Schválené projekty 2019

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2019

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 55 404 010 Kč

Z toho 0,18 % - 99 192 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 433 100
EKF  3 711 635
FAST  2 600 000
FS   8 127 164
FEI 15 797 594
HGF   5 859 651
FMT  7 597 824
VC 10 177 850
CELKEM 55 304 818

KódSP2019/126
Název projektuVliv mechanického poškození na difuzi chloridů v železobetonové konstrukci
ŘešitelHorňáková Marie Ing.
Školitel projektudoc. Ing. Petr Konečný, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2019 - 31.12.2019
Předmět výzkumuPŘEDMĚT VÝZKUMU
Předkládaný projekt je zaměřen na zlepšení určování životnosti železobetonových konstrukcí vystavených působení chloridů. V projektu bude zkoumán účinek mechanického poškození betonu (poměrné přetvoření) na pronikání chloridů do konstrukce, a to konkrétně na betonových kruhových deskách vyztužených drátky (6 kruhových desek o průměrů 1m, 3 typy uloženy v roztoku NaCl, 3 typy uloženy ve vodě). Poškození bude změřeno pomocí optické metody DIC (Digital Image Correlation). DIC je nedestruktivní a bezkontaktní metoda používaná k přesnému měření povrchového poškození vzorku [1]. Tyto desky poté budou umístěný do roztoku NaCl po dobu 90 dnů. Následně bude stanoven chloridový profil a výsledky budou porovnány s numerickým modelem.
Difuze chloridů do betonových konstrukcí je důležitým faktorem při určování trvanlivosti železobetonových mostů vystavených působení posypových solí. Chloridy pronikají do krycí vrstvy výztuže a po dosažení chloridového prahu v úrovni výztuže začíná výztuž korodovat. Výztuž v místě koroze zmenšuje svou průřezovou plochu a tím pádem i svou únosnost. Vlivem koroze také odprýskává betonová krycí vrstva, což vede k odhalování výztuže a tím pádem i rozsáhlejší korozi. Snížená životnost takové konstrukce vede ke zvýšeným nákladům na životní cyklus a tím i k nadměrným výdajům z veřejných rozpočtů. Bádání v této oblasti tedy napomáhá zkvalitnění navrhování těchto konstrukcí a z toho vyplývá i snížení nákladů na jejich údržbu [2], [3], [4], [5].
V projektu budou zkoumány drátkobetony s různým stupněm vyztužení z hlediska chování v agresivním prostředí. Výzkum na toto téma na Katedře stavební mechaniky VŠB – TUO již probíhá; tento projekt je inovativní v použitých měřicích přístrojích (DIC) a také ve zkoumání vlastností drátkobetonů s cihelnou matricí při dlouhodobé penetraci chloridy se zaměřením na riziko vzniku koroze. Tento typ betonu je z hlediska únosnosti v současné době testován na Technologické universitě v Koszalinu. Použití recyklovaných materiálů do betonu je relativně běžné (často se používá například i recyklovaný beton, jehož trvanlivost s ohledem na pronikání chloridů byla prozkoumaná v [6]), proto je třeba se zaměřit na trvanlivost takové betonové směsi.
Výsledkem projektu bude zhodnocení využití drátkobetonu s ohledem na agresivní podmínky prostředí a vlivu mechanického poškození na pronikání chloridů.
Projekt úzce souvisí s tématem disertační práce hlavního řešitele.


Literatura

[1] CORR, David, Matteo ACCARDI, Lori GRAHAM-BRADY a Surendra SHAH. Digital image correlation analysis of interfacial debonding properties and fracture behavior in concrete. Engineering Fracture Mechanics. 2007, 74(1-2), 109-121. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2006.01.035. ISSN 00137944. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0013794406000518

[2] HOOTON, R.D., THOMAS, M.D.A., STANDISH, K. Testing the Chloride Penetration Resistance of Concrete: A Literature Review: FHWA Contract DTFH61-97-R-00022 Prediction of Chloride Penetration in Concrete. Washington, D.C. [USA]: Federal Highway Administration, 2001, 405 s.

[3] ŠMERDA, Z., J. ADÁMEK, Z. KERŠNER, V. MELOUN, V. MENCL, D. NOVÁK, P. ROVNANÍKOVÁ a B. TEPLÝ. Trvanlivost betonových konstrukcí. Praha: Informační centrum ČKAIT, 1999. ISBN-8090269788.

[4] GHOSH, P. Computation of Diffusion Coefficients and Prediction of Corrosion Initiation of Concrete Structures. Salt Lake City, UT [USA], 2011. Doktorská disertační práce. University of Utah. Vedoucí práce P.J. Tikalsky.

[5] KONEČNÝ, Petr. VYHODNOCENÍ TRVANLIVOSTI ŽELEZOBETONOVÝCH MOSTOVEK S OHLEDEM NA VLIV CHLORIDŮ A NA ROZPTYL VSTUPNÍCH PARAMETRŮ. Ostrava, 2015. Habilitační práce. Vysoká škola Báňská - Technická Univerzita Ostrava.

[6] ANN, K.Y., H.Y. MOON, Y.B. KIM a J. RYOU. Durability of recycled aggregate concrete using pozzolanic materials. Waste Management. 2008, 28(6), 993-999. DOI: 10.1016/j.wasman.2007.03.003. ISSN 0956053X. Dostupné také z: http://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0956053X07001055


PŘEHLED POUŽITÝCH METOD
- NORDTEST NTBuild 443
- Určení chloridového profilu na betonových vzorcích vystavených chloridům – AgNO3 spray test, titrační metoda.
- ČSN EN 14629 – Stanovení obsahu chloridů v zatvrdlém betonu.
- Statistických výpočtu v programu Excel a Matlab.

HARMONOGRAM PRACÍ:
leden – březen – příprava výzkumu, příprava numerických modelů kruhových desek,
březen - červen – betonování vzorků, laboratorní zkoušení vzorků,
květen – účast na konferenci Modelování v Mechanice 2019 a XIX Scientific Conference for Civil Engineering PhD Students (2 nebodované příspěvky),
květen – červenec – příprava článku pro konferenci ICNAAM 2019, Řecko,
srpen – listopad – vyhodnocení zkoušek, příprava druhé publikace,
září – účast na konferenci ICNAAM 2019, Řecko (příspěvek D).
listopad/prosinec – zaslání příspěvku do časopisu Computers and Concrete (příspěvek Jimp),


ZDŮVODNĚNÍ ZAPOJENÍ JEDNOTLIVÝCH ČLENŮ
Ing. Marie Horňáková – koordinace a vyhodnocení měření, chemické rozbory, sepsaní článků, výjezd na konferenci (cca 5 h/týdně).
Ing. Nela Freiherrová – statistické vyhodnocení, příprava a kontrola článků (cca 2/h týdně).
Ing. Petr Lehner – kontrola numerických modelů, pomoc při testování (ukončení studia v průběhu roku 2019),
Ing. Jakub Flodr – kontrola numerických modelů, pomoc při testování.

PŘEDCHOZÍ NEJVÝZNAMĚJŠÍ DOSAŽENÉ VÝSLEDKY ČLENŮ TÝMU:

HORŇÁKOVÁ, Marie, Petr KONEČNÝ a Petr LEHNER. PRAVDĚPODOBNOSTNÍ POSOUZENÍ INICIACE KOROZE NA ŽELEZOBETONOVÉ MOSTOVCE, Modelování v mechanice 2018: sborník příspěvků vědecké konference, Ostrava: Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, 2015. ISBN 978-80-248-3756-7
Členové řešitelského týmuIng. Jakub Flodr
Ing. Nela Freiherrová
Ing. Marie Horňáková
doc. Ing. Petr Konečný, Ph.D.
Ing. Petr Lehner
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)CÍL VÝZKUMU
Cílem výzkumu je shromáždit a vyhodnotit data o pronikání chloridů do mechanicky poškozených desek z drátkobetonu, jejichž poměrné přetvoření bude změřeno pomocí optické techniky digitální korelace obrazu na Technologické universitě v Koszalinu. V projektu bude použit beton, jehož matrice je tvořena cihelnými úlomky, dílčím cílem je tedy i prozkoumání chování takového typu betonu v chloridovém prostředí. Dalším cílem je také posunutí výzkumu do oblasti propagace koroze v železobetonových konstrukcích.
Jednotlivé cíle jsou specifikovány takto:
- určení závislosti průniku chloridů na poměrném přetvoření,
- ověření numerických modelů pronikání chloridových iontů,
- ověření vlastností betonu s cihelnou matricí vystaveného pronikání chloridů,
- příprava numerických modelů propagace koroze v železobetonu.

OČEKÁVANÉ VÝSTUPY
Příspěvek na konferenci s publikací D:
ICNAAM 2019, 17TH INTERNATIONAL CONFERENCE OF NUMERICAL ANALYSIS AND APPLIED MATHEMATICS, Rhodos, Řecko
http://icnaam.org/registration.htm
Konference zahrnuje symposium zabývající se trvanlivostí stavebních konstrukcí. V předešlých ročnících konference byly úspěšně prezentovány příspěvky členů týmu a školitele.

Článek s hodnocením Jimp:
Computers and Concrete TECHNO PRESS ISSN: 1976-0485 (WoS)
Jedná se o významný časopis zabývající se výpočetními modely betonu, materiálovými vlastnostmi a vyhodnocením odolnosti.

Příspěvek konferenční nebodový:
- Modelování v mechanice, 24.-25. 5. 2019, FAST, VŠB – TU Ostrava.
- XIX Scientific Conference for Civil Engineering PhD Students,
Wisla, Polsko.
https://www.doktoranci.rb.polsl.pl/

Rozpočet – zdůvodnění jednotlivých položek
Stipendia:
44 500 Kč – Ing. Marie Horňáková
15 000 Kč – Ing. Nela Freiherrová

Materiálové náklady:
2 000 Kč – laboratorní materiál pro NORD TEST (titrační činidla, roztok dusičnanu stříbrného atd.)
2 000 Kč – ram paměť, navýšení výkonu pro numerické výpočty,
15 000 Kč – beton na kruhové desky (6 vzorků o průměru 1 m, tl. 300 mm; při ceně betonu: 2400 Kč/m3),
3 000 Kč – plastifikátory,
1 000 Kč – kotouče na řezání betonu,

Drobný hmotný a nehmotný majetek :
1000 Kč – Zálohovací medium pro statistické výpočty.

Služby
4 500 – vložné na konferenci XIX SCfCE 2019 (Horňáková),
10 000 – vložné na konferenci ECF 22 2019 (Horňáková),
1 000 – kalibrace pro přístroje v laboratořích,
2 000 – vložné na konferenci Modelování v mechanice 2019

Cestovní náhrady
4 000 Kč – cestovní náklady, stravné a diety na konferenci XIX SCfCE 2019 (Horňáková),
15 000 Kč – cestovní náklady, stravné a diety na konferenci ICNAAM 2019 (Horňáková).
15 000 Kč – cestovní náklady a diety pro cesty na univerzitu v Koszalinu za účelem laboratorních testů.

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. Stipendia59500,-59500,-
3. Materiálové náklady23000,-5650,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek1000,-0,-
5. Služby17500,-15098,-
6. Cestovní náhrady34000,-54752,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory15000,-15000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady150000,-
Uznané náklady150000,-
Celkem běžné finanční prostředky150000,-150000,-