AR 2010/1 67 UV AJANJE NAPREDNIH TEHNOLOGIJ ZA POVEČANJE V ARNOSTI V ARHITEKTURI SODOBNIH STANOV ANJSKIH STAVB 3, 2009 V ojko Kilar S l i k a 2 : S h e m a t s k i p r i k a z p o t r e s n o i z o l i r a n e g a o b j e k t a a r h i t e k t u r n e d e d i š č i n e i n k r i v u l j e m e j n e v i t k o s t i v o d v i s n o s t i o d n i h a j n e g a č a s a , d o b l j e n e n a p o d l a g i s p e k t r a p o s p e š k o v p o E v r o k o d u 8 ( E C 8 ) i n n e l i n e a r n i h d i n a m i č n i h a n a l i z (I - V). David Koren METODA N2 ZA POTRESNO IZOLIRANE STA VBE Metoda N2 je poenostavljena metoda za nelinearno analizo k o n s t r u k c i j i n s e z a e n k r a t u p o r a b l j a z a r a č u n p o t r e s n o neizoliranih konstrukcij – tako simetričnih kot nesimetričnih. V naši raziskavi poskušamo njeno uporabnost razširiti na potresno izolirane (PI) stavbe. V prvi fazi raziskave smo N2 metodo najprej aplicirali na s i m e t r i č n e k o n s t r u k c i j e . Z e k v i v a l e n t n i m t r i l i n e a r n i m s i s t e m o m , ki vključuje mejo nastanka prvih poškodb in mejo porušitve z g o r n j e k o n s t r u k c i j e , l a h k o p r e k o s p e k t r a o d z i v a g r a fi č n o d o l o č i m o n a j v e č j i p o m i k v r h a k o n s t r u k c i j e i n u g o t o v i m o , č e i n do kolikšnih poškodb je dejansko prišlo. Metoda se je izkazala k o t u č i n k o v i t a i n z a v s a k d a n j o i n ž e n i r s k o p r a k s o d o v o l j n a t a n č n a , s a j s o s e r e z u l t a t i d e t a j l n i h n e l i n e a r n i h d i n a m i č n i h analiz (NDA) zelo dobro ujemali z rezultati dobljenimi z metodo N2. Z njo lahko analiziramo PI konstrukcije tako v e l a s t i č n i h s t a n j i h ( u s t r e z n a i z o l a c i j a ) , k o t t u d i i z r e d n e s l u č a j e , k o s o p o s p e š k i t e m e l j n i h t a l v e č j i o d p r o j e k t n i h i n p o v z r o č a j o n e ž e l e n e p o š k o d b e . V drugi fazi raziskave pa uporabo metode razširjamo na n e s i m e t r i č n e k o n s t r u k c i j e , z a k a t e r e j e v s p l o š n e m z n a č i l n o nepredvidljivo in neugodno obnašanje med potresi, saj pride do torzijskega odziva, ki se kaže v močnih obremenitvah na robovih stavb. Z ustrezno projektirano potresno izolacijo lahko sicer te neugodne vplive zmanjšamo, vendar pa dejstvo, da je potresna varnost nesimetričnih konstrukcij manjša od s i m e t r i č n i h , o s t a j a . K e r p r i N 2 m e t o d i k o n s t r u k c i j o s t a t i č n o postopoma obremenjujemo s horizontalnimi silami do ciljnega p o m i k a v e n i i z b r a n i r a v n i n i , j e s a m o s t e m t e ž k o z a j e t i 3 D dinamično obnašanje konstrukcije. Zato si pomagamo z elastično dinamično analizo (modalna analiza s spektrom odziva) in z n j e n i m i r e z u l t a t i k o r i g i r a m o r e z u l t a t e s t a t i č n e a n a l i z e t e r s e t a k o p r i b l i ž a m o d e j a n s k e m u o d z i v u . V p a r a m e t r i č n i š t u d i j i j e b i l o a n a l i z i r a n o o b n a š a n j e P I n e s i m e t r i č n i h k o n s t r u k c i j . Iz primerjave rezultatov NDA in rezultatov dobljenih s p o e n o s t a v l j e n o N 2 m e t o d o s l e d i , d a d a j e s l e d n j a z a i n ž e n i r s k o prakso dovolj dobre ocene obnašanja dokler ekscentričnosti niso prevelike. Z N2 metodo lahko analiziramo tudi PI konstrukcije, saj so dobljeni rezultati primerljivi z rezultati natančnih dinamičnih a n a l i z t a k o z a s i m e t r i č n e k o t z a n e s i m e t r i č n e s i s t e m e , Slika 3: Primerjava poškodb (dobljenih z NDA in N2) na najbolj obremenjenem r o b u n e s i m e t r i č n e k o n s t r u k c i j e v p r i m e r u u s t r e z n o i n n e u s t r e z n o i z b r a n i h potresnih izolatorjev kjer pa je uporabnost metode omejena z ekscentričnostjo. Z m e t o d o j e m o ž n o u g o t a v l j a t i ( n e ) u s t r e z n o s t i z b r a n e p o t r e s n e i z o l a c i j e o z . o c e n i t i s t o p n j o z a š č i t e ( p o š k o d o v a n o s t ) z g o r n j e konstrukcije v primeru močnih potresov . Ključne besede p o t r e s n a i z o l a c i j a , n e s i m e t r i č n e k o n s t r u k c i j e , t o r z i j a , poenostavljena nelinearna analiza, N2 metoda Vojko Kilar POTRESNA ANALIZA NESIMETRIČNE JEKLENE KONSTRUKCIJE Kot testni primer uporabe potresne izolacije za zmanjševanje torzijskih vplivov neregularnih konstrukcij smo analizirali o b s t o j e č o j e k l e n o k o n s t r u k c i j o v i s o k o r e g a l n e g a s k l a d i š č a V R S 2 v T r e b n j e m , z a k a t e r e g a n a m j e s o fi n a n c e r T r i m o d . d . posredoval vse potrebne podatke. Gabaritne mere analiziranega regalnega bloka skupaj z obema stabilizacijskima blokoma so 52 x 13,2 x 25,6 m (B x W x H). Konstrukcijo smo analizirali pri projektnem pospešku tal (0,175g) in maksimalnem projektnem pospešku za Slovenijo na dobrih tleh (0,25g) pri različnih z a s e d e n o s t i h i n r a z l i č n i h n e s i m e t r i č n i h r a z p o r e d i t v a h p a l e t . U p o š t e v a n a t e ž a e n e p a l e t e j e z n a š a l a 4 8 k N . K o n s t r u k c i j a j e b i l a a n a l i z i r a n a z u p o r a b o n e l i n e a r n e s t a t i č n e a n a l i z e p o metodi N2, pri čemer smo izbrane variante preverili tudi z n e l i n e a r n o d i n a m i č n o a n a l i z o i n u g o t o v i l i z e l o d o b r o u j e m a n j e r e z u l t a t o v . P r i n e s i m e t r i č n i h v a r i a n t a h j e e k s c e n t r i č n o s t m a s e s k l a d i š č e n e g a b l a g a o d v i s n a o d z a s e d e n o s t i r e g a l n e g a b l o k a . M a k s i m a l n o e k s c e n t r i č n o s t ( i z r a ž e n o k o t % B ) d o b i m o , č e p r i dani zasedenosti blago razporedimo skrajno levo oz. desno od s r e d i š č a t l o r i s a ( n a j b o l j n e u g o d n a r a z p o r e d i t e v ) . 68 AR 2010/1 UV AJANJE NAPREDNIH TEHNOLOGIJ ZA POVEČANJE V ARNOSTI V ARHITEKTURI SODOBNIH STANOV ANJSKIH STAVB 3, 2009 V ojko Kilar P o k a z a l o s e j e , d a j e s i m e t r i č n o o b r e m e n j e n a k o n s t r u k c i j a pri projektnem pospešku sicer varna, ob najbolj neugodni n e s i m e t r i č n i r a z p o r e d i t v i p a l e t p o k o n s t r u k c i j i ( t . j . p r i 7 0 % zasedenosti in 10% ekscentričnosti oz. pri 85% zasedenosti i n 5 % e k s c e n t r i č n o s t i ) p a l a h k o p r i d e d o r e s n e j š i h p o š k o d b , posebej pri projektnem pospešku 0,25g. Šele pri zasedenosti s k l a d i š č a 3 0 % a l i m a n j n e s i m e t r i č n o r a z p o r e j e n e p a l e t e n e m o r e j o p o v z r o č i t i n o b e n e š k o d e m e d p o t r e s o m . Analizirali smo tudi potresno izolirane variante z elastomernimi ležišči, pri katerih je bilo obnašanje precej boljše, saj nesimetrija o b n o b e n i k o m b i n a c i j i z a s e d e n o s t i i n e k s c e n t r i č n o s t i n i p r e d s t a v l j a l a p o s e b n e n e v a r n o s t i . P o t r e s n a i z o l a c i j a s e k a ž e kot učinkovita tudi za takšne konstrukcije, poleg tega je z njo z a g o t o v l j e n a t u d i v e č j a v a r n o s t s k l a d i š č e n e g a b l a g a , s a j n a n j d e l u j e j o m a n j š i p o s p e š k i . D o b l j e n e z a k l j u č k e l a h k o p o s p l o š i m o tudi na podobne okvirne stavbe zavetrovane z diagonalami. O b n e s i m e t r i č n i r a z p o r e d i t v i p a l e t v s k l a d i š č u l a h k o m e d potresom pride do izrazitega torzijskega obnašanja in posledično nevarnih poškodb v stebrih na podajni strani konstrukcije. V primerih večje zasedenosti je zato potrebno paziti, da je tovor p o k o n s t r u k c i j i p o r a z d e l j e n d o v o l j s i m e t r i č n o . A l t e r n a t i v n a rešitev je uporaba potresne izolacije. Ključne besede potresna analiza, visokoregalno skladišče, masna ekscentričnost, N2 metoda, potresna izolacija Domen Kušar in Vojko Kilar POŽARNA V ARNOST STAREJŠIH VEČSTANOV ANJSKIH ZGRADB Sedanja varnostna zakonodaja zadovoljivo ureja gradbeno- a r h i t e k t u r n e u k r e p e z a e v a k u a c i j o i n p r e p r e č e v a n j e š i r j e n j e požara, vendar je bila večina večstanovanjskih zgradb zgrajena v p r e t e k l o s t i i n n e u s t r e z a j o s e d a n j i m z a h t e v a m i n p r i č a k o v a n j e m . K o t n a j b o l j p r o b l e m a t i č n e s o s e p o k a z a l e v i s o k e z g r a d b e ( n a d P+8 nadstropij), predvsem zaradi evakuacije stanovalcev. S t a t i s t i č n a a n a l i z a j e p o k a z a l a , d a j e t a k i h s t a v b v S l o v e n i j i 1 . 1 7 1 a l i 6 , 5 % v s e h v e č s t a n o v a n j s k i h z g r a d b . I z b o l j š a n j e s t a n j a b i b i l o m o ž n o n a j h i t r e j e d o s e č i s p r e v e n t i v n i m i u k r e p i , k i b i p o z g l e d u v o d i l n i h d r ž a v n a t e m p o d r o č j u i z b o l j š a l i p o ž a r n o v a r n o s t s t a n o v a n j i h . S o d o b n a t e h n o l o g i j a n a m r e č p o n u j a v e č o b l i k z a z n a v a n j a p o ž a r a , n a č i n a p r e n o s a p o d a t k o v o p o ž a r i h i n g a š e n j a . N a j b o l j p r e p r o s t i , c e n e n i i n u č i n k o v i t i s o j a v l j a l n i k i d i m a . P o ž a r n o v a r n o s t j e m o č i z b o l j š a t i t u d i z vgradnjo avtomatskih gasilnih naprav. Njihova namestitev j e v Z D A o b v e z n a z a v s e v e č s t a n o v a n j s k e z g r a d b e , k i i m a j o 4 a l i v e č e t a ž , i n t o ž e o d l e t a 1 9 9 2 , s e d a j p a d e l a j o a n a l i z e o e k o n o m s k i u p r a v i č e n o s t i n a m e s t i t v e c e l o v e n o d r u ž i n s k i h hišah. V Sloveniji se torej pogreša ukrepe, ki bi prebivalstvo silili k ustreznemu ravnanju. T ovrstne ukrepe se najlažje izvede s p o m o č j o fi n a n č n i h s t i m u l a c i j i n m e d i j s k o o d m e v n i h a k c i j . Kot posebej problematični so se pokazali kletni prostori zaradi vnetljivih in nevarnih snovi, ki jih tam shranjujejo prebivalci. T u j e p o t r e b e n j a s e n u k r e p n a r a v n i d r ž a v e , k i b i l a s t n i k e i n u p o r a b n i k e s t a n o v a n j p o d u č i l t e r n a t o s p o d b u d i l k u s t r e z n e m u shranjevanje stvari in snovi. Čeprav določeni predpisi, ki u r e j a j o t u d i t o p o d r o č j e ž e o b s t a j a j o ( u p o r a b l j a s e j i h p r e d v s e m v industriji in trgovini), bi bila smiselna njihova transformacija in prilagoditev v obliko kratkih navodil za uporabo nebivalnih kletnih prostorov v stanovanjskih zgradbah. P r i m e r j a v a z r a z v i t i m i d r ž a v a m i n a t e m p o d r o č j u u k a ž e d o s t i v e l i k z a o s t a n e k S l o v e n i j e z l a s t i n a p r e v e n t i v n e m p o d r o č j u o z a v e š č a n j a p r e b i v a l s t v a i n u v a j a n j a u k r e p o v z a p r e p r e č e v a n j e nastanka požara ter odkrivanja požara. Izkušnje iz tujine namreč k a ž e j o , d a s e d a p r a v v t e m s e g m e n t u d o s e č i d o b r e r e z u l t a t e tudi z relativno majhnimi vložki. S l i k a 4 : S i m e t r i č n a i n n e s i m e t r i č n a z a s e d e n o s t t e r p r i p a d a j o č e p o š k o d b e p o t r e s n o neizolirane konstrukcije za ag = 0,175g.