Trajnostna raba lesenih konstrukcij – požarne in popožarne deterministične in verjetnostne rešitve

V zadnjih desetletjih smo priča čedalje večjim okolijskim izzivom. Zato ni naključje, da je Evropska komisija leta 2021 začela s strategijo Evropski zeleni dogovor katerega glavni namen je spodbujanje krožnega gospodarstva z zeleno tehnologijo, ustvarjanje trajnostne industrije in prometa ter zmanjševanje izpustov in onesnaževanja okolja. Med panoge, ki trenutno najbolj prispevajo k degradaciji in podnebnim spremembam, nedvomno sodi gradbeništvo, ki še vedno temelji predvsem na težki industriji betona in jekla. To za seboj pušča številne negativne vplive (velik ogljični odtis, velike količine ne-reciklirnega materiala, degradacijo okolja,...), zato je gradbeništvo kot panoga potrebno celovite prenove, skladno s cilji Evropskega zelenega dogovora. Rešitev se ponuja v bolj razširjeni in smotrni rabi lesa kot gradbenega materiala, ki ne pušča negativnih vplivov značilnih za jeklo ali beton. Pri načrtovanju okolju prijaznih in trajnostnih objektov, je les torej nepogrešljiv material, ki nemalokrat predstavlja celoten ali velik del nosilnega sistema. Zato je vseskozi navzoč tudi izziv, kako čim bolje načrtovati nove lesene stavbe za doseganje čim večje trajnosti objektov. Velik izziv pri tem nedvomno predstavlja zahteva glede požarne varnosti in s tem povezane požarne odpornost lesenih objektov. Poleg tega, je z vidika trajnosti leseno stavbo potrebno zasnovati tako, da lahko v svoji življenjski dobi preživi požar, po požaru pa lahko še vedno služi normalni uporabi, brez menjave njenih nosilnih elementov. Za to, pa je poleg poznavanja obnašanja lesene konstrukcije med požarom, potrebno poznati tudi odziv lesene konstrukcije po požaru. Pri lesenih konstrukcijah je pomembno poznavanje vsebnosti vlage, ki ima velik vpliv na reološko, tj. dolgotrajno mehansko obnašanje lesenih elementov. Še posebej je lahko izrazit vpliv visoke vsebnosti proste vode, ki se lahko pojavi v lesu zaradi posledic gašenja požara. Ker je problem varnosti v pogojih požara in normalnih pogojih uporabe po požaru zelo kompleksen, je pri tem ključno povezovanje strokovnjakov in znanstvenikov različnih strok ter vpeljava inovativnih eksperimentalnih metod in numeričnih modelov. Osrednji cilj projekta je razvoj novih naprednih eksperimentalnih metod za določitev fizikalnih, reoloških in mehanskih lastnosti lesa ter razvoj novih numeričnih modelov za napovedovanje dolgotrajnega obnašanja lesenih konstrukcij v pogojih požara in v običajnih pogojih, ki vladajo po požaru. V ta namen bo za potrebe določanja požarne odpornosti lesenih konstrukcij razvit nov probabilistični toplotno-vlažnostno-pirolizni model, ki bo omogočal določitev oglenenja lesa v pogojih naravnega požara, pri čemer bo upoštevana slučajna narava požara ter materialnih lastnosti lesa. Poleg tega bo toplotno-vlažnostno-pirolizni model še dodatno posodobljen, da bo upošteval prenos proste vode, ki je lahko prisotna v lesu zaradi posledic gašenja, ter temperaturno odvisna sorpcijska histereza, s katero bo natančneje ocenjeno sušenje lesa po požaru. Za analizo reološkega obnašanja lesenih elementov med in po požaru, pa je predviden razvoj novega mehanskega modela. Numerično modeliranje bo podprto z ustreznimi naprednimi eksperimentalnimi metodami za določitev potrebnih parametrov modelov. V okviru projekta bosta razvita tudi poenostavljena računska postopka za račun dolgotrajnega obnašanja in požarne odpornosti lesenih konstrukcij. S tem bodo rezultati projekta neposredno in takoj uporabni tudi v inženirski praksi. Na projektu bodo sodelovale tri raziskovalne organizacije s področij gradbeništva, lesarstva in preizkušanja materialov, ki imajo dolgoletne izkušnje z eksperimentalnimi raziskavami in numeričnim modeliranjem različnih gradbenih materialov. Rezultati raziskav so relevantni za več znanstvenih področij, hkrati pa predstavljajo tudi velik družbeno ekonomski prispevek, saj bo z novo razvitimi numeričnimi in eksperimentalnimi metodami mogoče doseči gradnjo trajnostih in okolju prijaznih lesenih stavb.