Schválené projekty 2016

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2016

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 55 896 914 Kč

Z toho 2.5% - 1 397 423 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 270 231
EKF  4 459 400
FAST  2 765 016
FS  9 344 371
FEI 13 781 413
HGF  5 130 549
FMMI  7 000 000
VC 10 748 511
CELKEM 54 499 491

KódSP2016/141
Název projektuHodnocení korozních procesů na ocelových konstrukcích ovlivněných usazováním chloridů z chemických rozmrazovacích látek
ŘešitelUrban Viktor Ing.
Školitel projektudoc. Ing. Vít Křivý, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2016 - 31.12.2016
Předmět výzkumuOceli se zvýšenou odolností proti atmosférické korozi, tzv. patinující oceli, jsou nízkolegované oceli, které obsahují malé množství chromu, mědi, niklu, fosforu a dalších legujících prvků. Obsah legujících prvků obvykle nepřesahuje 2 hmotnostní procenta. Důležitá je vyváženost jednotlivých legujících prvků, především kombinace mědi, fosforu a chromu. Za vhodných atmosférických podmínek se na povrchu prvku navrženého z patinující oceli vytváří ochranná vrstva korozních produktů, tzv. patina, která významně zpomaluje rychlost koroze. Historický vývoj patinujících ocelí je podrobně popsán v [1].
První mostní konstrukce z patinující oceli byly postaveny v roce 1964 v Michiganu a v New Jersey [2]. V Evropě se patinující oceli začaly využívat pro nosné stavební konstrukce od konce 60. let (obchodní značky Corten, Patinax, Coraldur, Intradur, Resista, Indaten). V České republice se patinující oceli vyráběly pod obchodní značkou Atmofix. V současné době se patinující oceli využívají především v mostním stavitelství. Použití patinujících ocelí je v mnoha případech ekonomicky výhodné. Náklady na výrobu a montáž konstrukce jsou v porovnání s konstrukcemi chráněnými tradičními systémy protikorozní ochrany obvykle o 2 až 10 % nižší [3]
Základní užitnou vlastností patinujících ocelí je jejich zvýšená korozní odolnost v atmosférických podmínkách. Rozsah publikovaných prací o korozním chování těchto materiálů v různých atmosférických podmínkách je rozsáhlý a zahrnuje různé charakteristiky korozních vrstev [4,5]. Vývoj patinujících ocelí byl vždy doprovázen prováděním rozsáhlých atmosférických korozních zkoušek [6,7]. Dlouhodobé expozice korozních vzorků byly realizovány především za účelem studia korozních procesů v závislosti na korozní agresivitě prostředí, včetně vyhodnocení konkrétních vlivů, jako je například koncentrace SO2 či depozice chloridů v přímořských oblastech. [8] Atmosférické korozní zkoušky byly rovněž realizovány za účelem vyhodnocení různého chemického složení patinujících ocelí [9].
Z provedených prohlídek zaměřených na zhodnocení vývoje korozních produktů vyplývá, že na všech posuzovaných mostních konstrukcích se vytvořila dostatečně ochranná vrstva korozních produktů. V případech, kdy byly na mostní konstrukci identifikovány významné poruchy ve vývoji patiny, měly tyto poruchy vždy lokální charakter. Například u mostů na dálnici D1 u Ostravy, které mají hlavní nosníky ve tvaru svařeného I průřezu, představují plochy s poruchami patiny maximálně 2 % ze všech exponovaných povrchů ocelové konstrukce mostu. U mostů s komorovými hlavními nosníky bylo identifikováno maximálně 0,1 % korozně poškozených ploch.[10]
Nejčetnější příčinou vedoucí k lokálním poruchám ve vývoji patiny jsou netěsnosti v systému odvodnění mostů a mostních závěrů. Poruchy jsou však způsobeny i jevy, které se při návrhu konstrukce složitěji předvídají. Typickým příkladem je usazování chloridových iontů z posypových solí používaných pří zimní údržbě dopravních komunikací. [10]
Tento projekt je zaměřen na sledování vývoje korozních produktů na takto ovlivněných plochách, neboť výsledky systematického výzkumu k dané oblasti nejsou dosud k dispozici.
Výzkum zabývající se problematikou depozice chloridů se zaměřuje především na oblasti ovlivněné mořskou salinitou a nikoliv na vliv depozice plynoucí ze zimní údržby silnic. [8]

[1] P. Albrecht, T.T. Hall: Atmospheric corrosion resistance of structural steels, Journal of Materials in Engineering 2003, 15, pp. 2-24.
[2] R.L. Nickerson: Performance of weathering steel in highway bridges A third Phase Report 1995, Washington: American Iron and Steel Institute, USA.
[3] J.P. Lebet, T.P. Lang: Brücken aus wetterfestem Stahl 2001, Lausanne: ICOM Construction Métallique, Switzerland.
[4] M. Morcillo et al.: Atmospheric corrosion data of weathering steels. A review, Corrosion Science 2013, 77, pp. 6-24.
[5] M. Morcillo et al.: Weathering steels: From empirical development to scientific design. A review, Corrosion Science 2014, 83, pp. 6-31.
[6] P.H. Copson: A Theory of the mechanism of Rusting of Low Alloys Steels in the Atmosphere, proceedings ASTM 45 1945, pp. 554-81.
[7] J.B. Horton: The Rusting of low-alloyed steel in the atmosphere, Pittsburgh regional technical meeting of the American Iron and Steel Institute 1965, pp. 1-24
[8] J. Tidblad: Effects of Air Pollution on Materials and Cultural Heritage: ICP Materials Celebrates 25 Years of Research, International Journal of Corrosion 2012, pp.1-16.
[9] C.P. Larrabee, S.K. Coburn: The Atmospheric Corrosion of Steels as Infl uenced by Changes in Chemical Composition, Proceedings of the First International Congress on Metallic Corrosion. London 1962.
[10] V. Krivy, K. Kreislova, V.Urban: Zhodnocení vývoje patiny na trámových mostech s horní mostovkou navržených z patinujících ocelí. Sborník vědeckých prací Vysoké školy báňské - Technické univerzity Ostrava, řada stavební, číslo 2, ročník 15, rok 2015

Přehled použitých metod:
Laboratorní rozbor a vážení vzorků odebraných z konstrukcí (1 rok expozice, 3 roky expozice)
Odběr korozních vzorků ze stávajících konstrukcí z patinující ocelí
Odběr teplotních čidel a vyhodnocení klimatického prostředí (teploty a relativní vlhkosti)
Vyhodnocení laboratorních výsledků korozních produktů
Regresní analýza vývoje korozních produktů za užití predikčního a konfidenčního modelu

Zapojení jednotlivých členů tým:
Ing. Viktor Urban
- odpovědný řešitel
- instalace a odběr vzorků na konstrukcích, práce ve výškách, měření na konstrukcích
- vyhodnocování experimentálně naměřených údajů
- řešená problematika přímo zapadá do tématu disertační práce “ Spolehlivost konstrukcí vystavených účinkům koroze“
Bc. Monika Kubzová
- spoluřešitel
- vyhodnocování experimentálně naměřených údajů
- řešená problematika přímo zapadá do tématu disertační práce “ Studium korozních procesů na ocelových konstrukcích ovlivněných usazováním chloridů z chemických rozmrazovacích látek používaných při zimní údržbě silnic“
doc. Ing. Vít Křivý, Ph.D.
- školitel a vedoucí projektu

Předchozí dosažené výsledky týmu:
Ing. Viktor Urban - 8 x výstup D + 1x J-Sc (+1x J-Sc v publikaci Materials Research Innovations)
[1] V. Krivy, P.Konecny, V. Urban. Strength properties and chemical composition of materials used in weathering steel bridges, Advanced Materials Research, 739, 2013, 292-297, World Congress on Industrial Materials - Applications, Products and Technologies, WCIM 2013, DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.739.292, 2013
[2] V. Krivy, V. Urban, K. Vavrusova. An innovative prediction model for corrosion processes on weathering steel structures, Civil-Comp Proceedings, 102, 14th International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing, CC 2013
[3] V. Urban, V. Krivy, L. Fabian. Experimental testing of the weathering steel road bridge in Ostrava, Advanced Materials Research, 849, 2014, 228-233, International Conference on Advances and Trends in Engineering Materials and their Applications, ATEMA 2013, DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.849.228, 2013
[4] V. Krivy, V. Urban, L. Fabian. Experimental investigation of corrosion processes on weathering steel structures, Key Engineering Materials, 577-578, 397-400, Trans Tech Publications, Switzerland, doi:10.4028/www.scientific.net/KEM.577-578.397, 2014
[5] V. Krivy, V. Urban, K. Kreislova. Prediction of corrosion processes on weathering steel bridges, Key Engineering Materials, 627, 321-324, 13th International Conference on Fracture and Damage Mechanics, FDM 2014, Azores; Portugal, DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.627.321,2015
[6] V. Krivy, K. Kreislova, V. Urban, K. Vavrusova. Program experimentálních atmosférických korozních zkoušek patinujících ocelí. Koroze a Ochrana Materiálu. 59(1): 7–18. DOI: 10.1515/kom-2015-0007. ISSN 18041213, 2015
[7] V. Urban, V. Krivy, K. Kreislova. The Development of Corrosion Processes on Weathering Steel Bridges. Procedia Engineering, 114, s. 546-554. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.104. ISSN 18777058, 2015
[8] V. Krivy, K. Kreislova, V. Urban. Experimental Corrosion Tests on Weathering Steel Bridges. Solid State Phenomena, 227, s. 537-540. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.227.537. ISSN 1662-9779, 2015
[9] V. Krivy, V. Urban, K. Kreislova: Prediction of Corrosion Processes on Weathering Steel Bridges. In: Key Engineering Materials. 2014, 627, s. 321-324. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.627.321. ISSN 1662-9795






Členové řešitelského týmudoc. Ing. Vít Křivý, Ph.D.
Ing. Monika Kubzová
Ing. Viktor Urban
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Cílem výzkumu je sledování vývoje korozních procesů na plochách ovlivněných usazováním chloridových iontů z posypových solí používaných pří zimní údržbě silničních komunikací. Pozornost bude věnována především plochám ovlivněných zatékáním z netěsného systému odvodnění mostů, rovněž bude sledován možný vliv depozice chloridů rozptýlených v okolí silničních komunikací. Pro možnost vyhodnocení výše uvedených negativních vlivů bude také sledován vývoj korozních procesů na přilehlých plochách s příznivým vývojem korozních vrstev. Experimentálně zjištěné výsledky budou následně analyzovány s využitím statistických metod pro možnost upřesnění analytických predikčních modelů koroze a jejich pozdějších zavedení do technických směrnic. Predikce závislosti bude sloužit jako praktický nástroj pro určování odhadu rychlosti a průběhu vývoje koroze na konkrétních plochách v závislosti na aktuálních naměřených hodnotách při kontrolních prohlídkách konstrukcí z patinujících ocelí.

Soupis úkonů spojených s výzkumnou činností:
- instalace korozních vzorků na ocelové stožáry v blízkosti dopravní komunikace
- odběr korozních vzorků a kontrolní měření vývoje patiny na mostních konstrukcích po 1 a 3 letech expozice vzorku (Silniční most přes trať ČD na silnici II/470 v Ostravě, Silniční most přes řeku Odru na silnici II/470 v Ostravě, Silniční most přes trať ČD na silnici I/56 v Ostravě, Silniční most přes řeku Opavu na silnici I/11 v Opavě)
- publikování článku v bodovaném konferenčním sborníku nebo bodovaném periodiku
- vyhodnocení výsledků korozních úbytků na vybraných konstrukcích
- výsledky budou zakomponovány do disertační práce “ Spolehlivost konstrukcí vystavených účinkům koroze“ Ing. Urbana Viktora
- výsledky budou zakomponovány do disertační práce “Studium korozních procesů na ocelových konstrukcích ovlivněných usazováním chloridů z chemických rozmrazovacích látek používaných při zimní údržbě silnic“ Bc. Moniky Kubzové

Harmonogram prací:
Leden – příprava korozních vzorků a příložek, administrativní záležitosti s povolením přístupu na konstrukce
Březen – instalace korozních vzorků na stožáry podél dopravních komunikací
Duben – odběr vzorků – Most v Opavě
Duben – publikační činnost, příspěvek v periodiku
Květen – odběr vzorků – Most Severní spoj 1
Červenec – odběr vzorků z mostu nad tratí ČD v Ostravě
Duben-Červenec – průběžné vyhodnocování výsledků z předchozích konstrukcí
Srpen-Září – vyhodnocení výsledků v laboratoři SVUOM PRAHA
Říjen – příspěvek ve sborníku zahraniční konference
Listopad-Prosinec – kompletní zpracovaní výsledků, publikační činnost

Předpokládané výstupy:
1 x výstup Jsc (Scopus) – článek se souhrnem výsledků výzkumu - předpoklad časopis Journal Technologi, řešitelé projektu již v tomto časopisu publikovali v roce 2015

1 x výstup Jsc (Scopus) - článek k dílčí konstrukci z patinující oceli - předpoklad časopis ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences

1 x výstup D – (konference evidovaná ve Scopus nebo WoK) - předpoklad konference: Engineering Mechanics 2016 - May 9 – 12, 2016, Svratka, Czech Republic

1 x výstup D – (konference evidovaná ve Scopus nebo WoK) - předpoklad konference: International Conference on Metal Structures ICMS 2016 - 15-17 June, 2016, Zielona Góra, Poland




Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia68500,-68500,-
3. Materiálové náklady2000,-0,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-0,-
5. Služby45700,-44788,-
6. Cestovní náhrady3500,-6412,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory13300,-13300,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady133000,-
Uznané náklady133000,-
Celkem běžné finanční prostředky133000,-133000,-