PRO-SIS
Specifični cilj: SC1 - Razvoj in izboljšanje raziskovalne in inovacijske zmogljivosti ter uvajanje naprednih tehnologij
Tipologija: Kapitalizacijski projekt
V okviru projekta CONSTRAIN so bile razvite intervencijske strategije za zmanjšanje potresne ranljivosti obstoječih zidanih stavb, njihova učinkovitost pa je bila preverjena z obsežno eksperimentalno kampanjo. Predlagane strategije v osnovi omogočajo znatno zmanjšanje potresne ranljivosti s posegi, ki se izvajajo zunaj stavb, ne da bi bilo treba premikati ljudi in stvari znotraj stavb, kar pomeni znatne ekonomske prihranke, predvsem pa neugodje za ljudi.
Projekt je razdeljen na naslednje Delovne Sklope (DS), ki so v nadaljevanju na kratko predstavljeni:
DS1 - Razvoj in kalibracija numeričnih algoritmov
Delovni sklop WP1 je bil namenjen temu, da se eksperimentalne ugotovitve, pridobljene v projektu CONSTRAIN, pretvori postopke za projektantska orodja, uporabna v inženirski praksi. Z analizo eksperimentalnih rezultatov so bili opredeljeni glavni odporni mehanizmi, povezani s sistemi CRM na obstoječih zidanih konstrukcijah, ter razviti poenostavljeni analitični modeli za ocenjevanje povečanja nosilnosti, deformabilnosti in disipativne sposobnosti. Vzporedno so bili z uporabo programskih paketov Abaqus in OOFEM izdelani in kalibrirani napredni numerični modeli za razlago lokalnega obnašanja utrjenih elementov ter izvedbo parametričnih analiz konfiguracij, ki niso bile eksperimentalno raziskane. Aktivnosti so omogočile tudi opredelitev računskih postopkov in parametrov za implementacijo utrjevanja CONSTRAIN v računske programe, ki se uporabljajo v projektantski praksi, s čimer so bili ustvarjeni temelji za nadaljnji prenos metodologij med projektante.
DS2 - Smernice za projektiranje potresnega utrjevanja CONSTRAIN
WP2 je bil namenjen validaciji, uporabi in preverjanju postopkov, razvitih v okviru WP1. Analizirani so bili številni referenčni (benchmark) primeri, ki so zajemali zidne slopove, eno- in večetažne stene ter celotne stavbe, pri čemer so bili rezultati, pridobljeni z različnimi programskimi orodji za konstrukcijske analize, primerjani z rezultati analitičnih in numeričnih modelov, razvitih v projektu. Izvedene aktivnosti so omogočile preverjanje zanesljivosti postopkov modeliranja ter oblikovanje usklajenih priporočil za profesionalno uporabo utrjevanja CONSTRAIN.
Rezultati so bili vključeni v pripravo Smernic CONSTRAIN (Linee Guida CONSTRAIN), ki so razdeljene na poglavja za lastnike in upravljavce nepremičnin, projektante ter izvajalska podjetja. Smernice opisujejo celoten proces načrtovanja, preverjanja, izvedbe in vzdrževanja ukrepov za izboljšanje potresne odpornosti z uporabo sistemov CRM, nameščenih na eni ali obeh straneh zidov zidanih konstrukcij.
DS3 - Pilotni projekt za izbrane obstoječe stavbe
WP3 je predstavljal fazo demonstracije praktične uporabe rezultatov, doseženih v predhodnih delovnih sklopih. Razvite metodologije so bile uporabljene za projektiranje potresne utrditve na dveh pilotnih objektih: stavbi javnega stanovanjskega fonda, ki jo upravlja ATER Udine, in zgodovinski stavbi v središču Ljubljane, katere fasade so zaščitene pod pristojnostjo spomeniškega varstva. Za oba primera je bila zbrana dokumentacija, opravljeni terenski pregledi, karakterizacija materialov, numeričnega modeliranja ter ocena potresne odpornosti konstrukcij v obstoječem stanju.
Nato so bili sprojektirani ukrepi potresne utrditve CONSTRAIN, njihova učinkovitost pa je bila ovrednotena s primerjalnimi konstrukcijskimi analizami. Delovni sklop se je zaključil z izdelavo izvedbenih projektov ter z ekonomsko študijo, v kateri so bili primerjani neposredni in posredni stroški rešitev CONSTRAIN s stroški tradicionalnih tehnik. Analiza je poudarila prednosti, povezane z možnostjo izvedbe posegov ob omejeni ali celo brez potrebe po začasni preselitvi uporabnikov, ter, v primeru zgodovinskih stavb, z ohranjanjem arhitekturno vrednih elementov.
Projekt PRO-SIS je razvil potrebna orodja za pravilno načrtovanje in uporabo inovativnih strategij potresne utrditve, razvitih v projektu CONSTRAIN. Razviti in umerjeni so bili analitični ter numerični algoritmi, ki temeljijo na eksperimentalnih rezultatih, pri čemer je bilo njihovo področje uporabe razširjeno in prilagojeno za uporabo v inženirski praksi.
Rezultat projektnih aktivnosti je opredelitev postopkov za utrjevanje stavb po metodi CONSTRAIN v glavnih programskih orodjih za statične in potresne analize, ki se uporabljajo v strokovni praksi, ter do priprave smernic za projektante, lastnike nepremičnin in izvajalska podjetja.
Razvite metodologije so bile uporabljene na dveh reprezentativnih pilotnih primerih: na objektu javnega stanovanjskega fonda v Vidmu (Udine) in na zgodovinski stavbi v središču Ljubljane. To je omogočilo realno ovrednotenje njihove tehnične učinkovitosti ter ekonomskih vidikov.
Doseženi rezultati so bili posredovani strokovnjakom, javnim ustanovam in drugim deležnikom prek informativnih in diseminacijskih dejavnosti, kar je prispevalo k širjenju inovativnih rešitev za zmanjšanje potresne ranljivosti stanovanjskih stavb in objektov zgodovinske ter kulturne dediščine.
DS1 - Razvoj in kalibracija numeričnih algoritmov
Projekta PRO-SIS se je začel s poglobljeno analizo rezultatov eksperimentalntov iz projekta »CONSTRAIN«, v sklopu katerega se je preizkušala učinkovitost potresnega utrjevanja zidanih zidov in stavb z maltnimi ometi, armiranimi z mrežami iz kompozitnih materialov na eni ali obeh straneh zidov (Slika 1).
Slika 1. »CONSTRAIN« konstrukcijsko utrjevanje zidanih sten: izvedba (a) ter konfiguracija za ojačitev na obeh straneh (b) in na eni strani (c)
Temeljita primerjava razvoja poškodb na različnih preizkušancih ter kritična in sistematična obravnava rezultatov sta omogočili identifikacijo mehanskega odziva, nosilnost, kapaciteto pomikov, degradacijo togosti, akumulirane in disipirane energije ter parametrov dušenja (Slika 2). Na podlagi ugotovitev so bili razviti zanesljivi a robustni analitični modeli za kvantifikacijo učinkovitosti ojačitve, si so primerni za projektiranje.
Slika 2. Shematski prikaz glavnih mehanizmov mehanskega odziva sistema ojačitve za zmanjšanje potresne ranljivosti zidanih stavb
Za razširitev veljavnosti ugotovljenih analitičnih modelov so bili razviti, umerjeni in validirani napredni podrobni numerični modeli z uporabo programske opreme Abaqus in OOFEM (Slika 3). Ta pristop je omogočil poglobljeno analizo in interpretacijo interakcij med zidovjem in sistemom ojačitve ter potrditev veljavnosti modelov na kompleksnih in realističnih konfiguracijah (različni materiali, geometrije in robni pogoji - Slika. 4).
Slika 3. Shematski prikaz dveh podrobnih numeričnih modelov: Abaqus (a) in OOFEM (b) ter primer validacije s primerjavo z eksperimentalnimi preizkusi na zidnih stebrih (c)
Slika 4. Parametrične analize na konstrukcijskih konfiguracijah z naraščajočo kompleksnostjo: primerjava vzorcev poškodb, pridobljenih z natančnimi simulacijami z uporabo programske opreme Abaqus (a) in OOFEM (b)
Preučene so bile značilnosti in zmogljivosti različnih komercialnih programskih orodij, ki se trenutno uporabljajo v projektantski praksi za projektiranje zidanih stavb (Midas GEN, Tremuri, PROSAP, SREMB), ki so osnovani na različnih variacijah potisne analize in modeliranja z nadomestnimi okvirji s koncentrirano plastičnostjo. Narejene so bile primerjave rezultatov iz komercialnih programov in detajlnih modelov.
Spodaj so predstavljeni rezultati raziskave:
Poročilo 1.1 | Analitični modeli za dimenzioniranje
Poročilo 1.2 | Numerični modeli za simulacijo obnašanja utrjenih konstrukcijskih elementov in stavb
Poročilo 1.3 | Rezultati analiz konstrukcijiskih elementov in stavb
Poročilo 1.4 | Materialni parametri za programe za projektiranje
Poročilo D1.4.2 | Poročilo o analitičnem in numeričnem modeliranju
DS2 - Smernice za projektiranje potresnega utrjevanja CONSTRAIN
V drugi fazi projekta so bili izbrani primeri konfiguracij zidov z naraščajočo kompleksnostjo za primerjavo različnih variacij modelov (iz različnih komercialnih programov) na osnovi ekvivalentnega okvirja s koncentrirano plastičnostjo.
Izvedena je bila primerjava rezultatov simulacij, opravljenih z različnimi komercialnimi programskimi orodji, pri čemer so bile izpostavljene podobnosti in razlike med dobljenimi rezultati (Slika 5). Poleg tega je bila za nekatere konfiguracije ocenjena tudi zanesljivost poenostavljenih analiz s primerjavo z rezultati podrobnega modeliranja.
Slika 5. Primerjava rezultatov analize zidanega zidu, pridobljenih z uporabo različnih programskih orodij na osnovi modelov ekvivalentnega okvirja in poenostavljenega analitično-mehanskega pristopa
Poleg več enostavnih konfiguracij zidanih stebrov, portalov in posameznih zidov z eno ali več etažami sta bila z metodo potisne analize analizirana tudi pilotni objekt, ki je bil eksperimentalno preizkušen v okviru projekta »CONSTRAIN«, ter kompleksna celotna stavba (Slika 6). Na splošno so rezultati pokazali dobro ujemanje med različnimi uporabljenimi računskimi orodji. Analiza je omogočila tudi primerjavo učinkov posega na globalni ravni celotne stavbe ob upoštevanju različnih stopenj invazivnosti (utrjevanje na eni strani obodnih zidov ali na vseh zidovih ter izvedbe na obeh straneh vseh zidov).
Slika 6. Primerjava rezultatov analize dejanske zidane stavbe, pridobljenih z uporabo različnih programskih orodij (modeli ekvivalentnega okvirja)
Vsi partnerji so sodelovali pri pripravi »Smernic za projektiranje in vgradnjo potresnih utrditev iz projekta »CONSTRAIN««. Dokument je razdeljen v tri ločena poglavja, od katerih je vsako namenjeno določeni skupini uporabnikov: lastnikom/upravljavcem nepremičnin in investitorjem, projektantom ter izvajalcem in nadzornikov na gradbišču:
- Poglavje za lastnike/upravljavce nepremičnin in investitorje: vsebuje informacije o tem, kdaj je potrebna statična (potresna) utrditev obstoječih stavb, opredeljuje primere, v katerih se priporoča uporaba sistema »CONSTRAIN«, ter obravnava njegove ekonomske vidike in možnosti uporabe, tudi pri objektih, ki so pod spomeniškim varstvom.
- Poglavje za projektante: opisuje vse faze procesa projektiranja posega, od začetnega pregleda stavbe in zbiranja relevantnih podatkov do opredelitve strategije modeliranja za oceno potresne odpornosti. Vključuje tudi primere analiz, navodila za interpretacijo rezultatov iz različnih komercialnih programskih orodij, ter na koncu priročnik za vzdrževanje CRM sistema.
- Poglavje za izvajalce in operaterje na gradbišču: podaja podrobna navodila za vse faze izvedbe, od pregleda zidu do priprave podlage in izvedbe utrditve »CONSTRAIN«. Posamezne faze so podprte z ilustracijami, pri čemer so posebej izpostavljene kritične točke in najpogostejše napake, ki se jim je treba izogniti. Obravnavani so tudi operativni vidiki za pravilno izvedbo posega, podprti z detajlnimi risbami, kot so povezave v vogalih in pri stikih zidov, povezave v temelju in med etažami (Slika 7).
Slika 7. Izvleček iz »Smernic »CONSTRAIN«« z nekaterimi konstrukcijskimi detajli sistema ojačitve »CONSTRAIN« za konstrukcijsko utrjevanje obstoječih zidanih stavb
Spodaj so predstavljeni rezultati raziskave:
Poročilo 2.1 | Rezultati analiz različnih stavb s postopki iz DS1
Poročilo 2.2 | Grafična primerjava rezultatov
Poročilo 2.3 | Postopek projektiranja potresnega utrjevanja
Poročilo 2.4 | Smernice za projektiranje in vgradnjo potresnih utrditev iz projekta “CONSTRAIN”
DS3 - Pilotni projekt za izbrane obstoječe stavbe
Zadnja faza projekta je vključevala izbor dveh »pilotnih primerov« stavb, za katere je bila v celoti sprojtirana potresna utrditev CONSTRAIN:
- v Italiji je bila izbrana stanovanjska stavba (socialna stanovanja iz 50-ih let Slika 8a): gre za dvonadstropno zidano opečno konstrukcijo s kletjo. Objekt je bil izbran, ker predstavlja zelo razširjen tip gradnje, ki je bil v preteklosti Ministrstvo za javna dela gradilo po vsej Italiji za socialna stanovanja. V tem primeru je bil cilj ojačati stavbo ob čim manjši invazivnosti v notranjost, da bi se zmanjšali stroški in nevšečnosti, povezani z začasno preselitvijo stanovalcev.
- v Sloveniji je bila izbrana zgodovinska stavba v središču Ljubljane (Slika 8b), zgrajena leta 1885: gre za zidano opečno konstrukcijo s tremi etažami, kletjo in podstrešjem. Stavba je pod varstvom zaradi zunanjih fasad ter nekaterih fresk v skupnih notranjih prostorih (Slika 8b). V tem primeru je cilj ojačitev stavbe z izvedbo posegov izključno z notranje strani, da se ohrani zunanje fasade.
Slika 8. Dva študijska primera: stavba v Vidmu (a) in stavba v Ljubljani (b)
Za obe stavbi je bila zbrana tehnična dokumentacija in originalni načrti, izvedeni pa so bili tudi potrebni pregledi in izmere. Na objektu v Vidmu so bile opravljene in-situ preiskave z namenom pridobitve dodatnih informacij o lastnostih materialov (Slika 9a). Za zgodovinsko stavbo v Ljubljani pa so bili izvedeni poglobljeni pregledi za preverjanje dejanskega stanja ter oceno skladnosti glavnih konstrukcij, da bi bilo mogoče določiti njihove mehanske lastnosti.
Slika 9. Eksperimentalne preiskave na dveh pilotnih stavbah: in-situ destruktivni preizkusi na stavbi v Vidmu (a) ter vizualni in podrobni pregledi stavbe v Ljubljani (b)
Ocena potresne odpornosti obeh »pilotnih primerov« stavb je bila izvedena z globalnimi potisnimi analizami, pri čemer je bil uporabljen model nadomestnih okvirjev s koncentrirano plastičnostjo. Za objekt v Vidmu je bila uporabljena programska oprema Midas Gen, za objekt v Ljubljani pa 3Muri. Rezultati so pokazali, da je potresna nosilnost obeh stavb v obstoječem stanju nezadostna glede na zahteve veljavnih predpisov. Simulacije utrjenega stanja so omogočile primerjavo potresnega odziva pred in po utrditvi (Slika 10).
Slika 10. Numerična modela in krivulji potresne odpornosti stavbe v Vidmu (a) in Ljubljani (b)
V skladu s specifikacijami in konstrukcijskimi detajli, podanimi v »Smernicah »CONSTRAIN««, so bili izdelani načrti za izvedbo utrditev za obe konstrukciji. Narejen je bil tudi popis del in ekonomska ocena stroškov. Na koncu je bila izvedena analiza strokov z upoštevanjem neposrednih in posrednih stroškov, kot so stroški, povezani z začasno preselitvijo uporabnikov. Narejena je bila tdi primerjava s tradicionalnimi načini utrjevanja.
Spodaj so predstavljeni rezultati raziskave:
Poročilo 3.1 | Opis izbranih stavb
Poročilo 3.2 | Tehnična dokumentacija izbranih pilotnih stavb
Poročilo 3.3 | Ocena seizmične ranljivosti pilotnih stavb
Poročilo 3.4 | Celoten projekt za izvedbo potresne utrditve pilotnih stavb
Poročilo 3.5 | Primerjava stroškov utrjevanja po metodi CONSTRAIN in sklasično metodo
Poročilo D3.5.2 | Zaključno poročilo o zbranih poročilih DS3
Diseminacijske aktivnosti
Oktobra in novembra 2025 je bila izvedena serija tehničnih seminarjev in tematskih konferenc za diseminacijo rezultatov projekta, namenjena naslednjim ciljnim skupinam:
- za člane strokovnih združenj (inženirji) – 8 seminarjev po 3 ure (4 v Italiji in 4 v Sloveniji)
- za tehnike, civilno zaščito, konzervatorje, izvajalce, upravljalce – 6 seminarjev po 3 ure (3 v Italiji in 3 v Sloveniji)
Slika 11. Mesta, v katerih so potekali seminarji
Slika 12. Seminar na Inženirski zbornici v Pordenonu (31. 10. 2025, a) ter na Gospodarski zbornici v Ljubljani (11. 11. 2025, b)
Spodaj so predstavljeni rezultati raziskave:
Povezava do predstavitev seminarjev | Strategije projektiranja in analiza ojačitev z armirano kompozitno malto (CRM) za zidane stavbe
Poleg tega je imel vodilni partner (LP) priložnost predstaviti in razširjati projektne aktivnosti v teku tudi v okviru dveh mednarodnih konferenc s področja gradbeništva:
Kongres REHABEND “Construction Pathology, Rehabilitation Technology and Heritage Management” (7-9 May 2024): predstavitev prispevka z naslovom »The strengthening of floor and roof masonry ring beams with fibre-based composite materials: experimental tests«
Simpozij HIVIB “16th International Symposium on Human-Induce Vibrations and Seismic Influencer on Structures” (15-18 May 2024): predstavitev prispevka z naslovom »Seismic performance of CRM strengthened masonry: from experiments to analytic approach«
