Projekti / Programi
Gradbene konstrukcije in gradbena fizika
01. januar 2014
- 31. december 2017
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.01.03 |
Tehnika |
Gradbeništvo |
Konstrukcije v gradbeništvu |
| 2.01.05 |
Tehnika |
Gradbeništvo |
Gradbena fizika |
| Koda |
Veda |
Področje |
| T230 |
Tehnološke vede |
Visoke gradnje |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.01 |
Tehniške in tehnološke vede |
Gradbeništvo |
Raziskovalci (21)
Organizacije (1)
Povzetek
Gradbene konstrukcije morajo biti projektirane tako, da zagotavljajo predpisano varnost in omogočajo normalno uporabo, pri tem pa morajo biti stroški gradnje čim manjši. Za doseganje teh ciljev bodo obravnavani naslednji relevantni problemi:
-Raziskave vzdolžno in prečno ojačenih ukrivljenih panelov, ki se vedno pogosteje uporabljajo predvsem v mostogradnji, ustrezno verificiranih postopkov projektiranja pa ni na voljo.
-Določevanje kriterijev za uporabo nizko duktilnih jeklenih konstrukcij na potresnih področjih. Tak pristop je zanimiv za konstrukcije, pri katerih je težko zagotoviti globalno duktilnost (npr. geometrijsko nepravilne konstrukcije), nizke konstrukcije z majhno maso ali pa če želimo omejiti vpliv poškodb.
-Robustnost konstrukcij je ključna za njihovo varnost in čeprav sodobni tehnični predpisi (npr. Evrokodi) eksplicitno zahtevajo upoštevanje robustnosti pri projektiranju, se v slovenski projektantski praksi ta pristop še ni dovolj uveljavil. Raziskani bodo vplivi nezgodnih obtežb na reprezentativne jeklene in betonske konstrukcije in ločeno tudi obnašanje v mejnih stanjih uporabnosti. Organizirane bodo delavnice za projektante.
-Eksperimentalne in teoretične preiskave mehanskih in reoloških lastnosti betonov običajnih in visokih trdnosti, ki vključujejo tudi vlaknaste betone z različno vsebnostjo jeklenih in polipropilenskih vlaken.
-Eksperimentalne preiskave z drugimi materiali ojačenih lesenih elementov in sklopov.
Za uspešno analizo konstrukcij je ključnega pomena učinkovito numerično modeliranje. Klasične komercialne kode za analizo materialov in konstrukcij po metodi končnih elementov ne omogočajo numerično učinkovite analize močno povezanih problemov, ki zahtevajo obravnavo na več skalah ter problemov, ki zahtevajo upoštevanje stohastične narave fenomena. Hkrati pa se izkaže, da je implementacija numerično učinkovitejših metod z gledišča izpeljave enačb problema ter njihovega kodiranja in verifikacije izredno drag in dolgotrajen proces. Ideja je reducirati numerično zahtevnost opisa navedenih fenomenov z razvojem učinkovitih simbolno-numeričnih postopkov za analitično občutljivostno analizo višjih redov. Postopki bodo razviti za splošne, časovno odvisne in povezane probleme ter probleme na več skalah.
Na področju gradbene fizike bo največja pozornost posvečena eksergijskim analizam: človek-stavba/sistem-okolje. Obstoječe stavbe in njihova prenova se sooča z dvema problemoma, ki sta neločljivo povezana: visoko rabo energije in nezdrave in neudobne razmere kot posledica enostranskih intervencij povezanih z energetsko učinkovitostjo. Ta dva problema se izpostavljata danes tudi v vrsti strateških in pravnih dokumentov EU (uredba CPR 305/2001 in direktiva EPBDr 108/09). Rešitev bomo iskali z modelom integralnega koncepta eksergijske bilance na osnovi rezultatov iz prejšnjega raziskovalnega programa. Omogočil bo objektivno komplementarno obravnavo procesov v človeškem telesu v povezavi s procesi v stavbi.
Pomen za razvoj znanosti
Gradbene konstrukcije: Na področju gradbenih konstrukcij so bile ključne teme raziskovalnega programa oblikovane na osnovi mednarodnih aktivnostih članov programske skupine v pomembnih mednarodnih organizacijah s področja gradbenih konstrukcij (CEN /TC 250/SC2, CEN/TC 250/SC3, ECCS TC8, ECCS TC10, ECCS TC13, IABSE, CEB-FIB). Gre za prioritetne teme teh mednarodnih teles, ki so globalno zanimive in tako kot v preteklosti je pričakovati, da bodo rezultati ustrezno odmevali v evropskem prostoru. To sodelovanje in preverjanje raziskovalnih tem je še posebej pomembno v prihajajočem obdobju, ko bo prišlo do prve revizije evropskih standardov za projektiranje gradbenih konstrukcij Evrokod.
Numerično modeliranje: Prijavitelj 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. 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. S strani prijavitelja sta razviti simbolni sistem AceGen in okolje za končne elemente AceFEM postala temeljno raziskovalno orodje številnih raziskovalnih skupin v Sloveniji in po svetu. Glede na vedno večjo razširjenost je za pričakovati, da bo tudi novo razvita nadgradnja sistema z možnostjo analitičnih občutljivostnih analiz višjih redov in njena aplikacija na probleme optimizacije konstrukcij in materialov, stohastične analize in večnivojske analize postala temeljno raziskovalno orodje za obravnavo takih problemov v okviru programske skupine, fakultete in na širšem področju tehnike.
Gradbena fizika: Pri načrtovanju grajenega okolja in obravnavi ciljev gradbene fizike se srečujemo z obstoječimi problemi (npr. velike rabe energije v stavbah) in problemi kvalitete notranjega okolja (npr. nestimulativne, neudobne in nezdrave razmere). Sistemi reševanja obstoječe problematike velike rabe energije so v večji meri izdelani, vendar delujejo diskretno. Področje celostne obravnave kvalitete notranjega okolja pa v obstoječe sisteme ni vključeno. Cilj vsakega učinkovitega sistema je harmonizacija delovanja vseh elementov in enako velja za stavbni sistem. Harmonizirani sistem stavbo obravnava kot celoto: zunanje okolje/stavbno tkivo/uporabnik/notranje razmere/energija/kontrolni sistem. Vsi elementi morajo delovati integrirano in komplementarno, kar je mogoče doseči z dinamičnim odzivom stavbe in integralnim kontrolnim sistemom.
Pomen za razvoj Slovenije
Gradbene konstrukcije: Neposredni pomen delovanja raziskovalnega programa se kaže predvsem pri prenosu pridobljenega znanja v inženirsko prakso:
-seminarji in delavnice za projektante gradbenih konstrukcij o pravilni in ekonomični uporabi zahtevnejših postopkov projektiranja v Evrokod standardih ali predstavitve novih metod projektiranja (rezultati lastnih raziskav ali raziskav drugih avtorjev in mednarodnih projektov) in novih računalniških programov, ki podpirajo nove metode projektiranja.
-diplomske naloge v sodelovanju s posameznimi podjetji
-razvojne naloge za posamezna podjetja (razvoj novih proizvodov, reševanje posebnih problemov)
-skrb za razvoj stroke preko izdajanja priročnikov za projektiranje in drugih strokovnih publikacij
Posredno se pomen raziskovalnega programa za slovensko družbo v celoti in še posebej za gradbeno stroko kaže preko rezultatov raziskav, ki so v že vključeni v Evrokod standarde ali pa so v paketu predlogov za revizijo in v skrbi za obsežno zbirko standardov Evrokod (uvajanje, izobraževanje inženirjev, vzdrževanje …), ki omogoča projektiranje varnih gradbenih konstrukcij. Vodja programa prof. dr. Darko Beg je predsednik Tehničnega odbora za konstrukcije pri SIST, ki skrbi za Evrokod standarde v Sloveniji. Pomembno je tudi, da člani raziskovalnega programa v svoja predavanja na UL FGG vključujejo novo znanje, ki je rezultat raziskovalnega dela.
Numerično modeliranje: Numerične simulacije so danadanes temeljno razvojno orodje v visokotehnoloških podjetjih z visko dodano vrednostjo na zaposlenega. V programski skupini razvita orodja in metode se uporabljajo v številnih viskotehnoloških podjetjih in raziskovalnih inštitucijah v Sloveniji na področju gradbeništva, strojnišva, 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.
Gradbena fizika: Slovenija in EU imata v svojih strateških ciljih zapisano drastično zmanjšanje rabe energije v stavbnem sektorju. Poleg intervencij na ravni stavbnega ovoja je pomembno komplementarno področje kontrolnih sistemov. Potencialna področja za zmanjšanje rabe energije so razsvetljava (14% energije v terciarnem sektorju za razsvetljavo, ocenjeni prihranki so 30-50%), hlajenje (do leta 2020 bo obseg klimatizacije v stavbah podvojen, potencial zmanjšanja rabe energije je do 25%), proizvodnja zelene energije, bioklimatsko načrtovaje (do 60% manjša raba energije). Pogoj za doseganje teh ciljev je celovita obravnava posegov in harmonizacija, kar odpira velike možnosti za tehnološki razvoj integralnega vodenja v stavbah. Neposredno merljiv učinek je energetska učinkovitost, posredni učinki, ki imajo bistveno večji vpliv na BDP, pa so večja storilnost in manjša obolevnost uporabnikov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
2016,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2014,
2015,
2016,
zaključno poročilo
