Znanstveni projekti Hrvatske zaklade za znanost (HRZZ)

 

Naziv projekta: Antički vodni sustavi grada Salone i Dioklecijanove palače i njihov utjecaj na održivost urbane sredine
Naziv na engleskom: Roman Water Systems of City of Salona and Diocletian's Palace and Their Impact on Urban Sustainability (RWSCSDP)
Glavni istraživač: prof. dr. sc. Jure Margeta
Početak projekta: 1. rujna 2014.
Završetak projekta: 31. kolovoza 2018.
Mrežne stranice: HR:   http://gradst.unist.hr/tabid/5145/Default.aspx
ENG: http://gradst.unist.hr/tabid/5148/Default.aspx
Sažetak projekta: Cilj projekta je studija dvaju rimskih vodnih sustava, napajanih s istog izvora - rijeke Jadro. Prvi, stariji vodni je sustav Salone, glavnog grada rimske provincije Dalmacije, iz I. stoljeća, a drugi, mlađi vodni je sustav Dioklecijanove palače u Splitu iz IV. stoljeća. Studijom će se analizirati i nastojati rekonstruirati ova dva urbana vodna sustava, koja su, u odnosu na korisnike, različita. Solinski sustav tipični je urbani sustav rimskog grada, dok je Dioklecijanov sustav poseban jer se odnosi na servisiranje utvrđene carske palače. Zbog različite namjene ova dva sustava omogućavaju detaljnije istraživanje i komparativnu analizu njihovih karakteristika, recimo standardnog i carskog. Za razliku od djelomično sačuvanog vodnog sustava Palače (akvedukt je u funkciji) koji je fizički rekonstruiran i više proučavan, vodni sustav Salone većinom je nepoznat. Sustavi će se pojedinačno analizirati te na kraju usporediti kako bi se dobio presjek standarda planiranja, građenja i rada dvaju sustava, uobičajenog i carskog/naprednog.

Istražit će se svi dijelovi vodoopskrbnog sustava: zahvat na izvoru rijeke Jadro, trasa i elementi akvedukta (kanali, mostovi i tuneli) od zahvata do naselja, razdjelne građevine, olovni cjevovod, uređaji za očuvanje i poboljšanje kakvoće vode te pitanja kvalitete i količine vode. Istraživanja sustava odvodnje odnosit će se na sustav otpadnih/fekalnih voda i sustav odvodnje oborinskih voda, kao i na zaštitu naselja od obodnih površinskih i podzemnih voda. Pored navedenog, proučit će se metode, materijali i tehnička rješenja koja su koristili rimski inženjeri te će ih se usporediti sa suvremenim rješenjima. Sve će se to dovesti u vezu sa socioekonomskim i ekološkim okvirom koji je postojao u vrijeme njihovog građenja i rada. Rad će se temeljiti na svim prikupljenim podacima o do sada istraženim dijelovima vodnog sustava te novim arheološkim istraživanjima financiranim iz sredstava ovog projekta. Postojeći topografski i arhitektonski snimci će se objediniti te nadopuniti novim snimcima koji će omogućiti rekonstrukciju čitavog sustava i njegovih dijelova. Tim koji radi na projektu je multidisciplinaran i sastoji se od inženjera građevine i arhitekture te arheologa. Osim novih saznanja o planiranju, izgradnji i održavanju rimskih vodnih sustava, pokušat će se utvrditi i utjecaj istih na održivost življenja na razmatranom području. Projektom će biti dobiveni podaci neophodni za zaštitu dijelova sustava od propadanja kako bi ih se moglo pravilno prezentirati, a neke dijelove ponovo staviti u upotrebu kako bi se trajnije zaštitili.

 

Naziv projekta: Utjecaj deformacija od puzanja na nosivost čeličnih i aluminijskih stupova pri djelovanju požara
Naziv na engleskom: Influence of creep strain on the load capacity of steel and aluminium columns exposed to fire
Glavni istraživač: doc. dr. sc. Neno Torić
Početak projekta: 1. listopada 2015.
Završetak projekta: 30. rujna 2018.
Mrežne stranice: HR:   http://gradst.unist.hr/tabid/5151/Default.aspx
ENG: http://gradst.unist.hr/tabid/5152/Default.aspx
Sažetak projekta: Cilj projekta je razvoj pouzdanih modela puzanja za aktualno korištene slitine čelika i aluminija, te primjena razvijenih modela na analizu utjecaja puzanja kod čeličnih i aluminijskih stupova. Deformacije od puzanja u suvremenim građevinskim normama (Eurocode) uzete su u obzir implicitno, korištenjem modificiranog modela ponašanja materijala, što se pokazao nepreciznim za scenarije zagrijavanja koji se javljaju u slučaju djelovanja požara. Prva cjelina ovog projekta stoga obuhvaća eksperimentalno određivanje stacionarnih krivulja puzanja čelika i aluminija. Krivulje se određuju na nizu temperaturnih nivoa i nivoa naprezanja, a sve u svrhu iznalaženja adekvatnih analitičkih/reoloških modela puzanja. Implementacijom tih dobivenih modela puzanja u istraživačke kodove razvijene na matičnom fakultetu kao i na ustanovi vanjskog suradnika dobiva se numerički opis ponašanja čeličnih i aluminijskih stupova uslijed djelovanja puzanja.

Također, do sada na stupovima nisu provedeni adekvatni eksperimenti u kojima bi se primjenom specifičnog zakona zagrijavanja inducirao razvoj deformacija od puzanja kao i pripadajući modovi otkazivanja nosivosti. Upravo iz tih razloga druga cjelina projekta odnosi se na provođenje eksperimentalnog istraživanja koje uključuje ispitivanje čeličnih i aluminijskih stupova izloženih različitim nivoima opterećenja, kao i realnim temperaturnim krivuljama, koji bi inducirali razvoj deformacija od puzanja u stupovima. U trećoj cjelini projekta obuhvaćena je verifikacija dobivenih modela puzanja nad rezultatima dobivenima ispitivanjem stupova.

 

Naziv projekta: Razvoj numeričkih modela armirano-betonskih i kamenih zidanih konstrukcija izloženih potresnom opterećenju zasnovanih na diskretnim pukotinama
Naziv na engleskom: Development of numerical models for reinforced-concrete and stone masonry structures under seismic loading based on discrete cracks (SeismoNuMod)
Glavni istraživač: prof. dr. sc. Željana Nikolić
Početak projekta: 01. rujna 2015.
Završetak projekta: 31. kolovoza 2019.
Mrežne stranice:

HR: http://gradst.unist.hr/istrazivanje/projekti/projekti-hrzz/razvoj-numerickih-modela-armirano-betonskih-i-kamenih-zidanih-konstrukcija
EN: http://gradst.unist.hr/eng/research/projects/hrzz-projects/development-of-numerical-models-for-reinforced-concrete-and-stone-masonry-structures

Sažetak projekta: Pojava pukotina je jedan od dominantnih uzroka nelinearnosti u krtim i kvazi-konstrukcijama koja dovodi do pojave lokaliziranog sloma i predstavlja ozbiljan izazov u numeričkom modeliranju. Proces nastanka pukotina započinje na mikrorazini, a progresivnim srastanjem stvaraju se makropukotine koje predstavljaju diskontinuitet u materijalu. Precizno modeliranje otvaranja i zatvaranja pukotina jedan je od ključnih čimbenika koji utječe na pouzdanost modela za analizu konstrukcija, posebno onih izloženih potresnom opterećenju. Sofisticirani numerički modeli temeljeni na metodi odgovora u vremenu i inkrementalnoj dinamičkoj analizi imaju značajnu ulogu u simulaciji ponašanja takvih konstrukcija prije i poslije sloma. U ovom projektu planira se razvoj dvaju nelinearnih modela za inkrementalnu dinamičku analizu konstrukcija zasnovanih na diskretnim pukotinama s različitim pristupima u rješavanju ovog problema. Jedan će biti novi 3D model za potresno opterećene armirano-betonske i kamene zidane konstrukcije ojačane trnovima i klamfama, zasnovan na metodi kombiniranih konačno-diskretnih elemenata kod koje pukotine nastaju u kontaktnim elementima smještenima duž rubova konačnih elemenata. Model će omogućiti raspucavanje, dinamičku interakciju razdvojenih elementa i praćenje ponašanja konstrukcije prije i nakon sloma. Drugi model će biti zasnovan na metodi konačnih elementa s ugrađenim diskontinuitetom i ugrađenom armaturom koja omogućuje nastanak pukotina neovisno o mreži konačnih elemenata i primijenit će se na armirano-betonske konstrukcije. Validacija razvijenih modela će se provesti usporedbom s dostupnim rezultatima eksperimentalnih istraživanja, dok se u svrhu validacije modela za kamene zidane konstrukcije planiraju provesti vlastiti eksperimenti na potresnoj platformi. Na kraju će se provesti usporedne analize ponašanja konstrukcija s oba modela.

 

Naziv projekta: Modeliranje tečenja u krškim vodonosnicima
Naziv na engleskom: Groundwater flow modelling in karst aquifers
Glavni istraživač: Izv. prof. dr. sc. Hrvoje Gotovac
Početak projekta: 1. listopada 2014.
Završetak projekta: 30. rujna 2017.
Mrežne stranice: HR:   http://www.hrzz.hr/print.aspx?id=78&pid=8103
Sažetak projekta: Krški vodonosnici su izrazito važni vodni resursi u svijetu, kao i u obalnom dijelu Hrvatske. Oni sadrže kompleksnu strukturu koja se sastoji od tri faze: spore porozne matrice, fraktura-pukotina u kojima je pretežno laminarno tečenje i provodnika-kanala u kojima je pretežno turbulentno tečenje. Obično se krški vodonosnici analiziraju s globalnim hidrološkim „black box“ modelima koji zanemaruju njihovu veliku heterogenost i analiziraju samo odnos ulaza (oborine) i izlaza (protoka na izvoru) pretežno zbog nedostatka mjerenja i nepoznavanja arhitekture krškog sustava. Posljednja dva desetljeća sve se više razvijaju puni hidraulički krški modeli, pretežno s konvencionalnom metodom konačnih elemenata uzimajući u obzir prirodnu heterogenost krškog sustava čime se znatno povećava razumijevanje kompleksnih procesa tečenja u kršu. Zbog toga je u ovom projektu glavni cilj  razvoj 3-D punog hidrauličkog krškog modela koji će se zasnivati na više-rezolucijskom adaptivnom pristupu originalno razvijenom u Splitu (Gotovac i ostali, 2007-2013) na 1-D i 2-D problemima toka i pronosa u podzemlju. Ovaj pristup je baziran na Fup baznim funkcijama i bezmrežnom modeliranju uzimajući u obzir više-rezolucijski opis heterogenosti i ostalih varijabli tečenja (piezometarske visine i brzine) što je usko vezano za fizikalnu interpretaciju tečenja u krškim sustavima. Nadalje, proširenje metodologije na 3-D simulacije tečenja i opis svih triju krških faza će omogućiti modeliranje tečenja u kršu koje će u usporedbi s konvencionalnim metodama imati slijedeća svojstva: tražena točnost u prostoru i vremenu, modularnu strukturu modela, adaptivnost i računalnu efikasnost, opis svih prostornih i vremenskih skala na kojima djeluje heterogenost u sve tri krške faze, izračun polja brzina koje će omogućiti traser analize čime se znatno može povećati razumijevanje ponašanja krških sustava, rješavanje raznih inženjerskih problema kao što su na primjer zaštita krških izvora ili analiza pronosa zagađenja u kršu. Razvijeni krški model tečenja će se verificirati s obzirom na poznate numeričke primjere u literaturi, laboratorijska mjerenja te realne primjere tečenja na slivovima Jadra i Omble.
 

 

Naziv projekta: Seizmička izolacija osnove građevine s uporabom prirodnih materijala - testiranje s potresnom platformom i numeričko modeliranje
Naziv na engleskom: Seismic base isolation of a building by using natural materials - shake table testing and numerical modeling
Glavni istraživač: prof. dr. sc. Jure Radnić
Početak projekta: 1. ožujka 2017.
Završetak projekta: 28. veljače 2021.
Mrežne stranice: HR:   http://gradst.unist.hr/tabid/5357/Default.aspx
ENG: http://gradst.unist.hr/tabid/5358/Default.aspx
Sažetak projekta: Primarni cilj projekta je kreiranje i eksperimentalna provjera inovativnog koncepta za smanjenje potresnih sila na niže i srednje visoke građevine pomoću aseizmičkog sloja od prirodnih materijala ispod temelja. Predviđena su dva rješenja takvog sloja. Nakana je da takav koncept bude dostatno efikasan, racionalan i jednostavan za realizaciju, te da nađe široku praktičnu primjenu. Najprije bi se eksperimentalno testirala efikasnost predviđenih aseizmičkih slojeva na modelu potpuno krute zgrade, varirajući više njihovih tehničko-tehnoloških parametara, s ciljem da se na građevinu prenesu što manja potresna ubrzanja (sile). Prvi aseizmički sloj je predviđen samo iz prirodnih kamenih oblutaka, a drugi od prirodnih kamenih oblutaka u kombinaciji s tankim slojem „kliznog“ materijala.

Potom bi se eksperimentalno ispitalo ponašanje realnih zgrada s prethodno navedenim aseizmičkim slojevima pri različitim potresima. Koristili bi se pojednostavnjeni umanjeni modeli zgrada koji dobro simuliraju njihove dinamičke karakteristike. Testirala bi se četiri jednostupnjevna modela različite krutosti, simulirajući ponašanje građevina različite krutosti. Isti modeli zgrada bi se testirali i za slučaj bez aseizmičkog sloja, kako bi se mogla provjeriti efikasnost predviđene seizmičke izolacije.

Ako bi rezultati istraživanja potvrdili očekivanja, predloženi koncept seizmičke izolacije imao bi sljedeće prednosti u odnosu na uobičajenu seizmičku izolaciju pomoću diskretnih, tehnički složenih i skupih naprava: racionalnost, jednostavnost, trajnost, proširenje tržišta, prihvatljivost za siromašnije zemlje i sl.

Jedan od ciljeva projekta je razvoj numeričkog modela za pouzdanu seizmičku analizu ravninskih konstrukcija s predviđenom aseizmičkom izolacijom, kao i prijedlog jednostavnih inženjerskih izraza za proračun kapaciteta posmične nosivosti i deformabilnosti aseizmičkog sloja.

Smatra se da bi uspješna realizacija predloženog projekta dala vrijedan doprinos razvoju znanosti i prakse u predmetnom području.
 

 

Naziv projekta: Eksperimentalna i numerička istraživanja mehanizama u nesaturiranim geomaterijalima
Naziv na engleskom: Experimental and numerical investigations of mechanisms in unsaturated geomaterials
Glavni istraživač: izv. prof. dr. sc. Nataša Štambuk Cvitanović
Početak projekta: 1. ožujka 2018.
Završetak projekta: 28. veljače 2023.
Mrežne stranice: HR:   http://gradst.unist.hr/tabid/5415/Default.aspx
ENG: http://gradst.unist.hr/tabid/5416/Default.aspx
Sažetak projekta: Rastrošba, kao degradacija ili razlaganje materijala stijene pod izravnim djelovanjem uvjeta okoliša i ljudske aktivnosti u razdoblju inženjerske skale vremena, je ključan proces koji nadzire geomorfološke i ekološke procese, a preko njih utječe i na društvena zbivanja. Meke stijene poput lapora, vrlo rasprostranjene u području Mediterana (npr. naslage Eocenskog fliša), posebno su podložne rastrošbi. Taj utjecaj se očituje u razlaganju veziva iz strukture glinovitih stijena te u razlamanju materijala u manje fragmente uslijed istovremenih procesa fizikalne i kemijske rastrošbe. Pod djelovanjem čimbenika rastrošbe meke stijene se degradiraju sve do sitnozrnog materijala, uz što su vezani problemi održivosti okoliša (ubrzana erozija, efekti klimatskih promjena, klizišta, odroni i dr. geohazardi) te stabilnosti, nosivosti i trajnosti (promjene čvrstoće i deformacijskih svojstava u vremenu).

Prema novijim znanstvenim spoznajama, značajan doprinos razvoju rastrošbe daje proces diferencijalnog usisa i njime izazvanog diferencijalnog bubrenja, koji se javlja u nesaturiranim uvjetima. Usis je posljedica kapilarnog efekta u sitnim porama materijala i usko je povezan s procesom raspucavanja ili kalanja materijala. Odnosno, posljedica diferencijalnog bubrenja je razvoj vlačnih i posmičnih naprezanja koja dovode do kalanja i rastrošbe. Stoga je cilj ovog projekta istražiti i modelirati mehanizme rastrošbe s aspekta usisa, te povezati dobivene spoznaje s brojnim istraživanjima čimbenika rastrošbe prikupljenim sustavnim radom na Fakultetu u prethodnom razdoblju.

Posmična čvrstoća i deformabilnost u nesaturiranim uvjetima za zadano stanje usisa, kao i karakteristične krivulje sadržaja vode u tlu ovisno o naprezanju (SDSWCC-Stress Dependent Soil Water Characteristic Curve), odredit će se eksperimentalno sofisticiranom istraživačkom opremom na još neispitanim materijalima meke stijene iz obalnog područja RH (lapori varirajućeg sadržaja CaCO3). Planirana su ispitivanja posmične čvrstoće (laboratorij Rijeka) i jednodimenzionalne konsolidacije (nova oprema, laboratorij Split) u nesaturiranim uvjetima pri određenom stanju usisa, kao i određivanje SDSWCC krivulja za različite materijale. Istovremeno će se provesti i sva popratna fizikalno-mehanička i mineraloško-petrografska ispitivanja te povezati nova i postojeća baza podataka. Puni ispitni program provest će se na približno 30 uzoraka i dopuniti ovisno o rezultatima.

Dobiveni rezultati ugradit će se u postojeći numerički model (Plaxis), uz testiranje i kalibriranje modela. Dodatno će se razviti i novi 2D numerički model temeljen na diskretnom pristupu koji može obuhvatiti mehanizam loma u geomaterijalima u nezasićenim uvjetima protoka. Navedenim aktivnostima i diseminacijom rezultata unaprijedilo bi se područje poznavanja mehanizama rastrošbe u geomaterijalima općenito i posljedično omogućila održiva projektna rješenja.

Novu vrijednost predstavlja i formirana istraživačka grupa s potrebnim resursima i potencijalom za daljnji razvoj.