Casopis Izgradnja Broj 5-6

2014

OSNOVANO 1947 FOUNDED

БРОЈ–NUMBER

5–6 МАЈ–ЈУНИ MAY–JUNE

ГОД. 68. YEAR

ČASOPIS UDRUŽENJA INŽENJERA GRAĐEVINARSTVA, GEOTEHNIKE, ARHITEKTURE I URBANISTA „IZGRADNJA“ 11000 Beograd, Kneza Miloša 7a, Srbija JOURNAL OF THE ASSOCIATION OF CIVIL ENGINEERS, GEOTECHNICAL ENGINEERS, ARCHITECTS AND TOWN PLANERS „IZGRADNJA“ 11000 Beograd, Kneza Miloša 7a, Serbia

Broj 5–6

Number 5–6

SADRŽAJ

CONTENTS

Мај–juni, 2014. Urbanizam i terorizam – tema o eksproprijaciji, porezu i dr., Glavni i odgovorni urednik, Branko BOJOVIĆ,dipl.inž.arh. Akademik prof. dr Miha TOMAŽEVIČ, dipl.inž.građ.: Obnova postojećih zidanih zgrada u seizmičkim područjima: iskustva i pravila Pregledni rad Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) str. 193-208 Prof.dr Veronika SHENDOVA, dipl. inž. građ., Prof. dr Predrag GAVRILOVIĆ, dipl. inž. građ., Dino BERGINC, dipl. inž. tehnolog.: Eksperimentalna verifikacija inovativnih tehnika za povećanje seizmičke otpornosti tradicionalnih zidanih zgrada Orginalni naučni rad Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) str. 209-225 Prof.dr Mihailo D. TRIFUNAC, dipl. inž. građ., Prof. dr Marjan HERAK,dipl. geofiz.: Povredljivost konsturkcija od zemljotresa i inženjersko obrazovanje Originalni naučni rad Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) str. 226-238 Prof.dr Đorđe LAĐINOVIĆ, dipl. inž. građ., Prof.dr Vlastimir RADONJANIN, dipl. inž. građ., Prof.dr Mirjana MALEŠEV, dipl. inž. građ.: Procena stanja, ojačanje i sanacija zidanih zgrada prema Evrokodu 8 Stručni rad Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) str. 239-248 Prof.dr Ratko SALATIĆ, dipl. inž. građ., Prof. dr Rastislav MANDIĆ, dipl. inž. građ., Marko MARINKOVIĆ, mastr.građ.inž.: Metodologija projektovanja nadogradnje zidanih objekata Stručni rad Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) str. 249-256 Prof.dr Boško STEVANOVIĆ, dipl. inž. građ., Str.sar. Drago OSTOJIĆ, dipl. inž. građ., Ass.mr Branko MILOSAVLJEVIĆ, dipl. inž. građ.: Aseizmičko projektovanje i izvođenje ojačanja zidova, međuspratnih konstrukcija i temelja nadograđenih zidanih zgrada Stručni rad Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) str. 257-267 Prof.dr Veronika SHENDOVA, dipl. inž. građ., Prof.dr Golubka NEČEVSKACVETANOVSKA, dipl. inž. građ., Prof.dr Živko BOŽINOVSKI, dipl. inž. građ., Ass.mr Goran JEKIĆ, dipl. inž. građ., Elena GJORGJIEVSKA, dipl. inž. građ., Ass.mr Blagojče STOJANOSKI, dipl.inž.građ., Mr Aleksandar ZLATESKI, dipl. inž. građ.: Analitička i eksperimentalna verifikacija seizmičke stabilnosti stambene zgrade posle izvođenja nadgradnje – karakterističan primer Stručni rad Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) str. 267-276 Prof.dr Živko BOŽINOVSKI, dipl. inž. građ., Prof.dr Veronika SHENDOVA, dipl. inž. građ., Ass.mr Blagojče STOJANOSKI, dipl. inž. građ.: Seizmičko ojačanje zgrade Parlamenta Republike Makedonije: potreba, rešenje i izgradnja Stručni rad Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) str. 277-288 POGLEDI I MIŠLJENJA • Ministarstvo vodoprivrede – nekoliko marginalija – Branko BOJOVIĆ,dipl.inž.arh. • O idiotiji eksperata i diletanata – Branko BOJOVIĆ, dipl.inž.arh. KNJIGE, ČASOPISI, MONOGRAFIJE.... • Zbornik radova u čast Nikole Hajdina – Povodom devedesetog rođendana, Prof. dr Živojinin Praščević,dipl.građ.inž. • Lepota Hajdinovih mostova, Miro Vuksanović,dopisni član SANU VESTI I SAOPŠTENJA • 14.kongres Društva građevinskih konstruktera Srbije (DGKS) i Međunarodni naučno-stručni skup, Novi Sad, 24-26- septembra 2014.g.

May–June, 2014

187

193

209

226

239

249

257

267

277 289 291 294 300

301

Urbanism and Terrorism – Theme on Expropriation, taxes, etc., Editorial Branko BOJOVIĆ,Arch. Akademician prof. Miha TOMAŽEVIČ, Civ. Eng., Ph. D.: Renewal of Existing Masonry Buildings in Seismic Regions: Experience and Rules Review paper Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) pp 193-208 Prof. Veronika SHENDOVA, Civ.Eng., Ph.D , Prof. Predrag GAVRILOVIĆ, Civ.Eng., Ph.D., Dino BERGINC, Technology.: Experimental Verification of Inovative Technique for Seismic Retrofitting of Traditional Masonry Building Orginaly scientific paper Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) pp 209-225 Prof. Mihailo D. TRIFUNAC, Civ.Eng., Ph.D., Prof. Marjan HERAK, Geophysics, Ph.D.: Earthquake Vulenrability and Engineering Education Originaly scientific paper Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) pp 226-238 Prof. Đorđe LAĐINOVIĆ,Civ.Eng.,Ph.D., Prof. Vlastimir RADONJANIN, Civ.Eng.,Ph.D., Prof. Mirjana MALEŠEV, Civ.Eng., Ph.D.: Assessment, Strengthening and Repair of Masonry Buildings According to Eurocode 8 Professional paper Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) pp 239-248 Prof. Ratko SALATIĆ, Civ. Eng. Ph. D., Prof. Rastislav MANDIĆ, Civ.Eng., Ph.D., Marko MARINKOVIĆ, Master Civ.Eng.: Design Methodology of Vertical Extension for Masonry Buildings Professional paper Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) pp 249-256 Prof. Boško STEVANOVIĆ, Civ.Eng., Ph.D., Drago OSTOJIĆ, Civ.Eng., Ass. Branko MILOSAVLJEVIĆ, Civ.Eng.,M.Sc.: Walls Storey Structures and Foundations Aseismic Strengthening Design and Construction in Masonry Building Extension Professional paper Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) pp 257-267 Prof. Veronika SHENDOVA,Civ.Eng., Ph.D., Prof. Golubka NEČEVSKA-CVETANOVSKA, Civ. Eng., Ph.D., Prof. Živko BOŽINOVSKI, Civ.Eng.,Ph.D., Ass. Goran JEKIĆ,Civ.Eng., M.Sc., Elena GJORGJIEVSKA,Civ.Eng., Ass. Blagojče STOJANOSKI, Civ. Eng., M.Sc., Aleksandar ZLATESKI, Civ.Eng., M.Sc: Analitical and Experimental Verification of Seismic Stability of Residential Building After Construction of Additional Stories – Case Study Professional paper Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) pp 267-276 Prof. Živko BOŽINOVSKI, Civ.Eng. Ph.D., Prof. Veronika SHENDOVA, Civ.Eng., Ph.D., Ass. Blagojče STOJANOSKI, Civ.Eng., M.Sc.: Seismic Strenthening of the Parlament Building of Republic of Macedonia: Necessity, Solution and Construction Professional paper Biblid: 0350-5421,5-6 (2014) pp 277-288

187

193

209

226

239

249

257

267

277

Časopis „Izgradnja“ izlazi uz finansijsku podršku Inženjerske komore srbije 11000 Beograd, Bulevar vojvode Mišića 37 Fax 2648 523 www.ingkomora.org.rs E-mail: [email protected] Institut za arhitekturu i urbanizam Srbije 11000 Beograd, Bulevar kralja Aleksandra 73/2 Telefon: 011/3370 091 www.iaus.ac.rs E-mail: [email protected]

Redakcioni odbor: Predsednik: Dragan Lukić, Potpredsednik: Aleksandra Đukić, Članovi: Đorđe Lađinović, Zlatko Marković, Živojin Praščević, Slobodan Ćorić, Petar Santrač, Nebojša Gadžić, Predrag Milošević, Miodrag Nestorović, Milica Joksić, Jasna Petrić

Organizovanje VIII naučno-stručnog skupa pomogli su

Graditi po sistemu

RÖFIX AG Badstrasse 23, 6832 Röthis Tel.: +43 (0)5522 41646-0 Fax: +43 (0)5522 41646-6 [email protected] RÖFIX d.o.o. SRB-35254 Popovac Tel. +381 (0)35 541 044 [email protected] roefix.com

Glavni i odgovorni urednik: Branko Bojović Uređivački odbor: Mirko Aćić, Milan Maksimović, Igor Marić, Snežana Marinković, Melanija Pavlović, Aleksandar Prokić, Vesna Zlatanović-Tomašević Organizator skupa Udruženje „Izgradnja“ Beograd, Kneza Miloša 7a Organizacioni odbor Prof. dr Boško Stevanović, dipl.inž.građ., predsednik Prof. dr Miodrag Manić, dipl.inž.građ. Prof. dr Stanko Brčić, dipl.inž.građ. Prof. dr Mira Petronijević, dipl.inž.građ. Dr Borko Bulajić, dipl.inž.građ. Drago Ostojić, dipl.inž.građ. Branko Bojović, dipl.inž.arh. Naučno-stručni odbor skupa Prof. dr Mirko Aćić, dipl.inž.građ., predsednik Prof. dr Miodrag Manić, dipl.inž.građ. Prof. dr Mihailo Trifunac, dipl.inž.građ., USA Prof. dr Predrag Gavrilović, dipl.inž.građ., Makedonija Prof. dr Đorđe Lađinović, dipl.inž.građ. Dr Borko Bulajić, dipl.inž.građ. Sekretar Redakcije: Svetlana Urošević Marketing: Slavica Andrijević Priprema za štampu: Kvartet V Izdavač: Časopis Udruženja inženjera građevinarstva, geotehnike, arhitekture i urbanista „Izgradnja“, 11000 Beograd, Kneza Miloša 7a/ll, Tel/fax: +381 (0) 11 3243-563 E-mail: [email protected], tekući račun: 205-206955-23, kod Komercijalne banke a.d., Beograd Štampa: Anagram studio d.o.o., Zemun CIP – Каталогизација у публикацији Народна библиотека Србије, Београд 624+71/72(05) ISSN 0350-5421 = lzgradnja COBISS.SR-ID 55831

JKP Beogradski vodovod i kanalizacija Deligradska 28, Beograd Tel: +381 11 36 06 620 Mob: +381 64 813 10 03 Faks: +381 11 36 12 123 www.bvk.co.rs E-mail: [email protected]

Institut za vodoprivredu „Jaroslav Černi“ a.d. 11226 Pinosava, Beograd, Jaroslava Černog 80 Tel: 011/3906 450 Faks: 011/3906 481 www.jcerni.org e-mail: [email protected]

PMC INŽENJERING 11000 Beograd, Bulevar umetnosti br. 2. Tel. +381.11.30.12.398 +381.11.30.12.398 FREE Fax +381.11.30.12.399 +381.11.30.12.399 FREE www. pmcinzenjering.dom E – mail: [email protected]

УРБАНИЗАМ И ТЕРОРИЗАМ – тема о експропријацији, порезу и др. URBANISM AND TERRORISM – theme on expropriation, taxes, etc. Текст који Вам се ставља на увид је трећи уводник посвећен поткрадању грађана. Текст ће, укратко, обухватити четири тематски сличне приче. 1. ЕКСПРОПРИЈАЦИЈА – ЈАВНА И НЕЈАВНА Градови Србије били су изложени огромном таласу миграција, међурепуличким и интерним. Масовне миграције становништва почеле су као ратне миграције, углавном Срба од 1941-1945. године, као интерне миграције од 1945-1990. године, па опет као ратне миграције 90-тих и коначно као интерне миграције ка великим градовима због лоше, тачније речено, никакве политике регионалног развоја. У периоду од 1940. до око 1960. године стамбени проблем решаван је углавном прерасподелом постојећег стамбеног фонда, јер у целом том периоду масовне стамбене изградње није било – грађени су углавном тзв. кадровски станови који нису битно побољшали квалитет стамбеног фонда и квалитет становања. Масовна стамбена изградња почиње тек око 1960. године. Концептуална основа политике масовне стамбене изградње је систем социјалистичке солоидарности. Стамбене потребе су стављене у ранг општег интереса, односно у сферу заједничке потрошње. Законски основ те активности је био Закон о национализацији градског грађевинског земљишта поред осталога, а организациони оквир је обухватио формирање великих фондова за стамбену изградњу, организовање грађевинске оперативе за масовну стамбену изградњу и развијање система урбанистичког планирања за те потребе. У релативно кратком времену изграђено је много станова у разним облицима стамбене изградње – битно је побољшан стамбени фонд у смислу квалитета и квантитета, унапређени су комунални фондови градова, градови су се развијали Демографски, територијално и на друге начине, тј. променили су своју структуру, форму и све битне капацитете у функцијама и изграђеним фондовима. Тај велики напор трајао је све до 1990. године када у Југославији и Србији почињу да се одвијају многи бурни догађаји, па и у домену становања и стамбене изградње. После око тридесет година укинути су државни стамбени фондови, станоградња је из сфере заједничких потреба, односно општег интереса измештена у сферу индивидуалних потреба, односно личног интереса што је темељно променило целокупну праксу стамбене изградње, од планирања па на даље. У исто време у политички живот Србије уведен је вишестраначки политички систем, односно наступила је грађанска уместо социјалистичке деомократије. IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 187–191

187

Тада се у Србији сходно политичким околностима и у Србији и у свету отворена два паралелна процеса експропријације. Први процес експропријације обухватио је распродају до тада друштвеног стамбеног фонда који су користили грађани – носиоци станарског права. У врло кратком времену распродато је око 650 хиљада станова који су тиме постали приватно власништво ранијих носилаца станарског права. Експроприсани су сви који до тог времена нису добили станове, а јесу плаћали допринос за стамбену изградњу. Прва идеја у распродаји стамбеног фонда била је да се од добијених новчаних средстава формира фонд за даље кредитирање станоградње. То се, међутим, није десило. Настале су нове околности, условљене углавном међународним положајем Србије због чега је настала галопирајућа инфлација, а станови су продавани по номиналној динарској вредности без девизне клаузуле. Тако су настале ситуације да се стан исте величне у истој згради на почетку распродаје стамбеног фонда продаје за 15 хиљада марака и за 30 немачких марака на крају распродаје. На тај начин грађани су веома неравноправно третирани јер су са једне стране много боље прошли они који су своје станове откупили у време галопирајуће инфлације него они који су те станове откупили пре тога, са друге стране, оваквом распродајом експроприсани су сви они који су уплаћивали доприносе за стамбену изградњу, а нису добили ни право на стан, ни право на стамбени кредит. Сва њихова права су поништена тихо, у кризи државе, политике и привреде, нејавно и без ларме удављене су све наде ових грађана да реше свој стамбени проблем. У хаосу у коме се држава нашла, неорганизовани грађани нису могли да се боре за своја права у сфери становања. Ипак, реакција је било. Они који нису могли да дођу до стана на легалан начин и они који су били учесници ратних миграција које су биле усмерене ка Србији, одговорили су масовном бесправном изградњом, али то је тема за неку другу прилику. Друга јавна експропријација обухватила је активности које је регулисао Закон о експропријацији који се припремао током 1993. године. Иако је станоградња изведена из сфере заједничке потрошње и општег интереса у сферу индивидуалне потрошње и личног интереса, станоградња за тржиште је и даље третирана као општи интерес, што је својеврстан правни и сваки други парадокс. Као илустрацију реакције јавности на тај Закон наводим цитат из „Новости” од 11. јула 1993. године. Наслов чланка гласи „Руши – у име закона”, а у поднаслову стоји: „Највише полемике изазвала је одредба по којој ће се убудуће стамбена изградња сматрати општим интересом. Власнику ће се за експроприсану кућу давати стан у својини у истом насељу. Новчана накнада не сме бити нижа од тржишне цене квадрата.” Једина корист од овог Закона је била у томе што ранији власници неће бити расељавани у Овчу, Борчу или под Авалу, него ће бити враћени на место ранијег становања. Али свима је било јасно да ће неправична експропријација због општег интереса (а експропријација је увек неправична) бити замењена неправдом за интерес приватника – предузимача. Једини рационалан разлог за овкву одлуку могао је бити у наслеђеном систему финансирања комуналне привреде, односно развоја и изградње комуналне инфраструктуре у градовима. Наиме, сав развој комуналних фондова финансиран је из стамбене и друге новоградње јер су деценијама комуналне услуге функционисале у систему неекономских цена. У том систему финансирања комуналне привреде који је у временима релативног економског просперитета био неправедан, неекономским ценама комуналија прикривено су 188IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 187–191

били експроприсани купци нових станова грађених у време интензивне станоградње у периоду од око 1960. до око 1990. године. Једном речи, да смо имали, у систему комуналне привреде, цене које обезбеђују бар просту репродукцију комуналних фондова, саградили би смо знатно више станова. 2. „МЕКА” ЕКСПРОПРИЈАЦИЈА Када више не буде ни вас, ни ваше славе и привилегија, ваша деца ће продавати Дедиње деци фудбалера, певача, трговаца и накупаца. После краће паузе, Дедиње ће поново постати оно што је некад било. Душко Радовић Велики српски песник и урбаниста – Душко Радовић, имао је велику социјалну имагинацију и врло је добро схватао социјалне процесе и појаве у Београду и Србији његовог времена. У вишестраначком систему, у време доношења овог Закона о експропријацији, тадашња опозиција је била против доношења и примене тог Закона. А пошто у Србији, деценијама не важе закони него њихова тумачења, измишљени су, и у овом случају, механизми нежније, „меке” експропријације. У држави у којој су потрошени скоро сви ресурси један од ретких преосталих ресурса било је градско грађевинско земљиште. Ради експлоатације јед– ног ексклузивног простора у Београду створена је интересна коалиција две највеће и најжешће супротстављене странке – прве на власти и друге у опозицији чиме је у пракси показано да су економски интереси изнад сваке идеологије. Ево примера. У том ексклузивном градском простору један грађанин има рецимо 40 ари земљишта. Он је то земљиште купио пре рата, подигао воћњак и направио кућицу од 20-так квадрата за боравак од 1-2 дана, углавном у рекреативне сврхе. Кућица има струју и воду и WС са септичком јамом. Том грађанину као предратном капиталисти одузети су станови, фабрике и остала имовина, он је смешетен у тај свој кућерак, трајно. Његово земљиште је национализовано и он га никако не може економски валоризовати. Од 1945. године он стрепи да ће неки шпански борац, првоборац, генерал или адмирал да упре прст у то земљиште које је некада било његово и да ће он да добије гарсоњеру од 20 квадрата негде богу иза ногу, на територији града Београда. Међутим, наступило је ново време у коме се поштују грађанска, па самим тим и власничка права грађана. Власт у надлежној општини инсистира на томе да се уместо ригидне експропријације постигне договор са власником и инвеститор се упућује у процес договарања са власником. Инвеститор нуди грађанину стан од 100-120 m2 у власништво и коју десетину хиљада марака на руке да уступи своје право коришћења тог ексклузивног земљишта. У првом тренутку грађанин је згранут понудом, сутра је отишао код адвоката, а прексутра је потписао уговор и уступио сва своја права будућем инвеститору. Даља технологија је врло једноставна. Земљиште од 40 ари дели се на 8 парцела по 5 ари, на свакој працели од 500 m2 земљишта гради се 500 m2 стамбеног простора, тј. 3-4 стана, што је 24-32 стана, односно 4000 m2 на примарној парцели од 40 ари. Те стамбене куће граде се по правилу уз обиље архитектонског кича – венце, балустраде, употребу гипсаних штукатура, мерIZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 187–191

189

мера и др. Производна цена не прелази 750 DEM/m2, најмања продајна цена је 1500 DEM/m2, што значи да је укупна вредност станоградње око 6 милиона DEM.Ту суму треба умањити за максимално 20%, тј. за 1,200.000 хиљада DEM колико износе трошкови комуналног уређења, што значи да преостаје 4,8 милиона DEM. Трошкови ранијег власника те локације су стан од 100-120 m2, који је некада припадао СИВ-у, РИВ-у или ЈНА и који је откупљен за 5-6 хиљада марака и 50-60 хиљада DEM које је власник добио на руке. Изграђени станови се продају на тржишту – половина, половину добија страначка елита. У овом моделу станоградње највећу вредност станова чини њихова локација коју грађанин због национализованог земљишта не може да ревалоризује у целости. Али, грађанин као бивши власник, а потом корисник ове локације од 40 ара није експроприсан, са њим је постигнут договор у обостраном интересу, његова грађанска права су испоштована. Једном речју – Демократија је чудо. 3. ПРАВА НА ЗЕМЉИШТЕ Обећања из 2000. године о брзом повраћају имовине као изразу поштовање власничких права нису се испунила одмах. Надања старих власника од– ложена су бар за десетак година. Једноставно, није речено чија ће се права поштовати – старих или будућих, долазећих власника. Наиме, још десетак и више година после Демократских промена земљиште није враћено грађанину. Грађанин, бивши власник, остао је корисник национализованог земљишта и тим земљиштем, у његово име, управљале су градске власти. Ево како је то изгледало. Замислите грађанина, бившег власника који је корисник парцеле на Врачару и живи у приземној кућици, у једном стану, а има двоје деце којима не може да обезбеди стан. Он своју кућу може да догради у режиму привремене дозволе тј. без права на надокнаду што за њега није решење, а нема инвестициони капацитет да прави кућу са 8, 10, 12 станова, спратности П+4 +Пк. Грађанин не може да ревалоризује највећу вредност коју користи, а то је локаицја, односно грађевинско земљиште јер он не може да бира инвеститоре с којим ће да се споразуме, већ за њега инвеститора бирају градске власти, руковођене, разуме се, интересима који са интересима грађанина скоро да немају везе. У најбољем случају, грађанин је могао да добије до 25% новоизграђене квадратуре, што је ових дана пало на 10-12%, а ако добије 15% може да сматра да је добио премију. На први поглед, све изгледа нормално, Демократско и европејски. Истина, у Европи је то мало другачије. У озбиљним европским градовима цена нормалног стана не прелази 1500 евра по 1 DEM, али цена 1 DEM земљишта не пада испод 20 хиљада евра. Зато што је стан за 100 година, а земљиште заувек. Тако да сад разумемо зашто је грађанин који је добио 25% од стамбене новоградње на некада његовом земљиште „добро” прошао. Једноставно, стално се измишљају све новији и новији облици прикривене експропријације. 4. ПОРЕЗА, ИЛИ КА ТЕРОРУ Па ипак, многи стари власници нису се навукли на повољности које су им нудили од града одабрани нови инвеститори. Нису пристајали чак ни на 30% власништва новоизграђеног фонда. То су они просвећени, урбанизовани, пра190IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 187–191

ви грађани, који су често држали најбоље локације. А врло често се дешавало да тим грађанима није било могуће, као случајно, угрозити имовину оштећивањем или урушавањем њихових објеката како је приказано у уводнику броја 1-2 нашег часописа за ову годину. Тада је наступила стручна памет градских функционера. Они су смишљали начине како да непослушне старе власнике приведу новом реду ствари. Требало је отворити пут новим инвеститорима јер они су светиња којој треба уклонити све административне и друге препреке. Градски функционери у домену урбанизама су нашли пут да остваре жеље нових инвеститора да дођу до најповољнијих локација. Идеја је просто генијална. У зонама где предстоји замена старог стамбеног фонда од ниских и неквалитетних зграда, новим зградама са неколико спратова, грађани који не пристају да уђу у договоре са новим инвеститорима плаћаће порез не на имовину којом стварно располажу, него на имовину коју немају, тј. на стамбене зграде које се на њиховим парцелама могу изградити. Идеја је разуме се лансирана незванично, преко медија. У тој идеји све је незаконито, али је њено лансирање објекитно притисак на старе власнике, а није ми познато да је било ко од аутора ове злочиначке концепције одговарао за узнемиравање јавности и злу намеру према грађанима. Ипак, знам људе који су продали своје куће, рецимо на Врачару и који су отишли у подстанаре да избегну овај облик урбанистичког тероризма који су неки припадници градске власти пре само коју годину јавно преко медија најављивале. Главни и одговорни уредник Бранко Бојовић, дипл. инж. арх.

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 187–191

191

Osmi naučno-stručni skup

NADOGRADNJA ZIDANIH ZGRADA U SEIZMIČKI AKTIVNIM PODRUČJIMA – KONSTRUKTERSKI ASPEKTI Beograd, 20. jun 2014. g. Akad. prof. dr Miha Tomaževič, dipl.inž.građ. Obnova postojećih zidanih zgrada u seizmičkim područjima: iskustva i pravila Prof. dr Veronika Šendova, dipl.inž.građ., Prof. dr Predrag Gavrilović, dipl.inž.građ., Dino Berginc, dipl.inž.tehn. Eksperimentalna verifikacija inovativnih tehnika za povećanje seizmičke otpornosti tradicionalnih zidanih zgrada Prof. dr Mihailo Trifunac, dipl.inž.građ., Prof.dr Marijan Herak,dipl.geofizičar Otpornost konstrukcija na zemljotrese zavisi od tehničkog znanja njihovih graditelja Prof. dr Đorđe Lađinović, dipl.inž.građ., Prof. dr Vlastimir Radonjanin, dipl.inž.građ. Prof. dr Mirjana Malešev, dipl.inž.građ. Rekonstrukcija, ojačanje i sanacija zidanih zgrada prema Evrokodu 8 V. prof. dr Ratko Salatić, dipl.inž.građ., V. prof. dr Rastislav Mandić, dipl.inž.građ. Marko Marinković, dipl. inž.građ. master Metodologija projektovanja nadogradnje zidanih zgrada Prof. dr Boško Stevanović, dipl.inž.građ., Drago Ostojić, dipl.inž.građ., Dr Ivan Glišović, dipl.inž.građ. Aseizmičko projektovanje i izvođenje ojačanja temelja, zidova i međuspratnih konstrukcija nadograđenih zidanih zgrada Prof. dr Veronika Šendova, dipl.inž.građ., Prof. dr Golubka Nečevska-Cvetanovska, dipl.inž.građ. Prof. dr Živko Božinovski, dipl.inž.građ. Ass. mr Goran Jekić, dipl.inž.građ., Elena Đorđievska, dipl.inž. građ., Ass. mr Blagojče Stojanoski, dipl.inž.građ., Mr Aleksandar Zlateski, dipl.inž.građ. Analitička i esperimentalna verifikacija seizmičke stabilnosti stambene zgrade posle izgradnje dodatnih spratova - primer studija Prof. dr Živko Božinovski, dipl.inž.građ., Prof. dr Veronoka Šendova, dipl.inž.građ., Ass. mr Blagojče Stojanoski, dipl.inž.građ. Seizmičko ojačanje zgrade parlamenta Republike Makedonije: potreba, rešenje i izgradnja

192IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 187–191

OBNOVA POSTOJEĆIH ZIDANIH ZGRADA U SEIZMIČKIM PODRUČJIMA: ISKUSTVA I PRAVILA RENEWAL OF EXISTING MASONRY BUILDINGS IN SEISMIC REGIONS: EXPERIENCE AND RULES UDK: 699.841 Pregledni rad

Akademik prof. dr Miha TOMAŽEVIĆ, dipl. inž. građ. REZIME U poslednjim decenijama istraženi su uzroci za neadekvatno ponašanje postojećih zidanih zgrada. Na osnovu istraženih mehanizama, razvijene su metode i tehničke mere za poboljšanje seizmičke otpornosti. Pored klasičnih tehnoloških rešenja i metoda, na raspolaganju danas stoje i metode, bazirane na upotrebi modernih materijala. Razvijene su nove terenske i laboratorijske nedestruktivne i poludestruktivne metode potrebne za ocenu stanja konstrukcije i računski modeli za ocenu seizmičke otpornosti. Pripremljeni su i standardi, koji propisuju postupke i vrednosti parametara za preprojektovanje. Uprkos tome potrebno je uložiti napore da se smanje greške učinjene prilikom obnove postojećih zgrada, kako na području tehničkog zakonodavstva tako i na području obrazovanja projektanata i pripremljenosti na zemljotres. Ključne reči: postojeće zidane zgrade, seizmička otpornost, obnova, preprojektovanje, ojačanje SUMMARY In the past decades, causes of inadequate seismic behavior of existing masonry buildings have been investigated. On the basis of the observed mechanisms, technical measures for the improvement of seismic resistance have been developed. Besides traditional techniques, contemporary strengthening measures, based on the use of modern materijals are available. In-situ and laboratory non-destructive and semidestructive methods for structural assessment have been developed and mathematical models for structural evaluation proposed. Standards for redesign, structural assessment and retrofitting have been also developed. However, efforts should be made to reduce the errors made during renewal of existing buildings by enforcing the technical codes and taking care of seismic awareness and contionuos edication of designers. Key words: existing masonry buildings, seismic resistance, renewal, redesign, strengthening methods

1. UVOD Doslovce uzeto, postojeće su zgrade sve zgrade, koje u datom trenutku postoje u datom području. Međutim, u vezi sa ponašanjem u seizmičkim uslovima, kao postojeće podrazumevaju se sve zgrade koje nisu projektovane na zemljotresno dejstvo u smislu današnjeg stanja struke, dakle zgrade kod kojih u slučaju jakog zemljotresa očekujemo probleme. Drugim rečima to su zgrade kod kojih bi kod dejstva projektnog zemljotresa, na koji se zgrade danas projektuju, moglo doći do značajnih oštećenja ili čak rušenja. Zidane zgrade još uvek u većini zemalja predstavljaju značajan deo građevinskog, posebno stambenog fonda. To su istorijska gradska i seoska jezgra sa zgradama građenim od kamena ili opeke, koja predstavljaju Adresa autora: Zaovd za gradbeništvo Slovenije, 1000 Ljubljana, Dimičeva E-mail: [email protected]

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

kulturnu baštinu neprocenjive vrednosti, a i zidane zgrade izgrađene u novije vreme. Nekada se smatralo, da se kao opšta granica između postojećih, seizmički povredljivih, i novih, seizmički otpornih zgrada može postaviti godina uvođenja prvih seizmičkih propisa. Na području nekadašnje Jugoslavije to je godina 1964. kada su stupili na snagu prvi jugoslovenski seizmički propisi (Pravilnik, 1964). Godinu ranije, malo pre skopskog zemljotresa, izašli su propisi u Sloveniji (Odredba, 1963), koji su bili dobra osnova za kasnije savezne propise. Međutim, iskustva posle većeg broja zemljotresa u poslednjih nekoliko decenija pokazuju da na ovakav način postavljena granica ne prikazuje stvarnu situaciju. Na jednoj strani uvek se može ustanoviti, da nisu sve stare zgrade, koje nisu projektovane na zemljotres, seizmički neotporne, dok se na drugoj strani uvek nađu zgrade, koje su se tokom zemljotresa zbog različitih uzroka ponašale neadekvatno odnosno su se srušile. Zbog toga se danas u kategoriju postojećih pored zgrada koje su bile građene u prošlo193

Slika 1. Tipična seoska kuća u Posočju (zid od kamena)

Slika 2. Stambeni blokovi, izgrađeni pre 2. svetskog rata (nearmirana zidarija, opeka; Ljubljana)

sti na tradicionalan način (spomeničke zgrade – slika 1), svrstavaju i zgrade, po projektima izgrađene u novije doba, koje ne odgovaraju zahtevima današnjih standarda za projektovanje seizmički otpornih konstrukcija (slike 2 i 3). Drugim rečima, u kategoriju postojećih zgrada u smislu seizmičke povredljivosti svrstavaju se sve zgrade, kod kojih je nivo seizmičkog rizika veći od danas dogovorene i prihvatljive granice, koju garantuje projektovanje i građenje prema danas važećim standardima. Bilo u pogledu otpornosti i stabilnosti bilo u pogledu namene i funkcionalnosti postojeće zgrade odražavaju stanje struke i načina te potreba života iz vremena gradnje. Pošto su zgrade stare i prešle su danas očekivani vek trajanja (50 godina), razumljiva je želja stanovnika i korisnika da se zgrade obnove i rekonstruišu da bi se prilagodile sadašnjim standardima života i zahtevima upotrebe. Zna se da su se zgrade u gradskim jezgrima stolećima dograđivale, nadgrađivale i adaptirale, da bi na kraju dobile današnji izgled i postale zaštićena kulturna baština. Međutim, iako su već decenijama poznate teške posledice stihijskih, nestručnih zahvata na konstrukcijama u seizmičim područjima, obnovi postojećih, seizmički povredljivih zidanih zgrada još se dan danas pristupa na nestručan način. Kao posledica nestručnih zahvata nisu retki slučajevi lokalnih rušenja elemenata čak zbog običnog, gravitacionog opterećenja, a kamoli da bi se vodila briga o tome da se sa nestručnim zahvatima na konstrukciji već ionako kritična seizmička povredljivost zgrada još poveća. Dok ojačanje zgrada u slučaju obnove zemljotresima oštećenih područja nikad nije predstavljalo problema, dok su bila na raspolaganju finansijska sredstva države,

Slika 3. Jedan od 10-spratnih stambenih solitera, izgrađenih u 50-tim i 60-tim godinama prošlog stoleća (nearmirana zidarija, šuplji betonski blokovi, zaliveni betonom; Ljubljana)

preventivna ojačanja konstrukcija za vreme obnove zgrada u vreme, kada investitori nisu pod utiskom posledica zemljotresa, još nisu postala svakidašnja praksa. Štaviše, iako propisi na području nekadašnje Jugoslavije već nekoliko decenija propisuju kada i koje mere je potrebno poduzeti kod obnova, rekonstrukcija i adaptacija starih zgrada u seizmičkim područjima, oni su se veoma retko poštovali. Naime, kriterijume za primenu određivali su već jugoslovenski seizmički propisi iz godine 1981 (Pravilnik, 1981), a kasnije i posebni propisi za rekonstrukciju i revitalizaciju objekata visokogradnje (Pravilnik, 1985). Iako su kriterijumi za primenu propisa bili dosta jasni, oni se kod obnova postojećih zgrada praktično nisu primenivali. Znajući da postojeće, ne samo zidane, zgrade u seizmičkim područjima predstavljaju značajan problem, te u nastojanju, da bi se obnovi postojećih zgrada posvetila potrebna pažnja, danas je u zemljama Evropske unije na snazi poseban standard za ocenu i ojačanje postojećih zgrada. Kao jedan od standarda za projektovanja zgrada, evrokodova, taj je standard sastavni deo Evrokoda 8 za projektovanje zgrada otpornih na zemljotres, iako je napisan tako, da se može upotrebiti i u neseizmičkim područjima (Evrocode 8-3, 2005). Nažalost, i dan danas se upotreba tog standarda izbegava u jednakoj meri kao što se izbegavala primena propisa u nekadašnjoj Jugoslaviji. U ovom će radu biti ukratko predstavljeni rezultati istraživanja i iskustva u vezi sa obnovom i seizmičkim ojačanjem postojećih zidanih zgrada, koji su u poslednjih nekoliko decenija dobijeni u Zavodu za gradbeništvo Slovenije u Ljubljani.

194IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

2. UZROCI ZA SEIZMIČKU POVREDLJIVOST Koji su uzroci za seizmičku povredljivost postojećih zidanih zgrada? U većini slučajeva konstrukcija je građena za preuzimanje samo vertikalnih gravitacionih opterećenja a ne za preuzimanje horizontalnih seizmičkih sila. Osnovni nosivi elementi starih zidanih zgrada, zidovi, svodovi i drvene tavanice, povezane su između sebe na način koji osigurava prenos vertikalnog opterećenja. Dok je kod starih zgrada raspodela zidova i njihova noseća površina u oba ortogonalna pravca obično pogodna, graditelji nisu pomišljali na tehničke mere sa kojima bi mogli iskoristiti otpornost konstrukcije i poboljšati ponašanje konstrukcija za vreme zemljotresa. U većini slučajeva zidovi i tavanične konstrukcije međusobno nisu povezani na način, koji bi omogućio konstrukciji da za vreme zemljotresa radi kao celina. Osnovni materijal, zidarija od kamena ili opeke je materijal koji je srazmerno otporan na opterećenje na pritisak, dok je njegova sposobnost preuzimanja napona na smicanje i napona na zatezanje, koji nastaju u elementima konstrukcije zbog horizontalnih seizmičkih sila, zanemarivo mala. Usled toga u elementima konstrukcije za vreme zemljotresa nastaju oštećenja, koja su uzrok za smanjenje kapaciteta nosivosti na pritisak i posledično lokalno ili rušenje zgrade kao celine. U tom je pogledu najkritičnija troslojna zidarija od kamena koju sastavljaju dva vanjska noseća sloja od većih neobrađenih kamena i središnji sloj malterom vezanog sitnijeg materijala, koji međusobno nisu povezani veznim kamenima. Zbog svoje strukture, mnoštva šupljina i nepovezanosti pojedinih slojeva (slika 4), takav zid lako može da se raspadne za vreme zemljotresa, naročito ako je vreme trajanja zemljotresa dugačko.

naseljena i neodržavana stara zgrada propadne do stanja neupotrebljivosti za samo nekoliko godina. Obično se manjkavosti otkriju tek posle zemljotresa. Da bi se dobili osnovni podaci o uzrocima neadekvatnog ponašanja, oštećenja se analiziraju, dok se mehanizmi ponašanja simuliraju sa laboratorijskim ispitivanjima, da bi se pripremili računski modeli i dobili ulazni podaci potrebni za proveravanje seizmičke otpornosti. Od zidane zgrade koja je konstrukcija kutijastog tipa, očekuje se, da će kod dejstva zemljotresnog opterećenja raditi kao celina. Međutim, ako pojedini zidovi nisu međusobno povezani, nema uslova za njihovu saradnju,

Slika 5. Posočje, 1998: vertikalne pukotine u zidu nastale zbog vibracija van svoje ravni

Slika 4. Tipična struktura zida od kamena

U mnogim slučajevima održavanju zgrada nije posvećena dovoljna pažnja, pa već ionako loš materijal zbog izloženosti atmosferskim uticajima dodatno gubi na nosivosti. Poznato je da uticajima okoline izložena, neIZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

Slika 6. Budva, 1979: rušenje zida zbog vibracija van svoje ravni

195

Slika 7. Skopje, 1963: rušenje sprata zbog nedovoljno jakih zidova u uzdužnom pravcu (foto arhiv ZAG)

pa tako nema ni uslova da bi se iskoristio kapacitet nosivosti zgrade kao celine. Na vertikalnim spojevima zidovi se razdvajaju, počnu vibrirati svaki za sebe i zbog sila, koje deluju ortogonalno na njihovu ravan, gube stabilnost (slike 5 i 6). Sledeći uzrok za teška oštećenja konstrukcije i rušenje zgrada kod zemljotresa je neadekvatna osnova konstrukcije zgrade. Od zidanih zgrada očekuje se da će raspodela zidova u oba ortogonalna pravca biti simetrična i ravnomerna, a da se neće bitno menjati ni krutost konstrukcije po visini zgrade. Kod starih zgrada ovi su uslovi obično ispunjeni, dok kod novijih zidanih zgrada to nije uvek slučaj (slike 7 i 8). Svakako da ni adekvatna povezanost zidova, koja obezbeđuje rad konstrukcije kao celine, ni adekvatna osnova konstrukcije zgrade nisu dovoljne, ako zidovi nisu dovoljno jaki da bi preuzeli opterećenja koja nastaju u zidovima kod dejstva zemljotresa. Pošto je zbog mehaničkih karakteristika zidarije i geometrije zidova kritički parametar nosivosti otpornost na smicanje, u zidovima nastaju karakteristične kose pukotine (slika 9), da bi u kasnijim fazama ponašanja došlo do njihovog raspadanja, naročito u slučaju zidova od kamena (slika 10). Iako su spomeničke zidane zgrade, naročito one zidane od kamena, obično građene bez posebnih temelja (slika 11), oštećenja koja bi se mogla pripisati temeljima, retka su, ako su temelji postavljeni na čvrstom tlu. Ako temeljna tla gube stabilnost za vreme zemljotresa (klizanje, likvefakcija), posledice za zgradu su obično teške. Teška oštećenja i rušenja postojećih zidanih zgrada, naročito zgrada u spomeničkim gradskim jezgrima često su posledica adaptacija i rekonstrukcija. U starim gradskim kućama tipični su zahvati rađeni u prizemljima gde su se pravile arkade sa poslovnim prostorijama, trgovinama ili restoranima, dok se gornji deo zgrade podupirao sa čeličnim nosačima na stubovima ili gredama i stubovima od armiranog betona. O posledicama adaptacija i rekonstrukcija stambenih zgrada, izgrađenih posle 2. svetskog rata pre masovnije upotrebe armiranog betona, gde su se u novije vreme adaptirali pojedini stanovi ili poslovne prostorije, još nema iskustava. Naime, da bi se proširile stambene prostorije, izbacuju se vezni zidovi, koje prema današ-

Slika 8. Neftegorsk, 1995: rušenje zgrada sa nosećim zidova samo u poprečnom pravcu (foto G.Koff)

Slika 9. Crna Gora, 1979: klasičan primer mehanizma rušenja na smicanje

Slika 10. Breginj: 1976: rušenje seoskog jezgra

Slika 11. Tipični temelji seoske crkve pre ojačanja

196IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

njim standardima za minimalnu debljinu konstrukcionih zidova projektanti proglašavaju za pregradne zidove koji nisu sastavni delovi sistema konstrukcije. Nisu retki ni slučajevi, da se veći delovi unutrašnjih nosećih zidova zamene čeličnim gredama i stubovima bez ukrućenja. Može se samo nagađati, da će posledice takvih zahtava u zgradama iz nearmirane zidarije, koje po visini i broju spratova daleko premašuju danas prihvatljive gabarite i svrstane su među seizmički najpovredljive zgrade, u slučaju očekivanog jakog zemljotresa, biti kobne. Najzad, u želji da se iskoristi sve skuplje zemljište u gradovima, postojeće zidane zgrade su se nadziđivale za jedan, dva ili čak više spratova, bez da bi se ozbiljnije proverila nosivost zidova a još manje uradila analiza seizmičke otpornosti postojeće konstrukcije i na osnovu analize konstrukcija prema potrebi ojačala. Kada je u Sloveniji u 80-tim godinama prošlog stoleća zbog neodstatka stanova postalo popularno preuređenje potkrovlja u stanove, na nivou republike donesena je stručna preporuka, da se preuređenje dozvoli samo u zgradama, za koje analiza pokazuje, da naponi u zidovima zbog povećanog opterećenja nisu veći od dozvoljenih i da seizmička otpornost zgrade iznosi barem 80 % otpornosti koju traže seizmički propisi za novogradnju (Priporočilo, 1986). Ni ta se odluka nije poštovala kako bi trebalo. Bilo je čak i slučajeva, da su se prilikom preuređenja potkrovlja prekidali vezni elementi drvene krovne konstrukcije, koji prenose zatežuće sile a predstavljali su smetnju u novim prostorijama, umesto da bi se u visini potkrovlja ugradile barem zidne zatege. Da bi se postojećim zgradama obezbedila tražena seizmička otpornost, sve te manjkavosti treba otkloniti. Rad konstrukcije kao celine obezbeđuje se sa povezivanjem zidova zategama ili serklažima te merama za ukručenje i povezivanje stropnih konstrukcija sa zidovima. Da bi se seizmičke sile raspodelile na zidove prema njihovim krutostima, stropne konstrukcije treba da budu dovoljno krute u svojoj ravni i adekvatno povezane i sidrene sa zidovima. Da bi se poboljšao koncept konstrukcije, mogu se zazidati otvori ili dodati novi zidovi. Upotrebljavaju se materijali sa mehaničkim osobinama, sličnim osobinama postojeće zidarije, a novi i stari zidovi međusobno se dobro povezuju. Otpornost zidova na horizontalna seizmička opterećenja povećava se upotrebom različitih tehnika i tehnoloških rešenja, koje su prilagođene vrsti zidarije i traženom stepenu ojačanja. U slučaju bitnog povećanja otpornosti zidova obavezno treba proveriti i nosivost postojećih temelja, koji treba da prenesu povećana granična opterećenja nastala u ojačanim zidovima za vreme dejstva zemljotresa, u temeljna tla. 3. NIVO OJAČANJA I PROJEKTNE SEIZMIČKE SILE Da bi se kod obnove postojeće zgrade moglo odabrati adekvatno tehničko rešenje za ojačanje konstrukcije, treba znati kolika se seizmička otpornost traži od konstrukcije posle obnove. U tom pogledu standard Evrocode 8-3 ne razlikuje se od zahteva koje su tražili IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

već nekadašnji jugoslovenski propisi. Ako se zgrade obnavljaju, odgovarajućim merama treba da im se obezbedi jednaki stepen sigurnosti kao za novogradnju. Zahtev važi i za istorijske zidane zgrade u starim gradskim jezgrima koje se koriste za stambene i radne namene. Možda su u tom pogledu izuzetak monumentalni objekti kulturne baštine koji treba da se tretiraju posebno svaki za sebe, da bi se našlo zadovoljavajuće rešenja kako u pogledu otpornosti tako i u pogledu zahteva zaštite kulturne baštine, koji su više puta u konfliktu sa tehnološkim rešenjima za ojačanje. Analogno sa novim konstrukcijama kod proveravanja seizmičke otpornosti ojačanih postojećih zgrada uzimaju se u obzir dva kriterijuma: – kriterijum sprečavanja rušenja i – kriterijum ograničenja oštećenja, pa se tako kod projektovanja odnosno preprojektovanja govora o proveravanju konačnog graničnog stanja i graničnog stanja upotrebljivosti. U skladu sa principima Evrokoda 8-1 (Evrocode 8-1, 2005) pretpostavlja se, da konstrukcija mora izdržati zemljotres sa periodom ponavljanja 475 godina i verovatnoćom od 10 % prekoračenja u 50 godina (takozvani projektni zemljotres) bez lokalnih rušenja ili rušenja kao celine. Oštećenja treba da ostanu u granicama koje još omogućavaju sanaciju (popravku). Konstrukcija treba da nastavi da radi kao celina i da je posle zemljotresa još uvek sposobna da prenosi stalna opterećenja za koja je projektovana (kriterijum sprečavanja rušenja, konačno granično stanje). U isto vreme konstrukcija mora biti projektovana tako, da će izdržati zemljotres sa periodom ponavljanja 95 godina i verovatnoćom od 10 % prekoračenja u 10 godina bez bitnih oštećenja (kriterijum ograničenja oštećenja, granično stanje upotrebljivosti). Istraživanja su pokazala, da za zidane zgrade nema potrebe raditi proveru za granično stanje upotrebljivosti, ako se njena otpornost proveri na konačno granično stanje, a da se kod toga ograniči korišćenje razpoloživog kapaciteta deformacija (Tomaževič, 2007). Prema Evrokodu 8, projektno konačno granično stanje definiše se tačkom na dijagramu otpornost-deformacija, gde otpornost padne na 80 % najveće vrednosti. Međutim, brojna ispitivanja zidova i modela zidanih zgrada na seizmičkoj platformi pokazala su, da oštećenja zidova postižu prihvatljiv nivo (nivo kad se oštećeni zidovi još mogu sanirati) već mnogo ranije. U proseku kod deformacije, koja je jednaka trostrukoj deformaciji na granici nastanka oštećenja. Zbog toga se predlaže, da se kao projektno međuspratno pomeranje kod konačnog graničnog stanja (rotacija) uzme manja od vrednosti pomeranja (rotacije) kod pada otpornosti na 80  % maksimuma i trostrukog pomeranja (rotacije) na granici nastanka oštećenja: Φ du = min {Φ0,8Rmax; 3Φdam}, (1) gde je: – međuspratna rotacija kod projektnog konačnog Φdu graničnog stanja, Φ0,8Rmax – međuspratna rotacija kod pada otpornosti na 80 % najveće vrednosti, 197

Slika 12. Zavisnost spratne otpornosti od spratne rotacije sa graničnim stanjima

Φdam

– međuspratna rotacija na granici nastanka oštećenja. Zavisnost između seizmičke otpornosti kritičnog sprata R i međuspratne rotacije, koja se izražava kao odnos između međuspratnog pomeranja d i spratne visine h: Φ = d/h (obično dat u % spratne visine), šematski je prikazana na slici 12. Eksperimentalna istraživanja su pokazala, da su vrednosti spratne rotacije kod pojedinih graničnih stanja dosta slične, bez obzira na vrstu zidarije i sistem gradnje. Red veličine vrednosti nalazi se kod granice oštećenja na 0.2−0.4  % spratne visine, kod maksimalne nosivosti na 0.3−0.6 % te kod projektnog graničnog stanja na 1.0−1.2 % spratne visine. Rotacija kod stvarnog rušenja je mnogo veća i može iznositi i više od 5 % spratne visine. Za analizu seizmičke otpornosti pravilnih i jednostavnih konstrukcija, u koje se mogu svrstati i zidane konstrukcije svih vrsta i sistema, mogu se upotrebiti jednostavne metode ekvivalentne statičke analize na osnovu teorije elastičnosti. Kod tih metoda seizmičko opterećenje određuje se jednačinom: A

Ed =

Se (T) W (2) q

gde je: AEd – projektna seizmička sila, Se(T) – elastična spektralna vrednost za osnovni period vibracija konstrukcije, W – težina konstrukcije, q – faktor ponašanja konstrukcije. U intervalu perioda sopstvenih vibracija, u kojem se nalazi velika većina zidanih zgrada, 0.05 s ≤ T ≤ 0.25 s, spektralni faktor ojačanja je konstanta (2.5, što je maksimalna vrednost projektnog spektra prema Evrokodu 8), pa tako elastična spektralna vrednost iznosi: Se(T) = 2.5 ag S, gde su: ag – osnovno projektno ubrzanje tla (na steni), i S – koeficijent temeljnih tla.

(3)

Faktor ponašanja q, sa kojim se smanjuju elastične sile, koje bi delovale na konstrukciju ako bi ona ostala elastična za vreme zemljotresa, uzima u obzir duktilnost i kapacitet disipacije energije pojedinih vrsta konstrukcija, to jest sposobnost konstrukcije da preuzme seizmičke sile sa određenim oštećenjima ali bez rušenja. Iako za zgrade od jednostavne, nearmirane zidarije Evrokod 8 predlaže upotrebu vrednosti u dijapazonu između 1.5−2.5, preporuka je da se upotrebljava vrednost q = 1.5. Analiza rezultata eksperimentalnih istraživanja ponašanja zgrada, ispitanih na seizmičkoj platformi, pokazala je, da se za proveravanje seizmičke otpornosti mogu upotrebiti realnije, veće vrednosti faktora ponašanja od preporučene, čak ako se za analizu upotrebljavaju metode mehanizma, a ne metode ekvivalentne elastične analize kod kojih obično postoji velika rezerva u nosivosti. Pošto je projektna spektralna vrednost (Sd(T) = Se(T)/q) bezdimenzionalna, ona se može izraziti i u obliku projektnog koeficijenta smicanja u osnovi, BSCd = BSd/W, gde je BSd projektna seizmička poprečna sila u prizemlju. Koliko se projektne vrednosti menjaju ako se promene vrednosti faktora ponašanja, vidi se u tabeli 1. Tabela 1. Projektne seizmičke sile za obična tla u zavisnosti od projektnog ubrzanja tla i faktora ponašanja Osnovno projektno ubrzanje ag

0.05

0.10

VI

VII

Projektno ubrzanje agS za S = 1.2

0.06

0.12

1.2

0.17

0.36

Intenzitet prema EMS skali*

0.20

0.25

VII-VIII VIII-IX

0.30 IX

BSCd za q = 1.5

0.10

0.20

0.40

0.50

0.60

BSCd za q = 2.0

0.08

0.15

0.30

0.38

0.45

BSCd za q = 2.5

0.06

0.12

0.24

0.30

0.36

*Evropska makroseizmička skala (EMS, 1998).

Ako se uzme u obzir preporučena vrednost, q = 1.5, praktično je nemoguće računski dokazati, da će seizmička otpornost aseizmički ojačane postojeće zidane zgrade visine 3−4 sprata ispuniti zahteve standarda na područjima umerene seizmičnosti, gde osnovno projektno ubrzanje tla ag (ubrzanje na čvrstom tlu) iznosi 0.20 g. No to nije u saglasnosti sa analizama oštećenja zgrada posle zemljotresa, koje pokazuju, da ojačane zgrade takav zemljotres mogu da izdrže bez problema. Kao što je poznato, Posočje, regija u zapadnoj Sloveniji uz italijansku granicu, u godinama 1998. i 2004. stradala je od dva lokalna zemljotresa intenziteta VII− VIII stepeni prema EMS skali (šire područje regije bilo je pogođeno zemljotresima sa epicentrom u Italiji godine 1976). Maksimalna vrednost 2004. godine izmerenih ubrzanja tla iznosila je 0.47 g, dok projektna vrednost ubrzanja tla u području iznosi agS = 0.27. Analiza oštećenja prethodno ojačanih zgrada pokazala je, da su posle zemljotresa 1976. i 1998. godine adekvatno ojačane zgrade izdržale zemljotres iz 2004. godine neznatno oštećene ili čak neoštećene. I to uprkos tome što je nji-

198IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

hova projektna otpornost, izračunata uzimanjem o obzir mehaničke osobine materijala, izmerene ispitivanjima na samim zgradama, bila bitno manja od projektnih seizmičkih sila, izračunatih prema preporukama standarda (Tomaževič et al., 2005). Prosečna seizmička otpornost grupe od 16 uglavnom dvospratnih zgrada od kamena, izražena u bezdimenzionalnom obliku sa koeficijentom seizmičke otpornosti SRC (SRC = R/W, gde je R = otpornost zgrade u prizemlju i t W = težina zgrade iznad nivoa terena), iznosila je SRC = 0.33 (c.o.v. = 22  %). Prema Evrokodu 8, otpornost bi trebala biti veća ili barem jednaka projektnom koeficijentu poprečne sile u prizemlju BSCd = 0.45 (ag = 0.225, S = 1.2, q = 1.5). Uzimajući rezultate analize oštećenja i analiza seizmičke otpornosti u obzir, može se zaključiti da se vrednost faktora ponašanja, koju u datoj stuaciji za određivanje projektnih seizmičkih sila preporučuje Evrokod, može povećati od q = 1.5 na barem q = 2.0, a da se kod toga sigurnost konstrukcije prema rušenju neće bitno umanjiti niti će se bitno povećati obim oštećenja. Naravno da rezultati analize važe kod uslova, da je odgovarajućim merama sprečeno odvajanje zidova i obezbeđeno da konstrukcija preuzima seizmičko opretećenja kao celina. 4. PROJEKTNA OTPORNOST I MEHANIČKE OSOBINE MATERIJALA Za proračun seizmičke otpornosti postojećih zidanih zgrada postoji više računskih modela i metoda, koji su razvijeni na osnovu stvarnog ponašanja zgrada za vreme zemljotresa. U zavisnosti od karakteristika konstrukcije i značaja zgrade za proveru graničnih stanja mogu se koristiti različite metode. Za najvažnije konstrukcije koriste se metode nelinearne dinamičke analize, dok se u svakidašnjoj praksi i za pravilne konstrukcije koriste bilo metode linearne elastične analize, kao što su metoda horizontalnih sila i modalna spektralna analiza, bilo nelinearne metode tipa push-over. Kao što je već bilo rečeno, u slučaju linearnih metoda kapacitet duktilnosti i disipacije energije konstrukcije uzima se u obzir sa faktorom ponašanja konstrukcije, q. U tom slučaju, vrednost projektne otpornosti pojedinih elemenata konstrukcije i konstrukcije kao celine treba da bude veća od projektnih vrednosti opterećenja. U slučaju zidanih konstrukcija dozvoljava se veoma ograničena mogućnost raspodele opterećenja od više na manje opterećene elemente. Ako se upotrebljavaju push-over metode, kod kojih se izračuna kriva otpornosti konstrukcije na osnovu modela mehanizma, uzimajući u obzir preraspodelu horizontalnih sila po elementima konstrukcije-zidovima posle njihova ulaska u nelinearno područje rada, prvi deo provere seizmičke otpornosti sličan je kao u slučaju upotrebe linearnih metoda. Izračunata otpornost treba da bude veća od projektne poprečne sile. Međutim, dodatno sa otpornošću upoređuje se i kapacitet duktilnosti, koji treba da bude veći od onoga, koji se pretpostavlja za vrednost faktora ponašanja q, uzetu u obzir u seizmičkom računu. Na taj način kontroliše se kriterijum ograničenja oštećenja: konstrukcija se ne sme projektovati (preprojektovati u slučaju postojeće zgrade) na projektne seizmičke sile, IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

koje bi mogle prouzrokovati teža oštećenja pojedinih elemenata. Numerički modeli koji se upotrebljavaju za proveravanje seizmičke otpornosti postojećih zgrada treba da odražavaju stvarno ponašanje konstrukcije kod dejstva zemljotresa. U slučaju stambenih zgrada sa pravilnom osnovom konstrukcije mogu se upotrebiti modeli koji su razvijeni za moderne zidane konstrukcije. Naravno pod uslovom da i postojeća zgrada ispunjava sve pretpostavke modela, kao što su ponašanje tavanica kao krutih dijafragmi u svojoj ravni i međusobna povezanost zidova. U suprotnom modeli treba da se prilagode stvarnom stanju konstrukcije. U slučaju postojećih zidanih zgrada sa pravilnom osnovom konstrukcije seizmičko ponašanje obično se definiše sa mehanizmima smicanja. Zbog specifičnih odnosa između deformacijskih modula kod pritiska i smicanja, u zidanim konstrukcijama prevladavaju deformacije na smicanje. Kao posledica, krutosti zidova koji prenose seizmičko opterećenje proporcionalne su površini horizontalnog preseka zida i ne zavise toliko od uslova ukleštenja. Pre nekoliko decenija predložena ideja da se seizmička otpornost zidanih konstrukcija proverava sa jednostavnim modelom spratnog mehanizma i push-over metodom (slike 13 i 14; Tomaževič, 1977) još je i danas, naravno dalje razvijena i poboljšana, jedna od mogućnosti (Magenes et al., 2000; Cattari et al. 2005). Kod postojećih zidanih zgrada, koje ne ispunjavaju pretpostavke povezanosti zidova i krutih tavanica, kritične su vibracije zidova van njihove ravni. Vibracije van

Slika 13. Konstrukcija krive spratne otpornosti

Slika 14. Šematski prikaz spratnog mehanizma na smicanje

199

prisustvo drugih materijala i štetnih materija, potencijala korozije i sve ostalo, što treba znati kod projektovanja obnove. Međutim, ove metode ne mogu dati pouzdane podatke u vezi mehaničkih osobina materijala. Da bi se dobili podaci o otpornosti i deformabilnosti materijala, potrebna su destruktivna ili poludestruktivna ispitivanja, bilo na samim zgradama, bilo u laboratorijama na uzorcima, koji su uzeti iz konstrukcije.

Slika 15. Parcijalni mehanizmi rušenja za analizu seizmičke otpornosti zgrada u postojećem stanju (prema D’Ayala i Speranza, 2002)

ravni prouzrokuju odvajanje zidova i rušenje zidova, koji stoje ortogonalno na pravac seizmičkog dejstva. Da bi se uradila ocena seizmičke otpornosti, mogu se oceniti vrednosti ubrzanja koja prouzrokuju početak odvajanja pojedinih delova zgrade (Giuffre, 1990; D’Ayala i Speranza, 2002). U oceni se uzimaju u obzir stvarne vrednosti osobina materijala, a provera se radi za različite moguće mehanizme rušenja (slika 15). Za seizmičku otpornost postojeće zgrade kritičan je mehanizam, za čiji je nastanak potrebno najmanje ubrzanje. Za pouzdanu ocenu seizmičke otpornosti postojeće zgrade pored računskog modela treba imati na raspolaganju i sve podatke o stvarnoj konstrukciji, njenoj geometriji i materijalima pomoću kojih je izgrađena. Ako postoji tehnička dokumentacija, na terenu se proveravaju najvažnije dimenzije i saglasnost sistema konstrukcije sa nacrtima, dok za ocenu kvaliteta materijala mogu poslužiti standardi i tehnički propisi iz vremena gradnje. U svakom slučaju vrši se vizuelni pregled stanja konstrukcije i temelja, gde se naročita pažnja posvećuje načinu povezivanja tavaničnih konstrukcija sa zidovima (zidni serklaži, zatege i slično). Konstrukcija se pregleda, da bi se utvrdile promene i uzroci za moguća oštećenja, te da bi se na osnovu pregleda odredila mesta, gde će se pojedini elementi konstrukcije detaljnije pregledati te uzeti uzorci materijala za laboratorijska ispitivanja mehaničkih i drugih osobina. Ako se uzroci oštećenja ne mogu utvrditi jednim pregledom, pre početka projektovanja vrši se monitoring ponašanja konstrukcije u dužem vremenskom periodu. Da bi se ustanovilo stanje konstrukcije i struktura zidova danas se pored klasičnih, ručnih i mašinskih načina otvaranja zidova može upotrebiti i cela vrsta modernih nedestruktivnih metoda (radarska i mikroseizmička tomografija, ultrazvuk (vidi: Onsiteformasonry, 2006). Sa tim i drugim nedestruktivnim metodama može se ustanoviti struktura i homogenost zidarije, vlaga u zidovima,

Slika 16. Ispitivanje seizmičke otpornosti zida od kamena na terenu

Slika 17. Ispitivanje čvrstoće na pritisak zida od opeke sa pljosnatim batovima (foto arhiv ZAG)

200IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

Zidarija je kompozitan, neelastičan, neizotropan i nehomogen materijal, pa je zbog toga teško predvideti njene mehaničke osobine samo na osnovu ispitivanja sastavnih materijala, opeke, kamena i maltera. To naročito važi u slučaju zidova od kamena, gde je struktura zidova i način zidanja od bitnog značaja za mehaničke osobine, a ne toliko čvrstoća kamena i maltera. Zbog toga se nastoji, da se u slučaju, kada nema na raspolaganju podataka o zidariji, o kojoj se radi, uvek izvedu barem osnovna ispitivanja. Iako se broj ispitanih tipova zidarije iz godine u godinu povećava te se u literaturi već mogu naći upotrebivi podaci, preporučuje se da se osobine zidarije ispitaju na terenu, naročito ako se radi o obnovi veće grupe sličnih zgrada. Iz postojećeg zida mogu se čak iseći dovoljno veliki uzorci, koji se ispitaju u laboratoriji, međutim, uzimanje uzoraka i transport u laboratoriju obično predstavljaju komplikovaniji i skuplji zahvat od ispitivanja u samoj zgradi. U zavisnosti od obima pregleda konstrukcije i ispitivanja materijala, standard Evrocode 8-3 razlikuje tri nivoa poznavanja konstrukcije KL (“knowledge level”), koji određuju metodu za analizu stanja konstrukcije i ocenu pouzdanosti vrednosti mehaničkih osobina materijala, koje se uzimaju u obzir kao ulazni podaci za računsku analizu otpornosti konstrukcije. U zavisnosti od nivoa poznavanja određuju se i vrednosti takozvanih faktora pouzdanosti, CF (“confidence factor”), sa kojima se redukuju vrednosti čvrstoće materijala, da bi se dobile projektne vrednosti, koje se uzimaju u obzir u računu projektne otpornosti. Prema standardu, vrednosti su sledeće: – nivo poznavanja KL1: ograničeno poznavanje, CF = 1.35; – nivo poznavanja KL2: obično poznavanje, CF = 1.20; – nivo poznavanja KL3: potpuno poznavanje konstrukcije, CF = 1.00. Detaljna definicija pojedinih nivoa poznavanja data je u standardu (Evrocode 8-3, 2005). Kao što preporučuje Evrocode 8-3, kod preprojektovanja postojećih zidanih zgrada upotrebljavaju se srednje vrednosti čvrstoće materijala, dobijene ispitivanjima, a ne karakteristične vrednosti kao u slučaju projektovanja novih zgrada. U zavisnosti od nivoa poznavanja, ove se vrednosti smanjuju sa faktorom pouzdanja, CF. Međutim, pored redukcije sa faktorom pouzdanja, zadržava se redukcija sa delimičnim faktorom sigurnosti za materijale, γM, tako da projektna vrednost čvrstoće materijala iznosi: fd =

f CF γ M

(4)

gde je: fd − projektna vrednost čvrstoće materijala, f − prosečna vrednost čvrstoće materijala, dobijena ispitivanjima, CF − faktor pouzdanosti, koji zavisi od nivoa poznavanja konstrukcije (KL), γM – d elimični faktor sigurnosti za zidariju. IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

Vrednosti faktora γM određuje Evrocode 6-1, evropski standard za projektovanje zidanih konstrukcija (Evrocode 6-1, 2005). Ove vrednosti zavise od vrste kontrole proizvodnje elemenata za zidanje i maltera te nadzora na gradilištu i kreću se od 1.5 (za optimalnu kontrolu prozvodnje i strogi nadzor na gradilištu) do 3.0 (nema dokaza o kontroli prozvodnje, bez nadzora na gradilištu). U seizmičkoj situaciji vrednosti se mogu smanjiti za 1/3, no ne mogu biti manje od 1.5. Pošto ni kod postojećih novijih, a kamoli istorijskih zidanih zgrada obično nema podataka o kontroli proizvodnje i nadzoru na gradilištu (u najviše slučajeva kontrole proizvodnje i nadzora na gradilištu u današnjem smislu reči uopšte nije bilo), kod seizmičkog preprojektovanja u računskim analizama vrednosti dobijene sa ispitivanjima stvarnih materijala, trebale bi se smanjiti sa faktorom 2.0, dakle prepoloviti. Pošto bi rezultati analiza sa polovinom stvarne vrednosti čvrstoće materijala bili nerealni i tražili bi nepotrebne skupe zahvate u konstrukciju, predlaže se, da se za određivanje projektnih vrednosti čvrstoće materijala, vrednosti dobijene ispitivanjima redukuju samo sa faktorom pouzdanja CF, a ne još i delimičnim faktorom sigurnosti za materijal. Da ovakav predlog ima realnu osnovu, dokazuju i ranije spomenute analize ponašanja ojačanih zgrada za vreme realnih zemljotresa. Ako bi se u analizi upotrebio delimični faktor sigurnosti za materijale γM = 2.0, prosečna vrednost seizmičke otpornosti smanjila bi se od SRC = 0.33 (bez redukcije čvrstoće: CF = 1.0, γM = 1.0) na SRC = 0.21 (CF = 1.0, γM = 2.0), što bi predstavljalo samo 60 % tražene otpornosti za dato područje, i kao što je rečeno, tražilo bi dodatne tehničke mere da bi se dobila u standardu zahtevana seizmička otpornost. Na osnovu ovakvih indikacija mogu se preporučiti promene standarda ne samo na području određivanja projektnih seizmičkih sila (povećanju vrednosti faktora ponašanja q), nego i na području određivanja projektnih vrednosti čvrstoće postojećih materijala na osnovu ispitivanja. Iako standard preporučuje, da sa kao projektne uzimaju prosečne vrednosti, dobijene ispitivanjima, on ne određuje broj uzoraka koji treba da se ispitaju. Na osnovu iskustva i uzimajući u obzir očekivanu disperziju rezultata, koja se kod terenskih ispitivanja iste vrste postojeće zidarije kreće u dijapazonu ± 20 %, može se preporučiti da se prosečna vrednost uzme u obzir u slučaju, kada su ispitana najmanje dva uzorka, f = ft,m. Međutim, ako se indikativno ispita samo jedan uzorak, ispitivanjem neka dobijena vrednost se smanji za 20 %: f = ft/1.2. Vrednosti faktora pouzdanja, CF, koje preporučuje standard, čini se da su suviše optimističke. Na osnovu iskustava i studija oštećenja posle zemljotresa, predlaže se, da se vrednosti promene: – nivo poznavanja KL1: ograničeno poznavanje. Bez ispitivanja. Vrednosti mehaničkih karakteristika zidarije dobiju se iz literature za zidariju sličnog tipa. Na terenu se izvrše samo ispitivanja za identifikaciju zidarije sa otvaranjem zidova i bušenjem: CF = 1.7; 201

– nivo poznavanja KL2: obično poznavanje. Mehaničke osobine su dobijene sa ispitivanjem barem jednog uzorka za grupu zgrada istog tipa. Identifikacija vrste zidarije urađena je najmanje na jednom mestu u pojedinom spratu zgrade koja se analizira. CF = 1.35; – nivo poznavanja KL3: potpuno poznavanje konstrukcije. Mehaničke osobine zidarije određene su sa ispitivanjima na terenu ili u laboratoriji na uzorcima, uzetima iz zgrade. Ispita se barem jedan uzorak svakog tipa zidarije u zgradi, dok se sastav zidarije proverava na najmanje jednom mestu u svakom spratu zgrade. Nema redukcije, CF = 1.00.

krute u svojoj ravni da bi bile sposobne prenositi seizmičke sile na zidove prema njihovim krutostima. Ako se ukaže potreba, osnova konstrukcije, to jest raspored zidova u oba ortogonalna pravca zgrade treba da se poboljša sa zatvaranjem otvora ili ugradnjom novih zidova, koji moraju biti dobro povezani sa međuspratnim konstrukcijama, susednim zidovima i temeljeni na novim temeljima. Za nove zidove treba da se upotrebi zidarija, čije su mehaničke osobine kompatibilne sa osobinama postojeće zidarije. Zidovi se po potrebi ojačaju na način koji najviše odgovara datoj situaciji, pa se prema potrebi ojačaju i temelji, da bi mogli preuzeti povećano granično opterećenje ojačanih zidova i preneti ga u temeljna tla.

5. PRINCIPI I METODE OJAČANJA Pre odluke o obnovi i ojačanju postojeće zidane zgrade treba razmotriti brojne kriterijume. Osnovni kriterijumi su tehničkog karaktera. Tip, mesto i obim zahvata zavise od otpornosti zgrade u postojećem stanju, koja se oceni na osnovu karakteristika zgrade i ispitivanjima određenih vrednosti čvrstoće materijala. Tip i vrsta konstrukcije te kvalitet materijala najvažniji su parametri na osnovu kojih se prave odluke u vezi metoda i tehnologija zahvata. Bilo kakva informacija u vezi efektivnosti metode ojačanja, koja dolazi u obzir u datom slučaju, isto je od bitnog značaja kod prihvatanja odluke. Pored tehničkih treba proučiti još nekoliko opštih kriterijuma, kao što su troškovi zahvata u poređenju sa značajnošću zgrade, tehnološka pripremljenost mogućih izvođača radova, trajanje zahvata i upotrebljivost zgrade. Na kraju treba da budu na raspolaganju i efektivan sistem kontrole kvaliteta sa nadzorom na gradilištu. Da bi se poboljšala seizmička otpornost treba da se otklone nedostaci, koji su identifikovani sa analizom i ocenom konstrukcije zgrade u postojećem stanju. Da bi se uspostavio integritet konstrukcije i kutijasti sistem, noseći i vezni zidovi trebaju biti međusobno adekvatno povezani, a spratne konstrukcije trebaju biti dovoljno

5.1. Rešavanja problema delovanja konstrukcije kao celine Da bi se u celini iskoristio raspoloživi kapacitet otpornosti konstrukcije na seizmičko dejstvo, ona treba da radi kao celina. Zbog toga je prvi korak seizmičkog ojačanja postojeće zgrade ugradnja zatega odnosno elemenata koji međusobno povezuju zidove. U većini slučajeva za postizanje monolitnog delovanja konstrukcije dovoljno je povezivanje zidova jednostavnim čeličnim zategama, koje se ugrađuju u visini spratnih konstrukcija na obe strane nosećih i veznih zidova, na adekvatan način povezanim između sebe i sidrenim na čeličnim pločama u ćoškovima. Ponekad to nije dovoljno, pa se fleksibilne drvene tavanične konstrukcije zamene sa monolitnim punim pločama ili tavanicama od montažnih elemenata, koje isto tako trebaju biti adekvatno međusobno povezane i sidrene u zidove. Analize oštećenja posle zemljotresa i eksperimentalna istraživanja su već više puta dokazala efektivnost ovih mera. Na osnovu eksperimentalnih istraživanja definisani su mehanizmi delovanja zatega i predložene jednačine za njihovo dimenzionisanje (Tomaževič et al., 1996).

Slika 18. Rušenje gornjeg ugla i raspadanje zidova modela bez zatega

Slika 19. Model povezan sa CFRP trakama izdržao je 3.5 puta jači zemljotres

202IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

Slika 20. Zavisnost između koeficijenta poprečne sile u prizemlju i spratne rotacije, izmerena kod ispitivanja modela na seizmičkoj platformi

Slika 21. Krute armiranobetonske ploče prouzrokovale su delaminacije i razdvajanje zida od kamena

Slika 22. Sličan mehanizam pokazala su ispitivanja modela zgrada na seizmičkoj platformi

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

Novija ispitivanja su pokazala da postoji mogućnost da se kod povezivanja zidova klasične čelične zatege zamene sa trakama od polimernih laminata, ojačanih karbonskim vlaknima (CFRP). Povezivanjem modela samo na spoljašnjoj strani sa vertikalno i horizontalno nalepljenim trakama (slike 18 i 19), model je izdržao 3.5 puta jači zemljotres nego model bez zidnih zatega (slika 20). Povećani kapacitet deformacija i disipacije energije kao posledica ponašanja konstrukcije kao celine bio je razlog za poboljšanja (Tomaževič et al., 2009). Teoretski gledano, zamena drvenih tavaničnih konstrukcija sa krutim armiranobetonskim pločama najbolje je rešenje za postizanje ponašanja konstrukcije kao celine. Horizontalna dijafragma, kruta u svojoj ravni, povezuje zidove, a ujedno brine za raspodelu seizmičkih sila na zidove prema njihovim krutostima i sprečava preterane vibracije spoljašnjih zidova van njihove ravni. Međutim, analiza oštećenja zgrada, koje su bile, ojačane posle zemljotresa, a zatim ponovo izložene jakom zemljotresu na istoj lokaciji, pokazala je, da zamena drvenih tavanica sa krutim masivnim tavaničnim konstrukcijama nije uvek najbolje rešenje. To naročito važi u slučaju zgrada od kamena, kada su nove ploče poduprte samo na unutrašnji sloj zida, a nisu dovoljno sidrene i povezane sa celokupnom površinom preseka zida. U tom slučaju krute i masivne ploče probiju zid i uzrokuju teška ošetećenja (slika 21), ponekad čak i rušenja zgrada, koje bi prema projektu trebale biti dovoljno otporne na zemljotres. 5.2. Ojačanje zidova Dok za ojačanje troslojnog zida od kamena kao najpopularnija metoda ostaje injektiranje cementne mešavine u šuplje delove zida, za ojačanja zidova od opeke na raspolaganju stoje brojne tradicionalne i moderne metode, među kojima pravladava oblaganje zidova sa armiranocementnim ili betonskim oblogama, oblogama od torkret-betona, a na kraju i prefugovanje, to jest zamena dela lošeg postojećeg maltera u fugama sa novim malterom veće čvrstoće. U mnogim slučajevima efektivnost pojedinih metoda bila je čak proverena u terenskim i laboratorijskim ispitivanjima. Mešavina materijala za vezivanje i punioca, koja se pod pritiskom injektira u brojne šupljine zida od kamena, zapunjava šupljine i posle stvrdnjavanja povezuje materijale u monolitnu strukturu. Injektiranje sprečava delaminaciju pojedinih slojeva i raspadanje delova zida, što kod dejstva zemljotresa predstavlja problem, a time se povećava otpornost te kapacitet deformacija i disipacije energije. U početku se upotrebljavala mešavina koja se sastojala od 90 % portland cementa i 10 % pucolane, dodate da se obezbedi plastičnost i injektibilnost mešavine. Iako se injektiranje kao zahvat ne vidi posle aplikacije, što odgovara zahtevima zaštite arhitekturne baštine, stvrdnuti cement u zidu od kamena predstavlja nepogodan element. Zbog kapilarno aktivne strukture, koje se stvori posle strdnjavanja cementa, u zid dolazi vlaga, pa se na injektiranim zidovima javljaju svi problemi povezani sa vlagom. Da bi se otklonili neugodni uticaji vlage, meša203

Slika 23. Zid od opeke, vertikalna GFRP mreža. Sidrena. Mere u cm.

Slika 24. Zid od opeke, dijagonalna GFRP mreža sa vertikalnim ojačanjima, sidrena u uglovima. Mere u cm.

vini se dodaju repelenti, no oni smanjuju čvrstoću mešavine. Istraživanja, rađena da bi se utrdio uticaj čvrstoće mešavine na otpornost injektiranih zidova na smicanje, pokazala su, da čvrstoća mešavine za injektiranje praktično ne utiče na otpornost zida. Na osnovu toga došlo se do ideje, da se sastav mešavine može projektovati prema potrebi (Tomaževič i Apih, 1993). Danas se veći deo cementa menja inertnim agregatima, a koriste se lokalni materijali da bi mešavina bila što kompatibilnija sa postojećim malterom u zidu (Vintzileou, 2006). Međutim, problemi injektabilnosti mešavina i strdnjavanja mešavina na osnovu kreča još nisu u potpunosti rešeni. U poslednjih nekoliko godina klasičnu čeličnu armaturu, sa kojom su se armirale cementne ili betonske obloge u slučaju ojačavanja zidova od opeke, zamenjuju sintetički materijali, kao što su sa karbonskim (CFRP) ili staklenim (GFRP) vlaknima ojačani polimeri. Razvijene su različite tehnike ojačavanja, a njihova efektivnost bila je laboratorijski ispitana (npr. Schwegler, 1994; Triantafillou i Fardis, 1997; ElGawady et al., 2006; Kontensingha et al., 2010). Interes za upotrebu ovih metoda, koje su brze i relativno čiste, u stalnom je porastu sa padom cena materijala.

U studiji, koja je nedavno rađena u Zavodu za gradbeništvo Slovenije u Ljubljani (Tomaževič et al., 2011; Tomaževič et al., 2012), ispitan je veći broj zidova od opeke i kamena, koji su ojačani sa različitim tipovima obloga, armiranih sa CFRP ili GFRP mrežama i tkaninama u različitim matričnim materijalima. U slučaju zidova od opeke, ispitano je 24 zida, ojačanih sa 10 različitih tipova obloga: GFRP mrežom u 15 ili 25 mm debelom sa vlaknima ojačanom cementnom malteru, GFRP ili CFRP tkaninom u 2 mm debeloj matrici od epoksi smole i sa CFRP lamelama, nalepljenima na zidnu površinu sa epoksi smolom. Obloge su bile sidrene na različite načine sa specialnim karbonskim sidrima. Tipične vrste obloga prikazane su na slikama 23−26. Kod nekih tipova obloga, zidovi su pre ojačanja ispitani do nastanka ozbiljnih pukotina (do granice maksimalne otpornosti) pa tek posle ojačani oblogom i ponovo ispitani. Dva zida su ispitana u postojećem stanju do rušenja. U slučaju zidova od kamena ispitano je 8 zidova koji su ojačani na 4 različita načina, dok su 2 zida ispitana do rušenja u postojećem stanju. Obloga se sastojala od armature u vidu vertikalne ili dijagonalne GFRP mreže položene u 15−20 mm debeli sloj sa vlaknima ojačanog

Slika 25. Zid od opeke. Dijagonalno i vertikalno položene trake od tkanine. Obloga sidrena u uglovima. Mere u cm.

Slika 26. Zid od opeke. Dijagonalno i vertikalno nalepljene CFRP lamele. Mere u cm.

204IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

Slika 27. Zid od kamena. Dijagonalna GFRP mreža, sidrena u uglovima. Mere u cm.

Slika 28. Zid od kamena. Dijagonalne i vertikalne trake od GFRP mreže, sidrene u uglovima. Mere u cm.

Slika 29. Zid od opeke. Dijagonala GFRP mreža sa vertikalnim ojačanjima

Slika 30. Zid od opeke. Delaminacija CFRP lamela u graničnom stanju rušenja

cementnog maltera. Obloga, koja je bila sidrena u uglovima zidova, položena je samo na jednoj ili na obe strane zida. U jednoj varijanti, obloga je armirana sa 30 cm širokim trakama od GFRP tkanine, koje su stavljene dijagonalno i vertikalno na rubovima na obe strane zida. Trake od tkanine položene su u matricu od epoksi smole. Pre nanošenja obloge, površina zida izravnata je cementnim malterom, ojačanim vlaknima. Tipični tipovi obloga prikazani su na slikama 27 i 28. Svi su zidovi ispitani pod konstantnim vertikalnim opterećenjem u iznosu od 25−30 % čvrstoće na pritisak zidarije sa cikličnim horizontalnim opterećenjem u ravni zidova. Ciklično opterećenje nanosilo se u vidu programiranih horizontalnih pomeranja gornjeg serklaža zida, koji su se kod svake amplitude tri puta ponovili, a amplitude pomaka su se povećavale sve do rušenja zida. U svim slučajevima prevladavalo je ponašanje na smicanje.

U slučaju zidova od opeke, obloge su povećale otpornost za 20−130 %, u zavisnosti od vrste i načina sidrenja obloge. Obloga u vidu dijagonalne mreže sa rubnim vertikalnim ojačanjima srušila se na smicanje (slika 29), dok je u svim ostalim slučajevima došlo do delaminacije obloge zajedno sa slojem zida i izvijanje, što je naročito došlo do izražaja kod zida ojačanog dijagonalnim karbonskim lamelama (slika 30). Prianjanje između obloge i zidne površine nikad nije bilo problematično. Tipični histerezni odnosi između horizontalne sile i pomaka prikazani su na slikama 31 (za zid sa slike 29) i 32 (za zid sa slike 30). U dijagramima za upoređenje ucrtani su i histerezni odnosi, dobijeni na osnovnom neojačanom zidu. Na veliko iznenađenje ojačanje zidova od kamena sa sličnim oblogama pokazalo je čak i bolji rezultat. Efikasnost obloga nije zavisila u tolikoj meri od vrste obloge, nego mnogo više od načina nanošenja obloge.

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

205

Slika 31. Zid od opeke. Dijagonalna GFRP mreža sa vertikalnim ojačanjima pokazala se kao najbolje rešenje. Svetlije: zid u neojačanom stanju

Slika 32. Zid od opeke. Ojačanje sa CFRP lamelama nije dalo rezultata. Svetlije: zid u neojačanom stanju

Slika 33. Zid od kamena. Dijagonalne i vertikalne trake od GFRP mreže. Stanje u oblozi kod graničnog stanja rušenja

Slika 34. Zid od kamena. Delaminacija pojedinih slojeva zida kod graničnog stanja rušenja

Analiza rezultata ispitivanja nije pokazala razlike između obloge, nanesene na neoštećeni ili na prethodno oštećeni zid. Prema očekivanjima jednostrano nanešena obloga nije bila toliko efikasna koliko ista vrsta obloga, sidrena na jednaki način, a nanešena na obe strane zida. Još više, jednostrana obloga nije uticala na kapacitet deformacija. Ispitivanja su pokazala da na povećanje kapaciteta otpornosti i deformacija najviše utiče način sidrenja obloge u postojeći zid. Pošto je kod svih zidova od kamena u fazi rušenja došlo do ozbiljne delaminacije između pojedinih slojeva zida, pretpostavlja se da bi sidra obloga, koja bi povezivala pojedine slojeve zida, mogla bitno poboljšati ponašanje. Oštećenja obloge zida, ojačanog kao što prikazuje slika 28, u fazi rušenja prikazana su na slici 33, dok je na slici 34 prikazana delaminacija pojedinih slojeva u toj

Slika 35. Zid od kamena. Ponašanje zida sa slike 33 u poređenju sa ponašanjem osnovnog zida

206IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

istoj fazi. Na slici 35 prikazani su histerezni odnosi sila-pomak, dobijeni za vreme ispitivanja ojačanog zida sa slike 33. Za upoređenje u dijagram je ucrtana anvelopa odnosa za osnovni, neojačani zid. 6. ZAKLJUČAK U svim aspektima obnove, preprojektovanja i ojačanja postojećih zidanih zgrada u poslednjim decenijama došlo je do velikog napredka. Iako se osnovni principi nisu menjali a efikasnost nekih tradicionalnih metoda ojačanja čak je bila proverena sa zemljotresima, koji su se u nekim područjima ponovili posle 20-30 godina nakon njihovog ojačanja, razvijene su nove metode za ocenu postojećih konstrukcija, a na raspolaganju stoje nedestruktivne i poludestruktivne metode za ispitivanje osobina materijala, kao i bolji računski modeli i metode za proveravanje seizmičke otpornosti. Još više, na raspolaganju stoji i cela vrsta novih i poboljšanih tehnologija i metoda za ojačanje konstrukcija i elemenata konstrukcije, čija je efikasnost u većoj ili manjoj meri isprobana laboratorijskim ispitivanjima. Pored toga, na raspolaganju stoji i standard, koji preporučuje postupke potrebne za realnu ocenu stanja konstrukcije i preprojektovanje, a daje i preporuke te zahteve za postizanje odgovarajuće seizmičke otpornosti. Analize oštećenja zidanih zgrada posle zemljotresa i eksperimentalna te analitička istraživanja pokazala su, da je sa adekvatnim izborom tehničkih rešenja i brižljivim izvođenjem radova na postojećim zidanim zgradama za vreme njihove obnove moguće obezbediti danas traženi nivo seizmičke otpornosti. Sve je veći broj gradova i sela, u kojima su ponovljeni jaki zemljotresi u poslednjih nekoliko decenija a gde su bili potvrđeni, efektivnost predloženih mera ojačanja ukazali su na greške, koje treba otkloniti. Prema tome, nema više nikakvih razloga i opravdanja za greške koje danas pravimo prilikom obnova, rekonstrukcija i adaptacija postojećih zidanih zgrada, na dejstvo zemljotresa možda najviše osetljivu vrstu konstrukcije. Današnji standardi kojih se treba pridržavati na tom području projektovanja, naravno nisu perfektni, pa je potrebno da se neki njihovi zahtevi ili preporuke promene. Međutim, kriterijuma i principa, koje ti standardi uvode, treba se pridržavati da u neko vreme posle skupe obnove ili rekonstrukcije zgrade ne bi došlo do nepotrebne katastrofe. Iako nas zemljotresi u susedstvu redovno opominju, da treba seizmički hazard shvatiti ozbiljno (imajući u vidu uopšte poznato dejstvo, da je preventiva bolja od kurative), broj zgrada koje čekaju na zemljotresnu rehabilitaciju, bitno se ne smanjuje. Iako živimo na seizmički aktivnim područjima, svest da do zemljotresa može doći bilo kada, još ni izdaleka nije na prihvatljivom nivou. Čak ni u vremenima toliko popularne energetske sanacije niko ne pomišlja, da energetsku sanaciju uključi i mere za povećanje seizmičke otpornosti zgrade, ako je ista kritična. Kao što pokazuju iskustva, čak projektanti posle diplome kod obnova i rekonstrukcija postojećih zgrada IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

u velikoj meri zaborave na seizmičke probleme, uprkos seminarima i obrazovanju, koji im stoji na raspolaganju. 7. ZAHVALNOST U radu su sažeti rezultati istraživanja na području seizmičke otpornosti postojećih zidanih zgrada, rađenih na Zavodu za gradbeništvo Slovenije u Ljubljani, koje su autor i njegovi saradnici publikovali u prošlih nekoliko decenija. Detalji mogu se naći u navedenoj literaturi. 8. LITERATURA [1] Cattari, S., Galasco, A., Lagomarsino, S., Penna, A. (2005) “Analisi non-lineare di edifici in muratura con programma 3MURI”. XI ANIDIS, Genova. [2] D’Ayala, D. in Speranza, E. (2002) “An integrated procedure for the assessment of seismic vulnerability of historic buildings”. Proceedings, 12th Evropean Conference on Earthquake Engineering. Elsevier, Oxford, CD ROM: paper 561. [3] ElGawady, M., Lestuzzi, P., Badoux, M. (2006) “Shear Strength of URM Walls Retrofitted Using FRP”. Engineering Structures, 28 (12): 1658−1670. [4] Eurocode 6 (2005) Eurocode 6: Design of masonry structures – Part 1-1: Common rules for reinforced and unreinforced masonry structures. EN 1996-11:2005. Brussels. [5] Eurocode 8 (2004) Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance. Part 1: General rules, seismic actions and rules for buildings. EN 1998-1: 2004. Brussels. [6] Eurocode 8 (2005) Eurocode 8: Design of structures for earthquake resistance. Part 3: Assessment and retrofitting of buildings. EN 1998-3: 2005. Brussels. [7] EMS-98 (1998) Evropean Macroseismic Scale 1998. Grünthal, G., Ed. Evropean Seismological Commission, Luxemburg. [8] Giuffrè, A. (1990) “Mechanics of historical masonry and strengthening criteria”. Proceedings of the XV Regional Seminar on Earthquake Engineering. Rome: Edizioni Kappa: 60−122. [9] Konthesingha, C., Masia, M, Petersen, R., Mojsilović, N., Simundic, G., Page, A. (2010) “Cyclic In-plane Shear Behaviour of Unreinforced Masonry Panels Retrofitted with Fibre Reinforced Polymer Strips”. Proceedings of the 8th International Masonry Conference, Dresden, Germany. [10] Magenes G., Bolognini D., Braggio C. (2000) “Metodi simplificati per l’analisi sismica non lineare de edifici in muratura”. CNR-Gruppo Nazionale per la Difesa dai Terremoti, Rome. [11] Odredba o dimenzioniranju in izgradnji objektov na potresnih območjih. Uradni list SR Slovenije, 1963. [12] Onsiteformasonry project. On-site investigation techniques for the structural evaluation of historic masonry buildings (2006). Ur. Maierhofer, C. in Köpp, C. EUR 21696 EN, Evropean Commission, Brussels. 207

[13] Pravilnik o privremenim tehničkim propisima za građenje u seizmičkim područjima. Zvanični list SFRJ, br. 39, 1964. [14] Pravilnik o tehničkim normativima za gradnju objekata visokogradnje u seizmičkim područjima. Zvanični list SFRJ, br. 31, 1981. [15] Pravilnik o tehničkim normativima za sanaciju, ojačanje i rekonstrukciju objekata visokogradnje oštećenih zemljotresom i za revitalizaciju objekata visokogradnje. Zvanični list SFRJ, št. 52, 1985. [16] Schwegler, G. (1994) “Masonry Construction Strengthened with Fiber Composites in Seismically Endangered Zones”, Proceedings of the 10th Evropean Conference on Earthquake Engineering, Vienna, Austria. [17] Strokovno priporočilo za adaptacije in rekonstrukcije objektov visoke gradnje na potresnih območjih, Republiški komite za industrijo in gradbeništvo; št. 351-01/85-16. Ljubljana [18] Tomaževič, M. (1978) “Improvement of computer program POR”. Report ZRMK-IK. Institute for Testing and Research in Materijals and Structures, Ljubljana. [19] Tomaževič, M., Apih, V. (1993) “The strengthening of stone-masonry walls by injecting the masonry friendly grouts”. Evropean Earthquake Engineering. 7 (2): 10−20. [20] Tomaževič, M., Lutman, M., Velechovsky, T. (1993) “Aseismic strengthening of old stone-masonry buildings: is the replacement of wooden floors with r.c. slabs always necessary?” Evropean Earthquake Engineering. 7 (2): 34−46. [21] Tomaževič, M., Lutman, M., Weiss, P. (1996) “Seismic upgrading of old brick-masonry urban houses: tying of walls with steel ties”. Earthquake Spectra. 12 (3): 599−622.

[22] Tomaževič, M. (1998) “Earthquake resistant design of masonry buildings”. Imperial College Press, London. [23] Tomaževič, M., Lutman, M., Klemenc, I., Weiss. P. (2005) “Behaviour of masonry buildings during the earthquake of Bovec of July 12, 2004”. Evropean Earthquake Engineering. 19 (1): 3−14. [24] Tomaževič, M. (2007) “Damage as a measure for earthquake-resistant design of masonry structures: Slovenian experience”. Canadian Journal of Civil Engineering. 34 (11): 1403−1412. [25] Tomaževič, M., Klemenc, I., Weiss, P. (2009) “Seismic upgrading of old masonry building by seismic isolation and CFRP laminates: a shaking table study”. Bulletin of Earthquake Engineering. 7 (1): 293−321. [26] Tomaževič, M., Gams, M., Berset, T. (2011) “Seismic strengthening of brick masonry walls with composites: an experimental study”. Proceedings of the SEWC 2011, Structural Engineers World Congress, Como, Italy. [27] Tomaževič, M., Gams, M., Berset, T. (2012) “Seismic strengthening of stone masonry walls with polymer coating”. Proceedings of the 15th World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal. [28] Triantafillou, T.C., Fardis, M.N. (1997. “Strengthening of Historic Masonry Structures With Composite Materijals, Materijals and Structures”, 30 (202): 486−496. [29] Vintzileou, E. (2006) “Grouting of three-leaf stone masonry: types of grouts, mechanical properties of masonry before and after grouting”. Structural analysis of historical constructions, Vol.1. MacMillan India, Delhi: 41−58.

208IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 193–208

EXPERIMENTAL VERIFICATION OF INOVATIVE TECHNIQUE FOR SEISMIC RETROFITTING OF TRADITIONAL MASONRY BUILDING EKSPERIMENTALNA VERIFIKACIJA INOVATIVNIH TEHNIKA ZA POVEĆANJE SEIZMIČKE OTPORNOSTI TRADICIONALNIH ZIDANIH ZGRADA UDK: 624.012.042.15 Originaly scientific paper

Prof. Veronika SHENDOVA1, Civ. Eng. Ph. D., Prof. Predrag GAVRILOVIC2, Civ. Eng. Ph. D., Dino BERGINC3, Graduate Eng. of Technology SUMMARY Traditional stone and brick masonry structures have low ductility, and, due to their stiff and brittle structural components, are usually severely damaged during strong earthquakes. In providing the earthquake protection of existing structures, the experts are permanently challenged by the fast development and the improved performance of new materials and techniques. However, the implementation of particular retrofitting or strengthening methodology depends on the extent it has been investigated. Providing both the earthquake resistance and energy efficiency of existing buildings was the triggering issue for developing an innovative technology called System RÖFIX SismaCalce by the company RÖFIX, member of Fixit Gruppe from Austria. This paper presents the experimental investigation of the efficiency of the newly developed technique in repair and seismic retrofitting of existing traditional masonry structures pertaining to historical buildings. Key words: shaking table tesingt, tradtional masonry structures, inovative technology for retrofitting REZIME Klаsičnе zidаnе kоnstrukciје оd оpеkе i kаmеnа nе pоsеduјu kаpаcitеt duktilitеtа i sа svојim kаrаktеristikаmа krutоsti i krtоsti pоdlоžnе su krupnim оštеćеnjimа zа vrеmа јаkih zеmlјоtrеsа. Оbеzbеđivаnjе zеmlјоtrеsnе оtpоrnоsti pоstојеćih zidаnih kоnstrukciја prеdstаvlја stаlni izаzоv stručnjаkа zа rаzvој nоvih mаtеriјаlа i tеhnikа i njihоvu primеnu. Primеnа nоvih mеtоdа sаnаciје i ојаčаnjа zаvisе i zаhtеvaјu nоvа istrаživаnjа. Istоvrеmеnо оbеzbеđivаnjе zеmlјоtrеsnе оtpоrnоsti i еnеrgеtskе еfikаsnоsti pоstојеćih оbјеkаtа zidаnih kоnstrukciја prеdstаvlја pеrmаnеnti izаzоv zа rаzvој i inоvаtivnе tеhnоlоgiје pоd imеnоm “System RÖFIX SismaCalce” kоmpаniје RÖFIX, člаn grupаciје “Fixit Gruppe” iz Аustriје. U оvоm člаnku prеzеntirаnа su еkspеrimеntаlnа istrаživаnjа еfikаsnоsti nоvе tеhnikе kоd sаnаciја i sеizmičkоg ојаčаnjа trаdiciоnаlni zidаnih kоnstrukciја zgrаdа pоsеbnо istоrijskih zgrаdа i kоnstrukciје mоnumеnаtа. Ključne reči: tеstirаnjе nа sеizmičkој vibrоplаtfоrmi, trаdiciоnаlnе zidаnе kоnstrukciје, inоvirаnе tеhnоlоgiје zа sаnаciјu i sеizmičkо ојаčаnjе 1. INTRODUCTION Nowadays, despite the extensive use of modern construction materials like reinforced concrete and steel, masonry buildings still represent a great majority of both residential and public building stock in many earthAdresa autora: 1,2, Institut za zemljotresno inženjerstvo i inženjersku seizmologiju, IZIIS, Univerzitet „Sv. Kiril i Metodij“, Skoplje, Republika Makedonija E-mail: 1)  [email protected] 2) predrag @pluto.iziis.ukim.edu.mk 3 Roefix AG, Austria E-mail: 3) [email protected]

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

quake-prone countries, such as the countries in the Balkan region. Traditional stone and brick masonry structures, whether or not they are historic буилдингс ор monuments, have low ductility, and, due to their stiff and brittle structural components, are usually severely damaged during strong earthquakes. The main reasons for damage or collapse are the lack of ductility of the masonry components, high displacements that the structure cannot afford, and amplification of dangerously high frequencies due to their dynamic behaviour in response to earthquake action making them vulnerable to those harmonies of the ground motion. In the majority of cases, past and recent 209

earthquakes have caused most of the damage to masonry buildings, and most of the loss of human lives has occurred due to the collapse of masonry buildings. As a consequence, masonry buildings are not considered as earthquake resistant. In providing the earthquake protection of existing structures, the experts are permanently challenged by the fast development and the improved performance of new materials and techniques. However, the implementation of particular retrofitting or strengthening methodology depends on the extent it has been investigated. The delicate problem of proving the effectiveness of the selected consolidation, retrofitting or strengthening system can be successfully overcome by using the methodology of design assisted by testing, which as methodology, has been recently codified in all Eurocodes. For the structures which are not specially designed with seismic rules and codes as old traditional masonry buildings are, there is necessity to perform tests for assessing their safety and for designing appropriate seismic upgrading. To obtain the experimental values of the main parameters (physical-mechanical and chemical characteristics of the built-in material, strength and deformability characteristics, ductility capacity and energy dissipation capacity of the structural elements and structures as whole), different testing techniques are applied in practice. The experimental investigation of models on a seismic shaking table is the most corresponding way of investigation from the aspect of dynamic structural behaviour during real earthquakes. These data are of a great importance for further analysis and development of an appropriate methodology for seismic strengthening or retrofitting. Extensive research activities have been performed by IZIIS for the purpose of evaluation of a procedure for repair and strengthening of valuable historic buildings and monuments. The particularly important part of the IZIIS’ experience in this field are the numerous shaking table testing of models for investigation of structural behaviour of historic building and monuments and methodologies for their repair and seismic strengthening, that have been carried out in the IZIIS’ Dynamic Testing Laboratory. Providing both the earthquake resistance and energy efficiency of existing buildings was the triggering issue for developing an innovative technology called System RÖFIX SismaCalce by the company RÖFIX, member of Fixit Gruppe from Austria. It combines the system RÖFIX Sisma for seismic upgrading and the multilevel RÖFIX system for termal insulation; applied together they enable earthquake resistant and completelly termal insulated structure. Upon a request of RÖFIX company, the programme has been elaborated by IZIIS to provide a rationale to the realization of scientific research project entitled “Experimental Verification of Innovative Technique for Seismic Upgrading of Traditional Masonry Building”, the subject of which is related to the experimental investigation of the efficiency of the newly developed System RÖFIX SismaCalce in repair and seis-

mic retrofitting of existing traditional masonry structures pertaining to historical buildings. 2. PROJECT OBJECTIVES AND PROGRAMME The research project “Experimental Verification of Innovative Technique for Seismic Upgrading of Traditional Masonry Building” has been realized by the Institute of Earthquake Engineering and Engineering Seismology (IZIIS), Skopje, in collaboration with the RÖFIX Company, Austria and the SINTEK Company, Skopje in the period February-September 2013. Within the frameworks of the project ample experimental studies were performed, the main goals of which are: 1. assessment of the vulnerability of structure of traditional masonry building that will be representative for the Republic of Macedonia and the Balkan region as well; 2. testing and experimental verification of the efficiency of the proposed methodology for seismic upgrading of traditional masonry buildings using innovative System RÖFIX SismaCalce; 3. definition of the process for implementation of the proposed methodology in real buildings. It has been decided to choose traditional brick masonry building as prototype structure, since this type of masonry buildings is representative for the majority of the existing masonry building stock in Republic of Macedonia, but also on the territory of Balkan region. Namely, in Republic of Macedonia, the RC structural systems (frame, shear wall or combination) have been used dominantly after 1965, however they are still less that 1/3 of the total building stock. According to 2002 census data the percentage of the pre-code non-resistant masonry structures and post-code confined masonry structures amounts to 34.7% and 35.8%, respectively. Hence a hypothetical two storey brick masonry structure with reinforced concrete floor structure was proposed as prototype structure, representative for the large number of residential, but also public buildings that have been usually constructed in the second half of XX century on the territory of former Yugoslavia and beyond in the Balkan region. The proposed experimental programme includes: 1. Laboratory testing of masonry unit (brick) and mortar specimens for definition of their strength characteristics 2. Quasi-static testing of 4 series consisting of 3 elements of masonry wall samples in lime-cement mortar, in its original and retrofitted state, for definition of mechanical characteristics and failure mechanism 3. Design and construction of the model to a scale 1:2 of hypothetical 2-storey brick masonry building, for shaking table testing, 4. Shaking table testing of the model in its original (non-retrofitted) state, (model BM) under different levels and frequency content of seismic excitation, to introduce damage to the model, 5. Design of seismic upgrading of the model using the innovative System RÖFIX SismaCalce,

210IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

6. Shaking table testing of the model in its retrofitted state, (model BM-SR) up to the level close to failure, depending of the maximum capacity of shaking table. Apart from elaboration of the realized experimental programme, analysis of the obtained results and their comparison, this paper includes concluding remarks on the efficiency of the proposed retrofitting method and recommendation for further investigation. 3. LABORATORY TESTING OF BUILT-IN MATERIALS In accordance with the proposed programme, a series of laboratory static tests on prepared samples (four trial samples of brick and a series of over 10 trial samples of prepared lime mortar) were performed for the needs of subsequent constructing the scaled model. Since the considered structures have relatively low levels of axial stresses at the base, the “gravity forces neglected” modelling principle was adopted, which impose the use of the same materials as in the prototype structures. 3.1. Testing of mechanical characteristics of masonry units Considering the fact that industrially produced bricks are available in Macedonia, it was decided to procure the required number of bricks and prepared the bricks for model construction in the required dimen-

(Fig. 3.1). The results of testing of brick samples are presented on Table 3.1. Table 3.1. Results for mechanical characteristics of brick samples Date of testing

f bending fb (MPa)

27.02

11.30

07.03 29.03

f compression fc (MPa) 17.00

11.70 4/4/16 (cm)

12.00

22.50 4/4/4 (cm)

20.00

12.04

12.10

21.00

Mid value

11.78

20.12

3.2. Testing of mechanical characteristics of mortar samples In accordance with the proposed programme, laboratory testing of mortar specimens proportioned 4cm/4cm/16cm, taken during the construction of both wall elements and model, were realized for definition of their strength characteristics. Since it is characteristic for the masonry buildings form the second half of XX century, the lime-cement mortar was used with lime: cement: sand ratio equal to = 1: 1: 3. The river sand with fraction 0-2 cm was used as filler.

Figure 3.1. Testing of bending and compression strenght of brick samples

sions by cutting. Namely, the dimensions of the procured bricks are 25/12/6.5 cm, and that of the bricks for model construction are 12.5/6/3.25 cm, since the adopted geometrical scale is 1:2. The bricks that were used for construction of the wall elements and the scaled model were procured from the “Elenica” factory, Strumica. Testing of the brick samples was performed in the Laboratory of the company SINTEK, Skopje according to standardized procedures for testing of mechanical characteristics, IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

Testing of the mortar samples was performed in the Laboratory of the company SINTEK, Skopje according to standardized procedures for testing of mechanical characteristics, (Fig. 3.2). Three samples were taken from each of the phases of construction of wall elements, walls form first and second story and tested after 7 and 28 days respectively. The results of testing of bending and compression strength of mortar samples are presented on Table 3.2. 211

Figure 3.2. Testing of bending and compression strength of mortar samples Table 3.2. Results for mechanical characteristics of mortar samples Date of testing 27.02 07.03 29.03 12.04 29.04 Mid value

Compressive strength fc (MPa) Sample pro7 days portion 10.10 11.10 11.10 4/4/4 (cm) 9.80 9.90 10.40

28 days 15.60 15.90 14.90 15.80 15.40 15.52

4. EXPERIMENTAL QUASI-STATIC TESTS ON MASONRY WALL ELEMENTS W1, W2, W2R, W2S To define the mechanical characteristics of masonry, the bearing capacity and the failure mechanisms, quasi-static tests on four series, each of them consisting of 3 wall elements constructed in the same way as the walls of the model, were performed in addition to the static ones. For that purpose, before starting with the model construction, total of 12 wall elements were constructed in the IZIIS’ Dynamic Testing Laboratory. The wall elements were built over a period of 20 days and then were left to dry for a minimum of 28 days. The advantage of these tests is the possibility of precise control during the experiment and detailed monitoring of different phenomena. The only shortcoming is the absence of dynamic effects.

4.1. Characteristics and Instrumentation of Wall Elements Two basic types of wall element were tested in the considered case: wall elements of type W1 subjected to axial compression test and wall element of type W2 subjected to diagonal compression test. The tests were performed up to initial occurrence of cracks or up to failure of the elements. Apart from the total force, recorded was also the total displacement of the actuator in the direction of force application as well as other quantities of interest which was done by a corresponding instrumentation. All the wall elements are proportioned 58 cm x 58 cm x 12.5 cm, (Fig. 4.1). The instrumentation of the wall elements was done by use of corresponding types of instruments in accordance with the programme and the objectives of the tests, (Fig. 4.1). One channel was used to measure the size of the applied force, while the other channels were used to measure relative displacements (LVDT-s). In that way, information on the behaviour of the elements was obtained through the relative displacements at characteristic points and experimental values of strength characteristics were obtained. 4.2. Testing of wall elements In accordance with the adopted programme and scheme of testing, these were classified into six testing groups as follows: – First group: 3 wall elements of type W1, (W1-1, W1-2, W1-3) under axial pressure by cyclic application of axial force up to failure for obtaining the compression strength,(Fig, 4.2a)

212IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

– Second group: 3 wall elements of type W2, (W2-1, W2-2, W2-3), under diagonal pressure by cyclic application of force up to failure for obtaining the tensile and shear strength, (Fig. 4.2b); – Third group: 3 wall elements of type W2, (W2-4, W2-5, W-6) under diagonal pressure by cyclic application of force up to occurrence of initial cracks; – Fourth group: the 3 wall elements from previous testing, repaired and retrofitted by the system RÖFIX SismaCalce, (W24R, W2-5R, W2-6R) under diagonal pressure by cyclic application of force up to failure. Retrofitting was done by applying the layer of RÖFIX SismaCalce NHL– based mortar, applying of RÖFIX SismaProtect anti seismic eq-grid on both sides of the element, followed by applying of the RÖFIX SismaDur mortar for facade finishing, (Fig. 4.3) The obtained failure mechanism for all elements was very similar and consists of several phases, (fig. 4.4): – occurrence of first vertical crack in the middle of the wall’s face on much higher load level in comparison with the results for non-retrofitted wall elements; – further widening of the initial crack followed by occurrence of other vertical cracks in its vicinity; – failing of parts of the surface mortar; – breaking of some of the glass fibres of eq-grid accompanied by sound; – crushing of masonry inside the wall. Figure 4.1. Instrumentation of the wall elements W1 and W2 On the end, on the load level of about 30% of the maximum force which induce large displacements, although the element was not capable any more to resist load due to crashed masonry inside the wall, (except by friction), we cannot speak about the “failure”, since the element is still in one peace and is very stable. This means that in case of earthquake damaged retrofitted masonry building, even the walls can be completely crashed inside, they will not fail off, because of the presence of the eq-grid, which results in saving the humans life. Given on Figure 4.5 is the typical force-displacement relationship for each of the tested element W2-4R, W2-5R and W2-6R in compariFigure 4.2. Characteristic failure mechanism of wall elements of type W1 and W2 son with that one for the IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

213

Figure 4.3. Repair and retrofitting of wall elements, W2-4R, W2-5R, W2-6R

Figure 4.4. Developing of failure mechanism of retrofitted wall elements

214IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

Figure 4.5. Typical force-displacement relationships for original and retrofitted wall elements

Figure 4.6 Force-displacement relationships for retrofitted wall elements W27S, W2-8S, W2-9S

non-retrofitted wall elements W2-4, W2-5, W2-6, respectively. The main outcome from this comparison of the results is that the applied retrofitting significantly increases both the bearing and deformability capacity of the wall elements. – Fifth group: 3 wall elements of type W2, retrofitted at the very beginning by RÖFIX SismaCalce system on both sides of the wall (W2-7S, W2-8S, W2-9S) under diagonal pressure by cyclic application of force up to failure. The failure mechanism and the results on bearing and deformation capacity for all elements are very similar, which can be seen from the comparison of the force-displacement relationships of tested element as well, (Fig, 4.6). – Sixth group: 2 wall elements from the reserve one, of type W2, retrofitted at the very beginning by RÖFIX SismaCalce system on only one side of the wall (W210S, W2-11S) under diagonal pressure by cyclic application of force up to failure. The aim of this testing is to have an insight of the efficiency of the technology if the wall is retrofitted on only one side. The obtained failure mechanism of both elements is similar to previously tested retrofitted elements, meaning occurrence of vertical crack on the non-retrofitted face of the wall, but with significant inclination of the element from vertical plane due to absence of eq-grid as well as with lower ductility capacity of wall elements, (fig. 4.7). These results from these quasi-static testing are prerequisite as input parameters for correct analysis of the model not only from the aspect of application of seismic ef-

Figure 4.7. Characteristic failure mechanisms of wall elements W2-10S, W2-11S

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

215

fect by a shaking table (for the retrofitted and the existing model) but also for interpretation of the model behaviour. 4.3. Summary of the results from quasi-static testing Based on the performed and presented experimental quasi-static tests on wall elements performed within the IZIIS-RÖFIX project for experimental verification of the innovative retrofitting methodology, the following is concluded: – The agreed programme of quasi-static tests has thoroughly been realized and the necessary results have been obtained. – The experimentally obtained results on the compressive strength sc of the masonry walls ranges within 4.20 MPa to 5.30 MPa, while that of tensile strength ranges within 0.26 MPa to 0.31 MPa which is in compliance with the regulations and the recommendations on the tensile strength/compressive strength ratio of masonry, i.e., ft = (0.03 – 0.08) sc. – The proposed and applied retrofitting contributes to increase of elastic limit, bearing and deformation capacity. Thus tensile strength of retrofitted elements ranges within 0.77MPa to 0.976Mpa, which is three times greater than that for original ones. The ductility capacity was increased with retrofitting three times too. – As to the type of loading, slightly greater values were observed during monotonic application of load. – The observed differences in the values obtained within the testing group could be explained by quality of built-in materials, the human factor connected with the quality of construction, quality of filling the joints and application of eq-grid, as well as to imperfection of the testing equipment. 5. EXPERIMENTAL SHAKING TABLE TESTS ON 1:2 SCALED MODEL To experimentally verify the methodology for seismic retrofitting of traditional masonry structures per-

Figure 5.1. 3D view of the model to a scale 1:2

taining to historic buildings, a model of a hypothetical prototype structure was constructed and tested on the seismic shaking table in the Dynamic Testing Laboratory of IZIIS. As it was previously mentioned, the hypothetical two story brick masonry structure with RC floor structure was proposed as prototype structure, (Fig. 5.1), representative for the large number of residential, but also public buildings that have been usually constructed in the second half of XX century on the territory of former Yugoslavia and beyond in the Balkan region. 5.1. Design and construction of the 1:2 scaled model of traditional brick masonry model – BM The geometrical scale of the model was selected on the basis of the characteristics of the seismic shaking table and the precisely defined objectives of testing, i.e., based on the following criteria: K1 – proportions of the shaking table (4.5 m x 4.5 m) K2 – allowed total height of the model (10m) K3 – allowed total weight of the model (400 kN) K4 – realistic reproduction of nonlinear behaviour K5 – realistic reproduction of the failure mechanisms Satisfying these criteria, the following three main scales were adopted: – geometrical scale Ir = 1:2, – scale for the bulk density of the material rr = 1, – scale for the stresses Er = 1. Computed were the scales of all the remaining physical quantities in model analysis of problems on dynamics of structures. The considered structures have relatively low levels of axial stresses at the base which justifies the adoption of a model with neglected gravity forces (gr ¹ ar, gravity acceleration cannot be simulated). In such a case, the scales of all the quantities of interest are expressed only in relation to the geometrical scale lr adopting a material identical to that of the prototype. The comparison between the characteristics of the model and the hypothetical prototype, i.e., the comparison of the designed and the obtained scales is given in Table 5.1. By satisfying the scale for the bulk density in constructing the model to a scale of 1 : 2, used were original construction materials with physical-mechanical characteristics of material almost equal to those of the prototype that were prepared according to the designed proportions. Scanning the main characteristics, it is clear that almost ideal similarity between the model and the prototype has been achieved by modeling. Thus, conditions were created to interpret the results obtained from testing of the dynamic response of the model relating them directly to the prototype, and further to the large number of such buildings

216IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

Table 5.1. Main characteristics of the model and the prototype Characteristics

Proportions at plan, L / W Total height Total volume – walls – plates Bulk density -masonry -concrete Total weight Area of the walls at plan Average o for the walls Total mass -masonry -concrete Compressive strength of: – mortar – brick Bending strength of: – brick – mortar Frequency in E-W direction Frequency in N-S direction

Unit of

ProtoModel type measure Xp Xm Xp/Xm m 8.49/6.11 4.24 /3.06 2 m 6.60 3.30 2

Design scale 2 2

m3

39.50 14.50

kN/m3 kN m2

18.50 25.00 1093.2 8.45

19.50 25.00 256.5 2.11

0.94 1 4.2 4

kN/m2

129.4

121.6

1.06

kNs2/m

74.5 36.9

9.8 8 (+8.4)

7.6 4.6 (2.25)

MPa

-

15.50 20.10

-

1 1

MPa

-

-

1 1

Hz

11.80 11.40 11.0 16.5

4.93 8 3.15(+3.3) 4.5 (2.3)

23=8

1 22=4 22=4 1 23=8

2-1 =0.5

Figure 5.2. Reinforced concrete foundation of scaled model during construction

Figure 5.3. Construction and transportation of the brick masonry model, BM

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

in the considered region, which is the main purpose of the performed investigations. On the basis of the designed model of hypothetical prototype and using the parameters described in the previous items, a model to a scale of 1 : 2 was constructed. Bricks with designed proportions of 12.5 x 6 x 3.25 cm have been used for the construction of the walls. It was decided to procure the required number of bricks with standard dimensions, 25 x 12 x 6.5 cm, and prepared the bricks for model construction in the required dimensions by cutting. Lime-cement mortar which is the main bonding material for the structures that represents the hypothetical structure has been prepared with lime: cement: sand ratio equal to 1: 1: 3. The river sand with fraction 0-2 cm was used as filler. In accordance with the designed proportions, the model was constructed in the Dynamic Testing Laboratory of IZIIS using a traditional technology of construction of masonry structures particularly simulating the walling pattern in constructing the walls. A reinforced concrete platform with proportions of 3.26 m x 4.76 m and a thickness of 0.30m was constructed as a foundation for the model for the purpose of its construction and transport, (Fig. 5.2). The required number of holes was left for anchoring the model with the shaking table. Dimension of the model are as follows: length 4.24m, width 3.06m and height 3.30m. Structural system of the model consists of five bearing walls, four facades and one middle wall. The walls were constructed in a running bond, (Fig. 5.3). The thickness of the walls is 12.5 cm, while the thickness of the vertical and horizontal mortar layers is 0.5 cm. The floor and roof structure are constructed as reinforced concrete one, with the thickness of 15 cm. Additional 12 cm of RC plate was constructed because of satisfying the criteria for normal stresses, (sr=1). The additional 12cm thick plate is constructed in such a way that it is not connected to the walls and has a role of additional load. Thus the level of normal stress in the walls is very similar as that in the prototype structure, (Table 5.1). The construction of model was finished in three weeks. After being completed and dried for a period of 30 days on the place where it was constructed, the model was transported and connected to the shaking table by 90-tons auto crane, (Fig. 5.3). A total of 26 anchors were used for anchoring the model with the shaking table. The model response was monitored by high speed data acquisition system consisting of 12 accelerometers (ACC), 20 displacement transducers (LVDT) and 6 linear potentiometers (LP), providing information about accelerations at different levels and points, relative displacements, deformations at selected points, (Fig. 5.4). 217

5.2 Testing of the non-retrofitted model BM Definition of dynamic properties of the original model was first step of experimental testing, which enabled acquiring of important information about the achieved stiffness (natural frequencies) of the model. Natural frequencies were defined for both orthogonal directions of the model, N-S and E-W by applying ambient vibration measurements, (Table 5.2). Table 5.2. Natural frequencies for original model BM direction E-W N-S

type of excitation ambient vibration random excitation ambient vibration

Frequency (Hz) 10.95 10.18 17.00

The main objectives of experimental shaking table testing of model BM simulating the existing state of the hypothetical prototype structure can be summarized as follows: (1) evaluation of the vulnerability of the considFigure 5.4. Instrumentation of the BM model ered buildings, i.e., damages under different earthquake The shaking table tests of 1:2 scaled model BM reintensities, and (2) investigation of effectiveness of the proposed retrofitting methodology. In order to achieve quired special testing program consisting of several test the upper stated goals, a programme was adopted for phases, considering the expected information about the experimental testing under earthquake excitations perdynamic behaviour of the prototype and the effectiveformed by gradual increase in intensity for the purpose ness and justification of applied strengthening method of monitoring the progressive development of cracks, the and technology. The same testing procedure was applied modification of the dynamic characteristics, the phases for original, (BM) and for retrofitted model (BM-SR), of behaviour and the failure mechanisms as well as deconsisting of two main phases: termination of the elasticity limit, i.e., the occurrence of – Tests for definition of dynamic characteristics of the first cracks. the model, before and after performing seismic tests at The model has been subjected in its W-E direction to three characteristic earthquake effects (El Centro, each phase, in order to check stiffness degradation of the 1940; Petrovac N-S, 1979, and Northridge, 1994). The model produced by micro or macro cracks developed selection of these time histories has been performed from during the tests; the aspect of both seismic hazard and structural response, – Seismic testing by selected earthquake record until i.e., simulated are two main types of earthquake: local heavy damage. The tests are performed in several steps, (Northridge) earthquake and distant (El Centro and Petincreasing the input intensity of the earthquake in order rovac) earthquakes. The application of the earthquake to obtain the response in linear range, as well as to define effect was done gradually, increasing the peak ground the initial crack state, development of failure mechanism acceleration (PGA) and using the three time histories and possible collapse of the model. scaled in compliance with the principles of model analysis. Table 5.3 shows the selectTable 5.3. Specification of selected experimental test on the non-retrofitted model BM ed experimental tests starting top-LPfoun. LP with moderate to destructive indamage Earthquake span % aссmaxinput (g) accmax top (g) LPtop (mm) (mm) tensities. The dynamic response El Centro 50 0,14 0,22 10,5 0,494 of the model is given through Petrovac 36 0,16 0,26 6,4 0,34 the maximum accelerations and Northridge 16 0,18 0,34 13,5 0,26 relative displacements recorded El Centro 65 0,18 0,26 13,7 0,89 for the second story. Petrovac 40 0,18 0,29 6,9 0,58 The first visible cracks El Centro 75 0,21 0,35 16,4 0,91 occurred during the applicaPetrovac 45 0,20 0,32 7,8 0,77 initial tion of the Petrovac earthquake Northridge 20 0,21 0,42 17 0,98 cracks with accmax = 0.20g, (while inEl Centro 80 0,27 0,52 11,6 1,2 development Northridge 25 0,23 0,47 21 1,04 terpreting the results for protoPetrovac 50 0,22 0,41 8.9 1,14 of type structures, the values for Petrovac 70 0,32 0,61 12,2 1,29 cracks acceleration should be divided Petrovac 75 0,35 0,71 13,9 1,54 by 2). Visible horizontal crack 218IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

    Figure 5.5. Damage to the North and East façade

    Figure 5.6. Damage to the South facade

occurred along the contact of the foundation slab with the west and east wall due to overstressing the tensile strength. The rest of the masonry was without any visible crack. The state of stresses, deformations and damages can be estimated as a state of initial nonlinearity of the principal structure. With next several tests the existing cracks became wider and initial fine diagonal cracks occurred on the north and south window corners. After this loading phase, only the time history of the Petrovac earthquake was applied with an intensities of accmax = 0.22-0.35 g, which resulted in heavy damages to the building, (Figs. 5.5, 5.6). Analyzing the induced damages, it may be concluded the main failure mechanism is transferred in the lower zone and in the final stage it results in occurrence of typical shear cracks of the order of 0.5 – 2.5 cm due to dominant shear stresses. Damages are further on expanded to the bearing walls, mainly the north and the south, but also the middle wall which are in the direction IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

of the main dynamic effect. Considerable local damage occurred in the North-East corner which is manifested by large diagonal cracks running from the window to the floor structure, and resulting in dislocation of the wall mass in the final test, (Fig. 5.5). The west and east facade suffered minimal damage. No visible cracks have been observed in the walls of upper story. Considering the general behaviour of the model under dynamic effects and under the last applied effect inducing considerably large cracks (Petrovac 75, accmax= 0.35 g), it is concluded that the building behaves as a rigid body in the elastic range. At the state of occurrence of the first shear cracks, the loads acting on the walls in the excitation direction are considerably increased which results in larger cracks occurring in these walls, (in plane failure mechanism) and development of damages up to a state close to failure. This was proved also by the decrease in natural frequency (stiffness degradation) from 219

Figure 5.7. Retrofitting using System RÖFIX SismaCalce, bearing walls

10.95 to 8.7 Hz and form 17.0 to 12.2Hz for E-W and N-S direction respectively, (Table 5.4). Table 5.4. Natural frequencies for original model BM after testing direction E-W N-S

type of excitation ambient vibration random excitation ambient vibration

Frequency (Hz) 8.7 6.5 12.2

5.3. Testing of the retrofitted model BM-SR After testing of model BM was carried out on a shaking table and the expected damage observed, repair and seismic retrofitting of the damaged model was undertaken using System RÖFIX SismaCalce. For safe transportation back to the place in the IZIIS’ Laboratory were the model has been constructed, North-East Corner was stabilized, and the model was transported from the shaking table by 90-tones auto crane. The model was first repaired by injection of lime-cement based mixtures. Then the model was retrofitted by the innovative technique that was originally developed, and for this particular case designed and applied, by the RÖFIX Company. The chronology of retrofitting consists of: – applying of the layer of RÖFIX SismaCalce NHL– based mortar as primer, – applying of RÖFIX SismaProtect anti seismic eqgrid on the outer side of the walls, – applying of the RÖFIX SismaDur mortar for facade finishing. The eq-grid was applied with 10-15 cm overlapping in the following order: around the roof and floor slab, then above the window and door corners, around the

Figure 5.8. Aplying the RÖFIX SismaDur mortar for facade finishing

foundation slab, from the top of the walls to the foundation with required overlapping, (Fig. 5.7). For decreasing of the effect of rocking during seismic tests, additional detailing of retrofitting methodology was proposed to the specialists from the RÖFIX Company. Namely, to provide anchoring of the eq-grid into the foundation steel profile (L) was placed along the perimeter of the bottom of the facade walls and its anchoring by bolts under angle of 450 on regular distances of 15-20 cm. One of the advantages of this retrofitting is that it is very easy to apply and it does not require special skilled workman. So in only three days, the repairing of the damaged model by injection and retrofitting was completely finished. The retrofitted model BM-SR was then left to dry (Fig. 5.8). After being completely retrofitted and dried for a period of 30 days on the place where it was constructed,

220IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

Figure 5.9. Transportation of retrofitted brick masonry model – BM-SR

Figure 5.10. Instrumentation of the retrofitted BM-SR model

the model was transported to the shaking table by 90-tons auto crane, (Fig. 5.9), and appropriately anchored by 26 anchors. Investigations of the dynamic characteristics were carried out on the repaired and retrofitted model applying the available equipment for ambient and random vibrations, (Table 5.5). For the repaired model a frequency of fE-W=11.48 – 13.7 Hz were obtained. From the comparison of results it can be concluded that the repair and retrofitting slightly increased the model stiffness, however, the main mode of vibration remains unchanged. Table 5.5. Natural frequencies for retrofitted model BM-SR direction E-W N-S

type of excitation ambient vibration random excitation ambient vibration

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

Frequency (Hz) 13.77 11.48 16.62

Figure 5.11. Retrofitted model BM-SR on shaking table

The response of the retrofitted model was monitored by 12 accelerometers (ACC), 14 displacement transducers (LVDT) and 6 linear potentiometers (LP), providing information about accelerations at different levels and points, relative displacements, deformations at selected points. In this case the LVDT were placed on the inner face of the walls, were the walls are not retrofitted, ( Fig. 5.10). Repaired and retrofitted model was subjected to the same series of dynamic tests for the purpose of direct comparison of the quantities of interest and proving the efficiency of the applied method of strengthening, (Fig. 5.11). However, due to the higher resistance of the retrofitted model, the tests were continued under higher intensities of input excitation. Table 5.6 shows the selected experimental tests starting with moderate to damaging intensities. The dynamic response of the model is given through the maximum accelerations and relative displacements recorded for the second story. 221

The response of the retrofitted model was different BM-SR Earthquake span % aссinput (g) damage from that of the original model. acc top (g) LPtop (mm) LPtop – LPfoun. (mm) The building behaves as a rigid 0,39 El Centro 50 0,14 0,21 9,6 body during all the performed 0,29 Petrovac 36 0,16 0,25 5,7 tests. Characteristic was the 0,21 Northridge 16 0,18 0,21 12,8 increased elasticity limit and 0,81 El Centro 65 0,18 0,25 13,5 slight reduction of displace0,52 Petrovac 40 0,18 0,28 6,4 ments at the top. Although there 0,86 El Centro 75 0,21 0,32 15,9 was deterioration in bearing ca0,73 Petrovac 45 0,20 0,30 7,0 pacity and stiffness of the mod0,62 Northridge 20 0,21 0,28 15,8 el structure under maximum 1,11 El Centro 80 0,27 0,37 10,9 very strong seismic effects, the 0,79 Northridge 25 0,23 0,33 20 complete stability of the model 0,94 Petrovac 50 0,22 0,36 8,4 structure was not disturbed at 1,60 Petrovac 70 0,32 0,55 11,9 initial all, while the damage was such 1,64 Petrovac 75 0,35 0,51 12,2 fine that it was repairable. Namely, 2,80 Petrovac 100 0,51 0,91 16,9 cracks during the final test with ran2,98 Petrovac 120 0,60 1,09 20,3 further dom excitation with amax=0.3g 1,35 and frequency content of 5-9 El Centro 100 0,31 0,41 21,7 propagation 4,26 Hz, the rocking was intensified Petrovac 150 0,82 1,29 23,9 of initial cracks and the model was completely 11,40 Petrovac 180 0,92 1,58 28,9 disconnected along the line of 20,10 Petrovac 220 1,035 1,76 36,99 damage damages (the bottom widows development 26,40 Petrovac 260 1,22 2,1 44,7 line). The structure of the ret28,50 Petrovac 250 1,21 1,88 43,4 rofitted model was in a state of deep nonlinearity, which is confirmed by the decrease in natural frequency from 11.48 to 5.9 Hz) but still far from failure What was different from the behaviour of the original model is the absence of the visible rocking effect along the vertical plane, so the intensity of induced vertical acceleration was negligible. It can be explained by modified interaction of the model with the shaking table due to the applied retrofitting and detailing of the anchoring of the eq-grid to the foundation. The first fine cracks occurred during the application of the Petrovac earthquake with accmax = 0.35g. Visible horizontal crack occurred about 60 cm above the foundation, i.e. along the line of the bottom of the windows on first floor. This was characteristic for the N-E, S-E and N-W corners, (Fig. 5.12). With gradual increase of acceleration level of the Petrovac earthquake up to 0.50 g, it is concluded from the behaviour of the model BM-SR that the nonlinear state starts after this level. Compared to the effects of the same time histories of the earthquakes applied to model BM, it is concluded that the level of elasticity, that is the linearity limit is increased for about 100%. In order to obtain the stages of nonlinear behaviour and estimate the damage level for higher expected earthquake effects, the tests were carried out applying Petrovac earthquake with gradual amplitude of up to amax = 1.22g. For this very high acceleration level characteristic was further propagation of the initial cracks as well as occurring of additional cracks along the contact line of the walls with foundation (Fig. 5.12). However, stability Figure 5.12. Damage of BM-SR model after final test, (S-E of the complete building is preserved. corner, South wall) Table 5.6. Specification of selected experimental test on the retrofitted model BM-SR

222IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

Table 5.7. Comparison of the results from the same tests for both models BM Earthquake El Centro Petrovac Northridge El Centro Petrovac El Centro Petrovac Northridge El Centro Northridge Petrovac Petrovac Petrovac

span % 50 36 16 65 40 75 45 20 80 25 50 70 75

aссinput 0,14 0,16 0,18 0,18 0,18 0,21 0,20 0,21 0,27 0,23 0,22 0,32 0,35

(g)

acc top (g) 0,22 0,26 0,34 0,26 0,29 0,35 0,32 0,42 0,52 0,47 0,41 0,61 0,71

LPtop (mm) 10,5 6,4 13,5 13,7 6,9 16,4 7,8 17 11,6 21 8.9 12,2 13,9

LPtop foun.

– LPtop (mm) acc (g)

0,49 0,34 0,26 0,89 0,58 0,91 0,77 0,98 1,20 1,04 1,14 1,29 1,54

0,21 0,25 0,21 0,25 0,28 0,32 0,30 0,28 0,37 0,33 0,36 0,55 0,51

BM-SR LPtop – LPfoun. LPtop (mm) (mm) 9,6 5,7 12,8 13,5 6,4 15,9 7,0 15,8 10,9 20 8,4 11,9 12,2

0,39 0,29 0,21 0,81 0,52 0,86 0,73 0,62 1,11 0,79 0,94 1,60 1,64

Figure 5.13. Comparison of the results for original and retrofitted model, Petrovac, amax=0.16g

5.4. Summary of test results from shaking table tests The comparison of the main dynamic characteristics of the original, (BM) and the retrofitted model (BM-SR) leads to the conclusion that there is slight stiffness increase of the retrofitted model, which contributes to its less intensive dynamic response. Structural response of the original and retrofitted model for an acceleration levIZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

el of about 0.20g, shows that in the original model, nonlinear cracks occur first, while for the retrofitted model, for same excitation level, complete elasticity without any cracks is evident, (Table 5.7). For an applied acceleration level of about 0.35 g, the original model (BM) shows large nonlinear damage and this state is considered to be similar to the state of 223

Figure 5.14. Comparison of the results for original and retrofitted model, Petrovac, amax=0.50g

Figure 5.15. Results for retrofitted model, final test, Petrovac, amax=1.22 g

224IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

ultimate load carrying capacity. For the same level of the retrofitted model, it is the beginning of the nonlinear state. The retrofitted model show qualitative differences in respect to dynamic behaviour. The rocking effect along the vertical plane and high level of induced vertical acceleration was negligible in the case of retrofitted model. It shows complete integrity and “box-like” behaviour even during the last most intensive tests. The comparison of the results from the tests with Petrovac earthquake with amax=0.16g and amax=0.35g for both models is shown on Figures 5.13 and 5.14, respectively. For the first one, the both models are in completely linear state, while for the second one, the BM model is close to failure, while the BM-SR is in initial nonlinearity. It is evident that both the output acceleration and relative displacement are greater in the BM than in the BM-SR model; the difference increases with the increasing of the intensity of input excitation. Finally, for maximum expected effects of the Petrovac earthquake (amax=1.22g, Fig. 5.15), the structure of the retrofitted model is entering deeper into the nonlinear state, however, taking into account the complete integrity of structure due to the retrofitting, this state is far from the failure boundary. Comparing the levels of maximum applied effects to the models points out that for about triple excitation level, the damage level of the retrofitted model is considerably smaller. 6. CONCLUDING REMARKS Masonry buildings, dominantly with no or lowcode implemented, still represent a great majority of both residential and public building stock in many earthquake-prone countries, such as the countries in the Balkan region. These structures with unknown level of seismic stability have high potential to be severely damaged during strong earthquakes. To investigate the efficiency of the innovative methodology for seismic retrofitting of traditional masonry building using System RÖFIX SismaCalce, an ample experimental studies were performed within the research project “Experimental Verification of Innovative Technique for Seismic Upgrading of Traditional Masonry Building”, that has been realized by the Institute of Earthquake Engineering and Engineering Seismology (IZIIS), Skopje, in collaboration with the RÖFIX Company, Austria and the SINTEK Company, Skopje in the period February-September 2013. The quasi-static tests on numbers of wall elements showed that retrofitting contributes to significant increase of elastic limit, tensile strength and deformation capacity of the walls. For experimental verification of the retrofitting methodology, shaking table testing of a 1:2 scaled model

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 209–225

of a hypothetical masonry building has been performed both in its original and retrofitted state. The both models were subjected to the same experimental programme, however, due to the obviously higher resistance of the retrofitted model, the tests were continued under higher intensities of input excitation. Comparing the levels of maximum applied effects to the original (BM, 0.35g) and the retrofitted model (BM-SR, 1.22 g) points out that for about triple excitation level, the damage level of the repaired model is considerably smaller. The overall stability of the model structure was not affected and the experienced damage level is not beyond repair even for the highest intensity of input excitation. Taking into account the previous results a general conclusion can be made that the proposed methodology of repair and retrofitting of the structure using System RÖFIX SismaCalce is very efficient and contributes to the overall improvement of dynamic behaviour of the masonry structures, which is verified through the experimental results. It enables increasing of the load carrying and deformation capacity of the structure up or even higher than the required protection level. However, such superior difference in the structural response will not be the case for the full scale prototype structure if the same system of retrofitting is applied, since the thickness of the walls and other geometrical characteristics in the prototype will be two times greater. So for complete verification and future use in practice of this methodology for repair and seismic retrofitting further experimental investigations on full scale wall elements are necessary, followed by the synthesis of all previous findings, as well as analytical investigations of the vague phenomena as firm experimental and analytical proofs of the goals set forth in this research project. ACKNOWLEDGEMENT The authors of this paper and the participants involved in the project realization wish to extend their gratitude to the company RÖFIX AG, member of FIXIT GRUPPE from Austria, for the entrusted task and cooperation to company SINTEK, Skopje for cooperation in construction of the model and its strengthening, as well as to the Institute of Earthquake Engineering and Engineering Seismology, IZIIS, Skopje for the realization of this project. REFERENCES [1] Final Report on IZIIS-RÖFIX Scientific Research Project: Experimental Verification Of Inovative Technique For Seismic Retrofitting Of Traditional Masonry Building, Report IZIIS 2013-44, October 2013, Skopje

225

EARTHQUAKE VULNERABILITY AND ENGINEERING EDUCATION PОVRЕDLJIVОSТ KОNSТRUKCIЈА ОD ZЕМLJОТRЕSА I INŽЕNЈЕRSKО ОBRАZОVАNЈЕ UDK: 624:001.818“2009/2011“(497) Originaly scientific paper

Prof. Mihailo D. TRIFUNAC¹, Civ. Eng. Ph. D. Prof. Marjan HERAK², Geophysics, Ph. D. If no one cites a paper, then it is as if it was never written. (paraphrasing Latour 1987) SUMMARY Researchers have argued that disproportionate destruction and death from earthquakes result from poor building practices, which are caused by lack of responsible governance, corruption, poverty, use of substandard building materials, inadequate construction methods, inadequacy or absence of building inspection, and lack of knowledge. In this paper, the subject of knowledge is examined using the data in Microsoft Academic Search, which can rank the Civil Engineering organizations in the world. These data are used to compare the academic research performance in Croatia, Macedonia, Montenegro, Serbia, and Slovenia with that in California. It is shown that the academic production, measured in terms of the number of citations of published papers, is correlated with the relative wealth of the society. Key words: ranking of organizations engaged in civil engineering education and research; relevance of published papers in terms of citations, gross domestic income per capita, and research productivity RЕZIМЕ Nаučnа istrаživаnjа pоkаzuјu dа nеsrаzmеrnа rаzаrаnjа i smrtnоst uslеd zеmlјоtrеsа pоtiču оd lоših prаksi grаđеnjа zgrаdа, kоје su izаzvаnе nеdоstаtkоm оdgоvоrnоg uprаvlјаnjа, kоrupciјоm, sirоmаštvоm, upоtrеbоm lоših grаđеvinskih mаtеriјаlа, nеаdеkvаtnim mеtоdаmа izgrаdnjе, nеаdеkvаtnоm grаđеvinskоm inspеkciјоm ili оdsustvоm istе, kао i nеdоstаtkоm znаnjа. U оvоm rаdu prеdmеt znаnjа sе ispituје kоristеći pоdаtkе prikuplјеnе kоrišćеnjеm intеrnеt pоrtаlа „Microsoft Academic Search“, pоmоću kојih mоgu dа sе rаngirајu nаučnе оrgаnizаciје u svеtu kоје sе bаvе grаđеvinаrstvоm. Оvi pоdаci sе zаtim kоristе zа pоrеđеnjе učinkа аkаdеmskоg istrаživаčkоg rаdа u Hrvаtskој, Маkеdоniјi, Crnој Gоri, Srbiјi i Slоvеniјi, sа оnimа u Kаlifоrniјi. Pоkаzаnо је dа је аkаdеmskа prоdukciја, mеrеnа u vidu brоја citаtа оbјаvlјеnih rаdоvа, u kоrеlаciјi sа rеlаtivnim bоgаtstvоm društvа. Klјučnе rеči: rаngirаnjе оrgаnizаciја kоје sе bаvе оbrаzоvаnjеm i istrаživаnjеm u оblаsti grаđеvinаrstvа; rеlеvаntnоst оbјаvlјеnih rаdоvа u pоglеdu citirаnоsti, brutо dоmаći prihоd pо glаvi stаnоvnikа i prоduktivnоst istrаživаnjа INTRODUCTION Comparison of the devastation and death toll of the Haiti earthquake (January 12, 2010, Mw = 7.0; ~220,000 deaths) with the significantly smaller damage and no loss of life during the New Zealand earthquake (September 4, 2010, Mw = 7.1; no deaths) demonstrates the serious outcome of poor building construction. It shows the consequences of inadequate building design, which follows from a lack of responsible governance, corrupAdresa autora: ¹Dept. of Civil Engineering, Univ. of Southern California, Los Angeles, California 90089 E-mail: [email protected] ²Dept. of Geophysics, Univ. of Zagreb, Horvatovac 95, 10000 Zagreb, Croatia E-mail: [email protected]

tion, poverty, the use of substandard building materials, inadequate construction methods, inadequate or absent building inspection, and lack of knowledge. While it is difficult to separate and quantify the consequences of all these factors separately, it appears that poverty plays a significant role in limiting and slowing the needed improvements in building construction. The welfare and the ability of a society to improve its quality of life depend on the experience, integrity, and education of its leaders and professionals. Thus, the formulation, adoption, and implementation of good earthquake design codes depend on the presence in the country of well-trained engineers who not only know earthquake-resistant design methods but also understand

226IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

the local conditions and can create optimal regulations to govern the local design practices. This can occur only through well-organized and active professional organizations, staffed with professionals who actively support and lobby for needed research programs in their country and who continuously monitor engineering design developments in the world and maintain—and when required amend—the earthquake design regulations in their countries. An example of such an organization, which has operated with considerable success for many years, is the Structural Engineers Association of California (SEAOC). Poor building practices are the main cause of major disasters during earthquakes, and earthquake-resistant construction in turn depends on responsible governance, which can be undermined by corruption and poverty through the use of substandard materials and construction methods (Ambraseys and Bilham 2011). Wealthy nations that are threatened by earthquakes can afford both to educate their population and to purchase good-quality building materials, which means that the probability of earthquake-related deaths depends less on geography and more on the ability to afford earthquake-resistant construction and to enforce high-quality building codes. The structural integrity of buildings is no stronger than the social integrity and skill of the builders, and each nation has a responsibility to its citizens to ensure adequate quality control and inspection. Because education is one of the key factors required in the process of building a professional class that will provide the design and construct earthquake-resistant structures, in this paper we examine the indicators that describe the research capacities and trends in education that are relevant for earthquake engineering. We select a region in the central and western Balkans, in Southeastern Europe, and consider the new countries of Croatia, Macedonia, Montenegro, Serbia, and Slovenia (CMMSS). Until the 1990s, these countries were within the former Yugoslavia, and since then they have had about 20 years to start reforming their independent educational institutions. Among many other priorities, these institutions now also have to serve the new local needs for earthquake-resistant design. To provide a measure and a relative comparison of their success so far, we will contrast their research accomplishments with the corresponding ones in California, which lies along the San Andreas fault system, an active transform earthquake fault that is seismically more active than fault systems in the CMMSS countries. California has well-established educational and professional organizations with long histories of involvement in all aspects of earthquake-resistant design (Biot et al. 2007; Trifunac 2008). Development and adoption of good design codes is the first step in preventing material disasters and loss of life. Wise formulation of these codes is even more important in countries with moderate to low seismicity because of the human tendency to belittle and ignore infrequent hazards. Inferior design codes will result in thousands of weak structures, which for economic reasons cannot be replaced or strengthened in time for the next earthquake. IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

Upgrading and refining existing design codes, or adoption and modification of the design codes formulated in other countries, is a lengthy and difficult task, which can take many years to implement. Thus, it is best to develop the design codes wisely, starting from “first principles” and doing so on a timely basis. Data for This Analysis The data for many tables in this paper have been extracted from the database gathered and maintained by Microsoft Academic Search (MAS). It is a free academic search engine (http://academic.research.microsoft.com/ About/Help.htm#1) that covers more than 38 million publications and over 19 million authors worldwide, across a variety of domains, with updates added each week. This large collection of data allows users to create different ways of visualizing and exploring academic papers, authors, conferences, and journals. The database has been updated regularly since November 2009, and new search capabilities are added periodically. A particularly useful feature of MAS is that it allows searches to be performed for three time windows—All Years, Last 10 Years, and Last 5 Years—which allows rough but useful analyses of the trends in time for publications, authors, and organizations, and the monitoring of changes in the relative ranking of organizations. MAS divides authors and their publications into various groups and subgroups, which, depending on the size of the cohorts and their production of publications, can cover several classical subject areas or can represent only sub-areas of larger disciplines. For example, at present, the field of Engineering is divided into 16 sub-disciplines: Aeronautics and Aerospace Engineering, Biomedical Engineering, Chemical Engineering, Civil Engineering, Construction, Electrical and Electronic Engineering, Energy, Industrial Engineering, Manufacturing Technology, Mechanical Engineering, Mining Engineering, Nanotechnology, Nuclear Engineering, Ocean Engineering, Reliability and Risk Analysis, and Transportation Engineering. With Civil Engineering, at present the MAS search associates 17,215 key words. However, some of the classical subject areas, which were traditionally included and which are still included in Civil Engineering departments, such as Geotechnical Engineering, Environmental Engineering, and Construction, are now grouped by MAS into other, large, separate subject areas or sub-areas. Construction is analyzed as a separate subject area of Engineering; Geotechnical Engineering is a sub-area of Geosciences, which includes thirteen sub-areas (Atmospheric Sciences, Geochemistry, Geodesy and Remote Sensing, Geology, Geomorphology, Geophysics, Geotechnical Engineering, Hydrology, Meteorology, Mineralogy and Petrology, Oceanography, Petrology, and Seismology), and Environmental Engineering is a sub-area of Environmental Sciences, which includes 10 sub-areas (Climate Research, Environmental Biology and Biotechnology, Environmental Chemistry, Environmental Conservation, Environmental Engineering, Environmental Health, Environmental Medicine, 227

Environmental Physics, Environmental Planning and Management, and Pollution). Thus, it can be seen that the publications and citations of the faculty in a typical Civil Engineering department will be separated into several different, non-overlapping groups, and data interpretation will therefore require separate and independent analyses. Consequently, the tables and data interpretations in this work, which are derived from the MAS search engine, will include only what MAS defines as “Civil Engineering” (in terms of the associated 17,215 key words) and will not include contributions of researchers and faculty in Environmental Engineering, Construction, Geotechnical Engineering, Geology, Geophysics, and Seismology. The result of this will be that for some organizations MAS will return very low ranks. This will occur, for example, when a Civil Engineering department at a university has large programs in Geotechnical Engineering and Environmental Sciences relative to Structural Engineering. Since the early 2000s, another prominent search engine, provided by the Institute for Scientific Information (ISI) of Thomson Reuters, or just the Web of Science (WoS) as it is often referred to, started to offer Web access to relative rankings of individual scientists, organizations, and universities worldwide based on citation data ISI maintains from approximately 6,000 leading journals. Their rankings are offered as a part of their Essential Science Indicators, which includes rankings of individual scientists (top 1%), institutions (top 50%), countries/territories, and journals. What distinguishes the WoS database is that it is selective in ensuring the quality of the cited work, by monitoring and accepting the data only from carefully selected journals that have relatively high impact factors (Trifunac and Lee 2004b). Thus, in contrast to the MAS and Google Scholar databases, WoS works with only a selected subset of published papers. The consequence of this, for example, is that the h factor (Hirsch 2005) reported by WoS can be several times smaller than the one reported by Google Scholar. Recently, WoS started to include in their database papers in the Proceedings volumes of major conferences. Institutions are ranked by (1) total citations, (2) total number of papers published in ISI journals, and (3) citations per paper. Depending on the size of a university, its contributions can be further itemized into different fields, such as Chemistry, Physics, Medical Sciences, Engineering, etc. The basic access to WoS, however, includes only the ranks of the top 50% of all institutions that ISI monitors. It gives the ranking in terms of total citations and citations per paper, but the standard access does not allow separation of engineering into sub-areas of civil engineering. In its present configuration, the ISI Web of Science is useful for relative comparison of individual scientists, in a cohort, which can be defined by the user, but the analysis has to be performed manually for each scientist separately (e.g., Trifunac 2004b; 2005a,b; 2006a,b). It should be emphasized that for the same number and quality (in terms of impact factors) of published pa-

pers, ISI will return a larger number of items than MAS for researchers who publish in different fields. ISI will yield all publications that have been published in their approved journals, and for which the person is one of the co-authors. In contrast, MAS ranking will be based only on the items that fall in the sub-fields that the Microsoft staff has defined. For example, researchers publishing in earthquake engineering in the subject areas of Structural Dynamics, Soil Dynamics, Engineering Seismology, and Seismic Hazard will have to search for their ranking in the MAS database in the categories of Civil Engineering, Geotechnical Engineering, Seismology, and Reliability and Risk Analysis separately, and due to the different sizes of the databases for these sub-disciplines they will not be able to compute their overall rank. In contrast, all of their contributions can be accessed in one search of the ISI database. A third—and excellent—search engine that is available today is offered by Google Scholar (http://scholar. google.com/). It is particularly useful for time-dependent analyses of citations of each individual paper. It includes a much larger database than the ISI Web of Knowledge because it does not limit the search to the journals above a preset threshold in terms of impact factors but instead includes all accessible published data. It can be seen that the different search engines that are currently available for analysis of the productivity of scientific and engineering research have different characteristics that cannot be compared directly because both their data coverage and their analysis algorithms differ. The complexity of the data to be analyzed, its n-dimensional characteristics, and the variety and specificity of the desired scopes of the analysis will eventually result in the emergence of new and different search engines. In this paper we chose to view the available data mainly through the prism of the MAS search engine, but in some examples we contrast or complement the results by using WoS data. Thus, the reader cannot and should not expect to see results that are accurate in a precise sense. Instead, we present a set of different projections, hoping that those may collectively help the reader to visualize the overall picture, which should be viewed from considerable distance, to see where the individual pieces of the “mosaic” begin to blend into a continuum. EDUCATED COHORTS IN CIVIL ENGINEERING AND THEIR GEOGRAPHIC DISTRIBUTION Civil Engineering and the Geosciences, the two principal disciplines that cover essentially all teaching, research, and design activities in Earthquake Engineering, are represented mostly in Asia, Europe, and North America, with only a small number of organizations and authors working in Africa and South America (see Table 1). In most of the CMMSS countries, the number of publications by professors who publish is remarkably constant and is in the range between about 3 and 5.5 papers per author. This is probably a consequence of the fairly uniform promotion criteria, which may have been

228IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

inherited from the time when all of these organizations were in the same country, the former Yugoslavia. The data on this are summarized in Table 2a, which shows the Continent No. of Civil Engi- No. of Authors in neering OrganizaGeosciences number of authors in organizations engaged in all fields tions of research and study (i.e., not just in Civil Engineering) Africa 152 239 and the number of their publications. We include these Asia and Oceania 1,786 1,998 data to illustrate the regional background and to set the Europe 1,716 2,121 stage for the more specific analysis that will follow. North America 1,016 1,583 For comparison with the MAS database, the total South America 231 389 number of researchers at Croatian universities (not all of them are authors) is given in parentheses Table 2a. MAS Data on Distribution of Authors, Their publications, and Pubin Table 2a. The table shows that the 3,882 lications per Author in Bosnia and Herzegovina, Croatia, Macedonia, Serbia, for the University of Zagreb is high (proband Slovenia. ably it is based on the count of all authors Organization No. of No. of Publications on all papers where at least one author is Authors Publications per Author from the University of Zagreb). For the BOSNIA AND HERZEGOVINA University of Rijeka, we consider the 23 University of Sarajevo 373 1,227 3.29 returned by MAS to be under-estimation. University of Tuzla 64 178 2.78 In Tables 2b and 2c we present reCROATIA lated data views based on the WoS data. University of Zagreb 3,882(2800) 17,782 4.58 In Table 2b, we show the recent citaUniversity of Rijeka 23(560) 82 3.56 tion-per-paper rates in Bosnia and HertzeUniversity of Split 466(520) 3,351 4.83 govina, Croatia, Macedonia, Montenegro, Josip Juraj Štrosmayer University 95(480) 377 3.96 Slovenia, and Serbia, and in Table 2c we MACEDONIA provide a similar view focused on the four St. Cyril and Methodius University 351 1,808 5.15 leading universities in the region (the UniUniversity Goce Delčev 47 187 3.98 versity of Zagreb, the University of RiSt. Clement of Ohrid University 39 115 2.95 jeka, the University of Belgrade, and the SERBIA University of Ljubljana). University of Belgrade 8,219 41,205 5.01 We note the large differences in the University Novi Sad 2,121 8,546 4.03 total number of documents for the UniAcad. Network of Subotica 41 99 2.41 versity of Belgrade and the University of University of Kragujevac 613 3,338 5.46 Ljubljana in the two databases (WoS vs. University of Niš 1,097 6.127 5.58 MAS: 25,844 vs. 41,205 for the University of Belgrade, 26,209 vs. 44,473 for the SLOVENIA University of Ljubljana, 27,899 vs. 17,782 University of Ljubljana 8,334 44,473 5.34 for the University of Zagreb, and 2,678 vs. Golnik 48 215 4.48 82 for University of Rijeka). These differJozef Štefan Inst. 1,146 11,929 10.41 ences appear to result from the differencUniversity of Maribor 1,315 6,977 5.31 es between the MAS and WoS Table 2b. WoS ISI Data on Distribution of Authors, Their publications, and Publications per search engines, the databases Author in Bosnia and Herzegovina, Croatia, Macedonia, Montenegro, Slovenia, and Serbia they use, and, as we discussed All docOnly Only Total citations Cit./paper, above, how those databases are uments, articles, articles, for papers papers interpreted. Country 2009–2013 English, English, 2010–2011 2010–2011 However, as noted by La2009–2013 2010–2011 (without tour (1987), it is not only the auto-citation) number of publications pro2738 Bosnia & Her. 2728 1953 882 3.1 duced but also the significance (2621) of those publications (which can 40418 Croatia 21065 15558 6290 6.4 be measured by citations) that (38706) contribute to the further develop2352 Macedonia 2147 1297 499 4.7 ment and change in the society. (1972) Latour wrote that 1124 Montenegro 911 731 285 3.9 (1069) …there is something still 40972 worse, however, than being eiSlovenia 20628 16291 6328 6.5 (38859) ther criticized or dismantled by 37395 careless readers: it is being igSerbia 27189 20974 7663 4.9 (35015) nored. Since the status of a claim Table 1. World Distribution of Civil Engineering Organizations and Authors in the Geosciences (from MAS Database)

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

229

of the last 10 years (in column two), and for the last 5 years (in column three). The sample size decreases University All docuOnly artiOnly artiTotal Cit./paper from all years (5,407), to 10 years ments in WoS cles, English, cles, English, citations for from database 2009–2013 2010–2011 papers 2010–2011 (4,513) to 5 years (3,583) because 2010–2011 some organizations experience Uni. Zagreb 27899 7417 2964 16709 5.63 lower or no productivity within Uni. Rijeka 2678 1196 481 2622 5.45 shorter time windows. We note that Uni. Belgrade* 25844 10719 3609 19459 5.39 all of the ranks and all of the data Uni. Ljubljana 26209 8234 3147 20437 6.49 presented in the tables in this paper will gradually change with time, *Since approximately 2010, all institutes in Belgrade formally became parts of the University of Belgrade (including Vinča, Inst. of Physics, for example). This appears to have contributed to increased as the number of organizations productivity reflected in the MAS database for the University of Belgrade for the last 5 years (see fluctuates and as their productivity Table 3a) evolves. The entries in the rows of the first three columns, which are depends on later users’ insertions, what if there are no left empty, mean that the corresponding rank has dropped later users whatsoever? This is the point that people who below the respective thresholds (5,407, 4,513, and 3,583, never come close to the fabrication of science have the respectively, for the all-years, 10-years, and 5-years wingreatest difficulty in grasping. They imagine that all scidows). For each country we also list the gross domestic entific articles are equal and arrayed in lines like soldiers, income per capita per year (GDP), in US$ (http://www. to be carefully inspected one by one. However, most paglobalpropertyguide.com/Europe/Croatia/gdp-per-capipers are never read at all. No matter what a paper did to ta), (which is typically available up to 2012), and the tothe former literature, if no one else does anything with it, tal population (POP) (typically for 2,013 census) (http:// then it is as if it never existed at all. (Latour 1987) www.nationsonline.org/oneworld/population-by-country.htm). Then for each organization we list the number CIVIL ENGINEERING of publications (PBL) and the total citations (CT) extractCivil Engineering is the main engineering discipline ed from the MAS database. from which most engineers branch out into the specialty The impact of the published work of individual of Earthquake Engineering. More recently, realization scientists and of their institutions are increasingly being that there is a great amount of complexity in the processes assessed on the basis of the number of times their work associated with strong earthquake ground motion, which is cited, and these quantitative measures are completakes the energy from an earthquake source and transmenting or replacing the more informal peer recognition ports it into man-made structures, has motivated many and esteem. By adopting the citations’ impact factors as engineers and earth scientists to work in a cross-section a de facto measure of quality, the scientific communithat combines expertise in Engineering with that in Geolty has turned this bibliometric measure into a measure ogy and Geophysics. However, the majority of the active of scholarly performance (Trifunac 2004a,b; 2005a,b,c; earthquake engineers still continue to come from an ed2006a,b). Even though the citations cannot be equated ucational background in Civil Engineering. Thus, for the with excellence, universities and many research-orientpurpose of this analysis it will be assumed that the numed organizations have started to use citations to help ber of organizations engaged in Civil Engineering as well quantify the significance of their contributing members. as their research productivity are indicative of the counFurthermore, promotion and appointment committees at try’s potential to create and to support an active group universities are now increasingly using impact factors to of earthquake engineers. Because it can be expected that assess the quality of the candidates (Frank 2003). the overall publication productivity of an organization is In the early 1990s, it was shown that 55% of the statistically related to the size of the population and to its papers published in journals covered by the ISI database relative wealth, we also summarize these parameters in did not receive a single citation in the 5 years after they Table 3a. For a comparison with a country that is regularwere published (Hamilton, 1991a,b). When the data were ly shaken by earthquakes and that has a large number of grouped into broad categories, it was found that Physengineers working in Earthquake Engineering, we chose California, on the west coast of the United States. ics and Chemistry had the lowest rates of uncitedness at 37% and 39%, respectively. In Engineering, all fields Data for CMMSS showed high rates of uncitedness, with Civil Engineering being the highest at 78%. Next came Mechanical (77%), The Table 3a shows the ranking of 5,407 Civil EngiAerospace (77%), Electrical (66%), Chemical (66%), neering organizations in the world that were available in and Biomedical Engineering (60%). Other applied fields the MAS database at the time of this writing (April 2014) had similarly high rates of uncitedness: Construction and and includes the organizations in the CMMSS countries. Building Technology (84%), Energy and Fuels (80%), These ranks are shown for all years for which data were available up to the present (in column one), for the period Applied Chemistry (78%), Materials Science—Paper Table 2c. WoS ISI Data on All Documents, Only Articles in English, Total Citations, and Citations per Paper for Zagrab, Rijeka, Belgrade, and Ljubljana Universities

230IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

Table 3a. MAS Database: Civil Engineering Organizations in Central and Western Balkans (there were total of 5,407 organizations worldwide in April 2014) SLOVENIA: GDP(2012): $25,939, POPULATION (POP) (2013) : 2,058,821 Rank during yrs. 10 Sample size: 5,407 4,513 175 133 1,548 2,295 2,828 4,560 3,845

(All)

Organizations

Publications (PBL) Citations (CT)

5 3,583 103 1,657 2,124 2,799

the University of Ljubljana the University of Maribor Slovene Natl. Build. & Civil Eng. Inst. the University of Nova Gorica

225 35 7 3 270

Totals:

1,045 53 20 0 1,119

CT/PBL = 4.14; CIT/POP = 5.43·10–4; CIT/POP/GDP = 0.21·10–7

SERBIA: GDP(2012): $6,267, POPULATION (POP) (2013): 7,243,007 Rank during yrs. 10 Sample size: 5,407 4,513 660 705 856 802 1,549 1,704 1,657 1,261 2,623 3,497 4,312 3,461 4,729 3,856

(All)

Organizations

Publications (PBL) Citations (CT)

5 3,583 785 472 1,654 2,080

2,242 2,826

the University of Niš the University of Belgrade the University of Novi Sad the University of Kragujevac Fakultet za Građ. manđment, Union Fakultet za prim. ekologiju (FUTURA) Serbian Academy of Arts and Sciences Mihailo Pupin Tech. Faculty in Zrenjanin

54 108 33 18 2 4 1 2 222

Totals:

224 153 53 46 14 4 1 0 495

CT/PBL = 2.23; CIT/POP = 6.83·10–5; CIT/POP/GDP = 0.11·10–7

CROATIA: GDP(2012): $14,529, POPULATION (POP) (2013): 4,475,611 Rank during yrs. 10 Sample size: 5,407 4,513 818 1501 1,662 1,422 2,370 1,707 2,410 2,601 5,392 4,504 (All)

CT/PBL = 2.51; CIT/POP =

Organizations

Publications (PBL) Citations (CT)

5 3,583 858 888 1,049 3,576

5.47·10–5;

the University of Zagreb the University of Split the University of Rijeka Institute Ruder Boškovic Zagreb Croatian Geological Survey

CIT/POP/GDP =

40 13 14 30 1 98

Totals:

165 46 18 17 0 246

0.038·10–7

MONTENEGRO: GDP(2012): $6,668, POPULATION (POP) (2013): 653,474 Rank during yrs. 10 Sample size: 5,407 4,513 1,219 2,356 (All)

Organizations

Publications (PBL) Citations (CT)

5 3,583 1,561

the University of Montenegro

Totals:

15 15

88 88

CT/PBL = 5.86; CIT/POP = 13.5·10–5; CIT/POP/GDP = 0.20·10–7

MACEDONIA: GDP(2012): $5,012, POPULATION (POP) (2013): 2,087,171 (All) 5,407 3969

Rank during yrs. 10 Sample size: 4,513

Organizations

Publications (PBL) Citations (CT)

5 3,583

St.Cyril and Metodius, Skopje

Totals:

2 2

2 2

CT/PBL = (1.00); CIT/POP = (0.0958·10–5); CIT/POP/GDP = (0.0019·10–7)

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

231

Table 3b. WoS Database for Comparison of the University of Zagreb, the University of Belgrade, and the University of Ljubljana With the University of Southern California for the Categories: Geochemistry and Geophysics, Geosciences Multidisciplinary, Engineering Geological, and Engineering Civil. The table shows the number of papers in English for the period 2009–2013, per category (the number of citations is shown in brackets). University University of Zagreb University of Belgrade University of Ljubljana University of Southern California

Geochemistry & Geophysics 66 (204) 34 (122) 25 (84) 284 (2,224)

Geosciences Multidisciplinary 133 (429) 84 (180) 84 (297) 239 (1,681)

Engineering Geological 9 (37) 5 (14) 39 (167) 48 (182)

Engineering Civil 70 (229) 90 (521) 119 (542) 122 (388)

Table 3c. The WoS Database for Comparison of Croatia, Serbia, Slovenia, Austria, Czech Republic, Japan, India, and China in Terms of the Number of Published Papers, Citations, and Citations per Paper Country Croatia Serbia Slovenia Austria Czech Republic Japan India China

Geochemistry & Geophysics Geosciences Multidisciplinary Engineering Geological papers (cit.), cit./paper papers (cit.), cit./paper papers (cit.), cit./paper 99 (307), 3.10 240 (844), 3.52 15 (42), 2.80 65 (243), 3.73 170 (740), 4.35 12 (18), 0.82 72 (259), 3.60 267 (892), 3.34 63 (205), 3.25 697 (3,694), 5.30 1430 (9,198), 6.43 73 (220), 3.01 700 (2,438), 3.48 914 (3,973), 4.34 73 (203), 2.78 3,401 (16,211), 4.77 4327 (23,640), 5.46 733 (1,570), 2.14 1,153 (4,109), 3.56 3,590 (1,1023), 3.07 503 (1,119), 2.22 4,239 (25,049), 5.91 11,750 (no data), no data 1,793 (4,744), 2.65

and Wood (78%), Metallurgy and Mining (75%), and Materials Science—Ceramics (73%). Following the presentation of data for each country, we compute the following ratios: average number of citations per publication (CT/PBL), average number of citations per member of population in the country (CIT/ POP), and average number of citations per publication per gross domestic income CIT/POP/GDP). As will be seen in Table 5, CIT/POP in the CMMSS countries ranges from 0.55 to 4.53 (it is 12.4 in California) and apparently correlates with GDP, meaning that the societies with larger GDP can afford to spend more money per capita to take advantage of the results of scientific and engineering research. This in turn benefits the society, enabling it to devise safer and better earthquake-resistant structures, which ultimately reduces and can even eliminate the disastrous outcomes following large earthquakes. As can be seen from Table 5, the typical values of CIT/POP/GDP are roughly constant, in the range from 0.1 to 0.2 (10–7), with only one exception, for Croatia, where it is smaller. Nearly constant values of CIT/POP/GDP suggest that research production based on the relevant research results (reflected through the number of citations of the published papers) is proportional to the average income in the society—that is, providing additional research funding can increase this ratio. The data in Table 5 suggest that different societies contribute roughly similar proportions of their earnings toward academic research. One can conclude that a well-designed and executed policy on public safeguards can influence this outcome. To illustrate the relative contribution of the disciplines other than “Civil Engineering” to the subject areas,

Engineering Civil papers (cit.), cit./paper 116 (343), 2.95 171 (864), 5.05 175 (791), 4.52 294 (1,463), 4.98 229 (1,181), 5.16 1,990 (6,906), 3.47 2,176 (12,244), 5.63 9,545 (51,589), 5.40

which are not included in MAS ranking in Table 3a but which can be related to Earthquake Engineering, and to provide another relative comparison in terms of the WoS database, in Table 3b we contrast the recent productivity rates of Civil Engineering with three sub-areas of the Geological Sciences. We do this by comparing the recent productivity rates of three leading universities in the region with one sample from the University of Southern California. In Table 3c, for the same disciplines as used in Table 3b, we illustrate the publication and citation rates and citations per publication rates in Croatia, Serbia, and Slovenia, relative to Central European countries (Austria and Czech Republic) and to South and Eastern Asia (India, Japan, and China). It can be seen that the citation rates are fairly constant, in the range from about 1 to 6.5. In Table 3d, using WoS search engine, we show a time-dependent view of the number of published papers in Civil Engineering for the last 58 years, the last 21 years, and the last 11 years for three leading universities in the region, and we compare those with one example in California—the University of Southern California. Table 3d. WoS Database for Comparison of Published Papers in the Category “Engineering, Civil” by Years University University of Zagreb University of Belgrade University of Ljubljana University of Southern California

All years (1955–2013) 142 158 253

1992– 2013 116 138 244

2002– 2013 102 116 213

444

329

232

232IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

It is seen that the production in the last 11 years is also be made based on what it calls “field rating.” How72 % of “total” production (1955 to 2013), for the Uniever, for this analysis the authors chose the ranking in versity of Zagreb, 73% for the University of Belgrade, terms of the number of citations of the published papers, 84 % for the University of Ljubljana, and 52% for the for reasons that should be apparent from the discussion University of Southern California. It can be seen that the in this paper. total 419 count for All Years in MAS for the University In Table 3a, the highest rank belongs to the Univerof Southern California (see Table 4), is close to 444 for sity of Ljubljana (rank 175), which places it among the the last 58 years as shown by WoS search in Table 3c. top 3.2% (175/5,407 = 0.032) universities in the world. A very important overall trend, which can be seen in It can be seen that its rank is also increasing with time, Tables 3a and 4, is that most organizations in California to 103 in the past 5 years, placing it among the top 2.9%. as well as in the CMMSS counties have decreasing ranks The University of Niš is among the top 11.1%, while the (from column one to column two and then to column University of Belgrade is among the top 15.8% and inthree) in time for the All Years, 10 Years, and 5 Years creasing toward 13.2% in the past 5 years. The Universitime windows). Only a small subset has those ranks inty of Zagreb is among the top 15.1%, and the University creasing (those organizations have been highlighted by of Split is among the top 30.7% in the world, with its rank the bold letters). This decreasing trend is also present for increasing toward 24.8%. The University of Rijeka and most leading North American universities and research the University of Montenegro have MAS samples that organizations outside California. It appears to be caused are too small to justify such comparisons. by rapid growth and the asTable 4. Civil Engineering Organizations in California (there were a total of 5,407 organizations sociated increasing ranks of worldwide in April 2014) the universities in China and India. With the rapid growth CALIFORNIA: GDP(2012) $44,980, POPULATION (POP) (2013) 38,332,521 of the population and of the Rank during yrs. Organizations M$ R&D Publications Citations economic power of China Per year (PBL) (CT) (All) 10 5 and India, the quantity and Sample size: the quality of their educa5,407 4,513 3,583 tional organizations are also 1 7 19 U.C. Berkeley 708 1151 10,010 increasing rapidly. The top 4 5 51 Stanford University 908 764 5,947 ranks of Civil Engineer11 25 113 U.C. Irvine 344 416 4,954 15 15 57 U.C. Davis 708 680 4,451 ing schools in the United 22 122 140 Univ. of Southern California 603 419 4,062 States (e.g., the University 32 81 552 Calif. Inst. of Tech. 377 392 3,455 of Illinois at Urbana, U.C. 51 69 40 U.C. San Diego 1,010 445 2,787 Berkeley, the Universi53 37 133 U.C. Los Angeles 982 462 2,733 ty of Southern California, 118 U.S.G.S. 180 1,517 181 138 Lawrence Berkeley Natl. Lab. 161 1,024 Stanford, etc.) are being 252 601 559 U.C. San Francisco 995 118 733 overtaken by the schools 254 252 1704 Lawrence Livermore Natl. Lab. 108 731 in China (e.g., Hong Kong 268 1,414 1,202 Cal. State Long Beach 28 683 Polytechnic University, the 272 243 333 U.C. Santa Barbara 230 141 673 273 San Diego State University 106 81 672 Tsinghua, Chinese Acade288 350 854 U.C. Riverside 132 137 625 my of Sciences) and India 314 452 1270 Cal. Poly State University 66 579 (e.g., the Indian Institute of 666 1,100 1077 U.C. Santa Cruz 156 42 222 Science in Bangalore, I.I.T. 812 3,697 2,713 Cal. State Northridge 33 166 Kanpur, and I.I.T. Bombay). 983 1,348 Cal. State Fullerton 32 126 1,584 1,535 Cal. State Fresno 7 51 If this trend continues, those 1651 1,166 Cal. Baptist University 147 46 from China and India will 1758 2,342 1,981 Harvey Mudd College 19 40 replace the cohorts of lead20,61 2,298 South. Cal. Coastal Water Res. Project 3 28 ing scientists and engineers 2,516 Pomona College 1 16 who in the past graduated 2,617 2,318 U.C. Merced 3 14 2,642 1,874 998 San Francisco State University 10 13 from European and North 2,649 2,137 1583 Cal. State University Sacramento 8 13 American universities. The 2,821 2,372 San Jose State University 14 10 Chinese and Indian compa3,171 2,296 San Francisco Estuary Institute 2 7 nies staffed by their capa3,295 Cal. Academy of Sciences 1 6 3,335 4,280 3,318 University of San Diego 6 5 ble engineering graduates 3,398 2,576 Azusa Pacific University 2 5 will then gradually execute 3,631 2,773 2,014 Cal. State University Chico 8 3 an increasing percentage of 3,641 2,789 1,437 Cal State University Bakersfield 6 3 large construction projects 4,011 Cal State University San Bernardino 1 2 in the world. 4,642 3,785 2,708 Cal State University Los Angeles 2 0 Totals: 6,096 47,412 Microsoft Academic CT/PBL = 7.77; CIT/POP = 12.4·10–4; CIT/POP/GDP = 0.28·10–7 Search allows the ranking to IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

233

In view of the above-noted trends, the administrators of the leading universities in the CMMSS countries would do well to examine what the universities in Slovenia are doing to achieve their high ranks and even more importantly to continue increasing this rank with time (e.g., the University of Ljubljana), in spite of the increasing competition from the Far East. According to MAS, California is the home of eight of the top 100 organizations in the world in Civil Engineering (Table 4). Most of the universities listed above have advanced and very active Earthquake Engineering programs, both educational and in research, and they have produced many engineers who are now active in the design of earthquake-resistant structures and design codes. Many of these earthquake engineers write publications that bring high citation rates and that, in the long run, determine the future course of the profession. It can be shown that the publication rates of the leading researchers in Earthquake Engineering range from 1 to 10 publications per year. The average rates are 5.15 papers per year for full professors, 3.25 per year for associate professors, and 2.82 papers per year for assistant professors (Trifunac 2005a). During their careers, these professors write at least several hundred journal papers and are cited at least several thousand times. The highest average citation rates they receive are above 20 citations per paper (Trifunac 2006a,b). Relative to these trends, it can be seen that the publication and citation rates of the faculty at the universities in the CMMSS countries are low. Comparison with California The ratios CIT/POP/GDP, which are fairly comparable (except for Croatia and Macedonia; see Table 5), suggest that the scholarly output of professionals per capita in a country is proportional to the GDP. The good news is that this suggests that the potential of the population in the CMMSS countries to produce advanced scientific and engineering results is similar to the potential of the engineers who live and work in the rich countries. The bad news is that the present differences in GDP, in Serbia ($6,267 income per capita) or in Montenegro ($6,668 per capita), for example, cannot easily or soon enough increase many-fold to reach that of California ($44,980 per capita). This implies that while the universities do educate young engineers well and probably in sufficient numbers, the CMMSS countries must find ways to attract them and to give them opportunities to work in the centers and institutes that specialize in all aspects of Earthquake Engineering and in hazard reduction associated with earthquakes. Given that all of the CMMSS countries have small populations (0.6 to 7.2 million), perhaps attaching a small staff specializing in Earthquake Engineering to the existing institutes engaged in related work could be a strategy that would work. The CT/PBL ratios in the CMMSS countries at the leading universities are between 1.4 (the University of Belgrade) and 4.6 (the University of Ljubljana). In California, these ratios for the top six universities range from

Table 5. Comparison with California Country

CT/PBL

California Slovenia Serbia Croatia Montenegro Macedonia

7.77 4.17 2.23 2.51 4.88 (1.00)*

CIT/POP (10–4) 12.40 5.43 0.683 0.547 1.35 (0.00958)*

CIT/POP/GDP (10–7) 0.28 0.21 0.11 0.038 0.20 (0.0019)*

* Too small a sample for a meaningful interpretation, and hence the values are placed in brackets.

6.5 (U.C. Davis) to 11.9 (U.C. Irvine), which are 3 to 5 times higher. The cost associated with publication in some leading international journals, and the typical requirement to publish in the English language, may be contributing factors to the smaller rates in the CMMSS countries. However, these differences are not great and can be reduced or eliminated by adopting more stringent promotion requirements and performance merit evaluation policies in the CMMSS countries. Some universities in the CMMSS countries require professors to write a textbook before they can be considered for promotion. The data presented in this paper also show that many professors have been promoted to the highest levels without writing a single paper in the high-impact ISI journals. These trends can be corrected by changing the rules for the faculty merit evaluations and by placing more emphasis on original research rather than on summaries and reviews of the work that has been accomplished already. It is well known that writing a good and comprehensive textbook is a very time-consuming process. The modern view is that the teaching faculty should know all of the classical accomplishments in the subject area of their lectures and that their teaching will be better and their students will learn more if the professors have experience in original and innovative research. It is generally agreed that the production of new science and of significant improvements in the state of the art of existing knowledge are driven by high-impact and highly cited papers, not by books. However, to educate competent Earthquake Engineers, a university has to offer good courses, and this requires careful selection of good books and of other supporting literature. In the courses, the basic knowledge should be presented in the systematic and clear way, and this can be done efficiently by textbooks. When the task of the universities is also to nurish the local language, the main textbook in the CMMSS countries should be in the local language (Isaković 2014). The literature available in different languages and also in the form of different journal papers can be used as the additional literature. The data show that the position of science in California and in the CMMSS countries is still significantly different. For instance, total spending for research and development (R&D) in Croatia is 0.7 % of GDP, which amounts to about 455 million USD/year. On the other hand, the University of Southern California alone spends

234IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

603 million USD/year for R&D, U.C. Berkeley spends 708 million USD, U. C. San Diego about 1 billion USD, and so on (see selected entries in the fifth column in Table 4). So, many large California universities spend more on R&D than all Croatian universities, institutes, and industry put together. Total spending for R&D only for Californian universities in Table 4 is close to 8 billion USD/year, which is the amount that all Croatian science might receive in about 18 years. If we compare the productivity of the University of Southern California and Croatia in the four categories above, we get: University of Southern California—693 papers (Table 3b), and Croatia—470 papers (Table 3c), which is about 1 paper per 1 M$) invested both for the University of Southern California and Croatia. Clearly, in addition to the reorganization of the system, significant increases in expenditures for R&D will be necessary to improve the international impact of universities and of research organizations in the CMMSS countries. Earthquake Engineering in Macedonia Following the devastating earthquake in 1963, the Institute of Earthquake Engineering and Engineering Seismology (IZIIS) was established in Skopje in 1965. Generously supported by UNESCO and by the local and federal governments of Yugoslavia, the institute was envisioned to serve as the regional center for research, education, and earthquake-resistant design in southeastern Europe. During the first decades of its operation, many prominent Earthquake Engineering experts came to IZIIS to teach and to advise the young staff on many different aspects of earthquake hazard reduction. Many research projects were also initiated and supported by various international groups, and many Earthquake Engineering professors contributed their time by spending their sabbaticals in Skopje, teaching, helping launch projects, and setting up local laboratories. Many members of the institute also visited the leading Earthquake Engineering centers in the world to become acquainted with their research methods and earthquake-resistant design philosophies. The present staff of the institute is relatively young and is a mix of the second and third generations of researchers and professors who started there beginning in 1965. Considering its many past accomplishments and the fact that IZIIS has been active for almost 50 years, the authors were surprised to find that the MAS search did not return any ranks for this organization. To search for the reasons, further analysis was undertaken using the ISI Thomson database (WoS). Because the MAS returns for the Civil Engineering Department at St. Kiril and Metodij University (UKIM) were also low, the WoS database was used in this case as well. Tables 6 and 7 summarize our findings. To maintain confidentiality, the names of all faculty were replaced by numerals and arranged in a random sequence. The data in Table 6 suggest why MAS did not return any ranks for IZIIS. Of the 19 active staff members included in this analysis, only 13 have published one or more ISI journal papers and 32% have never published IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

a single paper that would qualify for inclusion in the ISI database. Collectively, 75 citations were received by 11 authors, but almost one half of the 19 staff members included in this analysis (42%) never received a single ISI citation. Relative to the production rates and the associated citation rates of the leading earthquake engineers (Trifunac 2005a), the ISI data explain, at least qualitatively, why IZIIS was below the threshold and not ranked by MAS. Table 6. ISI Thomson Reuters (WoS) Data for the 19 Currently Active Members of IZIIS Staff (17 Professors and 2 Geophysicists) (Data Collected On May 3, 2014) Faculty 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 19 20 21 22 23

Papers (in journals) 12(6) 5(0) 6(2) 2(1) 1(0) 1(0) 3(0) 6(0) 3(1) 4(1) 10(6) 3(1) 2(0) 6(2) 5(3) 5(4) 2(1) 7(2)

Times Cited

Cites/Paper

h¹

14 0 20 0 0 0 0 0 1 0 10 1 0 1 0 9 1 4

1.17 0 3.33 0 0 0 0 0 0.33 0 0.5 0.33 0 0.17 0 1.80 0.50 0.57

2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 2 1 0 1 0 2 1 1

“-“ means that this name does not seem to exist in the WoS database. ¹ h is Hirsch index. It shows the number of papers that have received equal or more than h citations (Hirsch 2005).

Table 7 shows the corresponding analysis for the faculty in civil engineering at UKIM in Skopje. Here again, to maintain confidentiality the full professors are arranged randomly in a sequence from 1 to 24, associate professors from a to d, and assistant professors from A to H. It can be seen from Table 7 why MAS returned such low ranks for the UKIM Civil Engineering faculty. Of 24 full professors 7 (29%) had no ISI publications and only 8 (30%) had one or more ISI journal papers. Three of 4 associate professors, and 5 of 8 assistant professors also had no ISI journal publications. Collectively, full professors received 112 citations, while no associate and no assistant professors received a single ISI citation. These publication rates are low, and remembering that MAS search and ranking in Civil Engineering publications and citing do not include Geotechnical Engineering, Geology, or Environmental Engineering, the results for UKIM in Table 3a become plausible. 235

Tables 6 and 7 show that large percentages of all reported ISI items were conference papers (the number of conference papers is the number of items found, less journal papers, which are shown in brackets)—64% for IZIIS and 67% for UKIM—and therefore only about one third of all items are journal papers (those are shown inside brackets in the second columns of Tables 6 and 7). This trend is very different from the trend in California, for example, where conference papers constitute Table 7. Publications and Citations of Teaching Faculty in the Department of Civil Engineering at the University St. Kiril and Metodij (UKIM), in Skopje, Macedonia (Extracted from WoS Database on May 2, 2014) Full Items found Total Professors (Journal Papers) Citations 1 1(0) 0 2 10(2) 5 3 1(0) 2 4 1(0) 0 5 3(0) 0 6 0(0) 0 7 2(2) 25 8 9 3(2) 7 10 11 6(4) 10 12 1(0) 0 13 14 4(3) 3 15 5(0) 0 16 2(1) 0 17 1(0) 0 18 19 20 1(0) 0 21 6(1) 23 22 23 24 5(2) 37 Associate Professors (Vanredni Profesori) a b 1(1) 0 c d Assistant Professors (Docenti) A 2(0) 0 B C D 2(0) 0 E F G H 3(0) 0

Cit./ item 0 0.62 2.0 0 0 0 12.5 2.33 1.67 0 0.75 0 0 0 0 3.83 7.40

h¹ index 0 1 1 0 0 0 2 1 2 0 1 0 0 0 0 2 1

0 -

0 -

0 0 0

0 0 0

“-“ means that the name is not present in the WoS database. ¹ h is Hirsch index. It shows the number of papers that have received equal or more than h citations (Hirsch 2005).

only a negligible fraction of all items included in ISI tabulations. It can be shown that conference papers attract a very small number of ISI citations (Trifunac and Lee 2004b), and for that reason they are usually not counted in the faculty merit-evaluation process in California. DISCUSSION AND CONCLUSIONS The impact of the published work of individual scientists and of their institutions is increasingly being assessed by the number of times their work is cited, and this quantitative measure, introduced by the Institute for Scientific Information (ISI) in 1963 (presently WoS), is now complementing and occasionally replacing the more informal peer recognition. Paraphrasing Garfield (2003), a positive consequence of the increasing use and interpretation of the ISI database is not only that it may help weed out the culture of appearances but also that it will help quantify the realities. There is much to be learned from the vast ISI data on citations, and we should use them as a feedback signal to amplify individual motivation and to calibrate an important component of our performance. Research administrators need objective criteria for evaluating the past performance and the implied future potential of individuals, departments, and institutions. The traditional criterion is the subjective so-called peer review by committees that invariably have strong biases. The new and emerging trend is to use citations. Citation analysis is not perfect, but after many years of use it has achieved a level of standardization that enables us to develop informed views of the impact of individuals, groups, and departments. By balancing the publication counts (input) with the citation counts (output) we can get a good idea of past performance. Recently, HighlyCited.com (WoS) started to collect data on the work of the “world’s most cited and influential researchers,” and it offers information about the key contributors to science and technology. Its aim is to serve as “a resource for researchers, scientists, and professors, to identify key individuals, departments, and laboratories that have made fundamental contributions to the development of science and technology in recent decades.” It is expected that corporations and government agencies will use HighlyCited.com to locate centers of excellence, to make policy decisions, and to optimize the distribution of funding. At present, the database of HighlyCited.com includes records of only several hundred “top researchers” in each of two dozen categories, including the Life Sciences, Medicine, the Physical Sciences, Engineering, and the Social Sciences. Analyses of the citation rates in engineering show that, overall, about 80% of all published papers in engineering journals never get cited, and almost half of those cited never get more than one citation. The conventional wisdom is that citations are the glue that bonds a research paper to the body of knowledge in a particular field and a measure of the paper’s importance. Thus, a careful analysis of the ISI data can offer academics, university administrators, and government officials a great deal to think

236IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

about. Citations are also a vehicle that places the journal paper in the historical framework of the field and shows how the ideas and methods evolve. That is so when the target audience is the cientific and research community. However, this view point changes when the target audience is the professional community. Practicing engineers read the papers to improve their knowledge, but do not cite the work. Therefore many of these uncited papers are not useless. They can be valuable and can have impact, leading to the improvements of the engineering practice. What is lacking at present is a quantitative approach which can measure their educational impact. Recntly some publishers have sterted to monitor the number of times published papers are viewed and/or downloaded by the users. Hopefully some of the leading search engines like MAS, WoS and Google Scholar, will soon include the number of downlads of a paper in their quantitative atriburtes of the publications they monitor. For the development of the civil engineering (Earthquake Engineering) the professional journals are as important as the highly ranked SCI scientific journals. The ultimate purpose of the research is the implementation of the results in the design practice and the improvements of the engineering practice (Isaković 2014). The small number of references in the papers that were published before the publish-or-perish era resulted, in part, from lower publication rates before the 1960s. Today, with modern electronic information systems, the small number of references in Earthquake Engineering papers and books probably reflects a lack of knowledge, hubris, or both. Those of us who teach Earthquake Engineering must try to change this trend because the innovation abilities of our students can grow through broad and multidisciplinary education that requires exposure to the history of many classical discoveries. Finally, higher citation rates will bring about more visibility to Earthquake Engineering and deserved recognition for the many contributions our profession makes to society. The leading Civil Engineering faculties in the CMMSS countries have a long and well-recognized reputation, which is affirmed by the many cohorts of outstanding engineers they have produced over the years. However, to continue to grow, to be competitive, and to be able to serve their respective populations well, they must find ways to increase their performance thresholds and to take advantage of the new measures of excellence in spite of the limitations and constraints imposed by their relatively low GDP. When we asked why the Univ. of Ljubljana is ranked so high Prof. Isaković explained that there were several factors that had positive impact on the research in Slovenia, in general, not only in the civil engineering. First the long-term state research policy, governed by the Research State Agency (ARRS) was to build the human resources for the research. A programme called “Young researchers” has been established about 30 years ago. Young scientists have been fully financed by the state for their research leading to the Ph.D. theseis. In this way the IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

circle of the researchers was extended and not limited to certain small groups (e.g. family- related in-breeding was avoided). Second, Slovenia became the member of EU, and it is actively included in the European research network. This expanded the opportunities for international collaboration and additional research funding could be obtained. According to the data, published by the Slovenian statistical agency, approximately half of the funding for the research is provided by different EU projects (for all science disciplines). The results of the funded research are regularly evaluated, and used to define the duration of the funding. The successful programmes have been funded for up to six years (the minimum period of funding is 3 years). The evaluation is partly quantitative and partly peer review based. The reviewers are nominated from abroad. The researchers are evaluated based on the number of papers, number of citations and the funds received from the industry. The papers are ranked based on the impact factors of the journal where they are published. Special attention is devoted to papers published in the journals, which are ranked as the first or the second in the respective field. The policy of Univ. of Ljubljana is similar. Among other criteria professors are promoted based on the certain number of publications, citations and international collaboration. The result is that the researchers are highly motivated to write the papers in the highly ranked journals (Isaković 2014). The size of the teaching staff of some of the leading universities in the CMMSS countries is large compared with most of the North American Civil Engineering departments. In part, this is because some have their own professors to teach mathematics and physics, a practice that is virtually nonexistent in California. The Civil Engineering faculty in Belgrade has 98 professors (28 full + 28 associate + 42 assistant professors), who staff eight sub-departments (6 + 6 + 4 in Mechanics and Theory of Structures; 7 + 2 + 7 in Materials and Structures; 3 + 1 + 5 in Management, Technology, and Information Technology; 0 + 1 + 4 in Geotechnical Engineering; 5 + 2 + 11 in Hydrotechnology and Water Environmental Engineering; 3 + 2 + 3 in Roads, Airports, and Railroads; 2 + 9 + 4 in Geodetics and Geoinformatics; and 2 + 5 + 4 in Mathematics, Physics, and Descriptive Geometry). Department of Civil Engineering at the University St. Kiril and Matodij (UKIM) in Skopje has 36 professors (24 full + 4 associate + 8 assistant professors). With such large capacities, these departments have the potential to become world centers for educating Civil Engineers in essentially all areas of specialization. Regarding the main topic that is discussed in this paper, they also have the required manpower to teach all aspects of Earthquake Engineering. They only need to increase their relative ranks and the associated recognition and visibility parameters, which are used by data-mining leaders such as the Thomson Reuters ISI Web of Knowledge, Microsoft Academic Search (MAS), and Google Scholar. The ranking tools used and discussed in this paper are based on the research productivity as measured by the volume and relative quality of the publications of re237

search results in the leading journals around the world. As such, it must be acknowledged that these indicators reflect almost entirely the productivity of the master’s and doctoral-level programs at the respective universities and do not measure directly the quality and the comprehensiveness of their undergraduate programs. The first author of this paper is an alumnus of the University of Belgrade (Dipl. Ing. in 1965), and can testify, based on his own experience, that there are no leading North American universities that offer undergraduate engineering education as complete as that of the University of Belgrade and other leading universities in the CMMSS countries. Obviously, in the long run, it will be necessary to develop entirely different and meaningful ranking criteria that will be able to measure the overall acquired knowledge and engineering capabilities of the undergraduates from the universities in the CMMSS countries, but in the meantime the administrators of these universities will do well to explore the organizational changes that will increase the recognition and ranking of their graduate programs as well. By increasing their international ranking, the leading universities in the CMMSS countries should be able to attract international students, who will in future, in increasing numbers, be looking for quality education at a substantially lower overall cost. At the time of this writing the cost of attending a private university in the United States is approaching $50,000 per year. In a few years, when the cost of an undergraduate degree at such universities will be close to a quarter of a million dollars, many parents will welcome the opportunity to send their children to highly ranked foreign universities with first-rate educational programs at a substantially lower cost. Systematic decline in the MAS ranks of many European and North American organizations should serve as a warning to trigger discussions and searches for the aggressive new strategies on how to reverse these trends. The size of the populations in the Far East and their emerging economic power are rapidly creating environments in which their research and academic standards are surpassing those of the leading European and American institutions. The CMMSS countries will do well to join these discussions and contribute methods and ideas on how to reverse these trends. ACKNOWLEDGEMENTS We are indebted to our colleagues from leading universities in the CMMSS countries for their excellent and constructive comments and suggestions, which led to many improvements in this manuscript. REFERENCES [1] Ambraseys, N., & Bilham, R. (2011). Corruption kills. Nature, 469,153–155.

[2] Biot, N., Biot, M. A., & Trifunac M. D. (2007). Early history of the response spectrum method, Dept. of Civil Engineering, (Report CE 07-01). Los Angeles, California: University of Southern California. [3] Frank, M. (2003). Impact factors: Arbiter of excellence? J. of the Medical Library Association, 91(1), 4–6. [4] Garfield, E. (2003). The meaning of the impact factor. Int. J. Clin. Health Psychol., 3(2), 269–363. [5] Hamilton, D. P. (1991a). Research papers: Who’s uncited now? Science, Jan. 4, 1991, p. 25. [6] Hamilton, D. P. (1991b). Publishing by and for?— the numbers. Science, December 1991, p. 1331. [7] Hirsch, J. E. (2005). An index to quantify an individual’s scientific research output. Proc. National Academy of Sciences, 102, 16569–16572. [8] Isaković, T. (2014). Personal communication. [9] Latour, B. (1987). Science in action, Milton Keynes. Maidenhead, Berkshire, U.K.: Open University Press, McGraw-Hill Education. [10] Trifunac, M. D. (2004a). A note on publication and citation rates of J. N. Brune, Proc. Brune Symposium. Reno, Nevada: Univ. of Nevada, November 2004, pp. 18–19. [11] Trifunac, M. D. & Lee, V. W. (2004b). A study of the relative ranking of twelve faculty of the USC Civil Engineering Department—Experiments with Science Citation Index, Report CE 04-03, Dept. of Civil Eng. Los Angeles, California: University of Southern California.. [12] Trifunac, M.D. (2005a). On publication rates in Earthquake Engineering. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 25(6), 413–420. [13] Trifunac, M. D. (2005b). Are we ignoring our own? Proc. of Earthquake Engineering in the 21st Century to mark 40th anniversary of IZIIS - Skopje, Keynote Lecture, August 28–Sptember 1, 2005, Skopje and Ohrid, Macedonia. [14] Trifunac, M. D. (2005c). Scientific citations of M. A. Biot, Proc. Biot centennial conference, Norman, Oklahoma. , In Abousleiman, Y.N. Cheng, A. H., & Ulm, F. J. (Eds.), Poromechanics III (11–17). [15] Trifunac, M. D. (2006a). On Citation rates in Earthquake Engineering. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 26(11), 1049–1062. [16] Trifunac, M. D. (2006b). A note on publication and citation rates of female academics in Earthquake Engineering. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 26(11), 1063–1075. [17] Trifunac, M. D. (2008). 75th anniversary of the response spectrum method—A historical review. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 28(9), 676–685.

238IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 226–238

PROCENA STANJA, OJAČANJE I SANACIJA ZIDANIH ZGRADA PREMA EVROKODU 8 ASSESSMENT, STRENGTHENING AND REPAIR OF MASONRY BUILDINGS ACCORDING TO EUROCODE 8 UDK: 006.44:699.841.042.7(4)?? Stručni rad

Prof. dr Đorđe LAĐINOVIĆ, dipl. inž. građ. Prof. dr Vlastimir RADONJANIN, dipl. inž. građ. Prof. dr Mirjana MALEŠEV , dipl. inž. građ. REZIME U našoj zemlji, kao i u okruženju, stambeni objekti za individualno i kolektivno stanovanje najčešće su građeni kao zidane konstrukcije od nearmiranih zidova sa ili bez vertikalnih serklaža. Zidane zgrade su se tokom dogođenih zemljotresa, kako u našoj zemlji, tako i širom sveta, pokazale kao objekti koji su veoma “ranjivi” tokom jakih, pa čak i umerenih zemljotresa. Oštećenja zidanih zgrada usled zemljotresa po pravilu izazivaju veliku materijalnu štetu, a često i veliki broj broj izgubljenih ljudskih života. U radu je dat kratak prikaz evropskog standarda EN 1998-3 koji služi za procenu stanja i ojačanje postojećih zgrada u seizmički aktivnim područjima. Ključne reči: zidane zgrade, zemljotres, procena stanja, oštećenja, sanacija, ojačanje SUMMARY In our country, as well as in neighboring countries, residential buildings for individual and collective housing are usually built as structures with unreinforced or confined masonry walls. Masonry buildings during the earthquakes, both in our country and around the world, shown as structures that are very “vulnerable” during strong and even moderate earthquakes. Damage of masonry buildings due to earthquakes typically cause great property damage and often a large number of lives lost. The paper gives a brief overview of the European standard EN 1998-3, which is used for structural assessment and strengthening of existing buildings in seismically active areas. Key words: masonry buildings, earthquake, assessment, damage, repair, strengthening 1. UVOD Kako se u našoj zemlji uskoro očekuje uvođenje evropskim normi (Evrokodova) kao naših tehničkih propisa za projektovanje građevinskih konstrukcija, u radu je dat kratak prikaz osnovnog koncepta procene stanja i ojačanja zidananih zgrada u seizmičkim područjima saglasno Evrokodu EN 1998-1 [1] i EN 1998-3 [2]. Projektovanje i građenje novih zidanih zgrada u trusnim područjima se sprovodi saglasno Evrokodu 8 [3], [4], dok se za procenu seizmičke otpornosti postojećih zgrada i njihovo eventualno ojačanje i sanaciju dodatno primenjuju odredbe Evrokoda EN 1998-3. Procena stanja nosećih konstrukcija zgrada prema Evrokodu EN 1998-3 je kvantitativni postupak određivanja da li postojeća neoštećena ili oštećena zgrada zadovoljava potrebno granično stanje za odgovarajuće Adresa autora: Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka, Departman za građevinarstvo i geodeziju, Novi Sad, Trg Dositeja Obradovića 6, E-mail: l[email protected] [email protected] [email protected]

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 239–248

seizmičko dejstvo koje se razmatra. Cilj ovog standarda je da obezbedi kriterijume za evaluaciju seizmičkog ponašanja postojećih konstrukcija zgrada, da opiše pristup pri izboru potrebnih korektivnih mera i da postavi dalje kriterijume za projektovanje mera ojačanja kao što su koncepcija, analiza konstrukcije uključujući i intervencijske mere, konačno dimenzionisanje novih delova konstrukcije i njihovih veza sa postojećim konstrukcijskim elementima. Evrokod EN 1998-3 je namenjen proceni stanja pojedinačnih zgrada, radi odlučivanja o potrebama za konstrukcijskim intervencijama i radi projektovanja mera za ojačanje koje mogu biti potrebne. Ovaj standard nije namenjen proceni povredljivosti naselja ili grupa zgrada za izračunavanje seizmičkog rizika u razne svrhe (npr. radi utvrđivanja rizika osiguranja, radi ublažavanja rizika za postavljanje prioriteta, itd.). Ovaj standard se bavi samo konstrukcijskim aspektima seizmičke procene i ojačanja, što čini samo jednu komponentu šire strategije za ublažavanje seizmičkog rizika. Ovaj standard se može primeniti nakon što se po239

stavi zahtev za procenu stanja određene zgrade. Uslovi pod kojima je moguće zahtevati seizmičku procenu stanja pojedinačnih zgrada – što može dovesti do njihovog ojačanja – nisu obuhvaćeni ovim standardom. 2. PROCENA STANJA ZIDANIH ZGRADA PREMA STANDARDU EN 1998-3 2.1. Zahtevi ponašanja i granična stanja Osnovni zahtevi odnose se na stepen oštećenja konstrukcije nakon zemljotresa i definisani su preko tri granična stanja (Limit States – LS): “blizu rušenja” (Near Collapse – NC), “značajno oštećenje” (Significant Damage – SD) i “ograničenje oštećenja” (Damage Limitation – DL). Ova granična stanja karakteriše sledeće: – Granično stanje blizu rušenja (NC). Konstrukcija je teško oštećena, sa niskom preostalom bočnom nosivošću i krutošću, iako su verikalni elementi još uvek sposobni da prihvate vertikalna opterećenja. Većina nekonstrukcijskih elemenata je srušena. Prisutne su velike zaostale deformacije (drifts). Konstrukcija je blizu loma i verovatno ne bi preživela novi zemljotres, čak i umerenog inteziteta. – Granično stanje značajnog oštećenja (SD). Konstrukcija je značajno oštećena, sa malom preostalom bočnom nosivošću i krutošću, a vertikalni elementi su sposobni da prihvate vertikalna opterećenja. Nekonstrukcijski elementi su oštećeni, iako pregrade i ispune nisu pretrpele lom izvan svoje ravni. Prisutne su zaostale deformacije (drifts) srednje veličine. Konstukcija može da pretrpi naknadne potrese srednjeg intenziteta. Konstrukcija će verovatno biti neekonomična za sanaciju. – Granično stanje ograničenja oštećenja (DL). Konstrukcija je samo lako oštećena, sa nosećim elementima kod kojih je sprečeno značajnije tečenje i kod kojih su zadržana svojstva nosivosti i krutosti. Kod nenosećih elemenata, kao što su pregrade i ispune, mogu se pojaviti raspodeljene prsline, ali se oštećenja mogu ekonomično sanirati. Trajne deformacije (drifts) su neznatne. Nisu potrebne nikakve mere za sanaciju konstrukcije. Odgovarajući nivoi zaštite, za svako granično stanje, postižu se izborom povratnog perioda seizmičkog dejstva. Povratni periodi pripisani različitim graničnim stanjima, koji treba da se primene u nekoj državi mogu se naći u njenom Nacionalnom aneksu. Zaštita koja se obično smatra prikladnom, ostvaruje se izborom sledećih vrednosti za povratne periode: a) granično stanje blizu rušenja (NC): 2.475 godina, koji odgovara verovatnoći prekoračenja od 2% u 50 godina; b) granično stanje značajnog oštećenja (SD): 475 godina, koji odgovara verovatnoći prekoračenja od 10% u 50 godina; i c) granično stanje ograničenja oštećenja (DL): 225 godina, koji odgovara verovatnoći prekoračenja od 20% u 50 godina. Usaglašenost sa zahtevima ponašanja postiže se usvajanjem odgovarajućeg nivoa seizmičkog dejstva, metoda analize, kao i primenom odgovarajućih postupaka provere kapaciteta nosivosti i/ili deformacija i konstruisanja detalja sadržanim u ovom delu EN 1998, u skladu sa različitim konstrukcijskim materijalima u

njihovoj oblasti primene (npr. beton, čelik, elementi za zidanje). Pri verifikaciji konstrukcijskih elemenata, napravljena je razlika između “duktilnih” i “krtih” elemenata. Osim u slučaju korišćenja pristupa zasnovanog na primeni faktora ponašanja (q faktora), “duktilni” elementi se verifikuju proverom da zahtevi (demands) ne prekoračuju odgovarajuće kapacitete u funkciji deformacija. “Krti” elementi se verifikuju proverom da zahtevi ne prekoračuju odgovarajuće kapacitete u funkciji nosivosti. Alternativno, može se koristiti pristup zasnovan na primeni q faktora, u kojem se koristiti seizmičko dejstvo redukovano pomoću q faktora. Za dokaz sigurnosti svi konstrukcijski elementi treba da se verifikuju proverom da veličina zahteva usled redukovanog seizmičkog dejstva, ne prekoračuju odgovarajuće kapacitete nosivosti. Za proračun kapaciteta duktilnih ili krtih elemenata, koriste se srednje vrednosti karakteristika postojećih materijala direktno dobijenih iz in-situ ispitivanja i iz dodatnih izvora podataka, koje su podeljene odgovarajućim faktorima pouzdanosti (videti poglavlje 2.2), uzimajući u obzir dostignuti nivo znanja. Za nove ili dodate materijale koriste se nominalne karakteristike saglasno tehičkim propisima. Neki od postojećih konstrukcijskih elemenata mogu biti označeni kao “sekundarni seizmički elementi” u skladu sa definicijama u EN 1998-1, deo 4.2.2 (1)P, (2) i (3). “Sekundarni seizmički elementi” se verifikuju na isti način kao i primarni, ali se koriste manje konzervativne procene njihovih kapaciteta nego za elemente koji su razmatrani kao “primarni seizmički”. 2.2. Podaci za procenu stanja konstrukcije Pri proceni seizmičke otpornosti postojećih konstrukcija prema Evrokodu EN 1998-3, ulazni podaci za procenu stanja nekog objekta se prikupljaju iz raznovrsnih izvora, uključujući: a) dostupnu dokumentaciju svojstvenu ispitivanoj zgradi; b) bitne izvore opštih podataka (npr. tehnički propisi i standardi); c) terenska istraživanja; i d) u većini slučajeva, in-situ i/ili laboratorijska merenja i ispitivanja. Potrebno je uraditi unakrsne kontrole za podatke sakupljene iz različitih izvora, radi smanjenja nepouzdanosti. Podaci za evaluaciju noseće konstrukcije treba da obuhvate sledeće tačke: – Određivanje konstrukcijskog sistema i njegove usaglašenosti sa kriterijumima regularnosti datih u EN 1998-1. Podaci se prikupljaju ili terenskim istraživanjima ili iz originalnih crteža projekta, ukoliko su dostupni. U ovom drugom slučaju, podatke o mogućim konstrukcijskim izmenama nakon izgradnje objekta takođe treba pribaviti. – Određivanje tipa fundiranja zgrade. – Određivanje kategorije tla prema klasifikaciji datoj u EN 1998-1. – Podaci o sveukupnim dimenzijama i karakteristikama poprečnih preseka elemenata zgrade i mehaničkim karakteristikama i stanju primenjenih materijala. – Podaci o nedostacima materijala koji se mogu odrediti i o neadekvatnim rešenjima detalja.

240IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 239–248

Tabela 1. Nivoi znanja i odgovarajuće metode analize konstrukcije Nivo znanja

Geometrija

KL1

KL2

Iz originalnih crteža konstrukcije sa uzorkom vizuelnog izveštaja ili iz potpunog izveštaja

KL3

Detalji

Materijali

Simulirano projektovanje saglasno postojećoj praksi i iz ograničenog in-situ pregleda Iz nepotpunih originalnih crteža detalja konstrukcije sa ograničenim in-situ pregledom ili iz proširenog in-situ pregleda Iz originalnih crteža detalja konstrukcije sa ograničenim in-situ pregledom ili iz sveobuhvatnog in-situ pregleda

Analiza

CF

Unapred definisane vrednosti saglasno standardima u trenutku građenja LF – MRS*) CFKL1 i iz ograničenog in-situ ispitivanja Iz originalne tehničke dokumentacije sa ograničenim in-situ ispitivanjem Sve CFKL2 ili iz proširenog in-situ ispitivanja Iz originalnih izveštaja ispitivanja sa ograničenim in-situ ispitivanjem ili Sve CFKL3 iz sveobuhvatnog in-situ ispitivanja

*) LF: Lateral Force procedure – postupak bočnih sila, MRS: Modal Response Spectrum analysis – analiza modalnog spektra odgovora

– Podaci o seizmičkim projektnim kriterijumima korišćenim za početno projektovanje, uključujući i vrednost faktora redukcije sila (faktora ponašanja q), ako je primenljivo. – Opis trenutne i/ili planirane namene zgrade (sa identifikacijom klase značaja prema EN 1998-1). – Ponovna procena nanetih dejstava uzimajući u obzir namenu zgrade. – Podaci o tipu i stepenu prethodnih i prisutnih oštećenja konstrukcije, ukoliko postoje, uključujući i ranije mere sanacije. U cilju izbora prihvatljive vrste analize i odgovarajuće vrednosti faktora pouzdanosti, definisana su tri nivoa znanja: 1) KL1 – ograničeno znanje; 2) KL2 – normalno znanje; i 3) KL3 – potpuno znanje. Faktori koji određuju odgovarajući nivo znanja (tj. KL1, KL2 ili KL3) su: a) geometrija: geometrijska svojstva konstrukcijskog sistema i onih nenosećih elemenata (npr. pregradni zidovi) koji mogu da utiču na odgovor konstrukcije; b) detalji: obuhvataju količinu i plan armature kod armiranog betona, spojeve između čeličnih elemenata, spojeve spratnih dijafragmi sa delom konstrukcije za bočnu otpornost, veze i malterske spojnice zidanih elemenata i prirodu svih armiranih elemenata u zidanim konstrukcijama; i c) materijali: mehanička svojstva materijala noseće konstrukcije. Ostvareni nivo znanja određuje dozvoljene metode analize (tabela 1), kao i vrednosti koje će se usvojiti za faktore pouzdanosti CF. Vrednosti faktora pouzdanosti za upotrebu u nekoj zemlji mogu se naći u njenom Nacionalnom aneksu, a preporučene vrednosti su: CFKL1 = 1,35, CFKL2 = 1,20 i CFKL3 = 1,00. Ostvareni nivo znanja određuje dozvoljene metode analize (videti 4.4), kao i vrednosti koje će se usvojiti za faktore pouzdanosti (confidence factors – CF). Postupci za dobijanje potrebnih podataka dati su u 3.4. Nivo znanja KL1 odgovara sledećem stanju saznanja o predmetnom objektu: 1) Geometrija: ukupna geometrija konstrukcije i dimenzije elemenata su poznati ili a) iz izveštaja na osnovu IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 239–248

pregleda objekta ili b) iz originalnih crteža konstrukcije, korišćenih i za originalno građenje i za sve naredne modifikacije. U drugom slučaju potrebno je proveriti na licu mesta dovoljan uzorak dimenzija kako opšte geometrije tako i dimenzija elemenata. Ukoliko postoje velika odstupanja od postojećih crteža konstrukcije, treba izvesti potpunije premeravanje dimenzija. 2) Detalji: konstrukcijski detalji nisu poznati iz crteža detalja konstrukcije, ali se mogu pretpostaviti na osnovu simuliranog projektovanja u skladu sa uobičajenom praksom u vreme građenja; u ovom slučaju, treba sprovesti ograničenu kontrolu najkritičnijih elemenata radi ispitivanja podudarnosti pretpostavki sa stvarnim stanjem. U protivnom, potreban je obimniji in-situ pregled. 3) Materijali: nisu dostupni neposredni podaci o mehaničkim svojstvima konstrukcijskih materijala ni iz originalne projektne tehničke dokumentacije ni iz originalnih izveštaja ispitivanja. Podrazumevane vrednosti treba pretpostaviti u skladu sa standardima u trenutku građenja, propraćene ograničenim in-situ ispitivanjima za najkritičnije elemente. Normalno znanje KL2 odgovara sledećem stanju saznanja: 1) Geometrija: ukupna geometrija konstrukcije i dimenzije elemenata su poznati ili a) iz proširenog izveštaja ili b) iz originalnih crteža konstrukcije, korišćenih i za originalno građenje i za sve naredne modifikacije (u ovom slučaju provera se sprovodi kao kod ograničenog nivoa znanja – KL1). 2) Detalji: detalji konstrukcije su poznati ili iz proširenih in-situ ispitivanja ili iz nepotpunih crteža detalja konstrukcije. U drugom slučaju, potrebno je izvesti ograničene in-situ preglede najkritičnijih elemenata radi utvrđivanja podudarnosti dostupnih podataka sa stvarnim stanjem. 3) Materijali: podaci o mehaničkim svojstvima materijala za građenje dostupni su ili iz proširenih in-situ ispitivanja ili iz originalne projektne tehničke dokumentacije. U drugom slučaju, treba izvesti ograničeno in-situ ispitivanje. 241

nja:

Nivo znanja KL3 odgovara sledećem stanju sazna-

1) Geometrija: ukupna geometrija konstrukcije i dimenzije elemenata su poznati ili a) iz sveobuhvatnih izveštaja ili b) iz kompletnog seta crteža konstrukcije korišćenih i za originalno građenje i za sve naredne modifikacije (u ovom slučaju provera se sprovodi kao kod ograničenog nivoa znanja – KL1) 2) Detalji: detalji konstrukcije su poznati ili iz sveobuhvatnih in-situ istraživanja ili iz kompletnog seta crteža detalja konstrukcije. U drugom slučaju, treba izvesti ograničene insitu preglede najkritičnijih elemenata radi utvrđivanja podudarnosti dostupnih podataka sa stvarnim stanjem. 3) Materijali: podaci o mehaničkim svojstvima materijala za građenje dostupni su ili iz sveobuhvatnih in-situ ispitivanja ili iz originalnih izveštaja ispitivanja. U drugom slučaju, treba izvesti ograničeno in-situ ispitivanje. Sakupljeni podaci treba da budu dovoljni za izvođenje lokalnih provera kapaciteta elemenata i za uspostavljanje proračunskog modela za seizmičku analizu konstrukcije. Evaulaciju konstrukcije zasnovanu na stanju ograničenog znanja, treba izvršiti preko linearne statičke ili dinamičke analize, dok se za normalno i potpuno znanje, evaulacija konstrukcije može izvesti linearnim ili nelinearnim metodama analize, bilo statičkim ili dinamičkim. Pri verifikaciji konstrukcijskih elemenata u EN 1998-3 je napravljena razlika između “duktilnih” i “krtih” elemenata. Osim u slučaju korišćenja pristupa zasnovanog na primeni q faktora, “duktilni” elementi se verifikuju proverom da zahtevi (demands) ne prekoračuju odgovarajuće kapacitete u funkciji deformacija, dok se “krti” elementi verifikuju proverom da zahtevi ne prekoračuju odgovarajuće kapacitete u funkciji nosivosti. Za proračun kapaciteta duktilnih ili krtih elemenata koriste se srednje vrednosti karakteristika postojećih materijala direktno dobijenih iz in-situ ispitivanja i iz dodatnih izvora podataka, koje su podeljene odgovarajućim faktorima pouzdanosti CF, uzimajući u obzir dostignuti nivo znanja. Za nove ili dodate materijale koriste se nominalne karakteristike. 3. IDENTIFIKACIJA GEOMETRIJE, DETALJA I MATERIJALA ZIDANIH ZGRADA Za utvrđivanje materijala, geometrije i detalja kod zidanih zgrada, sledeći aspekti treba da budu pažljivo ispitani: – Vrsta elemenata za zidanje (npr. glina, beton, ošupljena ili puna opeka, itd.). – Fizičko stanje zidanih elemenata i prisustvo bilo kakvog vida degradacije. – Oblik zidanih elemenata i njihovih spojeva, kao i kontinuitet prenosa sila između onih elemenata koji čine sistem za prihvatanje bočnih sila. – Osobine sastavnih materijala zidanih elemenata i kvalitet spojeva.

– Prisustvo i način pričvršćivanja fasadnih obloga, prisustvo nenosećih komponenti, rastojanje između pregradnih zidova i sl. – Informacije o susednim objektima koji potencijalno mogu imati uticaja na razmatranu zgradu. Sakupljeni podaci koji se odnose geometriju zidanih zgrada i njenih nosećih elemenata, treba da sadrže sledeće stavke: – Veličina i položaj svih smičućih (nosećih) zidova, uključujući njihovu visinu, dužinu i debljinu. – Dimenzije elemenata za zidanje. – Položaj i veličinu otvora u zidovima (vrata, prozori). – Raspodelu gravitacionih opterećenja na noseće zidove. Za procenu stanja postojećih zidanih zgrada veoma je važno da se prikupe i odgovarajući podaci koji se odnose na detalje. Ovi podaci treba da sadrže sledeće stavke: – Klasifikaciju zidova na nearmirane, sa serklažima ili armirane. – Prisustvo i kvalitet maltera. – Količinu horizontalne i vertikalne armature za armirane zidane zidove. – Utvrđivanje broja slojeva za višeslojne zidove, bitne razdaljine i položaj veznih greda (serklaža), ukoliko ih ima. – Za zapunjene zidove (grouted masonry – zidovi od šupljih blokova u kojima su šupljine popunjene malterom), procenu tipa, kvaliteta i mesta ispune. – Identifikaciju tipa i stanja maltera i malterskih spojnica; Ispitivanje čvrstoće, erozije i otpornosti maltera; Utvrđivanje oštećenja kao što su prsline, unutrašnje praznine, slabe komponente i deterioracija maltera. – Identifikaciju tipa i stanja spojeva između upravnih zidova. – Identifikaciju tipa i stanja spojeva izmedju zidova i tavanica i/ili krova. – Identifikaciju prisustva i položaj horizontalnih prslina u naležućim spojnicama, vertikalnih prslina u vertikalnim spojnicama između elemenata za zidanje, kao i dijagonalnih pukotina u okolini otvora. Nedestruktivna ispitivanja mogu se koristiti kako bi se izmerila i utvrdila ujednačenost kvaliteta izgradnje kao i eventualno prisustvo i stepen oštećenja. Da bi se utvrdila svojstva materijala moguće je koristiti sledeće vrste ispitivanja: – Ispitivanja zasnovana na brzini prostiranja ultrazvučnih i mehanički izazvanih talasa za otkrivanje varijacije u zapreminskoj težini i modulu elastičnosti materijala za zidanje i za utvrđivanje postojanja prslina i diskontinuiteta. – Udarni eho test za proveru ispunjenosti armiranih zidova. – Radigrafska kontrola i merenje debljine zaštitnog sloja, gde je prikladno, za potvrdu položaja čelika za armiranje.

242IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 239–248

Moguće je izvesti dodatna ispitivanja kako bi se podigao nivo pouzdanosti u osobine materijala za zidanje ili procenu stanje građevine. Moguća ispitivanja su: – Ispitivanje Šmitovim čekićem za procenu površinske čvrstoće spoljašnjih zidanih zidova. – Ispitivanja pomoću hidrauličkih presa za merenje in-situ smičuće čvrstoće zidova. Ovo ispitivanje može biti povezano sa presama koje nanose kontrolisano (mereno) vertikalno opterećenje na elemente za zidanje koji se ispituju. – Ispitivanja pomoću hidrauličkih presa za merenje in-situ vertikalnog napona pritiska u zidovima. Pomoću ovog ispitivanja obezbeđuju se podaci o raspodeli gravitacionog opterećenja, o naponima od savijanja zidova i o naponima u zidovima za oblaganje koji su pritisnuti okolnim betonskim okvirom. – Ispitivanje pritisnute dijagonale za proračun smičuće nosivosti i modula smicanja zidova. – Destruktivna ispitivanja u velikoj razmeri u određenim oblastima ili kod pojedinih elemenata, za povećavanje nivoa pozdanosti u ukupne osobine konstrukcije ili za pružanje određenih informacija kao što je nosivost zida upravno na njegovu ravan, ponašanje spojeva i otvora, kapacitet deformacije i nosivost u ravni zida i sl. 4. PRORAČUNSKI MODEL, METODE ANALIZE I DOKAZ SIGURNOSTI Projektno seizmičko dejstvo za procenu seizmičke otpornosti postojećih zgrada kombinuje se sa odgovarajućim stalnim i promenljivim dejstvima u skladu sa odredbama datim u EN 1998-1, deo 3.2.4. Uticaji od seizmičkih dejstava, koji se kombinuju sa uticajima od dru-

gih stalnih i promenljivih opterećenja, mogu se odrediti koristeći jedan od narednih metoda analize: – analiza bočnih sila (linearna), – modalna analiza spektra odgovora (linearna), – nelinearna statička (pushover) analiza, – nelinearna vremenska dinamička (time history) analiza, – pristup zasnovan na primeni q faktora. Na osnovu informacija sakupljenih na prethodno opisan način, postavlja se proračunski model konstrukcije. Model treba da bude takav da se uticaji od dejstava u svim konstrukcijskim elementima mogu odrediti za odgovarajuće kombinacije seizmičkih opterećenja. Pri postavljanju modela za analizu, treba proceniti krutost zidova uzimajući u obzir deformacije i od savijanja i od smicanja, koristeći krutost isprskalih preseka. Ukoliko ne postoje preciznije procene, oba doprinosa krutosti (koja potiču i od savijanje i od smicanja) mogu se uzeti kao jedna polovina odgovarajućih krutosti elemenata sa neisprskalim presecima. Zidani nadvoji mogu se u proračunskom modelu uvesti kao vezne grede između dva zidna elementa. Analiza konstrukcije primenom metode bočnih sila (slika 1) moguća je uz zadovoljenje uslova datih u u EN 1998-1, deo 4.3.3.2.1, sa dodatkom sledećeg: označavajući sa ρi = Di / Ci odnos između veličine zahteva Di, dobijene iz analize usled kombinacije seizmičkog dejstva i odgovarajućeg kapaciteta Ci za i-ti “duktilni” primarni element konstrukcije i sa ρmax i ρmin maksimalne i minimalne vrednosti ρi svih “duktilnih” primarnih elemenata konstrukcije sa ρi > 1, odnos ρmax / ρmin ne treba da premaši maksimalno prihvatljivu vrednost u intervalu od 2 do 3. Za proračun kapaciteta Ci u proračunskom modelu

Slika 1. Određivanje projektnog seizmičkog dejstva

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 239–248

243

konstrukcije koriste se srednje vrednosti karakteristika materijala. Pri određivanju kapaciteta momenata savijanja Ci vertikalnih elemenata, vrednost aksijalne sile može se uzeti samo od dejstva vertikalnog opterećenja. Uslovi za primenu multi-modalne spektralne metode dati su u EN 1998-1, deo 4.3.3.3.1, sa dodatnim uslovima kao kod metode bočnih sila. Nelinearna statička (pushover) analiza je nelinearna statička analiza za konstantna gravitaciona opterećenja i monotono rastuća horizontalna opterećenja. Zgrade koje ne zadovoljavaju kriterijume za regularnost u osnovi iz EN 1998-1, analiziraju se primenom prostornog modela, a analiza regularnih zgrada se može sprovesti korišćenjem dva ravanska modela, po jedan za svaki glavni horizontalan pravac zgrade. Analizu treba sprovesti najmanje za dve raspodele bočnih sila: – “uniformnu” raspodelu, zasnovanu na bočnim silama koje su proporcionalne masi bez obzira na visinu (ravnomeran odgovor ubrzanja), – “modalnu” raspodelu, proporcionalnu bočnim silama konzistentnim sa raspodelom bočnih sila određenom u elastičnoj analizi. Bočna opterećenja treba da se nanesu na mestima položaja masa u proračunskom modelu, uz uzimanje u obzir i slučajnog ekscentriciteta. Ciljno pomeranje i veza između ukupne smičuće sile u osnovi i ciljnog pomera-

nja (tj. “kriva kapaciteta” – “capacity curve”) treba da se odredi u skladu sa odredbama datim u EN 1998-1, deo 4.3.3.4. Nelinearna vremenska analiza se može primeniti pod uslovima koji su dati u EN 1998-1. U pristupu zasnovanom na primeni q faktora (q-factor approach), primenjuje se metod opisan u EN 19981, deo 4.3.3.2 ili 4.3.3.3, za dve horizontalne komponente seizmičkog dejstva. Dokaze sigurnosti za “krte” komponente/mehanizme treba izvesti sa zahtevima izračunatim iz uslova ravnoteže, na osnovu uticaja od dejstava koji se na krte komponente/mehanizme prenose preko duktilnih komponenti. U ovom proračunu svaki uticaj od dejstava, prenesen sa duktilne komponente na razmatranu krtu komponentu/mehanizam, treba uzeti jednak: – vrednosti zahteva D dobijenog iz analize, ako kapacitet C duktilne komponente, izračunat korišćenjem srednjih vrednosti karakteristika materijala, zadovoljava uslov ρ = D / C ≤ 1, – kapacitetu duktilne komponente, procenjenim pomoću srednjih vrednosti svojstava materijala koja su pomnožena faktorima pouzdanosti CF, ceneći dostignuti nivo znanja, ako je ρ = D / C > 1. U tabeli 2 je dat pregled vrednosti karakteristika materijala koje se usvajaju pri proceni zahteva i kapaci-

Tabela 2. Vrednosti karakteristika materijala i kriterijumi za analizu i dokaz sigurnosti Linearni model (LM) Zahtev Kapacitet

Nelinearni model Zahtev Kapacitet

q-faktor pristup Zahtev Kapacitet

Prihvatljivost LM (za proveru vrednosti ρi = Di/Ci): Iz analize. Koristite se srednje vrednosti svojstava u modelu.

U funkciji nosivosti. Koristite se srednje vrednosti svojstava.

U funkciji nosivosti. Koristite se srednje vrednosti svojstava Iz analize. podeljene sa CF i parcijalnim faktorom sigurnosti.

Duktilan Verifikacije (ako je usvojen LM): U funkciji deformacije. Koristite se Iz analize. srednje vrednosti svojstava podeljene sa CF. Verifikacije (ako je usvojen LM):

Tip elementa ili mehanizma (e/m)

Ako je ρ i ≤ 1: iz analize.

Krt

Ako je ρ i > 1: iz uslova ravnoteže sa nosivošću duktilnih e/m. Koristite se srednje vrednosti svojstava pomnožene sa CF.

U funkciji nosivosti. Koristite se srednje vrednosti svojstava podeljene sa CF i parcijalnim faktorom sigurnosti.

Iz analize. Koristiti se srednje vrednosti svojstava u modelu.

U funkciji nosivosti. Koristite se srednje vrednosti svojstava podeljene sa CF i parcijalnim faktorom sigurnosti.

U funkciji nosivosti. Koristite se srednje vrednosti svojstava podeljene sa faktorom CF i parcijalnim faktorom sigurnosti.

U skladu sa relevantnim odeljkom iz EN1998-1: 2004.

244IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 239–248

teta elemenata za sve vrste analiza, kao i kriterijumi koje treba pratiti pri dokazu sigurnosti duktilnih i krtih elemenata za sve vrste analiza. Linearne metode analize za procenu efekata zemljotresa na postojeće objekte se mogu primeniti pod sledećim uslovima: – Zidovi za prijem bočnog optetećenja su pravilno raspoređeni u oba horizontalna pravca. – Zidovi su kontinualni duž svoje visine. – Tavanice imaju dovoljnu krutost u svojoj ravni i dovoljno su spojeni sa zidovima da kao krute dijafragme mogu raspodeliti inercijalne sile na zidove. – Tavanice na suprotnim stranama zajedničkog zida su na istoj visini. – Na svakom spratu odnos između bočnih krutosti u sopstvenoj ravni najkrućeg zida i najslabijeg primarnog seizmičkog zida, procenjen uz vođenje računa o postojanju otvora, ne treba da prelazi vrednost 2,5. – Nadvoji koji su uključeni u proračunski model su napravljeni ili od blokova koji su adekvatno spojeni sa onima u susednim zidovima ili imaju vezne grede. Nelinearne metode analize (statičke i/ili dinamičke) treba primeniti u slučaju kada prethodni uslovi nisu ispunjeni. U ovom slučaju se kapacitet definiše u funkciji pomeranja vrha zgrade (krova). Zahtev (demand) za razmatrano seizmičko dejstvo, koji se upoređuje sa kapacitetom, uzima se kao pomeranje vrha zgrade koje odgovara ciljnom pomeranju (target displacement) saglasno odredbama EN 1998-1. Za procenu kapaciteta koriste se proračunski modeli za globalnu procenu zgrade i modeli za procenu nosećih elemenata, svaki u zavisnosti od posmatranog graničnog stanja. Kriterijumi procene dati u funkciji globalne ocene odgovora zgrade zasnovane na primeni nelinearnih analiza koriste se za granično stanje blizu rušenja (NC) i granično stanje značajnog oštećenja (SD). Pri razmatranju graničnog stanja blizu rušenja, za granični kapacitet pomeranja uzima se pomeranje vrha zgrade pri kojem ukupna smičuča sila u osnovi zgrade, usled progresivnog oštećenja i loma pojedinih elemenata sistema za prijem bočnog opterećenja, opadne ispod 80% maksimalne nosivosti konstrukcije. Pri razmatranju graničnog stanja značajnog oštećenja može se uzeti da globalni kapacitet iznosi 3/4 graničnog kapaciteta pomeranja definisanog za stanje blizu rušenja. Za granično stanje ograničenog oštećenja (DL), moguća su dva pristupa: – Ako se primenjuje linearna analiza, kriterijum za globalnu procenu definiše se u funkciji ukupne smičuće sile u osnovi zgrade u horizontalnom pravcu seizmičkog dejstva. Može se uzeti da je ukupni kapacitet jednak zbiru smičućih kapaciteta pojedinačnih zidova, pošto je on kontrolisan savijanjem ili smicanjem za horizontalni pravac seizmičkog dejstva. Zahtev (koji se upoređuje sa kapacitetom) je procenjena maksimalna smičuća sila u osnovi zgrade u tom pravcu iz linearne analize. – Ako se primenjuje nelinearna analiza, kapacitet za globalnu procenu definiše se kao tačka početka tečenja IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 239–248

(sila i pomeranje na početku tečenja) idealizovane elastične-idealno plastične veze sila – pomeranja ekvivalentnog sistema sa jednim stepenom slobode. Procena kapaciteta nosećih elemenata sprovodi se u zavisnosti od posmatranog graničnog stanja i stanja naprezanja elementa: a) Elementi izloženi dejstvu normalne sile i momenta savijanja: Za granično stanje značajnog oštećenja (SD) smatra se da je kapacitet nearmiranog zida kontrolisan savijanjem ako je njegov smičući kapacitet, dat jednačinom (3), manji od vrednosti date izrazom (6). Kapacitet nearmiranog zidanog zida koji je kontrolisan savijanjem, može se izraziti preko ugla otklona (drift) i može se usvojiti da iznosi: 0, 008 ⋅ H 0 D za primarne zidove dr =  (1) 0, 012 ⋅ H 0 D za sekundarne zidove pri čemu je D horizontalna dimenzija zida u ravni (visina poprečnog preseka zida), a H0 rastojanje između preseka u kojem je dostignut kapacitet savijanja i prevojne tačke (contraflexure point). Smičući kapacitet nearmiranog zida, kontrolisan savijanjem pod aksijalnim opterećenjem N, može se uzeti kao: = Vf

D⋅N (1 − 1,15 ⋅ν d ) (2) 2 ⋅ H0

gde je νd normalizovana aksijalna sila:

νd =

N (3) D ⋅ t ⋅ fd

U izrazu (3) t je debljina zida, dok je sa fd je označena vrednost: fd =

fm (4) CFm

gde je fm srednja čvrstoća pri pritisku koja se dobija iz in-situ ispitivanja i dodatnih izvora informacija, a CFm je vrednost faktora pouzdanosti zida za odgovarajući nivo znanja.  Za granično stanje ograničenog oštećenja (DL), kapacitet zida kontrolisan savijanjem se može izraziti preko ugla otklona datim izrazom (1), dok se za granično stanje blizu rušenja (NC) može usvojiti da ugao otklona iznosi 4/3 vrednosti date jednačinom (1). b) Elementi izloženi dejstvu smičuće sile: Za granično stanje značajnog oštećenja (SD) smatra se da je kapacitet nearmiranog zida kontrolisan smicanjem ako je vrednost smičućeg kapaciteta data jednačinom (6), manja ili jednaka vrednosti koja je data izrazom (2). Kapacitet nearmiranog zidanog zida koji je kontroli245

Slika 2. Naprezanje nearmiranih i zidova sa vertikalnim sekrlažima od seizmičkog dejstva [4]

san smicanjem, može se izraziti preko ugla otklona (drift) i može se usvojiti da iznosi: 0, 004 za primarne zidove dr =  (5) 0, 006 za sekundarne zidove Smičući kapacitet nearmiranog zida koji je kontrolisan smicanjem jednak je: V f = fν d ⋅ D ′ ⋅ t (6) gde je t je debljina zida, D’ visina pritisnute zone poprečnog peseka zida (slika 2), a fνd čvrstoća zida na smicanje uzimajući u obzir prisustvo vertikalnog opterećenja: fν d fν m 0 + 0, 4 =

N (7) D′ ⋅ t

U (7) je sa fνm0 obeležena srednja čvrstoća na smicanje bez prisustva vertikalnog opterećenja, a fm srednja čvrstoća na pritisak, obe dobijene iz in-situ ispitivanja i dodatnih izvora informacija i podeljene faktorom pouzdanosti, ceneći dostignuti nivo znanja. Za primarne seizmičke zidove, obe čvrstoće materijala se dalje dele sa parcijalnim koeficijentom sigurnosti za elemente za zidanje u skladu sa EN1998-1, deo 9.6. Za granično stanje ograničenog oštećenja (DL), kapacitet zida kontrolisan smicanjem se uzima preko ugla otklona dat izrazom (5), dok se za granično stanje blizu rušenja (NC) može usvojiti da ugao otklona iznosi 4/3 vrednosti date jednačinom (5). 5. PROJEKAT KONSTRUKCIJSKE INTERVENCIJE 5.1. Odluka o konstrukcijskim intervencijama i projekat konstrukcijske intervencije Na osnovu zaključaka o proceni stanja konstrukcije i/ili o prirodi i veličini oštećenja, potrebno je doneti odluku o konstrukcijskoj intervenciji (structural intervation).

Izbor vrste, tehnike, obima i hitnosti intervencije treba da bude zasnovan na podacima o konstrukciji sakupljenim tokom procene stanja zgrade, pri čemu treba uzeti u razmatranje sledeće aspekte: – Sve uočene velike lokalne greške treba na odgovarajući način ispraviti; – U slučaju izrazito neregularnih zgrada (i u smislu krutosti i u smislu raspodele prekomerne nosivosti), treba poboljšati regularnost konstrukcije što je više moguće i u preseku i u osnovi; – Zahtevane karakteristike regularnosti i otpornosti mogu se postići ili izmenom nosivosti i/ili krutosti odgovarajućeg broja postojećih komponenti ili uvođenjem novih konstrukcijskih elemenata; – Povećanje lokalne duktilnosti treba izvesti gde god je to potrebno; – Povećanje nosivosti nakon intervencije ne sme da umanji raspoloživu globalnu duktilnost; – Posebno za zidane konstrukcije: neduktilne nadvratne grede (lintels) treba zameniti, neadekvatne spojeve između tavanica i zidova treba poboljšati, horizontalne pritiske koji deluju upravno na ravan zidova treba ukloniti. Tip konstrukcijske intervencije na pojedinim nosećim elementima i/ili zgrade u celini se može izabrati na osnovu sledećih pokazatelja: – Lokalna ili celokupna promena oštećenih ili neoštećenih elemenata (sanacija, ojačanje ili potpuna zamena), uzimajući u obzir krutost, nosivost i/ili duktilnost ovih elemenata; – Dodavanje novih konstrukcijskih elemenata (npr. ukrućenja ili zidovi ispune; čelični, drveni ili armiranobetonski horizontalni serklaži u zidanim konstrukcijama; itd.); – Izmena konstrukcijskog sistema (uklanjanje pojedinih konstrukcijskih veza; proširenje veza; uklanjanje ranjivih elemenata; izmene u cilju regularnijeg i/ili duktilnijeg rešenja);

246IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 239–248

– Dodavanje novog konstrukcijskog sistema radi prihvatanja delimičnog ili potpunog seizmičkog dejstva; – Moguća transformacija postojećih nekonstrukcijskih elemenata u konstrukcijske elemente; – Uvođenje uređaja pasivne zaštite kroz disipativne spregove (dissipative bracing) ili baznu izolaciju (base isolation); – Redukcija masa; – Ograničenje ili promena namene zgrade; – Delimično rušenje; Za neki konkretan objekat se mogu izabrati jedan ili više tipova intervencije u kombinaciji, a u svim slučajevima uticaj konstrukcijskih izmena na temelje treba uzeti u obzir. Ako je usvojena bazna izolacija, treba slediti odredbe sadržane u EN 1998-1, poglavlje 10. U svim slučajevima dokumenti koji se odnose na projektovanje ojačanja, treba da sadrže obrazloženje izabranog tipa intervencije i opis očekivanog uticaja na odgovor konstrukcije. Procedura projektovanja ojačanja treba da sadrži sledeće korake: a) konceptualno projektovanje; b) analizu; i c) odgovarajuće verifikacije. Konceptualno projektovanje treba da obuhvati sledeće: a) izbor tehnika i/ili materijala, kao i tip i oblik intervencije; b) preliminarnu procenu dimenzija dodatnih konstrukcijskih delova; i c) preliminarnu procenu promenjene krutosti ojačanih elemenata. Analiza konstrukcije na seizmička i ostala dejstva treba sprovesti u skladu sa načelima dati u poglavlju 4 ovog teksta, uzimajući u obzir promenene karaktersitika zgrade koje mogu nastati konstrukcijskim intervencijama. Dokazi sigurnosti u načelu treba da se izvedu u skladu sa prethodno navedenim postupcima verifikacije i za postojeće i za promenjene i nove konstrukcijske elemente. U dokazu sigurnosti za karakteristike postojećih materijala treba koristiti srednje vrednosti iz in-situ ispitivanja

i drugih dodatnih izvora podataka, korigovane faktorom pouzdanosti CF. Međutim, za nove ili dodate materijale, treba koristiti nominalne karakteristike bez korigovanja sa faktorom pouzdanosti CF. U slučaju da konstrukcijski sistem sačinjen od postojećih i novih konstrukcijskih elemenata, može da ispuni sve zahteve date u EN1998-1, verifikacije se mogu izvesti u skladu sa navedenim odredbama.

5.1. Specifičnosti konstrukcijskih intervencija kod zidanih zgrada U najvećem broju slučajeva, u okviru seizmičke rehabilitacije zidanih zgrada, najveća pažnja se posvećuje metodama za ojačanje vertikalnih elemenata konstrukcije. Osnovni razlog za ovakav pristup je značaj koji zidovi i stubovi imaju, kako za bočnu stabilnost, tako i za prijem gravitacionog opterećenja. U aneksu C dokumenta EN 1998-3 predviđene su sledeće tehnike sanacija i ojačanja zidanih zgrada: – sanacija pukotina, – sanacija i ojačanje spojeva zidova, – ojačanje i ukrućivanje horizontalnih dijafragmi (tavanica), – sanacija veznih greda, – ojačanje zgrada pomoću čeličnih zatega, – ojačanje višeslojnih zidova, – ojačanje zidova pomoću armiranobetonskih obvojnica ili čeličnih profila, – ojačanje zidova pomoću obavijanja polimernim mrežama. Način sanacija pukotina zavisi od širine pukotina i debljine zidova. Ako je širina pukotine relativno mala (manja od 10 mm) i ako je i debljina zida relativno mala, pukotine se mogu zapuniti malterom. Ako je širina pukotine mala, ali debljina zida nije, treba koristiti cementno injektiranje. Ukoliko je moguće trebalo bi koristiti injekcionu masu bez skupljanja. Umesto toga, za finije prsline, može se koristiti injektiranje epoksidnim materijalom. Ako su pukotine relativno široke (šire od 10 mm), oštećenu oblast treba rekonstruisati koristeći produžene (proširene) opeke ili kamen. Inače za povezivanje ivica pukotina treba koristiti spone (clamps) na lastin rep, metalne limove ili polimerne mreže. Šupljine treba ispuniti cementnim malterom odgovarajuće fluidnosti. Na mestima gde su naležući spojevi (bed-joints) pretežno u istom nivou, otpornost zidova na vertikalne pukotine može se značajno poboljšati postavljanjem kablova od upletenih žica malog prečnika ili polimernih mrežnih traka u naležuće spojeve. Za sanaciju velikih dijagonalnih pukotina, mogu se izliti vertikalni betonski serklaži u nepravilne žljebove napravljene u zidu, obično sa obe strane (slika 3). Takve serklaže treba armirati zatvorenim uzengijama Slika 3. Primer seizmičkog ojačanja zida pomoću AB vertikalnog serklaža IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 239–248

247

i podužnim šipkama. Ako se koriste kablovi od upletenih žica, oni treba da prolaze kroz betonske serklaže. Moguće je koristiti i polimerne mreže za pokrivanje jedne ili obe strane zida, u kombinaciji sa odgovarajućim malterom ili lepkom. Kako bi se poboljšao spoj zidova na mestu njihovog ukrštanja, treba koristiti unakrsno spajanje pomoću opeke ili kamena. Spoj se može učiniti efikasnijim na različite načine: – pomoću izgradnje armiranog betonskog pojasa (horizontalnih serklaža), – dodavanjem čeličnih limova ili mreža u naležuće spojeve, – pomoću umetanja kosih (nagnutih) čeličnih šipki postavljenih u rupe prethodno izbušene u zidu i njihovim naknadnim zalivanjem, – pomoću naknadnog prednaprezanja. Drvene tavanice mogu da se ojačaju i ukrute protiv nepoželjnih deformacija u ravni tavanice na sledeće načine: – zakucavanjem dodatnog (upravnog ili kosog) sloja drvenih ploča na već postojeće, – izlivanjem dodatnog armiranog betona sa zavarenom armaturnom mrežom. Dodatni sloj betona treba da ima smičući spoj sa drvenom tavanicom i treba da bude usidren u zidove, – postavljanjem ukrštenih dijagonala od ravnih čeličnih šipki usidrenih u grede i obimne zidove. Krovne rešetke treba da se ukrute i ankeruju u noseće zidove. Horizontalnu dijafragmu treba napraviti (npr. dodavanjem spregova) u nivou donjeg pojasa rešetki. Ako su postojeće vezne grede (tie beams) između zidova i tavanica oštećene, treba ih sanirati ili ponovo izgraditi. Ako u originalnoj konstrukciji zgrade ne postoje vezne grede, treba ih dodati gde god je to moguće. Dodavanje čeličnih zatega, duž zida ili poprečno na njegov pravac pružanja, sa spoljne strane ili unutar rupa izbušenih u zidu, efikasan je način spajanja zidova i poboljšanja ukupnog ponašanja zidanih zgrada. Naknadno zategnute šipke mogu se koristiti da bi se poboljšala otpornost zidova na napone zatezanja. Ako u zgradi postoje višeslojni zidovi, tada se unutrašnje jezgro zidova od grubog, netesanog kamena postavljenog u malter (rubble core), može ojačati cementnim injektiranjem ako je prodiranje mase za injektiranje zadovoljavajuće. Ako je verovatno da će adhezija između mase za injektiranje i materijala jezgra biti slaba, mogu

se dodati čelične šipke postavljene kroz jezgro i usidrene u spoljašnje slojeve zida. Ojačanje zidova je moguće izvršiti i pomoću armiranobetonskih obvojnica ili čeličnih profila. Beton treba da se nanese torkretiranjem, a obvojnica treba da je armirana zavarenom čeličnom mrežom ili čeličnim šipkama. Može se koristiti obavijanje samo jedne ili obe površine zida, što je poželjnije. Dva sloja obvojnice postavljena na suprotne strane zida treba da se povežu poprečnim šipkama kroz zidove. Obvojnice postavljene samo na jednu površinu zida treba da se sa zidom povežu pomoću žljebova. Čelični profili se mogu koristiti na sličan način, ukoliko su na odgovarajući način povezani na obe ili samo na jednu površine zida. Kod zidanih zgrada se mogu koristiti i polimerne mreže za ojačanje postojećih i novih elemenata zidova. Ako se ojačavaju postojeći elementi, mreže treba da se povežu za zidove sa jedne ili obe strane i da budu usidrene u upravne zidove. U slučaju novih elemenata, intervencija podrazumeva i dodatno postavljanje mreža u horizontalne slojeve maltere između opeke. Malter koji prekriva polimerne mreže treba da je duktilan, poželjno je da to bude produžni malter armiran vlaknima. Zahvalnost Rad je urađen u okviru naučno-istraživačkog projekta TR 36043 “Razvoj i primena sveobuhvatnog pristupa projektovanju novih i proceni sigurnosti postojećih konstrukcija za smanjenje seizmičkog rizika u Srbiji” koji finansira Ministarstvo za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije. LITERATURA [1] Evrokod EN 1998-1: Proračun seizmički otpornih konstrukcija (prevod sa engleskog), Građevinski fakultet, Beograd, 2009. [2] Evrokod EN 1998-3: Procena stanja i ojačanje konstrukcija (prevod sa engleskog), Građevinski fakultet, Beograd, 2009. [3] Stevanović B., Lađinović Đ.: Osnovi principi i pravila projektovanja, proračuna i izgradnje zidanih zgrada prema Evrokodu 8. Izgradnja 67 (2013) 5-6, str. 211-220. [4] Salatić R., Mandić R., Marinković M.: Seizmički proračun zidanih zgrada prema Evrokodu 8. Izgradnja 67 (2013) 5-6, str. 221-234.

248IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 239–248

METODOLOGIJA PROJEKTOVANJA NADOGRADNJE ZIDANIH OBJEKATA DESIGN METHODOLOGY OF VERTICAL EXTENSION FOR MASONRY BUILDINGS UDK: 624:728 Stručni rad

Prof. dr Ratko SALATIĆ, dipl. inž. građ. Prof. dr Rastislav MANDIĆ, dipl. inž. građ. Marko MARINKOVIĆ, mast. građ. inž. REZIME Nadogradnja zidanih objekata je česta potreba u izgrađenim zonama starih delova gradova. Projektovanje nadogradnje je poseban zadatak za konstruktivnog inženjera, koje se odlikuje dodatnim specifičnostima u odnosu na standardna projektovanja konstrukcije. U radu je predstavljena metodologija projektovanja, koja definiše sve neophodne korake za uspešnu nadogradnju, od inicijalnog stanja objekta do programa geodetskog osmatranja. Svaki korak je analiziran, objašnjena njegova svrha i neophodnost, kao i naglašene posledice ako se izostavi u procesu projektovanja. Takođe, u radu su navedene i greške koje se često pojavljuju u inženjerskoj praksi i koje u određenim uslovima mogu dovesti do neželjenih posledica. Izložena procedura predstavlja nacrt stručnog uputstva za inženjere koje bi trebalo urediti stručnom regulativom. Ključne reči: nadogradnja, metodologija projektovanja, zidane konstrukcije SUMMARY The vertical extension of masonry buildings is a common need in built-up areas of the old city zones. The design of vertical extension is a special task for structural engineers, characterized by additional specifics in relation to a standard structural design. This paper presents a design methodology with all necessary steps for a successful design, starting from the initial state of the building to the program of geodetic monitoring. Each step is analysed, its purpose and necessity is explained. The consequences, if any step is omitted in the design process, are highlighted. The paper also specifies the errors in the engineering practice, which in certain circumstances, can lead to unexpected consequences. The presented procedure represents a draft manual to professional engineers that should be part of design regulations. Key words: vertical extension, design methodology, masonry buildings

1. UVOD Nadogradnja objekata pojavljuje se kao realna potreba urbanističko arhitektonskih intervencija prilikom visinske regulacije postojećih objekata u urbanim starim gradskim zonama (slika 1). U Srbiji, u većim gradovima, ekspanzija nadogradnje se značajno javila u vreme ekonomske krize. Ekonomska kriza je uslovila da su investitori insistirali na što jeftinijem rešenju, koje je veoma često ugrožavalo i osnovna pravila struke (slika 2). Prihvatanje takvih rešenja od strane projektanata je direktna odgovornost i stručna savest inženjera. Praksa u projektovanju nadogradnje objekata u poslednjih dvadesetak godina pokazala je mnoge slabosti. Sa konstrukterskog aspekta gledišta, pravilna nadogradAdresa autora: Univerzitet u Beogradu, Građevinski fakultet, Bulevar kralja Aleksandra 73, 11000 Beograd E-mail: s [email protected] [email protected] [email protected]

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 249–256

Slika 1. Nadogradnja kao posledica urbanističke regulacije visine objekata

249

nja objekata je izuzetno značajna naročito u seizmičkim područjima. Mnoge slabosti koje su uočene u procesu projektovanja i izvođenja mogu biti fatalne kako za pojedinca, tako i za širu društvenu zajednicu. U današnje vreme pojam „nadogradnja objekata“ ima, po pravilu, negativnu konotaciju. Pozitivna i uspešna rešenja, kako u arhitektonskom tako i u konstrukterskom smislu (slika 3 i slika 4) u potpunosti su zasenjena preovlađujućom praksom u visokogradnji (slika 2). U svakom slučaju, nadogradnja objekta je specifičan konstrukterski zadatak, pa je namera da se u radu predloži postupak (metodologija) proračuna za potrebe projektovanja nadogradnje objekata u seizmički aktivnim područjima. Taj postupak prati i odgovarajući sadržaj tehničke dokumentacije za proračun građevinske konstrukcije, kojoj prethodi pribavljanje i definisanje neophodnih podataka za proračun. Postojeće konstrukcije planirane za nadogradnju odražavaju praksu i saznanja u trenutku njihove izgradnje sa rizikom mogućih skrivenih grešaka i defekata od pretrpljenih prethodnih zemljotresa ili drugih incidentnih

Slika 2. Paradigma prakse nadogradnje objekata poslednjih dvadeset godina

Slika 3. Nadogradnja zgrade Istorijskog muzeja Srbije (zgrada bivše Agrarne banke)

Slika 4. Nadogradnja zgrade tehničkih fakulteta u Beogradu

dejstava (bombardovanje, požar i sl.). Konstruktivne procene i intervencije su najčešće podložne drugačijem stepenu nepouzdanosti nego pri projektovanju novih konstrukcija. Zbog toga je potrebno definisati drugačije skupove faktora sigurnosti za materijale i konstrukcije, kao i drugačije postupke analize u zavisnosti od kompletnosti i pouzdanosti dostupnih podataka (Evrokod 8 EN 1998-3, 2005). 2. POJAM I ZNAČENJE NADOGRADNJE OBJEKATA Nadogranja objekta je vrsta rekonstrukcije objekta pri kojoj dolazi do dogradnje objekta, to jest izgradnje novog prostora nad postojećim objektom sa kojim čini funkcionalnu ili konstruktivnu celinu. Nova konstruktivna celina po pravilu ima veću visinu objekta (konstrukcije) i veću masu, a samim tim i veća vertikalna opterećenja. Nova opterećenja na većoj visini u seizmičkim područjuma zahtevaju kompletnu seizmičku analizu objekta. Veoma često rezultat te analize je potreba za sanacijom i ojačanjem konstrukcije. Pod sanacijom podrazumeva se izvođenje građevinskih radova na postojećem objektu kojima se vrši popravka ili zamena konstruktivnih elemenata objekta. Ojačanje konstrukcije je povećanje lokalnog ili globalnog kapaciteta nosivosti i/ili graničnog stanja upotrebljivosti konstrukcije ili elementa konstrukcije. 3. KOMENTAR AKTUELNE ZAKONSKE REGULATIVE Aktuelna domaća tehnička regulativa koja definiše ovu oblast je izuzetno skromna, ali je definisana jasnim stavovima. Data je samo u jednom članu 115a važećeg Pravilnika o tehničkim normativima za izgradnju objekata visokogradnje u seizmičkim područjima (u daljem tekstu Pravilnik). Članom Pravilnika, koji se odnosi na adaptaciju i rekonstrukciju postojećih objekata, definiše se zahtevana seizmička otpornost postojećih objekata posle adaptacije i rekonstrukcije, koja mora biti ispunjena po jednom od dva kriterijuma:

250IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 249–256

1. objekti kod kojih izvođenjem adaptacije i rekonstrukcije ne nastaju bitne promene moraju posle izvedenih radova biti seizmički otporni kao što su bili pre izvedenih radova; 2. objekti kod kojih izvođenjem adaptacije i rekonstrukcije nastaju bitne promene moraju posle izvedenih radova biti seizmički otporni u smislu odredaba Pravilnika. Pod “bitnim promenama”, u smislu odredbe Pravilnika, podrazumeva se podizanje jednog sprata ili više spratova, dogradnja uz postojeći objekat površine veće od 10% površine objekta, rekonstrukcija ili adaptacija objekta čija se postojeća površina smanjuje za 10%, i ako se masa objekta povećava ili smanjuje za više od 10%. Drugim rečima, ako nije ispunjen uslov “bitnih promena”, nije potreban seizmički proračun za dograđeni objekat i seizmička otpornost objekta se zadržava na postojećem nivou, ne utvrđujući da li je dovoljna ili ne za ustanovljenu seizmičnost. U protivnom, ako je uslov ispunjen, dograđeni objekat mora da ispuni uslove seizmičke otpornosti kao da je u pitanju izgradnja novog objekta, odnosno sve odredbe Pravilnika (slika 5). U drugom slučaju, sa konstrukterskog aspekta, problem se znatno komplikuje, jer postojeći objekat možda nije seizmički otporan u smislu Pravilnika. Posledica je da, dogradnjom objekta treba izvršiti rekonstrukciju tako da objekat kao celina ispunjava zahteve seizmičke otpornosti. U slučaju kada postojeći objekat nije izgrađen u skladu sa principima projektovanja aseizmičkih objekata, javlja se potreba za značajnim obimom građevinskih radova na sanaciji i ojačanju konstrukcije. Ovaj činjenica može biti odlučujuća za procenu opravdanosti investicije nadogradnje objekta.

usloviti smanjenje ukupnog vertikalnog opterećenja, ako je poslednja tavanica bila opterećena većim balastom i ako se primenju savremeni izuzetno laki materijali. To eventualno može biti u retkim slučajevima adaptacije potkrovlja kao što je prikazano na slici 6 ili sa veoma malim nadzitkom (slika 7). Takođe, prenebregava se jasan stav “podizanje jednog sprata ili više spratova”, odnosno da povećanje spratnosti zahteva detaljnu i kompletnu seizmičku analizu integralnog objekta. U konstrukterskom smislu reči, ovaj stav podrazumeva projektovanje bilo koje dodatne tavanice, etaže ili međuetaže, koje su opterećene korisnim opterećenjem, jer se na taj način formira nova masa u dinamičkom proračunu.

Slika 6. Adaptacija potkrovlja sa badžama ili promenama krovnih ravni

Slika 7. Nadogradnja potkrovlja sa nadzitkom

Slika 5. Kriterijum za vrstu proračuna

Iako su odredbe Pravilnika jasne, one se često pogrešno tumače u cilju da se izbegnu značajni troškovi eventualne sanacije i rekonstrukcije postojećeg objekta. Stav “da se masa objekta ne povećava za više od 10%” se često zloupotrebljava nekorektnim računicama, kako bi on bio osnov da se izbegne kompletan seizmički proračun, odnosno da se izbegne veći obim radova koji je relevantan za odluku o nadogradnja objekta. Primećeno je u praksi, da projektant dokazuje da je opterećenje postojeće tavanice manje od opterećenja tavanice nakon dogradnje. Ova konstatacija, iako može biti u određenim slučajevima tačna, nije jedino relevanta za ponašanje celokupne konstrukcije objekta i primenu kriterijuma da nije došlo do “bitnih promena”. Nadogradnja, odnosno adaptacija objekta, samo izuzetno može IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 249–256

U okviru Evrokoda 8, Deo 3, razmatraju se konstrukcijski aspekti seizmičke procene i ojačanja objekata. Kako se pri projektovanju nadogradnje obavezno vrši seizmička procena objekta, a veoma često se javlja i potreba za ojačanjem, odgovarajuće odredbe ovog propisa se mogu primeniti. Evrokod 8 u delu koji se odnosi na seizmičku procenu stanja i ojačanja zgrada predlaže proveru tri granična stanja za nadograđene objekte, kao odgovor zgrade na seizmičko dejstvo: –  granično stanje blizu rušenja; –  granično stanje značajnog oštećenja; –  granično stanje ograničenih oštećenja. Pored toga, u zavisnosti od nivoa saznanja o geometriji objekta, detaljima objekta i materijalima, propisuje se vrsta seizmičkog proračuna kao i faktori pouzdanosti, koje treba primeniti u proračunu. 4. OPŠTI PRINCIPI NADOGRADNJE Za pravilnu i uspešnu nadogradnju treba se pridržavati sledećih opštih principa nadogradnje: 251

–  nadogradnja objekta ne sme ni na koji način da ugrožava susedne objekte i postojeću infrastrukturu; –  nadogradnja objekta ne sme pogoršati upotrebljivost pojedinih delova objekta za svrhe kojima služe i druge uslove korišćenja objekta; –  nadogradnja objekta ne sme smanjiti seizmičku otpornost objekta; –  elementi konstrukcije, razmatrajući ih globalno i lokalno, po dovršenoj nadogradnji treba da ispunjavaju zahteve nosivosti, stabilnosti i upotrebljivosti. Treba imati u vidu da za veliki broj starijih objekata sa zidanom konstrukcijom, namenjenih za nadogradnju, nije razmatrana seizmička otpornost objekta u vreme projektovanja i izgradnje. U seizmički aktivnim područjima neophodno je sprovesti i analizu kriterijuma za evaluaciju mogućnosti uspešne nadogradnje, sa aspekta seizmičke otpornosti postojećeg objekta. Ti principi su zasnovani na osnovnim principima projektovanja aseizmičkih objekata. Utvrđivanje da li su principi ispoštovani, sprovodi se analizom karakteristika objekta za nadogradnju, i to: –  analizom lokacije; –  analizom regularnosti osnove objekta; –  analizom regularnosti vertikalne dispozicije; –  analizom veličine i rasporeda masa; –  analizom diskontinuiteta krutosti objekta; –  analizom konstruktivnog sistema. Ukoliko se analizom utvrdi da se značajno odstupa od nekog principa, dogradnja objekta verovatno neće imati ekonomsku opravdanost. 5. FAZE PROJEKTOVANJA NADOGRADNJE Faze izrade tehničke dokumentacije nadogradnje su znatno zahtevnije u poređenju sa tehničkom dokumentacijom sličnog novog objekta. Nemogućnost naplate pune cene troškove izrade projektne dokumentacije, dovodi do loše prakse i smanjivanja obima neophodne dokumentacije. Na slici 8 prikazan je pregled neophodnih faza izrade projektne dokumentacije za nadogradnju objekta. Izbegavanje nekih od faza proračuna dovodi do nekvalitetnih projektata i neženjenih posledica. Samo tehnička regulativa koja bi propisala minimalni sadržaj tehničke dokumentacije nadogradnje rešila bi lošu praksu. U projektu nadogradnje ne moraju sve faze izrade tehničke dokumentacije biti podjednako značajne za konkretnu nadogradnju objekta, ali je izuzetno važno svakoj fazi pristupiti temeljno i analitički. Jedan naizgled nebitan podatak može biti odlučujući za uspešnost projekta nadogradnje. 5.1. Inicijalno stanje objekta Potrebno je utvrditi inicijalno stanje objekta, tj. originalno projektovanu konstrukciju i inicijalno projektovano opterećenje. U svom veku objekta dešava se da se više puta interveniše na nosećim elementima konstrukcije, ili čak da se više puta sprovede i nadogradnja. Konstrukcija se nakon svih tih intervencija, ukoliko ima rezerve u kapacitetu nosivosti, ponaša kao živ organizam,

Slika 8. Kontrolna lista faza izrade tehničke dokumentacije za nadogradnju objekta

dešava se preraspodela opterećenja, kako u nosećim tako i u nenosećim elementima objekta. Pouzdanije informacije moguće je jednostavnije pribaviti samo u slučaju postojanja originalne projektne dokumentacije. U protivnom treba to utvrditi sa detaljnim pregledom i pažljivom analizom postojećeg stanja. Često se pravi greška da je zatečeno postojeće stanje polazna tačka za planiranu nadogradnju. Takođe, pogrešno se primenjuje kriterijum “bitnih promena”, jer se on odnosi na inicijano projektovanu i izvedenu konstrukciju, a ne na postojeće stanje objekta. Pored, navedenog treba imati u vidu i mogućnost da objekat nije u potpunosti izveden prema inicijalnom projektu, a da ne postoji neki pisani dokaz o tome, kao što su građevinski dnevnik ili projekat izvedenog stanja. 5.2. Snimak postojećeg stanja objekta Snimak postojećeg stanja je obavezna podloga za projektovanje. Potrebno je uporediti pribavljenu arhivsku dokumentaciju sa postojećim stanjem, i to geometriju elemenata konstrukcije, mehaničke karakteristike ugrađenog materijala, stvarna opterećenja i defektoskopija objekta. Ova faza je veoma zahtevna, a obim prikupljanja podataka prema podfazama je određen iskustvom inženjera projektanta. Za manje iskusne inženjere preporučuje se primena kriterijuma o identifikaciji nivoa znanja o objektu datih u Evrokodu EN 1998-3.

252IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 249–256

5.2.1. Dimenzije i geometrija objekta Utvrđivanje dimenzija i geometrije objekta, podrazumeva pribavljanje ili izradu svih osnova objekta i karakterističnih preseka, odnosno utvrđivanje dimenzija svih bitnih elemenata konstrukcije objekta, kako nosećih tako i nenosećih elemenata. U snimanju geometrije obično najveći problem je snimanje temelja, pa po potrebi treba sprovesti i kontrolna iskopavanja, jer tačnost dimenzija temelja ima bitnu ulogu u proračunu.

ristike materijala se usvajaju u preporučenim opsezima. Kako taj postupak nije jednoznačan, treba biti iskusan i pažljiv pri usvajanju vrednosti, jer su za zidane konstrukcije dosta veliki intervali mehaničkih karakteristika primenjenih materijala. Pored toga, stepen nepouzdanosti podataka o karakteristikama materijala je znatno veći nego pri projektovanju novih konstrukcija. Osnovne veličine koje treba utvrditi su: čvstoća pri pritisku zida i čvrstoća pri smicanju zida.

5.2.2. Konstruktivni sistem objekta Na osnovu svih podataka o geometriji i položaju elemenata konstrukcije potrebno je utvrditi konstruktivni sistem objekta i identifikovati kako noseće elemente tako i nenoseće elemente. Posebnu pažnju treba obratiti i na tip fundiranja objekta i temeljnu konstrukciju.

5.2.4. Stvarna opterećenja Utvrđivanje stvarnih opterećenja i definisanje intenziteta korisnog opterećenja je takođe veoma bitan podatak u snimku postojećeg stanja objekta. U svom veku, koji je veoma često za zidane zgrade i preko 50 godina, često se dešava da je došlo do prenamena prostora i slično, što ima za posledicu i promenu stalnog i korisnog opterećenja, kao i šeme opterećenja. U analizi snimka stvarnog opterećenja, uzimajući u obzir i konstruktivni sistem, potrebno je utvrditi i tok prenosa vertikalnog opterećenja.

Slika 9. Čvrstoća na smicanje “in situ”

5.2.3 Mehaničke karakteristike ugrađenog materijala Kao sastavni deo snimka postojećeg stanja objekta je i utvrđivanje mehaničkih karakteristika ugrađenog materijala. Ispitivanje se može sprovesti “in situ” ili u laboratoriji, ali u svakom slučaju treba izdvojiti finansijska sredstva još u proceduri projektovanja. Prilikom ispitivanja zidanih konstrukcija prednost imaju ispitivanja “in situ”, pre svega zbog otežanog manipulisanja uzorcima, kao i očuvanja njihove celovitosti, u cilju dobijanja realnih karakteristika. Na slici 9. prikazan je postupak “in situ” ispitivanja nosivosti na smicanje zida, gde se jasno može uočiti obim i složenost radova pri ispitivanju. U slučaju ispitivanja temelja zidanih konstrukcija koji su izvedeni od betona, primerenija je metoda sa razaranjem na određenom broju kernova, na mestima na kojima se svakako vrši otkopavanje temelja sa ciljem njihovog snimanja. Za dogradnje manjeg obima ili “značaja”, kad se ne sprovode detaljna eksperimentalna istraživanja, karakteIZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 249–256

5.2.5. Defektoskopija objekta Posebnu pažnju treba posvetiti snimku defektoskopije celog objekta, tj. identifikaciji oštećenja. Snimak defektoskopije daje najbolju sliku stanja objekta. Nakon snimka defektoskopije treba napraviti klasifikaciju prslina i pukotina i analizirati uzroke njihovog nastanka. Defektoskopija je značajna i u pravnom smislu, kako bi se nakon sprovedene nadogradnje tačno znalo koje su pukotine nastale pre, a koje posle nadogradnje. U tom smislu dokumentacija treba da bude uredna, precizna, jasna, detaljna, sa podacima koji mogu poslužiti za eventualno veštačenje. Zahvaljujući razvoju tehnologije i tehnike danas postoji veći broj metoda za izradu snimka defektoskopije. Sve metode mogu se podeliti u tri osnovne grupe: destruktivne, poludestruktivne i nedestruktivne metode. Zavisno od mogućnosti i slučaja zidane konstrukcije, mogu se primeniti: endoskopsko ispitivanje, zvučna i ultrazvučna testiranja, flat-jack test, test povlačenja, sklerometar, dinamičko ispitivanje. Zadatak snimanja defekata objekta kod izuzetno oštećenih zgrada može biti veoma komplikovan, pa ga po potrebi treba prepustiti specijalizovanoj kompaniji koja raspolaže potrebnim praktičnim iskustvom i opremom za ispitivanje. Preporučuje se kombinovana primena destruktivnih i nedestruktivnih metoda, jer daje veću pouzdanost pribavljenih podataka. Pretpostavka je se prikupljanje podataka i ispitivanje konstrukcije ili materijala obavlja od strane iskusnog stručnog osoblja i inženjera, koji je odgovoran za projektovanje nadogradnje. 5.3. Snimak susednih objekata Uticaj nadgradnje može biti i na susedne objekte. Zato se predlaže generalni snimak i defektoskopija spoljnih zidova susednih objekata, ako su objekti jedan do drugog, ili ako je rastojanje između njih malo. Ovaj 253

snimak može biti izuzetno koristan ako ga je potrebno uporediti sa snimkom nakon završene nadogradnje predmetnog objekta. 5.4. Snimak okolne infrastrukture Takođe treba pribaviti podatke o infrastrukturi koja je u dodiru ili se nalazi u neposrednom okruženju objekta planiranog za nadogradnju. Uticaj sleganja može imati izuzetno nepovoljan uticaj, naročito na vodovodnu i kanalizacionu mrežu. Eventualna havarija ove infrastukture ima često prouzrokuje dodatna sleganja, kako na nadograđenog objekta, tako i na njemu susednih objekata. 5.5. Geomehanički elaborat Obavezna podloga za projektovanje je svakako i geomehanički elaborat. Na osnovu podataka iz elaborata određuju se bitni parametri za nadogradnju: sleganje tla i nosivost tla. Po pravilu neophodno je sprovesti terenska istraživanja, a ne koristiti samo podatke iz geoloških karata uže zone objekta. Nepovoljan nivo podzemne vode, kao i opasnost od vlaženja lesnih slojeva, mogu biti odlučujući faktori za stabilnost nadograđenog objekta. 5.6. Mikroseizmička rejonizacija U zavisnosti od obima i značaja nadogradnje treba obezbediti i mikroseizmičku rejonizaciju. Trošak izrade ove studije je beznačajan u poređenju sa značajem pouzdanijih ulaznih podataka za seizmički proračun. Tu se pre svega misli da podatak maksimalnog očekivanog ubrzanja tla na nivou temeljne konstukcije.

da li je u dozvoljenim granicama. Kod starijih objekata, tlo ispod postojećih temelja je završilo proces konsolidacije, što treba uzeti u proračunu pri određivanju nosivosti tla, kao pri proračunu sleganja tla. 5.10. Proračun sleganja Teoretski gledano u svakom slučaju za dodatno vertikalno opterećenje pojaviće se i dodatno sleganje. Da li je nivo dobijenog dodatnog sleganja prihvatljiv ili ne, zavisi prvenstveno od osetljivosti konstrukcije na sleganje, kao i da li se očekuje pojava nejednakog sleganja. Dodatno naprezanje usled nadogradnje po pravilu izaziva vertikalna pomeranja konstrukcije usled sleganja, koja uslovljavaju određene veće ili manje pukotine. Pojava pukotina je skoro obavezna u malterisanim zidovima debljeg sloja. Nisu sve pukotine “opasne”, već samo one koje se pojavljuju u nosećim elementima. Posledice sleganja se lako se uočavaju ako su veća, jer obično poremete neke elemente objekta, zatvaranje vrata ili prozora, prouzrokuju pucanje keramičkih pločica ili pucanje kruto zalivenih kanalizacionih cevi. Kao primer takvih događaja, na slici 10 prikazano je izvijanje letvica u podrumskim ostavama usled sleganja temelja nakon dogradnje objekta.

5.7. Određivanje intenziteta dodatnih vertikalnih sila Dogradnjom objekta dolazi do dodatnog vertikalnog opterećenja objekta. Ovo opterećenje predstavlja stalno i korisno opterećenje i nije ga komplikovano odrediti. Dodatno vertikalno opterećenje deluje na sve vertikalne elemente konstrukcije i temeljnu konstrukciju postojećih objekta. Promena vertikalnog opterećenja (smanjenje ili povećanje) postoji i na poslednjoj tavanici objekta postojećeg objekta. 5.8. Provera nosivosti postojeće konstrukcije usled povećanog vertikalnog opterećenja Provera obuhvata proveru svakog vertikalnog elementa postojeće konstrukcije za ukupno vertikalno opterećenje, postojeće i dodatno usled nadogradnje. Na osnovu ove provere može se proceniti obim potrebne sanacije i ojačanja postojećih elemenata konstrukcije za povećano vertikalno opterećenje. Saznanje o troškovima sanacije i ojačanje može uticati na odluku da li će se ostati pri odluci o investiranju u nadogradnju. Uobičajena praksa je da se razmatra investicija nadogradnje samo na osnovu troškova nadograđenog dela objekta, a ne i na osnovu intervencija na postojećoj konstrukciji. 5.9. Provera nosivosti tla Povećanje ukupnog vertikalnog opterećenja izaziva povećano naprezanja i temeljnog tla, što treba proveriti

Slika 10. Izvijanje drvenih letvica u podrumskim ostavama

Proračun sleganja je takođe bitan za susedne objekte i infrastrukturu. Na taj podatak treba obratiti posebnu pažnju, jer eventualno pucanje cevi može dovesti do velike materijalne štete, a posledično i do uticaja na konstrukciju, pogotovo za tla koja su osetljiva na vlaženje. 5.11. Proračun novih konstruktivnih elemenata Konstruktivni inženjer treba da utiče na rešenje arhitektonskog projekta nadogradnje tako da ono bude u skladu sa glavnim opštim principima: što lakša konstruk-

254IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 249–256

cija, jasan konstruktivni sistem, poštovanje kontinuiteta slične horizontalne krutosti po visini objekta. Za uobičajenu analizu opterećenja zgrada treba izvršiti dimenzionisanje novih elemenata konstrukcije u dograđenom delu objekta i proveriti njihovu nosivost i upotrebljivost. 5.12. Seizmički proračun Seizmički proračun je bitno složeniji od proračuna za statičko opterećenje, pa je neophodno na početku seizmičkog proračuna usvojiti određene pretpostavke. To pre svega znači definisati opštost primene proračuna (slika 11). Od prikazanih sistema koji se mogu razmatrati, uobičajeno se u proračunima primenjuje najjednostavniji “Sistem 3”, koji predstavlja objekat sa nadogradnjom oslonjen na fiksnim (krutim) oslocima. S obzirom na činjenicu da su zidane konstrukcije krute konstrukcije, deformabilnost posloge može uticati na period oscilovanja.

Prvi korak u seizmičkom proračunu je je provera da li je nadograđeni objekat u saglasnosti sa odredbama aktuelnog Pravilnika. Veoma je teško ispuniti na postojećem objektu, koji nije građen po aseizmičkim pravilima, sve zahteve Pravilnika. Međutim, opšte, glavne odredbe moraju biti ispoštovane. Za pojedine stavove koji se nisu primenili, neophodno je dokazati da oni nisu od presudnog značaja za seizmičku otpornost nadograđenog objekta. Prvi kriterijum, koji može biti ograničavajući za planiranu dogradnju, je dozvoljeni broj spratova za pojedine vrste zidanih konstrukcija (Tabela 1). Ovako definisan kriterijum spratnosti zidanih konstrukcije je strog i ograničavajući za veliki broj eventualno planiranih nadgradnji. Ukoliko se odstupa od ovog kriterijuma, neophodno je proračunom dokazati da je osnovni zahtev zadovoljen, što znači: “objekti visokogradnje se projektuju tako da zemljotresi najjačeg intenziteta mogu prouzrokovati oštećenja nosivih konstrukcija, ali ne sme doći do rušenja tih objekata”. Tabela 1. Dozvoljeni broj spratova za zidane zgrade (Pravilnik, 1981-90) seizmički stepen

Slika 11. Opštost razmatranja u seizmičkom proračunu

Seizmičko opterećenje je po svojoj prirodi dinamičko opterećenje sa određenim frekventnim karakteristikama (predominantni period). Odnos tih frekventnih karakteristika prema dinamičkim karakteristikama objekta je važan faktor za veličinu zemljotresnog dejstva na objekat. Dogradnjom objekta se menjaju i/ili dodaju spratne mase, što utiče ne samo na intenzitet seizmičkog opterećenja već i na raspored seizmičkih sila po visini. Takođe, nagle promene međuspratnih krutosti dograđenih delova u odnosu na postojeće, mogu da utiču na značaj viših tonova u ukupnom odgovoru. Na Slici 12 dat je pregled svih delova seizmičkog proračuna za slučaj izrade projekta nadogradnje.

Slika 12. Kontrolna lista delova seizmičkog proračuna

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 249–256

vrsta zidane konstrukcije

IX

VIII

VII

obične

—

P+1

P+2

sa vertikalnim serklažima

P+2

P+3

P+4

armirane

P+7

P+7

P+7

Osnovni sistem zidanih konstrukcija su noseći zidovi u dva ortogonalna pravca objekta, povezani u visini krutih međuspratnih konstrukcija horizontalnim serklažima. Međuspratne konstrukcije moraju biti krute u svojoj ravni, a temeljna konstrukcija treba da poseduje dovoljnu krutost u ravni temelja. Vertikalni serklaži obavezno se postavljaju na svim uglovima objekta, na mestima sučeljavanja nosivih zidova, kao i na slobodnim krajevima nosećih zidova. Sve ove zahteve, koji obezbeđuju seizmičku otpornost zidanih zgrada, moguće je ispuniti samo uz obimne intervencije na objektu. U zavisnosti od seizmičnosti lokacije potrebno je odrediti seizmičko opterećenje, a zatim sprovesti seizmički proračun za celovitu konstrukciju. To podrazumeva proračun kapaciteta seizmičke otpornosti objekta i globalno i lokalno, za pojedine konstruktivne elemente. Ceo proračun zidova, što uključuje proveru nosivosti na smicanje, proveru nosivosti pritisnutog dela zida i proveru bočne nosivosti zida, može se sprovesti prema Pravilniku ili Evrokodu 6 i Evrokodu 8 (Salatić i dr., 2013). Posebnu pažnju treba posvetiti proračunu veze dograđenog dela objekta sa postojećim, koju treba dimenzionisati na horizontalnu inercijalnu silu u nivou veze. Kod krutih konstrukcija treba proveriti i dodatno opterećenje tla usled rotacije konstrukcije, odnosno temelja, kao krutog tela. Takođe treba proveriti i aseizmičke razdelnice sa susednim objektima i na taj način sprečiti eventualni sudar objekata. 255

5.13. Predlog sanacije i ojačanja Kriterijumi za konstruktivnu intervenciju (sanaciju ili ojačanje) zasnivaju se na proceni stanja konstrukcije i sprovedenom seizmičkom proračunu integralnog objekta. Prema Evrokodu 8 kriterijumi se zasnivaju na razmatranju sledećih činjenica: –  sve uočene velike lokalne greške treba popraviti; –  kod izrazito neregularnih zgrada, regularnost zgrada treba poboljšati što je više moguće i po visini i u osnovi; –  povećanje lokalne duktilnosti treba izvesti gde god je to potrebno; –  povećanje nosivosti nakon intervencije ne sme da umanji raspoloživu globalnu duktilnost; –  zahtevane karakteristike regularnosti zgrade mogu se postići izmenom nosivosti i/ili krutosti određenog broja komponenti ili uvođenjem novih konstruktivnih elemenata; –  neduktilne nadvratne ili nadprozorne grede treba zameniti; –  neadekvatne spojeve između tavanica i zidova treba poboljšati; –  eliminisati mogućnost bočnog probijanja zida. Tip intervencije može se klasifikovati u nekoliko vrsta: –  lokalna ili celokupna promena (zamena) oštećenih i neoštećenih elemenata uzimajući u obzir krutost, nosivost ili duktilnost elemenata; –  dodavanje novih konstruktivnih elemenata; –  izmena konstruktivnog sistema u cilju dobijanja regularnijeg i duktilnijeg sistema; –  dodavanje novog konstruktivnog sistema za delimično ili potpuno prihvatanje seizmičkih uticaja; –  transformaciju nenosećih elemenata u noseće elemente konstrukcije; –  uvođenje pasivne kontrole ponašanja konstrukcije; –  redukcija masa; –  ograničenje ili promena namene zgrade; –  delimično rušenje elemenata ili zgrade. Kod zidanih zgrada najčešće intervencije sanacije i ojačanja su sanacija pukotina, sanacija i ojačanje zidova, sanacija i ojačanje spojeva zidova, ukrućivanje tavanica i poboljšanje veze sa zidovima, sanacija ili ugradnja serklaža, ojačanje horizontalne krutosti objekta i ojačanje temeljne konstrukcije. Svaka od ovih intervencija je složena i može biti predmet posebnog rada. 5.14. Program geodetskog osmatranja objekta Geodetsko osmatranje treba da da potvrdu celovitog proračuna dogradnje objekta. Repere za geodetsko osmatranje treba postaviti pre početka izvođenja radova, kako bi se za vreme izvođenja radova pratila pomeranja pri različitim fazama opterećenja i po potrebi intervenisalo u proračunu i predloženom rešenju dogradnje. Preporučuje se praćenje sleganja i susednih objekata, dok ne dođe do stabilizacije vrednosti ukupnog sleganja nadograđenog objekta. Elaborat po potrebi može poslužiti i za proces veštačenja, pa ovu činjenicu treba imati u vidu od početka njegove izrade.

6. ZAKLJUČAK Dogradnja zidanog objekta je specifičan konstrukterski zadatak pre svega zbog velikog broja nepoznatih podataka neophodnih za proračun. Nepoznate veličine su posledica vremenske distance u odnosu na vreme projektovanja i izgradnje objekta, kao i istorije incidentnih događaja u životnom veku objekta (zemljotresi, požari, bujice i sl.) Za pravilnu i uspešnu nadogradnju preporučuje se: –  detaljnost i sistematičnost u postupku izrade projektne dokumentacije; –  posebna pažnja pri prikupljanju što pouzdanijih ulaznih podataka; –  poštovanje osnovnih principa i pravila projektovanja aseizmičkih objekata; –  obezbeđenje ponašanja celog sistema i elemenata sistema prema pretpostavkama proračuna; –  detaljna razrada detalja za izvođenje radova; –  kvalitetan nadzor nad izvođenjem radova. U našoj sredini nadogradnja objekata je dugo prisutna u graditeljskoj praksi. Činjenica da postoji veliki broj nestručno izvedenih nadograđenih objekata ima poseban društveni značaj zbog nesagledivih posledica čak i u slučaju dejstva projektnog zemljotresa. Zbog toga je potrebno je da se precizira tehnička regulativa i izdaju posebne smernice sa preciznom metodologijom za projektovanje pri nadogradnji. Takođe, treba da se sagleda mogućnost preventivne sanacija loše izvedenih nadograđenih objekata. LITERATURA [1] Aničić D., Fajfer P., Petrović B., Szavits – Nossan A., Tomaževič M., Zemljotresno inženjerstvo – visokogradnja, Građevinska knjiga, Beograd, 1990. [2] Evrokodovi za konstrukcije Evrokod 2: EN 1992-1-1:2004, Proračun betonskih konstrukcija Deo 1-1: Opšta pravila i pravila za zgrade, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, 2006. [3] Evrokodovi za konstrukcije Evrokod 6: EN 1996-1-1:2005, Proračun zidanih konstrukcija Deo 1-1: Opšta pravila za armirane i nearmirane zidane konstrukcije, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, 2009. [4] Evrokodovi za konstrukcije Evrokod 8: EN 1998-1-1:2004, Proračun seizmički otpornih konstrukcija Deo 1-1: Opšta pravila, seizmička dejstva i pravila za zgrade, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, 2009. [5] Evrokodovi za konstrukcije Evrokod 8: EN 1998-3 2005, Proračun seizmički otpornih konstrukcija Deo 3: Proračun seizmički otpornih konstrukcija, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu, Beograd, 2009. [6] Muravljov M,, Živković S. i Kovačević T., Metodologija ispitivanja kvaliteta materijala pri izvođenju zidanih zgrada, Savetovanje nadogradnja stambenih i javnih zgrada, Beograd, 2000. [7] Pravilnik o tehničkim normativima za izgradnju objekata visokogradnje u seizmičkim područjima Službeni list SFRJ 35/81, 49/82, 29/83, 21/88, 52/90 [8] Salatić R. Mandić R. i Marinković M., Seizmički proračun zidanih zgrada prema Evrokodu 8, Izgradnja, godina 67, broj 5-6, 2013 [9] Čaušević A., Rustempašić N. i Skoko M, Destruktivne i nedestruktivne metode ispitivanja materijala kod zidanih konstrukcija, VII Naučno/stručni simpozij sa međunarodnim učešćem, Zenica, BiH, 2008. [10] Zakon o planiranju i izgradnji, Sl. glasnik RS”, br. 72/09, 81/09, 64/10 – odluka US, 24/11 i 121/12

256IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 249–256

ASEIZMIČKO PROJEKTOVANJE I IZVOĐENJE OJAČANJA ZIDOVA, MEĐUSPRATNIH KONSTRUKCIJA I TEMELJA NADOGRAĐENIH ZIDANIH ZGRADA WALLS STOREY STRUCTURES AND FOUNDATIONS ASEISMIC STRENGTHENING DESIGN AND CONSTRUCTION IN MASONRY BUILDING EXTENSION UDK: 699.841:728 Stručni rad

Prof. dr Boško STEVANOVIĆ, dipl.inž.građ.1) Str. sar. Drago OSTOJIĆ, dipl.inž.građ.2) Asis. mr Branko MILOSAVLJEVIĆ, dipl.inž.građ.3) Doc. dr Ivan GLIŠOVIĆ, dipl.inž.građ.4) REZIME U radu se razmatra projektovanje i izvođenje nadogradnje zidanih objekata u seizmičkim područjima, polazeći od osnovnih principa. Navedeni su osnovni principi modeliranja, proračuna i konstruisanja elemenata, kao i osnovni načini ojačanja temelja, vertikalnih i horizontalnih elemenata konstrukcije. Konstatovano je da problematika nadogradnje, način i obim ojačanja elemenata zidanih konstrukcija nije u potpunosti definisana tehničkom regulativom. Prilikom donošenja odluke o mogućnosti nadogradnje zidanih objekata neophodno je sagledati i analizirati postojeći konstrukcijski sistem i stanje objekta, a prilikom izvođenja nadogradnje i ojačanja primeniti inženjerske principe pri postupaku projektovanja i izgradnje. Ključne reči: nadogradnja, proračun, ojačanje, temelji, zidovi, međuspratne konstrukcije SUMMARY Design and construction of masonry building extension in seismic active regions, based on fundamental principles is considered in this paper. Basic principles of modeling, design and construction of elements, as well as the principal methods of foundations, vertical and horizontal elements strengthening is presented. It is concluded that masonry buildings extension issues are not entirely covered by technical norms. It is essential to comprehend and analyze existing structural system and building condition before reaching the structure extension decision, and to apply engineering principles in design and construction procedures. Key words: building extension, design, strengthening, fundations, walls, storey structure 1. UVOD Nije retkost da se u toku eksploatacije, odnosno upotrebe objekta, izvrši prenamena pojedinih njegovih delova ili čak celog objekta. Pored toga, iz raznoraznih razloga, ponekad se predvidi i nadogradnja jednog ili više spratova na postojećem objektu. Principijelno gledano, problematika promene namene ili nadogradnje objekta se bitno ne razlikuje od bilo koje druge, uobičajene izgradnje. Neophodno je izraditi projektnu dokumentaciju i obezbediti sve saglasnosti, uslove i dozvole, kao i kod izgradnje novog objekta. Nadogradnji ili promeni namene postojećeg, kao i izgradnji novog objekta, pored ostalog, obavezno mora Adresa autora: Univerzitet u Beogradu, Građevinski fakultet, 11000 Beograd, Bulevar kralja Aleksandra 73, Srbija E-mail: 1)  [email protected] 2) [email protected] 3) [email protected] 4) [email protected]

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 257–267

da prethodi i arhitektonsko-urbanistička analiza, odnosno izrada odgovarajućih projekata. Ponekad je, zbog specifičnih uslova, problem projektovanja nadogradnje znatno složeniji i kompleksniji od projektovanja novog objekta. S obzirom da se nadogradnjom povećava gabarit objekta, da se menja njegov prethodni izgled, njegov odnos prema susednim objektima i okolini, projektant ima obavezu da postojeći i dograđeni deo objekta dovede u skladnu celinu, kako međusobno tako i sa okolinom. Pored toga, pri projektovanju funkcije i rasporeda prostorija, a često i enterijera, postoji niz ograničenja i uslovljenosti, pre svega položajem stepeništa, liftova, fasadnih otvora, ″mokrih″ čvorova i slično. U takvim poslovima do punog izražaja dolaze znanje, sposobnost i maštovitost projektanta. U analizi opravdanosti nadogradnje, mora se poći od činjenice da su konstrukcijski aspekti najvažniji. Nadogradnjom se ni u kom slučaju ne sme ugroziti stabilnost, nosivost, sigurnost i trajnost postojećeg objekta i 257

njegovog nadograđenog dela. Tek kad su ovi uslovi zadovoljeni može se govoriti o funkcionalnosti, estetici ili o ekonomskoj opravdanosti, što su, naravno, nezaobilazni faktori. U postupku analize mogućnosti i uslova za nadogradnju, sa konstrukcijskog aspekta, neophodno je, pre svega, definisati konstrukcijski sistem postojećeg objekta. Ovo se odnosi na vertikalne i horizontalne elemente konstrukcije, krovnu konstrukciju, a posebno na način fundiranja i tip temelja (temeljne trake, samci, šipovi itd). Konstrukcijski sistem se najjednostavnije može sagledati iz projektne dokumentacije, ukoliko ona postoji, odnosno, ako je sačuvana i dostupna. Kako je najčešći slučaj u praksi da ta dokumentacija ne postoji ili je nepotpuna, podaci o konstrukciji objekta se moraju prikupiti pregledom na licu mesta. Pri tome je obično dovoljno na pojedinim mestima otkopati temelje, otkriti međuspratnu konstrukciju, utvrditi tip, dimenzije i položaj vertikalnih nosećih elemenata, tip stepeništa itd. Pregled objekta je neophodno izvršiti uvek, čak i u slučaju kada projektna dokumentacija postoji, sa ciljem upoređenja projektovanog i izvedenog stanja i, što je posebno važno, sa ciljem otkrivanja eventualnih deformacija, oštećenja ili nedostataka. Poseban problem kod razmatranja konstrukcijskog aspekta nadgradnje zgrada predstavlja seizmička otpornost objekta nakon nadgradnje. Naime, kako su naši prvi propisi za građenje u seizmičkim područjima doneseni tek posle zemljotresa u Skoplju 1963. godine, to može, na prvi pogled, da znači da ogroman broj objekata, koji su izgrađeni pre toga, automatski ne zadovoljavaju odredbe propisa. Naravno, istina je da postoje i ranije građeni objekti, uglavnom manje spratnosti, koji po primenjenom konstrukcijskom sistemu i građevinskim materijalima u potpunosti zadovoljavaju odredbe tih novih propisa. Međutim, postavlja se pitanje šta se dešava sa seizmičkom otpornošću u slučaju nadogradnje i povećanja mase objekta. Upravo zbog takvih dilema, u periodu kada je nadogradnja objekata u našoj zemlji postala veoma rasprostranjena, u važeći ″Pravilnik o tehničkim normativima za izgradnju objekata visokogradnje u seizmičkim područjima″ unesena je dopuna u vidu člana 115a. Ovim članom se propisuje da seizmička otpornost postojećih objekata posle adaptacije i rekonstrukcije (nadogradnje?) mora biti kao što je bila i pre izvedenih radova ili mora biti u svemu prema odredbama Pravilnika. Pri tome je uveden pojam ″bitna promena″ koji kod velikog broja konstruktera i dalje ostavlja nedoumice i različita tumačenja. U svakom slučaju, najispravniji put jeste detaljna računska analiza ponašanja objekta za dejstvo seizmičkih sila u stanju pre i posle nadogradnje. Pri tome naravno treba uvažavati odredbe našeg Pravilnika, ali je preporučljivo analizirati i druge propise, pre svega Evrokod 8 (Projektovanje seizmički otpornih konstrukcija). U okviru glavnog projekta za nadogradnju potrebno je izvršiti detaljnu analizu uticaja na objekat u stanju pre i posle predviđene nadogradnje, analizu geomehaničkih karakteristika tla i proračun dodatnih sleganja temelja (naravno da je dodatni napon na tlo ispod temelja osnovni

parametar za analizu) i izvršiti proveru nosivosti postojećih elemenata konstrukcije. Na osnovu toga se donosi odluka o potrebi ojačanja temelja, zidova, međuspratnih konstrukcija ili drugih delova konstrukcije. U ovom radu će biti analizirane metode projektovanja i izvođenja ojačanja osnovnih elemenata konstrukcije u slučaju nadogradnje zidanih objekata. U svakom slučaju, konstrukcijsko rešenje nadogradnje u mnogome zavisi od inženjera-konstruktera, njegovog iskustva, poznavanja tehnologije građenja, poznavanja građevinskih normi i materijala, a često i njegove dovitljivosti. Svaka iole ozbiljnija nadgradnja predstavlja izazov za konstruktera i uglavnom je, u saradnji sa arhitektom, investitorom i izvođačem, moguće naći prihvatljivo rešenje. 2. PROJEKTOVANJE NADOGRADNJE ZIDANIH OBJEKATA U najvećem broju slučajeva, prilikom nadogradnje postojećih zidanih objekata, nastaje „bitna promena“ kako je to definisano u Pravilniku o tehničkim normativima za izgradnju objekata visokogradnje u seizmičkim područjima. Tada treba pristupiti proveri nosivosti i stabilnosti postojeće konstrukcije za novoprojektovano stanje sa nadogradnjom i zatim, uglavnom, projektovanju odgovarajućih ojačanja postojeće konstrukcije. Provera nosivosti i stabilnosti se odnosi na povećano vertikalno i horizontalno opterećenje usled nadogradnje. Povećanje horizontalnog opterećenja, uglavnom od seizmičkog dejstva, nejčešći je razlog ojačanja zidanih konstrukcija pri nadogradnji. Izbor rešenja ojačanja postojeće zidane konstrukcije pri nadogradnji, kao što je to već istaknuto, zavisi od više faktora (spratnost, konstruktivni sistem, broj zidova itd.). Osnovno polazište za projekat ojačanja konastrukcije treba da bude jasan koncept konstrukcijskog sistema za prihvatanje horizontalnih sila od seizmičkih dejstava. S tim u vezi, se mogu definisati sledeći konstruktivni sistemi zidanih nadograđenih konstrukcija sa ili bez ojačanja: – sistemi zidova bez vertikalnih i horizontalnih serklaža (obične zidane konstrukcije), – sistemi sa zidanim zidovima uokvirenim vertikalnim i horizontalnim serklažima, – sistemi sa armiranim zidanim zidovima, – sistemi sa zidanim zidovima i armiranobetonskim elementima za ojačanje. Za sve navedene sisteme osnovi uslov je da postoje međuspratne tavanice krute u svojoj ravni kako bi se obezbedio zajednički rad vertikalnih elemenata konstrukcije na prihvatanju horizontalnih sila od seizmičkih dejstava i njihovom sprovođenju do temelja. Dva osnovna kriterijuma koja treba da, pri usvajanju koncepta ojačanja konstrukcije, budu razmotrena su spratnost nadograđenog objekta i količina (površina u osnovi) zidova. Naš Pravilnik, kao i Evrokod 8, definišu maksimalni dozvoljeni broj spratova u funkciji od seizmičke zone ili ubrzanja tla i odabranog konstruktivnog sistema. Površina zidova u osnovi je u Evrokodu definisana kao procenat površine zidova u odnosu na površinu

258IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 257–267

osnove objekata, a u našem Pravilniku preko minimalnih međusobnih rastojanja zidova. Posebno treba istaći da za VIII zonu seizmičnosti, na primer, koja odgovara ubrzanju od 0.2g, za nearmirane zidove naš Pravilnik dopušta spratnost P+1, a Evrokod samo jedan sprat (P+0), i to pri površini zidova od 6% površine osnove. Jasan je zaključak da za VIII zonu, koja pokriva najveći deo teritorije Srbije, praktično svaka nadogradnja nearmiranih zidanih konstrukcija podrazumeva neku vrstu ojačanja postojeće konstrukcije. Sa druge strane je važno uočiti da maksimalna spratnost, pri istom ubrzanju, za konstrukcije ojačane serklažima iznosi P+3, po našem Pravilniku, odnosno 2 sprata (P+1) prema Evrokodu 8, dok kod armiranih zidova je to P+3 po Pravilniku, odnosno 3 sprata (P+2) prema Evrokodu. Sledi da nadogradnja postojećih zidanih objekata spratnosti 3 do 4 spata, za još jedan ili dva, što je čest slučaj u praksi, ne bi trebalo da se izvodi bez značajnih ojačanja konstrukcije, u smislu dodavanja novih elemenata, pre svega armiranobetonskih zidova. Pri usvajanju koncepta rešenja konstrukcije uvođenjem novih elementa konstrukcije treba svakako, između ostalog, razmotriti sledeće aspekte: – Raspored novoprojektovanih armiranobetonskih elemenata za ojačanje konstrukcije. Prilikom usvajanja rasporeda novoprojektovanih elemenata konstrukcije neophodno je poštovati generalne smernice o pravilnom rasporedu zidova u odnosu na centar mase, kao i neophodnost postavljanja elemenata u oba pravca. Čest je slučaj u postojećim zidanim objektima da zidani zidovi u pravcu upravnom na pravac nošenja međuspratne konstrukcije imaju značajno veću krutost od zidova iz drugog pravca, koji ne primaju vertikalno opterećenje od tavanica. Ukoliko bi se ojačao samo slabiji pravac, nastala bi konstrukcija sa elementima za prihvatanje horizontalnih sila od dejstva seizmike veoma različitim po pomerljivosti i duktilnosti u dva ortogonalna pravca, što nije poželjno. – Kompatibilnost pomeranja novoprojektovanih (armiranobetonskih) i postojećih (zidanih) elemenata. Pri svim oblicima ojačanja konstrukcije, a pogotovu kada je u pitanju ojačanje dodavanjem novih armiranobetonskih elemenata (zidova), pojedini postojeći zidovi, koji nisu uzeti u obzir pri formiranju sistema za prihvatanje horizontalnih sila, prihvataju vertikalno opterećenje i moraju biti provereni na maksimalna horizontalna pomeranja konstrukcije. Kompatibilnost pomeranja predstavlja ograničavajući faktor za duktilnost cele konstrukcije, koji rezultuje većom zahtevanom krutošću i nosivošću novoprojektovanih elemenata. – Veza novoprojektovanih i postojećih elemenata. Ova veza je od značaja po dva osnova. Prvi predstavlja vezu postojeće tavanice i novoprojektovanih elemenata u cilju prenošenja indukovanih inercijalnih sila sa tavanice na nove zidove, da bi se isti uključili u konstrukcijski sistem koji prihvata uticaje od dejstva seizmike. S druge strane, potrebno je povezatu nove i postojeće zidove kada se oni dodiruju. Veoma čest slučaj je da se novoprojektovani zidovi formiraju betoniranjem uz postojeće zidove. U tom slučaju, veza starog i novog elementa, poIZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 257–267

red obezbeđenja zajedničkih pomeranja, dovodi do „aktiviranja“ gravitacionog opterećenja sa viših spratova u novoprojektovanim zidovima pri velikim horizontalnim pomeranjima, što je povoljno sa aspekta nosivosti ovih elemenata. – Postizanje potrebne duktilnosti konstrukcije. Poznato je da zidane konstrukcije odlikuje slaba duktilnost i da je to faktor, kao što je istaknuto, ograničenja duktilnosti novoprojektovane ojačane konstrukcije. Naknadno armiranje postojećih zidova u horizontalnim fugama, torkretiranje površina zida sa odgovarajućom mrežastom armaturom ili obrada površina zidova savremenim malterima ojačanim plastičnim mrežama predstavljaju neke od načina da se poveća duktilnost i horizontalna pomerljivost zidova. Ove mere mogu biti deo koncepta ojačanja zidova da prihvate horizontalne uticaje kod manjih spratnosti, ili samo mera za povećanje duktilnosti u kombinaciji sa drugim elementima ojačanja konstrukcije, pre svega armiranobetonskim zidovima. – Fundiranje novoprojektovanih elemenata. Pri značajnim ojačanjima konstrukcije, uvođenjem novih elemenata za prihvatanje horizontalnih sila od dejstva seizmike, njihovo fundiranje je poseban problem, u smislu nosivosti i stabilnosti ojačane temeljne konstrukcije. O načinima ojačanja temelja biće više reči u narednim poglavljima ovog rada, a ovde treba naglasiti da je povezivanje postojećih i novoprojektovanih temelja od posebnog značaja, između ostalog i u cilju «aktivacije“ novopojektovanih elemenata ojačanja na vertikalno opterećenje od postojeće kontrukcije pri velikim horizontalnim pomeranjima u zemljotresu. Proračunsko modeliranje zidanih konstrukcija u cilju utvrđivanja uticaja i pomeranja pri dejstvu vertikalnih i horizontalnih opterećenja, pre svega dejstva seizmičkih sila, zavisi od odabranog konstrukcijskog sistema pri ojačanju dograđenih objekata. Ukoliko se radi od običnim zidanim zgradama, bez dodatne armature i serklaža, svaki vertikalni element, u skladu sa Pravilnikom, treba proveriti prema glavnim zatežućim naponima, upoređenjem sa maksimalnim dopuštenim ili graničnim vrednostima. Kod zidova sa vertikalnim i horizontalnim serklažima, zidana ispuna se može modelirati kao dijagonalni element koji prenosi pritisak, u okviru ramovske konstrukcije koju formiraju vertikalni i horizontalni serklaži. Evrokod 8, kao i naš Pravilnik, između ostalog, propisuju uslove u vidu minimalnih dimenzija i količina armature u serklažima, kao i njihovo maksimalno rastojanje. U slučaju ojačanja zidova armiranim malterom ili sitnozrnim betonom u modeliranje treba uključiti povećanu krutost zida. Zatezanja koja u zidovima nastaju mogu se poveriti armaturi, međutim, na pritisak se moraju proveriti i zid i betonsko ojačanje, srazmerno krutostima. Ojačanje konstrukcije dodavanjem novih armiranobetonskih elemenata (zidova) kao, na prvi pogled, jasan način ojačanja – sve nose novi elementi, može predstavljati poseban problem pri modeliranju i proračunu. Modeliranje samo novih elemenata je „na strani sigurnosti“ što se njihove nosivosti tiče, ali treba imati u vidu da su 259

pomeranja takvog modela nerealno velika, što može voditi ka pogrešnim zaključcima o dinamičkim karakteristikama konstrukcije, a time o nivou seizmičkog opterećenja. Kao što je ranije naglašeno, takva pomeranja obično ne mogu da prate preostali zidani zidovi. Zajedničko modeliranje armiranobetonskih zidova i ostatka zidane konstrukcije se ne može prihvatiti jer se radi o potpuno različitim mehanizmima prihvatanja i prenošenja opterećenja. Može se zaključiti da, kada je neophodno ojačanje konstrukcije većih razmera, ono treba da bude sveobuhvatno, u smislu ojačanja postojećih elemenata utezanjem seklažima ili armiranjem postojećih zidova u kombinaciji sa dodatnim armiranobetonskim elementima.

njihovo injektiranje masom za na bazi cementa. Zid se dobro očisti, ovlaži vodom nakon čega se nanosi prvi sloj cementnog maltera (marke M 10) debljine 10-15 mm. Preko maltera se postavi odgovarajuća armaturna mreža (“gotova” zavarena mreža ili mreža formirana od horizontalnih i vertikalnih šipki – prečnika 5-6 mm na rastojanju 100-150 mm). Armaturne mreže u okviru malterskih obloga treba da budu povezane sa postojećim zidovima, a to se obezbeđuje izvođenjem horizontalih ankera prečnika Ø6 (4-6 komada po m2 površine zida), postavljenim u prethodno izbušene rupe u zidu. Kada se ojačanje primenjuje unutar zgrade, što podrazumeva armaturne mreže postavljene po visini od gornje površina međuspratnih konstrukcija do površina plafona, potrebno je ostvariti kontinuitet armature od etaže do etaže. Ovo se postiže vertikalnim ankerima koji se sidre u koso izbušenim rupama u donjem i gornjem horizontalnom serklažu. Sidrenje svih ankera ostvaruje se primenom adekvatne fabrički proizvedene mase za ankerisanje na bazi cementa. Pošto se armaturna mreža poveže sa ankerima, nanosi se drugi sloj malterske obloge, tako da ukupna debljina ne prelazi 30 mm (slika 1).

3. POSTUPCI I NAČINI OJAČANJA ZIDOVA U SLUČAJU NADOGRADNJE Ukoliko se nakon proračuna nadograđene konstrukcije konstatuje da je potrebno izvršiti ojačanje zidova za prijem dodatnih vertikalnih i horizontalnih opterećenja, od velike je važnosti izabrati metodu ojačanja koja će biti jednostavna i ekonomična za izvođenje. Pored toga, ojačana konstrukcija mora da obezbedi zahtevanu sigurnost i stabilnost za dejstvo svih vertikalnih i horizontalnih uticaja. U slučaju da se zahteva ojačanje postojeće zidane zgrade, primena armirane malterske ili betonske obloge je logičan način poboljšanja seizmičke otpornosti konstrukcije. Kako je metod lak za primenu i vrlo efikasan, široko se koristi u celom svetu. Odluku o načinu ojačanja (malterska i betonska obloga, sa jedne ili dve strane zida) treba da bude zasnovana na odgovarajućem proračunu. Pri tome, treba težiti da radovi na ojačanju, u najmanjoj mogućoj meri ometaju normalan život i funkcionisanje korisnika Slika 1. Primena armirane malterske obloge na zid od opeke objekta. Kada se vrši ojačanje armiranom oblogom, elemenOjačanje armiranobetonskom oblogom podrazumate postojećeg konstruktivnog sklopa treba sistematično va sličan postupak kao kod primene malterske obloge. ojačati. Ojačani elementi treba da budu uniformno raspoU zavisnosti od debljine obloge, beton marke MB 30 se ređeni u osnovi i preseku zgrade. Ovi elementi poboljšatorketira u jednom ili dva sloja (30-80 mm) ili konvenvaju seizmičku otpornost i duktilnost sistema. U slučaju cialno izliva u oplati (80-100 mm). Za ojačanje zidova da se ojačavaju samo pojedini elementi, treba voditi račuprimenjuje se, takođe, armiranje “gotovim” mrežama ili na da ne dođe do pogoršanja raspodele seizmičkih sila na mrežama formiranim od horizontalnih i vertikalnih arkonstrukcijske elemente. Torzioni efekti ili nepravilnost maturnih šipki (prečnika 8-10 mm na rastojanju 150-250 u oblicima oscilovanja, koji se javljaju u slučaju koncenmm). Posebnu pažnju treba obratiti na ostvarivanje kontracije ukrućenja u jednom delu zgrade, mogu izazvati tinuiteta primenjene armature. Armaturne mreže se povekoncentraciju oštećenja i loše seizmičko ponašanje ojazuju za zidove ankerima Ø8 (4-6 komada po m2 površine zida). Betonsku oblogu treba pravilno negovati kako ne čane zgrade. bi ispucala. Postupak oblaganja zidova armiranom malterskom Efekat ojačanja armiranom oblogom u velikoj meri oblogom na početku podrazumeva skidanje maltera sa zavisi od stepena povezanosti mrežaste armature sa pocelokupne zidne površine, sa produbljivanjem spojnistojećim zidom. Umesto ankera, veza između obloge i ca između opeka u dubini 15-20 mm. Ako u zidu pozidanog zida može se ostvariti betonskim “čepovima”, stoje pukotine širine veće od 3 mm, potrebno je izvršiti 260IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 257–267

Slika 3. Postavljanje vertikalnog serklaža u zid od opeke

kao što je prikazano na slici 2. U okviru ovog alternativnog sistema opeke se vade po visini zida u pravilnom rasporedu, a u tako kreirane “niše” u zidu postavlja se armaturni koš. Prilikom betoniranja obloge, “niše” se ispunjavaju betonom. Ojačanje vertikalnim serklažima postavljenim na svim uglovima objekta, na mestima sučejavanja konstruktivnih zidova, u sredini zidova većih dužina, kao i duž vertikalnih ivica velikih otvora omogućava, inače krtom zidu, određeni stepen duktilnog ponašanja pri zemljotresu. Vertikalni serklaži ne povećavaju značajno nosivost zida koji uokviruju (povećanje 5-15%), ali bitno poboljšavaju njegova deformaciona svojstva. Međutim, ojačanje zgrade vertikalnim serklažima je razumno jedino u slučaju zidanih konstrukcija sa horizontalnim serklažima i krutim međuspratnim konstrukcijama. Izvođenje vertikalnih serklaža se sprovodi od najniže etaže pa do nadograđenog dela zgrade. Na mestu budućeg vertikalnog serklaža najpre se uklanjaju opeke iz zida, jedna po jedna, tako da kontaktna zona između zida i novog betona bude nazubljena (slika 3). Beton iz horizontalnog serklaža se uklanja štemovanjem, kako bi se armatura oba elementa dobro povezala, zavarivanjem ili na neki drugi način. Vertikalni serklaži se armiraju sa najmanje 4Ø14 i uzengijama Ø6/20 cm. Potebno je obezbediti da se vertikalni serklaži pravilno ankeruju u konstrukciju temelja. Po postavljanju oplate vrši se betoniranje serklaža. Betoniranje spoja između vertikanog i horizontalnog serklaža predstavlja poslednji korak izvođenja ojačanja na toj etaži. Pored navedenih metoda i principa ojačanja zidanih zidova, danas se sve češće primenjuju i drugi načini i novi matrijali, kao npr. FRP (Fiber Reinforced Polymer) kompoziti u okviru kojih su prisutna vlakna (najčešće staklena ili karbonska) izraženih mehaničkih karakteri-

Slika 4. Šeme ojačanja dela zida između otvora primenom FRP kompozita

stika. Ovi kompozitni materijali su dostupni kao gotovi fabrički proizvodi najčešće u obliku traka, tkanina i šipki. Primena FRP kompozita svodi se na njihovo lepljenje odgovarajućim lepkovima (najčeće na bazi epoksida) za spoljašnje površine konstrukcijskih elemenata koji se

Slika 2. Ojačanje armiranom oblogom povezanom sa zidom betonskim “čepovima”

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 257–267

261

ojačavaju. Lepak koji se koristi mora biti kompatibilan sa određenim proizvodom (trakom, tkaninom ili šipkom), a što se skoro redovno definiše i uslovljava od strane proizvođača. Primena ovog načina ojačanja zidane konstrukcije podrazumava odgovarajuće licence, opremu, iskustvo na toj vrsti radova, kao i obučenu radnu snagu. FRP kompoziti se mogu koristiti za ojačanje zidnih celina ili samo pojedinih segmenata zida. Na slici 4 prikazani su karakteristični primeri ojačanja zidanih stubova (deo zidanog zida između otvora), koji su u slučaju nadogradne vrlo često najkritičniji deo zidane konstrukcije. Šeme ojačanja obuhvataju FRP trake postavljene horizontalno, verikalno i dijagonalno, kao i kombinaciju vertikalno postavljenih FRP traka i horizontalno postavljenih FRP šipki. 4. POSTUPCI I NAČINI OJAČANJA MEĐUSPRATNIH KONSTRUKCIJA U SLUČAJU NADOGRADNJE Jedan od glavnih razloga lošeg seizmičkog ponašanja postojećih zidanih zgrada je nedovoljna krutost međuspratnih konstrukcija u svojoj ravni i/ili nedostatak pravilne veze između međuspratnih konstrukcija i konstruktivnih zidova. U slučaju savremenih zidanih konstrukcija, armiranobetonski horizontalni serklaži se predviđaju duž svakog konstruktivnog zida u nivou svakog sprata. Serklaži povezuju međuspratne konstrukcije sa zidovima i konstruktivni sklop deluje kao monolitna jedinica u toku zemljotresa. Ako su dobro ankerisane u zidove, krute međuspratne konstrukcije i horizontalni serklaži osiguravaju sinhrone oscilacije zidova, sprečavaju preterane ugibe zidova van ravni i, u isto vreme, omogućavaju da se seizmičke sile rasporede na pojedinačne zidove srazmerno njihovoj krutosti. Ako između zidova i međuspratnih konstrukcija nedostaju horizontalni serklaži ili su serklaži oštećeni na pojedinim mestima moraju se izvršiti odgovarajuće tehničke mere ojačanja prilagođene stvarnim uslovima. Međuspratne konstrukcije mogu, takođe, zahtevati ojačanje u cilju povećanja njihove krutosti i nosivosti. Kod starijih zidanih zgrada međuspratna konstrukcija se obično satoji od drvenih dasaka postavljenih preko drvenih greda. Ovaj tip konstrukcije nije dobar za horizontalna opterećenja, jer ne poseduje dovoljnu krutosti u svojoj ravni. Drvene međuspratne konstrukcije se mogu ukrutiti dodavanjem novih drvenih dasaka uprav-

Slika 5. Ojačanje drvene međuspratne konstrukcije armiranobetonskom pločom

no na postojeće podne daske. Svaka nova daska se mora povezati za svaku postojeću dasku preko koje prelazi sa dovoljnim brojem eksera, kako bi ova dva sloja dasaka radili zajedno kao horizontalna dijafragma. Značajnije povećanje nosivosti i krutosti se može postići postavljanjem novih dasaka dijagonalno (pod uglom od 45°), čime se formira ukrućenje u vidu horizontalne rešetke. Takođe, moguće je ukrutiti drvenu međuspratnu konstrukciju sa tankim slojem betona postavljenim preko postojeće drvene konstrukcije (slika 5). Dodatna betonska ploča je obično debljine 4-6 cm, a armirana je mrežastom armaturom. Kao spojna sredstva između novog betonskog sloja i postojećih drvenih greda mogu se koristiti ekseri, vertikalno ili koso zabijeni zavrtnjevi, moždanici i sl. Povezivanje betonske ploče i zidanog zida ostvaruje se pomoću čeličnih ankera injektiranih u prethodno izbušene rupe u zidu ili horizontalnim serklažem. Drvene međuspratne konstrukcije se mogu ukrututi horizontalnim i dijagonalnim zategama (prečnika 16-24 mm), koje se ugrađuju neposredno ispod međuspratne konstrukcije. Za ovakvo rešenje koriste se armaturne šipke sa posebno obrađenim krajevima u obliku navoja. Šipke se ankeruju preko čeličnih ankernih ploča postavljenih na krajevima zidova. Horizontalne zatege se postavljaju simetrično sa obe strane zida u kanale širine 4-5 cm, usečene u maltersku oblogu. Najčešće nije potrebno prosecati zid da bi se zatege ugradile. Ako su zatege dugačke, šipke se drže u predviđenom pložaju pomoću uzengija ugrađenih u zid na razmaku od 4-5 m. Posle postavljanja i zatezanja zatege, navrtke se zavaruju za ankerne ploče. Svi čelični delovi zatega se zaštićuju od korozije premazivanjem, a zatim se oblažu malterom. Vidljivost dijagonalnih zatega se sakriva izradom tzv. spuštenih plafona. U slučaju ekstremno velikih raspona, primena dijagonalnih zatege može biti problematična zbog mogućeg izvijanja. Kao alternativno rešenje mogu se koristiti horizontalne metalne rešetke, koje se anker-zavrtnjima povezuju sa zidovima. Kao što je ranije rečeno, najvažnija karakteristika ojačanja zidane zgrade sa drvenom međuspratnom konstrukcijom je obezbeđivanje adekvatne veze između zidova i međuspratne konstrukcije, kako bi se sprečilo oštećenje zida van svoje ravni. Postoje različite metode postavljanja novih ili ojačanja postojećih veza između zidanih zidova i međuspratne konstrukcije. Na slici 6a je prikazan detalj veze postojećeg zida i drvene grede međuspratne konstrukcije pomoću čelične trake. Ovaj detalj je pogodan kada su drvene grede u okviru međuspratne konstrukcije upravne na spoljašnji zid. Na slici 6b je prikazan sličan detalj kada se drvene grede pružaju paralelno sa spoljašnjim zidom. U ovom detalju, trake se moraju pružati dovoljno dugo unutar međuspratne konstrukcije da bi se obezbedilo dobro prčvršćivanje za drvene daske. Drvena međuspratna konstrukcija u ovom slučaju mora imati dovoljan kapacitet nosivosti na zatezanje kako bi se sprečilo eventualno čupanje. Dotrajale drvene međuspratne konstrukcije se mogu zameniti armiranobetonskim ili prefabrikovanim pločama, sa izvedenim serklažina po obimu. Bez obzi-

262IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 257–267

Slika 6. Povezivanje drvene međuspratne konstrukcije sa zidanim zidom; 1 – Postojeći zid, 2 – Postojeće drvene daske, 3 – Postojeće drvene grede, 4 – Ekseri, 5 – Nova betonska ploča, 6 – Čelična traka

ra na tip primenjene konstrukcije potrebno je obezbediti minimalno naleganje od 15 cm na noseći zid, pri čemu treba vezu međuspratne konstrukcije i zidova obezbediti presecanjem zidova na razmaku od najmanje 1,5 m (slika 7). U slučaju da se drvena konstrukcija zamenjuje polumontažnom međuspratnom konstrukcijom, sačinjenom od prefabrikovanih elemenata, potrebno je preko nje izvesti betonsku ploču debljine najmanje 4 cm armiranu mrežastom armaturom. 5. POSTUPCI I NAČINI OJAČANJA TEMELJA U SLUČAJU NADOGRADNJE

Slika 7. Izvođenje nove međuspratne konstrukcije i njeno povezivanje za postojeći zid; 1 – Postojeći zid, 2 – Nova međuspratna konstrukcija, 3 – Betonska ploča, 4 – Prefabrikovana ploča, 5 – Horizontalni serklaž, 6 – Armaturni koš, 7 – Žleb u zidu

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 257–267

Opšte je poznato da je tlo, u poređenju sa drugim građevinskim materijalima, mnogo podložnije promeni svojih svojstava pod dejstvom prirodnih ili veštačkih faktora. To se u mnogome može reći i za temelje – elemente konstrukcije koji se u celom svom periodu eksploatacije konstantno nalaze u tlu. U toku dugotrajne eksploatacije objekta mogu se desiti i pozitivne, ali i negativne pojave u temeljnom tlu. O ovome treba posebno voditi računa u slučaju rekonstrukcije objekata, nadogradnje, dogradnje, promene stalnog i/ili povremenog opterećenja itd. 263

Kao pozitivna pojava u tlu može se smatrati dodatno zbijanje tla ispod temelja, najviše u slojevima neposredno ispod temelja, što dovodi do smanjenja poroznosti tla, povećanja mehaničkih i deformacionih karakteristika, samim tim i do povećanja nosivosti. Prema nekim podacima, ako je objekat u toku eksploatacije redovno održavan (uglavnom da nije dolazilo do prodora vode u zonu temelja) i na njemu nije dolazilo do promene opterećenja, to povećanje nosivosti može da iznosi i do 40% (“Механика грунтов, основания и фундаменты”, под редакцией проф. С.Б. Ухова, Москва, “Высшая школа”, 2004.). Negativni procesi u tlu su oni koji dovode do pogoršanja mehaničkih i deformacionih karakteristika. To su, uglavnom, sezonsko smrzavanje tla (u slučaju male dubine fundiranja) ili promena vlažnosti tla (usled prodora vode iz instalacija, promene nivoa podzemnih voda, poplava). U slučaju industrijskih objekata može se desiti da, u incidentnim situacijama, dođe do prodora agresivnih materija u tlo, što takođe može ugroziti temeljno tlo i same temelje. U svakom slučaju, pre početka radova na rekonstrukciji, nadziđivanju, dogradnji itd., za potrebe izrade projekta, obavezni su dodatni istražni radovi (bušotine, otkopavanje temelja, laboratorijsko ispitivanje uzoraka). Naravno, obim istražnih radova treba uskladiti sa konkretnom situacijom i potrebama. Posle sprovođenja dodatnih istražnih radova, a u skladu sa predviđenim radovima na objektu, treba odrediti postojeće i novoprojektovano opterećenje na temelje. Na osnovu toga, treba oceniti potrebu za ojačanjem postojećih temelja, način i raspored ojačanja. Ovde će biti navedeni samo neki načini ojačanja temelja, poznati iz literature ili iz prakse: a) ojačanje postojećih temelja; b) proširenje temelja; c) podbetoniravanje; d) izrada nove temeljne ploče ispod objekta; e) ojačanje pomoću šipova.

Slika 8. Ojačanje temelja: a) injektiranjem; b) betonskom oblogom; 1 – Postojeći temelj, 2 – Injektori, 3 – Betonska obloga, 4 – Ankeri

a) Ojačanje postojećih temelja se primenjuje u slučajevima kada nije prekoračeno dozvoljeno naprezanje na tlo u temeljnoj spojnici ali je sam temelj trošan, ispucao ili deformisan (npr. temelji od opeke, kamena i sl.). U takvim slučajevima se pristupa ili injektiranju postojećeg

temelja ili izradi obloge oko temelja od armiranog betona (slika 8). Postupak injektiranja podrazumeva bušenje rupa u temelju, ugradnju injektora i samo injektiranje. Injekciona smesa se obično spravlja od rastvora cementa i vode i ona se pod pritiskom utiskuje u telo temelja. Betonska obloga oko postojećeg temelja se izvodi nakon iskopa rova oko temelja, čišćenja površine, ugradnje ankera za vezu starog temelja i obloge. Debljina obloge ne treba da bude manja od 15cm a armira se konstruktivno, armaturnom mrežom. U nekim slučajevima se obloga može dodavati samo sa jedne strane. b) Proširenje temelja se primenjuje u slučajevima kada će dozvoljeno naprezanje na tlo u temeljnoj spojnici, u slučaju povećanja spoljašnjeg opterećenja, biti prekoračeno. Ponekad se proširenje temelja kombinuje sa ojačanjem temelja (slika 9).

Slika 9. Kombinovano ojačanje i proširenje temelja; 1 – Oslonačka greda, 2 – Ankeri, 3 – Proširenje temelja

Pri ovakvom načinu ojačanja temelja treba imati na umu činjenicu da u temeljnoj spojnici ispod postojećeg temelja već postoji naprezanje. Dodatno opterećenje će se prenositi na ukupnu širinu (postojeću i novu) tako da će doći do povećenja i postojećeg naprezanja. Pored toga, pri ovakvom postupku ojačanja, obavezno treba obezbediti zajednički “rad” starog i novog dela temelja ubušivanjem odgovarajućih ankera (uglavnom su to ankeri od rebraste armature koji se pomoću smesa za ankerovanje vezuju za postojeći temelj), slika 10. c) Podbetoniravanje temelja se primenjuje upravo sa ciljem da se ukupno opterećenje ravnomerno prenese na temeljnu spojnicu. Dakle, ispod postojećeg temelja se izvodi novi temelj od armiranog betona sa povećanom širinom (slika 11). Logično je da se novi temelj (odnosno potkopavanje i podbetoniravanje) ne može izvesti odjednom, nego u kampadama (slika 12) Kampade su obično dužine oko 1.0m i izvode se “na preskok”, pri čemu između iskopa i betoniranja dve susedne kampade treba da protekne najmanje tri dana. Posebno važno kod ovog postupka je da se obezbedi intimno i potpuno naleganje postojećeg temelja na novoizvedeni. Ugrađivanje novog betona treba sprovesti sa posebnom pažnjom, podbi-

264IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 257–267

Slika 10. Primeri proširenja temelja

       Slika 11. Primeri podbetoniravanja temelja

Slika 12. Šematski prikaz podbetoniravanja u kampadama

janjem, koristeći suvu mešavinu betona. Ukoliko se ne izvrši kvalitetno podbijanje – ugradnja betona moguće je da će se na zidovima objekta pojaviti pukotine usled dodatnog sleganja. d) Izrada nove temeljne ploče ispod objekta se može primeniti u pojedinim slučajevima, ukoliko osnova objekta nije suviše velika i ukoliko je omogućen pristup u podrumski ili prizemni deo objekta. Ovakav način ojačanja treba primeniti i onda kada je dopunsko opterećenje IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 257–267

Slika 13. Primer ojačanja temelja izradom nove temeljne ploče; 1 – Postojeći temelj, 2 – Glavne grede, 3 – Nova ploča, 4 – Sekundarne grede, 5 – Zbijen šljunak

na temelje suviše veliko i kada druge metode ne mogu da se primene. Novu temeljnu ploču treba projektovati tako da ona prihvati celokupno novo opterećenje ali je obavezno treba, na odgovarajući način, povezati sa postojećim temeljima. Na slici 13 je pokazan jedan primer ojačanja izradom nove temeljne ploče. Primenjena je ploča sa rebrima, postavljena na dubini od oko 75 cm od donje ivice postojećih temelja. Sama ploča je po obodu uštemovana u zidove u dubinu ne manjoj od 30 cm. Debljina ploče, 265

Slika 14. Šematski prikaz ojačanja temelja izvođenjem “Mega” šipova; 1 – Noseći zid, 2 – Podložna greda, 3 – Hidraulička presa, 4 – Pumpa, 5 – Prvi segment cevi, 6 – Izveden šip, 7 – Podmetač, 8 – Završni element, 9 – Beton

dimenzije greda i potrebna armatura se određuju proračunom, a važno je proveriti i lokalni napon pritiska na postojeći zid. Ukoliko je to potrebno, s obzirom na dubinu štemovanja zida, da ne bi došlo do narušavanja njegove nosivosti i stabilnosti, može se primeniti i betoniranje u kampadama. e) Ojačanje pomoću šipova se relativno često primenjuje na različite načine. Moguće je, na primer, izvesti šipove pored postojećih temelja pa, nakon toga, povezati šipove sa postojećim temeljima. Međutim, ponekad nije moguće primeniti neku metodu izrade šipova (npr. šipove tipa “Franki” zbog vibracija pri pobijanju). U praksi se najčešće primenjuje metoda izrade šipova pod nazivom “Mega” šipovi. Oni se izrađuju od segmenata čeličnih cevi koje se pomoću hidrauličkih presa utiskuju u tlo neposredno ispod postojećeg temelja. Postupak izrade ovakvih šipova, kao prvo, zahteva iskop jame ispod postojećeg temelja dubine oko 1.5 m, dužine i širine oko 1.2  m (da bi se omogućio rad rukovaocu opreme). U jamu se spušta prvi segment cevi i hidraulička presa. Presom se cev utiskuje u tlo, strogo vodeći računa o vertikalnosti. Treba napomenuti da se u slučajevima kada je postojeći temelj trošan ili nedovoljne čvrstoće (temelji od kamena ili opeke) iznad prese postavlja podmetač u vidu čeličnog profila ili montažne betonske gredice. Kada je prvi segment utisnut, postavlja se drugi segment, zavaruje se po obimu za prvi i presom se nastavlja utiskivanje. Postupak se ponavlja do dostizanja potrebne dubine ili

sile u šipu. Dubina utiskivanja se određuje proračunom a sila se kontroliše pomoću manometra. Kada je dostignuta zahtevana dubina ili sila utiskivanja, unutrašnjost cevi se popunjava sitnozrnim betonom. Nakon toga se vrši tzv. “kajlovanje”, postupak koji obezbeđuje da se postignuta sila u šipu, bez prevelikih gubitaka, prenese i na postojeći temelj iznad šipa. Postoje različiti načini “kajlovanja”, izvođači koji su prilagodili svojim tehnologijama izvođenja je osnovni uslov da se postignuta sila ne izgubi nakon uklanjanja prese. U svakom slučaju, nakon “kajlovanja” se ceo prostor između temelja i dna prvobitno iskopane jame popunjava betonom. Na slici 14 je šematski prikazan postupak izvođenja “Mega” šipa. Treba dodati da je primena “Mega” šipova efikasan i pouzdan način ojačanja temelja. Svakako, potrebna je odgovarajuća oprema, obučena radna snaga i iskustvo na ovakvoj vrsti poslova. Pri rešavanju problema nedovoljne nosivosti temeljnog tla, umesto ojačanja postojećih temelja, moguće je izvršiti ojačanje samog tla, odnosno povećati njegovu nosivost. Ovakav postupak se sastoji u injektiranju tla u zonama ispod i oko postojećih temelja, sa ciljem povećanja mehaničkih i deformacionih karakteristika, samim tim smanjenja stišljivosti i/ili vlažnosti postojećeg tla. Injektiranje se može, u zavisnosti od sastava tla, vršiti mešavinom cementa i vode sa različitim vodocementnim faktorom, natrijum silikatom – tečnim staklom (silikatizacija), bentonitom itd. Ovakvi postupci se, u našoj praksi, često zajedničkim imenom nazivaju “jet grouting”. Za

266IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 257–267

ove postupke je, takođe, potrebno imati odgovarajuću opremu, obučenu radnu snagi i iskustvo na izvođenju. 6. ZAKLJUČCI I PREPORUKE 1. Zidane zgrade su, u opštem slučaju, vrlo ranjive pri delovanjima zemljotresa, pogotovo ako su još i nadzidane, što se posebno ispoljava pri delovanjima zemljotresa maksimalnih intenziteta. Seizmička otpornost postojećih zidanih zgrada se mora ocenjivati na osnovu sagledavanja i analize postojećeg konstrukcijskog sistema i stanja objekta. Ako se pokaže da postojeći objekat nije pravilno konstruisan ili izveden, trebalo bi predvideti odgovarajuće ojačanje tog objekta, bez obzira da li predviđene intervencije formalno zadovoljavaju ili ne zadovoljavaju sve odredbe Pravilnika o tehničkim normativima za izgradnju objekata visokogradnje u seizmičkim područjima (Sl. list SFRJ br. 31/80, 49/82 i 29/83). 2. Za aseizmičnost zidanih zgrada od presudnog značaja je prisustvo „krutih“ međuspratnih konstrukcija. Zbog toga je, ako se predviđa nadogradnja nekog objekta, obavezno formiranje međuspratnih konstrukcija koje su u stanju da obezbede ravnomernu raspodelu seizmičkih uticaja na vertikalne elemente konstrukcije. 3. Pri nadogradnji zidanih objekata, posebnu pažnju treba posvetiti postojećim vertikalnim nosećim elementima konstrukcije – zidanim zidovima. U zavisnosti od tipa zidova, kvaliteta materijala od koga su izvedeni, nivoa vertikalnog i horizontalnog opterećenja ili njihovih eventualnih oštećenja, treba predvideti odgovarajuće ojačanje tih zidova. 4. Postojeći temelji zidanih objekta, u slučaju nadogradnje, moraju da prihvate, kako postojeće, tako i dodatno vertikalno opterećenje. To dodatno opterećenje potiče od mase nadograđenog dela, ali i od seizmičkih uticaja. Zbog toga se stanju temelja, proračunu i izvođenju potrebnih ojačanja, mora posvetiti dužna pažnja. LITERATURA [1] Pravilnik o tehničkim normativima za izgradnju objekata visokogradnje u seizmičkim područjima (Sl. list SFRJ 31/81, 48/82, 29/83, 21/88, 52/90).

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 257–267

[2] Pravilnik o tehničkim normativima za sanaciju, ojačanje i rekonstrukciju objekata visokogradnje oštećenih zemljotresom i za rekonstrukciju i revitalizaciju objekata visokogradnje (Sl. list SFRJ 52/85) [3] Aćić, M., Aćić, V.: Procena štete na zgradama od zemljotresa očekivanog intenziteta, Savremeno graditeljstvo, naučno-stručni časopis za graditeljstvo Republike Srpske, broj 07 – 2011. god. [4] Ostojić, D., Stevanović, B., Muravljov, M.: Zemljotresna oštećenja i primenjeni postupci sanacije i ojačanja nadograđenih stambenih zidanih zgrada u Kraljevu, Savremeno graditeljstvo, naučno-stručni časopis za graditeljstvo Republike Srpske, broj 07 – 2011. god [5] Aničić D., Fajfar P., Petrović B., Szavits-Nossan A., Tomaževič M.: Zemljotresno inženjerstvo – visokogradnja; Građevinska knjiga, Beograd, 1990. [6] Muravljov M., Stevanović B.: Zidane i drvene konstrukcije zgrada, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 2003. [7] Petrović B.: Odabrana poglavlja iz zemljotresnog građevinarstva, Građevinska knjiga, Beograd, 1985. [8] Dimitrijević M.: Statičko konstruktivni problemi u zaštiti graditeljskog nasleđa, Arhitektonski fakultet Univerziteta u Beogradu. [9] Альбрехт Р.: Дефекты и повреждения строительных конструкций, Стройиздат, Москва, 1979. [10] EVROKOD 8: Proračun zidanih konstrukcija, Deo 1-1: Opšta pravila za armirane i nearmirane zidane konstrukcije, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu, 2009. [11] Building construction under seismic conditions in the Balkan region. Vol. 5: Repair and strengthening of reinforced concrete, stone and brick-masonry buildings. UNDP UNIDO project rer/79/015, Vienna, 1983. [12] С.Б. Ухов: Механика грунтов, основания и фундаменты, Москва, “Высшая школа”, 2004. [13] Ostojić, D., Pakvor, A.: Osnovni aspekti nadogradnje stambenih i javnih zgrada, Simpozijum JUDIMK “Nadogradnja stambenih i javnih zgrada”, Zbornik radova, strana 255-260, Beograd, 2000. god.

267

ANALYTICAL AND EXPERIMENTAL VERIFICATION OF SEISMIC STABILITY OF RESIDENTIAL BUILDING AFTER CONSTRUCTION OF ADDITIONAL STORIES – CASE STUDY ANALITIČKA I ESPERIMENTALNA VERIFIKACIJA SEIZMIČKE STABILNOSTI STAMBENE ZGRADE POSLE IZVOĐENJA NADGRADNJE– KARAKTERISTIČAN PRIMER UDK: 699.841.042.7 Professional paper

Prof. Veronika SHENDOVA, Civ. Eng. Ph. D. Prof. Golubka NEČEVSKA-CVETANOVSKA, Civ. Eng. Ph. D. Prof. Živko BOŽINOVSKI, Civ. Eng. Ph. D. Ass. Goran JEKIC, Civ. Eng. M. Sc. Elena GJORGJIEVSKA, Civ. Eng. Ass. Blagojče STOJANOSKI, Civ. Eng. M. Sc. Aleksandar ZLATESKI, Civ. Eng. M. Sc. SUMMARY For the last two decades, building of additional storeys upon existing structures has been intensified in the area of Skopje city, particularly on existing masonry structures that, as a rule, were built prior to the passing of the seismic regulations in the country. At the initiative of the Karposh municipality in Skopje, the Institute of Earthquake Engineering and Engineering Seismology, IZIIS, is currently realizing a project, whose purpose is definition of a methodology for recording and monitoring of the existing state of the construction fund in the municipality from the aspect of seismic stability. Within the frames of this project, a case study has been realized involving analysis of achieved seismic stability of a selected residential structure after its enlarging and building of additional storeys. The main purpose of the performed analyses was to respond to the question as to how this integral structure will behave during future earthquake effects. Key words: seismic stability, residential building, enlarging, additional storeys, dynamic analysis. REZIME Izvođenje dodatnih sparatova na postojećim objektima (nadgradnja), znatno se intezivirala poslednjih dvadesetak godina na teritoriji Skoplja, posebno kod postojećih zidanih zgrada koje su po pravilu građene i/ili sanirane po postojećoj regulativi seizmičke otpornosti. Na inicijativu Opštine Karpoš iz Skoplja, Institut za zemljotresno inženjerstvo i inženjersku seizmologiju, IZIIS, realizovao je istrazivački projekat koji definiše metodologiju snimanja postojećeg stanja, monitoring i ocenu stabilnosti konstrukcije objekata sa aspekta seizmičke sigurnosti. U okviru realizacije projekta selektovani su karakteristični primeri objekata koji su detaljno analizirani sa aspekta seizmičke stabilnosti i njihove sigurnosti posle nadgradnje dodatnih spratova. Osnovni cilj izvedene studije je dati odgovor kakvo će biti ponašanje integralne konstrukcije u slučaju budućih očekivanih zemljotresa. Ključne reči: seizmička stabilnost, stambene zgrade, dogradnja, nadgradnja, dinamička analiza. Adresa autora: Institut za zemljotresno inženjerstvo i inženjersku seizmologiju, IZIIS, Univerzitet „Sv. Kiril i Metodij”, Skoplje, Republika Makedonija E-mail: v [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected] [email protected]

1. INTRODUCTION The territory of the Republic of Macedonia is situated in a seismically active region characterized by an increasing seismic risk. As many other countries exposed to seismic hazard, Macedonia has also had its technical regulations for design of seismically resistant structures elaborated and adopted, (PIOVS, 1981). The main design

268IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 268–276

philosophy in these regulations is based on protection of human lives in conditions of strong earthquakes and enabling partially controlled damage during the occurrence of the so called frequent earthquakes. In conditions of an increasing trend of building of additional storeys and enlargements of existing structures, there inevitably arises the question about the seismic stability and safety of such new “hybrid” structures. This is even more emphasised by the fact that, in most of the cases, the existing structures represent masonry structures built prior to the passing of the seismic regulations in the country. After performance of works on reconstruction, enlargement, building of additional storeys, adaptations, etc. on existing structures, their structural system and dynamic characteristics are changed. If such works are designed and realized non-professionally, the seismic stability of the structure could be disturbed. Building of additional storeys upon existing structures represents a complex problem that frequently requires coordination of, sometimes utterly contradictory, interests. Such a problem needs to be considered from a number of aspects as are: sociological, legal-normative, economic, urban-architectonic, structural, infrastructural, cultural and historic. One of the very important aspects is certainly the seismic safety of both the existing building on which additional storeys are built and the integral structure after the performed construction of the additional storeys. However, practice in the Republic of Macedonia has shown that such an important problem is not paid sufficient attention and that the existing seismic resistance of such buildings could be even reduced in this case. The valid regulations in Republic of Macedonia allow building of additional storeys upon structures without seismic strengthening if the mass of the structure is not increased for more than 10% regardless the seismic resistance/non-resistance of the existing building, considering that the behavior of the structure under an earthquake will not essentially be changed. However, some of the design engineers are making use of this provision, misusing it most often by not checking the seismic resistance of either the existing or the integral structure with the built additional storeys, which is not only contrary to professional working but also enters deeply into the ethic codex. This is the more if one takes into account the provision in the valid rulebook which prescribes that the seismic resistance of the new structure must be at least equal to the seismic resistance that the structure possessed prior to the performed works. This current engineering practice has been the motivation for the cooperation between the Institute of Earthquake Engineering and Engineering Seismology–UKIMIZIIS and Karposh municipality in Skopje within which projects on definition of a methodology for geo-referenced inventory toward seismic stability and safety of the existing building stock in the municipality are being realized (Necevska-Cvetanovska et al., 2012). This is a pioneering activity at national level whose final goal is to increase the level of seismic protection of citizens and structures in this municipality. The final objective IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 268–276

of these projects is definition of a two-level methodology for geo-referenced inventory toward seismic stability and safety of the existing building stock in the Karposh municipality, as well as upgrading of GIS of the municipality with new attributes. Presented briefly in this paper are the results from the case study realized within the frames of this project, i.e., from the analysis of the achieved stability of the enlarged structure with constructed additional storey at Blvd. Partizanski odredi 48a for gravity and external seismic effects, whereat three individual states of the structure were analyzed: the isolated existing masonry structure, the isolated newly designed RC structure for enlargement and building of other stroreys and the integral structure. Generally, the procedure consists of elastic-static analysis, then analysis of elements up to ultimate state of bearing and deformability capacity as well as analysis of the dynamic response of the system to real seismic effects with intensity and frequency content that are expected at the considered location. For the needs of the mentioned analyses, a complete visual inspection of the structure, field tests for determination of the seismic potential of the soil as well as non-destructive experimental tests on the structure for the purpose of identification of the bearing system and definition of its main dynamic characteristics, were done previously. 2. BACKGROUND OF THE PERFORMED ANALYSIS 2.1. Structural Characteristics The existing residential structure at Blvd. Partizanski odredi 48a was built in 1958 with B+GF+3 storeys and proportions at plan of 30.70m/9.50m, (Fig.1). From structural aspects, the structure represents a massive structure with bearing walls constructed of solid bricks in cement lime mortar in two orthogonal directions and finely ribbed fine-ribbed floor structure. According to what the occupants of the building say, during the earthquake of 1963, the structure suffered minimal damages that were repaired in 1964-65. The only strengthening interventions on the structure are the reinforced concrete elements with a height of 1.5 m constructed in the form of buttresses in the basement of the structure and extending up to the terrain level. The newly designed enlargement and additional storeys consist of RC frames in both directions in combination with reinforced concrete columns and walls that “bridge” but not impose a load on the existing masonry structure (Fig. 1). The floor structure is designed as an RC slab, while the foundation is anticipated to be done on a foundation slab with a thickness of 80 cm. To achieve communication between the existing masonry structure and the additional storeys at individual levels, certain parts of the existing masonry, parapets below the windows and new openings, were torn down. The new integral structure is enlarged by construction of two additional storeys whereby its total height from the fixation in the foundation to the top is H=23.12m. 269

Figure 1. Plan of the ground floor of the existing structure with the new RC structure

In the design documentation, during static and seismic analysis, only the newly designed structure was treated whereat the obtained static quantities and the main dynamic characteristics were Т1x-x=0.91s, T2y-y=0.65s. Such obtained vibration periods speak for themselves about a pronounced flexibility in the longitudinal direction of the structure arising from the position of the RC walls in transverse direction. During the seismic analysis, the method of equivalent static force was applied with a total force at the plan amounting to 10% of the total weight of the structure. The total displacements at the top in longitudinal and transverse direction amount to Dx=3.60cm and Dy=1.92cm, and are less than the allowed ones Dmax=2312/600=3.85cm. In the design documentation, the resistance of the existing structure to gravity and seismic effects is not analyzed although this is necessary pursuant to the Law on Construction (Article 2, Article 5 and 7 and Article 4). 2.2. Previous Investigations In accordance with the defined methodology for definition of the seismic stability and safety of the structure, the following activities were realized:

– Definition of the seismic potential of the considered location of the structure based on performed detailed regional and local seismotectonic, geophysical and geomechanical investigations and definition of the seismic parameters for the design and maximum expected earthquake intensity of 0.26 g and 0.34 g, respectively. To obtain the dynamic response, three different types of earthquakes (El Centro, N-S, 1940, Petrovets N-S 1979, Robic N-S, 1968) were used, (Sheshov et al. 2012); – Definition of the main dynamic characteristics of the structure after the performed enlargement and built additional storeys by application of the ambient vibration technique whereat the following periods were obtained: T1y-y=0.273s, T2x-x=0.259, Т3tor=0.228s. It is exactly the comparison between the experimentally and analytically obtained periods made by the designer engineer (Т1x-x=0.91s, T2y-y=0.65s) that speaks for itself that the structure, although constructed in compliance with the project, deviates from the designed behavior and is much more rigid in both orthogonal directions. This means that the reinforced concrete structure of the enlargement and the additionally built storeys does not behave independently, but on the contrary, it behaves along with the existing structure in the elastic phase. This is due to the

270IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 268–276

rigid joints from the floor along with the floor base that bridge the expansion joint between the existing and the new floor structure of the enlargement. Hence, the imposed conclusion is that, in reality, a completely independent structure cannot be constructed, which should be taken into account in the design phase as well, (Krstevska et al. 2012); – The identification of the existing structural system by control investigations done non-destructive testing has shown that the existing masonry structure belongs to the system of “plain masonry” with reinforced concrete floor structure. In accordance with the valid Rulebook on Construction of Structures in Seismic Regions, (PIOVS 81) in regions with Intensity of IX degrees, as is the Skopje one, only ground floor structures are allowed for the plain masonry system, (Shendova et al. 2012). The knowledge gained from such investigations is necessary in the individual phases of subsequent analyses for the purpose of improving the accuracy of the input parameters and performance of realistic analysis of structures.

3. ANALYTICAL INVESTIGATION OF THE STRUCTURAL SYSTEM 3.1. Methodology for Structural Analysis For the needs of analytical verification of the seismic safety and stability of the structure, three individual states of the structure were treated as follows: – Existing state of the original masonry structure prior to the tearing down (PS– existing state) and after failure of individual parts (NPS – newly designed conditions); – Newly constructed reinforced concrete structure by which the existing structure is bridged (AB) – The state of an integral structure – the entire reinforced concrete structure with the included existing masonry structure (AB+NPS) For each of the individual states, the following types of analysis were performed: (i) Elastic, i.e., static and equivalent seismic analysis by use of the finite element method and SAP 2000 computer programme (Structural Analysis Program, UC Berekely, California). For the needs of such analysis, a mathematical model was prepared for each of the individual states, whereat SHELL elements were used for modeling of the walls and the floor structures and

a) Existing masonry structure, PS b) Conditions after tearing down, NPS

c) Newly constructed reinforced concrete structure (AB) d) Integral structure, AB+NPS Figure 2. Mathematical models of individual states of the structural system

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 268–276

271

FRAME elements were used for modeling the reinforced concrete columns and beams (Fig. 2). For such modeled structures, analysis for the dead weight effect and the effect of equivalent seismic forces calculated according to the regulations was performed. (ii) Analysis of elements up to ultimate state of strength, bearing capacity and deformability resulting in Q-d relationships for each element and cumulatively for each storey, displacement capacity du and ductility capacity defined as m=du/dy. Such an analysis was carried out separately for the existing masonry structure, for the state prior and after tearing down the individual parts for the purpose of communication with the enlarged part and separately for the newly constructed reinforced concrete structure bridging the old structure. (iii) Analysis of the dynamic response of the system to actual seismic effects with defined intensity and frequency content expected at the considered location. Applying modeling by concentrated masses assuming concentration of distributed structural characteristics of individual storeys, a nonlinear dynamic analysis was performed by use of a storey hysteresis model obtained from the previously performed analysis of elements up to ultimate state. 3.2. Selected Comparative Results for Different Structural State In this chapter, an attempt is made to provide a comparative presentation of the most important results obtained from the performed analyses of the three different states: (1) the newly designed state of the masonry structure itself (NPS), (2) the newly constructed reinforced concrete structure itself (AB) and (3) the integrated structure as an entirety consisting of the newly constructed structure and the old masonry structure, (AB+NPS). The existing state of the structure prior to the tearing down of individual parts (PS) was not compared considering the similarity of the results from the comparison with the NPS state. Namely, with the tearing down of the parts for the purpose of communication with the additionally built part, the bearing capacity of the structure in longitudinal direction is reduced for negligible 0.6%, but the zones of

potential exhaustion of the tensile strength are increased (Fig. 3). Main Dynamic Parameters Table 1 shows comparatively the experimentally and the analytically obtained fundamental periods for the corresponding orthogonal directions. What can be concluded is that the elastic state in which the structure was at the moment when the dynamic characteristics were measured experimentally, the structure, i.e., the enlargement and the additional storeys did not behave separately and independently of the existing masonry structure, but on the contrary, the structure behaved as an entirety, which was confirmed by the very close values of the experimentally obtained fundamental periods to those obtained from the analysis of the integrated structure (AB + NPS). Table 1. Comparative presentation of the obtained fundamental periods (in sec) Direction

PS

NPS

AB

Longitudinal, 0.243 0.259 0.643 x-x Transverse, 0.274 0.278 0.541 y-y Torsion 0.226 0.244 0.424

AB+NPS

Ambient vibration test

0.265

0.259

0.269

0.273

0.251

0.228

Elastic Analysis Presented graphically further are the selected results on the dynamic response of the individually analyzed states of the structure to actual earthquake effects, whereat there were used the data from the static and equivalent seismic analysis that design engineers usually apply in the phase of design of structures that are to be constructed. So, presented in figures 4 to 6 are the ductilities in the longitudinal and transverse direction, respectively, obtained from the dynamic response of the structure in the three individual states under the maximum expected

Figure 3. Main tensile stresses, prior (left) and after (right) the tearing down

272IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 268–276

Figure 4. Required ductility, existing state after tearing down, NPS

Figure 5. Required ductility, only enlargement and additionally built storeys, AB

Figure 6. Required ductility, integrated structure, AB+NPS

earthquake, along with the ductilities allowed in accordance with the defined design criteria. With the exception of the Robic earthquake, after tearing down individual parts of the structure, under the design and maximum earthquake, the masonry structure exhibits ductility that is greater than those allowed by the seismic safety criteria (Fig. 4). As to the reinforced concrete structure that bridges the masonry structure, it exhibits a relatively good behavior in longitudinal direcIZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 268–276

tion (Fig. 5), but in transverse direction, because of the enormous rigidity acquired due to the dimensions and the position of the walls, it requires ductility that is much greater than those allowed in accordance with the seismic safety criteria, particularly in the case of the Petrovats earthquake. Table 2 shows the total displacements at the fifth level, i.e., at the third storey, separately for the masonry structure, (NPS) and the reinforced concrete structure 273

Table 2. Absolute displacement at the third storey (in cm) Longitudinal direction x-x Petrovats, 0,26g Petrovats, 0,34g NPS AB NPS AB 1.47 5.05 1.93 6.36 Transverse direction y-y Petrovats, Petrovats, Petrovats, Petrovats, 0,26g 0,34g 0,26g 0,34g NPS AB NPS AB 2.12 5.51 2.12 5.51

(AB) as results from dynamic analysis performed for the Petrovats earthquake. If such an analysis had been carried out in the phase of design of the enlargement and the additional storeys, the design engineer would have had knowledge about the extent of displacements during the realistically expected earthquake effects and accordingly, he would have designed the anticipated expansion joint for the bridging case. So, in this concrete case, the width of the designed expansion joint should be greater than 8.3cm, (1.93+6.36) in longitudinal direction, while in transverse direction, it should be greater than 9.3cm, (2.71+6.52), in order to prevent collision of the structures under an earthquake of maximum expected intensity. With the integration of the structures and their joint behavior, the behavior is negligibly improved (Fig. 6), i.e., the required ductility is negligibly decreased, but are still greater than those allowed with the seismic safety criteria. It should be mentioned that such integration is the result of the connection of the floor base with the floor only. If a design task assuming joint behavior of the two structures in all phase is assigned, then it is possible to find a solution in which the new reinforced concrete structure will represent, at the same time, strengthening of the existing masonry structure whereby the behavior will be improved and the seismic safety design criteria will be satisfied. Analysis of Bearing and Deformability Capacity Presented further are comments on the capacities of the existing and the newly constructed structure sepa-

rately considering that they behave jointly in the elastic range only, i.e., after the first earthquakes, the expansion joints will start to behave and the structures will behave separately. Fig. 7 shows graphically the summarized Q-d storey diagrams obtained from the analysis of the bearing and deformability capacity of the ground floor for both structures taken separately. The imposed conclusion is that there is a big difference in stiffness and strength of the existing masonry structure and the newly constructed structure. At the ground floor (level 2), the existing masonry structure has a capacity of 2924 kN and 2070 kN in longitudinal and transverse direction, respectively, which is less than the necessary capacity defined by the valid regulations (PIOVS 81) which amounts to 20% of the total weight of the structure, or 4016 kN. Quite the contrary, at the ground floor, the newly constructed reinforced concrete structure has a capacity of 8544 kN and 28128 kN in longitudinal and transverse direction, respectively, which is considerable and, at the same time, unnecessarily more than the necessary capacity defined with the valid regulations (PIOVS 81) amounting to 10% of the total weight of the structure or 2628 kN. This big rigidity and bearing capacity is the reason for the very small displacements of the structure and it, in fact, remains unused even during actual earthquakes with maximum expected intensity, which on the other hand, speaks for itself about the selected solution being not economical. Considering that the structures will behave separately after the trigger of the expansion joints, this difference in bearing and deformability capacity, under a certain earthquake level, may lead to damage to the existing masonry structure (exhaustion of bearing capacity or deformability) while, at the same time, the newly constructed part behaves completely in the elastic range. This means that, with this design solution, the design engineer does not provide the same level of designed seismic protection for both structures. Figs. 8 and 9 graphically show the comparison between the ductility capacity and the required ductility for actual earthquake effects with intensity of amax=0.34g, for each of the orthogonal directions and for both structures taken separately. Hence, it is clear that the ductility of the

Figure 7. Q-d storey diagrams, NPS and AB taken separately

274IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 268–276

Figure 8. Required ductility in respect to the ductility capacity, NPS

Figure 9. Required ductility in respect to the ductility capacity, AB

masonry structure is considerably lower than the required and vice versa, that the ductility capacity of the newly constructed structure is considerably higher than the required ductility. This again speaks for itself about the big differences in the behavior of both structures, which is unfavorable because under the same earthquake intensity, the structures will behave in a different way. 4. CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS – The enlargement and the additional storeys of the existing masonry structure are designed and mainly constructed in such a way that the newly constructed reinforced concrete structure bridges the existing masonry structure. This is realized through expansion joints, which are not strictly defined in the project and are constructed in situ with a different width of 0 cm, 2 cm to 5 cm. – In the analyses, the design engineer does not treat at all the existing structure with a rationale that, with its bridging by the newly constructed reinforced concrete structure, its existing seismic stability is not disturbed, despite the anticipated tearing down of individual bearing parts for the purpose of communication with the additionally built part. – The experimental investigations of the structure by use of the ambient vibration technique show that, IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 268–276

in the elastic range, the structure behaves integrally, as an entirety consisting of the existing masonry structure and the newly constructed reinforced concrete structure, which is due to the continuous construction of the floor bases and the floor over the expansion joints. It is certain that, during the first dynamic effects, these places will suffer damage after which the structures will behave separately. The above conclusion is also confirmed analytically. The analytically obtained periods of the integrated structure are very close to those measured experimentally (Table 1). – The comparative analysis of the bearing capacity and deformability points to a drastic difference between the stiffness and the strength of the existing masonry structure and the newly constructed reinforced concrete structure (Fig. 7). Namely, at the ground floor level, the masonry structure has approximately twice lower bearing capacity, while the reinforced concrete structure has multiply greater bearing capacity than the necessary one, which speaks for itself about the non-economical design solution. This means that, with this design solution, the design engineer does not provide the same level of designed seismic protection of both structures. – A similar conclusion is also drawn from the comparative analysis of the deformability capacity. The duc275

tility capacity of the masonry structure is considerably lower and vice versa, the ductility capacity of the newly constructed structure is considerably greater than the required ductility (Figs. 8 and 9). This again points to a big difference in the behavior of both structures because, under the same earthquake intensity, the structures will behave differently. – During reconstruction or building of additional storeys upon masonry structures constructed prior to the passing of the first seismic regulations in the country (1964) and particularly when tearing down individual parts of bearing walls is anticipated, the design engineer has a professional responsibility and an obligation to identify the bearing system (“plain” or “confined” masonry), to perform analysis of the stability and resistance of the existing structure and to design the enlargement and additional storeys in accordance with the results from that analysis. – While solving enlargements and additional storeys by bridging, the design engineers do not take into account the bearing capacity of the existing structure but select a solution that will satisfy the requirements by itself in which way a non-economic structure is obtained. This structure possesses much greater, but unnecessary bearing capacity and deformability. If the existing structure is included in the solution, then the newly constructed reinforced structure may, at the same time, have the role of strengthening the existing structure by which a really integrated structure with known and harmonized behavior under future earthquakes will be obtained. – During the design of enlargement and additional storeys, the design engineer has a professional obligation to provide equal level of designed seismic protection of the existing and the newly constructed part. Accordingly, regardless whether he will use a solution involving

bridging or a solution in which the enlargement of the structure is included, the integrated structure should exhibit harmonized behavior during future earthquakes and should enable equal level of protection of the occupants in any part of the structure. REFERENCES [1] Necevska-Cvetanovska, G, Apostolska R, Sendova V, Cvetanovska J (2012) “Methodology for Geo-referenced Inventory and Following of the State of the Existing Building Structures in the Territory of the Karposh Municipality, Skopje (in Macedonian)”, IZIIS Report no. 2012-56. [2] DOM-DIZAJN Ltd. Skopje (2001). Main Project on Enlargement and Additional Storeys for the Structure – Residential Building at Blvd. Partizanski odredi 48a, Skopje, Tech. no. 15/2001, (in Macedonian). [3] Sheshov, V. et al., (2012). Definition of Actual Seismic Parameters by Special Experimental Investigations on the Site of the Residential Building at Blvd. Partizanski odredi 48a, IZIIS Report 2012-49/1, (in Macedonian) [4] Krstevska, L., Tashkov, Lj., (2012). Experimental Non-destructive Tests for Definition of Actual Dynamic Characteristics of the Structure of the Residential Building at Blvd. Partizanski odredi 48a by Application of the Ambient Vibration Method, IZIIS Report. 2012-49/2, (in Macedonian). [5] Shendova V., Cvetanovska G.N., Bozinovski Z., Jekic G., Gjorgjievska E., Stojanoski B., Zlateski A., Vitanova M. (2012) , Analytical Verification of the Seismic Stability and Safety of the Residential Building at Blvd. Partizanski odredi 48a, IZIIS Report. 2012-49/3, (in Macedonian).

276IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 268–276

SEIZMIČKO OJAČANJE ZGRADE PARLAMENTA REPUBLIKE MAKEDONIJE: POTREBA, REŠENJE I IZGRADNJA SEISMIC STRENTHENING OF THE PARLAMENT BUILDING OF REPUBLIC OF MACEDONIA: NECESSITY, SOLUTION AND CONSTRUCTION UDK: 725.11:624.042.7(497.7) Stručni rad

Prof. dr Živko BOŽINOVSKI, dipl. inž. građ. Prof. dr Veronika SHENDOVA, dipl. inž. građ. Ass. mr Blagojče STOJANOSKI, dipl. inž. građ. REZIME U radu su data istraživanja o proceni stabilnosti postojeće konstrukcije objekta Sobranja Republike Makedonije, u u cilju definisanja mogućnosti i uslova za njegovu nadgradnju. Tehničko rešenje o ojačanju konstrukcije je definisano na osnovu detaljne analize stabinosti postojećeg konstruktivnog sistema. Izvršene analize pokazuju da se konstruktivnim ojačanjem povećava integritet i stabilnost objekta u celini i značajno se poboljšava njegovo ponašanje kod dinamičkih dejstva. Ključne reči: obična i uramljena zidarija, kapacitet nosivosti i deformabilnosti, seizmičko ojačanje SUMMARY Presented in the paper are the investigations for assessment of the stability of the existing Parliament Building of the Republic of Macedonia for the purpose of definition of possibilities and conditions for building of another storey. Technical solution for structural strengthening has been defined based on detailed analysis of the stability of the existing structural system. The performed analyses have shown that the integrity and the stability of the structure are increased and the dynamic behaviour is improved. Key words: plain and confined masonry, capacity analysis approach, seismic strengthening UVOD Nakon ukazane potrebe za povećanje prostora za vršenje funkcija Sobranja Republike Makedonije, izrađen je Idejni projekt za dogradnju, nadgradnju (izgradnju još jednog sprata) i adaptaciju objekta. Budući da se radi o objektu visoke kategorije u odnosu na njegovu funkciju, izgrađen pre 70 godina i u nekoliko navrata dograđivan, adaptiran i rekonstruisan, procena postojeće stabilnosti objekta Sobranja Republike Makedonije predstavlja složen, specifičan i odgovoran zadatak. Kod realizacije ovog zadatka korišćeni su pre svega svi raspoloživi podaci (tehnička dokumentacija, pisana i foto dokumentacija, iskazi stručnih lica) i izvršene su neophodne istrage postojećeg stanja objekta sa ciljem identifikacije osnovnog‑nosivog konstruktivnog sistema. Na osnovu preliminarnih analiza i primenom saznanja o ponašanju ovog tipa objekta u seizmički aktivnim područjima, a poštujući principe date u važečoj tehničkoj regulativi zemlje i pozitivnih evropskih standarda, konstatovane su mogućnosti i Adresa autora: Institut za zemljotresno inženjerstvo i inženjersku seizmologiju, IZIIS, Univerzitet „Sv. Kiril i Metodij“, Skoplje, Republika Makedonija E-mail: z [email protected] [email protected] [email protected]

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

uslovi za dopunsko opterećenje objekta koji proizlaze iz planirane dogradnje, nadgradnje i adaptacije. U okviru Projekta o ojačanju konstrukcije Sobranja Republike Makedonije od strane stručnog tima IZIIS-a iz Skoplja, izvršena je detaljna analiza stabilnosti postojećeg nosivog sistema, dokazana je neophodnost za konstruktivno ojačanje, predložena su i analizirana varijantna rešenja o ojačanju, izabrano je najadekvatnije moguće rešenje i na osnovu toga izvršena je analiza stabilnosti ojačanog konstruktivnog sistema objekta. PRETHODNA ISTRAŽIVANJA I OBRAZLOŽENJE O NEOPHODNOSTI KONSTRUKTIVNOG OJAČANJA OBJEKTA Saznanja iz pregledane tehničke dokumentacije Originalni objekt današnjeg Sobranja Republike Makedonije izgrađen je u periodu 1936-1939. godine kao masivna zidana konstrukcija u obliku nepravilnog petougaonika so unutrašnjim dvorištem, (slika 1) sa suterenom, prizemljem i dva sprata. Osnovni nosivi sistem objekta sastoji se od masivnih zidova u oba ortogonalna pravca, pažljivo raspoređenih, ali sa manjom zastupljenošću nosivih zidova u poprečnom pravcu. Zidovi u suterenu su betonski debljine 277

Slika 1. Avionski snimak objekta Sobranja Republike Makedonije

70 cm, a na prizemlju i oba sprata od pune cigle u krečnom malteru dimenzija 51 cm, 51 cm i 38 cm, odgovarajuće. Međuspratne i krovne konstrukcije predstavljaju monolitnu armiranobetonsku sitnorebrastu tavanicu. U svim pojedinim lamelama objekta postoje četiri podužna zida iste debljine, dok noseći zidovi u poprečnom pravcu nalaze se redovno u uglovima objekta, i povremeno po dužini lamele. Na svim uglovima objekta dimenzija zidova je povećana, a u liniji jednog od unutrašnjih zidova u sredini i na kraju lamele jasno su postavljeni stubovi. U produžetku glavnog ulaza kao sastavnog dela originalnog objekta izvedena je Glavna sala (sala 1) koja predstavlja armiranobetonsku okvirnu konstrukciju sa ispunom od pune cigle. Godine 1954. izvedena je prva dogradnja i adaptacija originalnog objekta. U produžetku Glavne sale dograđenja je sala 2, kao zasebna armiranobetonska konstrukcija. U istom periodu izvršena je i adaptacija na severozapadnom i severoistočnom uglu objekta. Ostranjivanjem delova postojećih zidova i umetanjem novih armiranobetonskih stubova, na delu unutrašnjeg dvorišta izvedena je svečana (kristalna) sala, (slika 1). Na mestima gde je došlo do odstranjivanja postojeće zidarije izvršeno je ojačanje zamenom horizontalnih čeličnih profila. Za vreme Skopskog zemljotresa 1963. godine, objekt Sobranja pretrpeo je značajna oštećenja. Kompletne informacija o obimu i intenzitetu oštećenja kao i detaljni opis primenjenog načina sanacije dat je u dokumentaciji GP Konstruktor iz Maribora. Bez obzira što se nalazio u zoni najvećih oštećenja i kompletnih rušenja objekata za vreme zemljotresa, objekt Sobranja imao je veliki broj konstruktivnih oštećenja i to najviše u prizemlju, njegova je stabilnost bila narušena, ali su oštećenja ocenjena kao popravljiva. Sanacija objekta predviđala je: injektiranje nosećih zidova smesom na bazi cementnog

maltera i različita fluidnost u zavisnosti od širine pukotina; injektiranje betonskih elemenata; sanaciju betonskih elemenata postupkom „prepakt“ delova koji su bili zdrobljeni; prezidavanje zdrobljenih delova nosećih zidova; rušenje i ponovno zidanje pregradnih zidova u produžnom malteru; ojačavanje pregradnih zidova sa potpunim fugiranjem u produžnom malteru; prednaprezanje nekoliko zidova na prvom spratu; učvršćivanje nadzidaka i sanacija oštećenih odžaka. Imajući u vidu izvanredne mogućnosti uvida i pristup do osnovnih nosivih sistema, značajna je konstatacija izvođača da se radi o „solidnim masivnim zidovima od cigle u kombinaciji sa betonskim serklažima i stubovima“. Kod ovih intervencija objekt nije bio konstruktivno ojačan. Paralelno sa realizacijom sanacije objekta, vršena su eksperimentalna laboratorijska ispitivanja u ZRMK, Ljubljana, sa ciljem verifikacije izabranog postupka, a ujedno da daju elemente za analizu postojećih efekata za sanaciju. Na osnovu ovih rezultata, kojim se pokazalo da se uglavnom povećava nosivost na smicanje u proprečnim presecima zidova, (od t = 0.7 kg/cm2 do maksimuma t  =  1.4 kg/cm2) kao i na osnovu podataka sa terena, u izveštaju je konstatovano da objekt sa realiziranim načinom sanacije ne samo što se povratio u prvobitno stanje, već je povećana nosivost i otpornost na gravitacione i seizmičke uticaje. Kao dokaz prikazan je aproksimativni proračun stabilnosti objekta na seizmičke uticaje, koja i pored „kompleksnosti zgrade i nedostatka tačnih podataka posebno armiranobetonskih elemenata, daje približnu ali ipak dovoljno tačnu ocenu faktora sigurnosti“. Rezultati ove statičke analize pokazuju da ukupna seizmička sila, proračunata u saglasnosti sa tadašnjim propisima kao 12% od ukupne težine objekta, globalni faktor sigurnosti čitavog objekta može se procenite na iznos 2.00.

278IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

U periodu 1964-1965. godine produžava se sanacija sala objekta Sobranja novim adaptacijama. Ne postoji tehnička dokumentacija iz koje se može precizno utvrditi o kojim pozicijama je reč, ali iz dela građevinskih radova očito je da kod sanacije sala predviđeno je ojačanje novim armiranobetonskim horizontalnim i vertikalnim elementima. Iz usmenih izvora, (ne postoji dokumentacija) dobivena su saznanja na delu unutrašnjeg dvorišta između istočne lamele i sale 1 i 2, u toku 1967. godine dograđene su sale 3 i 4, (slika 1), kao zasebne armiranobetonske konstrukcije koje se oslanjanju na vidljivim armiranobetonskim stubovima od suterena do nivoa prvog sprata. Za vreme rekonstrukcije suterenskih prostorija u severoistočnom uglu objekta 1996. godine, kada se imao veći pristup do elemenata osnovnog nosećeg sistema, izrađena je Studija tehničkih uslova za nadgradnju sprata iznad objekta od AD Makedonijaproekt, Skopje. U delu studije koji obrađuje konstruktivni aspekt, konstatirano je da „globalni nosivi sistem objekta kao celinu sačinjavaju betonski zidovi u suterenu i zidovi od cigle na prizemlju i spratovima ojačani vertikalnim i horizontalnim armiranobetonskim serklažima, sistem poznat u literaturi kao uramljena zidarija“. Pored ostalih analiza i sagledavanja, u ovoj studiji sumirani su rezultati ispitivanja kvaliteta ugrađenog betona. Ispitivanja kvaliteta opeke, maltera i armature nije vršeno. U zaključnim napomenama autori ove studije, sagledvajući solidnu izvedbu originalnog objekta i kasnijih dogradnja i rekonstrukcija, pristojan kvalitet ugrađenog materijala, solidno izvedene sanacije na objektu uvažavajući povećani koeficijent stabilnosti, kao i ocenu da rekonstrukcije i adaptacije nisu narušili stabilnost, upućuju na mogućnost i izvodljivost nadgradnje sprata iznad originalnog dela objekta. Kod ovog upućuje se na razgledavanje više varijantnih rešenja koja su izvodljiva i laka bez prisustva velikih korisnih tovara, i isto uslovljavaju detaljnim snimanjem geometrije i dopunskih ispitivanja ugrađenog materijala. Na osnovu zaključka iz ove studije izrađen je Idejni projekt za dogradnju, nadgradnju i adptaciju Sobranja Republike Makedonije, kojim se predviđa dogradnja i nadgradnja sale 2, nadgradnja iznad petougaonog gaba-

rita, Kristalne sale, sale 3 i iznad hola između sale 3 i 4. U projektu za najveći deo ove nadgradnje planira se oslanjanje na postojeće konstruktivne elemente. Izvršena tehnička merenja i istrage Polazeći od suštinskih razlika između „obične“ i „uramljene“ zidarije kod ponašanja prilikom zemljotresa, pa otuda i ograničenje dozvoljene spratnosti u seizmički aktivnim područjima sa jedne strane, i detaljnog pregleda dostavljene tehničke dokumentacije sa druge strane, osnovni cilj izvršenih tehničkih merenja i istraga je identifikacija osnovnog konstruktivnog sistema petougaonog gabarita, ocenjen kao najkritičniji za planiranu nadgradnju. Konkretno to znači pronalaženje i identifikaciju pomenutih armiranobetonskih vertikalnih serklaža koji bi smestile nosivi sistem postojećeg objekta u „uramljenu zidariju“. Zbog veličine objekta odlučeno je da se istraživanja vrše samo na prizemlju i samo na jugozapadnoj lameli koja je reprezentativna za najveći deo objekta. Uzimajući u obzir svakodnevnu funkciju objekta i nemogućnost da se dođe do nosivih elemenata bez destrukcije enterijera, odlučeno je da se najveći broj informacija dobije primenom savremene opreme za nedestruktivno testiranje (Proceq Profometer 5), a zatim potvrditi indikacije minimalnim brojem istražnih sondi koje podrazumeva otvaranje šljicova do nosivih elemenata, (slika 2). Za odabranu lamelu izvršeno je kompletno snimanje po celoj dužini, sa ciljem dobijanja što većeg broja informacija. Na osnovu konstatacija ovih istraga i upotrebljenih istražnih sondi utvrđeno je mesto i položaj postojećih AB vertikalnih elemenata merene jugozapadne lamele (slika 3). Konstatovanje postojećeg stanja objekta I pored prisustva vertikalnih armiranobetonskih elemenata, koji su u većem obemu zastupljeni kod glavnog ulaza, (severna lamela) kao i u glavnoj sali, nosivi sistem petougaonog gabarita pripada kategoriji „obične zidarije“, zbog toga što obim, položaj i kvalitet ugrađenog materijala (beton i armatura) na AB vertikalnim elementima

Slika 2. Sonde za istraživanje pilastra u hodniku (levo opeka, desno AB stub)

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

279

Slika 3. Mesto i položaj identifikovanih AB vertikalnih serklaža jugozapadne lamele

ne može zadovoljiti uslove propisane za nosiv sistem od „uramljene zidarije“, (član 97-102, PIOVS 81). Ova kategorizacija zidanih objekata usvojena je mnogo kasnije u poređenju sa periodom izgradnje objekta. Ali kada se procenjuje njegova postojeća stabilnost zbog nadgradnje, neophodno je definisati nosivi sistem u saglasnosti sa ovom kategorizacijom zbog svih uslova i ograničenja u važečoj regulativi kod nas i evrokodova gde je direktno povezana sa osnovnim konstruktivnim sistemom. Kod svih kasnijih dogradnja, rekonstrukcija i adaptacija, (Svečana sala, sala 2, 3 i 4) korišćeni su armiranobetonski konstruktivni sistemi. Ipak se mora sa sigurnošću utvrditi da li ovi objekti predstavljaju zasebne konstruktivne celine podeljene postojećim fugama, ili se deo njih oslanja na postojećoj originalnoj zidariji, posebno zbog činjenice što predstavljaju različite konstruktivne sisteme sa različitim ponašanjem kod seizmičkog dejstva. Kao što se može videti iz postojeće tehničke, pisane i foto dokumentacije za stanje objekta Sobranja Republike Makedonije, opšti je utisak da su kod njegovog izvođenja, dogradnje, rekonstrukcije i adaptacije korišćena sva saznanja o projektovanju i primeni materijala u saglasnosti sa tadašnjim važećim regulativama. Posle zemljotresa izvršena je sanacija ali ne i konstruktivno ojačanje objekta. Objekt je solidno i neprekidno održavan, adaptiran i renoviran. U izveštaju ZRMK, Ljubljana, konstatovano je da objekat sa realizovanim načinom sanacije ima uvećanu otpornost na gravitacione i seizmičke uticaje. Ova konstatacija dokazana je preko aproksimativnog statičkog proračuna pri čemu je za globalni faktor sigurnosti dobijena vrednost 2. Međutim na vrednost faktora sigurnosti direktno utiče iznos ukupne seizmičke sile u osnovi objekta. Ukupna seizmička sila kod proračuna 1963 godine uzeta je kao 12% od ukupne težine objekta, odnosno ukupni seizmički koeficijent je iznosio 0.12, što je bilo u saglasnosti sa zakonskom regulativom u to vreme. Kada bi danas proveli istu logiku, za ukupni seizmički koeficijent dobili bi vrednost 0.30, (član 23, PIOVS 81), odnosno za globalni koeficijent sigurnosti vrednost je manja od jedinice.

Iz ovoga proizlazi da postojeći objekt Sobranja Republike Makedonije ima ograničen kapacitet nosivosti i nepoznati kapacitet deformabilnosti, parametri značajni za procenu postojeće stabilnosti. Mogućnosti i uslovi za nadgradnju objekta Sa statičke tačke posmatrano, svaki se objekt može nadgraditi, a da li će trebati i u kolikoj meri se mora ojačati postojeća konstrukcija, zavisi, najpre, od osnovnog nosećeg sistema, konfiguracije i karakteristike nosivih elemenata i kvaliteta ugrađenog materijala, kao i od odabranog konstruktivnog rešenja za nadgradnju. U saglasnosti sa Zakonom za građenje, kod rekonstrukcije, a posebno kod nadgradnje postojećih objekata, neophodno je prvo dokazati otpornost postojećeg objekta za gravitacione i seizmičke uticaje. Imajući ovo u vidu, prvi uslov za nadgradnju objekta Sobranja Republike Makedonije, jeste analiza stabilnosti i dokaz za otpornost postojeće konstrukcije. U pogledu mogućnosti za nadogradnju, u zavisnosti od nosivog sistema objekta, važeći Pravilnik za izgradnju objekata u seizmički aktivnim područjima definiše dozvoljeni broj spratova u zavisnosti od stepena seizmičkog intenziteta. Tako za IX stepen seizmičnosti nisu dozvoljeni objekti od „obične zidarije“, dok je za objekte od „uramljene zidarije“, dozvoljena spratnost P+2, (član 111, PIOVS 81). Obzirom na ovo, drugi uslov za nadgradnju iznad petougaonog gabarita, jeste dosledno konstruktivno ojačanje postojeće konstrukcije sa nivoa temelja. Obzirom na funkciju koju objekt Sobranja oduvek ima, on predstavlja objekat prve kategorije (član 4, 7 PIOVS 81), gde koeficijent seizmičkog intenziteta treba definisati posebnim istraživanjem. Ovako definisanim seizmičkim ulazom, kao treći uslov potrebno je izvršiti dinamičku analizu sa uključenom nadogradnjom i definisati dinamički odgovor, što je posebno važno imajući u vidu da je reč o delovima sa mešovitim konstruktivnim sistemom, građeni u različite vremenske periode.

280IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

ANALIZA SEIZMIČKE OTPORNOSTI KONSTRUKCIJE Metodologija analize konstrukcije U analizi tretirana su tri generalna stanja objekta i to: postojeće stanje, nadograđeno stanje i ojačano stanje sa uključenim uticajem nadogradnje. Korišćen je postupak za analizu i projektovanje stabilnih i ekonomičnih zidanih konstruktivnih sistema razvijenih u IZIIS-u u Skoplju, koji je u saglasnosti sa savremenim saznanjima za ponašanje ovakvog tipa konstrukcija, obogaćenih analitičkim i eksperimentalnim istraživanjima u svetu i posebno kod nas. Generalni postupak sadrži (i) statičku analizu, (ii) analizu elemenata do graničnog stanja otpornosti, krutosti, deformabilnosti i sposobnost elemenata i sistema u celini linearnog i nelinearnog rada da omoguće disipaciju seizmičke energije, (iii) analiza dinamičkog odgovora sistema za realno seizmičko delovanje, sa intenzitetom i frekventnim sastavom, očekivanih na predmetnoj lokaciji. Opredeljenje graničnog kapaciteta nosivosti i deformabilnosti konstrukcije sastoji se od opredeljenja ultimativne spratne transverzalne sile koja upoređena sa ekvivalentnom seizmičkom silom daje faktor sigurnosti protiv loma. Matematički model koji se primenjuje u analizama oslanja se na modeliranje svih pojedinih zidova u posmatranom pravcu. Pojedini elementi između otvora nosećih zidova u podrumu, prizemlju i prvom spratu modeliraju se kao uklješteni u osnovi i na vrhu, a zidovi drugot sprata kao vertikalne konzole uklještene u osnovi. Interpretacija rezultata dobijenih na ovaj način omogućavaju da se posmatra ponašanje kako svakog pojedinog zida, tako i same konstrukcije u celini. Za opisani postupak izrađen je kompjuterski program SDUAMB u kome ulazni parametri sadrže geometriju zidova, karakteristike materijala i seizmičke sile, dok izlazni podatci statičke analize su faktori sigurnosti za pojavu prvih pukotina i faktori sigurnosti protiv loma za svaki analizirani zid i za konstrukciju u celini. Primenom ovog programa analizirane su pojedine konstruktivne celine objekta i dimenzionisani su konstruktivni elementi ojačanja. Saglasno našim propisima za ukupni seizmički koeficijent u osnovi usvojena je vrednost K = 0.30, odnosno K = 0.24, za postojeću i ojačanu konstrukciju respektivno. Za konstrukcije pojedinačnih lamela izvršena je i nelinearna dinamička analiza primenjujući modeliranje sa koncentrisanim masama, koje pretpostavljaju koncentriranje distribuiranih karakteristika na karakterističnim nivoima i primenu odgovarajućeg spratnog histerezisnog modela dobijen simulacijom elastičnih karakteristika svakog od nosećih zidova, pri čemu kapacitet nosivosti svakog od njih je limitiran na manju vrednost od nosivosti na savijanje ili smicanje. Kao rezultat dinamičke analize dobijaju se spratna pomeranja, odnosno duktilnost koju traži zemljotres i isti moraju biti u saglasnosti sa definisanim projektnim kriterijumima. Za predmetnu lokaciju gde je objekt izveden izvršena su detaljna regionalna i lokalna seizmotektonska, geofizička i geomehanička istraživanja i definisani su seizIZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

mički parametri, sa intenzitetom i frekventnim sastavom. Kod analize osnovnog konstruktivnog sistema objekta, utvrđena su tri nivoa seizmičkog intenziteta, za različite povratne periode, za koje su definisani kriterijumi za stabilnost objekta: Nivo I: Za zemljotrese slabog i umerenog intenziteta, ponašanje konstrukcije je u elastičnom domenu i domenu početne nelinernosti sa traženom duktilnošću 1< μ < 1.5; Nivo II: Za projektne zemljotrese, konstrukcija je generalno u početnom nelinearnom području rada, sa mogućim ograničenim nelinearnim deformacijama u pojedinim elementima sistema, što znači ograničeno opadanje krutosti i disipaciju energije (nelinearno ponašanje sa traženom duktilnošću 1.5< μ < 2.5); Nivo III: Za maksimalno očekivane zemljotrese, konstruktivni elementi nalaze se duboko u nelinearnom području rada, ali u granicama kapaciteta deformabilnosti, a krutost i otpornost objekta je značajno smanjena. Međutim, i ovakvi zemljotresi ne smeju da naruše u celini stabilnost nosive konstrukcije, odnosno oštećenja moraju biti popravljiva (duboka nelinearnost sa traženom duktilnošću μ > 2.5). Za predmetnu lokaciju objekta definisani su seizmički parametri sa očekivanim intenzitetom zemljotresa od 0.27 g, 0.38 g i 0.42 g za povratni period od 100, 475 i 950 godina, odgovarajuće. Za dobijanje dinamičkog odgovora korišćeno je četiri različita tipa zemljotresa (El Centro N-S, 1940, Petrovac N-S 1979, Bitolj N-S, 1994, Robič N-S, 1968). Analiza postojećeg stanja objekta Na osnovu izvršenog detaljnog pregleda i analiza celokupne dostupne dokumentacije za objekt, kao i na osnovu uvida i izvršene identifikacije osnovnog konstruktivnog sistema, konstatirano je da se objekt generalno sastoji od masivne zidane konstrukcije u obliku petougaonika, sastavljena od nosećih zidova od pune cigle u krečnom malteru sa sitnorebrastom tavanicom. Naknadno dograđene konstrukcije su mešovite konstrukcije od pune opeke i armiranog betona ili čisto armiranobetonske konstrukcije. Iz postojeće dokumentacije i uvida na licu mesta konstatovano je da postoje određene dilatacije između pojedinih delova objekta, ali kolika je njihova funkcionalnost nemogujće je precizno utvrditi. Za potrebe budućih analiza, izvršena je podela objekta na sedam lamela saglasno definisanih dilatacija, (sl.4), sa aspekta povoljnosti da lamele funkcionišu pojedinačno. Za postojeću konstrukcija pojedinih lamela, opterećene projektiranim vertikalnim opterećenjem i ekvivalentnim seizmičkim silama prema propisima izvršena je detaljna analiza saglasno opisanoj metodologiji. Kod analize vertikalnih opterećenja uzeti su opterećenja prema geometrijskim karakteristikama međuspratnih konstrukcija, tip i debiljina nosećih zidova i geometrijske karakteristike armiranobetonskih elemenata. Za kvalitet zidarije usvojene su vrednosti: granična otpornost pritiska, fc = 1200– 2200 kPa, granična otpornost zatezanja, 281

Slika 4. Pojedine konstruktivne jedinice objekta (Lamela L1 – L7)

ft = 120-220 kPa, koji su potvrđeni kontrolnim eksperimentalnim ispitivanjima na jednom primerku izvađenog iz postojeće zidarije. Za armiranobetonske elemente usvojena je marka betona MB16 do MB22 armirani glatkom armaturom GA240/360 i ukupan minimalan procenat armiranja od 1%. Na osnovu izvršenih analiza osnovnog konstruktivnog sistema saglasno opisanoj metodologiji, konstatovano je sledeće stanje: Analiza otpornosnih i deformacionih karakteristika objekta pokazuje kapacitet otpornosti u osnovi objekta koji iznosi od 6-18% od ukupne težine objekta dok kapacitet relativnih spratnih pomeranja je značajno manji od traženog za definisanje seizmičkog uticaja. Traženi kapacitet otpornosti objekta za oba pravca iznosi 30% od ukupne težine objekta. Relativna spratna pomeranja ovog reda veličine ne zadovoljava potrebe kod pojave zemljotresa koji se može očekivati na ovom području odgovarajućeg intenziteta i frekventnog sastava. Budući da se objekat nadgrađuje, potreba ojačavanja objekta postaje još aktuelnija i ekonomski opravdana. Analiza nadgrađenog stanja objekta Za nadgrađeno stanje pojedinih lamela, opterećenih projektovanim vertikalnim opterećenjem nadgradnje, gde je predviđeno, i ekvivalentne seizmičke sile prema propisima izvršena je detaljna analiza u saglasnosti opisane metodologije. Analizirana su tri moguća stanja matematičkog modeliranja i to: –  stanje razdvojenih zidova, (RZ), gde su pojedini elementi nosećih zidova između otvora modelirani kao nezavisni;

–  stanje spojenih zidova, (SZ) gde su noseći zidovi modelirani kao jedna celina zanemarujući otvore, ali poštujući dilatacije; –  stanje bez dilatacija a spojenih zidova, (P-Petougaonik). Uzimajući u obzir ponašanje ovog tipa konstrukcija za vreme zemljotresa, u sledećim analizama kao merodavno usvojeno je stanje razdvojenih zidova a stanje spojenih zidova uzeto je samo kao kontrola. Obzirom na to da funkcionisanje dilatacionih fuga je diskutabilno, a sa ciljem da se uvidi ponašanje objekta u najnepovoljnijem stanju, analizirano je i stanje gde je petougaonik tretiran kao jedan objekt sa pojedinim spojenim zidovima. Rezultati ovih analiza sumarno su prikazani u Tabeli 1. Iz prezentiranih izlaznih rezultata može se konstatovati da je kapaciteti otpornosti znatno manji od traženog prema propisima, a kapaciteti deformabilnosti su relativno mali. Iz spratnih dijagrama otpornost-deformabilnost, pored relativno malog kapaciteta deformabilnosti uočljiv je i nedovoljan kapacitet disipacija seizmičke energije. Sa malim razlikama, ova konstatacija se odnosi na sva tri analizirana slučaja. Zbog toga, kako reprezentativna i najodgovarajuća na ponašanje ovog tipa objekata kod dinamičke pobude, u daljem postupku analizirano je stanje razdvojenih zidova (RZ). Iz gore iznetog može se zaključiti da postojeća konstrukcija objekta za novoprojektovano nadgrađeno stanje nema dovoljnu otpornost, krutost i deforambilnost u saglasnosti sa postojećom tehničkom regulativom. Iz toga proizlazi neophodnost ojačanja postojeće konstrukcije sa ciljem poboljšanja otpornosnih, krutosnih i deformacionih karakteristika objekta.

282IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

Tabela 1. Sumarni rezultati analiza nadgrađenog stanja objekta lamela

Traženi kapacitet nosivosti (% od ukupne težine)

Postojeći kapacitet nosivosti (% od ukupne težine) x-x

Tražena duktilnost (max)

y-y

x-x

Postojeći kapacitet duktinosti (max)

y-y

x-x

y-y

2.93

2.05

1.42

Razdvojeni zidovi (RZ) L1

14.95

14.39

3.72

L2

16.75

22.18

3.58

4.00

2.42

2.30

L4

12.34

10.34

2.90

2.77

1.71

1.92

11.54

12.50

3.33

2.81

1.63

1.72

L5

30

L6

18.68

7.09

2.21

3.60

1.53

1.97

L7

13.08

13.13

3.10

3.20

1.71

1.65

Spojeni zidovi (SZ) L1

20.20

16.10

2.10

2.57

1.42

1.56

L2

17.70

27.30

2.53

4.30

2.37

3.60

18.00

15.80

2.10

2.10

1.52

1.92

20.40

13.10

1.75

2.90

1.46

1.48

L4 L5

30

L6

30.80

6.70

1.77

3.00

1.27

1.24

L7

21.10

17.80

1.99

1.50

1.55

1.47

2.55

1.62

1.63

Stanje bez dilatacija (petougaonik -P) P

30

17.8

17.00

TEHNIČKO REŠENJE OJAČANJA KONSTRUKCIJE OBJEKTA Na osnovu traženih otpornosnih i deformacionih karakteristika elemenata i sistema u celini, saglasno Pravilniku za izgradnju objekata u seizmičkim područjima u Republici Makedoniji, sa jedne strane, i mogućnost dodavanja novih elemenata u konstrukciji sa druge strane, predloženo je i analizirano više varijanti o ojačavanju objekta, izvršena je analiza stabilnosti objekta i upoređenje dobijenih kapaciteta sa propisima. Odabrano je najbolje tehničko rešenje ojačanja sa aspekta stabilnosti i ekonomičnosti. Kod izbora posebna pažnja je data da se malim intervencijama postigne optimalna otpornost, krutost i deformabilnost. Isto tako nastojalo se da se izbegne konstruktivna intervencija u funkcionalno neophodnim prostorijma i prostorijama sa enterijerom od posebne vrednosti i značenja. Rešenjem o ojačanju osnovnog konstruktivnog sistema predviđene su klasične metode i elementi ojačanja sa ciljem da se upotrebe materijali sličnih karakteristika kao postojeći. Na slici 5 prikazano je rešenje o ojačavanju jedne reprezentativne lamele, L7. Generalno ojačavanje postojećih nosećih sistema sastoji se od sledećeg: –  Povezivanje podužnih i poprečnih nosećih zidova armiranobetonskim horizontalnim serklažama iznad zadnjeg sprata, odnosno horizontalnim utegama na nivo međuspratnih konstrukcija, kako bi se obezbedio integritet nosećeg konstruktivnog sistema u oba ortogonalna pravca i omogučavajući sinhoronizovano ponašanje za vreme dinamičkih pobuda; IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

2.50

–  Povećanje otpornosnih i deformabilnih karakteristika postojećih nosećih zidova preko žaketiranja delova nosećih zidova. Žaketi kao vertikalni noseći elementi povezani su horizontalnim serklažama i utegama koji su utemeljeni na novim armiranobetonskim temeljnim jastucima; –  Zamena postojećih pregradnih zidova ili ubacivanje novih lako armiranih i relativno tanka armiranobetonska platna, povezana horizontalnim serklažima i utegama utemeljeni na sopstvenim armiranobetonskim temeljima; –  Povećanje dimenzija i armature postojećih armiranobetonskih stubova povezanih horizontalnim serklažima i utegama i utemeljeni na proširene AB postojeće temelje; –  Injektiranje eventualno postojećih pukotina u zidovima posle skidanja maltera; –  Torkretiranje postojećih zidova od pune opeke, u slučaju da nakon skidanja maltera dođe do pojave mreže od pukotina. Analiza ojačanog stanja objekta Za ojačani konstruktivni sistem izvršena je analiza otpornosti i deformabilnosti elemenata i sistema u celini, do graničnog stanja otpornosti i deformabilnosti i to za svaku lamelu pojedinačno. U konkretnim analizama o ojačanom stanju definisane su povećane mase svih pojedinih spratova zbog ubacivanja novih i povećanja postojećih dimenzija pojedinih elementa od ojačavanja. Za noseće elemente gde se predviđa žaketiranje, kod analze redefinisane su i otpornosne karakteristike istih. Analizi283

Slika 5. Ojačavanje reprezentativne lamele L7 Tabela 2. Sumarni rezultati analize ojačanog stanja objekta lamela

Traženi kapacitet nosivosti (% ukupne težine)

Postojeći kapacitet nosivosti (% od ukupne težine) x-x

y-y

Tražena duktilnost (max) x-x

Postojeći kapacitet duktinosti (max)

y-y

x-x

y-y

ŠTA OVDE PIŠEEEEEE? РЅ L1

24.8

23.7

2.10

2.40

2.80

2.75

L2

27.8

24.0

1.60

3.70

3.09

4.82

22.1

21.9

2.30

2.10

2.54

2.22

L4 L5

24

23.1

23.7

1.80

2.20

2.74

2.75

L6

31.2

34.0

1.60

1.10

1.95

2.33

L7

24.5

23.2

2.00

2.60

2.23

2.71

rano je reprezentativno stanje razdvojenih zidova, a sumarni rezultati prikazani su u Tabeli 2. Na slici 6 prezentirani su uporedni spratni dijagrami otpornost – deformabilnost za tri analizirana stanja, (postojeće, dograđeno i ojačano), gde se najslikovitije vidi efekat odabranog rešenje ojačanja. Prezentovani karakteristični rezultati na nivou prizemlja po pravcima i lamelama (spratni dijagrami otpornost-deformabilnost), ukazuju na značajno povećanje otpornosti i deformabilnosti sistema. Poseban parametar, koji je veoma bitan za ponašanje i stabilnost ovog tipa objekta za vreme zemljotresa, je sposobnost konstruktivnih elemenata, sa radom u nelinearnom području da vrše disipaciju seizmičke energije. Iz prezentovanih uporednih dijagrama (sl.6), vidi se sposobnost disipacije seizmičke energije i značajno povećanje u ojačanom stanju u poređenju sa postojećim i nadgrađenim stanjem objekta.

Iz prezentovanih izlaznih rezultata može se konstatovati da je izvršena optimizacija kapaciteta otpornosti, krutosti i deformabilnosti, kao i kapacitet disipacije seizmičke energije, čime u globali se značajno povećava stabilnost objekta za očekivane gravitacione i seizmičke spoljne uticaje. REALIZACIJA OBJEKTA

OJAČANJA

KONSTRUKCIJE

Proces ojačavanja nosivosti konstrukcije objekta Sobranja Republike Makedonije, koji se odvija paralelno sa normalnim funkcionisanjem objekta, predstavlja složen, kompleksan, specifičan i odgovoran zadatak. Ojačavanje objekata koje je započelo aprila 2010 godine odvija se veoma uspešno i pored brojnih ograničenja. Proces se odvija pod neprekidnim projektnim nadzorom stručnog tima IZIIS-a, koji obuhvata:

284IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

Slika 6. Uporedni spratni Q-d

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

285

Slika 7. Izvođenje spoljašnih AB žaketa

–  Tačno snimanje geometrije pojedinih lamela kao neophodne podloge za precizno pozicioniranje elemenata za ojačanje po horizontali i vertikali; –  Usmeravanje aktivnosti i propisivanja redosleda, režima i tehnologije izvođenja na elementima za ojačavanje, za obezbeđivanjaže potrebne stabilnosti objekta u svakom momentu izvođenja; –  Izrada varijantnih rešenja za modifikaciju ili izmenu pojedinih elemenata zbog novonastalih i ograničavajućih uslova za izvođenje na terenu; –  Definisanje konačnih rešenja na osnovu kontrolnih proračuna i inženjerskog poznavanja sa izradom precizno definisanim detaljima za izvođenje, usaglašenih sa mogučnostima izvođača i uslova za izvođenje; –  Definisanje tehničkog rešenja o ojačanju i izrada izvođačkih detalja ni nivou pozicija koji nisu bili obuhvaćeni postojećim projektom a nakon početka radova ukazala se potreba za konstruktivne intervencije, (Lamela 3, Lamela 1). Do aprila 2014 godine realizovan je največi deo ojačanja, tako da se svečana završnica planira za da 8 Septembar 2014, Dan Republike Makedonije, (Sl.7-10). ZAKLJUČCI Objekat Sobranja Republike Makedonije postoji već 70 godina. Posle zemljotresa 1963 godina objekt je saniran ali ne i konstruktivno ojačan. Za vreme njegovog postojanja objekt je doživeo mnogo izmena, dogradnja i adaptacija i kod toga ozbiljne intervencije u nosećoj kon-

strukciji. Kod budućih intervencija ovog objekta, novo prihvatljivog seizmičkog rizika, odnosno nivo projektovane seizmičke zaštite mora se definisati od strane korisnika u funkciji planiranog perioda eksploatacije. Kao preduslov za planirano dograđivanje i nadgrađivanje objekta, a u saglasnosti sa tehničkim normativima za izgradnju objekata u seizmičkim područjima, izvršene su (1) geotehničke istrage sa definisanjem seizmičkih parametara, (2) evaluacija seizmičke otpornosti postojeće konstrukcije za definisane seizmičke parametre i (3) definisanje tehničkog rešenja za konstruktivno ojačanje. U okviru Projekta za dogradnju, nadograđivanje i adaptaciju Sobranja Republike Makedonije, izvršena je detaljna analiza stabilnosti postojećeg nosivog sistema, dokazana je neophodnost o konstruktivnom ojačanju, predložena su i analizirana varijantna rešenja o ojačavanju, odabrano je odgovorajuće tehničko rešenje o ojačanju sa aspekta stabilnosti i ekonomičnosti, koje zadovoljava jakosne i deformacione potrebe prema važečoj tehničkoj regulativi. LITERATURA [1] Adaptacija na Izvršen Sovet na Narodna Republika Makedonija (osnovi i preseci za Svečana sala i sala 2), Tehnički fakutet, Skoje, 1954; [2] Sanacija konstruktivnih elemenata zgrade Narodnog Sobranja u Skoplju oštećenih od zemljotresa, GP Konstruktor, Maribor, 1963;

286IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

Slika 8. Ojačanje stuba sa karakterističnim plastičnim zglobom, Lamela 3

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

287

Slika 9. Izvođenje unutrašnjih AB žaketa

Slika 10. Upotrebljeni tip utega

[3] Izveštaj o izvršenoj sanaciji i dokaz stabilnosti zgrade Narodnog Sobranja u Skoplju, ZRMK Ljubljana, 1964; [4] Predmer i presmetka za sanacija na salite na Sobranieto na SRM, GP Beton, Skopje, 1964;

[5] Studija za tehničkite uslovi za nadgradba na kat na zgradata na Sobranieto na Republika Makedonija, AD Makedonijaproekt, Skopje, 1997; [6] Ideen proekt za dogradba, nadgradba i adaptacija na Sobranieto na Republika Makedonija, thn.br. 3042, AD Makedonijaproekt, Skopje, 2008; [7] Šendova V., Božinovski Ž., Stojanoski B. Izveštaj za izvršena procena na stabilnosta na postojniot objekt na Sobranieto na Republika Makedonija, IZIIS – Skopje, 2008-44. [8] Z. Bozinovski, V. Shendova, G, Necevska Cvetnovska, R. Apostolska, E. Gjorgjievska & G. Jekic, Seismic Strengthening of the Parliament Building of Republic of Macedonia: Necessity, Solution and Constructionč 15WCEE, Lisabon 2012

288IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 277–288

ПОГЛЕДИ И МИШЉЕЊА MИНИСTAРСTВO ВOДOПРИВРEДE – нeкoликo мaргинaлиja – Бранко БОЈОВИЋ, дипл. инж. арх.

– Присeћaм сe вицa из Tитoвих врeмeнa. Нa питaњe кoja зeмљa имa нajвишe плaнинe oдгoвoр je биo – Jугoслaвиja. Вeћ 40 гoдинa кoлa иду низбрдo и никaкo дa стигну. Taдa нисмo знaли дa Србиja имa и вeликe вoдe. Сaдa знaмo – стиглe су. – Нa свaкoj пoлитичкoj тeритoриjи нajвaжниje су сaмo двe ствaри – нaрoд (populus) и тeритoриja кao живoтни прoстoр нaрoдa. – Библиjски пoтoп, кojи je зaхвaтиo Србиjу, oвих дaнa пoкaзуje дa сe oвaкo вишe нe мoжe – нeштo битнo нoвo мoрa дa сe рaди у дoмeну урeђeњa прoстoрa, a у oднoсу нa вoдe. Moрa сe рaдити нa зaштити oд вoдa, зaштити вoдa, кoришћeњу вoдa и другим ствaримa, свe у вeзи сa вoдoм. – Пoчeткoм 19. вeкa, прeмa aмeричким истoричaримa, Бeoгрaдски пaшaлук имao je, прeмa прoцeнaмa, измeђу 200 и 400 хиљaдa стaнoвникa, нajвeрoвaтниje нeштo вишe oд 200 хиљaдa стaнвoникa. Пaшaлук je биo рeткo нaсeљeнa и шумoм oбрaслa тeритoриja. Систeм нaсeљa чинилe су турскe пaлaнкe – нeкa врстa пoљских фeудaлних утврђeњa и сeoскa нaсeљa, нajвeћим дeлoм нaстaлa из збeгoвa. – Хaтишeрифoм из 1830. гoдинe пoлoжeни су oснoви рaзвojу Србиje кao сaврeмeнe држaвe. Aли тo врeмe знaчajнo je зa Србиjу нe сaмo из држaвнoг нeгo и из других рaзлoгa. Србиja je првa зeмљa Eврoпe у кojoj je укинут фeудaлизaм. Србиja пoстaje зeмљa мaсoвнe имигрaциje стaнoвништвa из сусeдних пoлитичких тeритoриja o чeму je дeтaљнo писao нaш вeлики eтнoлoг Tихoмир Ђoрђeвић („Из Србиje Кнeзa Mилoшa“). – Oслoбoђeни сeљaк жeли дa пoвeћa свoj пoсeд. Пoчињe мaсoвнo крчeњe шумa. Нajпрe ширoм Пaшaлукa, a пoтoм у цeлoj Србиjи jужнo oд Сaвe и Дунaвa. To je дoвeлo дo дeмoгрaфскoг и приврeднoг jaчaњa Србиje, aли су сe пojaвили мнoги прoблeми у oблaсти тeритoриjaлнoг рaзвoja. Eлиминисaњeм вeгeтaциjскoг пoкривaчa, дa би сe дoшлo дo пoљoприврeднoг зeмљиштa и збoг изгрaдњe путeвa „крчeникa“ (Mилaн Влajинaц: „Згoн или кулучeњe вaн мeстa стaнoвaњa“ ) дoвoди дo пoрeмeћaja вoднoг рeAдрeсa aутoрa: 11070 Нoви Бeoгрaд, Гaндиjeвa 125

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 289–293

жимa, aктивирaњa стaрих и пojaвe нoвих клизиштa, интeнзивирaњa прoцeсa eрoзиje чeму дoпринoси и слaб квaлитeт стoчнoг фoндa – oрaњe, „низa стрaну“, oрaњe упрaвнo нa изoхипсe. – Кaдa сe рaди o урeђeњу тeритoриje, oнa сe мoрa трeтирaти цeлoвитo, пo свим eлeмeнтимa њeнe структурe. Mи смo, мeђутим, склoни дa урeђeњу тeритoриja прилaзимo фрaгмeнтaрo, рeсoрнo. – Рeсoр пoљoприврeдe у држaви Србиjи oбjeктивнo je нaдлeжaн зa 40-50% тeритoриje Србиje. Toликo oбухвaтajу oрaницe, вoћњaци и ливaдe. Вoдoприврeдa Србиje прeкo сливoвa и дeлoвa сливoвa oбухвaтa 100% држaвнe тeритoриje. Oд тих 100% тeритoриje држaвe зaвиси и oних 40-50% пoљoприврeднoг зeмљиштa, a нe oбрaтнo. Moжe бити мaњe у вeћeм, вeћe у мaњeм врлo тeшкo. Moрa сe рeшaвaти првo вeћa, пa мaњa тeритoриja и прoблeми тe тeритoриje. – Вoдoприврeдa сe нaлaзи у рeсoру пoљoприврeдe oд 1945. гoдинe пa дo дaнaс штo je дубoкo нeлoгичнo. Jeдини изузeтaк je брeмe oд 1986-1989. гoдинe кaдa je пoстojao Кoмитeт зa вoдoприврeду и вoдoснaбдeвaњe. Вoдoприврeдa je мaргинaлизoвaнa у трajнo мaргинaлизoвaнoм Mинистaрству пoљoприврeдe. Oнa je привeсaк пoљoприврeдe, бeз пoмeнa, бeз стaтусa, бeз идeнтитeтa и штo je нajгoрe, бeз сoпствeнoг буџeтa. Рeзултaт смo глeдaли гoдинaмa, a нaрoчитo oвих дaнa. Сви прoблeми буџeтирaњa Mинистaрствa пoљoприврeдe примaрнo су сe прeлaмaли прeкo вoдoприврeдe, дeцeниjaмa сe нe грaдe нoви хидрoмeлиoрaциoни систeми, дeцeниjaмa сe oдржaвajу буквaлнo нaдрeaлнa пoлитичкa рeшeњa дa сe урeђeњeм лoкaлних вoдoтoкa бaвe лoкaлнe зajeдницe, a знa сe дa тeритoриjaлнo пoлитичкa пoдeлa нeмa вeзe сa рeчним сливoвимa, дa су лoкaлнe зajeдницe бeз приврeдe и кaдрoвa, a трeбa дa „искaжу свoje пoтeнциjaлe“, штo je у oснoви прљaвa фрaзeлoгиja влaсти кoja жeли дa избeгнe oдгoвoрнoст итд. – Држaњeм вoдoприврeдe у рeсoру пoљoприврeдe нeлoгичнo je и из других суштинских рaзлoгa. У врeмeну oд 1945. пa дo oкo 2005. гoдинe, глaвни пoсao Mинистaрствa пoљoприврeдe биo je пoткрaдaњe сeљaкa, прeливaњeм дoхoткa прeкo дис289

пaритeтa цeнa у кoрист индустирje и грaђaнa. Присeћaм сe министрa пoљoприврeдe у мaндaту пoслe 2000. гoдинe кojи сe зaклињao у тржишну приврeду. Кaд je пшeницa кoштaлa 17 динaрa, министaр je зaбрaниo извoз нaвoдeћи држaвни рaзлoг. Кaдa je цeнa пшeницe пaлa испoд прoизвoднe цeнe, нa 7 динaрa, министaр je дoзвoлиo извoз. Mинистрa oчиглeднo никo ниje oбaвeстиo дa су и сeљaци држaвa. Свa унaпрeђeњa пoљoприврeдe кoja су сe дeшaвaлa у пeриoду oд oкo 60 гoдинa нису имaлa зa циљ бригу o сeлу и сeљaку, нeгo бригу o тoмe дa сe oни штo интeлигeнтниje eкспрoпришу oднoснo дeзинвaстирjaу у кoрист индустриje и грaдoвa. Дoкaзa зa oву тврдњу имa бeзбрoj. – Aкo je пoљoприврeднo зeмљиштa кoнстaнтнo, a сeљaкa имa свe мaњe збoг мигрaциje кa грaдoвимa, прoсeчaн пoсeд би трeбaлo дa рaстe. Ипaк, инсистрaлo сe нa зeмљишнoм мaксимуму, штo знaчи дa сe сeлу и сeљaку фaктички oнeмoгућaвao рaзвoj. – Сa мaлим пoсeдoм oд 3,5 хa у Цeнтрaлнoj Србиjи, сeљaк je мoрao дa купи свe мaшинe кoje су му нeoпхoднe. Maлoлитрaжни пoсeд je oптeрeћeн вeликoлитрaжним трoшкoвимa. Услeдилa je oсвeтa – мaлoм пoсeду oдгoвaрaле су мaлe мaшинe чимe je изгубљeнa биткa зa прoизвoдњу вeликих, висoкoпрoдуктивних пoљoприврeдних мaшинa. Сa другe стрaнe, збoг мaлoг пoсeдa мaшински пaрк je у рeжиму нискoг стeпeнa кoришћeњa и зaстaрeвaњa jeр сe нe мoжe oбнaвљaти. Дугo трajaњe пoљoприврeдних мaшинa нa српскoм сeлу ниje пoслeдицa вaнзeмaљкoг квaлитeтa пoљoприврeднe мeхaнизaциje нeгo нискoг рeжимa њeнoг кoришћeњa. – У Србиjи сe мoрa битнo мeњaти oднoс прeмa вoди кao држaвнoм рeсурсу oд нajвeћeг знaчaja. To пoдрaзумeвa мнoгe и рaзличитe aктивнoсти. – Пoтрeбнo je рaзвиjaти културу oднoсa прeмa вoди, oднoснo вaспитaвaти нaрoд. Toкoм стихиje нaслушaли смo сe нeвeрoвaтних изjaвa прeкo држaвнe тeлeвизиje: • 26. мaja држaвaнa тeлeвизиja je jaвилa дa je успoстaвљeнa „струjнa вeзa“ зa урeђaj зa прeчишћaвaњe oтпaдних вoдa у Зaбрeжjу. Ниje рeчeнo кoja je струja у питaњу, вoдeнa или eлeктричнa. • Упoтрeбљaвajу сe „црпнe пумпe“ . • 22. мaja нa држaвнoj тeлeвизиjи брaњeнa тeритoриja je нaзвaнa „утврђeњeм“. • Дaнимa сe нaсипи и зeчиjи нaсипи нaзивajу „бeдeмимa“. • Итд. – Дeцeниjaмa сe зaoштрaвajу прoблeми сa вoдaмa: – Дeцeниjaмa сe у вoдoтoкe свих врстa бaцajу нeпoтрeбнe ствaри

• У нeдoстaтку кoнтрoлисaних и oргaнизoвaних дeпoниja oтпaд свих врстa сe бaцa пo oбaлaмa вoдoтoкa и нaгурaвa у вoдoтoк чимe сe мeњa прирoдни рeжим прoтoкa. • Дeцeниjaмa сe пoтпунo нeкoнтрoлисaнo eксплoaтишу пeсaк и шљунaк у aуливиjумимa вoдoтoкoвa. • У нoвиje врeмe нa мaлим вoдoтoкoвимa дивиљajу инвeститoри кojи грaдe мaлe хидрoeлeктрaнe. • Итд. – Tрeбa ствoрити oдгoврajући систeм рeпрeсиje, oднoснo кaжњaвaњa зa свe oнo штo сe чини нa вoдaмa, a штeтнo je пo њих дирeктнo и индирeктнo, aли и зa људe, нaсeљa и тeритoриje. Taкo нпр. oни кojи су уништили цивилну зaштиту, кojи су прoдaли чaмцe нaмeњeнe пoтрeбaмa инжeњeриje и рaдили сличнe ствaри збoг тoгa штo Србиja нeмa нeприjaтeљa, дaнaс би трeбaлo oдликoвaти, a сутрa сурoвo пoкaжњaвaти. Штo дужe живим у Србиjи свe ми сe вишe свиђa Joсиф Висaриoнoвић. Истo сe oднoси и нa министрe кojи ћe лeгилoзвaти сву бeспрaвну изгрaдњу или бaр 98% тe изгрaдњe, пa и oнe кoja сe нaлaзи у зaхвaту пoплaвних тaлaсa, штo je у ствaри биo пoзив дa сe грaди тaмo гдe нe трeбa. Нeдaвнo je jeдaн oд бивших министaрa грaђeвинe нa држaвнoj тeлeвизиjи oбjaшњaвao дa сe нe можe грaдити ни у рeчнoм кoриту, ни у зaхвaту пoплaвнoг тaлaсa. Mинистaр сe ниje сeтиo дa oбjaсни зaштo тo нe пишe ни у jeднoм зaкoну и пoдзaкoнскoм aкту кojи je дoнeт у врeмe њeгoвoг мaндaтa, дoк у тим зaкoнимa и пoдзaкoнским aктимa пoстoje дeтaљнo oписaнe свe aдминистртивнe и сaмo aдминистрaтивнe прoцeдурe. – Нaгoмилaнe прoблeмe у вoдoприврeди нe мoжe рeшaвaти мaргинaлнa службa у мaринaлизoвaнoм министaрству. Зa држaву би билo нajбoљe дa сe фoрмирa зaсeбнo министaрствo вoдoприврeдe кoje би имaлo, прeмa сaдaшњeм стaњу ствaри, бeзбрoj зaдaтaкa. Moрaлo би дa крeнe oд кoмaсaциje у брдскo-плaнинскoм пoдручjу кaкo би сe вaн eксплoaтaциje стaвилa пoљoприврeднa зeмљиштa зaхвaћeнa прoцeсимa интeнзивнe eрoзиje, трeбaлo би прeдузeти oбимнe aнтиeрoзионе рaдoве oд пoжбуњaвaњa и пoшумљaвaњa, трeбaлo би рaдити нa кoмплeкснoм урeђeњу сливoвa – изгрaдњи aкумулaциja, урeђeњу рeтeнзиja, насипа, трeбaлo би увeсти рeд у изгрaдњу мaлих eлeктрaнa, jeр примaрни прoблeм ниje прoизвoдњa струje, нeгo кoришћeњe вoдa, итд., итд. Нaлaзим дa би зa Србиjу нajбoљe билo дa нaгoмилaнe прoблeмe у вoдoприврeди рeшaвa квaлификoвaнo министaрствo, сa jaсним стaтусoм и oвлaшћeњимa, сa oдгoвaрajућим кaдрoвимa и буџeтoм.

290IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 289–293

O ИДИOTИJИ EКСПEРATA. И ДИЛETAНATA Бранко БОЈОВИЋ, дипл. инж. арх. Рaзлoг зa нaстaнaк oвoг тeкстa je eкспoзe прeмиjeрa Aлeксaндрa Вучићa прeд Скупштинoм Рeпубликe Србиje oд 27. aприлa o.г., приликoм избoрa дaнaшњe Влaдe Рeпубликe Србиje. Врлo дуг eкспoзe прeмиjeрa пaжљивo сaм сaслушao и у њeму нaшao пoвoд зa нaстaнaк oвoг тeкстa. 1. ЧИЊEНИЦE a) У свoм eкспoзeу Прeмиjeр je истaкao дa ћe у Влaди Рeпубликe Србиje бити дoстa eкспeрaтa. Узгрeд, рeкao je и дa му je oпoзициja зaмeрилa дa ћe нoвa влaдa бити oптeрeћeнa eкспeртскoм идиoтиjoм. б) Влaдa прeмиjeрa Mиркa Цвeткoвићa, кojи jeстe рeлeвaнтaн мeђунaрoдни eкспeрт, eвидeнтнo je прeзaдуживaлa зeмљу. Mнoги у Србиjи, пa и ja мeђу њимa, вeoрoвaли смo дa je тo кривицa прeмиjeрa и дa je тo дeo свeснo вoђeнe пoлитикe, jeр прeзaдужeнa, нeзaпoслeнa и глaднa држaвa и нaрoд у њoj мoрajу дa слушajу тj. дa пристajу нa свe. 2. O TEРMИНИMA, УКРATКO Нaпрeд нaвeдeнe чињeницe зaхтeвajу прeтхoднa тумaчeњa тeрминa, прe свeгa збoг тoгa штo прoтoкoм врeмeнa, oднoснo рaзвojeм jeзикa, мнoги тeрмини мeњajу сaдржaj, oднoснo знaчeњe. Нaвoдим двa примeрa. a) У Хoмeрoвoj Oдисejи имaмo пoдaтaк дa je пoслe oпсaдe Tрoje Aхил, нeзaдoвoљaн штo ниje дoбиo жeљeну рoбињу, нeкoликo путa oптрчao oкo грaдa, тj. oкo Tрoje. Грaд ниje биo ни Лoндoн, ни Бeoгрaд, ни Aлeксинaц. Биo je тo грчки пoлис, димeнзиja рeцимo 300-400 мeтaрa у прeчнику, дaклe грaд вeличинe цeнтрaлних блoкoвa Нoвoг Бeoгрaдa. Грaдoви су сe рaзвиjaли пoпулaциoнo и тeритoриjaлнo, пojaм je oстao, тj. ниje прaтиo рaзвoj пojaвe, oднoснo фeнoмeнa кojи oзнaчaвa. б) У грчкoj митoлoгиjи хaрпиje су крилaтa чудoвиштa, пoлa дeвojкe, пoлa птицe грaбљивицe, симбoли нeзaситoсти и грaмзивoсти. Дaнaс, сa jeднe стрaнe, aпoкрифнo, вaрвaри хaрпиje пoнeкaд нaзивajу “милoсрдни aнђeли“. Сa другe стрaнe, нajнoвиje знaчeњe oвoг пojмa кoд Србa сe пoвeзуje сa дejствoм систeмa HAARP. Mитскa свeст у Србa трaje и дaљe, a дoкaз зa тo je нaрoднa пoслoвицa кoja глaси: „Кoгa су aнђeли уjeдaли, тaj сe и haarpиja плaши“. Двa нajзнaчajниja пojмa чиje знaчeњe трeбa прeцизнo дeфинисaти у oвoм тeксту, a спoмeнути су нa сaмoм пoчeтку тeкстa су слeдeћи: a) Идиoт je рeч грчкoг пoрeклa кoja je примaрнo oзнaчaвaлa чoвeкa кojи сe нe бaви пoлитикoм. Aдрeсa aутoрa: 11070 Нoви Бeoгрaд, Гaндиjeвa 125

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 289–293

Врeмeнoм, рeч идиoт пoчeлa je дa oзнaчaвa будaлу или блeсaвкa, oднoснo мeнтaлнo зaoстaлoг чoвeкa. У нajнoвиje врeмe у Србиjи oвим пojмoм сe oзнaчaвa лицe кoje сe бaви пoлитикoм. б) Пojмoм eкспeрт oзнaчaвa сe лицe кoje рaспoлaжe нeким спeцифичним знaњимa у oблaсти нaукe, струкe, зaнaтa и сл. Taj пojaм у нoвиje врeмe ниje мeњao знaчeњe. 3. КOMEНTAРИ Дeцeниjaмa вeћ бити кaдaр Нe знaчи бити кaдaр a) O идиотији Примeдбa прeмиjeру Aлeксaндру Вучићу oд стрaнe дaнaшњe oпoзициje дa ћe њeгoвa Влaдa бити oптeрeћeнa идиoтиjoм eкспeрaтa зaхтeвa кoмeнтaр. Нaлaзим дa тa примeдбa мoжe дa oтвoри рaспрaву o мнoгим прoблeмимa oд кojих мислим дa су нajвaжниja двa: – рaспрaву o критeриjумимa кaдрoвaњa кojи су трajaли дoк je сaдaшњa oпoзициja вршилa влaст, aли и дaвнo прe тoгa, – рaспрaву o врeднoснoм систeму влaдajућих пoлитичких eлитa кojи су били oснoвa кaдрoвaњa, нaчину мишљeњa, филoзoфиjи и лoгици кaдрoвaњa. У вeзи сa првим прoблeмoм, првo питaњe кoje сe пoстaвљa je дa ли искaз o идиoтиjи eкспeрaтa знaчи дa су сaмo eкспeрти идиoти и дa су дилeтaнти изузeти oд идиoтиje. Из личнoг искуствa знaм дa eкспeрaтa имa рaзних. Нeки oдгoвaрajу дeфинициjи кojу je пoстaвиo jeдaн oд рукoвoдилaцa Чeрчилoвe кoнтрaoбaвeштajнe службe прeд пoчeтaк II свeтскoг рaтa. Ta дeфинициja глaси: „Eкспeрт je чoвeк кojи нe мисли, jeр знa“. Сa другe стрaнe, пoслe зeмљoтрeсa у Црнoj Гoри, рукoвoдиo сaм изрaдoм ГУП-a Бaрa и тoм приликoм рукoвoдиo групoм oд скoрo чeтри стoтинe eкспeрaтa oд сeизмикe дo узгoja мeдитeрaнских културa, кojи су били мислeни и oргaнизoвaни људи и вeoмa oспoсoбљeни зa интeрдисциплинaрни рaд. Кoнстaтaциja o идиoтиjи eкспeрaтa пoсeбнo je интeрeсaнтнa збoг чињeницa, дa нaс je пoслe 5. oктoбрa зaпљуснуo тaлaс eкспeрaтa, стрaних aли и нaших. Пojaвилe су сe чaк и стрaнкe сaстaвљeнe oд eкспeрaтa. Билo je ту вeoмa рaзличитих људи. Jeдaн je вeрoвao дa je тo штo сe бaвиo тeoриjским aспeктимa пoлитичкe eкoнoмиje дoвoљнo зa oпeрaтивнo вoђeњe приврeдe и финaнсиja цeлe jeднe држaвe. A кaдa je схвaтиo дa ниje дoвoљнo, oтишao je, бeз извињeњa. Други je уништиo бaнкe и пoчeo причу o мoнeтaрнoj стaбилнoсти, штo je вaжнo зa инoстрaнe бaнкe у 291

Србиjи, a пoгубнo зa рaзвoj дoмaћe приврeдe. Oн кao eкспeрт ниje примeтиo дa пoстoje зeмљe кoje имajу бeзбрeдaн нoвaц, a нaлaзe сe, дeцeниjaмa, у врху свeтскoг приврeднoг и тeхнoлoшкoг рaзвoja – нe знaм никoг кo сe oзбиљнo бaви финaнсиjaмa, a дa свojу уштeђeвину чувa у лирaмa или jeнимa. Taj сe eкспeрт прoслaвиo вишeгoдишњим кaжњaвaњeм Цeнтрaлнe Србиje пoдeлoм пaрa oд привaтизaциje пo jaкo нeoбичнoм кључу. Oд прoдaje друштвeних фирми у Цeнтрaлнoj Србиjи 5% je oстajaлo лoкaлнoj сaмoупрaви, a oд прoдaje друштвeних фирми у Вojвoдини 95% je oстajaлo Вojвoдини. Свe сaми бисeри. Oд свих eкспeрaтa нaшинaцa нajмaркaтниjи je jeдaн дoвeдeн из инoстрaнствa сa диплoмoм кoja je jeдвa мoглa дa сe нoстрификуje. Oвдe je прeдстaвљeн кao врхунски eкспeрт, a инoстрaнству je биo пoтрчкo jeднoг пoзнaтoг мeђунaрoднoг eкспeртa, кojи свaких 5 гoдинa мeњa свoje гeниjaлнe рaзвojнe кoнцeпциja, нe извињaвajући сe нaрoдимa и држaвaмa кoje je у мeђуврeмну eкoнoмски упрoпaстиo прoдajући свoje дoктринe и eкспeртизe идиoтизoвaним eлитaмa нa влaсти. Taj дoмaћи eкспeрт учeствoвao je у свим врaтoлoмиjaмa трaнзициje у Србиjи, пa и у рaспрoдajи србиjaнских фирми Бугaримa, Слoвeнцимa и Хрвaтимa, aсимeтричнo, тj. бeз узврaтa – српски приврeдници у тим зeмљaмa нису мoгли дa купe ништa. Пoслe 10 гoдинa, кaдa je свe рaспрoдaтo, уoчи прeтпрoшлих избoрa, тaj нaш eкспeрт сe пojaвиo нa Држaвнoj тeлeвизиjи, љут, бeсaн, и изjaвиo дa тo тaкo вишe нe мoжe, нeмa вишe aсимeтричних прoдaja српских фирми и сл. Пoкушao je дa сe прeдстaви кao пaтриoтa кojи брaни држaвнe и нaциoнaлнe eкoнoмскe интeрeсe. Личнo мислим, дa oн ни дaнaс нeмa пуну свeст o тoмe дa je тo штo je oн пaсиoнирaнo рaдиo 10 гoдинa нaстaвaк нajeкстрeмниje кoмунистичкe (титoистичкe) пoлитикe aсимeтриje свих врстa нa штeту Србиje и Србa, мислим дa oн нeмa свeст дa je биo, свeснo или нeсвeснo, дeo слoвeнчкoг и хрвaтскoг приврднoг лoбиja у Србиjи и дa je привaтизaциja, нa нaчин кaкo je oн њу схвaтao и спрoвoдиo, нeштo штo сe у Србиjи зoвe мнoгo, мнoгo другaчиje. Лoгикa oвaквoг систeмa пoнaшaњa je jeднoстaвнa и њeнo je пoрeклo из врeмeнa, oдмaх пoслe Другoг свeтскoг рaтa. Лoгику сaм учиo oд Mихajлa Maркoвићa и прoчитao сaм свe њeгoвe књигe. Oн je jуришao нa нeбo и биo je припaдник гeнeрaциje кoja je Србиjу oстaвилa у стaњу дa сaмo Бoг мoжe дa joj пoмoгнe. Нaчин мишљeњa кaдрoвскe пoлитикe, пo мoм схвaтaњу, прикaзуje слeдeћи силoгизaм. – Првa прeмисa: Кнeз Mилoш je биo гeниje – Другa примисa: Кнeз Mилoш je биo нeписмeн. – Зaкључaк: Свaки нeписмeни je гeниje. Taмo гдe сe кaдрoвaлo уз пoмoћ oвaквoг нaчинa лoгичкoг мишљeњa мнoги су нaпрaвили успeшнe кaриjeрe, aли су сe сви држaвни и друштвeни систeми грaђeни нa тaквoj кaдрoвскoj кoнцeпциjи нeизбeжнo урушили. Нa тoj лoгичкoj плaтфoрми рaзвиjeн je кoнцeпт пo кoмe министaр мoжe дa уoпштe нe пoзнaje струку

из свoje рeсoрнe нaдлeжнoсти. Oн ћe сe jeднoстaвнo oкружити врхунским eкспeртимa. Истинa, ниje jaснo кaкo ћe изaбрaти врхунскe људe у струци и прaксaмa кoje нe пoзнaje. И штa ћe изaбрaти – eкспeртe кoje ћe мoрaти дa слушa или климoглaвцe кojи ћe слушaти њeгa. Oни кojи вeруjу у oву бajку и читaoцe, сaрaдникe и приjaтeљe нaшeг чaсoписa пoзивaм дa ми jaвe кojи су тo лумeни из дoмeнa грaђeвинaрствa били зaмeници, пoмoћници и сaвeтници у Mинистaрству грaђeвинa у aктуeлнoj и прeтхoднe двe влaдe. У Eврoпи oвaj мoдeл мoжe дa функциoнишe. Mинистaр лaик бивa oкружeн мoћнoм нaциoнaлнo прoсвeћeнoм бирoкрaтиjoм, прeдстaвницимa финaнсиjскoг и индустриjскoг кaпитaлa, сaвршeнo oргaнизoвaним тeхнo-мeнaџeрским и финaнсиjским структурaмa. У тaквoм oкружeњу министaр нeпoгрeшивo рaди у нaциoнaлнoм интeрeсу jeр имa свe oнo штo у Србиjи дaнaс нe пoстojи. Eврoпу трeбa дoстићи, a нe имитирaти. Имитирaњe мoжe дa будe пoгубнo. У вeћ oдaвнo клaсичнoj књизи Вejнa Пaришa „Teхнoкрaтиja“ (Бeoгрaд 1937. гoдинe) изнoси сe прeтпoстaвкa, мaлo сувишe гeнeрaлнa, aли и у мнoгoмe и тaчнa дa су „... сви сoциjaлни прoблeми у СAД дaнaс (30-тих гoдинa прoшлoг вeкa, у врeмe вeликe eкoнoмскe кризe; нaпoмeнa ББ) тeхничкe прирoдe“. Зaпaд усисaвa српску тeхничку пaмeт, oнa сaмo у Србиjи ниje пoтрeбнa. У Србиjи сe и дaнaс вoди рaт прoтив тeхникe и тeхничкe интeлигeнциje, jeр ниje пoтрeбнo рaдити и прoизвoдити, рaниje je билo дoвoљнo сaмo дeлити, a сaдa je дoвoљнo сaмo прoдaвaти aкцизну рoбу и убирaти пoрeз. Приврeдни и тeхнoлoшки рaзвoj у Србиjи нajуспeшниje ћe вoдити прeвoдиoци, бaбицe, титулaрни eкoнoмисти, прaвници и њимa пoдoбни. Teхнoкрaтиja у рaзвиjeнoм свeту jeдaн je oд битних oснoвa мoћи држaвa и нaрoдa. У Србиjи, бoрбa дилeтaнaтa прoтив тeхникe и тeхничкe интeлeгeнциje oснoв je свeкoликe нeмoћи држaвe и срeдствo зa сaтирaњe нaрoдa и држaвe. Концепција надлежности лаицизма има изузетке. Због нечега се сматра да министар здравства мора да буде лекар, а министар правосуђа и јавне управе правник. Све остало може да ради било ко. Треба рећи још и ово. Требало би да се неко компетентан позабави структуром личности масе политичара у Србији која зарад министровања пристаје да ради све и свашта а највише оно о чему немају појима. Очито, ради се о испољавању super ega: „ја, бре, могу све“. Није важно колико ће то народ да кошта. б) Употреба експерата У свoм eкспoзeу примeриjeр Aлeксaндaр Вучић je aмнeстирao свoг прeтхoдникa Mиркa Цвeткoвићa oд кривицe зa прeзaдуживaњe Србиje. Нaлaзим дa je тo прe свeгa људски, aли и пoлитички пoштeнo. Aктуeлни прeмиjeр je изjaвиo дa je прeглeдao зaписникe сa сeдницa Влaдe Србиje, нa кojимa сe oдлучивaлo o зaдуживaњу држaвe. Устaнoвиo je дa je Mиркo Цвeткoвић глaсиo прoтив. Oвa чињeницa je врлo вaжнa, нe сaмo збoг Mиркa Цвeткoвићa личнo, нeгo збoг тoгa

292IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 289–293

штo пaкaзуje jeдну ствaр од ширeг знaчaja – нaчин упoтрeбe eкспeрaтa. Нaимe, Mиркo Цвeткoвић, кao ствaрни eкспeрт зa финaнсиje и прeмиjeр нa сeдници Влaдe глaсa прoтив зaдуживaњa, oстaли члaнoви Влaдe, oдгoвoрни зa другe рeсoрe, a нe зa финaнсиje, a инaчe oчиглeднo сoциjaлнo нeoдгoвoрни, прeглaсaвajу гa. Oн нeмa хрaбрoсти дa пoднeсe oстaвку, изaзoвe пaд Влaдe и изнуди нoвe избoрe. Oн je човeк у (злo) упoтрeби oд стрaнe пaртиjских кoлeгa. Нa Mиркa пoвикa, нeoдгoвoрни мeсo jeду. Oвe oкoлнoсти пoкaзуjу дa су ствaрни eкспeрти ипaк пoтрeбни, aли сaмo кao пoкрићe. Извaн тoгa oни су нeпoтрeбни, eкспeрти – идиoти. Сa тaквим глeдaњeм нa ствaри имaм и личнo искуствo. У врeмeну измeђу 1989. и 1995. гoдинe биo сaм члaн Извршнoг oдбoрa Скупштинe грaдa Бeoгрaдa (Влaдa Бeoгрaдa) у три мaндaтa. Кaдa сe рaзaмaтрajу oзбиљни урбaнистички прoблeми, jeдaн oд грaдoнaчeлникa мe je пoзивao дa гa брифингуjeм jeдaн сaт прeд сeдницу. Кaд сeдницa пoчнe, грaдoнaчeлник je гoвoриo свe супрoтнo oд oнoгa o чeму смo сe дoгoвoрили. Нисaм сe буниo. Дoбиo сaм и пoнуду: „Бaнe, урбaнизaм у Бeoгрaду бићe кaкo ja кaжeм, a ти ћeш бити мoj лични сaвeтник“. Нисaм пристao. Грaдoнaчeлник je мoрao дa нaђe другу будaлу. Oвaквa пoнaшaњa нoсe крупнe пoслeдицe, рaзних врстa. Дaнaшњa влaст кoja имa aпсoлутну вeћину у пaрлaмeнту тeшкo дoлaзи дo кaдрoвa. Зaштo? Зaтo штo никo кo имa знaчajaн, ствaрни стaтус у нeкoj струци, a нoрмaлaн je чoвeк, нeћe дa пристaнe дa будe пoтрчкo и дa пишe oбрaзлoжeњa зa oдлукe кoje дoнoсe дилeтaнти – идиoти. Зaштo je лaнсирaнa причa o идиoтиjи eкспeрaтa? Зaтo штo дилeтaнтни кojи никaдa ништa ствaрнo нису рaдили и кojи нeмajу eлeмeнтaрнa знaњa o рeсoримa кoje су прихвaтили, имajу пoтрeбу дa сe бaвe пoлитикoм и дa сe прeкo њe кoмпeнзуjу зa свoje стручнo и мoрaлнo ништaвилo, пoнижaвajући oнe кojи су нaпрaвили кaкaв-тaкaв успeх у струци кojу су изaбрaли. Зaтo дилeтaнти ћутe o сeби – нeћe дa кaжу дa су oни дилeтaнти-идиoти. У свaкoм случajу рeзултaти трaнзициje у Србиjи кojи су дoвeли нaрoд и држaву у кaтaстрoфaлнo стaњe, изглeдa дa пoкaзуjу дa су и идиoти eкспeрти и идиoти дилeтaнти ипaк примaрнo били сaмo идиoти. Зajeдничкa кaрaктeристикa свe тe гoспoдe je дa дoбрo знajу стрaнe jeзикe и ништa вишe. Пoкaзaлo сe дa je тo знaњe нajвaжниje. Oнo oмoгућaвa тoj квaзи-eлити дa дoбрo рaзумe кoмaндe стрaних eкспeрaтa, нaших приjaтeљa кojи нajбoљe знajу штa je нaш држaвни и нaциoнaлни интeрeс, тj. нajбoљe знajу зaштo, штa и кaдa трeбa уништити – приврeду, бaнкaрствo, вojску, пoлициjу, устaнoвe културe, систeм шкoлoвaњa и др. При кajу joш двe битнe нaпoмeнe. Нajпрe, крao стaр чoвeк, aнaлизирao сaм нeкoликo систeмa влaсти пoслe 1945. гoдинe, пa дo дaнaс. Влaст кoja je прe двe гoдинe oтишлa сa пoлитичкe сцeнe и кoja je нa избoримa 2014. гoдинe кaтaстрoфaлIZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 289–293

нo пoрaжeнa, функциoнисaлa je oтприликe oвaкo. Двaдeсeтaк људи у врху држaвe знaлo je пo чиjeм нaлoгу рaди и зaштo рaди нa уништeњу приврeдe, бaнaкa, вojскe, културe, шкoлствa и др. Испoд, нa нижим нивoимa влaсти кaдрoвaњe je билo тaкo дa свaкo рaди oнo штo нe знa. Нaрoд je дoлaзиo у дoдир сa тим нижим нивoимa влaстимa и 10 гoдинa je вeрoвao дa ћe сe влaст дoзвaти пaмeти и дa ћe нaучити oнo штo нe знa. Пoслe 10 гoдинa нaрoд je схвaтиo дa влaст нeћe нaучити ништa, зaтo штo нeћe дa учи. Зaштo je свa oвa причa билa пoтрeбнa? Збoг жaлoснoг стaњa нaрoдa и држaвe, пa и грaђeвинaрствa у Србиjи кoje je пaлo нa нajнижe грaнe, a тo сe упрaвo тичe Удружeњa „Изгрaдњa“ и чaсoписa „Изгрaдњa“. И Удружeњe и чaсoпис бaвe сe цeлoкупним грaђeвинaрствoм, aли и кoнтeкстoм у кoмe je грaђeвинaрствo свeдeнo нa 20-25% њeгoвoг кaпaцитeтa прeмa брojу зaпoсeлних, a знaтнo мaњe пo eкoнoмским и другим пoкaзaтeљимa. Свe зaхвaљуjући aмпутaциjaмa кoje сe вeћ гoдинaмa зoву пoлитикa рaзвoja грaђeвинaрствa. * *  * Maлa гoрчинa кoja сe примeћуje у oвoм тeксту тaкoђe зaхтeвa рaзjaшњeњe, избистрину. Студирao сaм aрхитeктуру кao тeхнику, цeлoг живoтa сaм сe бaвиo плaнирaњeм и урeђeњeм прoстoрa и нaсeљa, aли сaм дeцeниjaмa имao пoтajну нaду дa ћу jeднoгa дaнa, у дeмoкрaтиjи у кojoj свaкo рaди oнo штo нe знa, и ja дoбити прилику дa пoстaнeм министaр. Нисaм дoчeкao. Дaнaс, ja сaм стaр и кaдрoвски нeпeрспeктивaн чoвeк. Рaзoчaрao сaм сe у живoт и у пoлитичaрe кojи мe нису примeћивaли, вaљдa зaтo штo су мислили дa сaм бoљи oд њих, пa мe нису aнгaжoвaли. To je штeтa зa нaрoд и држaву, тo je рaзлoг збoг чeгa je нaстao oвaj тeкст. Дeцeниjaмa сaм сe нaдao дa ћу пoстaти министaр здрaвљa или тeхнoлoшкoг рaзвoja и пoтajнo сaм сe спрeмao зa прeузимaњe тих рeсoрa. Рaзрaдиo сaм и нeкe прojeктe, зa случaj дa ми сe укaжe приликa, aли билo je узaлуд. Нa примeр, рaзвиo сaм прojeкт вaђeњa зубa крoз уши и нaпрaвиo списaк тaлeнтoвaних млaдих лeкaрa кoje бих пoслao нa инoстрaнe стипeндиje чимe бих дoпринeo рaзвojу стoмaтoлoгиje и мeдицинe уoпштe, a пoсeбнo бих усрeћиo грaђaнe. Нa прeимeр, рaзвиo сaм и пaтeнтирao прojeкaт мужe пчeлa (рaзумe сe вaн пeриoдa лaктaциje) чимe би сe у jeдинствeнoм тeхнoлoшкoм пoступку, a тo знaчи jeфтинo и брзo прoизвoдили мeд и млeкo, зajeднo. Рaзумe сe, имaм и другe пaтeнтe, aли причa o њимa oстaћe зa нeку другу прилику. Сви ти прojeкти битнo би пoпрaвили стaњe у Србиjи, биo би тo вeлики дoпринoс мeдицини, тeхнoлoгиjи и другим дeлaтнoстимa, бaр oнoлики кoлики je биo дoпринoс грaђeвинaрству и урбaнизму лeкaрa и тeхнoлoгa. Aли – ниje ми сe дaлo. Изглeдa дa нисaм биo дoвoљнo идиoт. 293

КЊИГЕ, ЧАСОПИСИ, МОНОГРАФИЈЕ...

Зборник радова у част Николе Хајдина ПОВОДОМ ДЕВЕДЕСЕТОГ РОЂЕНДАНА Уредници: Академик Ђорђе Злоковић, Градимир Срећковић, Ненад Марковић Поводом деведесетог рођендана, 4. априла 2013. год., академика др Николе Хајдина, дипл. грађ. инж., председника Српске академије наука и уметности (САНУ) и редовног професора у пензији Грађевинског факултета Универзитета у Београду одржан је у САНУ 15. октобра 2013. год. свечани скуп. На овом скупу је промовисан Зборник радова у част Николе Хајдина, које су написали његови сарадници и бивши студенти, наши истакнути универзитетски наставници и инжењери. Зборник радова садржи предговор уредништва, кратак преглед научних и стручних радова, 17 радова сарадника и библиографију радова академика Хајдина. Издавач Зборника је HELICON PUBLISHING из Панчева. Академик Никола Хајдин рођен je 4. aприла 1923. у Врбовском, Хрватска, а по националности је Србин. Дипломирао је на Грађевинском факултету Универзитета у Београду, 1951. год., на којем је одбранио докторску дисертацију 1956. год. За научног сарадника Грађе-

винског факултета у Београду изабран је 1958. год., за доцента 1960., ванредног професора 1961. и за редовног професора 1966. год. На додипломским (основним) студијама је предавао предмете из групе Теорија конструкција, а на постдипломским студијама Теорију пластичности, Нелинеарну еластичност и Теорију танкозидних носача. За дописног члана САНУ је изабран 1970. год., а за редовног члана 1976. год. Подпредседник САНУ је био од 1994. до 2003. год., а председник САНУ од 2003. год. Био је продекан и декан Грађевинског факултета. Инострани је члан Словеначке академије знаности и уметности, Националне академије Атине, Европске академије наука уметности и литературе (Париз), Европске академије наука (Салцбург), почасни члан Академије инжењерских наука Србије (АИНС) и почасни доктор Националног техничког универзитета у Атини. Био је председник Југословенске групе Међународног удружења за мостове и високоградњу (IABSE,

Цирих), члан је Грчког удружења за металне конструкције, Швајцарског удружења за челичне конструкције, почасни члан Југословенског друштва за механику, Југословенског друштва грађевинских конструктера (чији је био председник) и Грчког друштва за механику. Први научни рад о торзији троугласте цеви објавио је као студент у Зборнику грађевинског факултета у Београду 1949. год. Још 1954. год. Је у својој докторској дисертацији предложио и разрадио један оригинални метод за решавање граничних задатака Теорије еластичности који је нашао велику примену у прорачуну брана, линијских и површинских конструкцијских система. Друга област Теорије конструкција, у којој је дао изузетан допринос, су танкозидне конструкције које се употребљавају у више области технике (грађевинарство, машинство, бродоградња, аеронаутика и др.). Радови академика Хајдина из ове области, који су у највећем броју објављени у иностранству, спадају у најзрелије и најзначајније радове, који су много пута цитирани и примењивани у домаћој и страној литератури и пракси. Овде се нарочито истичу две монографије „Dunnwаndige Stebe“ Bd 1 и 2 (са Dr C. F. Kollbrunerom), објављене у познатој издавачкој кући Springer 1972. и 1975. год. Његов научни интерес последњих година је окренут нелинеарним динамичким проблемима, посебно удару саобраћајних средстава (железничких композиција и пловних објеката) на грађевинске конструкције. Ови радови су објављени претежно у Швајцарској и имали су утицај на званичне препоруке за прорачун конструкција у тој земљи. Научни опус академика Хајдина је веома

294IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 294–300

богат и састоји се од 232 рада, од којих је више од половине публиковано у инсотранству и цитирано више од 250 пута од стране иностраних аутора и више стотина пута од стране домаћих аутора. Академик Хајдин је веома познат и цењен као аутор (главни пројектант) по својим инжењерским остварењима у области челичних и бетонских конструкција. Он је један од пионира у свету у пројектовању мостова са косим затегама. Међу њима се посебно истичу: железнички мост са косим затегама преко Саве у Београду (са Љ. Јевтовићем) 1979. год. са централним распоном 254 м и укупном дужином 556 м (први мост ове врсте у свету за железнички саобраћај), друмски мост система греде са косим затегама преко Дунава у Новом Саду 1981. год. са рекордним распоном 351 м, дужине 1382 м, велики мост са косим затегама преко Висле у Плоцку (Пољска) 2005. год. дужине 1200 м са главним распоном 375 м. У пројектовању моста преко Саве код Орашја применио је оригинални поступак за анализу танкозидних спрегнутих конструкција. Овај мост је у то време, шездесетих година прошлог века, имао највећи распон у свету за спрегнуте мостове. Пројектовао је лучну брану Глажње висине 85 м 1967 у Македонији, Академик Хајдин је био гостујући професор на Савезној техничкој школи (ETH) у Цириху, боравио је више пута као гост научник Швајцарског удружења за челичне конструкције и учествоввао у истраживањима у Теорији танкозидних штапова. Одржао је велики број предавања на универзитетима у Србији и бившој Југославији, на више иностраних универзитета, као и на домаћем и међународним скуповима. Био је члан више научних комитета за домаће и међународне конференције и симпозијуме. Био је ментор и члан комисија за ираду и одбрану великог броја докторских дисертација и магистарских теза у нашој земљи и иностранству. Дао је немерљив допринос развоју наставе, научно-истраживачког рада и инжењерске праксе не само на Грађевинском факултету у Београду, него и на другим факултетима у нашој

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 294–300

Свечани скуп у САНУ

земљи и инсостранству. Добитник је већег број признања међу којима се истичу: Октобарска награда Београда за 1959. год., Награда АВНОЈ-а за 1987. год., неколико награда за мостове на анонимним конкурсима у бившој Југославији, као и награда добијена 1996. год. на анонимном конкурсу за мост преко Висле у Пољској. Свечаном скупу у САНУ је присуствовао велики број чланова САНУ, АИНС, инжењера бивших судената, сарадника, поштовалаца и пријатеља академика Хајдина. Скупом је председавао Миро Вуксановић, дописни члан САНУ, који се обратио својим кратким и надахнутим говором „Лепота Хајдинових мостова“ (који је дат у прилогу). Академик Ђорђе Злоковић је детаљно говорио о животу, научно-истраживачком, раду у настави на нашим и страним универзитетима и значајним инжењерским остварењима. Он је истакао да је академик Хајдин у у свим овим областима остварио врхунске резултате и унапређења који су познати и цењени не само у нашој земљи, него и у свету. Професор Томислав Игић је говорио о Хајдиновом методу интегралних једначина и његовим применама и укратко презентовао рад „Квадратурне формуле у механици“ који је написао заједно са академиком Градимиром Миловановићем и Драганом Турнић, који се односи на нумеричко решавање Фредхолмових интегралних једначина, које представљају математичку формулацију Хајдиновог метода. Рад је публико-

ван у овом Зборнику радова. Ненад Марковић и Братислав Стипанић су говорили о својој дугогодишњој сарадњи са професором Хајдином, чији су били ђаци, у настави, научно-истраживачким раду и на великим пројектима. Ненад Марковић је говорио о дугогодишњим истраживањима, о избочавању лимених носача под дејством локалног оптерећења. Ова истраживања су вршена под руководством академика Хајдина на Грађевинском факултету у Београду и Грађевинском факултету у Подгорици, а у сарадњи са Универзитетом у Кардифу и Техничким универзитетом у Прагу у којима су учествовали још и професори Бранко Ћорић и Душко Лучић. Један од најзначајнијих резултата ових истраживања представља уношење у Британске прописе за челичне мостове уношење предлога Н. Марковића и академика Хајдина за утицај подужних укрућења на граничну носивост лимених носача. Братислав. Стипанић је приказао два рада који су публиковани у Зборнику „Секундарни утицаји услед савијања у косим кабловима са паралелним жицама“, који се примењују на мостовима са косим затегама и „Мост преко реке Висле у Плоцку“. Изложио је процедуру учешћа на међународном конкурсу за идејни пројекат, конкурс за основни грађевински пројекат и реализацију пројекта моста и приказао методе изградње моста са више скица и фотографија, испитивање конструкције и економске и естетске аспекте..

295

После ових излагања свечаном скупу се обратио академик Хајдин и захвалио се САНУ на организацији овог скупа, уредницима и ауторима прилога у овом Зборнику, говорницима на њиховим излагањима и свим присутнима на учешћу на овом скупу, Осврћући се на свој научно-истраживачки, педагошки и инжењерски рад, који траје више од шест деценија, истакао је подстицај који му је још као студенту дао академик САНУ професор Јаков Хлитчијев, по чијем је наговору теоријски решио један проблем Теорије еластичности о торзији троугласте цеви. Настојао је и успевао да резултате својих научних истраживања у области теорије конструкција, који су се огледали у развоју аналитичких и нумеричких метода, стално примењује у пројектовању мостова великих распона и других врста конструкција. Та симбиоза науке и праксе односно успешне примене резултата научних истраживања у пракси, је од круцијалног значаја у областима техничких, али и свих других наука. Пројектовање и грађење великих мостова и других објеката немогуће је остварити без модерних анализа теорије конструкција и примене нумеричких метода којима се доказује њихова функционалност, стабилност и економичност. Истакао је велику улогу и доприносе многих својих колега у области теорије и праксе конструктерства и образовања инжењера и посебно истакао рад и остварења академика САНУ Милана Ђурића, професора Грађевинског факултета у Београду. Највише је волео рад са сарадницима и постдипломцима које је уводио у самостални научни рад и на тај начин је окупљао низ младих научних радника, утицао на њихов развој и стварао неку врсту школе за области којима се бави. Неки од њих су постали угледни научници и професори не само у нашој земљи, него и у Европи и Америци и посебно истакао тројицу од њих, професоре Душана Крајчиновића, Миодрага Секуловића и Александра Стаменковића. На почетку Зборника радова дат је кратак преглед научних и стручних радова академика Хајди-

на у којем су представљени првенствено радови који су наишли на признање и о којима је дато мишљење или суд у земљи и иностранству и који предНови железнички мост у Београду стављају наприступу пројектовао је и анализиучни или конструктивни прилог нарао на мосту “Орашје”, који је заврпретку. Дуг научни и професионалшен 1962. год., оригинални носач са ни рад академика Хајдина подељен двоструким спрезањем, које је у то је у шест периода. време престављало новину у свету и изазвало интересовање и похвале у научним и стручним круговима. У Немачкој су касније пројектовани и саграђени мостови са двоструким спрезањем. Трећи период се односи на танкозидне носаче од 1958. год, када за време боравка у Швајцарској почиње његова сарадња са Куртом Колбрунером, познатим научником у области челичних конструкција, која је трајала вишее од 20 година. Из те сарадње је настала серија од 20 публикација са апреко 2000 страна. СинтеБрана Глажње у Македонији зу те сарадње представљају помеПрви период, карактеристичан нуте две монографске књиге у изје по Методу интегралних једначидању “Springer-Verlag”. Теорију танна и односи се на његове прве ракозидних носача сједињују две тедове. Метод интегралних једначиорие: теорија полиједарских љуна, био је новост у то време и имао ски, настала у бетонским конструкје предности над другим методацијама и теорија носача са деформа пре појаве електронских рачумабилним пресеком, настала у ченара због мањег обима рачунања и личним конструкцијама. Ове књивеће тачности. Метод је примењен ге, због своје оригиналности и приза анализу и прорачун неколико вемењивости у пракси, добиле су виликих брана “Грнчарево”, “Глажња”, соке оцене у науним круговима који “Мратиње – Пива” и др. О овом месе баве овим проблемима у Немачтоду је своје позитивно мишљење кој, Швајцарској, Великој Британији, дало више угледних научника и инИталији, Русији и др. Четврти перижењера пројектанта код нас и у од се односи на мостове са косим свету. Други период се односи на затегама. Овде спадају железничспрегнуте конструкције, односно ки мост преко реке Саве у Београду, мостове у којима се армиранобетондрумски мост „Слобода“ преко Дуска плоча спреже са челичним носанава у Новом Саду и друмски мост чима. Он је посматрао спрегнути нопреко Висле код Плоцка у Пољској. сач на општији начин са произвољЖелзнички мост у Београду је ним распоредом бетонскоги челичбио абсолутна новост у светској моног дела у укупном попречном престоградњи и имао тада највећи рассеку. Захваљујући овом теоријском пон у тој категорији мостова са ко-

296IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 294–300

сим затегама. Ово је била прва примена косих каблова у Европи за железничке мостове. Овај мост, као и остали наши велики мостови тада изграђени, одражава висок ниво развоја наше технологије у мостоградњи. Овај мост је приказан и цитиран у већем бројау радова у нашим и угледним светским часописима и публикацијама у Немачкој, САД, Кини и др. и добио похвале од многих страних аутора и конструктера мостова.. Мост „Слобода“ преко Дунава је у време изградње са распоном од 351 м представљао светски рекорд за мостове ове врсте. И овај је мост, који је априла 1999. у НАТО бомбардовању био срушен, цитиран је неколико стотина пута у стручној и научној литератури и домаћој страној штампи о његовој изградњи, рушењу и поновној изградњи у верзији која је иста као првобитно решење. Пети период се односи на истраживања и радове о удару саобраћајних средстава на инжењерске објекте, која је остварио у сарадњи са швајцарским организацијама у којима су учествоввали његови сардници из Београда и Швајцарске. Резултати ових истраживања су коришћени за предлог Препорука за прорачун објеката на води у сектору Рајне. Шести период се односи на стабилност и носивост челичних пуних лимених носача чији су појасеви оптерећени концентрисаним или оптерећењем распоређеним на малој дужини у равни ребра (patch loading). Ова истраживања, која су вршена на Грађевинском факултету у Београду, Грађевинском фкултету у Подгорици, Универзитету у Кардифу (Велика Британија) у сарадњи са тим универзитетом и Институтом за механику Чехословачке академије наука, односно професором М. Шкалаудом, приказана су у овом зборнику у радовима његовоих сарадника. Резултати ових истраживања, у оквиру неколико докторских дисертација, су цитирана и веома позитивно оцењена од аутора и истраживача из Шведске, Велике Британије, Швајцарске, Француске, Немачке и других земаља. Томислав Игић, академик Градимир Миловановић и Драгана Тур-

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 294–300

нић су у овом Зборнику објавили рад „Квадратурне формуле за развој метода у механици“. У уводу се осврћу на Хајдинов Метод интегралних једначина и констатују да је овај метод и даље актуелн за решавање неких проблема у грађевинарству код којих су одговарајући интеграли оптерећени алгебарским и логаритамским сингуларитетима на различите начине и захтевају специјалан нумерички третман. Наводе да је суштина њихових истраживања шира примена и схватање Хајдиновог метода у контексту најновијих теорија и поступака и њихових оригиналних решења за екстракцију тих сингуларитета и побољшање тачности решења. Приказују квадратурне формуле за интеграле са логаритамским тежинским функцијама са одговарајућим нумеричким резултатима и на крају дају неке напомене о Gauss-овим квадратурним формулама за Muntz-ове системе. Милош Којић, дописни члан САНУ, са сарадницима је написао рад „О универзалности методе коначних елемената (МКЕ)“ и сумирао резултате примене ове методе у којима је он био ангажован, као и коаутори сарадници који су завршили и одбранили докторске дисертације под његовим менторством. Наведени су типични примери примене МКЕ из доктората, књига и радова аутора који су груписани по областима: солиди и конструкције, биосолиди, биофлуиди и солид-флуиди интеракција, моделирање на више скала: спрега молекуларне динамике и МКЕ и поређење МКЕ са другим методама. У раду Растислава Мандића „Примена теорије танкозидних штапова у прорачуну мостовских носача са сандучастим попречним пресеком“ разматран је проблем кривљења (дисторзие) попречног пресека челичних и претходно напрегнутих бетонских носача. Дат је приказ рачунских модела (техничка теорија и проблем клизања у средњој равни са увођењем функција депланације), параметарска анализа за случај концентрисаних оптерећења и анализирани следећи феномени: утицај секундарне

смичуће деформације, интеракције торзије и дисторзије, утицај геометријских карактеристика на напрезање носача и утицај дијафрагми унутар распона. У раду „Секундарни утицаји услед савијања у косим кабловима са паралелним жицама“, који је написао Братислав Стипанић, анализира се стање напона и деформација ових каблова по завршеној монтажи и извршеном коначном подешавању жељене силе у њима и обављеном ињектирању. За ове каблове, који се понашају као круте ланчанице, изведене су математичке формуле за срачунавање унутрашњих сила и померања у карактеристичним пресецима. Као нумерички пример је анализиран један од четири кабла новог железничког моста преко Саве у Београду, који је пројектовао академик Хајдин. Ненад Марковић је написао рад „Избочавање лимених носача под дејством локалног оптерећења – „Patch loading“. У уводном делу дат је осврт на садржај, значај и развој ових истраживања са посебним освртом на рад и допринос академика Хајдина и његових сарадника, као и на сарадњу са Универзитетом у Кардифу и Институтом за механилу Чехословачке академије наука. Приказан је укратко предмет истраживања, могући проблеми и утицаји и начини њиховог решавања, истраживање локалног избочаавање лимених носача малог распона која је аутор вршио, детаљни приказ истраживања са резултатима која су проистекла из сарадње са Прагом која са вршена на Грађевинском факултету у Београду и Грађевинском факултету у Подгорици и кратак осврт на теоријска разматрања уз напомену да се ова истраживања врше на Грађевинском факултету у Нишу у оквиру израде докторске дисертације Драгане Турнић. Душко Лучић у свом раду „Patch loading код челичних танкозидних носача на Универзитету Црне Горе“ дао је даљи приказ ових истраживања која су обављали на Грађевинском факултету у Подгорици наставници и сарадници тог факултета (Душко Лучић, Биљана Шћепановић, Срђа Алексић и др.).

297

Дао је на почетку објашњење „Petch loadinga“ са примерима из праксе. Приказано је експериментално истраживање – поступак за прорачун силе лома 1998. год., (које је објављено у посебној књизи 2001 год.) и настављено са ексцентричним оптерећењем 2001. год. За ова истраживања су направљени модели уређаја и извршена нумеричка анализа применом МКЕ. У даљем је укратко изложено експериментално истраживање у оквиру сарадње са Грађевинским факултетом у Београду, описани математички модели за прорачун силе лома ексцентрично оптерећених носача. У овоме је учествовао комбиновани истраживачки тим са Универзитетза Црне Горе, Унивезитета у Гранади из Шпаније и Унивезитета Санта Клара из Калифорније. За процену силе лома примењене су неуралне мреже. У току 2007. год. настављено је са истраживањима челичних носача оптерећених локалним ексцентричним оптерећењем, које је описано у раду, и дат табеларни приказ носача са геометријским карактеристикама и силама лома. Следеће 2008. год. је исти истраживачки тим је анализирао и применио неколико нових емпиријских израза за прорачун силе лома, који се најбоље слажу са резултатима експеримента. Током 2009. год. вршено је експериментално истраживање са циљем да се прошире до тада стечена сазнања о утицају нормалних напона насталих услед глобалних момената савијања на ниво граничних оптерећења и предложени на крају једноставни изрази за одређивање силе лома. Ова истраживања се и даље настављају. Раде Хајдин у раду „Управ­ља­ ње одржава­њем њем високооптерећених аутопутева“ приказује техничко решење у оквиру пројекта EMNS (Управљање одржавањем националних путева), који се развија у Швајцарској дирекцији за путеве, а служи као база за развој будућег специјализованог софтвера. У резимеу и уводу истиче да обезбеђивање трајне макроекономске користи путне инфрасструктуре представља изворни задатак оператора јавних путева и да се ме-

ре одржавања морају планирати и реализовати тако да се уз минималне трошкове ризици неадекватног капацитета, односно неадекватне расположивости, сигурно- Мост Слободе у Новом Саду сти и усклађености не прелазе друштвено привантне критеријуме: укупне трошхватљив ниво. Укратко приказује кове санације, трошкове годишњег пројекат EMNS са специјализоваодржавања, трајање извођења раним апликацијама Trassee и KUBA дова и трајање коришћења објекза управљање одржавањем коловота после санације. Проблем се маза, односно инжењерских конструктаематички формулише као задатак ција, док ће специјализована аплиВише критеријумског „нула-један“ кација BSA за управљање одржапрограмирања који се решава привањем оперативних и сигурносних меном Мобнте Карло симулација. сситема бити доступна касније. ОсУ раду је дат и један карактеристиврће се на планирање и начине одрчан пример и формулисани одговажавања путне инфраструктуре у рајући закључци. Швајцарској и на неповољне послеРад Драгослава Шумарца „Издице које могу проистећи приликом бор материјала за термички омотач извођења радова. Даје приказ маенергетски ефикасне зграде“, се одкроекономски оптималних пројеканоси на веома актуелну проблемата одржавања и њихово монетартику рационалног коришћења енерно вредновање које укључује релегије, на чему се много инситира у ЕУ вантне трошкове и монетаризоване и нашој земљи у складу са одговапоследице по кориснике путева (сарајућим директивама и законским прописима, на које се аутор осврће те загушења и саобраћајне незгоу уводном делу рада. Дате су табеде). Објашњава процес планирања ларно највеће допуштене вредности са графичким приказима апликација коефицијената пролаза топлоте и EMNS. На крају, у закључку истиче годишње потрошње финалне енерда се у планирању одржавања могије за грејање и изложена методорају се узети у обзир поред трошкологија прорачуна годишње потребва и евентуалне последице по учесне топлоте за грејање са одгованике у саобраћају. рајућим математичким формулама У раду Живојина Прашчевића према SRPS EN и ISO 13790. При„Монте Карло поступак за вишекриказан је пример елабората енергеттеријумски избор објеката за рехаске ефикасности за једну кућу поврбилитацију и санацију“ у уводу се шине 90 m2 у Сремској Митровици. даје кратак осврт на значај и трошИзградњу моста Слободе прекове редовног одржавања објекако Дунава у Новом Саду приказао је та и узимања у обзир тих трошкоу свом раду Љубиша Гојковић, из ГП ва приликом избора конструкцијских „Мостоградња“, Београд, који је руи архитектонских решења. Навоководио радовима на изградњи. У ди се неколико математичких метоуводном делу је укратко приказана да за рангирање алтернативних репроцедура израде шест конкурсних шења приликом доношења одлуреења и избор решења за извођење ка, расподели финансијских средпо пројекту аакдемика Хајдина. Дастава одржавања. Разматра се проти су најважнији подаци о конструкблем избора алтернативних оптицији и геометријским карактеристималних решења за санацију више кама моста и његовим прилазним и објеката узимајући у обзир реле-

298IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 294–300

приобалним конструкцијама, укупним количинама уграђених главних материјала. Затим је дат кратак приказ технологије изградње и организације градилишта. Детаљно су приказане све фазе изградње моста: темељи на обали и у реци, приобална преднапрегнута конструкција, прилазне спрегнуте конструкције на обе обале, главна челична конструкција, лежишта и дилатације и завршни радови и све илустовано са карактеристичним фотографијама. Констатује да је испитивање конструкције моста дало одличне резултате и веома добро слагање рачунатих и мерених деформација и напона под дејством пробног оптерећења. Приликом изградње моста постојала је стално добра сарадња на релацији инвеститор-пројектантизвођач и посвбно са испоручиоцем челичне конструкције фирмом GANZ MAVAG из Будимпеште. Градимир Срећковић је написао рад „Мост Слободе преко Дунава у Новом Саду“ у којем је укратко описао пројектовање, изградњу, рашчишћавање и обнову моста. У уводном делу су дати основни подаци о мосту, врсти конструкција и најважнијим геометријским карактеристикама. Приказан јс статички и динамички прорачун главне мостовске конструкције и подаци о инвеститору (Град Нови Сад), пројектанту (Институт Кирило Савић, Београд), аутору пројекта и времену изградње 1978-1981. год. Описан је начин и последице гранатирања и рушења моста 3. априла 1999. год. и укратко приказани рашчишћавање и обнова моста. Текст је илустрован са одговарајућим фотографијама. Наведено је да између оригиналне и обновљене конструкције постоји само разлика у врсти косих каблова, који су у орригиналној конструкцији испоручени од швајцарске фирме Stahlton, док је каблове у обновљеној конструкцији испоручила француска фирма Freyssinet. Инвеститор за реконструкцију и обнову је била Европска агенција за реконструкцију, а тендерску документацију су израдили данска фирма Cowi и проф. др Никола Хајдин. У раду Бранка Ћорића „Испитивања моста Слободе у Новом Са-

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 294–300

ду услед статичког и динамичког оптерећења“ приказана су ова испитивања за обновљену конструкцију моста, која је извршио Грађевински факултет у Београду 2005. год. са стручним тимом са састављеном од наставника и сарадника овог факултета и Факултета техничких наука у Новом Саду. Главни консултант при испитивању је био академик Хајдин, а Б. Ћорић је руководио испитивањем конструкције моста. У раду је приказано ово испитивање на статичко оптерећење које се састојало од 20 камиона тежине око 42 тоне у складу са нашим стандардима, које је приказано на фотографијама. Динамичко оптерећење је остварено преласком камиона при брзинама 20, 40 и 60 km/čas преко препреке висине 10 cm, да би се створио динамички ефекат удара. Извршена су сва неопходна мерења и рачунске анализе и упоређени мерени и рачунски резултати и добијена велика сагласност тих резултата. Резултати су приказани са неколико карактеристичних дијаграма и табела.Закључено је да се конструкција моста под пробним оптерећењем понаша елеастично, средње вредности померања и обртања које су измерене на мосту су мање од вредности добијених теоријским путем Динамички ефекти услед саобраћајног оптерећења имају мали утицај на понашање конструкције и изазивају повећање утицаја од приближно 2% у односу на утицаје од статичког оптерећења. Драгомир Лукић је написао рад „Новосадски мостови преко Дунава“ у којем је приказао рушење мостова у НАТО бомбардовању, мост на баржама, монтажно демонтажни (МД) мост и рашчишћавање Дунава. Пошто су сви мостови преко Дунава у Новом Саду били порушени 1999. год. , Завод за изградњу Новог Сада затражио је од ГП „Мостоградња“ да хитно уради анализу могућих решења преласка преко Дунава. Ову иницијативу је прихватила новоформирана Дирекција за обнову земље и одлучено да се као привремено решење испројектује и сагради мост на баржама. У раду је детаљно приказана мостовска конструкција, веза подужних баржи, от-

варање моста, прелазне и прилазне конструкције, обални стубови, сидрење и прпрачун сајли. Затим је укратко приказана изградња монтажно демонтажног моста 2000. год. и рушење Моста Слободе, Варадинског и Жежељевог моста 1999. год. У раду Градимира Срећковића „Пешачки мост преко реке Саве између Сремске и Мачванске Митровице приказани су укратко избор идејних решења по конкурсу по позиву, усвојено решење моста са косим затегама и два пилона (диспозиција, статички и динамички прорачун, опис конструкције и њена монтажа. Укупна дужина моста је 292,5 м, а ширина 6.0 м. Градња моста је започета 1991, а завршена 1994. год. Градимир Срећковић је главни пројектант овог моста. Братислав Стипанић је у раду „Mост преко реке Висле у Плоцку“ (Пољска) приказао поступак добијања прве награде на међународном конкурсу за идеји пројекат, коју је добио заједно са академиком Хајдином, међу 14 приспелих решења 1996. год. Изложио је укратко пројектне услове, основе диспозиционог решења, методе и технологију грађења са монтажом челичне конструкције, испитивање конструкције и естетске и економске аспекте моста. Мост је пројектован и изграђен са главном челичном конструкцијом са косим кабловима и прилазним мостовским конструкцијама система простих греда спрегнутог пресека бетон-челик. Укупна дужина моста је 1200 м са главним распоном челичне конструкције 375 м. Тендер за изградњу је објављен у пролеће 2002. год., а мост је пуштен у саобраћај 0ктобра 2007. год. Градимир Срећковић је дао кратак приказ моста преко Саве на доњем шпицу Аде у Београду. . Наводи да је Инвеститор био Град Београд, који је овластио своју Дирекцију за грађевинско земљиште да формира тим за припрему и имплементацију овог пројекта. Изградња је финансирана из кредита Европске банке за реконструкцију и развој (EBRD). Идејни пројекат израдила је фирма „Понтинг“ из Марибора, а извођачки пројекат и извођење

299

Мост преко Висле у Плоцку

радова добио је конзорцијум фирми PORR из Аустрије, DSD из Немачке и SCT из Словеније.Главни проје-

кат је урадила фирма LAP из Штутгарта, док је посао Инжењера обавила фирма Louis Berger из Вашингтона. Академик Хајдин је био на челу Стручног савета који је формирала поменута Дирекција. Укратко даје основне податке о диспозицији и конструкцији објекта која се састоји од армиранобетонског пилона висине 200 м од коте терена, челичне греде за укрућење и снопова косих каблова. Дужина моста је 964 м, главни распон 376 м, ширина моста 45 м. У вом раду су дати су основни подаци о фундирању и монтажи конструкције моста, који је пуштен у саобраћај 1. јануара 2012. године. Дејан Бајић је написао рад „Конструкција репрезентативног објекта банке у Новом Саду“. Овај објекат су пројектовали архитекти Меланија и Дарко Марушић са сарадницима. Одговорни пројектант за бетонски део конструкције је Дејан Бајић са сарадницима Бран-

ком Милосављевићем и Миодрагом Стојановићем, док је челични део конструкције пројектовао Борис Глигић. У уводном делу рада је приказано укратко архитектонска и конструкцијска концепција обкјекта са одговарајућим цртежима и фотографијама а затим статички прорачун армиранобетонске и челичне конструкције и њихово извођење. На крају зборника је дата библиографија академика Николе Хајдина, која садржи 31 одредницу посебних издања, 201 одредницу монографија, књига, чланака и студија публикованих у нашој земљи и иностранству, као и осам референци које се односе на његов живот и рад. Проф. др Живојин ПРАШЧЕВИЋ, дипл. грађ. инж., редовни члан Академије инжењерских наука Србије

ЛЕПОТА ХАЈДИНОВИХ МОСТОВА Четвртог априла ове године академик Никола Хајдин, председник САНУ, заокружио је својих деведесет година. Уочи четвртог априла, пре четрнаест година, у бомбардовању је срушен Мост слободе на Дунаву. Године академика Хајдина расту, а његов Мост слободе је обновљен и два пута отворен у октобру 2005. Даље казивање о томе ишло би у политику. Лепше је да видимо како се у мост хватају рука уметника и рука градитеља. Уметник моста је Иво Андрић. Градитељ моста је академик Хајдин. Када је, у клисури, међу стенама, над Жепом, подигнут мост као „необична мисао, залутала и ухваћена у кршу”, тај мали каменом сволтани мост Андрић је уставио у реченици: „Изгледао је као да су обе обале избациле једна према другој свака по запењен млаз воде, и ти се млазеви сударили, саставили у лук и остали тако за један тренутак, лебдећи над понором.”

И дописао је Андрић: „А сва је наша нада с оне стране”. Да је наш нобеловац дочекао октобар 1981, када је Хајдинов Мост слободе преко Дунава прешао на ону страну, дуг 1382 метра, са шест трака за возила и две стазе за пешаке, да је осмотрио два стуба, два пилона висока по шездесет метара, и 48 затега на њима, да су му рекли колико хиљада кубика бетона, колико тона гвожђа и челика пилони и затеге вуку увис, да је видео Хајдинов Мост на Висли, у Пољској, награђен пре неколико година на међународном конкурсу, умео би да каже како је задивљен пред победом над понором. Гледао би, дакле, песник мостова, с нама и као ми, како се иза дунавског моста, кроз звездарник од светиљки, ноћу, из ведрине, на обалу спушта убава Фрушка, како је Гору назвао Лаза Костић. Могао би чути како му градитељ Хајдин, у својој непосредној духовитости, објашњава да косим затегама

мостове „вуче за уши”, да зато немају стубова, да је под његовим мостовима вода слободна, и пловила такође. Видео би Андрић, боље од нас, како су над Вислом каблови зракасти, као да се просипа светлост, како пилони у средишту, са затегама на две стране, стварају обелиск са украсима, да бетон, гвожђе и челик делују као поетска слика, да је Хајдин подигао мост који јесте ухваћена мисао у природи, лепота неимарства и преласка на обе стране. Овако смо наговестили сусрет песника и градитеља, а како је окупљен свечаник, Зборник за деведесет година председника Хајдина, говориће академик Злоковић, професор Игић и доценти Марковић и Стипанић. Академику Хајдину честитка, говорницима реч, свима на овом скупу захвалност. Миро Вуксановић, Дописни члан Српске академије наука и уметности

300IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 294–300

VESTI I SAOPŠTENJA 14. KONGRES i MEĐUNARODNI NAUČNO-STRUČNI SKUP DRUŠTVА GRAĐEVINSKIH KONSTRUKTERA SRBIJE (DGKS) Novi Sad, hotel „Park“ 24-26. septembar 2014. Društvo građevinskih konstruktera Srbije (DGKS) i Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu organizuju međunarodni naučno-stručni skup - 14. Kongres u Novom Sadu od 24-26. septembra 2014. godine u Hotelu “Park”, sa početkom rada prvog dana Kongresa u 10.00 sati. Organizacioni odbor Kongresa čini Predsedništvo DGKS: prof. dr Miloš Lazović, predsednik, Aleksandar Bojović, dipl. inž.građ., potpredsednik, prof. dr Boško Stevanović, sekre­tar, prof. dr Đorđe Vuksanović, prof. dr Mihajlo Đurđe­vić, prof. dr Dragoslav Stojić, prof. dr Đorđe Lađinović, prof. dr Snežana Marinković, prof. dr Aleksandar Ristovski, doc. dr Bratislav Stipanić, mr Slobodan Grković, Svetislav Simović, dipl.inž.građ., dr Zoran Florić, dipl.inž.građ., Branko Knežević, dipl.inž.građ., Gojko Grbić, dipl.inž.građ., Goran Vukobratović, dipl.inž.građ. i Đorđe Pavkov, dipl.inž.građ. Naučno-stručni komitet Kongresa: iz Crne Gore - prof. dr Radenko Pejović i prof. dr Duško Lučić; iz Makedonije - prof. dr Goran Markovski i prof. dr Meri Cvetkovska; iz Slovenije prof. dr Tatjana Isaković i prof. dr Viktor Markelj; iz Hrvatske - prof. dr Zlatko Šavor; iz Rumunije - prof. dr Radu Bancila; iz SAD-a - mr Predrag Popović; iz Bugarske - prof. dr Kostadin Topurov; iz Srbije: prof. dr Dušan Najdanović, prof. dr Miloš Lazović, prof. dr Đorđe Vuksanović, prof. dr Dejan Bajić, prof. dr Đorđe Lađinović, prof. dr Dragoslav Stojić i doc. dr Bratislav Stipanić; počasni članovi: prof. dr Mirko Aćić, prof. dr Mihailo Muravljov, prof. dr Radomir Folić, prof. dr Živojin Praščević, prof. dr Ljubomir Vlajić. PROGRAM KONGRESA Osnovne aktivnosti 14. Kongres DGKS će biti prilika da se sumiraju rezultati u građe-

IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 301–302

vinskom konstrukterstvu ne samo na prostoru Srbije, već i znatno šire, posebno od Simpozijuma DGKS 2012. do danas. Očekuje se da će, već po tradiciji, osim učesnika iz naše zemlje, u radu Kongresa, učestvovati i znatan broj građevinskih kon­ struktera iz inostranstva. Na Kongresu će se pri­kazati značajna konstrukterska ostvarenja u projekto­vanju, izvođenju, održavanju i rehabilitaciji objekata, kao i u razvoju i primeni savremenih mate­ri­ja­la, tehnologija građenja, informa­cionih tehno­lo­gi­ja i dr. Biće to pravo mesto za upoznavanje sa rezul­tatima teorijskih i eksperimen­ talnih istraživanja koja su od interesa za teoriju i praksu u oblasti građevinskog konstrukterstva. Izneće se naša i svetska saznanja, veštine i iskustva u savreme­nom građenju, održavanju i rehabilitaciji konstrukcija, njihovoj funk­cional­nosti, trajnosti i pouzdanosti. 14. Kongres će, kao i uvek do sada, predstavljati priliku za neposredne susrete, stara i nova druženja konstruktera i razmenu stručnih i nau­ čnih iskustava u širokom domenu građevinskog konstrukter­stva. Biće to, takođe, mesto gde će se dati ocena stanja i ozna­čiti pravci daljeg razvoja građevin­skog konstrukterstva. Predviđa se da će na Kongresu, u vidu pozvanih uvodnih referata koje će podneti istaknuti stručnja­ci iz zemlje i ino­stranstva, biti obuhvaćena vrlo aktuelna problematika građe­ vinskog konstrukterstva. Na Kongresu će, kao i ranije, istaknuto mesto zauzeti aktuelne savremene teme građevinskog konstrukterstva: – Teorijska i eksperimentalna istraživanja ponašanja konstrukcija, različitih materijala, namene i uslova sredine – Projektovanje, izvođenje, održavanje i rehabilitacija armiranobetonskih, prethodno napregnutih, me-

talnih, drvenih, spregnutih i zidanih konstrukcija. Savremene tendencije – Tehnička regulativa. Evrokodovi za konstrukcije, prateći Evropski standardi i harmonizacija sa njima naših tehni­čkih propisa iz oblasti građevinskog konstruk­terstva. – Zemljotresno inženjerstvo – Geotehničko inženjerstvo – Upravljanje projektima i organizacija građevinskim radovima – Trajnost konstrukcija – Konstrukcije izložene požaru – Ekologija u građevinarstvu 14. Kongres je otvoren i za sve druge teme, i ne samo za one koje su direktno vezane za građevinsko konstrukterstvo već i dodirne, srodne oblasti. U Zborniku radova i na posterima biće prikazana naučna i stručna ostvarenja učesnika Kongresa, a autorima će biti omogućeno da svoja saopštenja izlože učesnicima Kongresa na savremenom tehni­čkom nivou, uz rezervisano vreme za diskusiju. OSTALE AKTIVNOSTI U OKVIRU KONGRESA – Dodeliće se priznanja za najbolja naučna i stručna dela u oblasti građevin­skog konstrukter­stva za 2012. i 2013. godinu. – Dodeliće se povelje istaknutim stvaraocima za životno delo iz oblasti građevinskog konstrukterstva. – Biće priređena izložba knjiga, računarskih progra­ma, novih materijala, konstrukcijskih rešenja i drugih tehničkih i tehnoloških dostignuća naših i inostranih firmi. Firme će moći da prikažu svoja dostignuća na video projekcijama i stručnim filmo­vi­ma, a u Zborniku radova moći će da objave reklamne tekstove. – Održaće se Skupština DGKS. – Za osobe u pratnji, kao i za zainteresovane učesnike Kongresa, biće organizovan poseban program.

301

Autorima kojima se dodeli priznanje za najbolja naučna i stručna ostvarenja, biće omogućeno da ta ostvarenja izlože uče­snicima Kongresa i publikuju u Zborniku radova. Osim toga, biće im omogućeno da ih prikažu i na pa­noima ako se prijave organi­ zacionom odboru do 01.09.2014. Takođe, stvarala­čki opu­si kon­struktera, kojima se dodeli Povelja za životno delo, biće objavljeni u Zborniku saopštenja i prezentirani na samom Kongresu. Napomena: Rok za prijave po konkursu za najbolja konstrukterska ostvarenja u 2012. i 2013. godini i predloge kandidata za dodelu Povelje za životno delo je produžen do 28. juna 2014. PRIJAVA UČEŠĆA Preliminarnu prijavu za učešće na kongresu, učesnici koji planiraju da prisustvuju Kongresu treba da pošalju najkasnije do 1. septembra 2014. SAOPŠTENJA UČESNIKA KONGRESA U Zborniku saopštenja biće objavljeni radovi učesni­ka koje prihvati Redakcioni odbor Kongresa a koga sačinjavaju čla­novi Naučno-stručnog komiteta Kongresa. Radovi treba da budu ili na srpskom ili engleskom jeziku. Autori svoje radove, pripremljene prema priloženom uputstvu, treba da dostave u elektronskom obliku u formatu: MS word i PDF na e-mail:saska@imk. grf.bg.ac.rs. Krajnji rok za prijem radova je do 01.09.2014. god. na adresu DGKS. PREZENTACIJA RADOVA Deo radova će se izlagati na skupu u predviđenom vremenskom intervalu. Deo radova će biti prezentiran na posterima. Naučno-stručni komitet Kongresa će izvršiti odabir radova za usmenu i postersku prezentaciju.

Autorima će se dostaviti odluka o načinu prezentacije. IZLOŽBE Firme i institucije koje planiraju da na Kongresu organizuju izložbu dostignuća treba da se pismeno obrate Organiza­cionom odboru sa poda­cima o karakteru i potrebnom prostoru odnosno tehnici za prikazivanje svojih dostignuća do 01.09.2014. godine. Plaćanje za učešće na izložbi - po dogo­voru sa Organiza­cionim odborom. Spisak firmi, ustanova ili preduzeća koja finansijski pomažu održavanje Kongresa biće objavljen u Zborniku saopštenja Kongresa. KOTIZACIJA Kotizacija za učesnike Kongresa 2014. iznosi: - 100 evra ukoliko se uplata izvrši do 01.09.2014. god. - 120 evra za uplate posle tog roka. Učesnici mlađi od 32 godine plaćaju 50% od navedenog iznosa kotizacije. Plaćanje je u dinarskoj protivvrednosti po srednjem kursu NBS na dan uplate. Kotizacijom se obezbeđuje: objavljivanje rada u Zborniku radova 14. Kongresa, učešće i prezentaciju rada na Kongresu, 1 primerak materijala 14. Kongresa, prisustvo na koktelu i svečanoj zajedničkoj večeri. Osobe u pratnji ne plaćaju kotizaciju već svečanu zajedničku večeru. Kotizaciju treba uplatiti: Društvo građevinskih konstruktera Srbije - DGKS Bulevar kralja Aleksandra 73, 11000 Beograd Banca Intesa Dinarski račun: 160-372745-57 Devizni račun: 00-540-0000237.5 IBAN broj: RS35160005400000237553

I sva druga plaćanja treba obaviti na prethodno navedeni žiro račun. Kotizaciju je moguće uplatiti i za vreme održavanja Kongresa, u hotelu za učesnike koji nemaju saopštenje. REZERVACIJE HOTELSKOG SMEŠTAJA Učesnicima Kongresa obezbeđen je smeštaj u Hotelu Park a.d., Novi Sad, Novosadskog sajma br. 35. – Jednokrevetna soba (francuski ležaj) 7.000,00 din. – Dvokrevetna soba (francuski ili 2 odvojena ležaja) 8.200,00 din. Cena smeštaja podrazumeva smeštaj za jednu noć sa doručkom (doručak: švedski sto). U cenu nije uračunata boravišna taksa i osiguranje (trenutno iznose 120,00+30,00=150,00 dinara po osobi po danu). Rezervaciju hotelskog smeštaja izvršiti putem: – e-maila: [email protected] ili – telefona: + 381 (0) 21 48 88 888 Detaljan program Kongresa biće dostavljen učesni­cima na početku rada Kongresa. Preuzimanje materi­jala Kongresa (Zbornici radova i dr.) obaviće se u utorak, 23.09.2014. od 17,0021,00 sati i u sredu, 24.09.2014. od 8,00-10,00 sati (i u vreme održavanja Kongresa) na pultu Organizatora. Za sve informacije i kontakte, vezane za održavanje 14. Kongresa DGKS, kao što su: prijave učesnika, dostava radova, predloge i dr. koristiti adresu: Predsedništvo DGKS GRAĐEVINSKI FAKULTET (Institut za materijale i konstrukcije soba 7a, Saška-Stoja Todorović) Bulevar kralja Aleksandra 73, 11000 Beograd tel: 011/3218-610, 011/3370-152, faks: 011/3370-253 e-mail: [email protected] website: dgks.grf.bg.ac.rs Predsednik DGKS Prof. dr Miloš Lazović, dipl.inž.građ.

302IZGRADNJA 68 (2014) 5–6, 301–302