Zodpovedný riešiteľ: Ing. Čavajdová Kristína

Ostatní riešitelia: prof. Ing. Vičan Josef, CSc., doc. Ing. Odrobiňák Jaroslav, PhD.

Trvanie projektu: september 2022 – august 2023

Optimalizácia návrhového postupu na overenie odolnosti prútov oceľových konštrukcií je stále aktuálnou témou. A to nie len z vedeckého pohľadu, ale aj na poli pôsobnosti projekcie konštrukcií. Skutočné správanie sa štíhlych oceľových prvkov namáhaných kombinovane tlakovou silou a ohybovým momentom, ktorý vzniká ako dôsledok excentricity pôsobiska tlakovej sily, sa do výpočtov zahŕňa pomerne zložito a nie dostatočne presne. Cieľom projektu je preto porovnanie presnosti a vhodnosti doposiaľ používaných normových postupov na overenie odolnosti prútov oceľových konštrukcií s výsledkami parametrických numerických analýz. Vďaka overeniu odolnosti analýzou, ktorá vychádza z geometricky a materiálovo nelineárnej globálnej analýzy prúta s imperfekciami (GMNIA) a porovnaním hodnôt, ktoré vzišli z experimentálnej analýzy odolnosti tohto prúta možno presniť odporúčania pre využívanie jednotlivých druhov návrhových postupov, ktoré uvádzajú súčasne platné Európske normy.

Zodpovedný riešiteľ: Ing. Bartuš Jakub

Ostatní riešitelia: doc. Ing. Odrobiňák Jaroslav, PhD.

Trvanie projektu: september 2022 – august 2023

Prostredníctvom grantového projektu by som rád uskutočnil časť laboratórnych meraní, ktoré budú zamerané na priebeh šmykové toku v spriahnutých oceľobetónových nosníkoch s otvormi v stenách. Táto žiadosť o grant nadväzuje na už pridelený grant, ktorý sa postupne čerpá v rámci rozsiahlejšieho a finančne náročnejšieho experimentu. Tento experiment zahŕňa štyri skúšobné vzorky, ktoré majú jasne zadefinovanú geometriu, materiálové charakteristiky a taktiež formu namáhania. Pri vykonávaní zaťažovacej skúšky budú na nosníkoch osadené meracie zariadenia vo forme tenzometrov. Na základe zaznamenaných dát z experimentálnych meraní budú upravené vstupné údaje pre numerický model, ktorý pracuje na báze konečných prvkov a je vytvorený v programovom prostredí ANSYS. Výstupom celého experimentu bude vedecký článok, ktorý popíše pôsobenie experimentálnych vzoriek a ich numerickú simuláciu s následnou komparáciou výsledkov. Želaným výstupom je zadefinovanie odporúčaní pre bežnú inžiniersku prax. V rozsahu mojej dizertačnej práce sa uskutoční séria laboratórnych meraní, ktorých hlavným cieľom je skúmanie priebehu pozdĺžnych šmykových síl v spriahnutých nosníkoch s otvormi v stenách. V rámci laboratórnych meraní budú odskúšané štyri vzorky, pričom každá vzorka sa skladá z betónovej dosky a oceľového nosníka z asymetrickým zváraným prierezom. Betónová časť nosníka bude spojená s oceľovou časťou prostredníctvom spriahovacích tŕňov. Zaťaženie bude na nosníky aplikované postupne hydraulickým lisom vo forme štvorbodového ohybu. Na zaznamenanie meraných veličín budú použité strunové a odporové tenzometre. Na validáciu výsledkov bude vytvorený konečno prvkový numerický model. Jednotlivo dosiahnuté výsledky budú navzájom porovnané. Výstup celého experimentu bude spracovaný vo forme vedeckého článku, ktorý bude publikovaný v impaktovanom časopise.                 

Zodpovedný riešiteľ: Ing. Kraľovanec Jakub, PhD.

Ostatní riešitelia: doc. Ing. Odrobiňák Jaroslav, PhD.

Trvanie projektu: september 2022 – august 2023

Najdôležitejším a hlavne najpoužiteľnejším výstupom z projektu bude reálna aplikácia poznatkov na reálnych mostoch v praxi, pretože len aplikovateľné poznatky je možné v tejto oblasti považovať za skutočne prínosné. Získané výstupy projektu budú základom pre vedecké publikácie – min. jednu publikáciu v impaktovanom vedeckom časopise s kvartilom aspoň Q2 (podľa databázy Web of Science) a publikácie a účasť na vedeckých konferenciách, ktorých zborníky budú indexované v databázach Scopus alebo Web of Science. Grantový projekt umožní výskum v oblasti nepriameho určovania hodnoty reziduálnej predpínacej sily, ktorý je veľmi aktuálny pri pohľade na nedávne havárie dodatočne predpätých mostov z prvej generácie. Tieto mosty boli vybudované v polovici 20. storočia ešte v bývalom Československu, a teda sa blížia ku koncu ich životnosti. Z týchto dôvodov je navrhovaný projekt zameraný na oblasť, ktorá v konečnom dôsledku ovplyvňuje celú našu spoločnosť. V rámci výskumu budú skúmané viaceré typy predpätých betónových vzoriek. Konkrétne pôjde o dodatočne predpäté prefabrikované nosníky, betónové trámce a vopred predpäté železničné podvaly. Všetky tieto vzorky sú zvolené ako vhodné príklady prútových (trámových) konštrukcií. Vykonané experimenty budú zamerané na overenie viacerých nepriamych metód na určovanie reziduálneho predpätia, ktorého znalosť je kľúčovým poznatkom pri statickom posúdení existujúcich predpätých betónových mostov a konštrukcií. Súčasťou overovania budú numerické simulácie a experimentálne merania, pričom súčinnosť týchto dvoch analýz je nevyhnutná pri každom výskume v tejto oblasti.           

Zodpovedný riešiteľ: Ing. Zahuranec Michal

Ostatní riešitelia: doc. Ing. Odrobiňák Jaroslav, PhD.

Trvanie projektu: september 2022 – august 2023

Pri pôsobení degradačných vplyvov napätosť materiálu má vplyv na veľkosť koróznych úbytkov, čo má vplyv na odolnosť, spoľahlivosť a životnosť stavebných konštrukcií. Cieľom práce je popísanie vplyvu veľkosti predpätia na predpínacích tyčiach. Degradačné pôsobenie bude urýchľované pomocou jednosmerného prúdu. Prínosom je kvantifikácia vplyvu veľkosti predpätia na koróziu predpínacích tyčí, využiteľná pri návrhu nových konštrukcií alebo protikoróznej ochranným. Poškodenie konštrukcií dôsledkom korózie výstuže je jedným z významných vplyvov, ktoré ovplyvňujú spoľahlivosť a tiež zostatkovú životnosť konštrukcií a mostov, čo môže viesť k porušeniu a následne aj ku strate na životoch. Takmer všetky materiály používané v stavebníctve podliehajú degradácii. Korózia materiálu je jednou z najznámejších spôsobov degradácie. V stavebníctve sú najpoužívanejšími materiálmi betón, betonárska a predpínacia výstuž. V rámci grantového projektu je mojim cieľom skúmať koróziu na predpínacích tyčiach urýchleným spôsobom pomocou jednosmerného prúdu – zrýchlené testovanie. Pre tento účel plánujem pripraviť oceľové rámy, ktoré budú slúžiť ako klietka pre možnosť predpätia tyčí. Tyče budú predopnuté na 80 % a 40 % únosnosti (medzný stav únosnosti). Napätie v predpínacích tyčiach bude merané pomocou odporových lepených tenzometrických snímačov. Z vonkajšej strany rámu na tyči sa umiestni snímač sily, ktorý zaznamená hodnotu predpínacej sily. Do rámu sa umiestni kanalizačná rúra, ktorá bude napustená soľným roztokom s koncentráciou 5 %. Jednosmerný prúd bude indukovaný z laboratórneho napájacieho zdroja kde anóda bude napojená na dvoch miestach a to na oboch koncoch tyče. Katóda bude napojená na medený plech, ktorý bude ponorený do soľného roztoku. Skúšky budú vykonané v rôznych časových dĺžkach, kde sa bude taktiež sledovať či je priebeh korózie a napätia lineárny alebo nelineárny. Všetky vzorky po ukončení skúšky budú vybrúsené, vyčistené a porovnané s nultým meraním hmotnosti predpínacej tyče.