Projekti / Programi
Gradbene konstrukcije in gradbena fizika
01. januar 2018
- 31. december 2027
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.01.00 |
Tehnika |
Gradbeništvo |
|
| 2.05.00 |
Tehnika |
Mehanika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T230 |
Tehnološke vede |
Visoke gradnje |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.01 |
Tehniške in tehnološke vede |
Gradbeništvo |
| 2.03 |
Tehniške in tehnološke vede |
Mehanika |
beton, les, jeklo, kompozit, konstrukcija, robustnost, duktilnost, nosilnost, stabilnost, Evrokod, zdravo bivalno in delovno okolje, bioklimatsko načrtovanje, toplotni odziv stavb, varčevanje z energijo, numerično modeliranje, večnivojske metode, simbolne metode, povezani problemi, 3D-tisk
Podatki za zadnjih 5 let (citati za zadnjih 10 let) na dan
24. april 2024;
A3 za obdobje
2018-2022
| Baza |
Povezani zapisi |
Citati |
Čisti citati |
Povprečje čistih citatov |
| WoS |
184 |
3.176 |
2.783 |
15,13 |
| Scopus |
224 |
3.924 |
3.448 |
15,39 |
Raziskovalci (20)
Organizacije (1)
Povzetek
Raziskovalni program predstavlja celostni pristop k obravnavi konstrukcij v smislu njihove varnosti, energetske učinkovitost in ugodja bivanja. Kot tak, raziskovalni program pokriva široka področja gradbenih konstrukcij in gradbene fizike ter numeričnega modeliranja za konstrukcije relevantnih fizikalnih procesov in pojavov.
Gradbene konstrukcije morajo zagotavljati predpisano varnost, omogočati normalno uporabo in izpolnjevati zahteve trajnosti in trajnostnosti. Za doseganje teh ciljev bodo obravnavane naslednje teme: eksperimentalne in teoretične preiskave mehanskih in reoloških lastnosti betonov, nekovinske armature in lesa ter stičnih območji med njimi; razvoj lastnih naprednih računskih metod in modelov za nelinearno analizo konstrukcij; proučevanje obnašanja in razvoj različnih inovativnih hibridnih nosilnih elementov sestavljenih iz lesa, betona in jekla; za zagotavljanje robustnosti, ki je ključna za varnost konstrukcij, bomo raziskovali obnašanje reprezentativnih konstrukcij v nezgodnih stanjih; raziskave vzdolžno in prečno ojačenih ukrivljenih panelov, npr. kot del jeklenih nosilcev, ki se vedno pogosteje uporabljajo predvsem v mostogradnji; inovativni spoji v jeklenih konstrukcijah, ki so sposobni zagotoviti nadzorovano disipacijo energije med potresom ter po njem omogočiti povrnitev konstrukcije v začetno vertikalno lego.
Raziskave predpostavljajo celovito kvalitativno/kvantitativno obravnavo stavb kot elementa sistema povezav med uporabnikom in širšim okoljem (naravnim in grajenim), so fokusirane na identifikacijo vpliva klimatskih sprememb na spreminjanje bioklimatskega potenciala lokacije, ter posledičnega vpliva na energetsko učinkovitost stavb. Končni cilj predlaganih raziskovalnih dejavnosti je konceptualni preskok v dojemanju in načrtovanju stavb. S tem je mišljen prehod od stavb, ki sicer so energetsko učinkovite a za to učinkovitost velikokrat žrtvujejo kvaliteto in zdravje v notranjem okolju. Optimizacija lahkih lesenih ali jeklenih stavb, katerih toplotni odziv je zaradi pomanjkanja toplotne kapacitete neustrezen, kar pa je moč s posebnimi postopki popraviti. V primeru lesene gradnje bi tako lahko spodbujali razvoj in konkurenčnost domače lesne industrije ob hkratnem ohranjanju in nadgradnji splošnega nivoja kakovosti bivanja v stavbah.
Za uspešno analizo konstrukcij je ključnega pomena učinkovito numerično modeliranje. Razvoj novih, "pametnih" materialov in konstrukcij zahteva numerično modeliranje problemov, opisanih na več skalah, od mikro, preko mezo do makro nivoja ter upoštevanje vseh relevantnih fenomenov (imperfektnosti, zaostale napetosti, vpliv temperature, vlage in pare,...). Cilj je narediti korak naprej glede na trenutno stanje na področju večnivojskih metod z razvojem prostorsko in časovno adaptivne večnivojske metode za poljubne nelinearne, časovno odvisne povezane probleme. To nam bo omogočilo načrtovanje novih materialov (metamateriali) in nelinearno optimizacijo 3D-tiskanih konstrukcij na mejno obtežbo.
Pomen za razvoj znanosti
Raziskovalni program predstavlja celostni pristop k obravnavi konstrukcij v smislu njihove varnosti, energetske učinkovitost in ugodja bivanja. Kot tak, raziskovalni program pokriva široka področja gradbenih konstrukcij in gradbene fizike ter numeričnega modeliranja za konstrukcije relevantnih fizikalnih procesov in pojavov. V nadaljevanju je po sklopih predstavljeno načrtovano delo na teh treh bistvenih komponentah programa ter kot povezovalni skupni cilj celostni razvoj napredne hiše.
Sprotno publiciranje raziskovalnih dosežkov pridobljenih v okviru programa v pomembnih mednarodnih znanstvenih revijah bo omogočalo širjenje svetovne zakladnice znanj. Sočasno bodo pridobljeni rezultati omogočili članom programske skupine sodelovanje pri delu pomembnejših mednarodnih raziskovalnih in strokovnih organizacij s področij, ki jih pokrivajo člani programske skupine.
Gradbene konstrukcije
Pridobljeni rezultati bodo omogočili članom programske skupine aktivno sodelovanje pri delu mednarodnih strokovnih organizacij s področja gradbenih konstrukcij (CEN /TC 250/SC2, CEN/TC 250/SC3 in delovni skupini WG8, in WG12, IABSE, FIB). Član raziskovalnega programa je tudi aktivni član projektne skupine za razvoj standarda za spoje v jeklenih konstrukcijah EN 1993-1-8. Pri tem gre za teme, ki sovpadajo s prioritetami teh mednarodnih teles in so torej globalno zanimive. Zato je pričakovati, tako kot v preteklosti, da bodo rezultati ustrezno odmevali v evropskem prostoru. To sodelovanje in preverjanje raziskovalnih tem je še posebej pomembno v prihajajočem obdobju, ki sovpada z izdelavo druge generacije evropskih standardov za projektiranje gradbenih konstrukcij Evrokod. Na področju gradbenih konstrukcij bodo ključne teme v naslednjem programskem obdobju:
Lastnosti materialov in stičnih območij
Obnašanje konstrukcij v mejnih stanjih uporabnosti
Hibridni elementi les/beton/jeklo
Robustnost
Ukrivljeni jekleni paneli
Spoji v jeklenih konstrukcijah
Gradbena fizika
Rezultati opisanih raziskovalnih dejavnosti predstavljajo ključen člen v trajnostnem razvoju družbe, saj je pristop k problematiki interdisciplinaren. V kontekstu raziskovalnega dela je ključno sodelovanje strok, industrije in dobaviteljev surovine (lesa). Raziskovalni program je zato usmerjen v sodelovanje s širšim raziskovalno – razvojnim prostorom doma in iz tujine. Hkrati je ključnega pomena osveščanje javnosti in kakovostnem širjenju znanja v širši družbi. S tem lahko družba, kot celota raste tako na individualnem (udobje, zdravje, počutje), kot na širšem nivoju (zeleno gospodarstvo, trajnostna raba energije, vizija). Le s takšnimi okviri in širjenjem znanja bo namreč moč ohranjati okolje in ga morda tudi izboljšati za blaginjo zdajšnje družbe ter tudi za prihodnje generacije. Na področju gradbene fizike bodo ključne teme v naslednjem programskem obdobju:
Bioklimatski princip načrtovanja
Razvoj koncepta pametne stavbe s poudarkom na razvoju energetsko učinkovite in zdrave stavbe z minimalnim vplivom na okolje
Integralna in dinamična obravnava energetskih tokov
Optimizacija snovnih tokov
Raziskovanje potenciala prilagodljivih elementov stavbnega ovoja
Numerično modeliranje
Prijavitelj prof. Jože Korelc je na področju razvoja numeričnih modelov za računalniške simulacije obnašanja materialov in konstrukcij dosegel visoko stopnjo razvoja in povezanosti s komplementarnimi področji na mednarodni ravni. S strani prijavitelja razviti simbolni sistem AceGen in okolje za končne elemente AceFEM sta postala temeljno raziskovalno orodje številnih raziskovalnih skupin v Sloveniji in po svetu. Numerično modeliranje povezanih problemov ter modeliranje problemov na več skalah je v samem centru razvoja numeričnih metod, saj predstavlja osnovo visokotehnoloških rešitev pri razvoju novih materialov in konstrukcij. Glede na vedno večjo razširjenost je za pričakovati, da bo tudi novo razvita nadgradnja sistema z prostorsko in časovno adaptivno večnivojsko metodo in predvsem metode nelinearne optimizacije metam
Pomen za razvoj Slovenije
Končni cilj raziskav je gradbeno stroko (projektantsko, operativno, proizvodnjo gradbenih materialov….), kot tudi uporabnike in investitorje usmeriti proti trajnostno naravnanem gospodarstvu in družbi. Napotki bodo igrali ključno vlogo pri načrtovanju konstrukcijsko varnih, energetsko učinkovitih in uporabniku prijaznih stavb. S prenosom novih tehnologij in pristopov v prakso se bo domače gospodarstvo (ne samo gradbeništvo) okrepilo in postalo vse bolj konkurenčno tudi na tujih trgih.
Gradbene konstrukcije
Raziskovanje v okviru programa na področju gradbenih konstrukcij je tesno povezano s potrebami družbe. K njenemu razvoju pa prispeva preko:
sodelovanja z gospodarstvom pri razvoju inovativnih proizvodov in tehnologij, ki omogočajo vzpostavitev zdravega bivalnega in delovnega okolja ter prispevajo k višji dodani vrednosti na zaposlenega, izboljšajo njihovo konkurenčnost ter možnost preboja na tuje trge,
spodbujanja razvoja v obliki podpore podjetjem pri reševanju najzahtevnejših specifičnih problemov,
vpliva na razvoj stroke preko izdajanja znanstvenih in strokovnih publikacij ter izvedbe seminarjev in delavnic, predstavitve novih metod projektiranja (rezultatov lastnih raziskav ali raziskav drugih avtorjev in mednarodnih projektov) in novih računalniških programov, ki podpirajo sodobne metode projektiranja,
vključevanja raziskovalnih dosežkov v pedagoški proces preko sprotnega posodabljanja študijskih vsebin,
spodbujanja razvoja kadrov z vključevanjem študentov v raziskovalno delo v okviru zaključnih del,
širjenja znanj, uporabe sodobnih metod projektiranja ter zavedanja pomena pravilne rabe materiala, ki vodijo v bolj ekonomične konstrukcije v smislu prihranka materiala in trajnostne rabe naravnih virov (nižji vplivi na okolje),
vodenja treh delovnih skupin SIST/TC KON/WG2, SIST/TC KON/WG3 in SIST/TC KON/WG4 pri Tehničnem odboru za konstrukcije SIST, ki skrbi za Evrokod standarde v Sloveniji.
Gradbena fizika
Na področju gradbene fizike lahko govorimo o optimizaciji lahkih lesenih ali jeklenih stavb, katerih toplotni odziv je zaradi pomanjkanja toplotne kapacitete neustrezen, kar pa je moč s posebnimi postopki popraviti (npr. vgradnja masivnih gradiv ali PCM materialov v notranjost toplotnega ovoja stavb). Pomemben vpliv na gospodarstvo zato predstavljajo okolju prijazne nadgradnje lahkih konstrukcij, s katerimi bi povečali ugodje bivanja ter energetsko učinkovitost. V primeru lesene gradnje bi tako lahko spodbujali razvoj in konkurenčnost domače lesne industrije ob hkratnem ohranjanju in nadgradnji splošnega nivoja kakovosti bivanja v stavbah.
Numerično modeliranje
Numerične simulacije so dandanes temeljno razvojno orodje v visokotehnoloških podjetjih z visok dodano vrednostjo na zaposlenega. V programski skupini razvita orodja in metode se uporabljajo v številnih visokotehnoloških podjetjih in raziskovalnih inštitucijah v Sloveniji na področju gradbeništva, strojništva, vesoljske tehnologije in medicine ter s tem prispevajo k tehnološkemu razvoju Slovenije. Uporaba naprednih metod razvoja numerične programske opreme pa tudi skrajša čas za razvoj programske opreme ter omogoči raziskovalcem in tudi študentom na dodiplomskem in podiplomskem študiju da se bo lahko bolj posvetil študiju mehanskih fenomenov in prenosu dognanj v prakso. Multifield, multiscale modelling of meta materials and 3D-printed structures are currently one of the priority themes in the field of computational engineering in EU as well as in national research programs. In particular, improvement of material properties can be achieved by the optimization of material microstructure based on multifield, multiscale analysis.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo
