Schválené projekty 2012

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2012

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 40 767 tis.Kč

Z toho 2.5%  - 1 019 175 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakultačástka v  Kč
FBI 1 135 000
EKF 5 252 000
FAST 2 282 000
FS 7 631 476
FEI 9 323 810
HGF 6 829 216
FMMI 7 293 498
CELKEM 39 747 000

(825,-Kč rezerva)

KódSP2012/185
Název projektuStanovení deformačních a pevnostních charakteristik konstrukcí ze slaměných balíků.
ŘešitelKonečný Petr doc. Ing., Ph.D.
Školitel projektu
Období řešení projektu01.01.2012 - 31.12.2012
Předmět výzkumuProjekt je zaměřen na ověření možnosti využití slaměných balíků jako materiálu pro nosné stěnové stavební konstrukce z hlediska deformačních a pevnostních parametrů.
Slaměné balíky se ve stavebnictví využívají jako výplňový a tepelně izolační materiál. Mohou být ale použity i jako nosná stěnová konstrukce viz. [1] a [2]. Pro stavbu nosných stěn se slaměné balíky používají jako klasický kusový stavební materiál, který se vyztužuje kleštinovým věncem v úrovni stropu. Ten umožňuje vnesení primární deformace pomocí předpínacích pásů nebo armování. Smykové spolupůsobení jednotlivých balíků je dále zajištěno pomocí kolíků, které propojují jednotlivé slaměné balíky v celé ploše nosné stěny.
Při projektování a výstavbě ze slaměných balíků se v současné době využívá pouze empirických zkušeností a znalostí zejména ze zahraničních realizací. Požadavky na mechanicko-fyzikální vlastnosti slaměných balíků jsou zohledněny pouze doporučenou objemovou hmotností, kterou by měl slaměný balík určený pro nosnou stěnu mít. Stanovením materiálových a deformačních charakteristik slaměných balíků využitelných pro nosné stěnové konstrukce bude možno optimalizovat návrh těchto konstrukcí. Ověří se také výsledky výzkumu pevnostních vlastností slaměných balíků, prováděných v zahraničí [1]. Ty uvádí nosnost slaměného balíku mezi 10 až 20 kPa ([2]) při stlačení 1.25 %. [1] dále uvádí zhruba lineární závislost mezi napětím a přetvořením. Výsledky měření vzorků slaměných balíků v laboratoři budou využity pro numerickou inverzní analýzu konstrukce nosné stěny. Následně budou porovnány výsledky numerické analýzy s experimentálním měřením deformací reálného vzorku slaměné stěny při zatížení. Experimentální měření bude provedeno na zatěžovací lavici Fakulty stavební.

Inovativnost projektu
Zajímavé z hlediska numerického modelování slaměné nosné stěny, je zejména ověření závislosti deformace na zatížení a porovnání těchto hodnot s hodnotami deformací reálného vzorku. Dále získání hodnot pevnosti (či obdobného parametru) důležitého pro návrh konstrukcí ze slaměných balíků.

Metodika
1) Stanovení deformačních a pevnostních charakteristik slaměných balíků:
Výzkum se v první etapě zaměří na získání parametrů základního skladebného prvku – slaměného balíku o rozměrech cca. 60 x 50 x 35 cm.
Balíky slámy budou namáhány tlakem v hydraulickém lisu (typu EU 100). Na základě zkoušek bude vyhotoven pracovní diagram.
Budou zkoumány 4 alternativy v závislosti na hustotě slámového balíku. Pro každou hustotu bude zvoleno 10 vzorků. Pro zvolených 4 x 10 vzorků bude vyhotoven pracovní diagram.
Z pracovního diagramu bude ověřen předpoklad lineárního chování materiálu a zjištěna hodnota únosnosti při přijatelné deformaci. Dále bude ověřena příčná roztažnost materiálu.
Další částí projektu bude zkoumání závislosti pevnosti slaměných balíků na základě jejich vlhkosti. Budou stanoveny pracovní diagramy a moduly pružnosti u čtyř skupin balíků slámy s konstantní objemovou hmotností ale rozdílnou vlhkostí.
2) Zkoušky dotvarovaní slaměných balíků:
Dále bude zkoumán vliv dlouhodobého zatížení a pro zvolené 4 hustoty bude sledován vliv dotvarování slámy. Balíky se zatíží vhodným konstantním zatížením a odečte se počáteční deformace. Dále se bude v pravidelných intervalech sledovat velikost nárůstu deformace.
3) Numerická analýza, experimentální měření reálného vzorku nosné stěny:
Průběh zkoušek bude pomocí inverzní numerické analýzy vyhodnocen s cílem odhadnout vhodné parametry pro numerické modelování, a to zejména modul pružnosti E a poissonovu konstantu . S využitím materiálových parametrů bude navrženo konstrukční řešení, geometrie a velikost zatížení pro experimentální zkoušku vzorku nosné stěny ze slaměných balíků v měřítku 1/1.
Následně budou pomocí numerického modelu připraveny zatěžovací parametry zkušebního vzorku stěny. Budou stanoveny předpokládané velikosti deformací při zvoleném zatížení.
Numerické výsledky budou ověřeny na reálném vzorku slaměné nosné stěny. Vzorek slaměné stěny bude přibližně o rozměrech 2 x 1,8 m. Zkouška stěny bude provedena s využitím zkušebního „standu“, který je postaven vedle garáží v areálu FAST VŠB-TUO.

Časový plán
Březen až srpen – zkoušky v lisu – tvorba pracovního diagramu;
Březen až říjen – zkoušky dotvarování
Červenec - říjen – numerická analýza, zkouška zatížení reálného vzorku nosné stěny ze slaměných balíků.


Možné úskalí
• Znalost materiálových charakteristik na úrovní jednoho balíku umožňuje pouze hrubou představu o chování celého systému.
• Při modelování příčné deformace bude obtížné získat reprezentativní hodnotu parametrů slámového balíku.

Literatura
[1] Minke G. Mahlke F. Stavby ze slámy, Hel, 2009, ISBN: 978-80-86167-31-2
[2] California Straw Bale Code.

Koordinátor projektu:
Vzhledem k možné provázanosti projektů SP2012/185 a SP2012/121+122 s ohledem na zkoumaný materiál (balíky slámy) bude tyto projekty koordinovat Doc. Ing. Jaroslav Solař, Ph.D.

Členové řešitelského týmuIng. Michal Hamala
Ing. Lucie Hurdálková
doc. Ing. Petr Konečný, Ph.D.
Ing. Jiří Teslík, Ph.D.
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Očekávané výsledky
• Pracovní diagram chování slámového stěnového prvku popisující závislost mezi zatížením a deformaci.
• Mez únosnosti při tolerovatelné deformaci a mez pevnosti materiálu popisující destrukci konstrukce v tlaku.
• Inverzní analýzou provedeného experimentu získat reprezentativní hodnoty modulu pružnosti a poissonova součinitele.
• Data získaná inverzní analýzou budou využita pro matematické modelování konstrukcí ze slaměných balíků.
• Porovnání dat z matematického modelování s výsledky experimentálního měření reálné konstrukce.
• Výsledky projektu budou prezentovány na odborných konferencích zaměřených na pasivní a ekologickou výstavbu a v odborném tisku (např. Stavební obzor či Sborník vědeckých prací fakulty stavební).

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
40200,-40114,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)30000,-30000,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti10200,-10114,-
2. Stipendia10000,-10000,-
3. Materiálové náklady12500,-15945,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-0,-
5. Služby7300,-5958,-
6. Cestovní náhrady11000,-8983,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory9000,-9000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady90000,-
Uznané náklady90000,-
Celkem běžné finanční prostředky90000,-90000,-