Počinje veliki zamah obnove iza potresa, iako se on za sada poglavito odvija za javne objekte. Među njima, međutim, mnogo je kulturnih dobara, koja su zaštićena bilo individualno, bilo zonski u pojedinim gradskim sredinama: radi se o školama, crkvama, zgradama upravne ili kulturne svrhe i sličnima. Prvi koraci u obnovi su istražne radnje za potrebe izrade elaborata o ocjeni stanja, da bi se na temelju toga moglo mjerodavno projektirati, a zatim i sprovesti građevinske radove obnove. Dijagnostika stanja drva na kulturnim dobrima, ali i na svim ostalim starim zgradama, kompliciran je i odgovoran zadatak, naročito ako su one starije od stotinu godina, pa je drvo možebitno već i mjestimično trulo, izvijeno, oštećeno ili djelomično popravljano. O tome što će se predvidjeti s drvenim dijelovima građevine – rušenje, zamjena, kurativna zaštita ili preventivne mjere i monitoring (praćenje, promatranje i nadzor), ovisi njihova buduća trajnost. Ako su u potresu stradale zgrade stare stotinu, pa i više stotina godina, onda mi – inženjeri dvadeset i prvoga stoljeća – moramo imati znanja i tehnike kojima bi se osiguralo da ono, što sada načinimo na tim zgradama, traje barem još jednom toliko koliko su trajale do sada.
UVOD
Inspekcija građevine je nešto što bi trebalo predstavljati redovitu, vjerojatno i propisanu rutinu, slično kao i tehnički pregled automobila. To je određeno Pravilnikom o održavanju građevina, Tehničkim propisom za građevinske konstrukcije, a u ovom slučaju i Tehničkim propisom za drvene konstrukcije, i to u vremenskim razmacima predviđenim projektom. Svjesni smo, međutim, da se zgrade baš i ne pregledavaju redovito, sustavno i detaljno, pogotovo ne za starije zgrade, nego tek kada ne dođe do nekog bitnog izvanjskog poticaja. To može biti neka nenadana šteta, primjerice pojava prodora vode, pukotina, uleknuća ili kakovog drugog znaka da je građevina nečime oštećena i da treba prekontrolirati njezinu strukturnu stabilnost. To može biti i benigni poticaj, primjerice prenamjena zgrade ili njezinog dijela, kada novi vlasnik i njegov projektant trebaju imati točan uvid u stanje materijala i konstrukcije da bi mogli projektirati nove zahvate i uporabivost u predviđenom vijeku trajanja. To može biti i poticajno nastojanje korisnika zgrade koji nakon nekog vijeka uporabe želi modernizirati svoj prostor ili poboljšati njegova svojstva: primjer ovog slučaja su trenutne energetske obnove, u kojima se na pročeljima istovremeno poboljšava izolacija i kvaliteta fasade, a onda se razmišlja i o prozorima. Ako je vlasnik redovito pregledavao i obnavljao svoje prozore, vjerojatno bi ih sada samo malko tehnički poboljšao i oni bi i dalje perfektno služili svojoj svrsi. Najčešće, međutim, vlasnici nisu desetljećima ni kontrolirali, a kamoli obnavljali svoje prozore, pa su sada u stanju u kojem ih je potrebno potpuno zamijeniti.
U prošla dva nastavka smo pisali o prozorima (Korak 1 i 2/2021), no u posljednje se vrijeme učestalo radi i o mnogo ozbiljnijem i zahtjevnijem razlogu za ocjenu stanja zgrada, jer izvanjski poticaj koji nalaže provjeru stanja spada u one nenadane, prekomjerne i slučajne događaje koji mogu bitno oštetiti zgradu: to su bili potresi u 2020. godini. Obnova potresom oštećenih dobara zahtijeva kompletno razmatranje svih aspekata sigurnosti i kvalitativnog stanja zgrade, pa se za projekt sanacije zahtijeva da se provjeri stanje opće geometrije, ali i stanje strukture i svojstava materijala glavnih dijelova građevine: temelja, zidova, međukatnih konstrukcija, krova. S obzirom na to da su u potresima najteže stradale stare zgrade, koje nisu bile građene po modernim građevinskim standardima, ocjena njihovog stanja redovito se odnosi na sastavnice i materijale ugrađene prije više desetaka, pa i stotina godina. Tako dolazimo do problema ocjenjivanja stanja drva – primjerice drvenih grednika u međukatnim konstrukcijama ili strukturnih dijelova u krovnim konstrukcijama – koje treba iskazati može li se taj dio zgrade ostaviti da traje, i s kojom pouzdanošću se ta trajnost može predvidjeti, ili se pak mora intervenirati da mu se osiguraju bitna svojstva kao što su nosivost, tehnička i higijenska ispravnost i predviđena trajnost. Rezultati istražnih radnji, dakle, služe projektantu obnove konstrukcije da dobije odgovor na sljedeća, njemu važna, pitanja:
- Koje je BIOLOŠKO STANJE drva?
- Koji je zaostao KORISNI POPREČNI PRESJEK drvenih elemenata?
- Koja su FIZIČKA SVOJSTVA materijala o kojima ovisi nosivost i postojanost?
- Koja su MEHANIČKA SVOJSTVA materijala?
- Kakvo je stanje spojeva?
Problem je u tome što projektant obnove želi te odgovore čim je moguće brže, čim jednostavnije i tako da budu čim sveobuhvatniji. Ako uzmemo u obzir da u projektima koji apliciraju za sredstva iz europskih fondova isplata dolazi tek nakon završenih radova, ta je za taj posao prije njegova početka potrebno zgotoviti troškovnik i program rada, da se to pak temelji na projektu obnove kojega treba sačiniti, a za projekt je prethodno potreban Elaborat o ocjeni stanja, ispada da se istražne radnje, osnova ocjene stanja, nalaze u nezavidnom vremenskom tjesnacu: nalaze se na početku dugačkog procesa i svi očekuju da budu načinjene „odmah“. Ukratko ćemo prikazati kako Laboratorij za drvo u graditeljstvu (LDG) Fakulteta šumarstva i drvne tehnologije Sveučilišta u Zagrebu pomaže svojim tehnikama i znanjem da se ocjena stanja drva provede na adekvatan način, te da se projektantima, ali i ostalim dionicima u postupku – ponajprije arhitektima i konzervatorima, predlože mjere i sredstva sanacije.
Slika 1. Shema suradnje različitih dionika uključenih u projektiranje obnove zgrada
METODE U DIJAGNOSTICI DRVA
Pregled drvene konstrukcije se odvija uglavnom u dvije faze: preliminarni pregled treba – uglavnom na temelju nerazornih metoda – dati opću ocjenu stanja promatrane konstrukcije. Rezultat bi trebala biti ocjena stanja:
– CC 0 – nema simptoma ugroze,
– CC 1 – manji simptomi koji se otklone jednostavnijim popravcima i mjerama održavanja,
– CC 2 – lokalizirana šteta (uključujući i napad insekata i trulež) koja zahtijeva zamjenu dijelova,
– CC 3 – vrlo izraženi simptomi (prokišnjavanje krova i opsežna trulež) koji mogu dovesti do popuštanja konstrukcije i gubitka funkcionalnosti.
Pri tome se odredi i razred hitnosti potrebne intervencije, te razred preporuke za dalje akcije, bilo to održavanje i preventivna zaštita, ograničeni popravak i potreba daljih ispitivanja (detaljni pregled) ili pak sveobuhvatni zahvati zasnovani na dijagnostičkom nalazu.
Preliminarni pregled se provodi vizualno, ili kako ja volim napisati vidno, uz fotografski zapis i potrebne skice zatečenog stanja. Zabilježi se makroskopski određena vrsta drva elemenata konstrukcije i njihova klasa kvalitete, te opće stanje površine. Važno je zabilježiti i mikroklimatske odnosno higrotehničke uvjete da se ocijeni rizik vlaženja drva odnosno razvoja bioloških štetnika. Vidno se jasno odrede i područja evidentne truleži i napada kukaca, velike deformacije strukture ili mehanička oštećenja, pojava oslabljenih ili rastavljenih spojeva, stanje metalnih dijelova i slično. Moguće je drvo prekontrolirati i perkusijom odnosno lupkanjem, pri čemu izvježbano uho po odjeku udarca čekića može posumnjati na unutarnja biološka oštećenja, a jednostavnim se mjerenjem sadržaja vode odrede i mjesta rizika razvoja biološke razgradnje (najčešće u usadima drva u ziđe i na nazidnicama, na mjestima rizika kondenzacije ili prokišnjavanja).
Slika 2. Opći pogled na krovište crkve koje je djelomično oštećeno, a djelomično reparirano u ranijim razdobljima. Fotografija otkriva deformacije, biološka oštećenja i uvid u klasu građe.
Detaljni pregled se zasniva na ispitivanjima i mjerenjima, a ovdje ćemo prikazati samo izbor metoda koje se najčešće rabe u našoj praksi. Treba razlikovati razorne od nerazornih, odnosno neinvazivnih metoda (koje uopće fizički ne invadiraju u obradak), te izravne od posrednih metoda. Izravne metode mjere neku vrijednost na licu mjesta (npr. na površini drva se mjeri tvrdoća), dok posredne metode imaju veću nepouzdanost, jer mjere neku vrijednost kojom se posredno, uz neki koeficijent korelacije, zaključuje o svojstvu drva. Primjer može biti ultrazvučno ili radijacijsko djelovanje na drvo koje ovisi o njegovoj gustoći ili mehaničkim svojstvima, npr. o modulu elastičnosti. U ovisnosti o mogućnosti djelovanja na predmet zaštite preferiraju se one metode koje daju izravne podatke, a da su pri tome vrlo malo razorne ili praktično nerazorne (zabijanje igličastih elektroda ili uvijanje manjih vijaka), odnosno malo razorne (izresci manjih dimenzija te izvrtci promjera 5,6 ili 12,5 mm). Ovakva oštećenja su manjih dimenzija od najmanje dozvoljive kvrge, a lako se pokrpaju umecima i epoksidnim ljepilom, tako da se uzorci mogu uzimati i iz osjetljivih (npr. vidljivih ili vlačno opterećenih) zona.
Slika 3 a) i b) Na malim izrescima s površine se može vidjeti struktura za determinaciju vrste drva, dubina površinskih promjena (lijevo) ali i dubina bjeljike u koja je oštećena djelovanjem gljiva plavila ili kukaca (desno).
Slika 4 a) i b) Različiti tipovi krunskih svrdla rabe se za izuzimanje izvrtaka pri pregledu drva (lijevo unutarnji promjer 6,5 mm, desno 12,5 mm). Izvrci služe za gravimetrijsko mjerenje sadržaja vode i gustoće, ali ako se uklope u smolu i ispoliraju (slika a) onda i za mikroskopsko određivanje biološke zdravosti, strukturnih svojstava drva, pa čak i za dendrokronološka ispitivanja. http://pressler.com.de/deutsch/bohrerhandling-1
Slika 5 a) i b). Gustoća se mjeri na izvrcima promjera 12,5 mm. Drvo iste klase po vidnoj razredbi može imati bitno različitu gustoću u ovisnosti o širini goda i učešću kasnog drva.
Mikromehanička ispitivanja se provode s intencijom da se povijesnom drvu izravno, a ne posredno, odrede mehanička svojstva. Kakogod, ove su metode razorne i ne mogu se primjenjivati svugdje, a dati će podatke samo o „čistom“ drvu, dočim stvarni građevinski elementi uvijek imaju realno manju čvrstoću (približno 30-35 % na vlak i savijanje) zbog udjela strukturnih nepravilnosti (npr. kvrga, otklona ili valovitosti žice, različitih zona gustoće po debljini) te različitih mehanizama nastanka i širenja loma u malih i u velikih uzoraka. Ispiljivanjem manjih uzoraka, međutim, moguće je načiniti probe za mikromehanička ispitivanja čvrstoće na vlak ili savijanje, dok se čvrstoća na tlak okomito na vlakanca može ispitivati na većim izvrcima. Ovi podaci, iako će biti aproksimativni za cijeli element, ipak daju vrijedne pokazatelje u odnosu na recentno – novo i zdravo drvo i u odnosu na ono staro, ali samo djelomično oštećeno djelovanjem bakterija ili gljiva.
Sadržaj vode se najpraktičnije, brzo i pouzdano mjeri elektrootpornim vlagomjerom. Ovo je praktično nerazorna metoda, jer zaostaju samo mjesta uboda širine 1,5 mm ili, u slučaju dugačkih sondi za mjerenje u dubljim zonama drva, rupe od 5 mm. Postoje i mnoge nerazorne metode mjerenja sadržaja vode, ali su uglavnom manje precizne, a znatno ovise o mnogim ometajućim činiteljima. Kakogod, elektrootporno mjerenje je vrlo lokalno ograničeno, pa je za mjerenja većih zona povoljno provjeriti sadržaj vode i elektrokapacitivnim, nerazornim a vrlo brzim načinom mjerenja, takozvanim „kontaktnim“ vlagomjerima.
Slika 6 a), b) i c). Mjerenje sadržaja vode drva elektrootpornom metodom. Potrebno je mjeriti kako na površini (a), tako i u dubini elementa (b) da bi se ustanovio gradijent (veličinski raspored po dubini elementa) koji može utjecati na nosivost, pojavu pukotina i rizik unutarnjeg razvoja bioloških štetnika.
Na slici c) prikazan je sadržaj vode nove, umetnute grede 200×280 mm odmah nakon piljenja (crvena linija) i nakon šest mjeseci prirodnoga sušenja (žuta linija).
Najpreciznija metoda za praktično mjerenje sadržaja vode je direktna, gravimetrijska metoda, samo što je ona razorna te zahtijeva laboratorijsko mjerenje. Izvrcima promjera 12,5 mm (slika 5) ili njihovim odsječcima relativno se točno izmjeri masa i volumen prije i poslije apsolutnog sušenja, pa se dobije točan sadržaj vode. Za manje izvrtke i nepravilne uzorke potrebno je mjerenje volumena živinom volumetrijom.
Rezistografsko ispitivanje je skoro pa nerazorna metoda, jer zaostaje samo bušotina promjera 3 mm. Kakogod, ovo je izravna i vrlo praktična metoda koja se brzo provodi na mnogo potrebnih mjesta. Svrdlo na vrhu dugačke igle prodire u drvo, pri čemu instrument bilježi otpor okretanju i silu prodiranja (Sika 7 a). Tako se na dijagramu pokažu mjesta veće „tvrdoće“ (gustoće ili suhoće) pa je metoda korisna za utvrđivanje pravilnosti strukture drva, ocjenu gustoće i njezinih odstupanja uslijed pojava npr. reakcijskog drva, pukotina ili zona biološke razgrađenosti. Metoda zahtijeva veliku vještinu operatera i pozornu interpretaciju rezistograma, jer oni mogu ovisiti i o drugim činiteljima (kut proboja igle, tangentne zone u centru trupca itd.).
Slika 7 a), b) i c). Princip i način rezistografskog mjerenja otpora prodiranju vrlo tankog, a dugačkog igličastog svrdla prikazan je na slikama a) i b). Na slici 7 su preklopljeni fotografija poprečnog presjeka zdravog drva i rezistogram kroz njegovu sredinu. Jasno se vidi kako uređaj pokazuje razlike u otporu, tj. gustoći i tvrdoći kasnog i ranog drva u godu.
Slika 8. Metoda izvlačenja vijaka. Specijalan vijak uvijen u drvo bez predbušenja čupa se okomito van, i pri tome otpor trganja vlakanaca vrlo dobro korelira s gustoćom, pa i s osnovnim mehaničkim svojstvima.
Posredne metode za određivanje fizičkih svojstava uključuju i čvrstoću izvlačenja vijaka (Slika 8). Njezina vrlo dobra korelacija s gustoćom je dobro dokumentirana, a pomoću te veličine se mogu ostvariti i uvidi u vrijednosti mehaničkih svojstava. Metoda je vrlo malo razorna (5 mm), a primjenjiva velikom brzinom na mnogo mjesta, tako da omogućuje pregled većih zona konstrukcije ili raspored mehaničkih svojstava uzduž pojedinog elementa.
Nerazorne metode su uglavnom posredne, a najprimjenjivije su one koje mjere brzinu širenja valova kroz drvo, jer ona ovisi o gustoći i elastičnosti drva. Mjeri se brzina širenja zvučnih i ultrazvučnih valova, prigušenje vibracija, metode širenja ili odjeka impulsa, ultrazvučna tomografija. Praktično primjenjiva je ultrazvučna tehnika (slika 9), jer dinamički modul elastičnosti izravno ovisi o gustoći i kvadratu brzine širenja valova kroz drvo. Moguće je ispitivanje po debljini elementa, ali najkorisnije je ispitivanje uzduž vlakanaca, jer zahvat ubodnim trnovima može obuhvatiti kako manje segmente duljine, tako i praktično cijelu duljinu elementa. Kakogod, ova, pa i druge nerazorne metode, nemaju veliku pouzdanost u posrednom određivanju mehaničkih svojstava, nego poglavito omogućuju rangiranje mjernog mjesta u odnosu na dokazano zdravo, referentno mjesto ili materijal, i otkrivanje eventualnih većih odstupanja kao što su reakcijsko drvo u većem obimu, mjesta biološke razgradnje ili šupljina.
Slika 9. Prikaz mjerenja brzine širenja valova kroz drvo: u element se ubodu trnovi dvaju akcelerometara od kojih se po jednom udari čekićem, a drugi mjeri vrijeme u mikrosekundama dok val ne dođe do njega. Time je moguć izračun dinamičkog modula elastičnosti koji dobro korelira sa statičkim modulom pri savijanju.
Ostale nerazorne metode su mnogobrojne, a u njih se ubrajaju radiografske i tomografske metode, ili metode dielektričnih svojstava od kojih je u posljednje vrijeme među građevinarima popularan „radar“ (ground penetrating radar). Ovakve metode ne mjere, nego uglavnom indiciraju različite materijale ili zone unutar materijala, pa mogu biti vrlo korisne na nedostupnim mjestima ili tamo gdje se mora djelovati nerazorno. Kakogod, interpretacija dobivenih pokazatelja je relativno nezahvalna i zahtijeva veliku vještinu i iskustvo operatera.
Ispada da su osnovni i najjednostavniji načini ispitivanja drva – vidni pregled, kuckanje i zabijanje noža ili dlijeta – još uvijek osnova za svako dalje razmatranje utvrđivanja stanja povijesnih konstrukcija. Svejedno, jasno je da treba rabiti čim više različitih metoda i uspoređivati njihove pokazatelje, jer se jedino na takav način mogu mjerodavno procijeniti mehanička svojstva stare konstrukcije. Naravno, određivanje svojstava drva bespredmetno je bez ocjene stanja spojeva, jer će njihova možebitna slabost ili nefunkcionalnost primarno određivati mogućnost konstrukcije da izdrži pomake i opterećenja. Ovdje do posebnog značaja može doći metoda pokusnog opterećenja i uporaba digitalne korelacije slike (Digital Image Correlation, uređaj Aramis tvrtke GOM) kojom se mogu bilježiti pomaci i naprezanja pri nekom ograničenom opterećenju konstrukcije. Na žalost, primjena ove metode je skupa i komplicirana, te ograničena samo na one dijelove konstrukcije koji se realno mogu pokusno opteretiti velikim silama i snimati s povoljne udaljenosti. Bilo kako bilo, treba uzeti u obzir da su kulturni spomenici realno nemjerljive vrijednosti, pa da time čak i vrlo dugotrajna i skupa istraživanja imaju opravdanja u praćenju njihova stanja i očuvanju njihove trajnosti.
Nastavlja se …