Schválené projekty 2018

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2018

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 55 008 271 Kč

Z toho 2.5% - 1 375 200 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 169 170
EKF  3 711 750
FAST  2 600 000
FS  8 523 694
FEI 14 727 528
HGF  6 164 359
FMT  7 136 570
VC  9 600 000
CELKEM 53 633 071

KódSP2018/128
Název projektuOverenie možností priečne predpätých drevobetónových prvkov pre potreby mostných konštrukcií
ŘešitelKubíncová Lenka Ing.
Školitel projektuprof. Ing. Antonín Lokaj, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2018 - 31.12.2018
Předmět výzkumuPredmet výskumu v rámci projektu

Navrhovaný projekt sa zaoberá overením a analýzou možností priečne predopnutých drevobetónových prvkov pre výstavbu mostných objektov. Tento konštrukčný systém sa do dnešnej doby nezačal používať, preto sa dá považovať za inovatívny. Existujú však konštrukčné systémy, na ktorých je nový konštrukčný systém založený, a to priečne predopnuté drevené mostné objekty a drevobetónové spriahnuté mostné objekty, ktorých diagnostika bude podkladom pre výskum nového konštrukčného systému. Súčasťou práce je okrem diagnostiky reálnych mostných objektov aj vytvorenie zmenšených modelov kompozitných priečne predopnutých drevobetónových nosníkov, kde budú sledované dlhodobé zmeny predpätia s vplyvom prostredia. Tri vytvorené modely budú testované v klimatických komorách pre získanie dát zo zrýchlených cyklov a jeden zmenšený model bude umiestnený do exteriéru. Predmetom meraní na reálnych objektoch bude kontrola vlhkosti a teploty. V prípade zmenšených modelov budú sledované hodnoty meniacej sa vlhkosti v styku betónovej dosky a drevených predopnutých nosníkov a zmeny predpätia vneseného do nosníkov pomocou vysokopevnostných závitových tyčí. Dáta namerané počas diagnostík reálnych mostných objektov budú porovnané s dátami nameranými počas skúšok na zmenšených modeloch.

Rozbor stavu problematiky v ČR a vo svete

V posledných rokoch sa do popredia dostáva drevo, ako materiál na výstavbu rôznych konštrukcií a aj mostných objektov. V Českej republike bol v roku 2016 postavený prvý drevobetónový spriahnutý mostný objekt [1], konkrétne lávka tvorená oblúkovým prostým nosníkom tvoreným drevenými nosníkmi so spriahnutou železobetónovou doskou triedy betónu C30/37 a drevenými nosníkmi z lepeného lamelového dreva GL28h. Mostovka zo železobetónu je s oblúkovými drevenými nosníkmi spriahnutá pomocou špeciálnych vrutov typu VB-48-7,5x100 umiestnených vždy vo dvojici do kríža pod uhlom 45°. Vo svetovom miere sa prvé spriahnuté drevobetónové mostné objekty začali stavať v roku 1932. priečne predopnuté drevené mostné objekty sa začali stavať a skúmať v Kanade v Ontariu v roku 1976 [2].
Problematikou relaxácie predpínacej výstuže drevených nosníkov pod vplyvom vlhkosti a zmenou zaťažovania sa zaoberali Kanadský výskumníci P.Quenneville a K. Van Dalen, a to v článkoch[3], kde sa zaoberali teoretickou štúdiou a vytvorením reologických modelov a v [4], kde skúmali dve skupiny predopnutých nosníkov z douglasového dreva ktoré boli vystavené zaťaženiu približne 38 kN a predopnuté na približne 2MPa. Prvá skupina bola sledovaná pri teplote 20°C a vlhkosti prostredia 50% a druhá pri teplote 20°C vlhkosti prostredia 80% po dobu 9 mesiacov. V článku poukazujú na to, že zmena relatívnej vlhkosti prostredia priamo ovplyvňuje pokles predpínacieho napätia. Spriahnutých drevobetónovými prvkami a ich spolupôsobením sa podrobnejšie výskumník M. Fragiacomo, B. L. Deam a L. S. Gross v článku [5] a samostatne M. Fragiacomo v článku [6], kde sa zaoberá šmykovým spojením a vlhkosťou a teplotou v mieste spojenia drevených nosníkov a betónovej dosky V tomto prípade sú numerické výpočty porovnávané s výpočtovými modelmi.

Citácie

[1] JIRKA, Ondřej. První spřažené dřevobetonové lávky v ČR. Stavebnictví. 2017, 01-02/17(1), 5-9.

[2] RITTER, Michael. Timber Bridges: Design, Construction, Inspection and Maintenance. Washington: Structural Engineer United States Department of Agriculture, 1990.

[3] QUENNEVILLE, P. and VAN DALEN, K., 1994. Relaxation behaviour of prestressed wood assemblies. Part 2: theoretical study. Canadian journal of civil engineering, 21(5), pp. 744-751.

[4] QUENNEVILLE, P. and VAN DALEN, K., 1994. Relaxation behaviour of prestressed wood assemblies. Part 1: experimental study. Canadian journal of civil engineering, 21(5), pp. 736-743.

[5] DEAM, Bruce L., Massimo FRAGIACOMO a L. Shane GROSS. Experimental behaviour of prestressed LVL-concrete composite beams. Journal of structural Engineering. 2008(5), 801-809. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2008)134:5(801).

[6] FRAGIACOMO, Massimo. Long-term behaviour of timber-concrete composite beams. II: Numerical analysis and simplified evaluation. Journal of structural Engineering. 2006(1), 23-33. DOI: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2006)132:1(23). ISSN 07339445.

Prehľad použitých metód

• Diagnostika na vybraných objektoch

Základnou metódou využitou v rámci projektu je vizuálna prehliadka vopred vybraných mostných objektov. Prehliadka má za účel odhaliť momentálny stav konštrukcie. Súčasťou diagnostiky bude meranie vlhkosti pomocou odporového vlhkomera, ktorý je určený priamo na tento účel. Odporový vlhkomer je vo vlastníctve laboratória FAST. Nedeliteľnou súčasťou je sledovanie teploty optickými bezdotykovými teplomermi, ktoré sú takisto vo vlastníctve laboratória FAST.

• Experimentálne overenie zmenšených modelov

Ďalšou metódou, ktorá je využitá je experimentálne overenie zmenšených modelov prvkov, kde budú sledované hodnoty teploty pomocou optických bezdotykových teplomerov. Meranie bude zamerané na zmeny vlhkosti v mieste styku betónovej dosky a drevených nosníkov. Hodnoty budú získané pomocou snímača na meranie vlhkosti FHA636MF. Dôležitou súčasťou práce sú hodnoty zmien predpätia merané pomocou snímača sily K-181.

Odôvodnenie zapojenia jednotlivých členov tímu

Ing. Lenka Poništová
• riadenie a koordinácia projektu
• príprava na prevedenie diagnostiky na vopred vybraných mostných objektoch (2 ks)
• prevedenie prehliadok na vopred vybraných mostných objektoch (2 ks)
• vyhodnotenie realizovaných meraní na vybraných mostných konštrukciách
• vytvorenie skúšobných zmenšených modelov (4 ks)
• sledovanie zmenšených modelov v klimatických komorách (3 ks)
• sledovanie zmenšeného modelu v exteriéry (1 ks)
• vyhodnotenie výsledkov zo zmenšených modelov
• porovnanie výstupov z diagnostík a z meraní na zmenšených modeloch
• tvorba výstupov
• publikačná činnosť
• projekt SGS priamo nadväzuje na dizertačnú tému Výskum v oblasti predpínaných drevených lávok

Ing. Ondřej Miller
• spolupráca pri vytvorení zmenšených modelov (4 ks)
• projekt SGS prinesie skúsenosti s diagnostikou konštrukcií
• téma dizertačnej práce je Modelování ocelových konstrukcí vystavených rázovému zatížení

doc. Ing. Antonín Lokaj, Ph.D.

• odborné konzultácie

Dosiahnuté výsledky členov tímu

Ing. Lenka Poništová

1 x D výstup – Matec web of conferences

• VAŠKOVÁ, V., PONIŠTOVÁ, L., FOJTÍK, R. Dynamics effects on a wooden footbridge. MATEC Web of Conferences [online]. 2017, 107, DOI: 10.1051/matecconf/201710700012,ISSN: 2261236X. Dostupné z: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/abs/2017/21/matecconf_dyn2017_00012/matecconf_dyn2017_00012.html




Odôvodnenie finančných požiadavkov:

Štipendiá:
- Ing. Lenka Poništová - 98 000,- V projekte sa jedná o veľmi zložitú a náročnú úlohu, inovatívne chovanie konštrukčných prvkov, s čím je spojená veľká teoretická a praktická časová náročnosť.
- Ing. Ondřej Miller - 10 000,-

Materiálové náklady: 13 250,-
- materiál na zmenšené modely, betón, oceľová výstuž, drevo, spojovacie prostriedky, príslušenstvo na meranie a diagnostiku, kancelárske potreby

Služby: 27 000,-
- publikačné náklady (2x Jsc. alebo Jsc. a Jimp), skúšky v laboratóriách

Cestovné náhrady:
- cesta na meranie in situ (Košice, Benešov), ubytovanie počas merania
Členové řešitelského týmuprof. Ing. Antonín Lokaj, Ph.D.
Ing. Ondřej Miller
Ing. Lenka Kubíncová
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Cieľ výskumu

Hlavným cieľom projektu je stanovenie základných okrajových podmienok a parametrov pre návrh drevobetónových priečne predpätých mostných objektov. Získané poznatky bude možné využiť ako podklady pre ďalší výskum smerujúci k praktickej aplikácii.

Očakávané výstupy

• dve publikácia typu Jsc. alebo Jimp. (časopis ARPN)
• podklady pre dizertačnú prácu (Ing. Lenka Poništová)

Harmonogram

03-06/2018 výroba zmenšených modelov, zahájenie cyklických skúšok v laboratóriách
05-08/2018 diagnostika dvoch reálnych mostných objektov (Košice, Benešov)
06-09/2018 vyhodnocovanie získaných dát
09-12/2018 publikačná činnosť
Sledovanie zmenšených modelov bude prebiehať priebežne celý rok 2018.

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. Stipendia108000,-108000,-
3. Materiálové náklady13250,-34225,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek3750,-7050,-
5. Služby27000,-4314,-
6. Cestovní náhrady10000,-8411,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory18000,-18000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady180000,-
Uznané náklady180000,-
Celkem běžné finanční prostředky180000,-180000,-