ksdsk
Repozitorij
Obavijesti
Dobro došli na internetske stranice Laboratorija za ispitivanje konstrukcija!


Voditelj Laboratorija: doc.dr.sc. Ivan Duvnjak, dipl.ing.građ.

  1. Povijesni razvoj

Nepunu godinu dana nakon osnutka Tehničke visoke škole u Zagrebu na prijedlog Profesorskog vijeća, Naredbom «Kraljevske hrvatske slavonske zemaljske vlade» broj 41611 od 6. studenoga 1920. osnovan je na istoj školi Zavod za ispitivanje gradiva, koji je bio preteća  današnjeg Laboratorija za ispitivanje konstrukcija u Zavodu za tehničku mehaniku Građevinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu.

Osnivač laboratorija i prvi predstojnik Zavoda za ispitivanje gradiva bio je i svijetu poznati znanstvenik , profesor za tehničku mehaniku, dr. Stjepan Prokofijevič Timošenko, prije toga profesor na Politehničkoj školi u Kijevu i Institutu za prometne inženjere u Petrogradu. Nakon emigracije iz Rusije, u četrdeset drugoj godini života, prof. Timošenko preko Carigrada i Sofije dolazi 15. ožujka 1920. u Beograd. Na poziv prvog rektora Tehničke visoke škole u Zagrebu, prof. Šena, 6. srpnja 1920. Timošenko dolazi u Zagreb, gdje je 8. studenog 1920. izabran za redovitog profesora. Kao prvi nastavnik iz područja mehanike predavao je Nauku o otpornosti materijala, Ispitivanje gradiva, Specijalna poglavlja iz tehničke mehanike i Građevnu statiku. Radi organizacije katedre i uređenja Zavoda za ispitivanje gradiva, Profesorsko vijeće škole šalje ga u Zapadnu Europu, gdje obilazi sve važnije tehničke visoke škole i institute. Nakon povratka nabavlja strojeve i uređuje laboratorij za ispitivanje gradiva. Njegov rad je u Zagrebu trajao samo dvije godine. Teške i bezizgledne stambene prilike, te skučene prilike za znanstveni rad prisilile su Timošenka da nastupi Zagreb i prihvati poziv u SAD. Tijekom boravka u SAD-u, Timošenko dosiže znanstvenu slavu s epitetom 'otac inženjerske mehanike'. Međutim, iako je u Zagrebu boravio svega dvije godine, iza sebe je ostavio neizbrisiv trag.

U prvo je vrijeme laboratorij Zavoda imao samo ručnu prešu za ispitivanje cementa prema austrijskim normama s uređajem za nabijanje kocaka i osmica (Klebe-Tetmayer). S vremenom je laboratorij Zavoda nabavio osnovnu opremu za ispitivanje građevnih materijala  od kamata Zaklade Tehničke visoke škole i raznih doprinosa.

Godine 1920. upotpunjena je oprema za ispitivanje cementa: preša, nabijači, miješalice, Vicatov aparat, konzistometar, automatski registrator brzine vremena vezanja, Michaelisove vage, sita, razni volumenometri te vibrometar Stoppani koji je još u upotrebi, a služi za mjerenje dinamičkih karakteristika tehničkih konstrukcija.

Od njemačke tvornice Losenhausen u Düsseldorfu nabavljena je 1921. hidraulična preša visine 4.0 m, kapaciteta 3 MN, hidraulična univerzalna kidalica kapaciteta 300 kN (obje su još u uporabi), te uređaj za ispitivanje žice na uvijanje, također još u uporabi. Od tvrtke Mohr&Federhart u Mannhaimu nabavljen je 1923. Charpyjev bat kapaciteta od 100 Nm za ispitivanje udarne čvrstoće (žilavosti) duktilnih materijala. Proizveden je 1922. i još je u upotrebi. Brinellov mikroskop, progibomjeri i 300 kN dinamometar tipa Amsler za kontrolu manometara nabavljeni su 1923. godine.

Föpplov bat kapaciteta od 2.5 kNm za ispitivanje udarne čvrstoće krhkih materijala (kamena, opeka itd.) nabavljen je 1929. i još je u upotrebi. Time je oprema laboratorija bila upotpunjrna tako da je mogla služiti osnovnim zadaćama postavljenim Statutom. Studenti uglavnom svih odjela ondašnje Tehničke visoke škole (Arhitektonski, Građevno-inženjerski, Kulturno-inženjerski, Geodetsko-inženjerski, Strojarsko i Elektro-inženjerski, Brodograđevno i Brodostrojarsko-inženjerski i Kemijsko-inženjerski) u prvim godinama studija imali su vježbe iz ispitivanja materijala u laboratoriju Zavoda.

Istodobno se počinje kontrolirati kakvoća materijala, te Zavod izdaje ateste i daje mišljenja.

Nešto nove opreme stiže prije početka Drugog svjetskog rata, kada se dovršava nova zgrada Tehničkog fakulteta u Kačičevoj ulici 26. Zavod je 1942. preselio u nove, veće prostorije u prizemlju dvorišne zgrade u Kačićevoj 26, gdje se i danas nalazi. Te su prosotrije zauzimale površinu od 780 m2, a sastojale su se od tri kabineta, jedne prostorije za instrumente i prijam studenata, mehaničke i stolarske radionice, fotolaboratorija, te dvije veće i dvije manje dvorane, gdje su smješteni strojevi i ostala oprema za ispitivanje, te središnjeg dvorišta za odlaganje i skladištenje materijala. U najveću je dvoranu moguć pristup kroz široki kolni ulaz, tako da se teži elementi mogu dovesti izravno kamionom do strojeva za ispitivanje.

Nakon drugog svijetskog rata, šk. god. 1945. do 1947. još se ne osjeća znatniji priliv studenata, međutim od 1947. taj se broj vrtoglavo penje i brzo dostiže brojku od 600 studenata godišnje što polaze vježbe u Zavodu i na Katedri za mehaniku. Istodobno se zbatno povećava zanimanje za ispitivanje materijala i konstrukcija, jer se nakon rata pokazalo da je oprema laboratorija Zavoda jedina ostala pošteđena od pljačke i razaranja pa je Zavod obavljao ispitivanja materijala i konstrukcija iz čitave zemlje.

Iako je to razdoblje bilo vrlo korisno za stjecanje iskustava u planiranju istraživačkog i ispitivačkog rada i u usvajanju novih postupaka ispitivanja, ipak je opterećenje stručnog i pomoćnog osoblja, te strojeva i opreme bilo toliko, da je trebalo misliti na to da se rutinska ispitivanja, pošto su se na njima stekla mnoga iskustva i obrazovalo stručno i pomoćno osoblje, prepuste drugim institucijama. Tako je na poticaj Zavoda 1949. osnovan Laboratorij Ministarstva građevina NRH, koji je preuzeo dio rutinskih ispitivanja. Iz tog laboratorija postupno se razvio Institut građevinarstva Hrvatske (IGH).

Time je utemeljena djelatnost laboratorija Zavoda koju je zadržao sve do danas. Laboratorij se bavi u prvom redu istraživačkim i znanstvenim radom te nastavom, a tek potom u iznimnim prilikama i rutinskim ispitivanjima.

Nakon odlaska prof. Timošenka u SAD za predstojnika Zavoda izabran je prof. dr. Konstantin Čališev, također poznati znanstvenik iz Ukrajine koji je u Zagreb došao na poziv prof. Timošenka i ostaje na tom položaju punih 37 godina sve do rujna 1959., kada je za predstojnika izabran prof. dr. Zlatko Kostrenčić, koji tu dužnost obnaša do 1976. godine. Oba se bave ispitivanjem  i vezani su za laboratorij. Prof Čališev nakon odlaska profesora Timošenka u SAD, preuzima predavanja iz predmeta Nauka o čvrstoći i Ispitivanje materijala. Godine 1930. izabran je za redovitog profesora. Jedan je od osnivača Udruženja za ispitivanje građevnog materijala, prve naše stručne udruge, preteče Saveza jugoslavenskih laboratorija za ispitivanje materijala, čiji je prvi počasni član. Također je osnivač Jugoslavenskog društva za mehaniku.

Nakon diobe Tehničkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu 1956. godine, Zavod za ispitivanje gradiva s laboratorijem ostaje pri Građevinskom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu.

Nakon reforme Građevinskog fakulteta 1974. osnovan je Zavod za tehničku mehaniku i ispitivanje materijala i konstrukcija u čijem sastavu djeluje laboratorij, a kojeg vodi Prof. Kostrenčić sve do kraja 1976. godine.

Nakon udruživanja Građevinskog fakulteta s Institutom građevinarstva Hrvatske u Građevinski institut, razvitak Zavoda za tehničku mehaniku ide u dva osnovna smjera: razvitak numeričkih metoda, te eksperimentalnih postupaka u području tehničke mehanike i ispitivanja konstrukcija. Ispitivanje materijala (cementa, agregata, betona, kamena itd.) prelazi u Zavod za betonske konstrukcije.

Od 1990. nakon raspada Građevinskog instituta ispitivanje materijala, uglavnom betona, prelazi u novoosnovani Odjel za materijale, dok ispitivanje mehaničkih svojstava materijala i ispitivanje konstrukcija ostaju u Odjelu za tehničku mehaniku. Tako opći centralni laboratorij Građevinskog fakulteta postaje laboratorij za ispitivanje konstrukcija i mehaniku materijala.

Dakle u povijesnom razvoju današnjeg Laboratorija za ispitivanje konstrukcija u Zavodu za tehničku mehaniku Građevinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, posebno treba istaknuti prof. Timošenka kao njegova osnivača, zatim prof. Čališeva kao njegova nasljednika i prof. Kostrenčića koji je nastavio taj slijed (sl.1.). Veliki doprinos u razvoju laboratorija imali su i svi ostali djelatnici koji su kroz njega prošli od osnutka do danas, primjerice: doc. Modor, prof. Kiričenko, prof. Herman, prof. Šimić, ing. Špringer, ing. Kršul, ing. Škrobot, prof. Herceg, prof. Rak (trenutno voditelj), doc. Krolo, ing. Čalogović, ing. Damjanović, J. Kecerin, D.,M, i Ž Kelković  itd.




                          

        sl. 1. istaknuti voditelji laboratorija (slijeva: prof. Timošenko, prof. Čališev, prof. Kostrenčić)

  1. Djelatnost Laboratorija

Od svog osnutka 1920. do danas djelatnost laboratorija povezana je s aktivnim znanstvenoistraživačkim i nastavnim radom, te suradnjom s privredom u izradi čitavog niza visokostručnih zadataka. U sklopu tih djelatnosti neprekidno se obavljaju radovi na ispitivanju i istraživanju materijala, konstrukcija i njihovih elemenata kao i modela konstrukcija.Tako se provode istraživanja mehaničkih karakteristika materijala koji se upotrebljavaju u graditeljstvu: čvrstoća (tlak, vlak, savijanje, posmik), modul elastičnosti, modul smika, Poissonov koeficijent, itd. Rade se ispitivanja tehnoloških proba žilavosti i tvrdoće materijala, ispitivanja umora materijala te istraživanja na materijalima izloženim višesmjernim stanjima naprezanja. Eksperimentalno se određuju ugrađena i zaostala naprezanja i deformacije u materijalima i elementima konstrukcija to reološke promjene pri puzanju i skupljanju materijala. Veći dio djelatnosti laboratorija pripada istraživanjima:

  • mostova, tornjeva, kranskih staza, tribina, zidanih objekata itd.
  • elemenata i konstrukcija s određivanjem stanja naprezanja, deformacija i pomaka,
  • modela konstrukcija i pojedinih elemenata.

Osim razornih metoda ispitivanja u laboratoriju se razvija niz bezazornih metoda za određivanje mehaničkih karakteristika materijala i konstrukcija (posebno se to odnosi na betonske konstrukcije uz upotrebu ultrazvuka i sklerometra). U modelskim ispitivanjima i ispitivanjima konstruktivnih detalja posebno treba istaknuti primjenu metode fotoelastičnosti i metode fotoelastične obloge, te ispitivanja vezana uz primjenu elektrootpornih mjernih traka i minijaturnih akcelerometara.

Najveći dio djelatnosti Laboratorija u znanstvenoistraživačkom radu i suradnji s privredom pripada ispitivanju konstrukcija. Laboratorij je ekipiran i opremljen za ispitivanja i monitoring konstrukcija u naravi pri utjecaju statičkih i dinamičkih opterećenja različite naravi, reoloških i atmosferskih promjena. Također su sakupljena velika iskustva u ispitivanju konstrukcija oštećenih u elementarnim nepogodama, požaru i ratnim djelovanjima. U svrhu dokazivanja sigurnosti i stabilnosti konstrukcija, realnog ponašanja konstrukcija u eksploataciji te verifikaciji novih konstruktivnih rješenja, provode se ispitivanja svih vrsta čeličnih, drvenih, armiranobetonskih konstrukcija te konstrukcija od prednapetoga betona i od kompozitnih materijala. Pri utjecaju prirodnih fenomena, korisnog uporabnog opterećenja te umjetno izazvanih pobuda ispituju se: konstrukcije mostova, nova rješenja montažnih konstrukcija, visoki tornjevi i dimnjaci, športska gledališta, dalekovodni stupovi, hidrotehničke građevine, silosi te ostale konstrukcije. Uz ta ispitivanja vežu se istraživanja karaktera opterećenja, posebice se to odnosi na određivanje dinamičkih karakteristika opterećenja visokih objekata vjetrom, pritisaka uskladištenih materijala u visokim silosima te karakteristika pobude konstrukcija gledateljstvom.U novije vrijeme provodi se monitoring na više značajnih objekata izloženih raznim utjecajima osnovnih i dopunskih opterećenja u svrhu određivanja realnog ponašanja konstrukcija u eksploataciji. Neka realizirana ispitivanja i istraživanja vide se na prikazanim slikama (sl. 2. do 5.)

                                                                                                                                                          

  

sl. 2. ispitivanje čeličnog spoja greda-stup         




sl. 3. ispitivanje predgotovljenih AB nosača           

    


sl. 4. krov bazena u Utrinama (ispitivanje)         




sl. 5. ispitivanje mosta Krka kod Skradina

 

2.1.) Laboratorijska oprema do 2005. godine

Laboratorijska oprema namijenjena ispitivanjima mehaničkih karakteristika materijala i elemenata konstrukcija u laboratoriju te oprema namijenjena terenskim ispitivanjima na konstrukcijama značajan su faktor u razvoju djelatnosti laboratorija. Premda je dio nepokretne kapitalne opreme star i datira iz vremena osnutka laboratorija, uglavnom je još uvijek u upotrebi te se rabi za dio laboratorijskih ispitivanja (sl. 6. do 8.). Osim tog dijela opreme koji čine preše, kidalice i uređaji za tehnološke probe, u ispitivanjima mehaničkih karakteristika gradiva u upotrebi su još i mehanički instrumenti za mjerenja deformacija i pomaka.

U izradi mjerne opreme sudjelovali su znanstvenici i djelatnici laboratorija. Valja istaknuti da su već 1953. u laboratoriju izrađivani prvi elektrootporni tenzometri za mjerenje deformacija te indikatorske ploče za mjerenje pomaka. Poslije su izrađeni i instrumenti za mjerenje velikih pomaka na principu matematičkog njihala, induktivni primači deformacija te uređaji za mjerenje i unošenje sila i pritisaka.

U novije vrijeme laboratorij je opremljen specijaliziranom mobilnom opremom za mjerenje, registraciju i analizu podataka mjerenja, što omogućava moderan pristup eksperimentalnom istraživanju konstrukcija. Svi senzori, registratori, analizatori i ostala elektronička oprema prilagođeni su potrebama ispitivanja građevinskih konstrukcija i elemenata. Mobilnu opremu čine komponente za mjerenje pomaka i deformacija kao što su induktivni primači pomaka veličine mjernog područja od 1 - 500 mm, induktivni primači deformacija različitih osjetljivosti, niskofrekventni primači deformacija (akceleracija, brzina i pomak), elektrootporni tenzometri raznih veličina mjernih baza, induktivni ekstenzometri različitih izvedbi, primači brzine vjetra te razni senzori za mjerenje sile, tlaka, temperature, vlage, zvuka itd. Opremu sustava za mjerenje i registraciju čine višekanalni mjerni mostovi tipa Wheatstone za statička i dinamička mjerenja mjernim trakama te razni oscilografi, xy-pisači, osciloskopi, printeri, automatski digitalni mjerni sustavi i spektralni analizatori itd.Posebno treba istaknuti najmodernije mjerne sklopove s odgovarajućim softverom za digitalno skupljanje podataka velikog kapaciteta za simultana mjerenja s raznim vrstama senzora. Uz te mjerne sustave upotrebljavaju se razni programski paketi za mjerenje, skupljanje, prikaz i analizu podataka u realnom vremenu. Ti sustavi bazirani na PC-u mogu prikupljati podatke vrlo velikom brzinom i slati ih na daljinu putem telefonske linije ili interneta.

                             



sl. 6. preša kapaciteta 3000 kN            




sl. 7. preša i kidalica kapaciteta 300 kN





sl. 8. manja ispitna oprema (torzija, Brinell, Sharpy, kidalica za tekstil, mala preša)

 

3.) Rekonstrukcija laboratorija u spomen 85. obljetnice

Budući je postojeća infrastruktura Laboratorija za ispitivanje konstrukcija u Zavodu za tehničku mehaniku, koju čini kapitalna oprema kao što su preše i kidalice za ispitivanje konstrukcija i materijala zastarijela (1921-1928) i više nikako nije zadovoljavala suvremene standarde koji zahtijevaju pojedina ispitivanja, pristupilo se izradi programa za nabavku nove suvremene  kapitalne opreme. Sličani programi su napravljeni i u drugim laboratorijima Građevinskog fakulteta također s ciljem modernizacije i osuvremenjivanja istih. Čelništvo fakulteta tijekom 2003. godine donosi odluku o nabavci nove opreme za sve zavode i laboratorije od čega najveći iznos otpada na opremanje i rekonstrukciju Laboratorija za ispitivanje konstrukcija u Zavodu za tehničku mehaniku. Radi se o najstarijem i najvećem laboratoriju na Građevinskom fakultetu pa su stoga i sredstva potrebna za njegovo osuvremenjivanje bila najveća. To je laboratorij kroz koji po nekoliko puta tijekom studija prođu sve generacije studenata Građevinskog fakulteta i koji permanentno servisira laboratorijske vježbame iz kolegija: Otpornost materijala, Mehanika materijala, Mehanika loma, Polimeri, Kompoziti, Ispitivanje konstrukcija te Eksperimentalne metode I i II. Osim toga u njemu se odvijaju sva eksperimentalna istraživanja iz područja građevinskih konstrukcija i mehanike materijala, te služi kao eksperimentalna potpora brojnim magistarskim i doktorskim radovima iz područja građevinskih konstrukcija. Stoga je odluka o ovoj investiciji došla u pravi moment. Najveći dio financijskih sredstava potrebnih za realizaciju programa renoviranja ovog laboratorija namiren je iz vlastitih sredstava Građevinskog fakulteta koji su ostvareni u suradnji s gospodarstvom. Program renoviranja i osuvremenjivanja je obuhvatio nabavku kapitalne opreme, odgovarajuće građevinske radove za kvalitetan smještaj te opreme, te uređenje prostora laboratorija na način da se stvore preduvjeti za njegovu eventualnu akreditaciju pri DZM Republike Hrvatske.

Primarnim programom nabave kapitalne laboratorijske opreme nabavljene su dvije višenamjenske univerzalne ispitne mašine Z600E  i  ACTUATOR 600/250 tipa ZWICK iz Ulma SR Njemačka namjenjene za statička i dinamička ispitivanja mehaničkih karakteristika građevinskih materijala i konstrukcija.

3.1. Nova kapitalna oprema

Z600E je univerzalna tlačno-vlačna ispitna mašina kapacitet 600 kN pokretana električnim pogonom, predviđena za vrlo precizna statička i niskociklička ispitivanja manjih uzoraka. Ima gornji ispitni prostor za vlačna ispitivanja (čelik za armiranje i prednapinjanje, drvo, plastika, kompoziti itd.) i donji ispitni prostorom za tlačna i savojna ispitianja manjih uzoraka do cca 2,0 m od različitih materijala. Zbog vioke preciznosti osobito je pogodna za ispitivanje parametara mehanike loma. Ispitnom mašinom upravlja PC pomoću programa «testexpert» koji ima ugrađeno setiranje parametara ispitivanja po raznim priznatim svijetskim standardima kao što su (ISO, EN, DIN, BS, ASTM itd.). Spomenuti program pomoću kojeg se pokreće ispitna mašina može kontrolirati silu ili pomak tijekom ispitnog procesa. Spada u klasu najsuvremenijih i najpreciznijih laboratorijskih ispitnih mašina na svijetu (sl. 9.).

ACTUATOR 600/250  je također univerzalna tlačno-vlačna mašina kapaciteta 600 kN s mogućim pomakom cilindra od 250 mm, pokretana vrlo snažnom hidrauličnom pumpom snage 55 kW, predviđena za precizna statička i dinamička ispitivanja srednih i većih predgotovljenih elemenata i djelova raznih građevinskih i drugih konstrukcija. Osobito je pogodna za ispitivanje zamora materijala odnosno trajne dinamičke čvrstoće. Mašinom upravlja program «workshop» s mogućnošću kontrole ispitnog procesa preko pomaka ili sile. Radni frekvencijski opseg je u granicama od 0.1 Hz do 70 Hz s amplitudama od  250 mm do 0.01 mm. Upravljanje mašinom je preko PC-a, a uz dodatne adaptere moguće je izvođenje vrlo širokog spektra statičkih i dinamičkih testova iz područja građevinskih elemenata i konstrukcija te ostale industrije. (sl. 10.)

Osim nabavke i postave dviju velikih ispitnih mašina program renoviranja obuhvatio je i kompletno uređenje i osuvremenjivanje laboratorijskog prostora s pripadajućim prostorijama za smještaj opreme, arhiviranje elaborata o ispitivanju, normi i procedura te čuvanje ispitnih uzoraka. Uređeni su podovi, ugrađeni novi radni pultevi, novi energetski priključci, mreža i telefonija te novi ormari za smještaj arhive i laboratorijskih dokumenata. Stvorena je suvremena i moderna infrastruktura pripremljena za akreditaciju laboratorija po HRN EN 17025 (sl. 11.)



sl 9a. univerzalni stroj za statička ispitivanja kapaciteta 600 kN



sl 9b. univerzalni stroj za statička ispitivanja kapaciteta 600 kN




sl. 10a. univerzalni stroj za statičko-dinamička ispitivanja kapaciteta 600 kN




sl. 10b. univerzalni stroj za statičko-dinamička ispitivanja kapaciteta 600 kN




sl. 11a. novouređeni prostor za mjernu opremu i arhivu

 


sl. 11b. novouređeni prostor za mjernu opremu i arhivu