Zodpovedný riešiteľ: Ing. Križma Martin CSc.     

Ostatní riešitelia: prof. Ing. Moravčík Martin, PhD., Ing. Tesár Alexander DrSc., Ing. Bahleda František, PhD., Ing. Potočníková Alena, PhD., Ing. Jerga Ján CSc., Mgr. Petržala Jaromír PhD.              

Trvanie projektu:  január 2015 – december 2018                             

Analýza interakcie zosilňujúcich prvkov a betónovej konštrukcie pri dlhodobom a opakovanom zaťažení. Stanovenie vplyvu zmrašťovania a dotvarovania na pretvorenie a napätosť zložených prierezov zosilnených prvkov, so zohľadnením trhlín v betóne v dôsledku bráneného zmrašťovania. Verifikácia vplyvu kontaktu sanovaný prvok/spriahovacia doska na charakter porušenia – typy kontaktu sa uvažujú podľa odporučení európskych noriem. Pri aplikácii spriahovacej výstuže sa bude skúmať vplyv externého zosilňovania pomocou GFRP – tkanín na oba medzné stavy. Pri uvedených zaťaženiach osvetlenie funkcie spolupôsobenia výstužných prvkov v blízkosti trhliny a časového vývoja pretvorenia v oblasti prenosu namáhania z konštrukcie do výstužného prvku, porovnanie s krátkodobými skúškami. Určenie stabilizácie procesu porušovania spolupôsobenia pri dlhodobom a opakovanom zaťažení využitím veľkosti pretvárnej práce. Overenie metodiky diagnostiky stavu porušenia prvkov a ich spolupôsobenia numerickým modelovaním pri porovnaní s experimentálnymi výsledkami. Na základe teoretickej analýzy a experimentálnych výsledkov definovanie parametrov interakcie pri jednotlivých druhoch zosilňovania. Pre účely širšej spolupráce a integrovania riešiteľských kapacít oboch vedeckých pracovísk vytvorenie databázy výsledkov so zameraním na degradáciu interakcie pri zosilňovaní betónových konštrukcií. Experimentálna a teoretická štúdia parametrov interakcie sanovanej betónovej konštrukcie so zosilňujúcimi prvkami pri opakovanom a dlhodobom zaťažení. Problematika priamo nadväzuje na krátkodobé skúšky ostatného VEGA – projektu. V projekte sa rieši vplyv reologických vlastností na pretvorenie a napätosť zložených prierezov zosilnených prvkov. Vplyv typu kontaktu sanovaný/zosilňujúci prvok na odolnosť a používateľnosť. Vyšetrovanie časového vývoja porušovania spolupôsobenia prvku s GFRP tkaninami, resp. s nadbetónovanou spriahnutou doskou, vrátane typu kontaktu. Analýza procesov porušovania vyhodnotením veľkosti pretvárnej práce. Diagnostika a predikcia stavu porušenia numerickým modelovaním (ATENA 3D) pri porovnaní s vybranými experimentálnymi meraniami. Tvorba databázy výsledkov so zameraním na využiteľnosť pri optimalizácii návrhu mostov.                       

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Bujňák Ján, CSc.

Ostatní riešitelia: prof. Ing. Vičan Josef, CSc., Ing. Hlinka Richard, PhD., doc. Ing. Odrobiňák Jaroslav, PhD., Ing. Bahleda František, PhD., Ing. Idunk Róbert, Ing. Farbák Matúš, PhD.        

Trvanie projektu:  január 2014 – december 2016                             

Tematika spriahnutých oceľobetónových konštrukcií sa zameria hlavne na priehradové nosníky, vrátane ich použitia na väčšie rozpätia, predovšetkým pri mostoch. Vo svete už relatívne bežne navrhovaný nosný systém v pozemnom staviteľstve alebo pri mostoch nemá doteraz dostatočne rozpracovanú problematiku miestneho prenosu šmykovej sily z priehradových styčníkov do betónovej doskovej pásnice. V prípade tohto nosného systému nie je známa ani efektívna kombinácia mechanických vlastnosti nateraz vyrábaných oceli a betónu. Touto problematikou sa začínajú zaoberať výskumné pracoviska v zahraničí. U nás tento problém nebol doteraz riešený.

Nelineárne pôsobenie mostov so zabetónovanými nosníkmi predstavuje výskumnú oblasť, nateraz iba čiastočne riešenú. Pritom však absentuje reálnejší popis nelineárneho pôsobenia týchto kombinovaných sústav. Ale aj optimalizácia distribúcie obidvoch hlavných materiálov, teda oceľových nosníkov ale aj betónovej dosky po priereze a rozpätí. Ambíciou je identifikovať optimálne typy týchto konštrukcií z aspektu výsledných ekonomických a realizačných ukazovateľov. Rovnako závažný doteraz neskúmaný problém je degradácia súdržnosti medzi oceľou a betónom, najmä v spodnej ťahanej zóne betónu.

Problematike spriahnutých konštrukcií sa venuje aj výskum na Katedre stavebných konštrukcií a mostov Stavebnej fakulty ŽU v Žiline. V minulosti sme už detailnejšie analyzovali ohybové pôsobenie spriahnutých  konštrukcií. Najmä vplyv reológie betónu na spriahnutý oceľobetónový trám, zohľadnenie ťahových trhlín a ťahového spevnenia betónu. Skúmali sme aj výstižnejší návrh šmykovej interakcie na styku ocele a betónu. Problém možného rozvoja trhlín v doske od lokálneho namáhania súvisí tiež s návrhom vhodného kotvenia, tematiky skúmanej na katedre. Oceľobetónové nosníky sa využívajú  vo viacerých oblastiach stavebníctva. Vhodnou  kombináciou dvoch základných stavebných materiálov sa dosahuje výrazne zvýšená únosnosť týchto konštrukčných prvkov oproti klasickým oceľovým alebo železobetónovým nosníkom. Uvedené prednosti viedli k mimoriadnemu rozšíreniu tohto typu konštrukcií. Poslaním projektu je preto výskum spriahnutých konštrukcií v oblastiach, v ktorých nateraz nielen u nás absentujú podklady pre výstižnejšiu simuláciu ich reálneho pôsobenia.  Zameriame sa na priehradové a zabetónované nosníky, vrátane ich použitia podľa rozpätia. Nateraz však absentuje dostatočne riešená problematika miestneho prenosu šmykovej sily z priehradových styčníkov do betónovej doskovej pásnice. Problém dôležitý na vylúčenie trhlín v betónovej doske. Aktuálna úloha aj  z hľadiska spoľahlivejšieho návrhu  kotvenia v betóne. Výstupom bude tiež reálnejší popis nelineárneho pôsobenia a optimalizácia priečnej distribúcie oceľových nosníkov v betóne a po rozpätí nosných systémov.

Zodpovedný riešiteľ: Ing. Gocál Jozef, PhD.        

Ostatní riešitelia: Ing. Hlinka Richard, PhD., doc. Ing. Odrobiňák Jaroslav, PhD., Ing. Kekeliak Miloš, Ing. Daniel Ľuboš, PhD.     

Trvanie projektu: január 2014 – december 2016                   

Cieľom projektu je prispieť k prehĺbeniu metodiky navrhovania drevených, resp. kombinovaných dreveno-oceľových mostných konštrukcií, s dôrazom na výstižné modelovanie a navrhovanie uzlov, v ktorých sa spájajú drevené a oceľové konštrukčné prvky a od ktorých sa požaduje ohybovo tuhé správanie. Pre získanie poznatkov o skutočnom správaní sa prípojov namáhaných ohybovým momentom pôsobiacim kolmo na rovinu dreveného konštrukčného prvku sa predpokladá kombinácia numerických analýz s využitím softvérov na báze metódy konečných prvkov spolu s experimentálnymi skúškami in-labo na vhodne pripravených laboratórnych vzorkách, resp. in-situ na už realizovaných drevených mostných konštrukciách. Pozornosť bude venovaná skutočnému správaniu sa uzlov pri statickom ako aj pri cyklickom namáhaní. Pre zohľadnenie reálnej tuhosti prípojov pri modelovaní a navrhovaní sa predpokladá využitie metódy komponentov, dobre  pracovanej pre oblasť uzlov oceľových konštrukcií. Využívanie dreva ako stavebného materiálu na Slovensku stále zaostáva za možnosťami vyplývajúcimi z dobrej materiálovej základne, a to najmä v konštrukciách dopravnej infraštruktúry. Zámerom projektu je prispieť k širšiemu využívaniu moderných kombinovaných dreveno-oceľových mostných sústav objasnením ich skutočného správania sa s dôrazom na reálne pôsobenie dreveno-oceľových uzlov, od ktorých sa vyžaduje ohybovo tuhé správanie v rovine kolmej na drevený konštrukčný prvok. Za tým účelom budú vykonané experimentálne merania na laboratórnych modeloch uzlov ako aj na reálnej mostnej konštrukcii, a to tak pri statickom ako aj pri cyklickom namáhaní. Pre optimálny návrh týchto uzlov budú aplikované postupy metódy komponentov, doposiaľ využívanej predovšetkým v oblasti navrhovania uzlov oceľových konštrukcií. Praktickým výstupom projektu by mali byť odporúčania pre praktické a zároveň výstižné modelovanie dreveno-oceľových mostných konštrukcií s využitím bežných softvérov pre analýzu konštrukcií.                   

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Vičan Josef, CSc.

Ostatní riešitelia: prof. Ing. Bujňák Ján, CSc., Ing. Gocál Jozef, PhD., Ing. Hlinka Richard, PhD., doc. Ing. Koteš Peter, PhD., doc. Ing. Odrobiňák Jaroslav, PhD., doc. Ing. Pitoňák Martin, PhD., Ing. Jošt Jozef, PhD., Ing. Kekeliak Miloš, Ing. Janík Peter.       

Trvanie projektu: január 2012 – december 2014                   

Hlavným cieľom projektu je vypracovať jednotnú európsku metodiku overovania spoľahlivosti a spoľahlivostného hodnotenia existujúcich nosných konštrukcií mostov dráhových a pozemných komunikácií v zmysle súčasnej jednotnej európskej normalizácie. Splnenie globálneho cieľa si vyžaduje vyriešenie nasledujúcich parciálnych úloh:

- Odvodenie úrovne hladiny spoľahlivosti pre určovanie návrhových hodnôt účinkov zaťažení a odolností prierezov a prvkov existujúcich mostných nosných sústav s ohľadom na úroveň spoľahlivosti definovanú európskymi normami pri zohľadnení veku, systému dohliadacej činnosti a údržby mostov v prevádzke;

- Modifikácia metódy parciálnych súčiniteľov na spresnenú hladinu spoľahlivosti platnú pre hodnotenie existujúcich mostných konštrukcií;

- Diferenciácia základných typov poškodení nosných konštrukcií mostných objektov s definovaním možnosti, modelov a princípov ich zohľadnenia v hodnotení mostov alebo ich priameho odstránenia formou údržby;

- Vypracovanie jednotnej metodiky overovania spoľahlivosti prierezov a prvkov nosných systémov existujúcich mostov ako aj stanovenia ich zaťažiteľnosti v súlade s príslušnými európskymi zaťažovacími modelmi zaťažení cestnou a železničnou dopravou;

- Na základe hore uvedených parciálnych cieľov vyvinúť jednotnú metodiku hodnotenia existujúcich mostov v prevádzke;

- Vypracovanú metodiku ekonomicky kvantifikovať pomocou prevádzkových nákladov technológií opráv a rekonštrukcií mostov do podoby priamej hodnotovej interpretácie umožňujúcej stanoviť optimálne poradie mostov pre opravy a rekonštrukcie (Life cycle cost analysis) a zadefinovať parametre pre určenie spoločenských prínosov.

Nová jednotná európska normalizácia implementovaná do slovenskej technickej štandardizácie platí pre navrhovanie nových stavebných konštrukcií a mostov. Pre aplikáciu na existujúce stavebné konštrukcie a mosty nie je pripravená a nedá sa použiť bez úprav. Zámerom projektu je s využitím sofistikovaných prostriedkov experimentálnej a numerickej analýzy konštrukcií, moderných metód inžinierskej a matematickej teórie spoľahlivosti a ekonomických metód vyjadrovania efektívnosti vynaložených prostriedkov vytvoriť jednotnú metodiku overovania spoľahlivosti a hodnotenia existujúcich mostných konštrukcií. Nová metodika bude plne kompatibilná s jednotnou európskou štandardizáciou v oblasti stavebných konštrukcií a mostov a bude rešpektovať úroveň spoľahlivosti a životnosti stavebných objektov definovanú eurokódmi.