Schválené projekty 2017

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2017

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 54 573 242 Kč

Z toho 2.5% - 1 364 331 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 210 137
EKF  3 929 534
FAST  2 465 732
FS  9 344 630
FEI 13 996 004
HGF  5 272 251
FMMI  7 123 785
VC  8 743 333
CP  1 123 505
CELKEM 53 208 911

KódSP2017/91
Název projektuAnalýza poruch dřevěných mostů a lávek v ČR
ŘešitelVašková Veronika Ing.
Školitel projektudoc. Ing. Antonín Lokaj, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2017 - 31.12.2017
Předmět výzkumuRozbor stavu problematiky v ČR

Za moderními dřevěnými mostními konstrukcemi dnes často stojí celý tým lidí, který využívá moderní výpočetní metody a nejnovější výrobní technologie. I přes všechny vymoženosti dnešní doby však v mnoha případech nedokáže zhotovit dílo, které by dosáhlo takové životnosti, jaká je požadována pro mostní konstrukci. Alarmující stav dřevěných mostů
a lávek v ČR byl odhalen během předchozího výzkumu v rámci projektů SP2015/185 a SP2016/136. Zhruba na 95 % monitorovaných konstrukcích (z předešlých projektů) byly zaznamenány poruchy nebo jevy (konstrukční detaily,…), které dříve či později mohou způsobit snížení životnosti konstrukce. Některé konstrukce již byly dokonce odstraněny z důvodu nevyhovujícího stavu, a to pouze po jedné dekádě jejich provozu (např. lávka přes řeku Blanici ve Strunkovicích v jižních Čechách). Nalezené poruchy jsou jak závažného charakteru (napadení biologickými škůdci, poškození povětrnostními vlivy) tak i podružného charakteru (zanedbaný stav konstrukce).

V současnosti jsou známy některé faktory, které příznivě ovlivňují životnost dřevěných konstrukcí jako je druh použité dřeviny [1][2], avšak ani tyto známé skutečnosti nevedou k bezchybným návrhům těchto konstrukcí. Literatura také uvádí [3][4], že zastřešení mostní konstrukce může její životnost mnohonásobně zvýšit, avšak z reálného průzkumu konstrukcí vyplývá, že toto tvrzení ne zcela odpovídá skutečnosti, což je doloženo odborným článkem [5].

Je také důležité zmínit to, že je nutné provádět průzkum v rámci našeho území, jelikož také výskyt a kvalita druhů dřevin u nás, je odlišná od ostatních států. Je tedy nutné zaměřit se právě a pouze na Českou republiku, případně její bezprostřední okolí.

Hlavním cílem tohoto projektu je navrhnout taková řešení, která by vedla ke zlepšení stavu dřevěných mostů a lávek v České republice. Výsledky projektu poslouží k vytvoření podkladů pro projektanty. Jedním z výstupů tohoto projektu, kromě odborných článků, budou právě tyto podklady. V nich budou uvedeny hlavní konstrukční zásady pro návrh konstrukcí a také schémata těch konstrukčních detailů (3-4 ks), které budou vyhodnoceny jako zásadní pro životnost konstrukce.

Součástí tohoto projektu bude také rozšíření databáze monitorovaných konstrukcí (2-3 ks), ze které bude možno doplnit statistiku poruchovosti dřevěných mostů a lávek, což pozitivně ovlivní relevantnost výsledků. V rámci monitoringu konstrukcí bude provedena vizuální prohlídka, která odhalí vady konstrukce. Budou sledovány veličiny, jako je teplota a vlhkost konstrukce, dále pak poškození konstrukcí v souvislosti jak s biotickými, tak i abiotickými činiteli. Co se týče biotických činitelů, bude sledován výskyt dřevokazných hub, dřevokazného hmyzu, řas a plísní. K abiotickým vlivům pak patří především poškození lávek atmosférickou korozí. Všechny dříve jmenované činitele již byly zaznamenány na dlouhodobě monitorovaných konstrukcích (cca 10 ks). Většina poruch se vyskytuje hned na několika konstrukcích a chyby v návrzích se často opakují. Je tedy zjevné, že analýza těchto poruch je nevyhnutelná, pokud se má stav dřevěných lávek a mostů v ČR zlepšit.

Na nově vytipovaných konstrukcích pak budou vykonány také zatěžovací zkoušky, a to jak statické, tak i dynamické. Pro tyto zkoušky bude nutné vytvoření numerických MKP modelů, aby bylo možné porovnání výsledků zatěžování. Statické zkoušky budou vykonány ve většině případů, volba dynamické zkoušky se bude odvíjet od typu jednotlivých konstrukcí, a to s ohledem na to, zda je možné v konstrukci vyvodit kmitání reálně dostupnými prostředky. Zatěžovací zkoušky slouží jako zpětná vazba pro projektanty konstrukcí, mohou odhalit případné nesrovnalosti mezi numerickým modelem a reálným chováním konstrukce.

Přínosem projektu je také zapojení studentů doktorského studia, jejichž témata disertačních prací se buďto shodují nebo prolínají s tímto dlouhodobým výzkumem. Hlavním řešitelem je Ing. Veronika Vašková, jejíž téma disertační práce „Problematika vad a poruch dřevěných mostů a lávek“ se plně shoduje s tématem tohoto projektu. Ing. Lenka Poništová, jejíž disertační práce se zabývá lepenými spoji dřevěných konstrukcí, bude moci využít dlouhodobého sledování konstrukcí a tím i jejich spojů, které jsou vystaveny povětrnostním podmínkám, případně pak bude moci uplatnit nově nabyté zkušenosti nejen z diagnostiky konstrukcí.

Citace

[1] REINPRECHT, L. Ochrana dreva: vysokoškolská učebnica. Vo Zvolene: Technická univerzita, 2008. ISBN 9788022818636.

[2] BOBEKOVÁ, E. Mosty a lávky na báze dreva. Stavebné materiály. 2012. http://www.asb.sk/stavebnictvo/drevostavby/mosty-alavky-na-baze-dreva.

[3] VILČ, M., SOCHOREC, M. Dřevěná lávka pro chodce a cyklisty u hradu Veveří. Časopis stavebnictví. 2008, 08(08).

[4] KUKLÍK, P., KUKLÍKOVÁ, A. Dřevěné mosty a lávky. Lesnická práce. 2002. http://www.agris.cz/clanek/125574/drevene-lavky-a-mosty

[5] FOJTÍK, R., LOKAJ, A., MAREČEK, D. Diagnostics of footbridge over the Jizera river in Benešov. Applied Mechanics and Materials. Volume 752-753, Trans Tech Publication Ltd, 2015, p. 124-131, ISSN 1660-9336


Přehled použitých metod

• Vizuální prohlídka
Základní metodou, která bude v rámci projektu využívána, je vizuální prohlídka. Prohlídka odhalí stávající stav mostní konstrukce, její slabiny či poruchy. Prohlídka bude provedena na všech nově vytipovaných konstrukcích (2-3 ks) a na většině dlouhodobě monitorovaných konstrukcí (cca 10 ks).

• Měření teploty
Nedílnou součástí sledování konstrukcí je zaznamenání teploty dřeva, a to pomocí optických
bezdotykových teploměrů. Bezdotykovými teploměry Fakulta stavební disponuje. Sledování teploty je nutné pro následné vyhodnocení dalších veličin.

• Měření vlhkosti
Dalším sledovaným parametrem je vlhkost konstrukce. Zjišťování vlhkosti dřeva je zásadní pro životnost stavu konstrukce. Toto měření je prováděno pomocí odporového vlhkoměru, který je určen přímo pro tento účel. Odporovým vlhkoměrem disponuje laboratoř FAST.

• Měření tvrdosti
Pro stanovování tvrdosti dřeva bude využíváno přístroje Pilodynu, který patří mezi nejméně invazivní, a proto je vhodný pro již realizované konstrukce. Tohoto postupu bude užito pouze v případě, že k tomuto svolí správce stavby. Sledování tvrdosti je důležité pro následné vyhodnocení dalších veličin. Tímto zařízením laboratoř FAST taktéž disponuje.

• Statická zatěžovací zkouška
Na vybraných konstrukcích bude provedena statická zatěžovací zkouška, která přinese základní parametry, mezi které patří průhyb pod známým zatížením, a také změna napjatosti v krajních vláknech. Pro měření průhybu bude užito snímačů dráhy a pro změnu napjatosti v krajních vláknech bude užito fóliových a strunových tenzometrů. Snímače dráhy a strunové tenzometry jsou k dispozici v laboratoři FAST. Fóliové tenzometry bude nutné pro měření zakoupit.

• Dynamická zatěžovací zkouška
Dalším diagnostickým postupem bude stanovení dynamických parametrů konstrukce. Pro tento účel bude užito snímačů zrychlení, na jejichž základě budou stanoveny dynamické vlastnosti konstrukce. Snímači v minimální míře disponuje laboratoř FAST.

• Vytvoření MKP modelů
Nezbytnou nutností pro návrh osazení snímačů je orientační numerický model, který bude proveden v programu SCIA Engineer, který byl již pro tyto účely úspěšně využit v předcházejících projektech. Tohoto programu bude využito pro porovnání naměřených dat s MKP modelem.


Zdůvodnění zapojení členů týmu:

→ Ing. Veronika Vašková
• řízení a koordinace projektu
• vytipování nových konstrukcí (2-3 ks)
• příprava a provedení diagnostiky nově vytipovaných konstrukcí (1-2 ks)
• provedení prohlídek nově vytipovaných konstrukcí (2-3 ks)
• vyhodnocení zatěžovacích zkoušek
• prohlídky stávajícího stavu dlouhodobě sledovaných konstrukcí (cca 10 ks)
• vyhodnocení celkových výsledků a tvorba výstupů
• publikační činnost

→ Bc. (Ing.) Lenka Poništová
• účast při diagnostice nově vytipovaných konstrukcí (1-2 ks)
• prohlídky nově vytipovaných konstrukcí (2-3 ks)
• tvorba MKP modelů (2-3 ks)
• publikační činnost

→ doc. Ing. Antonín Lokaj, Ph.D.
• odborná konzultace

→ Ing. Roman Fojtík, Ph.D.
• dohled a účast při diagnostice konstrukcí


Dosažené výsledky členů týmu

• Ing. Veronika Vašková

VAŠKOVÁ, V., FOJTÍK, R., PUSTKA, D. Monitoring and Failures of Footbridges Made from Glued Laminated Wood. Procedia Engineering [online]. 2016, 142, 87-91 [cit. 2016-12-12]. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.02.017. ISSN 18777058. Dostupné z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1877705816003817


• Ing. Roman Fojtík, Ph.D.

VAVRUŠOVÁ, K., LOKAJ, A., MIKOLÁŠEK, D., FOJTÍK, R., ŽÍDEK, L., Longitudinal glued joints of timber beams and the influence of quality manufacturing onto their carrying capacity, In Wood research. Volume 61(4). Slovak forest products research institute, Bratislava, 2016, pp.
573-582.

RUMLOVÁ, J. - FOJTÍK,R. The Timber Tie Beam: The Analysis of Spatial
Framework Joint. 1st International Conference on Structural Integrity, ICSI 2015; Funchal,
Madeira. 2015, s. 132-139

CECHÁKOVÁ, V. - ROSMANIT, M. - FOJTÍK, R. FEM modeling and
experimental tests of timber bridge structure. 23rd Czech and Slovak
International Conference on Steel Structures and Bridges 2012; Podbanske;
Členové řešitelského týmudoc. Ing. Roman Fojtík, Ph.D.
doc. Ing. Antonín Lokaj, Ph.D.
Ing. Lenka Kubíncová
Ing. Veronika Vašková
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Cíl výzkumu

Hlavním cílem projektu je vyhodnocení příčin vzniku poruch na dřevěných mostech a lávkách. Na základě vyhodnocení budou vytvořeny podklady pro projektanty těchto konstrukcí v ČR. Podklady budou obsahovat nejdůležitější konstrukční zásady spolu se schématy konstrukčních detailů (3-4 ks), které hrají zásadní roli v životnosti dřevěných konstrukcí.

V rámci projektu je nutné realizovat prohlídky na nově vytipovaných konstrukcích (2-3 ks), aby bylo možné doplnit soubor již naměřených dat (vlhkost, teplota, biologické napadení, atmosférické poškození, konstrukční řešení,…), což přispěje k vyšší relevantnosti výsledků celého projektu. Dále je nutné další sledování vybraných, již monitorovaných konstrukcí (z předešlých projektů), aby bylo možné vyhodnotit vyskytující se poruchy také z dlouhodobého hlediska.

Získané poznatky o životnosti dřevěných konstrukcí by měly přispět ke správnému návrhu nových konstrukcí a ke zlepšení stavu konstrukcí stávajících, což by mělo přispět k celkovému zlepšení stavu dřevěných mostů a lávek v ČR.


Očekávané výstupy:

• podání jednoho článků do časopisu Jsc. nebo Jimp.
• podklady pro disertační práce (Ing. Veronika Vašková, Ing. Lenka Poništová)
• vytvoření podkladů pro projektanty


Harmonogram

→ BŘEZEN - DUBEN
• vytipování nových konstrukcí

→ KVĚTEN
• tvorba MKP modelů
• diagnostika nově vytipovaných konstrukcí
• obhlídka nově vytipovaných konstrukcí

→ ČERVEN - SRPEN
• obhlídka dlouhodobě sledovaných konstrukcí
• analýza dat z diagnostiky konstrukcí
• analýza zjištěných poruch ze všech monitorovaných konstrukcí

→ ZÁŘÍ - PROSINEC
• vyhodnocení všech dat z prohlídek dřevěných mostů a lávek
• tvorba výstupů (konstrukční zásady a konstrukční detaily)

Publikační činnost bude probíhat průběžně celý rok 2017.

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. Stipendia76000,-76000,-
3. Materiálové náklady2000,-734,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek1000,-1079,-
5. Služby5000,-8057,-
6. Cestovní náhrady6000,-4130,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory10000,-10000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady100000,-
Uznané náklady100000,-
Celkem běžné finanční prostředky100000,-100000,-