevima mosta, kod stubova S-1 i S-4, izvedene su polimer-asfaltne dilatacije sistema

THORMA-JOINT.

Slika 4

Slika 5

Na slici 4 prikazuje se montaţa jednog prefabrikovanog nosača pomoću autodizalice, dok

se na slici 5 prikazuje faza monolitizacije konstrukcije, tj. faza betoniranja na licu mesta

poprečnih nosača i ploče debljine 18 cm.

Slika 6.

Na slici 6 prikazuje se jedna od faza ispitivanja gotove konstrukcije mosta pod probnim

opterećenjem. Sprovedeno ispitivanje je pokazalo da su izmerene veličine, kako opštih

deformacija (ugiba) tako i lokalnih deformacija (preko kojih su dobijene vrednosti napona),

u proseku oko 20% manje od odgovarajućih računskih vrednosti. Pri tome je potvrđeno da

konstrukcija, bez obzira što je izvedena dvofazno (od montaţnih nosača i ploče

izbetonirane na licu mesta), radi potpuno monolitno. Ekstremna vrednost dinamičkog

koeficijenta dobijena merenjem, pak, iznosila je 1,107, što je manje od vrednosti 1,250 koja

je primenjena pri proračunu konstrukcije.

Projekat mosta izrađen je od strane OD GP »PUT«, Srpsko Sarajevo (odgovorni projektant

M.Glogovac, glavni projektant M.Muravljov).

Most je izveden 2002. godine takođe od strane OD GP »PUT«, Srpsko Sarajevo (direktor

Miloš Glogovac, dipl.inţ.građ.).

Ispitivanje mosta izvršio je Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu - Institut za

materijale i konstrukcije (IMK).

LITERATURA

[1] GLAVNI PROJEKAT: Most na rijeci Ţeljeznici za naselje Vojkovići, ODGP«PUT«, Srpsko

Sarajevo

[2] Izveštaj o ispitivanju novog drumskog mosta na reci Ţeljeznici - naselje Vojkovići (Srpsko

Sarajevo), Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu - Institut za materijale i konstrukcije

(IMK), Beograd, april 2002.




Mihailo Muravljov1

PROBLEMATIKA INJEKTIRANJA KABLOVA

ZA PREDNAPREZANJE CEMENTNIM

SMEŠAMA SPRAVLJENIM SA ADITIVIMA NA

BAZI ALUMINIJUMSKOG PRAHA Rezime Kod cementnih smeša za injektiranje kablova spravljenih sa aditivima na bazi aluminijumskog

praha mnogo lakše se nego pri primeni isključivo mešavina cement/voda ostvaruju zahtevana

svojstva smeša - u prvom redu malo izdvajanje vode i mala promena zapremine. Ovaj efekat se

ostvaruje tako što se pri hidrataciji cementa u prisustvu aluminijumskog praha oslobaĎa

vodonik, koji u injekcionoj smeši formira sistem mehurića. MeĎutim, prisustvo ovih mehurića

za sobom povlači i odreĎene negativne efekte, a pod odreĎenim uslovima može da dovede i do

pojave tzv. vodonične krtosti čelika. Stoga aditive na bazi aluminijumskog praha u smešama za

injektiranje kablova treba primenjivati sa velikom opreznošću.

Ključne reči

injekciona smeša, aditiv, aluminijumski prah, vodonik, vodonična krtost

PROBLEMS OF POST-TENSIONING CABLE

GROUTING WITH CEMENT ADMIXTURE WITH

ALUMINIUM POWDER BASED ADDITIVES

Summary

By cement based post-tensioning cable grouting (injection) admixture with aluminum powder

based additives is easier to fulfill requirements of water extraction and small volume change

then it is in the case of application cement-water mixture without additives. This effect is carried

out because of the hydrogen releasing during cement hydration process in presence of aluminum

powder, which forms mesh of bubbles in grouting admixture. But, presence of these bubbles has

some negative effects, and under specific conditions, can produce so-called hydrogen brittleness

of steel. Because of this effect application of this type grouting admixture should be carried out

very carefful.

Keywords

Grouting admixture, aluminum powder, hydrogen, hydrogen brittleness


Da bi se dao odgovor na pitanje o podesnosti zaštite kablova za prednaprezanje

primenom cementnih injekcionih smeša spravljenih sa aditivima na bazi

aluminijumskog praha, neophodno je da se prethodno odgovori na pitanje zbog čega

se u tehnici prednaprezanja, kao obavezan, uopšte primenjuje postupak injektiranja

kablova cementnim injekcionim smešama. Taj odgovor je vrlo jednostavan i može da

se svede na iskaz: injektiranje masama na bazi cementa primenjuje se

(1) radi antikorozione zaštite čelika i

(2) radi uspostavljanja athezione veze između kablova za prednaprezanje i

betona.

Zaštitom pod (1) obezbeĎuje se veća trajnost, dok se vezom čelik-beton pod (2)

ostvaruje povećanje sigurnosti na lom prednapregnutih konstrukcija.

Da bi neka injekciona smeša na bazi cementa zadovoljila uslove zaštite kablova od

korozije i bila efikasan medijum za uspostavljanje spoja izmeĎu čelika za

prednaprezanje i betona, ona mora da ima:

a. zadovoljavajuću protočnost-fluidnost, kako bi se sa umerenim pritiscima koji treba

koristiti pri injektiranju obezbedilo da upotrebljena masa u potpunosti ispuni sve

prazne prostore unutar zaštitinih cevi kroz koje prolaze kablovi;

b. malo izdvajanje vode i malu promenu zapremine, pošto pri većim izdvajanjima vode

i većim smanjenjima zapremine u gusto popunjenim cevima dolazi do odreĎenog

»ogoljavanja« kablova;

c. dovoljno visoku čvrstoću pri pritisku, koja je s jedne strane od značaja za

ostvarivanje veze čelik-beton, a s druge strane garancija kompaktnosti (niske

poroznosti) i visoke zapreminske mase injekcione mase, čime se obezbeĎuje

efikasnija zaštita od korozije;

d. dovoljnu otpornost na dejstvo mraza, pošto u očvrslom cementnom kamenu uvek

postoji izvesna količina vode koja ne može da ispari iz cevi za voĎenje kablova (ili

je to isparavanje veoma dugotrajan proces), pa pri smrzavanju prisutne vode može

da doĎe do razaranja strukture cementnog kamena.

Ovde se napominje da se zaštita čeličnih kablova za prednaprezanje od korozije, isto

kao i zaštita armature u armiranobetonskim konstrukcijama, načelno ostvaruje na dva

načina:

- putem fizičke zaštite, koju predstavljaju zaštitni slojevi betona do kablova,

uključujući tu i injekcionu masu koja koja kao svojevrsni »izolator« neposredno

okružuje kablovski čelik;

- putem elektrohemijske zaštite, pošto injekciona masa na bazi cementa oko kablova

formira alkalnu sredinu u kojoj je nemoguće odvijanje elektrohemijske reakciju koja

u suštini proizvodi efekte korozije čelika.

Napred navedeni opšti uslovi koje treba da zadovolji neka injekciona smeša za kablove

za prednaprezanje praktično se svode na zadovoljavanje sledećih konkretnih uslova:

- vodocementni faktor ............................0,40 do 0,45

- protočnost .................................................... 15 sec.

- maksimalno izdvajanje vode posle 3h ............... 2%

- promena zapremine ......................... 3% (-2 do 5%)

- čvrstoća pri pritisku ..................................... 30MPa.

Ovde se napominje da su kvalitet, način ugraĎivanja i ispitivanja cementnih injekcionih

smeša za injektiranje kablova za prednaprezanje kod nas definisani u još uvek važećem

standardu SRPS U.E3.015/1986 (Injekcione smeše za injektiranje kablova za

prednaprezanje), kao i u pratećim standardima SRPS U.M8.0,22, 0,23, 0,24 i 0,25.

Kako napred navedene uslove često ne može da zadovolji injekciona smeša koja se

sastoji isključivo od cementa i vode (prevashodno u zavisnosti od upotrebljenog

cementa), mase za injektiranje se spravljaju i sa različitim hemijskim i mineralnim

dodacima. U vezi sa tim najčešće se primenjuju aditivi superplastifikatori, pošto u

opštem slučaju vodocementni faktor injekcione smeše ne sme da bude veći od 0,45, ali

i neki drugi hemijski i mineralni dodaci. Na primer, kada se od injekcione smeše

zahteva otpornost prema dejstvu mraza, a pod uslovom da vodocementni faktor ne

bude veći od 0,40, u takvim slučajevima redovno se primenjuju aditivi tipa aeranata.

Za trajnost prednapregnutih konstrukcija od posebnog je značaja da injekciona smeša

ima ograničeno izdvajanje vode, odnosno, vezano za to, i dovoljno malu promenu

(smanjenje) zapremine – manju od 2%. Pošto je taj uslov ponekad teško ostvarljiv u

injekcionim smešama spravljenim isključivo od cementa i vode, radi kompenzacije te

pojave primenjuju se neka sredstva za nadimanje mase. To su po pravilu aditivi u

okviru kojih je osnovna konstituenta sitan aluminijumski prah, zahvaljujući kome

tokom hidratacije cementa (u toku reakcije sa alkalijama iz cementa) dolazi do

stvaranja slobodnog vodonika čiji mehurići proizvode efekat nadimanja.

Kako u principu povećanje zapremine injekcione smeše pri primeni aditiva na bazi

aluminijumskog praha ne bi trebalo da preĎe vrdnost od 5%, moglo bi se zaključiti da

primena ovakvog načina za izazivanje nadimanja mase ne može da proizvde nikakve

štetne posledice. MeĎutim, to ne može da se a priori prihvati kao tačno, pošto se mora

uzeti u obzir i sledeće.

Vodonik razvijen u injekcionim smešama usled prisustva aluminijumskog praha

dovodi do pojave mehurića koji proizvode značajno smanjenje zapreminskih mase

cementng kamena. Na primer, zapreminska masa očvrsle injekcione smeše sa

mehurićima nastalim usled prisustva aluminijumskog praha najčešće se kreće u

granicama 1800-1900kg/m3, dok »čist« cementni kamen uvek ima zapreminsku masu

veću od 2000kg/m3. Ovako osetna razlika u veličinama zapreminskih masa ukazuje da

cementni kamen sa mehurićima ima povećanu poroznost, odnosno smanjenu

kompaktnost, pa zbog toga on u principu predstavlja manje efikasan fizički »izolator«

koji okružuje kablovski čelik. S druge strane, pak, zbog prisustva mehurića dolazi i do

smanjenja površine kontakta izmeĎu »čistog« cementnog kamena i kablovskog čelika,

pa se može izvesti zaključak da su u takvoj situaciji kablovi okruženi i manje alkalnom

sredinom, koja je od suštinskog značaja za onemogućavanje elektrohemijske korozije

čelika.

Ovde se napominje da očvrsla injekciona smeša sa mehurićima proizvedenim usled

prisustva aluminijumskog praha u najvećem broju slučajeva ima zadovoljavajuću

čvrstoću pri pritisku (po pravilu veću od 30MPa). MeĎutim, ona i pored toga, a iz

napred navedenih razloga, u principu za kablove ne može da predstavlja onako

efikasnu zaštitu kao neka smeša bez mehurića.

Vodonik nastao tokom hemijske reakcije izmeĎu aluminijumskog praha i alkalija iz

cementa smešten je u mehurićima formiranim u injekcionoj smeši. Njegovo prisustvo u

toj masi je dugotrajnog karaktera, pošto on iz nje, kao i iz cevi za voĎenje kablova,

teško može da izaĎe. Ispitivanja pokazuju da on kao takav ne utiče štetno na čelik za

prednaprezanje. MeĎutim, to važi samo dok njegovo okruženje ima dovoljno visok

stepen alkalnosti. Čim se taj stepen snizi, a to se redovno javlja čak i u uslovima kada

je konstrukcija u neagresivnoj ili slaboagresivnoj sredini (usled karbonatizacije, vlage,

pa čak i vrlo niskih koncentracija gasovitih agenasa kao što su hlor i sumporni gasovi),

prisutan vodonik utiče na to da čelik postane krt. U takvim slučajevima se govori o tzv.

vodoničnoj krtosti čelika, koja je naročito prisutna kada je on izložen visokim

naprezanjima, a to je baš slučaj sa kablovskim čelikom.

S obzirom na sve napred rečeno, u praksi injektiranja kablova za prednaprezanje treba

sa velikom opreznošću u okviru injekcione smeše primenjivati adtive na bazi

aluminijumskog praha. Sa njima se, doduše, relativno lako obezbeĎuje zadovoljavanje

uslova malog izdvajanje vode i male promene zapremine, kao i uslova dovoljno visoke

čvrstoće pri pritisku, ali se time ulazi u rizik izlaganja čeličnih kablova većim

opasnostima od korozije, odnosno u rizik mogućeg smanjenja trajnosti konstrukcije.

Na osnovu višegodišnjeg iskustva stečenog pri izvoĎenju prednapregnutih konstrukcija

na našim prostorima, osnovne karakteristike smeše za injektiranje:

- protočnost,

- izdvajanje vode,

- promena zapremine,

- čvrstoća pri pritisku nakon 28 dana i

- otpornost prema mrazu

mogu biti zadovoljene i bez primene aditiva na bazi aluminijumskog praha, uz

eventualno korišćenje drugih hemijskih i mineralnih dodataka, a pod uslovom da oni ne

sadrže hloride. U vezi sa tim od bitnog značaja je usvajanje adekvatnog cementa kako

po vrsti (sastavu) tako i po klasi, kao i izvoĎenje injekcionih radova uz strogo

poštovanje tehnološke discipline. Naime, višegodišnje domaće iskustvo pokazuje da se

zaštitom kablova zasnovanom na napred navedenim principima, čak i kod vanserijskih

objekata, obezbeĎuju zahtevana nosivost i neophodna trajnost.

Slika 1. Deo kabla izvađenog iz konstrukcije i njegov izgled u poprečnom preseku

Ilustracije radi, na slici 1 prikazuje se deo kabla sistema prednaprezanja IMS

formiranog od 16 žica Ø7mm smeštenog u odgovarajućoj rebrastoj zaštitnoj cevi, a

koji je izvaĎen iz jedne od prilaznih konstrukcija mosta preko Dunava kod Beške. Reč

je o konstrukciji koja je bila porušena tokom NATO bombardovanja 1999. godine, pri

čemu je "starost" predmetnog kabla bila je ista kao i "starost" samog mosta - oko 25

godina. Kao što pokazuje uzgled istog kabla u poprečnom preseku, cev u kome je on

smešten u potpunosti je bila ispunjena injekcionom smešom spravljenom isključivo od

cementa i vode, što važi čak i za vrlo male prostore izmeĎu meĎusobno priljubljenih

žica, što je uvek prisutno kod krivolinijskih kablova, a o čemu je i reč u konkretnom

slučaju. S obzirom na izuzetno dobru obavijenost žica injekcionom smešom, potpuno

je razumljivo da se u konkretnom slučaju ni na jednoj od njih ne uočavaju nikakvi

tragovi korozije, što ukazuje da kvalitetno izvedeno injektiranje smešama cement/voda

predstavlja sigurnu zaštitu kablovskog čelika od korozije, a time i bitan faktor trajnosti

svake prednapregnute konstrukcije.

U zaključku bi se mogao ponoviti deo onoga o čemu je napred već bilo reči, a to je

sledeće:

- u praksi injektiranja kablova za prednaprezanje treba sa velikom opreznošću do

daljeg – dok se problem u potpunosti i kompleksno ne sagleda, u okviru injekcione

smeše primenjivati aditive na bazi aluminijumskog praha;

- osnovne karakteristike smeše za injektiranje mogu biti zadovoljene i bez primene

aditiva na bazi aluminijumskog praha, uz eventualno korišćenje drugih hemijskih i

mineralnih dodataka, a pod uslovom da oni ne sadrže hloride;

- za ostvarivanje zahtevanih karakteristika smeše za injektiranje od bitnog značaja je

usvajanje adekvatnog cementa kako po vrsti (sastavu) tako i po klasi, kao i izvoĎenje

injekcionih radova uz strogo poštovanje tehnološke discipline.

LITERATURA

[1] SRPS U.E3.015/1986: Injekcione smeše za injektiranje kablova za prednaprezanje. Tehnički

uslovi.

[2] SRPS U.M8.023/1984: Injektiranje. Ispitivanje izdvajanja vode i promene zapremine

injekcione smeše.

[3] RECOMMENDED PRACTICE FOR GROUTING OF POST-TENSIONED PRESTRESSED

CONCRETE: Prepared by PCI Committee on Post-Tensioning, PCI Journal/November-

December 1972

[4] F. LEONHART: Prednapregnuti beton u praksi, GraĎevinska knjiga, Beograd, 1968




Nelson Navarro Campos 1

PRIMENA I RAZVOJ IMS TEHNOLOGIJE

GRAĐENJA NA KUBI

Rezime

U radu je dat pregled aktivnosti na uvođenju, primeni i razvoju IMS tehnologije građenja na

Kubi. Osim što treba da povodom jubileja profesora Žeželja podseti na ovaj deo njegovog

rada, tekst ima za cilj i da pokuša da prikaže mogućnosti daljeg razvoja ove tehnologije.

Ključne reči

IMS tehnologija građenja, Branko Žeželj, Kuba.

IMPLEMENTATION AND DEVELOPMENT

OF IMS BUILDING TECHNOLOGY IN CUBA

Abstract

The paper gives an overview of activities on implementation, application and development

of the IMS Building Technology in Cuba. Besides the intent to remind of this part of work

of professor Žeželj for his jubilee, it is also aimed at investigating the possibilities of further

development of this technology.

Key words

IMS Building Technology, Branko Žeželj, Cuba.

1 Prof. Dr. Eng. Nelson Navarro Campos, CTDMC – MICONS, Cuba, [email protected]

1. FIRST STEP

The first contact between authorities of the Ministry of Construction of Cuba, MICONS,

and the IMS Institute, was in Belgrade in 1966. At that time, important lectures were held

by Prof. Branko Zezelj, assisted by Eng. Milos Banic in Havana, to a large group of

professionals and technicians, where the main characteristics of the IMS building system

were presented, with a complete scope: architectonical solutions, structural designs,

production of precast elements, assembly of buildings and prestressing application and

performance, particularly the friction joint slab – column.

Immediately after, a team for technical affairs of Cubans specialist, architects and engineers,

lead by Arch. Osmundo Machado Ventura, was invited to visit the IMS Institute with the

main task to collect information on the IMS building system. Upon their return to Cuba,

they began the design of the first experimental five-storey IMS building. It was reviewed

and approved by the IMS Institute specialists and constructed with their assistance,

including the training of Cuban technicians in Yugoslavia and the installation in Havana of

the necessary moulds and other facilities.

2. APPLICATION AND DEVELOPMENT OF THE IMS

BUILDING SYSTEM IN CUBA

Based on the theoretical knowledge and practical skills obtained from the previous

experimental step, new objectives where planned and reached in Cuba from 1968, among

them:

- Five outdoor plants for production of the IMS components (National Plants), with

capacities of 250–500 apartments per year (Photo 1.).

- Design of the catalogue of typical precast components.

- Different designs and construction of 5, 8, and 12 storey buildings.

- New structural solutions, as: vertical steel reinforcement in walls for building

stiffness, joints edge beams – façade panels, other technical elements for assembly.

[1]

Photo.1. Outdoor plant for production of IMS components (National Plant)

In the period 1974–1979, three precast plants, (known as PVYC: Plantas de Vivienda

Yugoslavia – Cuba) with capacity of 1,500 apartments per year each factory, were delivered

from Yugoslavia, including all necessary equipment and documentation and corresponding

technical assistance (Photo 2.). This fact determined important quantitative and qualitative

changes in the IMS Building System application in Cuba. [2]

Photo 2. PVYC: Plantas de Vivienda Yugoslavia – Cuba)

New buildings, up to 18 storeys high were designed and constructed. Some particular

constructive solutions, as ceilings in the slabs, joints edges beams – façade panels, hollow

core stiffening walls, among other, had practical difficulties (Photo 3.).

3. SINCE 1989

This large period, more than 20 years, the application of the IMS System for building

construction in Cuba stopped, because of the deep economical crisis. Main equipment for

production in the factories, for assembly and post stressing, as well as the human capital,

was lost. The relationship MICONS – IMS Institute, was interrupted. In the year 2000

attempts to reestablish the relation were made, but without success.

In this period, the Author, working on his own, developed new solutions in the IMS

building system (in comparison with its state in Cuba in 1989 and corresponding only to the

4.20 x 4.20 m module), never before designed neither constructed in Cuba (Photo 4.).

Independently from the development of the IMS Building System done by the IMS

Institute, in Cuba, in the above mentioned conditions, looking for a way to solve our

necessities, the Author reached a lot of well results, both theoretical and practices and the

construction of a 6.00 x 7.20m Experimental Modulus. The mains results are:

- Simplify the complex slabs molds by new solution with edge sides only and the in

side ribbets formed between the polystyrene blocks.

- By the above solution, rational flat ceiling is obtained, with very different

possibilities for finishing.

- With the new simples and flexible dimensions molds for slabs, a large scope of

modulus can be obtained for the architectonical needs. Graphic 1.

- Façade and in side partitions walls can be solves in many different ways of materials

and constructive possibilities.

That is why the solution result and Structural Soport Precast – Prestressed, SS – PP, for

buildings. The Author recognizes that those results could be known for the IMS Institute,

but never before they were done in Cuba.

Phots 4. Experimental Modulus, 6.00 x 7.20m, production and assembly of the new

solution with edge sides only and the inside ribs formed between the polystyrene blocks

Módulos de aplicación del SS – PPcon crecimiento de 600 mm

7200 6600 6000 5400 4800 4200 3600 3000

3000 3600 4200 4800 5400 6000 6600 7200

SERIE III SERIE II SERIE I

Peralto 200 mm 250 mm 300 mm

Graphic 1. General Modulation for the architectonical needs.

4. PRESENT SITUATION

New ways are explored now by joint intentions of the MICONS and IMS Institute for remake

our technical cooperation, but it should be at the year 2010 step of the IMS Building System

development not the corresponding at 1989, the last level established for Cuba.

5. POSSIBLE WAYS FOR NEW RESEARCHES

A very interesting research Program, kwon as Program PRESSS, (Precast Seismic Structural

Systems) have been done leaded by Dr. M. J. Nigel Priestly in U.S.A. The Hybrid Beam –

Column Connections are presented. Not embedded cables, for determine length at both side

from the columns and throw it, is reached as the best solution for seismic action and its effect on

the joint column – slab. Photo 5 and Graphic 2. The University of Costa Rica and the Concrete

Products, HOLCIM Enterprise, have done interesting experimental studies about the not bonded

cable in the join place, as Ref. [3] and [4].

Photo 5. Program tests Graphic 2. Not embedded length x + bc + x.

Those concepts, as the Hybrid Joint, should be interesting for new researches on the IMS

Building System.

6. HUMAN RELATIONSHIPS AND THE UNFORGETTABLE

PRESENCE OF PROF. BRANKO ZEZELJ.

More over the technical and economic relations, the application of the IMS Building System in

Cuba, since 1966, development an important aspect: the human relationships. A lot of

professionals and technicians from Cuba knew the former Yugoslavia and in the other way many

of them from Yugoslavia knew Cuba, those exchanges constitute a very important experience in

every sense. The following Photos show peoples that area in our deep remembers, among many

others, without specific names, to avoid exclusions:

Photo 6. The join works development friendship

REFERENCES

[1] Navarro, Nelson; Cortiña José. SISTEM IMS – ZEZELJ NA KUBI I NJEGOV

RAZVOJ. Bilten IMS, Godina 2, Broj 1, Februar 1975, 3 – 7.

[2] Navarro Campos, Nelson. Aplicación y desarrollo del Sistema IMS – Zezelj en

Cuba. Revista Arquitectura Cuba, No. 351, Año XXXII. 56 – 65. [3] Hernández Guerrero, Danilo. Respuesta Dinámica de Osciladores Simples con

Comportamiento Elástico No-Lineal: Implicaciones para el Diseño Sismo-Resistente de

Edificios Prefabricados de Concreto". Memorias del VIII Seminario de Ingeniería Estructural

y Sísmica. Colegio de Ingenieros Civiles. Costa Rica. 2005.

[4] Hernández Guerrero, Danilo. Experiencias de los Investigaciones y Aplicación de juntas

Postencionadas Híbridas en Estructuras Prefabricadas en Costa Rica. Empresa Holcim.

ASOCIACIÓN NACIONAL DE INDUSTRIALES DEL PRESFUERZO Y LA

PREFABRICACIÓN, A.C. México. 2° Encuentro Latinoamericano de Estructuras

Prefabricadas. 1er. Congreso Internacional. Veracruz, México 11 al 13 de octubre 2006.




Vukan Njagulj 1

MOST PREKO REKE LIM U PRIBOJU

Rezime

Most se sastoji od dve konstrukcije, mosta iznad reke dužine 110,0m i inundacione

konstrukcije na desnoj obali dužine 90,0m. Konstrukcija mosta iznad reke je karakteristična

po zahtevnim tehničkim rešenjima koja su u celini podređena izgledu mosta. Ugao ukrštanja

saobraćajnice i reke je 57,5° a podužni pad nivelete je 4,5%. Konstrukcija gornjeg stroja

mosta raspona je izvedena po metodi konzolne gradnje. Visina glavnog nosača u polju je

samo 1,60m (L/52,5). Konstrukcija se u poprečnom preseku sastoji od dva jednoćeliska

sanduka koji su na celoj dužini spojeni samo kolovoznom pločom, bez poprečnih nosača.

Ključne reči

most, konzolna metoda, geoanker

RIVER LIM BRIDGE IN PRIBOJ

Abstract

The bridge consists of two structures, the 110m bridge over the river and 90m inundation on

the right bank. The river bridge structure is distinguished by its demanding technical

solutions solely driven by the bridge’s shape. The road approaches the river at an 57.5°

angle, and the finished road grade is 4.5%. The superstructure with spans of

12.0+84.0+14.0m is constructed by a cantilever system, with the girders of only 1.6m height

at the midspan (L/52.5). The cross section of the structure is made out of two single-cell

boxes joined along the entire length only by the carriageway slab, with no cross trusses.

Key Words

bridge, cantilever system, geoanchor

1 Direktor Sektora za projektovanje GP "Mostogradnja" A.D., [email protected]

1. UVOD

Drumski most preko reke Lim u Priboju je dugačak ukupno (12+84+14=110)+(6*15=90)

=200m, od čega je 110m iznad vode glavni most, a 90m na visokoj desnoj obali prilazna

konstrukcija. Niveleta nove saobraćajnice se, sa nagibom od 4,5%, penje sa leve već

izgrađene obale, na desnu obalu gde se predviđa proširenje grada, i prema postojećem

magistralnom putu. U osnovi osovina mosta je znatno zakošena u odnosu na pravac toka

reke - ugao ukrštanja je 57,5º zbog čega su centralni raspon konstrukcije i ukupna dužina

objekta znatno povećani. Razlozi za ovakvo saobraćajno rešenje su već izgrađene gradske

saobraćajnice na levoj obali i smanjenje podužnog nagiba saobraćajnice na prihvatljivu

veličinu.

Konstrukcija iznad vode sastoji se od dva sandučasta armirano-betonska prethodno

napregnuta glavna nosača promenljive visine – 2,87m iznad stuba na levoj obali, 1,60m

približno u sredini raspona i 5,38m iznad stuba na desnoj obali. Razlozi za ovu nesimetriju

su veliki podužni pad od 4,5% sa desne na levu obalu i nedovoljna moguća visina

konstrukcije na levoj obali. Visina konstrukcije na levoj obali je ograničena postojećim

gradskim saobraćajnicama koje se priključuju na most, sa jedne strane i nivoom reke pri

velikoj vodi sa druge strane. Veća visina na desnoj obali usvojena je iz dva razloga -

estetskih, oblik intradosa je simetričan u odnosu na simetralu između nivelete i horizontale,

ali i statičkih. Deo konstrukcije veće statičke visine na desnoj obali "navlači" opterećenje na

sebe i tako rasterećuje niski deo konstrukcije na levoj obali. Veličina ove preraspodele

uticaja najbolje se vidi iz broja lamela pri konzolnom betoniranju leve i desne grane

konstrukcije - leva grana ima sedam, a desna devet lamela. Pritom obe konzole pred

spajanje na mestu kontakta imaju isti ugib.

Zbog male slobodne visine za konstrukciju na levoj obali i velikog zakošenja izabrano je

rešenje poprečnog preseka gornjeg stroja sa dva odvojena sanduka - to je omogućilo

smanjenje glavnog raspona za oko 5,0m. Povećanje raspona bi, zbog velikog podužnog

pada izazvalo dalje smanjenje visine konstrukcije. Pošto se radi o relativno malom mostu i

izvođaču je odgovaralo da sa dve manje pomoćne viseće skele gradi dve po dve konzolne

grane nego sa dve velike odjedanput ceo poprečni presek mosta.

Generalno, statički sistem glavne konstrukcije je kontinualni nosač na tri polja sa izrazito

većim srednjim rasponom - srednji raspon je 7 puta veći od krajnjeg raspona na levoj obali

odnosno 6 puta od krajnjeg raspona na desnoj obali. Zbog toga, ali i zbog načina gradnje

objekta javljaju se velike negativne reakcije na krajnjim osloncima i znatno povećane

pozitivne reakcije na srednjim osloncima. Negativne reakcije su, sa koeficijentom sigurnosti

1,50 u odnosu na momenat "preturanja" na srednjim osloncima, primljene težinom

konstrukcije, geosidrima od 7 sajli prečnika 15,7mm i kontrategom čije je formiranje na

desnoj obali bilo moguće. I tu se pokazalo da je povećanje visine konstrukcije na desnoj

obali bilo statički, konstrukciono i ekonomski opravdano.

Sandučasti glavni nosači su u poprečnom pravcu, na celoj dužini konstrukcije, povezani

samo kolovoznom pločom - izuzetak je samo kraj konstrukcije na desnoj obali gde je

predviđen poprečni nosač koji je pre svega oslonačka greda inundacione konstrukcije. Zbog

relativno malog raspona ploče između sanduka i njihove velike torzione krutosti, raspodela

opterećenja pri nesimetričnom položaju pokretnog opterećenja je veoma bliska graničnoj

vrednosti od 50% . Analize izvršene sa jednim ili više poprečnih nosača u polju pokazale su

da je njihov doprinos povećanju krutosti sistema zanemarljiv. Sa druge strane izbegnuti su

parazitni uticaji koje ovi nosači, zbog svoje znatne krutosti, izazivaju u zoni koso lociranih

oslonaca. Izostavljanjem poprečnih nosača su i radovi na izvođenju konzolnim

betoniranjem uprošćeni i ubrzani, a omogućena je i nesmetana montaža gradskih instalacija

u potpuno slobodnom prostoru između glavnih nosača. Osim toga konstrukcija mosta ima

"ćist i uredan izgled" odozdo - na levoj obali već postoji šetalište pa je i ta vizura važna.

2. DONJI STROJ

Osovine stubova kao celine su paralelne toku reke, znači zakošene u odnosu na osovinu

stubnim mestima rečnog dela mosta postavljene upravno na njihovu osovinu.

2.1. Stubovi S2 i S3

Na oba srednja stuba predviđena su pokretna ležišta, na stubu S2 klasični pendeli, a na

stubu S3 neopot (neoprensko-teflonska) ležišta.

U prvobitnom projektu stubova, urađenom prema tada raspoloživim geotehničkim

podacima oba srednja stuba su fundirana na po dva manja temelja sa klasičnim armirano-

betonskim pendelima kao pokretnim ležištima.

Na samom početku radova izvođač je omogućio pristup za izradu kontrolnih geotehničkih

bušotina tačno na lokaciji stuba S3 na desnoj obali. Pokazalo se da su sumnje izražene od

strane projektanta bile opravdane - tlo se u toj zoni sastojalo od zdrobljenog ali jako

zbijenog materijala. To je u stvari zona raseda kroz koje je reka i probila sebi korito. Pošto

se za takvo tlo nisu mogli dozvoliti visoki naponi i ekscentričnost sile od stalnog i

pokretnog opterećenja koji postoje kod pojedinačnih temelja, izvršena je promena projekta

stuba S3. Tom promenom je umesto dva manja temelja predviđen jedan veći koji ima

znatno manje napone u temeljnoj spojnici i skoro potpuno isključuje ekscentričnost sile od

stalnog i pokretnog opterećenja. Takođe su klasični pendeli zamenjeni neopot (neoprensko-

teflonskim) ležištima što omogućuje vertikalnu i horizontalnu rektifikaciju položaja

konstrukcije u slučaju sleganja i rotacije temelja.

Radovi na fundiranju su izvršeni uz pomoć otvorenih bunara. Spuštanje bunara je izvršeno

bez većih problema sa iskopom, položajem i crpljenjem vode. Da bi se izbegao rizik da

radovi, zbog velikog priliva vode, ne mogu da budu uspešno i pouzdano dovedeni do kraja

u bunare su ugrađeni elementi i ojačanja koji su omogućavali pretvaranje bunara u kesone.

2.2. Stubovi S1 i S4

Na stubu S1, koji se nalazi na nižoj, levoj obali je nepokretni oslonac konstrukcije mosta, a

na stubu S4 su predviđena pokretna neopot ležišta.

Reakcije ovih stubova su, zbog znatno većeg srednjeg raspona, negativne. Prenošenje tih

sila sa konstrukcije na teren izvršeno je pomoću geosidara od 7 sajli Ø15,7mm. Početna sila

zatezanja na presi je iznosila 1020kN na stubu S1, a 1100kN na stubu S4. Trajna sila je

procenjena na oko 940kN. Testiranje geosidara je izvršeno prema zahtevima DIN

4125/1990 - jedno sidro je testirano kao probno, a sva ostala su testirana kao radna sidra.

Sila na presi pri testiranju je iznosila 1450kN - sva sidra su 100% zadovoljila uslove date u

Standardu.

Pri izvo|enju sidara u potpunosti su poštovani i uslovi dati u DIN 4125 u vezi injektiranja

(test sa vodom pod pritiskom, injektiranje i ponovno bušenje, držanje injekcione mase pod

pritiskom) kao i u vezi zaštite od korozije koji su postavljeni za trajna sidra. Dužina sidrene

zone u peščaru sa malim i srednjim pukotinama je 6,00m.

Na stubu S1 geosidra prolaze kroz zglob između temelja i konstrukcije i direktno pronose

negativnu reakciju na podtlo. Pošto se između temelja i stene nalazi sloj od 6,00m

peskovitog šljunka pri promeni veličine reakcije javlja se podizanje odnosno spuštanje

temelja. Da bi se promena napona u sajlama zadržala u granicama dozvoljenim za

prednapregnuti beton, slobodna dužina sajli geosidra je povećana na 11,00m. Probno

ojačanje podtla injektiranjem nije dalo pouzdane rezultate pa se od toga odustalo.

Na stubu S4 konstrukcija je pomoću kablova koji prolaze kroz klasični armirano-betonski

pendel povezana su temeljom - geosidra su ankerovana u temelju. Na mestima zglobova

pendela sajle su na dovoljnoj dužini smeštene u polietilenskim cevima, a injektiranje je

izvršeno trajno elastičnom zaštitnom masom.

Koeficijent sigurnosti na odizanje u temeljnoj spojnici je 1,50. Na svakom temelju su

ostavljene po 2 rezervne rupe sa potrebnim osiguranjima kroz koje je moguće izvesti

dodatna geosidra. Na stubu S4 su 2 sidra ugrađena tako da je moguće izvršiti naknadno

testiranje nosivosti, odnosno stvarno postojeće sile na slobodnoj dužini sidra.

3. GORNJI STROJ

Opšti opis konstrukcije je, da bi se obrazložilo neuobičajeno dispoziciono rešenje noseće

konstrukcije gornjeg stroja mosta, dat ranije, u uvodnom delu teksta tako da će ovde biti

opisan način i redosled izvođenja radova.

Bazni delovi se betoniraju na licu mesta, na klasičnoj skeli. Glavni sandučasti nosači na

delu mosta iznad reke izvode se konzolnim betoniranjem u lamelama dužine 4,85m. Prema

tehničkim uslovima preporučeno je da se sve četiri konzolne grane izvode istovremeno, ali

je dozvoljeno i da se izvode dve po dve paralelne grane. Da bi se velike, a sigurno i

neujednačene deformacije od tečenja betona, zadržale u određenim granicama, dat je uslov

da se radovi na betoniranju i prednaprezanju kompletne konstrukcije gornjeg stroja moraju

u svakom slučaju završiti u toku jedne građevinske sezone. U projektu je preporučeno da se

betoniranje pojedinih lamela obavlja u jednoj fazi, bez horizontalnih radnih prekida -

izvođač je tu preporuku prihvatio.

Projektom je predviđeno da se posle završetka radova na konzolnim betoniranju i utezanju

faze I kablova za prednaprezanje pristupi vertikalnoj i horizontalnoj rektifikaciji - prisilnim

deformacijama vitkih konzolnih grana i prostim pomeranjem levo/desno i gore/dole na

stubu S3. Na osnovu geodetskih merenja i dopunskih statičkih proračuna, krajevi sve četiri

grane i njihov oblik po dužini, će biti dovedeni u najpovoljniji uzajamni položaj. Ovi radovi

će biti obavljeni pomoću posebnih uređaja koji povezuju sve četiri grane u sredini mosta, i

hidrauličkih presa sa teflonskim ulošcima na stubu S3. Tečenje betona će najveći deo

parazitnih uticaja izazvanih prisilnim deformacijama svesti na zanemarljivu veličinu, što je

dokazano statičkim proračunom.

Zatim se betoniraju delovi kolovozne ploče između i izvan sandučastih nosača. Zatežu se

prvo poprečni, a zatim podužni kablovi faze II. Betoniranjem "čepa" između krajeva

konzolnih glavnih nosača širine 2,00m, zatezanjem faze III podužnih kablova, poprečnih

kablova u zoni "čepa" i uklanjanjem pomoćnih uređaja u zoni "čepa" (u kontinualnom

sistemu) završavaju se radovi na konstrukciji gornjeg stroja rečnog dela mosta.

Tokom radova na konzolnom betoniranju u svim fazama radova kontinualno i precizno su

praćene deformacije po celoj dužini izvedenih delova konstrukcije tako da predviđena

rektifikacija konzolnih grana sandučastih delova glavnih nosača skoro da nije ni bila

potrebna. Posebna pažnja je bila, još u fazi projektovanja, posvećena kablovima faze III

prednaprezanja koji su određeni tako da pokriju sve vremenske deformacije i preraspodele

uticaja koje se javljaju kod ovog sistema izvođenja radova. I na kraju, mora biti rečeno da

je i posle više godina eksploatacije mosta projektovana niveleta mosta održana što je, s

obzirom na jednostran pad nivelete gde bi svaka nepravilnost bila veoma uočljiva, od

izuzetnog značaja za izgled mosta.

Poprečni presek iznad stubova

Poprečni presek u polju

Po

du

žni

pre

sek

Osn

ova

tem

elja




Branislava Parlić – Popović 1

BRANKO ŽEŽELJ – PRONALAZAČ I NEIMAR

Rezime

Branko Ţeţelj bio je pronalazač i neimar - graditelj mostova. Autor je velikog broja

pronalazaka u zemlji i inostranstvu iz oblasti prednaprezanja betonskih konstrukcija -

novih postupaka građenja, novih uređaja i elemenata konstrukcije. Ima preko 30 odobrenih

patenata kod nas i inostranstvu (1951-1994). Stvorio je jugoslovenski sistem

prednaprezanja. Posebne oblasti u kojima pronalazi je industrijalizacija građenja,

primenjena kod raznovrsnih konstrukcija (statički i funkcionalno): serijska izgradnja

industrijskih hala; montaţnih mostova betoniranje mostova bez upotrebe skela, prve

mostove u prednapregnutom betonu; montaţnih stambenih zgrada; reaktorskog suda pod

pritiskom; ţelezničkih pragova; dalekovodnih stubova.

Ključne reči

Inovacije. Patenti.

BRANKO ZEZELJ

– INVENTOR AND CONSTRUCTOR

Abstract

Branko Zezelj was both inventor and constructor - bridge builder. He was a creator of a

large number of inventions both in our and in foreign countries in the field of concrete

constructions prestressing - new building procedures, new devices and construction

elements. He obtained more than 30 patents in our country and abroad (1951-1994). He also

created the Yugoslav prestressing system. Specific fields therein his inventive activities took

place were building industrialization, applied in various constructions (static and

functional): serial building of industrial workshops; prefabricated bridges; scaffoldless

setting bridges in concrete; the first bridges made of prestressed concrete; prefabricated

apartment houses; pressurized reactor vessels; railway sleepers; power-line poles.

Key words

Inovations. Patents

1 dipl . građ. inž, patentni inženjer, ZIS, Beograd, [email protected]

„Ko uspe da projektuje i izvede most od početka do kraja, moţe da se smatra majstorom

graditeljem – stvaraocem. Što je most sloţeniji i veći – to je doţivljaj i radost stvaraočeva

veća “ – govorio je Branko Ţeţelj. Sem što ih je gradio u njih je ugrađivao originalnost,

inventivnost i smelost, lepotu, štitio ih je preko svojih pronalazaka – patenata: P-1087/64

PS 26 996; P-1317/67 PS 30 637; P-2226/90 PS 47 647;..... koji obuhvataju postupke

građenja uz primenu jugoslovenskog sistema prednaprezanja.

Mostovi po kojima se sećamo stvaraoca Branka Ţeţelja su: ţelezničko drumski most preko

Tise u Titelu, prvi most u prednapregnutom betonu 1958; ţelezničko drumski most preko

Dunava u Novom Sadu, u to vreme rekorder po rasponu, tipu i izvedenim lukovima od

montaţnih elemenata i spajanih prednaprezanjem (PS 30 637); drumski most preko reke

Osanice na putu Goraţde –Foča; preko Vrbasa u Banjaluci, preko Morače u Podgorici.

Kao šef Odseka za mostove Saveznog ministarstva građevina projektuje i rukovodi

obnovom naših najvećih porušenih čeličnih i betonskih mostova, gde od postojećih

porušenih, a uz svoj inovatorsko–konstruktivni duh stvara jugoslovenski sistem

prednaprezanja.

Prvo kao zamenik, a od 1954. kao upravnik aktivno rukovodi naučno-istraţivačkim radom i

razvojem Instituta IMS na kom mestu je i penzionisan.

Sa radom na prednapregnutom betonu profesor Ţeţelj počinje još 1947. godine, a prvu

primenu građenja ostvaruje 1954. na hali ţelezare u Sisku. Tako posle Francuske

(Freyssinet) i Belgije (Magel), Jugoslavija (Ţeţelj - IMS) staje u red sa prvima u novoj

tehnici građenja u svetu. Prvi patent mu je PS sved. 34 S-34/51 – Oprema za ukotvljenje

čeličnih ţica kod prednapregnutih betona. Novim pronalascima odobrenim u Jugoslaviji i

većem broju zemalja akademik Branko Ţeţelj iz osnove menja rešenja ankernih tela – kotvi

(PS23833), i hidrauličkih uređaja za prednaprezanje (PS 24 581) i time otvara mogućnost

utezanja svih vrsta konstrukcija kablovima od najmanjih do najvećih sila (300 t) po

jednom kablu. Na primer, kao krajnji domet je primena gradnje nuklearnih reaktora (PS 29

002 - izrada reaktorskog suda sa dvojnim zidovima od prednapregnutog betona – primena

kotvi 140, 220, 300 t, a pri tome beton trpi temperaturu od 300C).

„Beton ima svoje ćudi, propinje se, otima se, ne da se. Ali je vaše da ga zauzdate, da ga

pokorite, da sve bude kako vi hoćete i da doţivite ono što doţivi vešt konjanik u sedlu“ –

govorio je prof. Branko Ţeţelj.

Od 1952. do 1956. ujedno je i direktor Opitne stanice za prednapregnuti beton. U tom

periodu radi na unapređenju građevinarstva, uvodi montaţno građenje mostova od

armiranog betona u našu praksu, razvija dva nova metoda prednaprezanja konstrukcija, radi

na istraţivanju, projektovanju i građenju industrijskih hala i drugih konstrukcija od

prednapregnutog betona. Autor je velikog broja pronalazaka u zemlji i inostranstvu iz

oblasti prednaprezanja betonskih konstrukcija, a u okviru toga novih tehnoloških postupaka,

kao i novih uređaja i elemenata konstrukcije za primenu prednapregnutog betona. U tom

periodu nastali su svi ovi značajni pronalasci, koje je Ţeţelj zaštitio patentom : S-34/51

sved. 34; S-14/53 sved. 165; P-80/56 PS 21796; P-954/56 PS 20876; P-1256/56 PS 23735;

P-370/57 PS 23736.

Druga oblast kojoj se profesor Branko Ţeţelj od 1965. posvetio je industrijalizacija

građenja. Industrijsko-montaţne metode gradnje primenjene su kod mnogih vrsta

konstrukcija: serijska izgradnja industrijskuh hala (Fabrika kablova u Svetozarevu;

Brodogradilište Split; Hangar u Zadru; Sajamska hala u Beogradu ...), montaţnih mostova,

stambenih montaţnih zgrada, montaţnih škola i motela, ţelezničkih pragova, dalekovodnih

stubova. Branko Ţeţelj i inţenjeri Instituta IMS su 20 godina radili na primeni montaţnog

skeletnog sistema od prednapregnutog betona. Ostvarili su nove ideje u konstrukciji i

mehanizovanom tehnološkom procesu. Danas se po tom sistemu gradi na hiljade stanova

godišnje u Beogradu, Novom Sadu, Osijeku, Banja Luci (izdrţale su razorni zemljotres),

Tuzli, Ćupriji; kao i u Bugarskoj, Kubi ... Ovaj originalni sistem je i predmet mnogih

priznatih patenata koje je Ţeţelj pod svojom palicom, a uz pomoć svojih saradnika razradio

i projektovao, i to u Jugoslaviji, Nemačkoj, Austriji, Švedskoj, Engleskoj. Ovde posebno

izdvajam patent PS 25 452.

Kroz mnogobrojna predavanja, referate, publikacije, pronalaske, emisije na radiju i

televiziji, na međunarodnim kongresima, a pre svega preko svojih originalnih objekata svet

ga upoznaje i nagrađuje. Dobitnik je mnogobrojnih priznanja i nagrada, patenata, kao i

doţivotni član brojnih saveza, saveta, komisija, odbora. Znao je da napravi prijavu i da

tehnicki prikaz pretvori u pravni sadrţaj patentnog zahteva i da naučnim člancima, kao i

opitima, stvaranjem modela u laboratorijama da novine iz oblasti prednapregnutog betona.

Tako samo u jugoslovenskom Saveznom zavodu za intelektualnu svojinu postoje 64

njegova prijavljena pronalaska, a od toga su mu za 36 odobreni patenti. Time je ostvario

punu emancipaciju našeg građevinarstva od nuţnosti primene stranih sistema – metoda

građenja.

LITERATURA

[1] Baza podataka domaćih prijava patenata MIMOZA

[2] Baza podataka ESPACENET

[3] Rukopisi iz Instituta IMS (Dimitrijević R.)

[4] Intelektualna svojina na prostorima Srbije -2005 (članak o Branku Ţ - B.Parlić Popović)




Zoran Petrašković 1

INOVACIJE I KONSTRUKTERSTVO

Rezime

Inovacijom kao plodom kontinuirane stvaralačke delatnosti ostvaruje se razvoj i napredak

graĎevinarstva. U radu se u prvom delu prikazuju odabrani inovativni doprinosi Akademika

Branka Ţeţelja u oblasti konstruktivnih sistema i tehnologija graĎenja. U drugom delu se

prikazuju inovacije konstruktivnih sistema i ureĎaja u oblasti seizmičkog inţinjerstva.

Posebno se daju pravci daljeg razvoja u oblasti ureĎaja –Dampera amortizera seizmičke

energije u povećanju sigurnosti graĎevinskih konstrukcija.

Ključne reči

Konstrukcijski sistem, tehnologija graĎenja, damper, seizmika

INNOVATION AND CONSTRUCTION Summary.

Innovation ,as a result of continued creative work, makes the development and progress of

construction.

The first part presents the selected innovative contributions of Academics Branko Zhezhelj

in the field of structural systems and construction technology. The second part presents

innovations of structural systems and devices in the field of seismic engineering.

Particularly interesting are the directions of further development of the device - Damper

of seismic energy in increasing the safety of structures.

Key words

structural systems, building technology, damper, seismic

1 Dipl.ing.graĎ., Član Akademije izumitelja i naučnika SAIN- Beograd, Inovacioni Centar Sistem DC90,

Beograd, e-mail: [email protected]

1. UVOD

Koji su osnovni doprinosi Akademika Branka Ţeţelja u razvoju graĎevinarsta kod nas i u

svetu?

Izumitelj Branko Ţeţelj je stvaralac novih konstrukcijskih sistema i tehnologija graĎenja.

Preko 30 odobrenih patenata kod nas i inostranstvu u vremenu od 1951. god. do 1994.

godine i šesdesetčetiri patentnih prijava. Stvorio je jugoslovenski sistem i tehnologiju

prednaprezanja. Posebne oblasti u kojima pronalazi nova stanja tehnike je industrijalizacija

graĎenja, primenjena kod raznovrsnih konstrukcija, industrijska izgradnja hala, montaţnih

mostova, graĎenje mostova posebnim konzolnim postupcima, graĎenje mostova u

prednapregnutom betonu, graĎenje montaţnih stambenih zgrada, nova konstrukcija

prednapregnutog reaktorskog suda pod pritiskom, adheziono prednapregnuti ţeleznički

pragovi, armiranobetonski dalekovodni stubovi i mnogo drugih orginalnih i realizovanih

konstrukcija i postupaka. Na taj način sa svojim mnogobrojnim saradnicina, posebno za

vreme stvaranja u Institutu IMS, utiče na osnovne pravce razvoja graĎevinarstva kod nas.

Kao poseban doprinos se moţe navesti formiranje posebne konstrukterske škole koja je

počinjala radom saradnika u IMS-u a kasnije samostalnim konstrukterskim radom u

mnogim jugoslovenskim kompanijama i institucijama. Koji su nazivi osnovnih patenata

izumitelja Branka Ţeţelja? U nastavku daju se samo naslovi izumiteljskog opusa bez

navoĎenja brojeva patenata i vremena nastanka..

Oprema za ukotvljenje čeličnih ţica kod prednapregnutog betona. Postupak oko uprezanja

čeličnih ţica za izradu graĎevinskih elemenata od prednapregnutog betona. Oprema za

zatezanje i ukotvljenje čeličnih ţica kod izrade graĎevinskih elemenata od prednapregnutog

betona. Postupak za proizvodnju lakih graĎevinskih ploča sa prednapregnutim umecima.

Postupak za proizvodnju graĎevinskih elemenata od šupljih blokova prednaprezanjem.

Trodelni fleksibilni prag. Postupak za izradu armiranobetonskih prednapregnutih

višespratnih konstrukcija. Postupak za izradu montaţne tavanice od prednapregnutog

betona ili armiranog betona. Priboj u vidu nepropustljive betonske zavese. UreĎaj za

prednaprezanje čeličnih ţica kod konstrukcija od prednapregnutog betona. UreĎaj za

električnu vezu šine za ţeleznički prag od betona. Poboljšanje kotve za ukotvljenje čeličnih

ţica kod prednaprezanja betonskih elemenata. UreĎaj za ukotvljenje čeličnih ţica kod

prednaprezanja betonskih elemenata. Prefabrikovana skeletna konstrukcija od

prednapregnutog betona. Postupak za betoniranje grednih mostova bez upotrebe skele.

Konstrukcija toplotno zaštićenog reaktorskog suda pod pritiskom od prednapregnutog

betona. Postupak za proizvodnju gas betona na bazi kreca i silikatnih otpadnih materijala.

Postupak za montaţu lučnih mostova bez skela. Postupak za proizvodnju okruglih

betonskih stubova. Skeletna montaţa prostorno monolitna konstrukcija. Vertikalni elementi

skeletne konstrukcije. Samopodešavajuća konstrukcija tavanice od prednapregnutog betona.

MeĎuspratna konstrukcija sa zvučnom i toplotnom zaštitom. Hidraulički ureĎaj za zatezanje

čeličnih ţica i uţadi. Kalup sa stazom za livenje i prednaprezanje betonskih elemenata

promenljivih duţina naročito vinogradarskih podupirača. Kalup za dobijanje koničnih,

šupljih, vibriranih betonskih elemenata. Konstrukcija horizontalno nosećih zidova omotača.

Konstrukcija upuštenog ukotvljenja zategnutih čeličnih kablova. Konstrukcija sandučaste

tavanice. Postupak konzolnog betoniranja mostova. Postupak za betoniranje lučnih mostova

bez skela. I danas se posebno oseća značaj izuma i vrednost izuma za dinamičan razvoj na

globalnom planetarnom trţištu. Nesumljivo je da je Profesor Branko Ţeţelj, pre svega, bio

veliki inovator i značajan izumitelj u graĎevinskom konstrukterstvu svog vremena. Većina

njegovih izuma i danas ţivi i čini Institut IMS prepoznatljivom institucijom u našoj zemlji i

svetu.

Intersantno je napomenuti dva značajna objekta, dva velika konstruktera prošlih vremena.

To je projektovanje i izgradnja Avalskog tornja i sanacija i revitalizacija mosta preko

Dunava kod Beške. Avalski toranj je završen sa potpuno novim konstrukcijskim i

tehnološkim pristupom, kao da predhodni objekat nije postojao i egzistirao preko 35

godina u eksploataciji i pri tome uzimajući dvostruko veće dejstvo vetra na konstrukciju

saglasno savremenoj vaţećoj regulativi. Korišćeni su uvozni oplatni sistemi graĎenja

Avalskog tornja. Kod mosta preko Dunava radovi na ojačanju su u toku, ali konkrektna

analiza mosta u eksploataciji još nije prezentovana stručnoj javnosti. Sve ovo, čini mi se,

pokazuje da nedovoljno koristimo iskustva i nedovoljno se oslanjamo na predhodno

stećena dostignuća naših renomiranih konstruktera. Nalazimo se u vremenu kada su

promenjeni sistemi vrednosti i kada se od graĎevinskih konstruktera ne zahteva ono što se

zahtevalo u prošlosti (rok, cena, kvalitet, trajnost). Moţda je to odgovor na ocenu sadašnjeg

stanja i pristupa u rešavanju značajnih graĎevinskih poduhvata za našu zemlju.

2. SEDAMNAESTOGODIŠNJE ISKUSTVO RADA U INSTITUTU

IMS

Od godine 1988. do 2005. u Institutu IMS, nadahnut velikanima graĎevinskog

konstrukterstva koji su stvarali i radili u IMS-u radio sam na stvaranju svog doprinosa

razvoju Instituta IMS i graĎevinarstva u najširem smislu te reči. Već 1999. godine započinje

moj rad na izumima kada prijavljujem svoj prvi patent P48040. Elementi konstrukcije ovog

sistema (Sistem DC90) iste godine su i testirani u laboratorijama IMS-a. Tada, uz podršku

mnogih specijalista IMS-a, a posebno Akademika Boška Petrovića obavljam prva

kvazidinamička testiranja dvoosnog histerezisnog dampera tipa ˝X˝. Nisam ni bio dovoljno

suočen činjenicom da je u tom vremenu u svetu postojalo svega nekoliko firmi, koje se

bave razvojem i proizvodnjom posebnih ureĎaja za povećanje sigurnosti konstrukcija i

zaštitu objekata od zemljotresa-Dampera amortizera i apsorbera seizmičke energije,

(Maurer sone, Fip Industriale i dr.). U nastavki biće dat prikaz samo nekih interesantnih

testova koji su obavljeni u Institutu IMS, slika.1.

Slika 1. Testiranje dvoetažnog zida ojačanog Sistemom DC90 sa Damperima na

kvazidinamičko opterećenje u hali Instituta IMS (levo) i snimak zida u procesu ojačanja

(desno).

Model dvospratne zidane konstrukcije uokvirene serklaţima je prvo testiran do pojave

značajnih prslina i pukotina a potom je ojačan vertikalnim ukrućenjima tipa ˝D˝ sa

Damperima i naknadno testiran na naizmenična ciklična opterećenja.

3. RAZVOJ I PRIMENA SISTEMA DC90

Osim testiranja zida, obavljena su i testiranja Dampera u drugim laboratorijama. Na slici 2.

prikazano je testiranja Dampera DC90 za potrebe Evromediteranskog projekta

PROHITECH na GraĎevisnom fakultetu u Ljubljani.

Slika 2. Testiranje Dampera na dinamičko opterećenje u Ljubljani.

U Ljubljani su obavljena mnogobrojna testiranja na ukupno osamnaest uzoraka Dampera

Tipa Mionica. Testiranja su obavljana za potrebe projekta Prohitech i za potrebe

proučavanja zamora konstrukcije Dampera u polju vrlo malog broja ciklusa. Rezultati tih

istraţivanja sluţe za bolje razumevanje rada ovog ureĎaja u polju zamora i za potrebe

njegovog projektovanja i dimenzionisanja. Dakle, izmeĎu ostalih rezultata dobijena je kriva

zamora koja daje zavisnost broja ciklusa od ukupno akumulirane dilatacije tokom cikličnog

naprezanja.

Na slici 3. prikazana je aplikacija tehnologije na zidanom objektu sa tri etaţe u Ljigu, koji

je bio oštećen kolubarskim zemljotresom. Zidani objekti koji su bili bitno oštećeni udarom

zemljotresa uspešno su ojačani tehnologijom DC90.

Slika 3. Sanacija zidanog objekta P+3 tehnologijom DC90 (levo) i spratni zidani objekat u

Ljigu (desno).

Prva obimnija primena Sistema DC90 obavljena je na objektima oštećenim zemljotresom u

Kolubarskom okrugu. Tu su stečena dodatna tehnološka iskustva u vezi aplikacije sistema

na različitim tipovima konstrukcija. Provera efekata ojačanja obavljena je eksperimentalnim

testovima na objektima. Objekat na slici 4. je pre ojačanja ispitan ambijentalnim

vibracijama, a potom posle ojačanja je testiran prinudnim silama u rezonantnom

frekfentnom opsegu. Tada su izazvana značajna pomeranja samog objekta, a i susednih

objekta. Ovaj test je imao i uznemiravajuće efekte na lokalno stanovništo koji su se tog

trenutka setili skorašnjeg potresa.

Slika 4. Eksperska grupa Instiruta IZIIS iz Skoplja sa saradnicima u toku dinamičkih

testiranja objekta u Mionici (levo) i ojačan objekata pre testa (desno).

Obavljena su merenja ubrzanja, pomeranja, dilatacija i promene duţine dijagonala kod

delova zidane konstrukcije. Testovi su utvrdili da je krutost objekta povećana za 34% i

dobro dinamičko ponašanje objekta, kao i učešće verikalnih ukrućenje u prihvatanju

horizontalnih sila. Posle ojačanja bilo je nekoliko potresa ojačanih objekta. Potresi nisu bili

značajnog inteziteta, ali su se vidno osetili i uznemirili stanovništvo. Odmah je izvršen

pregled objekata i nije uočeno bilo kakvo oštećenje. Na vibroplatformi Instituta IZIIS u

Skoplju su takoĎe izvršena obimna dinamička ispitivanja zidanih modela, sa i bez ojačanja.

Sistem se sada uspešno primenjuje na četiri kontinenta i vrši transfer znanja i obuka

lokalnih specijalista i eksperata. U Kanadi je na hidoelektranama izvršeno pojačanje

konstrukcije zidova mašinskih hala. Pojačana je rezidencija Finskog Ambasadora u Alţiru i

rezidencija Predsednika Azerbejdţana u Bakuu. Interesantno je napomenuti i primenu na

velikom poslovnom molu (P=70.000 m2) u Bakuu. Tamo je primenjen bezgredni skeletni

sistem rastera 8,00x8,00 m. sa vertikalnim ukrućenjima i Damperima Sistema DC90, slika

5. Vrlo je intersantna nadogradnja stare robne kuće Kamelija u Kotoru, gde se sa

postojećih 3500 m2 površine u betonskom skeletnom sistemu, primenom tehnologije

nadogradnje DC90, dobilo 7000 m2 površine sa fleksibilnim prostorom rastera 7.50x7.50

m. i vertikalnim ukrućenjima i damperima DC90. Objekat se nalazi u vrlo trusnom području

Crne Gore. Za potrebe sigurnosti na potrese kontronog tornja visine 35 m. u Azerbejdţanu

primenji su Damperi DC90 u vertikalnom poloţaju. Oni spajaju temeljnu ploču koja se

nalazi u temeljnoj čaši i ima ih ukupno osam komada. Varijacijom krutosti i pomeranja

programom SAP 2000 odabran je adekvatan tip Dampera.

Slika 5. Montaža ukrućenja SISTEMA DC90 na objektu u Kotoru (levo) i poslovnom molu

u Azerbejdžanu (desno)

Pregledom objekata oštećenih potresima (Čile 2010 i dr.) uočena je činjenica da su

ramovske konstrukcije sa ispunom od opeke vrlo nepogodne konstrukcije u trusnim

područjima. Napori Sistema DC90 se sastoje u istraţivanju novih sistem ukrućenih zidanih

konstrukcija. Jedan takav opitni objekat u graĎenju je prikazan na slici 6.

Slika 6. Primena sistema DC90 kod novog zidanog objekta MDS, P+4 u Požarevcu.

Primenom ovog sistema graĎenja zidanih objekata ukrućivanjem verikalnim spregovima i

kontrolom deformacija, primenom metalnih histerezisnih Dampera Sistema DC90 rešava se

problem duktilnosti i kontrole deformacija i zajednički rad mekih armiranobetonskih

serklaţnih okvira i zidne ispune. U Inovacionoj laboratoriji DC90 u toku su testiranja tri

nova ureĎaja Dampera za potrebe seizmičkog inţinjerstva. Srpasti damper velikih

pomeranja do 530 mm. za mostovske konstrukcije, višeslojni damper za velika pomeranja i

tri stepena sigurnosti i linijski damper za primenu kod sistema sa podešavajućom masom

(visoke zgrade, kule i tornjevi i sl.). Na meĎunarodnoj izloţbi Pronalazaštvo 2010 u

Beogradu, Sistem DC90 je nagraĎen najvećim priznanjem izloţbe nagradom GRAND

PRIX, što daje obavezu i podstrek za istrajavanje u ovom procesu stvaralaštva. Osim toga

Akademik Branko Ţeţelj je bio i prvi predsednik Saveza pronalazača i autora tehničkih

unapreĎenja grada Beograda.

4. ZAKLJUČAK

Nesumljivo je da je Akademik Branko Ţeţelj jedan od najvećih izumitelja i inovatora

novijeg vremena u graĎevinarstvu kod nas. Inovacije se i danas naglašavaju kao potreba i

neophodnost. Moja izumiteljska aktivnost je inspirisana velikanima našeg graĎevinarstva i

drugim konstrukterima škole Instituta IMS. Patenti koje sam registrovao preko Instituta ili

sam u zemlji i inostranstvu su sledeći. Unitet States Patent and Trademark Office, Pub. No

US 2006/0207196 A1, Serial No. 10/555,131, from sep.21.2006. Australian Patent Office,

Application No. 2003254327, WIPO No. WO04/097146, Publication Date 2004.11.23.

Serbian Intellectual Property office MP 123-97, MP 124-97, MP 125-97, MP 126-97, P

323/03, P48040/1989, P-2010/0227 from 21.05.2010., P-2010/0228 from 21.05.2010. and

P-2010/0229 from 21.05.2010. Patentima se štite nova konstrukcijska rešenja sistema u

graĎevinarstvu, novi tehnološki postupci proizvodnje u fleksibilnim proizvodnim sistemima,

novi oplatni sistemi u graĎevinarstvu i posebni ureĎaji-damperi za povećanje sigurnosti i

bezbednosti graĎevinskih konstrukcija, a posebno konstrukcija u seizmičkim uslovima. U

toku je i niz drugih aktivnosti na boljem razumevanju ponašanja konstrukcija, a posebno

fenomena zamora sa vrlo malim brojem ciklusa, fenomena brzine promene dilatacija na

promeni mehaničkih karakteristika i fenomena starenja materijala i promene mehaničkih

karakteristika kroz vreme. Razvojem saobraćaja i elektronskih komunikacija znanje i

inovacije postaju globalnog karaktera i učiniće i sam razvoj graĎevinarstva dinamičnijim,

kvalitetnijim i brţim. Tehnološki razvoj, koji je u direktnoj vezi sa podizanjem kvaliteta

ţivota nemoguće je zamisliti bez izuma i inovacija. Institut IMS obeleţavanjem

stogodišnjice od roĎenja Branka Ţeţelja daje ne mali doprinos boljem razumevanju,

afirmaciji i shvatanju ove potrebe.

LITERATURA

[1] Z. Petrashkovich,. System of Seismic Strengthening of Structure United States Patent and

Trademark Office, Serial No. 10/555,131, 2005,

[2] Z. Petrashkovich , System of Seismic Strengthening of Structure, Australian Patent Office,

Application No. 2003254327, WIPO No. WO04/097146, Application Date 2003.06.05.,

[3] Mazzolani, F., Petraskovich, Z., Sixth Framеwork Program, Priority FP6-2002-INCO-MPC-

1, Eаrthquake Protection of Historical Buildings by Reversible Mixed Technologies

PROHITECH, WP6, Naples (2004-2007),

[4] Z. Petrashkovich, Behaviour of “DC90 System” Damper in Low Cycle Fatigue, PROHITEH,

Rome, (2009),

[5] Z. Petrashkovich, From the idea of invention through its testing to final realization all over

four continents, Prochiteh, Rome, (2009),

[6] Z. Petrashkovich, V. Gocevski, Zidane konstrukcije i posebni ureĎaji za povećanje otpornosti

u seizmičkim uslovima, Kongres DGKS, Zlatibor, (2010),

[7] Z. Petrashkovich,., D Šumarac, M. AnĎelković, S. Miladinović, M.Trajković Retrofitting

Damaged Masonry Structures by Technology DC 90, Journal of the society for structural

integrity and life, , Belgrade, 2005, p. 59-71.

[8] Z. Petrashkovich , Miladinović, S., Šumarac, D., Technology of seismic strengthening of

masonry structures by applying vertical ties and diagonals with seismic energy absorber

“System dc 90”, International conference on earthquake engineering, Parallell Session, Topic:

Retrofit of structures, p T6-9, August-september 2005.,

[9] D Šumarac, Z.Petraskovic, M. Maksimović, S. Miladinoić, I.Dţuklevcki, N. Trišovič,

Seismic Retrofit of masonry structures applzing vertical braces with dampers Sistem DC 90

and newly designed wall buildings, Naučni skup, Ţabljak Crna Gora, 2006, p. 373-381.

[10] D. Šumarac, Z.Petraskovic, M. Maksimović, S. Miladinoić, J.Petrašković, ] Structure Retrofit

for residental house of Finlands Ambassador in Algier, Internacionalni naučni skup, Ţabljak

Crna Gora, 2006, p. 367-373.

[11] Tashkov, Lj., Manic, M., Petrashkovich, Z., Folich, R.: Experimental verification of dynamic

behavior of “System DC 90” under seismic conditions, Belgrade 2003.

[12] Taškov Lj, Manić M, Shaking table test of a brick-masonry models in scale 1/10,

strengthened by DC 90 System, Institute of Earthquake Engineering and Engineering

Seismology, University" Ss. Cyril and Methodius", Skopje, Republic of Macedonia, Skopje,

May 2004.




Zoran Popović 1, Bojan AranĎelović 2, Vladimir Popović 3

ZAHTEVI ZA SISTEME PREDNAPREZANJA

PREMA TEHNIČKIM STANDARDIMA EU

Rezime

Iako je prednaprezanje danas uobičajena tehnologija u graĎevinskoj praksi, zahtevani

rezultati se mogu obezbediti samo primenom potvrĎenih sistema prednaprezanja. Ocena i

sertifikovanje njihove usaglašenosti nisu propisani hEN, pa se regulišu sa ETA (evropsko

tehničko odobrenje). Nosilac Sistema treba da obezbedi ETA za svoj sistem. Ono se

priznaje u okviru EU, ali se ne mora automatski prihvatiti u ostalim zemljama, ukoliko ne

postoji meĎudrţavni ugovor o meĎusobnom priznavanju ovakvih dokumenata. U radu su

obraĎeni: regulativa EU, tela za donošenje, sadrţaj ETA za sisteme prednaprezanja, kao i

stanje u Srbiji.

Ključne reči

Sistem prednaprezanja. Evropsko tehničko odobrenja (ETA). Sertifikacija Sistema.

REQUIREMENTS FOR PRESTRESSING

SYSTEMS ACCORDING TO THE EU TECHNICAL

STANDARDS Abstract

Even thought today prestressing is a common technology in construction practice, required

results can be secured only by applying confirmed prestressing systems. Assessment and

certification of their harmonization are not prescribed by hEN, and are therefore regulated

by ETA (European Technical Approval). The holder of the System must secure ETA for its

system. It is recognized within the EU, but does not have to be automatically accepted in

other countries, unless there is a contract between states on mutual recognition of such

documents. The paper discusses: EU regulative, adoption bodies, ETA content for

prestressing systems, as well as the status in Serbia.

Key words

Prestressing system. European Technical Approval (ETA). System certification.

1 Dipl. građ. inž, Savetnik, Institut IMS, Beograd, [email protected]/[email protected] 2 Dipl.građ. inž, rukovodilac Odeljenja za prednaprezanje, Institut IMS, [email protected] 3 Dipl. građ. inž, OOO "Велесстрой", г. Москва, [email protected]

1. UVOD

Sve poslovne aktivnosti u procesu graĎenja vezane su sa rizikom njihovog ostvarivanja.

Zato je, u savremenim uslovima, upravljanje rizikom ključni proces u kome se najpre

moraju identifikovati rizici i sistemski uključiti već u fazi planiranja poslovnih aktivnosti.

Izgradnja trajnih konstrukcija podrazumeva sposobnost projektanta da obezbedi uspešnu

kombinaciju osiguranja projektantskog koncepta objekta, ispravnosti konstruisanja detalja i

adekvatnih zahteva za ugraĎene materijale. Primenom sertifikovanog Sistema

prednaprezanja minimizira se jedan od mogućih rizika otkazivanja/delimičnog otkazivanja

konstrukcije/dela konstrukcije, odnosno obezbeĎuje sposobnost konstrukcije da garantuje

projektovani nivo sigurnosti i upotrebljivosti u projektu zahtevanom vremenskom periodu

eksploatacije.

Termin Sistem prednaprezanja koristimo samo u slučaju kada je obezbeĎena usaglašenost

sa propisanim zahtevima relevantne tehničke regulative i kada ga realizuje tim

kompetentnog osoblja [1]. Podrazumeva se rad sa prihvaćenim i odobrenim komponentama,

uz upotrebu odobrene opreme i doslovno poštovanje pravila primene Sistema, propisanim

od strane autora/proizvoĎača.

2. STAVLJANJE U PROMET GRAĐEVINSKIH PROIZVODA U

SKLADU SA REGULATIVOM EU

Na osnovu rezolucije Saveta Evrope o Novom pristupu u tehničkoj harmonizaciji

standarda (85/C 136/01) doneta je 21.12.1989. Direktiva Saveta o usaglašavanju zakona,

propisa i administrativnih odredbi drţava članica koji se odnose na graĎevinske proizvode:

Construction Products Directive 89/106/EEC – Direktiva za građevinske proizvode (u

daljem tekstu: CPD). Ona predstavlja primer direktiva takozvanog Novog pristupa, kojima

se zahteva da tehnički standardi omoguće osiguranje visokog nivoa bezbednosti u pogledu

bitnih zahteva, koji su utvrĎeni u direktivama. CPD u Novom pristupu ima poseban

poloţaj, jer svojim odredbama odstupa od nekih njegovih opštih karakteristika. Pre svega,

bitni zahtevi se odnose na građevinske objekte, a ne direktno na građevinske proizvode.

Zbog toga nije moguće ocenjivanje usaglašenosti proizvoda bez upotrebe propisane

tehničke specifikacije, odnosno, nije moguće »direktno sertifikovanje«. Bitni zahtevi za

građevinske objekte, koji, ako su definisani propisima o izgradnji graĎevinskih objekata,

treba da se ispune tokom celokupnog ekonomski opravdanog eksploatacionog veka objekta

i koji mora da se uzmu u obzir prilikom utvrĎivanja zahtevanih karakteristika graĎevinskih

proizvoda, su:

1. mehanička otpornost i stabilnost;

2. zaštita u slučaju poţara;

3. higijena, zdravlje i ţivotna sredina;

4. bezbednost korišćenja;

5. zaštita od buke;

6. ekonomično korišćenje energije i čuvanje toplote.

Drţave članice EU su obavezne da preduzmu sve neophodne mere kako bi obezbedile da se

proizvodi koji su predviĎeni za upotrebu u graĎevinskim objektima, mogu stavljati u promet

samo ako su pogodni za predviĎenu upotrebu, odnosno ako imaju karakteristike koje

omogućavaju da objekti u koje ti proizvodi treba da budu ugraĎeni, montirani, primenjeni

ili instalirani, ispunjavaju napred navedene ili samo neke od bitnih zahteva, naravno u onim

slučajevima kada su i gde su ti objekti predmet propisa koji sadrţe takve zahteve.

Zbog nemogućnosti «direktnog sertifikovanja», CPD je, pored Evropskih harmonizovanih

standarda (u daljem tekstu: hEN), uvela novi oblik tehničke specifikacije: Evropsko

tehničko odobrenje – European Technical Approval (u daljem tekstu: ETA). ETA je

pozitivna tehnička ocena pogodnosti proizvoda za predviĎenu upotrebu, a

zasniva se na ispunjavanju bitnih zahteva za objekte za koje se upotrebljava. Ono se

donosi na osnovu:

bitnih zahteva za graĎevinske objekte,

interpretativnih dokumenata (konkretizacija bitnih zahteva za graĎevinske

objekte; upućivanje na zahteve za proizvode; klasifikacija zahteva) i

stanja tehnike.

Tehničko odobrenje moţe da se dâ samo ako za odreĎeni proizvod ne postoji

harmonizovani standard ili mandat za njegovu izradu, odnosno ako proizvod značajno

odstupa od harmonizovanog standarda.

Evropsko tehničko odobrenje se priznaje u okviru EU, ali se ne mora automatski prihvatiti

u ostalim zemljama, ukoliko ne postoji međudržavni ugovor o međusobnom priznavanju

ovakvih dokumenata.

Zahtevana svojstva, postupci ispitivanja i ocenjivanje usaglašenosti za sisteme

prednaprezanja nisu propisani evropskim harmonizovanim standardom, pa se materija

reguliše Evropskim tehničkim odobrenjima. Svaki proizvoĎač Sistema prednaprezanja treba

da obezbedi ETA za svoj sistem.

3. TELA ZA DONOŠENJE ETA

Prema Članu 10 CPD, svaka drţava EU zvanično obaveštava članice i Komisiju o telima

koje je ovlastila za izdavanje ETA. Tehničko odobrenje donosi telo koje ispunjava uslove

Zakona i koje dobije «ovlašćenje» nadleţnog Ministra. Kompetentnost za rad se ne

proverava akreditacijom, već svaka drţava odreĎuje način provere kompetentnosti.

Najekonomičnije je uvoĎenje oblika «peer evaluation», prema kojem drţava koristi usluge

eksperata iz tela koje je član Evropske organizacije za tehnička odobrenja (European

Organisation Technical Approval – EOTA) i koji nakon uviĎaja sastavi izveštaj o

pronaĎenom stanju sa preporukama eventualnih korektivnih mera. EOTA čine Ovlašćena

tela (Approval Bodies – u daljem tekstu: AB) imenovana od strane zemalja članica EU i

zemalja EFTA koje su potpisnice EEA sporazuma za izdavanje ETA.

Smernice za evropsko tehničko odobrenje, u vezi sa odreĎenim proizvodom i/ili grupom

srodnih proizvoda, koju je donela EOTA, izdaje Ministar kao posebnu publikaciju i

osigurava da bude dostupna javnosti. Smernica prvenstveno uključuje:

spisak odgovarajućih interpretativnih dokumenata;

posebne zahteve za graĎevinski proizvod u okviru značenja bitnih zahteva za

graĎevinske objekte;

postupke ispitivanja;

metode ocenjivanja i procenjivanja rezultata ispitivanja;

postupke ocenjivanja usaglašenosti;

rok vaţnosti evropskog tehničkog odobrenja.

Ovlašćeno telo za izradu ETA mora da je osposobljeno da:

na osnovu naučnog i praktičnog značaja ocenjuje pogodnost novih graĎevinskih

proizvoda za upotrebu;

donosi nepristrasne odluke u odnosu na interese proizvoĎača i njihovih zastupnika;

kroz objektivnu procenu uporeĎuje doprinose svih zainteresovanih strana.

Ovlašćeno telo donosi Evropsko tehničko odobrenje za graĎevinski proizvod za koji je

utvrĎeno da je podesan za svoju namenu. Evropsko tehničko odobrenje se po pravilu daje

na rok od pet godina. Njegova vaţnost moţe da se produţi.

4. SADRŢAJ ETA ZA SISTEME PREDNAPREZANJA

Evropsko tehničko odobrenje za Sistem prednaprezanja sadrţi:

Sertifikat (European Technical Approval No ETA – godina izdavanja/broj), u

originalnoj verziji na sluţbenom jeziku AB;

Poglavlja koja se odnose na:

o zakonsku osnovu i opšte uslove;

o specifične uslove koji se odnose na ETA;

o primenu ETA;

o tehničke podatke Sistema za prednaprezanje.

4.1. Zakonska osnova i opšti uslovi za izdavanje ETA

Na osnovu Zahteva proizvoĎača Sistema prednaprezanja/njegovog zastupnika, za izdavanje

ETA, Ovlašćeno telo vrši ocenjivanje usaglašenosti, imajući u vidu sledeće:

1. Evropsko tehničko odobrenje se izdaje u skladu sa:

Direktivom Saveta 89/106/EEC od 21. decembra 1989. na bazi pribliţavanja zakona,

regulativa i administrativnih odredbi Zemalja članica koje se odnose na proizvode za

graĎevinarstvo [2], modifikovanih Direktivom Saveta 93/68/EEC2 [3] i Regulativom

(EC) br. 1882/2003 Evropskog Parlamenta i Saveta [4];

Dekretom broj 92-647 od 8. jula 1994. [5] vezano za podobnost upotrebe

graĎevinskog proizvoda;

Zajedničkim proceduralnim pravilima za zahteve i izdavanje Evropskiih tehničkih

odobrenja iznetih u Prilogu uz Odluku Saveta 94/23/EC5 [6];

ETAG 013 [7], jun 2002, Kompleti za naknadno prednaprezanje konstrukcija.

2. AB je ovlašćeno da proverava da li su odredbe ETA ispunjene. Provera se moţe

odvijati u proizvodnom pogonu/pogonima. I pored toga, odgovornost za usklaĎenost

proizvoda sa ETA i za njihovu pogodnost za primenu ostaje na nosiocu ETA.

3. ETA se ne moţe prenositi na proizvoĎače ili predstavnike proizvoĎača, osim na one

koji su navedeni u ETA, niti na proizvodne pogone, osim na one koji su navedeni u

ETA.

4. AB moţe da povuče ETA, a u skladu sa članom 5 Direktive saveta 89/106/EEC.

5. Štampanje i distribucija ETA, uključujući elektronski prenos, mora biti isključivo u

njegovom punom obimu. MeĎutim, delimično reprodukovanje se moţe vršiti uz pisano

odobrenje AB. U tom slučaju se delimična reprodukcija mora označiti kao takva.

Tekstovi i crteţi reklamnih publikacija ne smeju biti u suprotnosti, niti smeju

zloupotrebljavati ETA.

6. ETA se izdaje po odobrenju AB, na njegovom sluţbenom jeziku/jezicima. Ta/te

verzija/verzije odgovara/odgovaraju u potpunosti sa verzijom koju u upotrebu pušta

EOTA. Prevodi na druge jezike se moraju označiti kao takvi.

4.2. Specifični uslovi koji se odnose na ETA

Specifični uslovi se odnose na konkretan Sistem prednaprezanja koji mora da ispuni uslove

definisane u ETAG 013 koji se oslanja na 55 referentnih dokumenata: EC/EOTA

dokumenta, evropski standardi (hEN, ENV i prEN), FIP vodiči i preporuke, ISO standardi,

DIN, ASTM i dr. relevantna nacionalna dokumenta.

Ovo poglavlje ETA za Sisteme prednaprezanja daje:

Definiciju, namenu i radni vek proizvoda;

Karakteristike i metode verifikacije proizvoda (neophodni zahtevi, prema CPD,

Prilog I, koji se moraju ispuniti i verifikovati: 1. Mehanička otpornost i stabilnost i

3. Higijena, zdravlje i i životna sredina – videti tačku 2, stav 4);

Ocenu, sertifikovanje usaglašenosti (sistem sertifikacije 1+

prema 98/456/EC6) i

označavanje proizvoda;

Pretpostavke za povoljnu ocenu primenljivosti Sistema prednaprezanja u

proizvodnji i primeni;

Pakovanje, transport, skladištenje, servisiranje i druga primena evropskog

tehničkog odobrenja

Ovim aneksom Evropskog tehničkog odobrenja, u skladu sa CPD i ETAG 013, definišu se:

Obaveze Nosioca ETA;

Odgovornosti Nosioca ETA i ProizvoĎača Sistema prednaprezanja (propisan plan

testiranja za komponente ankernih kotvi i ostalih sastavnih delova kabla,

uključujući i injekcione smeše; inspekcijsko testiranje Sertifikacionog tela u cilju

odrţavanja Sistema);

Odgovornost Nosioca ETA i Kompanija specijalizovanih za izvođenje

prednaprezanja primenom Sistema prednaprezanja u skladu sa Prilogom D ETAG

013.

4.3. Tehničke specifikacije za sistem prednaprezanja

U ovom poglavlju ETA navode se zahtevane tehničke specifikacije za Sistem

prednaprezanja, potrebne za njegovu primenu. Definišu se:

Opšti podaci (uvod, opšti principi sistema, domen primene, karakteristike čelika za

prednaprezanje, kotve, oprema, karakteristike kablova, gubici sile prednaprezanja,

posebne mogućnosti sistema);

Kotve (opis komponenti kotvi, detalji kotvi, poloţaj kotvi na čelu nosača,

armiranje ankerne zone, pričvršćivanje podloţne ploče, postavljanje kotvi, zaštita

kotvi);

Kablovi (kablovi, zaštitne cevi);

Prednaprezanje (oprema za prednaprezanje, procedura za prednaprezanje, merenje

sile i izduţenja, mere zaštite za vreme prednaprezanja);

Zaštita kablova (oprema za zaštitu kablova, privremena zaštita kablova, trajna

zaštita kablova, postavljanje cevčica za injektiranje i ozračivanje, operacija zaštite

kablova);

Dokumentacija procesa prednaprezanja (kvalitet čelika za prednaprezanje;

uverenje o kvalitetu kotvi; prethodna ispitivanja sredstava za zaštitu kablova;

zapisnici o krojenju i montaţi kablova, zatezanju i zaštiti kablova; izveštaj o

kontrolnim ispitivanjima čvrstoće injekcione smeše; uverenje o kvalitetu izvedenih

radova i dr.);

Drugi podaci u skladu sa regulativom EU i Nacionalnom regulativom.

5. ZAKLJUČAK

Naš vaţeći Pravilnik [8] zahteva da Sistem prednaprezanja ima potvrdu o usaglašenosti sa

Pravilnikom. U trenutku publikovanja ovog rada, na trţištu Srbije koristi se i nekoliko

inostranih sistema prednaprezanja, od kojih se neki primenjuju bez dokaza o ispunjenju

zakonskih uslova propisanih regulativom Srbije! ETA se priznaje u okviru EU, ali u Srbiji

se ne mogu automatski prihvatiti tehničke specifikacije izdate u inostranstvu, ukoliko ne

postoji meĎudrţavni ugovor o meĎusobnom priznavanju.

Neophodno je da drţava u oblast graĎevinarstva uvede red, pre svega sa primenom vaţeće

regulative, kao i da stvori pravni i institucionalni okvir za ureĎenje i donošenje regulative

usaglašene sa standardima EU [9], za stavljanje graĎevinskih proizvoda u promet, a time i

Sistema prednaprezanja.

Napomena: Rad je rezultat istraživačkog procesa u okviru Projekta TP–19017

«Istraživanje, razvoj i primena metoda i postupaka ispitivanja, kontrolisanja i sertifikacije

nemetaličnih građevinskih proizvoda, otpadnih materijala i upravljanje rizikom u skladu sa

međunarodnim standardima», koji finansira Ministarstvo za nauku i tehnološki razvoj.

LITERATURA

[1] Popović Z. „Procenjivanje i odobravanje izvoĎača radova prednaprezanja“, Simpozijum

JDGK, V. Banja, 2004, 321 – 326.

[2] Official Journal of European Communities, No. L 40, 11.2.1989, p.12



[5] JORF, 14.7.1992.


[7] ETAG 013 - Guideline for European Technical Approval of Post-Tensioning Kits for

Prestressing of Structures, June 2002.

[8] „Pravilnik o tehničkim merama i uslovima za prednapregnuti beton“, 1971

[9] Popović Z. „Harmonization of national technical regulatives for concrete constructions with

european regulatives“,12 international symposium Macedonian Association of Structural

Engineers (MASE), Makedonija, Struga, 2007, 241 – 246.

[10] Popović Z, Popović V. „Assessment of prestressing system harmonization in accordance

with european standards“ Drugi internacionalni naučno-stručni skup GNP 2008:

GraĎevinarstvo - nauka i praksa, Ţabljak, 2008, str. 757 – 762.




Zoran Popović 1, Mihailo Jokanović 2, Dragan Mirković 3

ISTRAŽNI RADOVI NA UTVRĐIVANJU STANJA

PREDNAPREGNUTIH GEOTEHNIČKIH SIDARA

NA HE «PIVA»

Rezime

Posle 33 godine eksploatacije sprovedeni su istražni radovi za utvrĎivanje stanja

graĎevinskih konstrukcija i prostora akumulacije, kao faza I «Projekta revitalizacije i

modernizacije HE „Piva“. Rezultati dobijeni ispitivanjem prednapregnutih geotehničkih

sidara su osnova za procenu rizika za eventualne incidentne situacije koje treba unapred da

sprečimo preduzimanjem adekvatnih mera. Oni su osnova za izradu idejnih projekata i

studija izvodljivosti za sprovoĎenje revitalizacije i modernizacije elektrane u fazi 2, u cilju

produženja veka elektrane za narednih 30 godina.

Ključne reči

Geotehnička sidra. Istražni radovi. Stanje i procena rizika otkazivanja

PRELIMINARY WORKS ON THE STATE

DETERMINATION OF PRESTRESSED

GEOTECHNICAL ANCHORS HPP «PIVA»

After 33 years of exploitation, investigatory works were implemented to establish the state

of civil engineering constructions and the area of the accumulation, as Phase I of the

"Project of revitalization and modernization of HPP "Piva". Results obtained from the

investigation of prestressed geotechnical anchors form the basis for assessing the risk of

potential incidents which should be prevented in advance by undertaking adequate

measures. They form the basis for preparing preliminary designs and feasibility studies for

implementing revitalization and modernization of the power plant in phase 2, in order to

extend the life of the power plant for another 30 years.

Key words

Geotechnical anchors. Investigation works. Status and assessment of the risk of failure

1 Dipl. građ. inž, savetnik, Institut IMS, [email protected] / [email protected]

2 Dipl. građ. inž, glavni inženjer, Institut IMS, [email protected]

3 Maš. teh, Institut IMS, [email protected]

1. UVODNE NAPOMENE

U najužem delu korita reke Pive, izgraĎena je impozantna graĎevina HE „PIVA“ (u daljem

tekstu: Objekat). Lučnom betonskom branom visine 220 m, formirano je akumulaciono

jezero dužine četrdesetak kilometara sa 825 x 106 m

3 vode. U vreme graĎenja brana je bila

meĎu najvišima, a i danas je meĎu prvih 10 lučnih brana u svetu. U redovnoj proizvodnji

elektrana se nalazi od 1976. godine, sa prosečnom proizvodnjom od 744 GWh.

Posle više od tri decenije eksploatacije započet je proces revitalizacije i modernizacije

Objekta kroz realizaciju „Projekta revitalizacije i modernizacije HE PIVA“. Realizacija

zahteva iz Projekta predstavlja kompleksan zadatak, koji obuhvata dijagnozu stanja,

procenu verovatnoće otkazivanja, posledice u slučaju otkazivanja delova konstrukcije i

projektovanje radova sanacije.

U okviru pripremne faze (faza 1) sprovedeni su istražni radovi za utvrĎivanje stanja

graĎevinskih konstrukcija i prostora akumulacije. Radovi koji se odnose na snimanje stanja

graĎevinskih objekata, realizovani u skladu sa Ugovorom „Elektroprivrede Crne Gore a.d.“

(u daljem tekstu: Naručilac) i „Konzorcija“ koji sačinjavaju Institut IGH dd - Zagreb,

Institut IMS ad - Beograd i Aquamont Service doo - Beograd. Ugovoreni radovi,

specificirani tenderskom dokumentacijom 1, obuhvatili su detaljan vizuelni pregled,

ispitivanje stanja betona armiranobetonskih konstrukcija (na licu mesta i uzorkovanjem),

ispitivanje metalnih konstrukcija i površina i ugraĎenih elemenata nosača opreme i

ispitivanja prednapregnutih geotehničkih sidara (u daljem tekstu: sidra) i izvedeni su u dva

termina, koristeći vreme planiranog remonta elektrane.

Deo radova, koji se odnosi na dijagnostička ispitivanje sidara, realizovalo je kompetentno

osoblje „Centra za konstrukcije i prednaprezanje“ Instituta IMS (u daljem tekstu: IzvoĎač)

uz asistenciju, kada je to bilo neophodno, alpinista kompanije „ALP“, Beograd.

Zahtevom Naručioca predviĎeno je ispitivanje manjeg broja sidara u u graĎevinskim

objektima „Mašinska zgrada i transformatorsko postrojenje“ i „Slapište“. PredviĎena su

ispitivanja bez razaranja.

2. CILJ

Cilj ispitivanja u fazi 1 je dijagnoza stanja sidara kao osnova za utvrĎivanje mogućeg rizika,

sa zadeatkom da eventualne incidentne situacije unapred sprečimo.

Rezultatima ovog ispitivanja 2 obogaćena je baza relevantnih tehničkih podataka, kao

osnova za izradu idejnih projekata i studija izvodljivosti, u sklopu sprovoĎenja

revitalizacije i modernizacije Objekta (faza 2) kojima treba da se produži upotrebni vek

elektrane za narednih 30 godina.

3. METOD

Metod ispitivanja sidara proistekao je iz pravila struke i oslanja se na principe i pravila za

primenu definisana u relevantnoj tehničkoj regulativi. Ispitivanja su, generalno, realizovana

kroz: (1) identifikaciju i utvrĎivanje sledljivosti izvedenog stanja sa podacima iz

raspoložive tehničke dokumentacije; (2) vizuelni pregled krajeva zahtevanog broja

geotehničkih sidara, u cilju utvrĎivanja stanja zaštitog sloja ankera, ankerih kotvi i krajeva

čelika za prednaprezanje; (3) potezanje pojedinih žica na sidrima, kada je to tehnološki

ostvarljivo; (4) uzorkovanje čelika za prednaprezanje, gde je to moguće, u cilju utvrĎivanja

stepena korozije, mesta i tipa eventualnih prekida, mehaničkih i drugih karakteristika.

Realizovana ispitivanja oslanjaju se takoĎe na procedure i uputstva sertifikovanog sistema

menadžmenta kvalitetom IzvoĎača.

Ispitivanja su izvršena u skladu sa Programom IzvoĎača. Ulazni parametri za izradu

Programa ispitivanja sidara trebalo bi da sadrže:

podatke o tipu, vrsti i broju sidara po konstrukcijama;

projekat stalnih sidara iz koga je moguće da se utvrdi proračunski faktor sigurnosti

sidra, relevantni standardi za sidra, upotrebljeni materijali i način antikorozivne

zaštite slobodnog i sidrenog dela;

broj i raspored probnih sidara (ukoliko su raĎena), sa rezultatima njihovog

ispitivanja;

izvoĎač radova na izgradnji;

vreme izgradnje;

podatke o izmenama u toku graĎenja, u odnosu na projekat, ukoliko ih je bilo;

početak eksploatacije objekta;

«istoriju» Objekta: podaci o intervencijama ili popravkama, od početka

eksploatacije do danas, ukoliko ih je bilo;

broj i raspored kontrolnih sidara, sa rezultatima dosadašnjeg praćenja, ako ova

sidra postoje i ako su praćene promene sile u njima i

druge raspoložive tehničke podatke o sidrima i konstrukciji u koju su ugraĎena.

4. POSTUPAK

Obimni i složeni radovi ispitivanja i pregleda graĎevinskih konstrukcija Objekta sprovedeni

su u skladu sa Programom i Planom rada [5]. Osiguranje kvaliteta oslanjalo se je na

evropske Smernice za menadžment (upravljanje) kvalitetom u projektima (ISO

10006:2003) i Smernice za planove kvaliteta (ISO 10005:2005), odnosno odgovarajuće

HRN ISO norme.

Proces ispitivanja realizovan je kroz:

1. pregled raspoložive tehničke dokumentacije;

2. vizuelnu identifikaciju izvedenog stanja i utvrĎivanje sledljivosti sa podacima iz

raspoložive tehničke dokumentacije;

3. detaljan vizuelni pregled krajeva sidara, u cilju utvrĎivanja stanja zaštitog sloja

iznad kotve, ankerne kotve i krajeva čelika za prednaprezanje;

4. potezanje pojedinih žica posebno konstruisanom hidrauličnom opremom, gde je to

tehnološki ostvarljivo (ovim se utvrĎuje da li je obezbeĎena sigurnost na

otkazivanje sidra za Programom zadatu ispitnu silu od 90% očekivane sile u vreme

ispitivanja, odnosno sila pri kojoj pojedina žica u sidru otkazuje – otkazivanje pre

postizanja zadate ispitne sile: sila „čupanja“ pojedinih žica);

5. uzorkovanje čelika za prednaprezanje (gde je to moguće) u cilju utvrĎivanja

stepena korozije i njegovih mehaničkih karakteristika i

6. izradu dokumentovanog završnog izveštaja o ispitivanju [2].

5. DOSTUPNI PODACI O SIDRIMA

IzvoĎaču je obezbeĎen samo deo neophodne tehničke dokumentacije. U dostupnoj

dokumentaciji nisu pronaĎeni podaci o tehničkom propisu i/ili standardu po kojima su

izvedeni radovi na sidrima. Nisu naĎeni podaci o probnim sidrima, kao i da li su ostavljena

kontrolna sidra, kod kojih se podrazumeva da je slobodna zona sidara injektirana

trajnoplastičnim antikorozivnim materijalom koji obezbeĎuje praćenje deformacije

slobodnog dela sidra ili da su u sidro, pre zatezanja, ugraĎeni merni ureĎaji. Imajući u vidu

da je, prema raspoloživoj dokumentaciji [4], slobodna zona sidara injektirana krutom

antikorozivnom zaštitom na bazi cementa, očigledno je da projektom nisu predviĎena

merenja sile u čeliku za prednaprezanje tokom vremena.

U raspoloživoj dokumentaciji [1], [3] i [4] za „Mašinsku zgradu i transformatorsko

postrojenje“ navedeno je da su oslonci kalote ankerovani BBRV sidrima nosivosti 670 kN,

na meĎusobnom rastojanju od 3,0 m, postavljenim pod uglom od 150 na gore, po 24

komada na jednoj i drugoj strani oslonca. Injektiranje je izvršeno cementnom injekcionom

smešom spravljenom od cementa i vode (I faza), odnosno sa dodatkom interkreta (faza II i

III). Slobodna zona je injektirana posle izvršenog zatezanja ankera (faza IV). Iz grafičkih

priloga u [4] nesporno je da se radi o sidrima sa jednostrukom zaštitom protiv korozije

(danas se koriste dvostruka/trostruka antikorozivna zaštita) koji ne obezbeĎuje adekvatnu

zaštitu čelika u sidrenoj zoni.

Za sidra ”Slapišta” nije bila dostupna tehnička dokumentacija. Podaci iz tenderske

dokumentacije [1] daju informaciju da je ugraĎeno 316 prednapregnutih ankera tip BBRV,

nosivosti od 240 kN do 670 kN čije su dužine 8, 10, 15 i 20 m i da su ankerne kotve sidara

”utisnute u beton”.

Sidra portala ”Razvodnog postrojenja 220 kV” nisu predmet Ugovora, ali je ispitivanje

realizovano zbog mogućnosti dobijanja podataka o kvalitetu čelika za prednaprezanje i

utvrĎivanja sila u pojedinim žicama. Nije bila dostupna tehnička dokumentacija o sidrima.

Kao dopunska dokumenta od značaja za ispitivanje i izradu izveštaja, korišćene su i

publikacije kompanija VSL i BBRV (katalozi sistema prednaprezanja glatkom žicom

relevantnim za vreme izgradnje).

6. REZULTATI

6.1. Mašinska zgrada i transformatorsko postrojenje

Kako su zidovi mašinske hale obloženi talasastim limom sidra nisu vidljiva. U sredini hale

izvršeno je uklanjanje lima u području dela sidara. Uočene su dve ankerne glave na

meĎusobnom razmaku od 3,0 m (Slika 1). Vizuelnim pregledom je utvrĎeno da je

ankerisanje oslonaca kalote izvršeno sidrima tip VSL švajcarske kompanije „Losinger“.

Ankerne glave kablova zaštićene su epoksidnim malterom i nadvišuju betonsku podlogu za

cca 7,0 cm.

Slika 1: Mašinska zgrada - detalj krajeva sidara

Uočeno je procurivanje vode, sa taloženjem kalcifikovanog materijala na mestima

ankerovanja, što ukazuje na moguće rastvaranje i ispiranje kalcijum-hidroksida iz cementne

injekcione smeše sidara (moguće i iz okolne stenske mase), koje dovodi do smanjenja

čvrstoće cementnog kamena. Na ankernom prstenu kotvi i krajevima žica ima tragova

korozije. Verovatna su delimična koroziona oštećenja čelika za prednaprezanje u sidru koja

se manifestuju kroz smanjenje prečnika. U ovom trenutku ne predstavljaju rizik za otkaz

sidara, ali utiču na pad sile u sidru. Procenjuje se da pad sile u sidru, usled korozije čelika,

nije veći od 10%. Kako nije postojala mogućnost potezanja jedne ili više žica sidara, nisu

vršena ispitivanja sile u sidru. Nije bilo moguće ni uzorkovanje čelika za prednaprezanje.

Zaključak da su sidra u funkciji potvrĎuje nepostojanje vidnih oštećenja i deformacija

betonske konstrukcije. Činjenica da nema zaglavljivanja krana podržava ovu konstataciju.

U cilju dobijanja preciznijih procena neophodnih za statičku proveru konstrukcije u fazi 2,

potrebno je uklanjanje lima na celoj konstrukciji i pregled svih sidara.

6.2. Slapište

Pregled je obavljen pre i posle spuštanja nivoa vode u slapištu. Položaj sidara u vertikalnim

zidovima slapišta utvrĎen je po naknadno betoniranim nišama u kojima su glave sidara. Na

onim mestima gde je glava sidara bila ogoljena (ne postoji neophodna betonska zaštita

ankerne kotve) potvrĎeno je da su u pitanju sidra tip BBRV, 12Ø7 mm. U nišama ne postoji

armatura koja bi zaštitni sloj betona povezala sa zidovima slapišta. IzmeĎu zaštitnog betona

glave sidra i betona zidova slapišta ne postoji adekvatna veza. Svi krajevi ogoljenih sidara

zahvaćeni su korozijom (Slika 2).

Slika 2: Slapište – niša i detalj kraja sidara posle spuštenog nivoa vode

Pregledom vertikalnih zidova slapišta, ustanovljen je otkaz dva sidra (Slika 3) zbog

proklizavanja 60% žica sidra. Nije bilo moguće utvrditi istoriju ovih dogaĎaja. Žice su

probile betonsku zaštitu i vire van ankerne kotve od 5 do 45 cm. Izvršeno je potezenje žice

koja viri 45 cm (ima najmanu silu) posebno konstruisanom hidrauličnom presom tip HP 40

(max dopuštena sila 40 kN, dužina 150 mm, radni hod 120 mm).

Slika 3: Slapište – detalji krajeva sidara sa utvrđenim ”otkazom”

Povlačenjem (Slika 4) je konstatovano njeno proklizavanje pri sili od cca 85% očekivane

sile u vremenu ispitivanja. Sve preostale žice imaju silu veću od navedene.

Slika 4: Slapište – presa HP 40 i potezanje žica presom HP 40

Preostala sidra su u funkciji i/ili smanjenoj funkciji. Verovatna su koroziona oštećenja

čelika za prednaprezanje. Ona su izraženija kod sidara koja nemaju zaštitu ankernih glava,

kao i kod sidara koja su ispod nivoa vode u slapištu. Procenjuje se da se pad sile u sidrima,

usled korozije čelika i/ili ankernih kotvi, kreće u opsegu od 10% (sidra iznad nivoa vode sa

betonskom zaštitom glave sidra) do 50% (sidra u nivou/ispod nivoa vode bez betonske

zaštite ankerne glave sidra). Posebno su ugrožena sidra na kojima ne postoji zaštita

ankernih kotvi (nisu betonirane niše).

U fazi 2 projekta revitalizacije HE “PIVA” potrebno je izvršiti statičku proveru

konstrukcije slapišta za slučaj smanjenja broja sidara do 30%.

6.3. Razvodno postrojenje 220 kV

Svaki od tri portala Razvodnog 220 kV postrojenja vezan je za stensku masu sa četiri

geotehnička sidra tip BBRV, 12Ø7 mm.

Na portalu broj 1 utvrĎen je potpuni otkaz donjeg sidra na desnoj strani portala (Slika 5).

Na ovom sidru ne postoji betonska zaštitna obloga i 6 žica viri van ankerne kotve cca 1,0

m. Izvršeno je potezenje dve žice posebno presom tip HP 40. Pokretanje žica ostvareno je

silom koja iznosi cca 25% očekivane sile u vremenu ispitivanja. UtvrĎeno je mesto prekida

na 3,55, odnosno 3,75 m od čela kotve. Prekid je unutar betonskog preseka portala.

Slika 5: Razvodno postrojenje 220 kV – “otkaz” sidra i merenje preostale sile u žici

Izvršeno je uzorkovanje žice i njihovo ispitivanje u Laboratoriji za ispitivanje metala

Instituta IMS u skladu sa «Pravilnikom o tehničkim normativima za žice, šipke i užad za

prednaprezanje konstrukcija» (Sl. list SFRJ br. 41/85) i relevantnim standardima koji iz

njega proističu. Dobijeni rezultati ukazuju da se radi o čeliku karakteristične prekidne

čvrstoće od 1670 N/mm2. Rezultati odgovaraju propisanim vrednostima iz Pravilnika,

izuzev minimalnog odstupanja modula elastičnosti. Prečnik je u granicama propisanog. Na

uzorcima su mestimično uočeni veći korozioni pitinzi. TakoĎe je izvršeno metalografsko

ispitivanje uzorkovane žice. Mikrostruktura poprečnog i podužnog preseka odgovara

očekivanoj strukturi čelika za prednaprezanje.

7. ZAKLJUČNE NAPOMENE

Imajući u vidu da u prethodnom periodu nisu raĎena kompleksna ispitivanja, dobijene

rezultate treba smatrati kao „nulto“ stanje.

Rezultati ispitivanja geotehničkih sidara su, zajedno sa rezultatima ostalih ispitivanja

graĎevinskih konstrukcija, obezbedili kvalitetan i obiman fond tehničkih podataka o

Objektu.

Ispitivanje sidara je izvršeno na relativno malom broju uzoraka. Nije postojala tehnološka

mogućnost ispitivanja sile i stvarnog stepena korozije aktivnog i sidrenog dela. Direktno je

bilo moguće utvrditi samo stanje krajeva sidara (ankerna kotva, krajevi žica, zaštita kotve).

Eksplicitno je utvrĎen totalni „otkaz“ samo jednog sidra – portal 1 „Razvodnog postrojenja

220kV“.

Delimični „otkazi“ utvrĎeni su samo kod dva sidra „Slapišta“ (ova sidra se mogu tretirati

kao adheziono prednapregnuta, sa umanjenim silama).

U donošenju dela zaključka, kada se za neke činjenice nije mogla utvrditi eksplicitna

dijagnoza stanja, korišćeni su logički prilaz - tehnička logika, „logički alati” (sistem

analogije, sistem indukcije, sistem dedukcije i isključivanje putem sistema premisa) i

ekspertska znanja kompetentnih stručnjaka iz ove oblasti, a u cilju utvrĎivanja dela

dijagnoze stanja i uzročno-posledičnih veza izmeĎu konstatovanog stanja i dogaĎaja koji je

izazvao to stanje.

Pri proceni pouzdanosti Objekta, pored procene stanja geotehničkih sidara, mora se uzeti u

obzir i utvrĎeno stanje betonske konstrukcije, čiji su sastavni konstruktivni deo sidra. Na

konstrukcijama Mašinske zgrade i transformatorskog postrojenja, Slapišta i Razvodnog

postrojenja 220 kV ne uočavaju se oštećenja betona i deformacije konstrukcija, kao

posledica otkazivanja sidara ili značajnijeg smanjenja njihove nosivosti. Iz ovoga se

implicitno može zaklučiti da je većina sidara u funkciji.

Preporuka je da se u fazi 2 realizacije projekta revitalizacije sprovedu odgovarajući

proračuni sa predloženom smanjenom nosivošću sila u sidrima (imajući u vidu verovatno

smanjeni koeficijent sigurnosti i dalju vremensku degradaciju čelika za prednaprezanje) i na

osnovu toga izvrše, ako je to potrebno, dodatna osiguranja konstrukcija, koja bi obezbedila

produženje veka eksploatacije Objekta za zahtevanih 30 godina.

Napomena: Rezultati rada proističu iz istraživačkog procesa u okviru Projekta TP–19017

«Istraživanje, razvoj i primena metoda i postupaka ispitivanja, kontrolisanja i sertifikacije

nemetaličnih građevinskih proizvoda, otpadnih materijala i upravljanje rizikom u skladu sa

međunarodnim standardima», koji finansira Ministarstvo za nauku i tehnološki razvoj.

LITERATURA

[1] Tenderska dokumentacija: ODELJAK 2: TEHNIČKE SPECIFIKACIJE, Deo 2/1: Ispitivanje

gradjevinskih objekata, 2009. godina

[2] IGH – IMS: Preliminarni i Finalni izvještaj o ispitivanju graĎevinskih objekata, Zagreb, 2009.

[3] «Glavni projekat HE Mratinje – Strojarnica i kranska staza», Inženjerski biro – Elektroprojekt

Ljubljana, 1969. godina

[4] «Simpozijum o izgradnji HE Mratinje», Prikaz tehnologije iskopa podzemnih postrojenja za

HE Mratinje, poglavlje Osiguranje iskopanih površina i ankerisanje oslonaca kalote kaverne

mašinske zgrade, sgitj, maj 1974. godina, Nikšić

[5] Barišić, E. Balagija, A., Osiguranje kvaliteta i organizacija složenih istražnih radova

graĎevina HE PIVA, februar 2010, GNP 2010, Žabljak




Zoran Popović 1, Bojan Aranđelović 2, Vladimir Popović 3

KONTROLA SILE U KABLOVIMA NAKNADNO

PREDNAPREGNUTIH KONSTRUKCIJA

Rezime

U radu su definisani ciljevi merenja sile u kablovima kod naknadno prednapregnutih

konstrukcija, kao i ograničenja koja se odnose na izlaganu materiju. Prikazana su dva

načina merenja sile, imajući u vidu da li se radi o kablovima formiranim od glatke žice ili

od užadi, koja su danas dominantna. Prikazana je metoda oscilacija i metoda utvrđivanja

sile merenjem ugiba izazvanog apliciranjem sile upravno na kabl. Kroz tabele su dati brojni

podaci koji olakšavaju izračunavanje merenog napona ili sile, a prikazan je i jedan brojni

primer za izračunavanje sile u kablu formiranom od užadi.

Ključne reči

Naknadno prednaprezanje. Kablovi za prednaprezanje. Metode utvrđivanja sile u kablu.

CONTROL OF FORCE IN CABLES

OF POSTTENSIONED STRUCTURES

Abstract

The paper defines the aims of force measuring in cable at post-tensioned structures as well

as the limitation concerning the presented material. Two ways of force measuring are

shown, having in mind two types of tendons: tendons formed of smooth wire or of strands

which are dominant today. The paper also describes method of oscillation and method of

ascertaining the measuring force of bending caused by force application on tendon. Tables

give numerous data which simplify calculation of measured stress or force, and one of many

examples of calculation of force in tendons formed of strands have been shown too.

Key words

Post-tensioning. Tendons for prestressing. Methods of ascertaining the force in tendon.

1 Dipl. građ. inž, Savetnik, Institut IMS, Beograd, [email protected]/[email protected] 2 Dipl. građ. inž, rukovod. Odeljenja za prednaprezanje, Institut IMS, Beograd,

[email protected] 3 Dipl. građ. inž, OOO "Велесстрой", г. Москва, [email protected]

1. UVOD

U radu su obrađeni slučajevi direktnog merenje napona/sile u kablovima kod naknadno

prednapregnutih konstrukcija u kojima se kablovi nalaze unutar betonskog preseka, pre ili

posle injektiranja i ne odnose se na eksterne kablove ili određivanje sile u užadima kod

adhezionog prednaprezanja. Zatezanjem kablova mora da se obezbedi ostvarenje

projektovane sile prednaprezanja. Kontrola se vrši u svemu prema specificiranim zahtevima

projektanta, a prema uputstvima nosioca sistema prednaprezanja/tehnologije građenja,

imajući u vidu važeću tehničku regulativu.

Direktno potvrđivanje aplicirane početne sile prednaprezanja specijalizovani izvođač

radova prednaprezanja uvek realizuje ostvarivanjem propisanog pritiska na manometru

pumpe (baždaren hidraulički komplet za prednaprezanje: utvrđen odnos sila - pritisak) i

kontrolom izduženja kabla, po potrebi merenjem dilatacija žice/užadi mehaničkim

deformetrom i, po posebim zahtevima, merenjem napona/sile u već zategnutom kablu.

Kod specijalnih konstrukcija u praksi se primenjuje, kao dopunsko merenje, i metoda

posrednog utvrđivanja unesene sile prednaprezanja, merenjem dilatacija betona, kao i

geodetsko osmatranje konstrukcije. Dobijeni rezultati treba da garantuju da je uneta

projektovana sila prednaprezanja u konstruktivni element.

Međutim, u inženjerskoj praksi, javlja se potreba za proverom sile u već zategnutom kablu,

u toku čitavog životnog veka konstrukcije, kako u fazama izgradnje, t /> 0, tako i tokom

praćenja konstrukcije u eksploataciji, t >> 0 (t ), u cilju provere pretpostavki proračuna

i ocene njenog stanja. Iako se naponi/sile u kablu, i kod žica i kod užadi, u vremenu t mogu

izmeriti sa tehnički prihvatljivom tačnošću, teškoću predstavlja interpretacija izmerene sile,

a zbog reoloških karakteristika betona i čelika za prednaprezanje. Izmerene vrednosti

kretaće se od maksimalne vrednosti napona/sile u vremenu t = 0, pa do blisko minimalnoj

računskoj vrednosti, u vremenu t . Zbog interpretacije rezultata merenja, neophodno je

da projektant konstrukcije/konstruktivnog elementa, u okviru statičkog proračuna, naznači

očekivane vrednosti sila u kablovima, u funkciji vremena t (sila na presi Nk 00, sila posle

zaklinjavanja Nk 0 u vremenu t = 0, pad sile Nk t kroz vreme).

2. CILJ

Ciljevi merenja sile kablu su raznovrsni: kontrola rada ekipe koja na gradilištu vrši

prednaprezanje, provera pretpostavki statičkog proračuna, merenje priraštaja sile prilikom

raznih probnih opterećenja, praćenje promena sile usled reoloških promena u betonu i

čeliku za prednaprezanje, utvrđivanje sile kod eventualnih delimičnih oštećenja/havarija

objekata, dobijanje polaznih podataka pri izradi projekata sanacija i sl.

3. METODE MERENJA SILE U KABLOVIMA

U slučajevima kada se kablovi formiraju od glatkih žica, uobičajeno prečnika 5 i 7 mm,

koristi se metoda upoređivanja oscilovanja žice, poznate dužine, sa poznatim oscilacijama

nekog oscilatora. Namenskim uređajima se direktno meri frekvencija žice pobuđene na

oscilaciju i uz određene uslove, na osnovu klasičnog (2) ili modifikovanog (3) obrasca, sa

dovoljnom tačnošću, izračunava napon , odnosno sila Nk , u već zategnutom kablu.

Metodu oscilacija nije moguće primeniti kada su kablovi formirani od užadi (danas se

najčešće primenjuju užad nominalnog prečnika 15,2 i 16 mm), kod kojih se ne mogu

koristiti klasični obrasci (2) i (3), jer se krutost EI užeta ne može zanemariti.

3.1. Metoda oscilovanja

Merenje napona se bazira na obrascu za frekvenciju zategnute strune

22

0

4fl

g

(1)

Unošenjem u formulu (1) vrednosti gravitacionog ubrzanja g i zapreminske težine , dobija

se izraz

0 = 3,2 . 10

-2 . l2 .

f2 (2)

koji je jednostavan za upotrebu, u kome je 0 [MPa] sračunati napon u žici, f [Hz] izmerena

frekvencija, a l [m1] unapred zadata i izmerena baza oscilovanja. Naravno treba imati u vidu

idealizirane uslove pod kojima je ovaj obrazac izveden: da žica nema nikakvu krutost, tj. da

je I = 0 i da je razapeta između dva nepomerljiva i čvrsta oslonca. Pogodna je činjenica što

u njemu ne figuriše moduo elastičnosti E, pa je merenje moguće obaviti bez poznavanja

karakteristika materijala.

Metoda se bazira na merenju oscilacija žice pobuđene na vibriranje na »modelu« koji je u

praksi najčešće kontinualna greda od tri polja, raspona l1 + l + l1, zategnuta aksijalnom

silom prednaprezanja N. Ovo se ostvaruje tako što iz snopa zategnutih žica kabla odvoji

jedna, ubacivanjem dva čelična podmetača na rastojanju l = 100 – 120 prečnika žice (merna

baza koja obezbeđuje idealizovane pretpostavke), vodeći računa da odnos spoljnih

raspona l1, prema rasponu merne baze l, bude blizak jedinici. Ovaj odnos omogućava

primenu izraza (2) bez ikakvih korekcija. Udarom metalnim predmetom o žicu, baza l se

pobudi na oscilovanje i direktno se mernim uređajem meri frekvencija f.

Imajući vidu da u praksi najčešće nije moguće »otvoriti« kabl, u izvedenoj konstrukciji, u

dužini 300 – 360 prečnika žice (l1 + l + l1 > 2,1 m, za žicu 7 mm), tada se ide na što

manje vrednosti l1, pa se za l1< l primenjuje korigovana formula

= k . 0 (3)

gde je 0 napon sračunat na osnovu izraza (2), a broj k je korekcioni koeficijent čije su

vrednosti prikazane u tabeli 1.

Tabela 1. Korekcioni koeficijent k

n

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 0.9 1,0 1,2 1,4

15 0718 0,814 0834 0,847 0,853 0,876 0,058 1,340 1,842

30 0,861 0,919 0,923 0,925 0,929 0,932 0,989 1,395 1,906

45 0,908 0,949 0,951 0,952 0,953 0,956 0,995 1,411 1,926

60 0,931 0,963 0,964 0,964 0,965 0,967 0,997 1,419 1,935

75 0,946 0,971 0,971 0,972 0,973 0,974 0,998 1,423 1,940

90 0,955 0,976 0,976 0,977 0,977 0,978 0,999 1,426 1,943

105 0,961 0,979 0,980 0,980 0,980 0,981 0,999 1,428 1,944

Vrednosti iz tabele 1 su date iz literature [1], u kojoj je i teorijski razrađen problem, gde je

n = l1/l, a = .E

0 koeficijent koji karakteriše žicu u smislu vitkosti (=l/i). U prvoj

aproksimaciji, koja je najčešće dovoljna, koeficijent određujemo na osnovu sračunatog

napona po obrascu (2) i stvarnog modula elastičnosti E dobijenog ispitivanjem čelika za

prednaprezanje.

Institut IMS je, za napred navedena merenja, razvio instrument pod nazivom

tenzofrekvencmetar opsega merenja od 15 do 1990 Hz, sa tačnoću očitavanja od 0,5%, koji

imajući u vidu izloženo (merna baza 100 – 120 i za tu bazu naponi u žici od 1250 do 800

MPa), meri u praksi frekvencije u opsegu od 280 – 210 Hz, za koji se, pre merenja, baždari

zvučnom viljuškom frekvencije 225 Hz, tako da je greška merenja svedena na minimum.

Imajući u vidu visoku tačnost tenzofrekvencmetra kojim merimo napon u zategnutoj žici

kabla, može se konstatovati da obrazac (2) važi, sa greškom manjom od 5%, ako se merenje

vrši u opsegu u kome su 45 (što je u praksu najčešći slučaj) i 1 n 0,2. Nasuprot tome

za n > 1 situacija se naglo menja u negativnom smislu. Već za n = 1,20 obrazac (2) daje

grešku veću od 40%, a sa daljim prirastom ovog odnosa merenja postaju apsurdna. Naravno

treba imati u vidu da dobro obavljeno merenje zavisi od kvaliteta oslonaca merne baze.

Stoga oni treba da budu nepomerljivi i što čvršći i krući. Suviše kratka baza takođe brzo

prigušuje oscilacije.

3.2. Metoda ugiba

Iz napred izloženog jasno je da se primena metode oscilacija ne može koristiti kod užadi jer

se kod njih krutost EI ne može zanemariti. Polazeći od zadatka da je potrebno izmeriti silu u

već zategnutom kablu, u vremenu t > 0 , odnosno t , a imajući u vidu tehnički

prihvatljive mogućnosti »otvaranja« nekog pogodnog kabla na dužini l = 100 do 150 cm,

može se izabrati sledeći statički model, koji u svemu odgovara realnim uslovima.

Slika 1. Statički model

Razmatraće se slučaj (slika 1), najčešći u praksi, kada se merenje vrši na već injektiranom

kablu. Zadatak se svodi da se, na osnovu poznate aplicirane sile F u l/2, poznate krutosti EI

i izmerenog ugiba u u sredini raspona, odredi sila u užetu N.

Realan statički sistem za rešenje problema je obostrano uklještena greda, raspona l,

opterećena zadatom silom F u sredini raspona, upravnoj na pravac užeta i silom zatezanja

N. Osim momenta od sile N, koji u preseku x iznosi Ny i koji potiče od opterećenja p=N y”,

greda je opterećna i momentima koji proističu od sile F, tako da diferencijalna jednačina

koja određuje ugib grede glasi:

EI y” = + Ny –

2

F x + M

Rešenje ove jednačine po y dobija se u obliku:

M

NF N

M

l

l/2 l/2

U

y = C1Coh x + C2sihx + N

F

2

x - N

M , gde je 2 =

EI

N .

Uvodeći označavanje = 2

l i konturne uslove: y(0) = 0, y

, (0) = 0 i y

, (l/2) = 0, konačno

rešenje jednačine je:

y = N

F

2

Sih

Coh 1(Cohx –1) +

N

F

2(x -

Sih).

Ugib u sredini grede je:

u = yl/2 =

N

F

2

Sih

Coh 2)1( +

N

F

2 2

l(1 -

Sih)

(4)

Ovo rešenje se može transformisati u oblik pogodan za dalja izračunavanja:

3

8

l

EI

F

u = 3

1

Sih

Coh1 +2

= f ( ) (5)

Veličine na levoj strani izraza (5) su poznate, odnosno zadate/izmerene vrednosti (merimo

ugib u u sredini raspona za apliciranu silu F). Vrednost EI treba tačno odrediti, recimo

merenjem ugiba konzolnog štapa pod dejstvom zadate sile P. Tada iz relacije EI = 3

3

Pl

,

gde je izmereni ugib slobodnog kraja konzole, l njen raspon, a P poznata sila kojom

opterećujemo slobodan kraj konzole, sračunavamo tačnu vrednost EI.

Jednačina (5) nije jednostavna za rešavanje, pa je za određivanje vrednosti desne strane

izraza, odnosno funkcije f ( ), dobro odrediti neke vrednosti unapred. Vrednost je u

granicama 10 6 za l = 100 cm, odnosno 16 9 za l = 150 cm. Za praksu bi bilo

korisno držati uvek isti raspon l (slobodna dužina užeta). Može se lako, uz primenu

računara, izračunati funkcija f ( ) za niz brojeva u intervalu koji je od interesa. Tako će

se dobiti graf za direktno očitavanje vrednosti funkcije f ( ), odnosno vrednosti izraza

3

8

l

EI

F

u . U tabeli 2 date su vrednosti funkcije f ( ) za 15 6.

Tabela 2. Vrednosti funkcije f ( )

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

f ( ) x 10-3 9,25 7,29 5,86 4,80 4,00 3,38 2,89 2,50 2,19 1,93

Praktična procedura određivanja sile u jednom užetu kabla je sledeća:

u akreditovanoj laboratoriji utvrditi stvarnu krutost užeta EI,

otvoriti kabl na pogodnom mestu i očistiti ga od injekcione mase,

odgovarajućim alatom, sa mernim instrumentom za očitavanje sile, povučemo

jedno uže iz kabla (oslanjajući se na konstrukciju) silom F u sredini raspona l,

tako da ostvarimo njegovo odvajanje od snopa užadi u kablu, odnosno »ugib« u,

očitamo vrednosti F na mernom instrumentu alata,

izmerimo ugib u,

za izmerenu ugib užeta u pod silom F odredi se leva strana izraza (5),

zatim se nađe f ( ) koji zadovoljava desnu stranu izraza (5),

sila u užetu se sračunava prema obrascu N = 2

4

l

EJ 2 (6)

U skladu sa prethodnim izlaganjem, na brojnom primeru, pokazaće se određivanje sile u

kablu 6 15,2 mm, u vremenu t 10 godina, znajući da je kabl zatezan silom Nk

00 = 1.050 kN, a da je prema statičkom proračunu Nk = 0,75 Nk 00 = 787,5 kN. Merenjem u

laboratoriji utvrđuje se stvarna krutost EI jednog užeta. U ovom primeru usvojiće se

vrednost EI = 3400 kNcm2.

Na pogodnom mestu u objektu »otvoren« je kabl u dužini l = 120 cm. Na osnovu izmerenih

vrednosti u = 15 mm i F = 8,1 kN sračunato je F

u =

1,8

5,1 = 0,185 cm/kN, pa se na osnovu

jednačine (5) dobija vrednost 3

8

l

EI

F

u=

3120

34008 x 0,185 = 2,912 x 10 – 3

.

Iz tabele 2 očitavamo da je 12, te je sila u užetu

N = 2

4

l

EJ 2 = 2120

34004 . 12

2 = 136 kN.

Na osnovu izvršenog merenja i sračunate sile u jednom užetu (imajući u vidu da je

zatezanje kabla skupno i sa ujednačenom silom u svim užadima), sračunata je sila u kablu

Nk 10 = 6 x 136 = 816 kN > 787,5 kN (+ 3,5%), što potvrđuje da u kablu (završen najveći

deo vremenskih gubitaka) imamo očekivanu silu prednaprezanja.

4. ZAKLJUČAK

Merenje sile u zategnutim kablovima nije standardna procedura kontrole sile. Današnji nivo

kvaliteta opreme za prednaprezanje, uz obučenu ekipu utezača i konstantnu tehničku

kontrolu procesa, u skladu sa procedurama sistema menadžmenta kvalitetom, omogućava

zahtevano unošenje projektovane sile. U principu, imajući u vidu postavljene ciljeve,

merenje sile u kablovima se obavlja samo po posebnim zahtevima. Naravno kada

konstruktivni koncept objekta nije moguće dovoljno tačno obuhvatiti

statičkim/matematičkim modelom, merenje napona/sila ima opravdanje, kako u fazi

zatezanja, tako i u fazi eksploatacije prednapregnutog objekta.

Institut IMS je, na bazi znanja iz ove oblasti, delimično prikazanih u ovom radu, razvio

odgovarajuću mernu opremu i obavio veliki broj merenja [2].

LITERATURA

[1] Petrović, B. „Neka razmatranja i iskustva u vezi sa merenjem napona u zategnutim žicama

metodom oscilacije“, Saopštenje broj 4, godina IV, Institut IMS

[2] »Izveštaj o merenju napona na objektu … «, Elaborati Instituta IMS, 1974 – 2009.

[3] Popović, Z. „Metode merenja sile prednaprezanja pri izvođenju, ispitivanju, pregledu i

praćenju prednapregnutih konstrukcija“, II Savetovanje „Ocena stanja, održavanje i sanacija

građevinskih objekata“, Mataruška Banja, april 2001.


Radenko Pejović1

REKONSTRUKCIJA MOSTA BRANKA ŽEŽELJA PREKO RIJEKE MORAČE U PODGORICI Rezime Most se nalazi u najužem centru Podgorice, gdje premošćava rijeku Moraču. Projektant mosta je akademik Branko Žeželj. Izgrađen je 1949.godine od armiranog betona, kao kombinacija lučne konstrukcije raspona 79,40 m i grednog nadlučnog sistema na stubovima. Ukupna dužina mosta je 115,20 m i širina 22,35 m. U okviru redovnog održavanja, 2009. godine izvršena je revitalizacija mosta. U ovom radu prikazan je most i radovi na revitalizaciji.

Ključne reči beton, most, sanacija, rekonstrukcija, karbonske trake

RECONSTRUCTION OF THE BRIDGE OF BLAŽO JOVANOVIĆ OVER THE MORAČA RIVER IN PODGORICA Abstract The bridge is situated in the very center of Podgorica, where it crosses the river Morača. The bridge designer is an academician Branko Žeželj. The bridge was built of reinforced-concrete in 1949. as the combination of an arched structure (arch span 79.40m) and a beam system above the arch supported by pillars. The total bridge length is 115.20 m and the width is 22.35m. Within the regular maintenance, the bridge revitalization was performed in 2009. This Paper presents the bridge and its revitalization works.

Key words concrete, bridge, rehabilitation, reconstruction, carbon fiber strips

1 Dr.redovni profesor, dipl.ing.građ. Građevinski fakultet, Cetinjski put bb, Podgorica, [email protected]

1. UVOD Ovaj most nosi ime poznatog crnogorskog revolucionara iz drugog svjetskog rata i poratnog predsjednika Crne Gore Blaža Jovanovića. Nalazi se u najužem centru Podgorice na Bulevaru Svetog Petra Cetinjskog gdje premošćuje rijeku Moraču. Izgrađen je 1949.godine od armiranog betona, po projektu čuvenog konstruktora akademika Branka Žeželja. Projektna i izvođačka dokumentacija nije sačuvana. Most je izvelo Opšte građevinsko preduzeće (OGP) iz Podgorice. U okviru redovnog održavanja mosta na njemu su 1984.godine izvedeni određeni radovi, koje je izvelo Građevinsko preduzeće Mostogradnja iz Beograda. Tada je snimljena geometrija mosta i urađen projekat. U okviru ovih radova na ogradi mosta su betonski stubići zamijenjeni čeličnim, odgovarajućih dimenzija, uz prethodno pribavljenu saglasnost autora Žeželja. Imajući u vidu činjenicu da je most bio veoma zapušten, zbog neredovnog održavanja, te da se radi o gradskom mostu u najužem centru Podgorice, Opština Podgorica i Agencija za izgradnju i razvoj Podgorice su donjeli odluku da se izvrši detaljna njegova revitalizacija. Pri tome se imalo u vidu, da se rijeci Morači pristupa ispod mosta i da je on vidan iz susjednih parkova i Hotela Podgorica. Izvođač radova i projektant revitalizacije bilo je Preduzeće IGP “Fidija” d.o.o. iz Podgorice, sa podizvođačem “Sintek” iz Skoplja koji je izvelo dio radova. Na slici 1. prikazan je izgled mosta prije revitalizacije.


2. OPIS KONSTRUKCIJE MOSTA Most je izveden od armiranog betona, kao kombinacija lučne konstrukcije, koju čine dva uklještena luka blizanca raspona 79.40m, sa strijelom 13.82m (stinjenosti: f/l=5.75) i grednog nadlučnog sistema na stubovima. Lukovi su projektovani kao dvoćelijski sandučasti presjek konstantne širine 6.50m i promjenjive visine od 2.10m u uklještenju do 1.3m u tjemenu luka. Debljina zidova luka je 30cm. Nadlučnu konstrukciju čine četiri reda stubova, preko kojih su postavljene kontinualne grede u podužnom smjeru raspona 5.45+8x5.90+2x4.64+8x5.90+5.45=114.58m.

Slik

a 2.

Uzd

užni

pre

sjek

mos

ta-d

ispo

zici

ja

ASFALT BETON ................................................. 8 cm

HIDROIZOLACIJA ............................................... 1 cm

DOBETONIRANI SLOJ MB30, M-150 ................. 10 cm

AB PLOCA MB30 ................................................. 25 cmGRANITNI IVICNJAK 18/28 GRANITNI IVICNJAK 18/28 BOMANITA 8cm

AB PLOCA 12-17 cm

Slika 3. Karakteristični poprečni presjek

Iznad svake linije stubova u poprečnom smjeru su postavljeni poprečni kontinualni nosači raspona 6.075+6.35+7.075m. U krajnjim poljima između stubova su ugrađeni AB zidovi debljine 10cm. Kolovozna ploča je urađena kao AB krstasto armirana, debljine 25cm, ojačana vutama na osloncima debljine 12cm i širine 50cm. Konzole pjesačkih staza su raspona 1.8m, debljine 17cm na mjestu uklještenja, a 12cm na slobodnom kraju. Ograda mosta je urađena od masivnih AB stubova, AB rukohvata, sa završnom obradom od kulira i sa čelicnim stubićima između betonskih stubova. Kolovozna konstrukcija prema osnovnom projektu urađena je od nearmiranog betona debljine 10cm i naknadno je presvučena slojem asfalta. U pješačkim stazama, bio je smješten veliki broj PTT, elektro i vodovodnih instalacija. Obalni oporci urađeni su kao masivni betonski elementi sa paralelnim krilima. Na slikama 2 i 3 prikazani su uzduzni presjek mosta-dispozicija i karakteristični presjek

3. POSTOJEĆE STANJE Konstrukcija mosta je bila u relativno dobrom stanju, izuzev manjih lokalnih površinskih oštećenja i površinske korozije betona i mjestimično armature. Neznatno veća oštećenja konstatovana su na rukohvatima ograde gdje je mjestimično otpao kulir i na dilatacionim spojnicama. Teren oko mosta bio je zapušten i zarastao u šiblje. Kanali za instalacije bili su zapunjeni blatom.Voda sa mosta direktno se preko slivnika slivala u korito rijeke. Projektovani kvalitet betona bio je MB30 a most je armiran sa glatkom armaturom GA 240/360. Ispitivanjem je utvrđeno da postojeći beton ima ujednačeni kvalitet i da posjeduje prosječnu čvrstoću 35,5 MPa.

4. IZVEDENI RADOVI REVITALIZACIJE

4.1. Ojačanje konstrukcije mosta Na osnovu provedenih računskih analiza pojavila se potreba za ojačanjem konstrukcije mosta zbog povećanog intenziteta saobraćaja koje predviđaju propisi. Kolovozna ploča, podužni i poprečni nosači mosta ojačani su dodavanjem novog sloja betona mjesto postojećeg kolovoznog zastora debljine 10cm. Ovim betonom, prosječne debljine 13.5cm, je ojačana kolovozna ploča u gornjoj i donjoj zoni. U gornjoj zoni je ugrađena potrebna armature, a za donju zonu je povećana statička visina. Međutim, sva srednja polja u poprečnom smislu i nakon povećanja visine nijesu imala dovoljnu nosivost, pa je dodatno ojačanje izvršeno karbonskim trakama. Poprečni i podužni nosači su ojačani povećanjem poprečnog presjeka, za visinu novododate ploče (13.5cm) i u gornjoj zoni je sračunata potrebna armature koja je spregnuta sa postojećim djelovima konstrukcije preko uzengija oblika ˝Π˝, koje su ankerisane u nju. U donjoj zoni i pored povećanja visine, krajnje podužne grede, nijesu zadovoljile u pogledu nosivosti u tri polja (V-IV, IV-III i III-II), gdje je ojačanje izvršeno karbonskim trakama. Najveće uticaje u ovim gredama izazivao je zemljotres.

4.2. Revitalizacija betonskih površina Sve betoneke površine sanirane su na sljedeći način:

- Svi oštećeni djelovi betona su mehanički odstranjeni, a zatim su opjeskarene sve betonske površine;

- Sve vidne šipke su nakon izvršenog pjeskarenja i otprašivanja zaštićene antikorozionim sredstvom;

- Lokalna oštećenja betonskih površina su sanirana reparaturnim malterom odgovarajuće krupnoće zrna, uz prethodno premazivanje ovih površina sredstvom za poboljšanje veze starog i novog betona;

- Kompletna betonska površina je izravnana gletovanjem sitnozrnim reparaturnim malterom;

- Nakon gletovanja betonske površine su premazane završnim sredstvom otpornim na atmosferske uticaje.

4.3. Ostali radovi Na mostu je urađena nova ograda i nove pješačke staze sa granitnim ivičnjacima, u koje su ugrađene odgovarajuće cijevi za provođenje instalacija. Ograda je osvijetljena posebnom dekorativnom rasvjetom. Projektanti revitalizacije mosta i stručna javnost su bili protiv mijenjanja ograde mosta, smatrajući da je treba zadržati tj. zaštititi autorstvo projektanta Žeželja, jer je izuzetno dobro ukomponovana sa konstrukcijom mosta. Nova ograda nametnuta je od strane investitora. Ona se sastojala od betonskog postamenta i čeličnog dijela i nije primjerena ovom mostu koji je masivna betonska konstrukcija. Detalji oba rješenja su data na slici 4.

Sva voda sa mosta je uhvaćena sistemom slivnika i cijevi i odvedena u posebne prečistače iz kojih se nakon tretmana pušta u Moraču. Posebna pažnja je posvećena dekorativnoj rasvjeti mosta, koja je izvedena vrlo uspješno.

a) novo b) staro

Slika 4. Detalj ograde

5. IZVOĐENJE RADOVA Imajući u vidu vrlo kratak rok za izvođenje radova, kao i zimske uslove, poseban problem kod ove revitalizacije, bio je odabir odgovarajuće skele i oplate, koja će omogućiti brzu montažu, demontažu i efikasno izvođenje radova. Imajući u vidu naprijed navedene uslove Izvođač radova se opredjelio na primjenu kombinacije klasične cjevaste i viseće skele. Primjenjena je viseća skela sistema “Fidija”, okačena o kolovoznu ploču na lokalitetu tjemena svoda i viseća skela sistema “Sintek” za rad ispod lukova u lokalitetu toka rijeke, kao i “R” nosači oslonjeni na klasičnu skelu za rad ispod ploče i poprečnih nosača između lukova.

6. ZAKLJUČAK Most, autorsko dijelo, akademika Branka Žeželja predstavlja, posebno za vrijeme njegove gradnje, a i danas izuzetno konstruktersko ostvarenje, kako u konstruktivnom tako i u estetskom smislu, po kome je Podgorica prepoznatljiva. Revitalizacija ovog mosta je primjer odgovarajuće brige gradskih vlasti za održavanjem i čuvanjem postojećih objekata, odnosno graditeljskog nasleđa, kako bi im se maksimalno produžila trajnost i ujedno sačuvao estetski izgled. Radovi na revitalizaciji izvedeni su veoma uspješno, kvalitetno i u kratkom vremenskom roku, tako da je na mostu pored povećane konstruktivne sigurnosti znatno popravljen estetski izgled, posebno u noćnim uslovima, kada je uključena dekorativna rasvjeta.




Miroljub Todorović 1, Jelena Bleiziffer 2, Nikola Kuljić 3

ANALIZA IZVEŠTAJA O ISPITIVANJU

– PRIMER GRAĐEVINSKIH KONSTRUKCIJA

HE „PIVA“

Rezime

U radu je analizirana uloga i mesto ispitivanja kod građevinskih konstrukcija. Dat je primer

iz prakse, ispitivanja građevinskih konstrukcija HE “Piva”, koji je rađen u okviru projekta

rekonstrukcije i modernizacije. Obavljenim ispitivanjima utvrđeno je trenutno stanje

građevinskih objekata i akumulacije HE „Piva“ čime je omogućeno definisanje obima

potrebnih radova na revitalizaciji da bi se obezbedio novi, radni ciklus opreme i objekata u

narednom periodu.

Ključne reči

Hidroelektrana, ispitivanje, beton, metal, akumulacija.

TESTING OF CIVIL STRUCTURES OF THE

„PIVA“ HPP AND RESERVOIR AREA

Abstract

This paper analyzes the role and place of examination of building construction. Given case

study, examining building construction HPP “Piva“, which was built under the project of

reconstruction and modernization. Conducted research has shown the current state of

buildings and the accumulation of HPP “Piva“ which enables the definition of the scope of

necessary work on the revitalization in order to provide a new, revitalized duty cycle of

equipment and facilities in the coming decades.

Key words

Hydropower, testing, concrete, metal, accumulation

1 Miroljub Todorović, dipl.građ. .inž, tehnički direktor Institut IMS a.d, [email protected]

2 Dr. sc. Jelena Bleiziffer, dipl.ing.građ. direktorica Zavoda za gospodarenje građevinama INSTITUT IGH, dd,

J.Rakuše 1, 10000 Zagreb, Hrvatska, Tel: + 385 1 6125 10, [email protected] 3 Mr Nikola Kuljić, dipl. građ. Inž, šŠef Službe građevinsko – geoloških poslova HE “Piva”, EPCG A.D. –

Nikšić,

Crna Gora, Tel: +382 40 271 250, E-mail: [email protected]

1. UVOD

Osnov za sva ispitivanja pa samim tim i ispitivanja kod građevinskih konstrukcija je SCS

ISO/IEC 17025:2006 – Opšti zahtevi za kompetentnost laboratorija za ispitivanje i

laboratorija za etaloniranje. U delu 5. tehnički zahtevi pa u tačci 5.10. Izveštavanje o

rezultatima, dato je pored opštih odredbi šta sve izveštaj o ispitivanju mora i može da

sadrži.

Svaki izveštaj o ispitivanju mora da sadrži najmanje sledeće informacije:

a) naslov (na primer „Izveštaj o ispitivanju“);

b) naziv i adresu laboratorije. Mesto ispitivanja ako se razlikuje od adrese

laboratorije;

c) jedinstvenu identifikaciju izveštaja o ispitivanju (kao što je serijski broj) i

identifikaciju svake strane koja omogućava da se ona prepozna kao deo izveštaja o

ispitivanju, kao i jasnu identifikaciju kraja izveštaja o ispitivanju;

d) naziv i adresu korisnika;

e) identifikaciju korišćene metode;

f) opis, stanje i nedvosmislenu identifikaciju uzoraka koji su ispitivani;

g) datum prijema uzorka za ispitivanje ako je presudan za valjanost i primenu

rezultata, kao i datum obavljanja ispitivanja;

h) pozivanje na plan i procedure uzorkovanja koje su koristili laboratorija ili druga

tela ako su bitni za valjanost ili primenu rezultata;

i) rezultate ispitivanja sa, ako je bitno, mernim jedinicama;

j) imena i prezimena, funkcije i potpise ili drugu odgovarajuću identifikaciju osoba

koje odobravaju izveštaj o ispitivanju;

k) ako je važno, izjavu da se rezultati odnose samo na ispitane uzorke.

Kroz napomene je dato da izveštaji o ispitivanju u obliku trajnog zapisa treba da sadrže broj

strane i ukupan broj strana. Zatim, laboratorijama se preporučuje da predvide posebnu

izjavu o tome da se bez odobrenja laboratorije izveštaj o ispitivanju sme umnožavati

isključivo kao celina.

Ako je neophodno za tumačenje rezultata ispitivanja, pored gore pobrojanih zahteva,

izveštaji o ispitivanju moraju da sadrže:

a) odstupanja, dopune ili izuzimanja u odnosu na metodu ispitivanja, kao i podatke

o posebnim uslovima, kao što su uslovi okoline;

b) ako je važno, izjavu o ispunjavanju/neispunjavanju zahteva i/ili specifikacija;

c) ako je pogodno, izjavu o procenjenoj mernoj nesigurnosti; podatak o

nesigurnosti potreban je u izveštaju o ispitivanju ako je važan za valjanost ili

primenu rezultata ispitivanja, ako ga zahteva korisnik ili ako nesigurnost utiče na

zadovoljavanje specificiranih granica;

d) ako su prikladna i potrebna, mišljenja i tumačenja (Kada su mišljenja i

tumačenja uključeni, laboratorija mora da dokumentuje osnovu za njihovo

donošenje. U izveštaju o ispitivanju mišljenja i tumačenja moraju biti

nedvosmisleno naznačena.

Napomena 1: Mišljenja i tumačenja ne treba brkati sa kontrolisanjem i sertifikovanjem

proizvoda, opisanim u ISO/IEC 17021 i ISO/IEC Guide 65.

Napomena 2: Mišljenja i tumačenja u izveštaju o ispitivanju mogu da sadrže, pored ostalog

i sledeće:

- izjavu o usklađenosti/neusklađenosti rezultata sa zahtevima;

- ispunjenost ugovorenih zahteva;

- preporuke o korišćenju rezultata;

- uputstva za poboljšavanja.

Napomena 3: U mnogim slučajevima pogodnije je mišljenja i tumačenja saopštiti korisniku

u direktnom razgovoru. Takav razgovor mora da se zapiše.);

e) dopunske informacije, koje mogu zahtevati specifične metode, korisnici ili

grupe korisnika.

Izveštaji o ispitivanju, koji uključuju rezultate uzorkovanja, osim gore pobrojanih zahteva,

moraju da sadrže, ukoliko je neophodno za tumačenje rezultata ispitivanja i sledeće:

a) datum uzorkovanja;

b) nedvosmislenu identifikaciju uzorkovane supstance, materijala ili proizvoda

(uključujući naziv proizvođača, oznaku modela ili tipa, kao i serijske brojeve ako

postoje);

c) mesto uzorkovanja, uključujući bilo koje dijagrame, skice ili fotografije;

d) pozivanje na korišćeni plan i procedure uzorkovanja;

e) detalje o bilo kojim uslovima okoline tokom uzorkovanja koji su mogli da utiču

na tumačenje rezultata ispitivanja;

f) bilo koji standard ili drugu specifikaciju za metodu ili proceduru uzorkovanja,

kao i odstupanja, dopune ili izuzimanja od date specifikacije.

Ako izveštaj o ispitivanju sadrži rezultate ispitivanja koje su obavili podugovarači, ti

rezultati moraju biti jasno identifikovani. Podugovarač mora da prikaže rezultate u pisanoj

ili elektronskoj formi.

Forma mora da bude osmišljena tako da se prilagodi svakoj vrsti obavljanih ispitivanja, kao

i da se smanji mogućnost nesporazuma ili zloupotrebe. Treba posvetiti pažnju izgledu

izveštaja o ispitivanju, posebno u pogledu prikaza podataka ispitivanja, kao i njihove lakoće

razumevanja od klijenta. Zaglavlja treba da budu što je moguće više standardizovana.

Nakon izdavanja izveštaja o ispitivanju, njihove izmene moraju da se izrade isključivo u

formi drugog dokumenta ili prenosa podataka, koji sadrži sledeću izjavu:

„Dopuna izveštaja o ispitivanju, serijski broj...(ili drugačija identifikacija)“, ili neki sličan

oblik izražavanja. Takve izmene moraju da ispune sve zahteve ovog međunarodnog

standarda. Ako je neophodno izdati kompletno nov izveštaj o ispitivanju, to se mora

jedinstveno identifikovati i mora da sadrži pozivanje na izvorni dokument koji se menja.

2. PRIMER IZ PRAKSE – HE „PIVA“

2.1. Uopšteno o projektu ispitivanja

HE „Piva“ je akumulaciona, pribranska elektrana sa relativno kratkim derivacionim

sistemom sledećih osnovnih tehničkih karakteristika:

Površina slivnog područja je 1.757,7 km2, kota normalnog uspora 675 mnv, zapremina

akumulacije 825x106

m3, konstruktivna visina 220 m, prosečna godišnja proizvodnja

električne energije iznosi oko 744 GWh. U redovnoj proizvodnji elektrana se nalazi od

marta 1976.g. Posle tri decenije ekspoatacije pristupilo se projektu njene revitalizacije koja

obuhvata objekte i opremu. Sredstva za projekat revitalizacije su obezbeđena kreditom koji

je KfW banka odobrila Elektroprivredi Crne Gore.

Projekat revitalizacije i modernizacije HE „Piva”, podeljen je u dve faze:

Faza 1: Pripremna faza koja se odnosi na izvodjenje ispitivanja (snimanje stanja radi

upoznavanja (procene) sa postojećim stanjem gradjevinskih objekata i prostora u

akumulaciji i oko akumulacije. Ovom fazom bi se definisao neophodan obim radova na

revitalizaciji koje treba izvršiti u narednoj fazi - Fazi 2.

Na osnovu međunarodnog tendera koji je pripremio Konsultant na projektu rehabilitacije i

modernizacije HE „Piva“ – Joint venture AF-Colenco AG, Baden & Energoprojekt-

Hidroinženjering, a.d., Beograd, ispitivanja su sprovedena kroz tri nezavisna segmenta:

Ispitivanje građevinskih objekata,

Ispitivanje zasutosti i korisne zapremine akumulacije,

Ispitivanje nestabilnih padina i stanja injekcione zavese.

Snimanje stanja gradjevinskih objekata obuhvatilo je detaljan vizuelni pregled,

ispitivanje armirano-betonskih objekata (na licu mesta i uzorkovanjem), ispitivanje

prenapregnutih ankera koji obezbedjuju stabilnost gradjevinskih objekata, ispitivanje

metalnih konstrukcija i površina i ugradjenih elemenata nosača opreme. Ova ispitivanja

obavio je konzorcijum firmi u sastavu: Institut IHG d.d. – Zagreb, Institut IMS a.d. –

Beograd, Aquamont service d.o.o. – Beograd.

Za izradu projektne dokumentacije definisana je početna kriva zapremine preko

odgovarajućih karata razmjere 1:25000. U perodu eksploatacije od 32 godine nisu vršena

batimetrijska merenja, kao ni bilo kakve analize vezane za zasutost akumulacije. Kako je za

sve buduće vodoprivredne i energetske analize, kao i analize zasutosti akumulacije

neophodno posedovati pouzdanu krivu zapremine, izvršena su potrebna snimanja zapremine

akumulacije. Predmetna ispitivanja izvela je Geotehnika d.o.o.– Beograd.

U okviru trećeg segmenta sprovedena su potrebna ispitivanja nestabilnih padina u području

levog boka brane i duž akumulacije, funkcionalnosti drenažnog sistema i stanja injekcione

zavese. Ispitivanja je izveo konzorcijum: Zigma a.d. – Nikšić, Geotehnika d.o.o. i

Geofizikal – Beograd.

Na osnovu rezultata snimanja stanja, izradiće se idejni projekat i studija izvodljivosti

revitalizacije.

2.2. Ispitivanje graĎevinskih objekata

Ispitivanje građevinskih objekata obavljeno je u dve faze. U prvoj fazi od 15.06. do 17.07.

2009.g. izvršeno je ispitivanje onih struktura čiji pregled nije zavisio od režima rada

elektrane. U drugoj fazi u periodu od 13.08. do 07.10.2009.g. pregledani su objekti za čiji

pregled je bio uslov da elektrana bude u potpunoj obustavi.

Pregledom i ispitivanjem obuhvaćeni su svi objekti HE: brana, slapište, ulazna građevina,

zatvaračnica, dovodni cevovodi, mašinska hala i transformatorske prostorije, sifoni, donji

vodostan, izlazni tunel, injekcione galerije, rasklopno postrojenje i pomoćni tuneli i galerije.

Pregled tela brane sa nizvodne strane obavljen je uz pomoć alpinista, a uzvodno lice brane i

ostale podvodne strukture, pomoću ronilaca do dubine od 30 m ispod površine vode, a za

dubine veće od 30 m korišćen je podvodni robot. Pregledima su registrovana oštećenja

nastala još u vreme izvođenja radova kao i ona koja su nastala tokom eksploatacije

objekata.

Izvršena je kategorizacija oštećenja betonskih i armiranobetonskih konstrukcija: (1)

korozija armature i odlamanje betona - opisana dužinom otvorene korodirane armature ili

obuhvaćenom površinom s više šipki armature te procenom smanjenja poprečnog preseka

šipke; (2) pukotine - opisane dužinom i zazorom te pojavom zapunjenosti produktima

izluživanja/kalcifikacije i curenjem/vlaženjem; (3) segregacija - opisana površinom i

dubinom ako se radi o dubinskoj segregaciji te pojavom curenja; (4) prodori vode u obliku

curenja, vlaženja, kapanja i načinu pojavljivanja: površinsko, linijsko i tačkasto; (5) pojave

kalcifikacije i (6) karbonizacije betonskih površina.

Na licu mesta na objektima vršeno je ograničeno uzorkovanje i ispitivanje sklerometrom,

ispitivanja ultrazvukom, a laboratorijskim ispitivanjem ustanovljene su mehaničke

karakteristike uzoraka (pritisna čvrstoća, gustoća). Na nizvodnom licu brane npr. i u visini

ploče temeljnih ispusta prema bokovima registrovane su kose, dijagonalne pukotine pravca

pružanja prema temeljnoj spojnici dubine do 100 cm, za koje se pretpostavlja da su

termičke prirode (Slika 2).

Slika 1. Osnova rasporeda objekata HE ”Piva” Slika 2. Nizvodno lice brane

Slika 3. Pražnjenje slapišta

Na generatorskoj ploči debljine 1.20 m, registrovane su lokalne pukotine u blizini otvora

koje su verovatno posledica nedovoljne količine armature u određenim oblastima, kao i

skupljanja betona. Sve ploče u mašinskoj hali izvedene su kao masivne, monolitne

konstrukcije bez dilatacija.

Poseban program ispitivanja se odnosio na pregled slapišta koje tokom perioda

eksploatacije nikad nije pražnjeno i na utvrđivanje stanja drenažnog sistema u njegovom

zaleđu. U slapištu je tokom eksploatacije konstatovano prisustvo velike količine

deponovanog nanosa i materijala iz vremena izgradnje. Uz pomoć ronilaca istražena je

pukotina

na

prohodnost vezne galerije između bunara i drenažnog sistema, preusmerena voda iz drenaže

sa zida slapišta, uspostavljena prohodnost sistema za crpljenje vode postojeće pumpe

komprimovanim vazduhom, vršeno uklanjanje depozita i pregled i uzimanje uzoraka.

Ispitivanja metalnih konstrukcija obuhvatilo je: proveru prečnika kuka u vodostanu,

ispitivanje nosivosti kuka u zatvaračnici apliciranjem probnog opterećenja u vidu zatežućih

sila, ispitivanje debljine lima pomoću ultrazvuka (demetra), ispitivanje nosivosti nosača

izolatora usled apliciranog probnog opterećenja, kontrolisanje pomeranja nosača usled

apliciranog probnog opterećenja, potezanje geotehničkih sidara apliciranjem probnog

opterećenja na mestima gde su žice izgubile svoju nosivost (izlazni portali rasklopnog

postrojenja, slapište). Proverom geotehničkih sidara tipa BBRV 12 Ø 7 mm na izlaznim

portalima RP 220 kV konstatovano je da dva nisu u funkciji, jer je došlo do prekida žica na

dužini 3.55 m, odnosno 3.75 m od čela kotve. Prekid žica je bez kontrakcije. Isti primer

postoji i na zidu slapišta gdje je na jednom sidru 7 od 12 žica izašlo van čela kotve.

2.3. Rezultati ispitivanja graĎevinskih objekata

Rezultati ispitivanja građevinskih objekata u sastavu HE „Piva” potvrđuju da je stanje

objekata zadovoljavajuće i da su nosivi, konstruktivni elementi u relativno dobrom stanju.

Registrovane pojave oštećenja ne utiču na stabilnost i sigurnost konstrukcija, već na njihovu

upotrebljivost i vek trajanja.

Ispitivanja su obezbedila obiman i kvalitetan fond tehničkih podataka za izradu idejnih

projekata i studija izvodljivosti za sprovođenje revitalizacionih mera na objektima i

nestabilnim padinama u području brane i akumulacije.

3. ZAKLJUČAK

Kroz ovaj primer je jasno pokazano da su ispitivanja kod građevinskih konstrukcija

neophodno potrebna. Da bi se omogućilo da rade, kako investitorima tako i izvršiocima ,

potrebno je zakonskom regulativom (Zakoni, Pravilnici, Tehnički propisi,...) definisati ovu

oblast. U radu se baziralo na regulativi Republike Srbije ali i u susednim državama

Hrvatskoj i Crnoj Gori ova oblast je takođe u sličnoj situaciji.

LITERATURA

[1] IGH – IMS: Preliminarni i Finalni izvještaj o ispitivanju građevinskih objekata, Zagreb

2010.g

[2] SRPS ISO/IEC 17025:2006 – Opšti zahtevi za kompetentnost laboratorija za ispitivanje i

laboratorija za etaloniranje.




Avdo Tuce 1, Adis Saničić

2

PRIMJENA TEHNOLOGIJE PREDNAPREZANJA

KOD OBNOVE I KONSTRUKTIVNE SANACIJE

KOMPLEKSNIH OBJEKATA

Rezime

U okviru obnove i rekonstrukcije objekata kao i konstruktivne sanacije kompleksnih

objekata koji su oštećeni, srušeni u toku rata, daje se prikaz primjene tehnologije

prednaprezanja kao privremeno tehnološko pomoćno rješenje, odnosno kao stalno rješenje.

Stručnim radom se obraĎuju objekti, Gradska vijećnica u Sarajevu i Stari most u Mostaru

kao simboli graditeljstva u Bosni i Hercegovini, te most koji je graĎen slobodnom

konzolnom gradnjom – most Aleksin Han.

Ključne reči

Prednarezanje, tehnologija graĎenja, obnova i rekonstrukcija kompleksnih objekata u BiH

APPLICATION OF PRESTRESSING

TECHNOLOGY IN WORKS OF

RECONSTRUCTION AND STRUCTURE

SANATION IN COMPLEX OBJECTS

Abstract

At reconstruction objects and structure sanaction complex objects which are damaged or

destroy in war, we give descripion of aplication technology of prestressing as temporary

technology auxilary solve, or as continual solve. Here is shown objects, National library in

Sarajevo and Old Bridge in Mostar as symbols of constructing in Bosnia and Herzegovina,

and bridge wich built free cantilever system – bridge Aleksin Han.

Key words

Prestressing, technology of build, reconstruction of complex objects in BiH

_______________________ 1 Dipl. ing. građ, tehnički direktor, GP“ŽGP“dd Sarajevo, [email protected]

2 Dipl. ing. građ, Tehnička priprema, GP“ŽGP“dd Sarajevo, [email protected]

1. KONSTRUKTIVNA SANACIJA OBJEKTA GRADSKA

VIJEĆNICA U SARAJEVU, OD 1996. - 2004. GODINE

1.1. Uvod

Jedna od najznačajnijih historijskih graĎevina u Sarajevu i u Bosni i Hercegovini u kojoj je

bila Univerzitetska biblioteka, neprocjenjive vrijednosti u prošlom ratu, zapaljena je i

potpuno izgorjela. Ostaci zgrade su bili vertikalni zidovi od opeke, stropni iskrivljeni

čelični nosaci bez krova, atrij na granici rušenja kao i kupola.

1.2. Dispozicija objekta

Objekat je trouglaste osnove sa nešto isturenim portalnim dijelom i granici sa tri ulice.

Glavni ulaz je sa obale, sa portalnim stepeništem. Konstruktivni zidovi su vanjski, zatim

unutrašnji paralelni sa vanjskim, povezani horizontalno kupolasto sa stranicama

šestougaone aule, čija je konstrukcija na tri etaže. U uglovima su masivni trapezasti stubovi

od lakog krečnjaka. IzmeĎu su granitni okrugli stubovi povezani izmeĎu sebe opekarskim

svodovima sa kamenim rubovima. Takve su dvije etaže, dok je treća zazidana opekom

oslonjena na čeličnim profilima koji premoštavaju prostor izmedu dva krečnjačka stuba.

Čelična zastakljena kupola je upravo oslonjena na 6 glavnih stubova.

Slika 1. Izgled Vijećnice nakon požara i rušenja

1.3. Konstruktivna sanacija

Nakon svega što se desilo, usljed požara i od uticaja atmosferilija i mraza, te obrušavanja

pojedinih konstruktivnih elemenata i rušenja kompletnih polja aule i vertikalnih zidova,

moralo se pristupiti konstruktivnoj sanaciji u obimu da se objekat sačuva od daljeg

propadanja odnosno od potpunog rušenja. Projektom skele svi stubovi u auli su obuhvaćeni

sa po četiri stuba. Sanacija vertikalnih zidova u ovoj fazi je povezivanje zidova

horizontalnim čeličnim valjanim profilima. Dva oslonca kupole su bila oštećena i ona su se

morala obnoviti. Na pomenutoj radnoj platformi izraĎena je radna skela od cijevi Ø

mm i prišlo se izradi ovog dijela objekta. Prilikom sanacije ležišta, kupola se preko

regulatora visine oslanjala na tešku skelu, tom prilikom podizala i spuštala na obnovljene

oslonce. Vrhovi zidova su se pažljivo restaurirali, izraĎeni su AB serklaži i na njih je

montirana drvena konstrukcija. U drugoj fazi izvršeno je betoniranje svih stropnih

konstrukcija, kao i ojačanje zidova u prizemlju prskanim betonom.

Slika 2. Završena skela aule

U ovoj fazi konstruktivne sanacije je predvidena potpuna izmjena kamenih stubova svih šest

polja aule i kamenih lukova iznad prizemlja

Prije početka glavnih radova u auli izmjene kamenih dijelova, a prema glavnom projektu su:

- izrada skele odnosno podgrade po cijeloj površini podruma;

- ugradnja INP 40 profila u poljima aule;

- izrada dodatne teške skele u auli uz postavljenu skelu do visine izmjene kamenih

elemenata.

Tehnologija rada na izmjeni kamenih elemenata u jednom polju je bila slijedeća:

- Na postavljenu skelu montirao se pristroj za prihvatanje ugaonog stuba desno uz

prethodno bušenje nadkapitela koji se ruši tačno do gornje ivice fuge gornjeg elementa.

Zatim su se bušile 4 bušotine Ø

skeli iznad, montirali su se nosači i glavni nosač sa rasporedom kotvi. U bušotine su

uvlačeni kablovi za prednaprezanje koji su sačinjeni od 6 Ø 7 mm žice za prednaprezanje.

- Bočno, desno u susjednom polju vršilo se ojačanje horizontalnih greda do srednjeg stuba u

prizemlju i na spratu.

- U sljedećoj fazi prihvatali su se lukovi prvog reda lijevo na spratu u susjednom polju,

zatim u prizemlju ispod, hidrauličnim presama.

- Na izraĎenom pristroju za prihvatanje ugaonog stuba montirane su prese za

prednaprezanje sa unošenjem sile, prihvatala u potpunosti težinu ugaonog stuba. Potrebna

sila za prihvatanje je bila oko 77 KN po kablu, a sila se postepeno unosila sa praćenjem

ponašanja konstrukcije.

- Nakon toga se rušio nadkapitel i montirale dizalice za demontažu kamenih elemenata.

Dizalice su montirane na čelične vodilice, a korištena je jedna električna dizalica za brzo

podizanje odnosno spuštanje sa mogućnošću za fino i precizno montiranje.

- Uz pomoć lake skele i preostale teške skele remenata i oplata izvršeno je zidanje lukova i

kupola iznad prizemlja i betonirala horizontalna greda, tako da kontinuirano povezuje

ugaone stubove sa srednjim stubovima.

Slika 3. Prednaprezanje pri izmjeni nosivog elementa

2. OSVRT NA APLIKACIJE REALIZACIJE TEHNOLOŠKE

KONSTRUKCIJE «STAROG MOSTA» U MOSTARU

2.1. Uvod

Stari most preko rijeke Neretve u Mostaru sagraĎen je davne 1566.godine. Stari most u

Mostaru je sagraĎen po ideji velikog turskog graditelja Kodže mimar Sinana, a gradio ga je

prema istorijskim izvorima njegov učenik Hajrudin, a kasnije i njegov saradnik.

Slika 4. Izvorni oblik mosta u Mostaru

Konstrukcija premoštava Neretvu sa jednim lukom otvora od 28,62 m', širina luka je

promjenljiva od 3,95 do 4,00 m'. Osnovna konstrukcijska karakteristika luka na mostu je

da je izveden sa klinastim oblikom tesanog kamena i sa malom i konstantnom debljinom

spojnica.

Slika 5. Izvorni oblik mosta u Mostaru(sa skelom)

2.2. Teška mostovska skela u obnovi «Starog mosta»

Potrebno je izraditi tešku mostovnu skelu za izvoĎenje radova na luku i ostacima luka

Starog mosta u Mostaru. Skela mora biti projektirana i izvedena da omogući nesmetani rad

na upornjacima i ostacima luka mosta. Projekat skele je morao da ispuni nekoliko vrlo

važnih uslova kao što je:

- da su glavni nosači dio skele iznad kote stogodišnjih velikih voda kota +51,00 MNM;

- da su donji dijelovi skele sigurni na veliki i snažni proticaj vode;

- da ispunjava jedan od najvažnijih uslova, a to je da se prilikom zidanja luka pojavljuju

veoma male deformacije;

- da nosivost tla na temeljima skele bude osigurana. Stubovi skele se dodatno ankerišu za

masiv geotehničkim sidrima. Da bi se omogućio nesmetan rad na izradi novih upornjaka

mosta i ostacima luka mosta, glavni nosači skele se u osnovi postavljaju pored mosta kao i

betonski temelji odnosno stubovi. Potpuna statička stabilnost stubova odnosno kamenog

dijela upornjaka ostvaruje se pomoću prednapregnutih sidara koji će i nakon skidanja skele

imati funkciju stabilnosti oporaca, jer će biti u potpunosti injektirani.

Slika 6. Most u Mostaru (sa skelom)

U prvoj fazi dati su uticaji sopstvene težine i težine oplate, remenata i cijevne skele. Za taj

uticaj ugibi su 1,93 mm. Ovaj uticaj se odmah može eliminisati regulatorima visine.

čuna osim sopstvene težine dat je uticaj od težine zidanja kamenog

svoda mosta, i ugibi iznose 5,59 mm. I ovaj uticaj se eliminiše preko regulatora visine

trećoj fazi proračuna dati su ugibi od ukupne težine mosta, svoda i sopstvene težine što

iznosi 12,08 mm. Obzirom da je ugib stalan od sopstvene težine, a izgraĎeni svod preuzima

opterecenje do 30%. Ugib od opterećenja mosta iznosi 6,0 mm. Spuštanje skele kao

aplikacija pred demontažu realizira se u slijedećem: pod pojmom spuštanja skele

podrazumijeva se njeno odvajanje od osnovne konstrukcije i predaja opterećenja osnovnoj

konstrukciji. Spuštanje skele u ovom slučaju vrši se postepeno u četiri faze, i to tako da se

popuštanje prvo vrši u tjemenu svoda odnosno oko tjemena svoda i to u svakoj fazi po 25%

nadvišenja skele.

3. SANACIJA MOSTA „ALEKSIN HAN“ KOD JABLANICE

3.1. Uvod

Most preko HA Grabovica na magistralnom putu Sarajevo – Mostar nalazi se u kanjonu

rijeke Neretve i predstavlja jedinu vezu srednje Bosne sa južnim dijelom sve do Jadranskog

mora pretrpio je značajna oštećenja u martu 1992. godine. Most je projektovan i izgraĎen

kao ramovska konstrukcija sa tri raspona 35+70+35 m i poprečnog presjeka dvostrukog

sanduka. Prvo i treće polje mosta raĎeni su na skeli, a srednji raspon od 70 m je graĎen

sistemom slobodne konzolne gradnje. Rasponska konstrukcija mosta je prednapregnuta, a

korištena su užad za prednaprezanje 6Ø7 mm. Most je izgraĎen oko 1970. Godine.

Projektovanje je izvršio PZ „Traser“ iz Sarajeva, a izgradnja mosta je povjerena

„Mostogradnji“ iz Beograda.

3.2. O sanaciji mosta

Ratnim dejstvima oštećen je srednji dio srednje rasponske konstrukcije, dva vertikalna

nosača sandučastog presjeka, a preostali krajnji nosač je bio dosta oštećen. Rušitelji mosta,

nasreću, nisu znali statički sistem mosta pa je ubrzo nakon rušenja sa dodatnom čeličnom

konstrukcijom, most osposobljen za jednosmjeran usporen saobraćaj. Godine 1999.

odlučeno je da se izvrši obnova i rekonstrukcija mosta. IzvoĎač radova je imao vrlo težak

zadatak da izvrši obnovu mosta, jer se morao ispoštovati osnovni uslov da se saobraćaj

preko mosta mora nesmetano odvijati. Poslije oštećenja strane vojne trupe IFOR-a su

montirale privremeni rešetkasti montažni most u dužini od 70 m po sistemu MABEY-

JOHNSON.IzvoĎaču radova na obnovi mosta preostalo je samo da izvrši organizaciju

gradnje sa vode, što je i učinjeno, te je u radionici izradio metalne članke pontona, montirao

ih na vodi sa nosivošću preko 100 t. Redoslijed radova na obnovi mosta bio je sljedeći:

Izrada i montaaža sa pontona skele mosta, montirane su dvije trouglaste rešetke dužine po

72 m oslonjene na stubove i ovješene na glavnu konstrukciju mosta sa dva oslonca, potpuno

uklanjanje središnjeg dijela srednjeg raspona u dužini 25 m ( pet lamela ), uklanjanje

betonske konstrukcije sa čuvanjem svih kablova za prednaprezanje izvršeno je vodom pod

visokim pritiskom od 1500 bara, rezanje armature na sastavima sa prepustima za

nastavljanje i uklanjanje zaštitnih cijevi kablova, čišćenje užadi od injekcione mase,

montaža pokretnih oplata lijevo i desno za betoniranje novih lamela, ulaganje nove

armature, ugradnja čeličnih kutija i nastavnih kotvi u njima, ugradnja novih zaštitnih cijevi

za užad i odušaka za injektiranje, betoniranje krajnjih lamela mosta.

Slika 7. Most u fazi obnove

Prednaprezanje lamela je vršeno prema rasporedu svih užadi datih u izvedbenom projektu

mosta sa opremom za užad 6Ø7 mm. Oprema za ove radove je za ovu priliku isporučio IMS

iz Beograda po kojem je i raĎen most. Pored svih teškoća u toku gradnje koje je izvoĎač

uspješno savladao, poseban problem je bio što su se preostala užad morala sačuvati, jer je

izvoĎač na raspolaganju imao veoma malu količinu novih užadi za prednaprezanje. Posebno

je bilo teško nastavljati užad u jednom presjeku jer se radilo o veoma velikom broju užadi

tako da nije bilo mjesta za sve nastavne kotve. Inženjeri ŽGP-a Sarajevo su projektovali i

izradili posebnu kutiju od čeličnog lima, koja se montirala oko spojnice za nastavljanje

užadi, ali tako da omogući kretanje spojnice unutar kutije za dio užeta koji je osloboĎen i

koji se mora ponovo prednaprezati.

Slika 8. Most nakon obnove

Kutija je omogućavala da injekciona smjesa proĎe kroz spojnicu i dio starog užeta do

utegnutog dijela presjeka gdje se montirao odušak. Prilikom injektiranja užadi bilo je lako

preko oduška kontrolisati prolaz injekcione smjese. Iako se radilo o projektu koji je po

težini obnove i rekonstrukcije, spadao u sami vrhna samo kod nas nego i u svijetu, završen

je u planiranom roku i već dugi niz godina je u redovnoj eksploataciji.




Radomir Vasić 1, Lidja Kurešević

2

PREDLOG IZMENA DIREKTIVE CPD/89/106/EEC

U CILJU USAGLAŠAVANJA USLOVA NA

TRŽIŠTU GRAĐEVINSKIH PROIZVODA U EU

Rezime

Opšte prihvaćeno stanovište je da se uklanjanje tehničkih barijera u oblasti graĎevinarstva

može postići uspostavljanjem usaglašenih tehničkih specifikacija za potrebe ocenjivanja

performansi graĎevinskih proizvoda. Te harmonizovane tehničke specifikacije koje

obuhvataju ispitivanje, proračun i druge metode, u vezi sa bitnim karakteristikama

graĎevinskih proizvoda, definisane su u okviru harmonizovanih standarda i Evropskih

dokumenata za ocenu performansi (EAD). U radu je dat pregled osnovnih principa koji su

prihvaćeni od strane evropskog parlamenta 24. aprila 2009. godine u cilju poboljšanja

direktive CPD/89/106/EEC.

Ključne reči

GraĎevinski proizvodi. Direktiva CPD /89/106/EEC

PROPOSED AMENDMENTS OF DIRECTIVE

CPD/89/106/EEC FOR HARMONIZATION OF

CONSTRUCTION PRODUCTS MARKETING

Abstract

Generally accepted view is that the elimination of technical barriers in construction sector

can be achieved by issuing the harmonized technical specifications for the evaluation of

construction products performance. These harmonized technical specifications comprise

testing, calculations and other methods regarding the essential characteristics of

construction products and are defined within the scope of harmonized standards and

European assessment document for performance (EAD). The paper presents the basic

principles accepted by the European Parliament on 24 April 2009 as an enhancement of

Directive CPD/89/106/EEC.

Key words

Construction products. Directive CPD /89/106/EEC

____________________________________________________ 1dr, naučni savetnik, Institut za ispitivanje materijala, [email protected]

2mr, istraž. saradnik, , Institut za ispitivanje materijala, lidja. [email protected]

mailto:radomir.vasic@institutims

mailto:radomir.vasic@institutims

1. UVOD

Evropski parlament i Savet Evropske zajednice, uzevši u obzir Ugovor o osnivanju

Evropske zajednice, a posebno Član 95. istog, na predlog Komisije/1/

i na osnovu mišljenja

Evropskog ekonomskog i socijalnog komiteta/2/

su predložili niz mera za usaglašavanje

tehničkih propisa u cilju donošenja usaglašenih uslova za promet graĎevinskih proizvoda na

unutrašnjem tržištu EU. Prema pravnoj i tehničkoj regulativi država članica EU, projekti i

izvoĎenje graĎevinskih radova moraju da se izvršavaju tako da ne ugrožavaju: bezbednost

ljudi, domaćih životinja, imovine i okoline koju je stvorio čovek.

Ova pravila imaju direktan uticaj na tehničke zahteve koji se postavljaju pred konstrukcione

proizvode. Ti zahtevi se zatim, konsekventno prevode u nacionalne standarde, nacionalna

tehnička odobrenja i druge nacionalne tehničke specifikacije i odredbe vezane za

konstrukcione proizvode. Konstatovano je, da raznolikost u zahtevima od države do države

članice EU, ometa trgovinu unutar Zajednice. Zbog toga je 21. decembra 1988. doneta

Direktiva Saveta 89/106/EEC/3/

sa ciljem uklanjanja tehničkih barijera trgovini na području

konstrukcionih proizvoda, kako bi se olakšalo njihovo slobodno kretanja na unutrašnjem

tržištu. Direktiva 89/106/EEC uspostavlja harmonizovane standarde za konstrukcione

proizvode i pruža smernice za izradu evropskih tehničkih odobrenja.

2. PREDLOG MERA

Na osnovu brojnih konsultacija u proteklom periodu od destak godina, dogovoreno je da

treba direktivu 89/106/EEC korigovati u cilju pojednostavljenja, pojašnjenja, poboljšanja

transparentnosti i efikasnost postojećih mera. Smatra se da je potrebno usvojiti

pojednostavljene procedure za sastavljanje izjave o performansama, kako bi se ublažio

finansijski teret, kako za mala i srednja preduzeća, tako i za najmanja preduzeća.

Stalo se na stanovište, da se uklanjanje tehničkih barijera u oblasti graĎevinarstva može

postići uspostavljanjem harmonizovanih tehničkih specifikacija za potrebe ocenjivanja

performansi graĎevinskih proizvoda. Te harmonizovane tehničke specifikacije treba da

obuhvate: ispitivanja, proračune i druge metode definisane u harmonizovanim standardima i

Evropskim dokumentima za ocenu (EAD) za ocenjivanje performansi u vezi sa bitnim

karakteristikama graĎevinskih proizvoda.

Novina koju donosi predlog ove uredbe je da: performanse graĎevinskog proizvoda nisu

definisane samo u pogledu tehničkih osobina i bitnih svojstava, već i u pogledu

zdravstvenih i bezbedonosnih aspekata vezanih za upotrebu proizvoda tokom čitavog veka

trajanja.

Metode koje Zemlje članice koriste u svojim zahtevima za radove, kao i druga nacionalna

pravila u vezi sa bitnim karakteristikama graĎevinskih proizvoda, moraju da budu u skladu

sa harmonizovanim tehničkim specifikacijama. Potrebno je ustanoviti osnovne radne

zahteve kako bi se obezbedila osnova za pripremu mandata i harmonizovanih standarda i za

razradu EAD-a za graĎevinske proizvode. Za ocenu održive upotrebe sirovina i uticaja

graĎevinskih radova na okolinu, treba koristiti Deklaracije proizvoda u smislu zaštite

životne sredine (EPD).

U harmonizovanim tehničkim specifikacijama treba uspostaviti nivoe performansi u vezi sa

bitnim karakteristikama, koje treba da ispuni graĎevinski proizvod. Pri tome moraju da se

uzmu u obzir različiti nivoi osnovnih radnih zahteva za odreĎene radove, kao i razlike u

klimatskim uslovima, geologiji i geografiji i drugim različitim uslovima koji preovlaĎuju u

Zemlji članici. Ako Komisija nije već uspostavila različite nivoe/ klase onda evropska tela

za standardizaciju to treba da urade na osnovu revidiranog mandata.

Evropski parlament je stao na stanovište da su Evropski komitet za standardizaciju (CEN) i

Evropski komitet za elektrotehničku standardizaciju (CENELEC) kompetentne organizacije

za usvajanje harmonizovanih standarda. TakoĎe je neophodno da reprezentativni

predstavnici glavnih profesija uključenih u projektovanje, proizvodnju i razvoj graĎevinskih

proizvoda učestvuju u Evropskim tehničkim telima kako bi se osiguralo da ona rade na fer i

transparentan način i da obezbeĎuju efektivnost tržišta.

Kako bi se obezbedilo razumevanje informacija koje je dao proizvoĎač, deklaracija o

performansi treba da bude izdata na zvaničnom jeziku, ili jednom od zvaničnih jezika

Zemlje članice na čije tržište je proizvod stavljen. Ako Zemlja članica ima više zvaničnih

jezika, izbor jezika za izdavanje deklaracije o performansi treba izvršiti uz pristanak

primaoca.

Harmonizovani standardi treba da pruže odgovarajuća sredstva za usaglašenu ocenu

performansi u vezi sa bitnim karakteristikama graĎevinskih proizvoda. Harmonizovani

standardi treba da budu ustanovljeni na osnovu mandata, usvojenih od strane Komisije, i da

pokrivaju relevantne familije graĎevinskih proizvoda, u skladu sa Članom 6 Direktive

98/34/EC. Procedure u okviru Direktive 89/106/EEC za ocenjivanje performansi u vezi sa

bitnim karakteristikama graĎevinskih proizvoda koje nisu pokrivene harmonizovanim

standardom trebalo bi da se pojednostave kako bi se učinile transparentnijim i kako bi se

smanjili troškovi proizvoĎača graĎevinskih proizvoda.

ProizvoĎačima i uvoznicima graĎevinskih proizvoda treba omogućiti da sastave deklaraciju

o performansi graĎevinskih proizvoda i za proizvode koji nisu pokriveni harmonizovanim

standardom, ali je zato neophodno prethodno obezbediti Evropsku tehničku ocenu. Kako bi

se proizvoĎaču i uvozniku pružila dodatna fleksibilnost u oceni performanse graĎevinskog

proizvoda koji planira da stavi na tržište, treba mu dozvoliti da može da zahteva Evropsku

tehničku ocenu i u slučaju kada je proizvod pokriven harmonizovanim standardom.

ProizvoĎačima i uvoznicima graĎevinskih proizvoda treba dozvoliti da zahtevaju da se

Evropska tehnička ocena izvrši za njihove proizvode na osnovu smernica za Evropsko

tehničko odobrenje ustanovljeno u okviru Direktive 89/106/EEC. Stoga, treba obezbediti

kontinualnu validnost ovih smernica kao EAD-a.

Ustanovljavanje nacrta EAD-a i izdavanje Evropskih tehničkih ocena treba poveriti

Tehničkim telima za ocenu (TTO) proglašenim od strane Zemalja članica. TTO treba da

osnuju organizaciju za koordinaciju procedura za sastavljanje nacrta EAD-a i za izdavanje

Evropskih tehničkih ocena.

MeĎu bitnim svojstvima, treba razlikovati svojstva za koja je Komisija odredila minimalne

zahteve u pogledu nivoa ili klasa performanse u okviru odgovarajuće procedure komiteta, i

svojstva koja se primenjuju nezavisno od toga gde je graĎevinski proizvod plasiran.

Stavljanje graĎevinskih proizvoda koji su pokriveni harmonizovanim standardom ili za koje

je izdata Evropska tehnička ocena na tržište, treba da bude praćeno i sa deklaracijom

performansi u vezi sa bitnim karakteristikama proizvoda, koje su u skladu sa relevantnim

harmonizovanim tehničkim specifikacijama. ProizvoĎaču treba dozvoliti da ne pravi

deklaraciju o performansi za one bitne karakteristike graĎevinskih proizvoda za koje ne

postoje zahtevi u mestu u kojem planira da proizvod plasira na tržište. Potrebno je

obezbediti pojednostavljene procedure za izdavanje deklaracija o performansama kako bi se

olakšao finansijski teret za srednja, mala a naročito za vrlo mala preduzeća.

Da bi se obezbedilo da deklaracija o performansi bude tačna i pouzdana, performansa

graĎevinskog proizvoda treba da se oceni, a proizvodnja u fabrici treba da bude

kontrolisana u skladu sa odgovarajućim sistemom ocenjivanja i verifikacije konstantnosti

performanse graĎevinskog proizvoda. S obzirom na specifičnosti graĎevinskih

konstrukcionih proizvoda konstatovano je da procedure za ocenu usklaĎenosti predviĎene

u Odluci br. 768/2008/EC i moduli izloženi u toj Odluci, nisu odgovarajući za ovu vrstu

proizvoda. Stoga je potrebno ustanoviti specifične metode za ocenu i verifikaciju

konstantnosti performansi u vezi sa bitnim karakteristikama graĎevinskih proizvoda.

Usled razlike u značenju CE oznake za graĎevinske proizvode u poreĎenju sa opštim

principima navedenim u Uredbi (EC) br. 765/2008/4/

, treba uspostaviti specifične odredbe

kako bi se pojasnila obaveza stavljanja oznake CE na graĎevinske proizvode kao i

posledice stavljanja CE oznake po proizvoĎača. Stavljanjem oznake CE na graĎevinski

proizvod, proizvoĎač treba da preuzme odgovornost za usklaĎenost tog proizvoda sa

njegovom deklarisanom performansom. Oznaku CE treba staviti na sve graĎevinske

proizvode za koje je proizvoĎač izdao deklaraciju o performansi. Ako deklaracija o

performansi nije izdata, ne treba stavljati oznaku CE.

Poželjno je da oznaka CE bude jedina oznaka koja garantuje usklaĎenost graĎevinskog

proizvoda sa deklarisanom performansom i primenjenim zahtevima iz harmonizovanih

propisa Zajednice. U nekim slučajevima mogu se koristiti i druge oznake, pod uslovom da

pomažu zaštitu korisnika graĎevinskih proizvoda i da nisu obuhvaćene harmonizovanim

propisima Zajednice.

Da bi se izbeglo nepotrebno ispitivanje graĎevinskih konstrukcionih proizvoda, za koje je

performansa prethodnim rezultatima ispitivanja ili drugim postojećim podacima već

dovoljno pokazana stabilnom / konstntnom, treba dozvoliti proizvoĎaču, da deklariše:

odreĎeni nivo,

klasu ili

performansu bez ispitivanja ili

performansu bez daljeg ispitivanja,

prema zahtevima iz harmonizovanih tehničkih specifikacija ili prema Odluci Komisije.

ProizvoĎaču graĎevinskog proizvoda treba dozvoliti da koristi i rezultate ispitivanja koje je

dobila treća strana. Na taj način bi se izbeglo dupliranje već izvršenih ispitivanja.

Da bi se smanjili troškovi stavljanja proizvoda na tržište malih preduzeća, kada za dotični

proizvod ne postoje bezbednosni rizici, treba obezbediti pojednostavljene procedure za

ocenu i verifikaciju konstantnosti performansi.

Kako bi se omogućio uspešan nadzor tržišta i obezbedio visok nivo zaštite potrošača, važno

je da se, pojednostavljeni postupci za deklarisanje odreĎenog nivoa ili klase performanse

bez ispitivanja ili bez daljeg ispitivanja ne odnose na uvoznike kada stavljaju proizvod na

tržište pod sopstvenim imenom ili trgovinskom oznakom, ili kada taj proizvod zamenjuju

graĎevinski proizvod koji je već stavljen na tržište, na način koji može da utiče na

usklaĎenost sa deklarisanom performansom. Ovo se odnosi i na korišćenje rezultata

stabilnih / konstantnih prvih ispitivanja ili drugih postojećih podataka i na upotrebu

rezultata ispitivanja dobijenih od treće strane kao i na pojednostavljene procedure koje se

primenjuju na mala preduzeća.

Da bi se obezbedila istovetna i konzistentna primena uredbi Zajednice o harmonizaciji /

usglašavanju, Zemlje članice treba da vrše efektivni nadzor na svom tržištu. Uredba (EC)

br. 765/2008 obezbeĎuje osnovne uslove za funkcionisanje takvog nadzora nad tržištem.

Odgovornost Zemalja članica u pogledu bezbednosti, zdravlja i drugih oblasti obuhvaćenih

zahtevima za osnovne radove na njihovoj teritoriji bi trebalo da bude prepoznata u

sigurnosnoj klauzuli koja pruža odgovarajuće zaštitne mere. Zato je neophodno obezbediti

ujednačeni nivo performansi tela koja vrše ocenu i verifikaciju performansi graĎevinskih

proizvoda u čitavoj Zajednici. Takva tela treba da vrše svoje funkcije na istom nivou i pod

uslovima lojalne konkurencije. Zato uslovi za performanse ocenjivačkih tela koja žele da

budu notifikovana za potrebe ove Uredbe moraju biti isti. TakoĎe treba izraditi odredbe o

dostupnosti odgovarajućih informacija o takvim telima i o njihovom praćenju.

Kako bi se obezbedio koherentan nivo kvaliteta pri oceni i verifikaciji konstantnosti

performansi graĎevinskih proizvoda, neophodno je ustanoviti i zahteve koji se mogu

primeniti na autoritete odgovorne za sprovoĎenje postupka notifikoacije (imenovanja) tela

koja izvršavaju ove zadatke za Komisiju i druge Zemlje članice. Komisija treba da bude

ovlašćena da:

može da propiše uslove pod kojima deklaracija o performansi može biti dostupna

na web sajtu,

da utvrdi period tokom kojeg bi proizvoĎači, uvoznici i distributeri trebalo da

čuvaju i drže dostupnom tehničku dokumentaciju i deklaraciju o performansi,

da utvrde klase performansi u vezi sa bitnim karakteristikama graĎevinskih

proizvoda,

da ustanovi sistem ocene performanse i verifikacije konstantnosti deklarisane

performanse koji će biti primenjen na dati graĎevinski proizvod ili familiju

graĎevinskih proizvoda,

da ustanovi formu Evropske tehničke ocene,

da ustanovi procedure za izvršenje ocene TTO.

Shodno predloženoj Uredbi, CEN treba da osmisli standarde za pojašnjenje Zahteva za

osnovne radove br. 7 pod naslovom "Održiva upotreba prirodnih resursa", kao i da uzmu u

obzir mogućnost reciklaže graĎevinskih objekata, odnosno delova i materijala iz njih nakon

rušenja, trajnost graĎevinskih konstrukcija i upotrebu sa okolinom kompaktibilnih sirovina i

sekundarnih materijala u graĎevinskim konstrukcijama.

Komisija i Zemlje članice u saradnji sa interesnim grupama treba da započnu informativne

kampanje, putem kojih će informisati graĎevinski sektor, a naročito ekonomske operatere i

korisnike u vezi sa:

uspostavljanjem zajedničkog tehničkog jezika / harmonizovanih standrada,

distribucijom odgovornosti izmeĎu individualnih ekonomskih operatora,

u vezi sa isticanjem CE znaka na graĎevinskim proizvodima,

revizijom zahteva za osnovne radove i

sistemima/ modulima za ocenu i verifikaciju konstantnosti performansa.

U okviru od jedne godine od stupanja na snagu ove Uredbe, Komisija treba da pošalje

Evropskom parlamentu i Veću predlog za reviziju Evropskog sistema standardizacije, na

način koji će povećati transparentnost sistema u celini, i pre svega, obezbediti uravnoteženo

učešće interesnih grupa u tehničkim komitetima Evropskih tela za standardizaciju i sprečiti

sukobe interesa meĎu njima. U isto vreme, treba preduzeti mere za ubrzavanje usvajanja

Evropskih standarda, kao i njihovo prevoĎenje na sve zvanične jezike Evropske zajednice, a

naročito prevoĎenje smernica za srednja i mala preduzeća (SME).

3. ZAKLJUČAK

Na osnovu napred izloženog, može se zaključiti da evropski parlament, poučen iskustvom u

primeni direktive CPD /89/106/EEC u proteklih dvadeset godina, čini velike napore u cilju

usaglašavanja tehničkih propisa i verifikacije konstantnosti performansi graĎevinskih

proizvoda. Cilj ove Uredbe je da se smanje troškovi plasmana roba na tržištu EU ali ne na

račun kvaliteta i smanjenja bitnih perfomansi proizvoda. Svaka članica EU ima obavezu da

vrši nadzor i kontrolu konstrukcionih graĎevinskih materijala na svom tržištu, kao i nadzor

i kontrolu kvaliteta radova koji se izvode na njenoj teritoriji. S obzirom na niz predradnji

koje treba obaviti u cilju usglašavanja standarda, ovlašćivanja notifikacionih (imenovanih)

tela, Komisija i Komiteta, ne očekuje se puna primena ove uredbe u naredne tri godina. Taj

vremenski period treba da domaća pravna lica iskoriste za prihvatanje usglašenih evropskih

standarda i imenovanja notifikacionih tela, kako bi naši privredni subjekti što lakše

usaglasili kvalitet svojih proizvoda sa evropskim a samim tim omogućili i nesmetan pristup

svojih proizvoda na tržište EU.

LITERATURA

[1] European Parliament legislative resolution of 24 April 2009 on the proposal for a regulation

of the European Parliament and of the Council laying down harmonised conditions for the

marketing of construction products (COM(2008)0311 – C6-0203/2008 – 2008/0098(COD))

[2] Regulation (EC) No 765/2008 of the European Parliament and of the Council of 9 July 2008

setting out the requirements for accreditation and market surveillance relating to the

marketing of products and repealing

[3] Council Directive 89/106/EEC of 21 December 1988

[4] Regulation (EEC) No 339/93 and Decision No 768/2008/EC of the European Parliament and

of the Council of 9 July 2008 on a common framework for the marketing of products

Napomena:

Ovaj rad je urađen u okviru projekta TR 19017 koji je finansiran sredstvima Ministarstva

za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije




Branislav Vojinović 1

PRETHODNO NAPREGNUTA GEOTEHNIČKA

SIDRA KAO ELEMENTI SAVREMENIH

INŽENJERSKIH KONSTRUKCIJA

Rezime U savremenoj tehnologiji graĎenja često se koriste, pri izgradnji različitih inženjerskih objekata,

prethodno napregnuta geotehnička sidra. Njihova primena uslovljena je razvojem sistema

prethodnog naprezanja betona i odgovarajućom opremom za izvoĎenje bušotina u tlu. U

uslovima eksploatacije objekata inspekcija ovih konstruktivnih elemenata nije moguća. Zato je

neophodna stroga kontrola pri njihovom izvoĎenju. Kako u nas ne postoji odgovarajući

pravilnik o tehničkim uslovima za izvoĎenje ovih konstruktivnih elemenata u radu se navode

neki propisi i preporuke a posebno je istaknuta metodologoja kontrole prema švajcarskim

propisima za prethodno napregnuta geotehnička sidra SIA 191/1977.

Ključne reči

Geotehnička sidra, kontrola izvoĎenja, probna i radna sidra, sidrena zona

PRESTRESSED GEOTEHNICAL ANCHORS

AS STURUCTURAL ELEMENTS IN

CONTEMPORARY CONSTRUCTION PRACTICE

Abstract Taking to the use of prte-stressed geotechnical gound anchors is a frequent means of responding

to requirements in contemporary construction industry. Their application is the results of

developments in technology of pre-stressed concrete and ground boring. After putting the

structure toits use, the efficient control of structural elements is not possible which makes the

supervision of their implementation and control of their quality in the course of con struction all

the more important. As there are no corresponding standards or other documents describing and

defining technical procedures and reuirements in putting into place of these elements in Serbia,

this essay is making use of, and poiting to various regulations and recommendations in use in

other countries. Swiss norms SIA 191/1977 for pre-stressed ground anchors has proven

especially useful in this respect.

Key words

Ground anchors, quality control, test anchors, engaged anchors, anchoring zone

1 Mr, dipl. građ . inž, [email protected]

1. UVOD

Prethodno napregnuta geotehnička sidra značajan su element savremene tehnologije

graĎenja različitih objekata niskogradnje, visokogradnje i hidrogradnje. Njihova primena

uslovljena je:

razvojem sisteme prethodnog naprezanja konstrukcija,

primenom odgovarajuće mehanizacije i opreme za izvoĎenje bušotina u tlu.

U svetu se ovi konstruktivni elementi primenjuju oko 70 a u nas oko 30 god. Zbog poznatih

političkih i ekonomskih zbivanja u zemlji u poslednje dve decenije obim primene

geotehničkih sidara u našoj zemlji je značajno smanjen. Kako je ekonomski razvoj zemlje,

izmeĎu ostalog,u velikoj meri uslovljen ozbiljnim zahvatima u oblasti infrastrukture,

smatramao za korisnim da se stručna javnost ponovo upozna sa problematikom izvoĎenja

ovih konstruktivnih elemenata.

Od prethodno napregnutih geotehničklih sidara u velikoj meri zavisi sigurnost objekata pri

čijoj su izgradnji ona primenjena. Kako se pri tome radi o elementima čija je inspekcija u

toku eksploatacije objekata nemoguća, to je neophodno posvetiti veliku pažnju njihovom

izvoĎenju. Stručna literatura koja se odnosu na prethodno napregnuta geotehnička sidra na

srpskohrvatskom jeziku je skromna [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]. U nas ne postoje odgovarajući

tehnički propisi koji bi regulisali problematiku izvoĎanja ovih konstruktivnih elemenata, te

se ukazuje na potrebu i metodologiju kontrole izvoĎanja prema važećim stranim propisima,

kao i na potrebu donošenja domaćih propisa koji bi regulisali primenu prethodno

napregnutih sidra u graĎevinarstvu.

2. OBLAST PRIMENE

Geotehnička sidra se primenjuju kao pasivna (nezategnuta) ili kao prethodno napregnuta,

kao trajna ili privremena, pri izgradnji različitih objekata (sl. 1).

Slika 1. Primena prethodno napregnutig geotehničkih sidara: 1) Izgradnja dubokih useka,

2) Privremeno osiguranje temelne jame u urbanim sredinama, 3) sidrenje kalota i bokova

podzemnih dvorana, 4) osiguranje potpornih zidova, 5) sidrenje dokova (bazena)

3. ELEMENTI GEOTEHNIČKIH SIDARA I NJIHOVO

IZVOĐENJE

Bez ulaženja u konstruktivne detalje, koji u mnogome zavise od vrste sidra (stalno ili

privremeno) i primenjenog sistema prethodnog naprezanja i njegovih karakteristika (vrsta

čelika, tipovi ankernih glava, tipovi zaštitnih cevi) sastavni elementi geotehničkih sidara

prikazani su na sl. 2.

Slika 2: Elementi geotehničkog sidra: lfr - slobodni deo, lvr-sidreni deo, 1-zid temeljne jame,

2-konstrukcija (temelj), 3-oslonački blok, 4-ankerna glava, 5-zid bušotine, 6-spojnica,7-

eventualna sidrena glava,8-zatega,9-zaštitna cev, 10-injekcioni malter I faze,11-stena

(stabilni sloj), 12-cev za injektiranje I faze, 13-cev za injektiranje II faze

I faza injektiranja obuhvata sidrenu zonu (lvr) i prostor izmeĎu zida bušotine (5) i zaštitne

cevi (9). Kao zatege mogu se koristiti sve vrste visokovrednog čelika za prethodno

naprezanje: glatke žice, užad i šipke. Ukupna dužina geotehničkog sidra može dostići i više

desetina metara, u zavisnosti od debljine nestabilnog sloja (sloja male nosivosti), dubine

stabilnog tla (stene) i nosivosti sidra. Kao injekcioni malter pretežno se koristi cementna

injekciona smeša. Tehnički uslovi za cementnu injekcionu smešu u nas su propisani

satandardom SRPS U.E3.015.

Razlika izmeĎu trajnog i privremenog geotehničkog sidra sastoji se u tome što privremena

sidra u sidrenoj zoni imaju jednostruku zaštitu a trajna trostruku (sl. 3).

Slika 3. Poprečni preseci sidra:(1-1 ) - slobodni deo, (2-2)(a )- sidreni deo za privremeno

sidro, (2-2)(b ) - sidreni deo za stalno sidro

IzvoĎenje prethodno napregnutog geotehničkog sidra (sl. 2) obuhvata sledeće operacije:

formiranje geotehničkog sidra prema detaljima iz projekta,

bušenje rupa (5); po potrebi, pre svega u slučaju rastresitog materijala, obavla se

konsolidaciono injektiranje i ponovno bušenje rupe;

ulaganje sidra;

injektiranje I faze cementnim malterom (10);

izrada oslonaačkog bloka (3);

postavljanje ankerne glave (4);

pripremu kraja zatege (8), u svemu prema zahtevima primenjenog sistema

prethodnog naprezanja;

zatezanje zatege hidrauličkim kompletom primenjenog sistema prethodnog

naprezanja, u skladu sa programom kontrole prethodnog naprezanja;

injektiranje II faze cementnim malterom (10a), (sl.3) - presek 1-1.

završna obrada ankerne glave i njena zaštita, u svemu prema zahtevima

primenjenog sistema prethodnog naprezanja.

4. PRORAČUN PRETHODNO NAPREGNUTIH

GEOTEHNIČKIH SIDARA

Proračun sidrenih konstrukcija i geotehničkih sidara obuhvata dve faze:

proračun globalne stabilnosti sidrene konstrukcije - odnosno sigurnosti na klizanje,

prevrtanje i uzgon kao i izbor zone osiguranja;

odreĎivanje lokalne stabilnosti sidra - odnosno izbor tipa sidra i odreĎivanje

sidrene (lvr) i slobodne (lfr) dužine sidra.

Prva faza proračuna zasniva se na uobičajenim metodama graĎevinske statike. Druga faza je

specifična i zahteva bliže objašnjenje. Ona podrazumeve poznavanje srednje vrednosti

primarnog normalnog naprezanja u sidrištu (σn), mobilizirane kohezije (Cs') i mobiliziranog

ugla trenja po obodu sidrišta (θs'). Tada je, na osnovu Mohr-ovog kruga, srednje

tangencijalno naprezanje (τn) po obodu sidrišta:

τn = Cs' + σn*tg θs'

Pri tome se srednja vrednost normalnog naprezanja (σn) odreĎuje iz primarnog vertikalnog

napona pritiska (σv) i odgovarajućeg horizontalnog primarnog pritiska (K0*σv) prema:

σn = 0,5*(1 + K0)*σv

gde je K0 = 1 - sinθs', a kreće se o granicama od 0,25-1,0. Ukupna računska nosivost (Vr)

sidra za stvarni prečnik bušotine (2πr) iznosi:

Vr = τn*2πr*lvr = 2πr*lvr*[Cs' + 0,5*(1 + K0)*σv*tg θs

'].

Prečnik bušotine (2r) odreĎuje se iz geometrijskih uslova za smeštaj elemenata samog

primenjenog tipa sidra i tehničkih mogućnosti garniture za bušenje. U slučaju prethodne

konsolidacije tla injektiranjem može se računati sa povećanim prečnikom bušotine (2R).

Dozvoljeno opterećenje sidra (Vd) iznosi: Vd =Vr/Fs, gde je Fs faktor sigurnosti. Dužina

sidrene zone (lvr) odreĎuje se prema:

lvr = Vv/τn*2πr = Vd*Fs/ τn*2πr

a proverava se prema nosivosti spoja zatege i injekcionog maltera (τa):

lvr = Vr/n* τa*d*π = Vd*Fs/ n* τa*d*π

gde je n - broj žica (užadi), d - prečnik pojedinačne žice (šipke, užeta), τa - dozvoljen

smičući napon izmeĎu primenjenog čelika i injekcionog maltera. Usvaja se veća vrednost.

Koeficijent sigurnosti (Fs) zavisi od propisa i tipa sidra (privremeno ili trajno). Za

privremena sidra iznosi 1,3 - 1,8 a za trajna 1,6 - 2,0. Adhezija izmeĎu čelika i injekcionog

maltera (τa) za čvrstoću injekcionog maltera od 30 MPa, koliko se traži prema standardu

(SRPS U.E3.015), iznosi 2,50 MPa za glatki čelik a 3,5o MPa za rebrasti. U svakom slučaju

radi se o teoretskim (računskim) vrednostima dozvojene sile u prethodno napregnutim

geotehničkim sidrima. Dozvoljene početne sile u prethodno napregnutim geotehničkim

sidrima određuju se eksperimentalnim putem.

5. KONTROLA IZVOĐENJA PRETHODNO NAPREGNUTIH

GEOTEHNIČKIH SIDARA

Propisima i preporukama [8,10] detaljno su propisane metodologije kontrole izvoĎenja

prethodno napregnutih geotehničkih sidara. Kao zajednički pristup metodologiji kontrole

izvoĎenja ovi konstruktivnih elemenata može se navesti:

Ispitivanje p r o b n i h sidara i

ispitivanje r a d n i h sidara.

P r o b n a sidra ne pripadaju skupu r a d n i h sidara koja obavljaju svoju funkciju u

eksploatacionom veku objekta. Cilj njihovog ispitivanja je provera računskih pretpostavki i

odreĎivanje granične sile u sidrima, odnosno početne sile u sidru koja se ostvaruje

hidrauličkim kompletom - opremom za prethodno naprezanje. Svako r a d n o sidro ispituje

se nešto većom silom od one koja je predviĎena proračunom (Vef). K o n t r o l n a sidra

pripadaju skupu r a d n i h sidara ali se II faza injektiranja umesto cementnom injekcionom

suspenzijom obavlja trajno plastičnom injekcionom smesom. Propisima [8] preporučuje se

praćenje sile u ovim sidrima u toku dužeg eksploatacionog perioda.

Ispitivanje p r o b n i h sidara (sl. 4, 5) obavlja se izborom početne sile (VA) i ispitne sile

(VP), podelom intervala VP - VA na 6 - 10 jednakih delova, proračunom elestične

deformacije (∆lr) za usvojeni inkrement prirasta sile 1/6 do 1/10 od (VP - VA), a zatim

opterećivanjem i rasterećivanjem zatege u ciklusima, uz registrovanje dijagrama (V-∆l), u

svemu prema sl. 4. ili sl. 5. (zavisno od karakteristika primenjene opreme za prethodno

naprezanje). Pri svakom intervalu opterećenja registruje se prirast deformacija (∆l') pri

konstantnoj sili (V=const.), odnosno pad sile (∆V') pri konstantnoj deformaciji (∆l=const) i

to u vremenu osmatranja od ∆t, 3 ∆t, 10 ∆t. Za pojedine oznake date na sl 4. i 5. važi:

Vs - sila u zatezi koja odgovara granici velikih izduženja (f02),

Es - modul elastičnosti zatege,

∆lbl - zaostala deformacija,

α2 - ugao krive opterećenja,

α1 - ugao krive rasterećenja,

∆t = 5min, 15 min, ili 1 dan (zavisno od vreste materijala u kome je izvedeno

sidrenje geotehničkog sidra).

Slika 4. Ispitivanje probnog sidra, slučaj sa merenjem prirasta izduženja(∆l') pri

konstantnoj sili (V=const)

Slika 5. Ispitivanje probnog sidra: slučaj sa merenjem pada sile (∆V') pri konstantnoj

deformaciji (∆l=const)

Kriterijumi za odreĎivanje granične sile u sidru su:

ograničenje prirasta deformacija (∆l') pri konstantnoj sili (V=const), odnosno pad

sile (∆V') pri konstantnoj deformaciji, u vremenu osmatranja ∆t, 3∆t ili 10 ∆t, na

2%, 1% ili 1%, u odnosu na ∆lr , odnosno Vp;

nagib linije opterećenja i linije rasterećenja mora zadovoljiti uslov:

tgα2/tg α1>0,90;

ograničenje efektivne dužine sidrenja (lef) na iznos: 0,9<lf<lfr + K*lvr;

gde K = 0,5 kada je sidrena glava rešena putem adhezije i K=1,1 kada je rešen fiksnom

glavom (na kraju sidrene zone geotehničkog sidra)

Sama efektivna dužina sidrenja (lf) odreĎuje se prema dijagramu na sl. 7 i izrazu:

lf = ∆le(x)*Fk/[V(x) - VA - R]

gde je Fk - površina poprečnog preseka zatege.

Slika 6. Dijagram elestičnih i plastičnih deformacija; R - sila trenja

Manji broj radnih sidara podleže s l o ž e n o j probi prednaprezanja. Ova proba

podrazumeva udvostručenje intervala sile (∆V) pri ispitivanju i takoĎe registrovanje

odgovarajućeg dijagrama V-∆l). Pri ovom (kontrolnom) odreĎivanju granične sile (V0) važe

prvi i treći kriterijum (navedeni pri ispitivanju probnih sidara). Drugi kriterijum se menja i

glasi:

tgα2/tg α1>0,80

a uvodi se i četvrti kriterijum:

zaostala deformacija (∆lbl) mora biti manja od one registrovane prilikom

ispitivanja probnih sidara.

Sva preostala radna sidra ispituju se p r o s t o m probom prednaprezanja. Ova proba, kao

što je to prikazano na sl. 7, obuhvata:

opterećenje sidra do ispitne sile (Vp);

osmatranje u vremenskom intervalu od ∆t, 3∆t ili 10∆t, uz merenje prirasta

deformacija (∆l') pri konstantnoj sili (Vp=const), odnosno pad sile (∆V') pri

konstantnoj deformaciji (∆lbl + ∆le) = const;

rasterećenje sidra uz merenje zaostale deformacije (∆lbl);

ponovno opterećenje sidra do projektom ili ispitivanjem probnog sidra odreĎene

sile V0<Vp.

Slika 7. Ispitianje radnih sidara prostom probom prednaprezanja: a) praćenjem prirasta

deformacije (∆l') pri konstantnoj sili (V=konst); b) praćemjem pada sile (∆V') pri

konstantnoj deformaciji

Kriterijumi koje radna sidra treba da zadovolje su:

prirast deformacija (∆l') pri sili V=const odnosno pad sile (∆V') pri ∆l'=const mora

biti u granicama (2%, 1% i 1%) pri vremenu osmatranja od ∆t, 3∆t ili 10 ∆t;

zaostala deformacija (∆lbl) mora biti manja od zaostalih deformacija registrovanih

ispitivanjem probnih sidara.

Praćenje sile u k o n t r o l n i m sidrima obavlja se posebnim mernim ćelijama.

6. ISKUSTVA INSTITUTA IMS U PRIMENI I KONTROLI

IZVOĐENJA GEOTEHNIČKIH SIDARA

Koliko je autoru poznato u našoj zemlji geotehnička sidra, prethodno napregnuta ili

pasivna, primenjena su na relativno malom broju objekata: osiguranje kosina na više

lokacija na pruzi Beograd-Bar i Jadranskoj magistrali, na osiguranju kosine iskopa

železničke stanice Prokop u Beogradu, pri osiguranju klizišta u zoni mosta Lim II na pruzi

Beograd-Bar, na gradilištu HE Đerdap II (Kusjak), osiguranje šahtnog preliva brane

Prvonek kode Vranja, pri osiguranju iskopa za objekat kod železničke stanice Beograd i na

objektu Fabrika vode kod Arilja. Na većem broju od navedenih objekata Institu IMS je

obavio projektovanje ili kontrolu izvoĎenja geotehničkih sidara. Pored toga obavio je i

veoma obiman program kontrole pasivnih sidara na jednom podzemnom skladištu kod

Breze (BiH) kao i kontrolu sile u prethodno napregnutim geotehničkim sidrima sistema

Zolner-Polensky, primenjenih pri osiguranju levog boka lučne brane Grnčarevo na

Trebišnjici (Hercegovina), odbranjen je i method statement za osiguranje bokova i kalote

podzemne dvorane brane Bekhma u Iraku, ali je zalivski rat prekinuo realizaciju tog

projekta. Institut IMS je osvojio tehnologiju izrade geotehničkih sidara, prvi primenio t r a

j n a prethodno napregnuta geotehnička sidra (po kriterijumuma prema propisima [8] i

Preporukama [9]) i razvio postupke kontrole ovih konstruktivnih elemenata, kako po

posebnim programima po zahtevu projektanata, tako i prema propisima SIA 191/1977. Radi

ilustracije stečenih iskustava na sl. 8 prikazan je dijagram V-∆l, registrovan prilikom

ispitivanja probnog sidra na osiguranju klizišta u zoni mosta Lim II na pruzi Beograd-Bar.

Slika 8. Ispitivanje probnog sidra u zoni mosta Lim II [7]

Na osnovu iskustava stečenih u primeni i kontroli izvoĎenja geotehničkih sidara može se,

kao lični stav autora stečen iskistvom u Institutu IMS, izneti sledeći prikaz stanja u našoj

zemlji u ovoj oblasti tehnologije graĎenja:

graditeli su u potpunosti osvojili tehnologiju izvoĎenja geotehničkih sidara;

primenjivani su različiti sistemi izvoĎenja pasivnih i prethodno napregnutih

geotehničkih sidara, kako privremenih tako i trajnih;

na nekim objektim su, pre svega zbog nedovoljnog poznavanja problematike

izvoĎenja ovih konstruktivnih elemenata i nedostatka odgovarajućih propisa,

primenjena p r i v r e m e n a umesto t r a j n i h geotehničkih sidara iako se

radilo o veoma značajnim objektima;

metodologija kontrole izvoĎenja geotehničkih sidara je bila vrlo raznovrsna: od

podpunog izostavljanja, preko posebnih programa kontrole koje su propisivali

projektanti do potpune primene švajcarskih propisa koji regulišu ovu oblast (SIA

191/1977).

7. ZAKLJUČAK

Naši graditelji inženjerskih objekata su osvojili izvoĎenje i veoma su uspešno primenivali,

kako pasivna tako i prethodno napregnuta geotehnička sidra. Kao materijal za izradu zatega

primenjvan je rebrasti čelik (RA 400/500), snopovi visokovrednog čelika Ø7mm i snopovi

užadi od visokovredno čelika. Pri prethodnom naprezanju geotehničkih sidara primenjivani

su IMS i SPB super sistemi prehodnog naprezanja, razvijeni u Institutu IMS. MeĎutim, pre

svega zbog nedostatka odgovarajućih propisa za ovu oblast, obim i programi kontrole nisu

bili na nivou značaja ovih konstruktivnih elemenata, a negde su privremena sidra

projektovana kao trajna, što dovodi u pitanje trajnost objekata pri čijoj su izgradnji sidra

primenjena.

Kako u našoj zemlji predstoje ozbiljni zahvati u oblasti infrastrukture (koridori 10 i 11,

Beogradski metro,...), pre svega zbog konfiguracije terena i urbane sredine, ukazuje se na

potrebu primene prethodno napregnutih geotehničkih sidara. Iz tih razloga neophodno je

podrobnije informisati učesnike u izgradnji objekata (projektanti, izvoĎači, nadzor) o

problematici izvoĎenja ovih konstruktivnih elemenata. Istovremeno se ukazuje nadležnom

ministarstvu na potrebu hitnog donošenja odgovarajućih propisa za ovu ovlast, imajući u

vidu i napomenu o troškovima primene nekih propisa.

LITERATURA

[1] Marković O.: Sidrenje stenskih masa, Beograd, Jaroslav Černi, 1978

[2] Grupa autora: Geotehnička sidra i sidrene konstrukcije, Zagreb, Društvo gradbenih inženjera

i tehničara - Zagreb, Društvo za mehaniku stijena i podzemne radove Hrvatske i Društvo za

tunele i podzemne radove Hrvatske, 1987

[3] Ivanović K., Marković O.: Prednapregnute zatege ankerovane u steni, Cavtat, Savetovanje

Specijalna poglavlja iz mehanike tla i fundiranja, SGITS, 1979

[4] Vojinović B: O metodologiji kontrole izvoĎenja prethodno napregnutih geotehničkih sidara:

Geotehnička sidra i sidrene konstrukcije, Zagreb, Društvo gradbenih inženjera i tehničara -

Zagreb, Društvo za mehaniku stijena i podzemne radove Hrvatske i Društvo za tunele i

podzemne radove Hrvatske, 1987

[5] Jašarević. I.:Projektiranje, proračun i instrumentiranje štapnih adhezionih sidara i sidrenih

konstrukcija pri osiguranju pokosa, temeljenjima i sanacijama objekata, , Zagreb, Društvo

gradbenih inženjera i tehničara - Zagreb, Društvo za mehaniku stijena i podzemne radove

Hrvatske i Društvo za tunele i podzemne radove Hrvatske, 1987

[6] Vojinović B., Pajević N., Oročevski S.: Osiguranje kosina šahtnog preliva brane Prvonek kod

Vrnjačke banje, Cavtat, IX kongres SDGKJ, knjiga K, Savez društava graĎevinskih

konstruktera Jugoslavije, knjiga K, 1991

[7] Vojinović B.: Geotehnička sidra - konstruktivni element večtačkih objekata u niskogradnji,,

Beograd, Savetovanje Nova ocena uloge i značaja veštačkih objekata u savremenom

projektovanju budučih autoputeva u Srbiji, Društvo za puteve Srbije, Institut za puteve d.d. -

Beograd, 1992, str. 153-170

[8] SIA 191/1977, BODEN - UND FELSANKER

[9] DIN 4125/juli 1972 i DIN 4125/februar 1976 (prevod)

[10] Suggested method for ancorage testing, International societz for rock mechanics

[11] Ačanski V., Kornar Lj: Tehničke specifikacije za potporne konstrukcije, Geotehnički aspekti

graĎevinarstva, SGITSCG Beograd, str 419 - 430, Kopaonik, 2005.

Documents

Zbornik Sa Skupa Posvecenog Zezelju