Projekti / Programi
Optimizirani pristop k načrtovanju ukrepov za ohranjanje objektov zgodovinske in druge stavbne dediščine
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.01.00 |
Tehnika |
Gradbeništvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T220 |
Tehnološke vede |
Gradbeništvo, hidravlika, priobalna tehnologija, mehanika zemljin |
Kulturna dediščina, zgodovinski objekti, zidane konstrukcije, numerična analiza, in-situ preiskave, optimizacija stroškov, navodila in priporočila
Raziskovalci (11)
Organizacije (3)
Povzetek
Učinkovita revitalizacija zgodovinskih objektov zahteva multidisciplinarni pristop. Pri tem mora odgovorni projektant poznati anamnezo obravnavanega objekta (zgodovino gradnje in nastajanja poškodb), postaviti ustrezno diagnozo (interpretirati poškodbe in rezultate in-situ preiskav), določiti terapijo (sanacijske, utrditvene ter ojačitvene ukrepe) ter predpisati kontrolo učinkovitosti izvedenih ukrepov (monitoring) objekta. Zaradi konservatorskih zahteve po ohranitvi arhitekturne identite objekta lahko konstruktor izbere sanacijske ukrepe s katerimi le navidezno vzpostavi prvotno stanje konstrukcije, mehanske odpornosti in stabilnosti (MOS) konstrukcije pa z njimi ne poveča. Zahteve sodobnih evropskih standardov glede nosilnosti konstrukcij so za zgodovinske objekte velikokrat nedosegljive (večina evropskih nacionalnih predpisov za zgodovinske objekte zahteva bistveno nižje vrednosti za MOS). Poleg tega pa so posegi, ki jih sodobni predpisi priporočajo za saniranje ali rekonstrukcijo obstoječih stavb, s konservatorskega vidika pogosto nesprejemljivi. Ustrezen pristop k ohranjanju objektov zgodovinske in druge stavbne dediščine s stališča konzervatorjev je namreč le uporaba reverzibilnih ojačitvenih ukrepov ob istočasnem upoštevanju estetskih učinkov in ohranjanja arhitekturne indentitete objekta. V prvi fazi projekta želimo ugotoviti, kako detajlno moramo poznati obravnavani objekt, katere metode preskušanja lahko uporabimo v ta namen ter v kakšnem obsegu in kako lahko različen obseg razpoložljivih rezultatov preiskav vpliva na določitev stopnje ranljivosti zgodovinskih objektov. V okviru eksperimentalnega dela prve faze projekta bomo z laboratorijskimi in in-situ preiskavami ovrednotili vpliv injekcijskih mas na osnovi apna na seizmično odpornost kamnitega zidovja po injektiranju in sicer tako, da bomo dobljene rezultate primerjali s seizmično odpornostjo neinjektiranega kamnitega zidovja. Kaj lahko dosežemo s predlaganimi metodami ojačitve objektov bomo poskušali ugotoviti v drugi fazi projekta, skozi parametrično numerično analizo več konstrukcijsko in zgodovinsko različnih objektov. Pri tem bomo s pomočjo več različnih numeričnih metod ugotavljali varnostne faktorje za obravnavane objekte v odvisnosti od kritične obtežbe (seizmika, posedanje tal, sprememba namembnosti...) ter predlaganih metod za revitalizacijo objekta. Rezultati parametričnih študij bodo podlaga za »cost-benefit« analizo uporabnosti različnih metod diagnosticiranja pri numeričnem modeliranju konstrukcij. Poglavitni cilj predlaganega aplikativnega raziskovalnega projekta bo priprava učinkovitih navodil in priporočil za evalvacijo in revitalizacijo zgodovinskih objektov z uporabo trajnostnih posegov in ob upoštevanju optimalne izkoriščenosti finančnih sredstev.
Pomen za razvoj znanosti
Razvoj injektirnih malt na osnovi apna in določanje njihove efektivnosti z in-situ preiskavami. Navodila ter preiskave, potrebne za ugotavljanje stanja in vrste kamnitih in mešanih kamnito-opečnih zidov. Kriteriji in nabor preiskav za ugotavljanje lastnosti suhe, sveže pripravljene in strjene injekcijske mešanice. Navodila za zagotavljanje kakovostne izvedbe in kontrole del. Pri vsaki izmed preiskav v prvih treh sklopih so definirani kriteriji, na podlagi katerih so mešanice (devet mešanic) razvrščene v kakovostne razrede A, B in C. Kriteriji so določeni na osnovi sodelovanja proizvajalcev injektirnih malt, konservatorjev in predstavnikov projektne skupine. V četrtem, zadnjem sklopu laboratorijskih preiskav, so bile izvedene še preiskave cilindričnih preskušancev, ki ponazarjajo utrjeno kamnito jedro zidu.
Eksperimentalni del preiskav pomeni praktično aplikacijo uporabe izbranih injekcijskih mešanic (štiri mešanice) pri utrditvi izbranih zidnih slopov kamnitega objekta (»in situ« preiskave). V sklopu »in situ« preiskav so bile na istem objektu poleg strižnih izvajane še različne druge metode za diagnosticiranje zidovine: georadarske meritve, meritve s termokamero, meritve s kladivom, preskus z dvojnimi jeklenimi blazinami, sondiranje, boroskopija ter izdelava katastra razpok. Analiza rezultatov izvedenih preiskav je pokazala, da je za pravilno tolmačenje rezultatov potrebno kombinirati več metod preiskovanja, vsekakor pa NDT preiskave dopolniti z DDT in DT preiskavami. Pri ugotavljanju kakovosti injektiranja je prikazana možnost kombiniranja rezultatov georadarskih in termografskih meritev.
Numerični del preiskav obsega eksperimentalno podprto oceno potresne odpornosti objektov kulturne dediščine v odvisnosti od vrste in stopnje poznavanja objekta. Za objekte kulturne dediščine do zdaj sistematične analize še niso bile narejene.
Narejena je primerjalna analiza različnih metod za oceno potresne ranljivosti objektov. V tem kontekstu smo ugotovitve dobljene s pomočjo kinematičnih modelov primerjali z odpornostmi dobljenimi s pomočjo nelinearnih modelov. Metode so sicer kompatibilne (v odvisnosti od obravnavanih parametrov), vendar je potrebno poznati njihove limite in včasih hkrati uporabljati več metod za optimiziranje trajnostnih ukrepov za utrditev zidanih konstrukcij.
Parametrična analiza različnih nelinearnih metod za določanje seizmične odpornosti je narejena skozi primerjalno analizo več različnih objektov kulturne dediščine (hiše, palače, cerkve, stolpi). Predvsem smo primerjali odzive konstrukcije v primeru etažnega in globalnega modeliranja konstrukcije. Rezultate numeričnega modeliranja smo primerjali s poškodbami na dejanskih objektih po potresih.
Optimizacija ukrepov pri načrtovanju revitalizacije objektov kulturne dediščine v odvisnosti od stopnje poznavanja objekta in uporabljene metode za oceno seizmične odpornosti.
Pomen za razvoj Slovenije
Neposredni pomen rezultatov raziskav bo bolj učinkovito ohranjanje kulturne dediščine Republike Slovenije. Do sedaj je vzpostavljeno kakovostno sodelovanje s strokovnjaki z ZVKDS, kot končnimi uporabniki ter subjekti, ki postavljajo konservatorske zahteve, GI ZRMK, kot izvajalci ter subjektom, ki postavlja izvajalske zahteve in UL FGG kot raziskovalnim partnerjem. Rezultati dosedanjih raziskav omogočajo neposredni prenos znanja iz raziskovalne sfere v prakso.
Rezultati raziskav bodo služili kot eno izmed temeljnih izhodišč za implementacijo novega Zakona o varstvu kulturne dediščine (ZVKD-1) ter za pripravo nacionalnih dokumentov za implementacijo prihajajočih evropskih standardov za Evrokod 8 – Projektiranje potresnoodpornih konstrukcij – Del 1-3: Splošna pravila – Utrditev in popravilo stavb. Skozi sodelovanje v EU projektu PERPETUATE, v okviru katerega pripravljamo evropska navodila za oceno in ublažitev potresnega tveganja objektov kulturne dediščine, bomo umestili slovenske specifike objektov kulturne dediščine v širši evropski kontekst.
Strokovna obnova z uporabo domačih materialov pomeni tržno priložnost za potencialne proizvajalce ali dobavitelje teh materialov. Vsi do sedaj uporabljeni materiali za preiskave so bili domači. Do sedaj smo postavili kriterije za kvalitetno in pravilno injektiranje zidov, kar bo za posledico vsekakor imelo boljše stanje objekta po sanaciji, dolgoročno pa nižje stroške obnove in večjo kakovost bivanja v teh objektih.
Uveljavitev nekaterih metod preskušanja, ki se bodo izkazale kot nujne za učinkovito evalvacijo stanja objekta in določitev mehanskih parametrov, bo omogočila manjšim podjetjem (SME) ustvarjanje tržnih niš na trgu zgodovinske in druge stavbne dediščine. Na osnovi kalibracij rezultatov različnih NDT in MDT metod z rezultati DT preiskav smo dobili optimalne kombinacije metod v odvisnosti od obravnavane problematike.
Do sedaj je prevladujoča metoda določanja seizmične odpornosti objektov kulturne dediščine slonela na obravnavanju etažnega mehanizma obnašanja objektov. Pri nas do sedaj primerjalne analize etažnega in globalnega odziva konstrukcij še niso bile narejene. Prav tako smo skozi projekt uvedli novo metodo določanja lokalnih mehanizmov porušitve. Metoda je učinkovita za mestna jedra, zato si obetamo širšo uporabo metode v območjih z večjim potresnim tveganjem.
Prenos pridobljenih znanj iz evropskih projektov v slovensko prakso.
Vzgoja kadrov:
V projekt sta vključena tudi dva mlada raziskovalca (Meta Kržan in David Antolinc), zaposlena na UL Fakulteti za gradbeništvo in geodezijo, ter mlada raziskovalka (Patricia Cotič) zaposlena na Inštitutu za matematiko, fiziko in mehaniko. Vsi trije so podiplomski študenti konstrukcijske smeri.
V projekt so bili skozi svoje diplomske in magistrske naloge vključeni tudi študenti FGG in sicer:
URANJEK, Mojmir. Problematika injektiranja zidov objektov kulturne dediščine : magistrsko delo, 2008. XIII, 146 str., [COBISS.SI-ID 4320097]
KRŽAN, Meta. Parametrična analiza potresne odpornosti Kolizeja v Ljubljani : diplomska naloga, 2008. XXIV, 95 str., pril [COBISS.SI-ID 4246113]
NOVAK, Sandi. Optimiziran pristop sanacije kulturnozgodovinskih objektov na primeru gradu Pišece : diplomska naloga, 2008. X, 78 str., [COBISS.SI-ID 4290145]
VIDALI, Anja. Obnova nepremičnine kulturne dediščine: primer godbenega doma v Piranu : diplomska naloga, 2008. IX f., 65 str., pril [COBISS.SI-ID 3952993]
NAGLIČ, Ana. Seizmična analiza sakralnih objektov : diplomska naloga Ljubljana: [A. Naglič], 2011. XIX, 146 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 5289825]
SEVŠEK, Mojca. Ocena potresne ranljivosti kamnitih stavb v Posočju z analizo lokalnih mehanizmov porušitve – zagovor predviden za maj mesec 2011.
Prešernova nagrada UL FGG:
COTIČ, Patricia. Eksperimentalno podprta parametrična nelinearna seizmična analiza kamnite zidane stavbe, 2010. XIX, 115 str., ilustr. [COBISS.SI-ID 5217377]
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2008,
2009,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
