Tako kot v številnih drugih državah zahodnega sveta je tudi v Sloveniji v zadnjem času mogoče opaziti porast objektov z leseno nosilno konstrukcijo. Ker Slovenija leži na potresno aktivnem območju ‒ po nekaterih podatkih naj bi kar tretjina Slovencev živela na območjih, kjer obstaja možnost rušilnega potresa –, je vprašanje o tem, kako se leseni objekti odzivajo v primeru potresa, še kako na mestu.
Slovenija leži na potresno nevarnem območju, ki je potresom izpostavljeno bolj kot večji del evropskih držav. Seizmografi državne mreže potresnih opazovalnic so samo avgusta 2023 zabeležili 140 lokalnih potresov (to so tisti, ki so nastali v Sloveniji ali v njeni bližnji okolici). Pogosto se zgodi, da posamezne potrese komajda čutimo, a tudi slovensko območje beleži nekaj uničujočih potresov. Eden najmočnejših potresov 20. stoletja z žariščem na ozemlju Slovenije se je zgodil leta 1998 v Zgornjem Posočju. Potres z magnitudo 5,7 (največji učinki pa so dosegli med VII. in VIII. stopnjo po EMS) je porušil prenekatere objekte ter povzročil številne poškodbe na konstrukcijah stavb. Težki gradbeni materiali, kot so beton, neobdelan kamen itd., se zaradi svoje teže slabo odzovejo na potresne sunke, za razliko od lesenih konstrukcij, ki zaradi svoje nizke teže (kar 5-krat manjše od betona) ne povečujejo potresnih sil in hkrati nudijo visoko nosilnost.
Lesena stavba lahko prenese večje deformacije
Primerno zasnovana lesena hiša se na potresne sunke dobro odzove, seveda ob predpostavki, da je inženirsko pravilno načrtovana in so elementi primerno sidrani ter med seboj povezani. V tem primeru ne bo prišlo do porušitve, lahko pa potresno valovanje povzroči nekatere deformacije – leseni elementi počijo ob grčah, leseni elementi se vtisnejo pravokotno na vlakna, stiki med lesenimi elementi se zmehčajo zaradi plastifikacije mehanskih veznih sredstev, pride do zamika medetaž in s tem nagiba objekta po višini ob ekstremnih rušilnih potresih itd. A potresna odpornost je v primeru lesene gradnje neprimerljivo večja kot v primeru nekaterih drugih gradbenih materialov. Pri zidnih stavbah se ob potresu lahko zidovi deformirajo, objekt razpoka, zaradi česar konstrukcija med seboj ni več povezana. Lesena stavba ima po drugi strani več veznih sredstev, zaradi česar lahko prenese večje obremenitve, večje deformacije in se bo posledično porušila pozneje kot zidana oziroma težka zgradba.
Križno lepljene plošče so kar petkrat lažje od armiranobetonske plošče
»Potres, ki je nezgodna obtežba, nastane s tresenjem tal. Valovanje, ki je bodisi longitudinalno ali transverzalno, vzbudi objekt, ki stoji na temeljnih tleh. Večja kot je njegova masa, večje so vztrajnostne sile. Težka konstrukcija mora tako zaradi vzbujenega nihanja prek elementov, povezanih s tlemi, prenesti večje sile, v primeru lahke konstrukcije pa so te sile mnogo manjše. Veliko k odzivu objekta pri potresu pripomore tudi pravilna tlorisna zasnova konstrukcije in razpored nosilnih elementov po višini objekta. Hkrati je zelo pomemben sistem sidranja stenskih elementov ter kako so vertikalni in horizontalni elementi med seboj povezani z mehanskimi veznimi sredstvi ter kako se te sile po konstrukciji prenesejo v temelje. Konstrukcija je na ravni etaže povezana s togo medetažno ploskovno konstrukcijo. Vzemimo za primer armiranobetonsko ploščo, ki ima veliko maso. Te mase se po višini objekta nizajo, če je etaž več, kar pomeni, da mora konstrukcija prevzeti večjo horizontalno silo. Po drugi strani pa so križno lepljene plošče glede na prostorninsko maso kar petkrat lažje od armiranobetonske. Zaradi lesa je tako na ravni etaže masa neprimerljivo manjša. Te plošče so v svoji ravnini zelo toge in idealno povežejo konstrukcijo sten med seboj ter preprečujejo oz. blažijo rotacijo konstrukcije, ki je izjemno škodljiva pri vzbujanju konstrukcije in povzroči najhujše poškodbe,« pojasnjuje dr. Bruno Dujič, vodilni slovenski projektant lesenih konstrukcij.
»Lesena konstrukcija se zaradi nizke teže in prenosa sil ne poruši«
Potresi so skozi zgodovino zahtevali veliko smrtnih žrtev, škoda pa se je odrazila tudi na porušenih in poškodovanih objektih. Sogovornik navede potres na območju Northridgea (nedaleč od Los Angelesa) leta 1994, pri čemer je prišlo do porušitve nekaterih betonskih in klasično grajenih objektov, ki so zahtevali smrtne žrtve, pri poškodbah lesenih objektov ni bilo smrtnih žrtev, je pa bila ogromna materialna škoda zaradi velikih deformacij lesenih konstrukcij. Odziv lesenih konstrukcij pri potresu je namreč idealen, saj se večinoma, če so ustrezno skonstruirani, lahko precej deformirajo, preden se porušijo. Tudi pri najhujših obremenitvah morajo konstrukcije ostati nosilne, lahko pa se deformirajo. »Pri potresno varnem projektiranju je zelo pomembno, da pri najmočnejših pričakovanih potresih na določeni lokaciji poskrbimo, da bo konstrukcija stabilna in nosilna, lahko pa se deformira oziroma poškoduje, saj se na tak način vnesena kinetična energija disipira prek poškodb in spremeni v notranjo. Na tak način objekt zaščitimo pred porušitvijo in posledičnimi smrtnimi žrtvami. Lesena konstrukcija se zaradi nizke teže in prenosa sil ne poruši, se pa lahko močno deformira. Pri hujših naravnih nesrečah je prišlo tudi do zamikov etaž do 40 cm, kljub temu pa se niso porušile. Kar je konec koncev bistveno,« pove strokovnjak s področja lesene gradnje in ob tem poudari, da smo Slovenci, kar se znanja o odzivnosti lesenih objektov v primeru potresa tiče, v samem svetovnem vrhu. Z uporabo računskih metod lahko pravilno zasnujemo tudi večje oz. večetažne lesene konstrukcije.
Vendar obnašanja lesenih objektov v primeru potresnega valovanja ni mogoče posploševati, saj ostaja več vrst lesenih konstrukcij (med seboj se razlikujejo po uporabi različnih tehnik, materialov in veznih sredstev). Prav tako pa na odziv objekta ob potresu vplivajo še drugi dejavniki. Potresna odpornost lesene montažne hiše pa je odvisna tudi od vrste drugih dejavnikov, kot so tlorisna zasnova, lokacija, vrste tal itd.
Dejavniki, ki vplivajo na odziv objekta ob potresu
»Pomemben podatek je na primer, kje je epicenter potresa. Je globoko v zemljini skorji ali na površju, od tega je odvisno, kakšno bo potresno valovanje. K odzivu prispeva tudi vrsta tal, na katerih se objekt nahaja. Če je na dobrih tleh ali celo na skali, potem se to zbujanje tal ne bo amplificiralo oziroma ojačalo. Na slabih tleh po drugi strani pa se bo valovanje še ojačalo, lahko pa pride celo do likvefakcije oziroma utekočinjenja tal, zaradi česar se objekti lahko tudi nagnejo in zaradi takšne rotacije in premika vertikalnih sil iz ravnotežja celo porušijo. Naj podam primer. Na južnem delu Ljubljane so tla slabša kot na severu, pospešek pa je v tem primeru lahko tudi od 2- do 3-krat večji kot na severnem delu. Potem so dejavniki povezani z arhitekturno zasnovo objekta, recimo simetrija. Če je objekt simetrično zasnovan, se bo mnogo bolje odzval na potresno valovanje, saj se bodo vsi deli obnašali enakomerno, v nasprotnem primeru pa lahko pride celo do rotacije in torzije po etažah objekta, kar lahko zelo poškoduje nosilno konstrukcijo. Kakor tlorisna zasnova je pomembna tudi konstrukcijska zasnova objekta po višini. Če ima objekt v določeni etaži mnogo manj sten oziroma v okvirje poveznih stebrov, pravimo, da ima mehko etažo. Ta je zaradi rabe objektov največkrat v prvi etaži oziroma pritličju. V pritličju so prostori pogosto bolj odprti kot v etažah, kar lahko ob potresu privede do učinka mehke etaže. Predstavljajte si, v etažah pride do škatlastega »box« učinka, te sile pa se prenašajo in akumulirajo v pritličju, kjer pa ni dovolj nosilnih elementov, npr. sten, ki bi lahko takšne sile prenesli v temelje. Zato se zgornje etaže »usedejo« na pritličje. Posledično se lahko zaradi takšnega udarnega učinka tudi zgornje etaže, če so iz težkih materialov, sesedejo skupaj in dobimo učinek »napolitanke«, kjer sesedene medetažne plošče ena na drugo povzročijo ogromno smrtnih žrtev. S križno lepljenimi ploščami dobro rešujemo tudi te izzive. Potem so tu robni pogoji, ki vplivajo na odziv stavb. Pri lesenih objektih je bistvenega pomena, kako so nameščena vezna sredstva, pa tudi, kako so lesene stene sidrane v medetažno in temeljno konstrukcijo. V nasprotnem primeru lesena konstrukcija ni primerno izvedena, kar se bo pokazalo tudi ob potresu,« opozarja dr. Dujič, ki ob tem dodaja, da vse preveč slovenskih proizvajalcev lesenih montažnih hiš pri izdelavi okvirnih konstrukcij sledi smernicam srednje in severne Evrope, kjer pa potresov v tej intenziteti ni. Vsak posamezen objekt ima na lokaciji povsem drugačne robne pogoje od drugega. Vsak ima svojo obtežbo. Razlikujejo se tudi robni pogoji. Vsem tem dejavnikom je treba prilagoditi konstrukcijo, da zagotovimo njeno potresno odpornost. Sicer imajo leseni objekti dobre predispozicije za prenašanje potresnih sil, a velik delež k njihovemu odzivu prispevata primerna inženirska zasnova ter izbira materialov in veznih elementov. Ob primerno načrtovani in dimenzionirani konstrukciji pa se boste lahko počutili varni tudi, ko se bodo zatresla tla.
Članek je nastal v sodelovanju z javno agencijo SPIRIT Slovenija ter s finančno podporo in sodelovanjem Ministrstva za gospodarstvo, turizem in šport.
Več >>> www.uporabimo-les.si
Sponzorirana vsebina
