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

Ostatní riešitelia: doc. Ing. Odrobiňák Jaroslav, PhD., Ing. Gocál Jozef, PhD., Ing. Hlinka Richard, PhD., Ing. Farbák Matúš, PhD., Ing. Prokop Jozef, PhD.

Trvanie projektu:  január 2021 – december 2023                             

Cieľom projektu je analyzovať detaily oceľových nosných konštrukcií mostov vyvolávajúcich poruchy v dôsledku pôsobenia reálneho prevádzkového zaťaženia dopravou. Projekt predpokladá identifikáciu detailov oceľových nosných konštrukcií náchylných na vznik porúch, analýzu ich chýb a nedostatkov z pohľadu prevádzkyschopnosti a spoľahlivosti nosných konštrukcií mostov, ako aj systematizáciu a katalogizáciu už vzniknutých porúch s cieľom analyzovať ich dopad na spoľahlivosť a zaťažiteľnosť mostných objektov v prevádzke vrátane ich vplyvu na prechodnosť prevádzkového zaťaženia. Oceľové nosné konštrukcie mostov vykazujú celý rad detailov s potenciálnou možnosťou vzniku porúch. Či už ide o nitované konštrukcie, s prevádzkou overenými detailmi, alebo o modernejšie zvárané nosné konštrukcie s celým radom známych i novších detailov vyvolávajúcich viac či menej závažné poruchy. Spravidla ide o spoje prvkov v rámci nosného systému, kde zvary sú veľmi efektívnym typom spojenia z pohľadu realizácie, avšak s výrazným potenciálom ku vzniku nebezpečných porúch, najmä únavových trhlín. Aj keď veľké množstvo detailov vyvolávajúcich možné poruchy je známych a sú zdokumentované v normách pre overovania únavy, ich vplyv na globálnu analýzu, ako aj na spoľahlivosť a prevádzkyschopnosť mosta nie je prebádaný a hlavne nie je spracovaná jednotná systematizácia detailov a porúch s ich vplyvom na správanie sa sústavy v prevádzke s dopadom na prechodnosť prevádzkového zaťaženia. Predkladaný projekt si vytýčil cieľ túto problematiku spracovať a poskytnúť podklady pre vypracovanie katalógu porúch oceľových mostov.

Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Odrobiňák Jaroslav, PhD.

Ostatní riešitelia: prof. Ing. Vičan Josef, CSc., Ing. Hlinka Richard, PhD., Ing. Jošt Jozef, PhD., Ing. Farbák Matúš, PhD., Ing. Chromčák Jakub, PhD., Ing. Prokop Jozef, PhD.        

Trvanie projektu:  január 2021 – december 2023                             

Cieľom projektu je prehĺbenie poznatkov o reálnom správaní sa prvkov existujúcich mostov namáhaných tlakom a ohybom prípadne len ohybom a spresnenie stanovenia ich odolnosti voči strate stability tvaru pri zohľadnení skutočných imperfekcií. Prioritou sú mostné konštrukcie, u ktorých je strata stability hlavnej nosnej konštrukcie z jej roviny jedným z hlavných limitujúcich kritérií odolnosti (oblúkové mosty a otvorene usporiadané trámové priehradové i plnostenné mosty). Predpokladá sa komplexná numerická analýza existujúcich mostov podporená laboratórnym experimentálnym programom zameraným na odolnosť prútov. K zisteniu reálnych geometrických imperfekcií sa aplikujú moderné metódy 3D laserového skenovania, ktorého výstupy sú využiteľné aj pri tvorbe výpočtových modelov, či ako jeden zo vstupov do BIM. Štrukturálne imperfekcie budú prednostne zohľadnené z dostupných výskumov doplnených výpočtami podľa odporúčaných metód. V prípade, že budú umožnené zásahy do konštrukcie mostov, tak aj prostredníctvom priameho merania. V rámci spracovania údajov o imperfekciách sa navrhne možnosť zavedenia globálno-lokálnej imperfekcie, ktorej tvar bude odvodený z nameraných geometrických imperfekcií a amplitúda by zohľadnila aj vplyv štrukturálnych imperfekcií. Namerané geometrické imperfekcie zvyčajne nekorešpondujú s normovými tvarmi, majú však všeobecnejší tvar a zohľadňujú v sebe všetky typy rozmerových nedokonalostí od výroby až po súčasný stav. Úlohou projektu je teda aj overiť, či normové prístupy v oblasti implementácie imperfekcií v analýze spomenutých typov existujúci mostov poskytujú reálny obraz o ich pôsobení. Vzhľadom na stav dopravnej infraštruktúry, má navrhovaný prístup zohľadnenia imperfekcií ambíciu identifikovať ďalšie rezervy potrebné na udržanie či zvýšenie zaťažiteľnosti niektorých typov mostných konštrukcií. Zároveň projekt poskytne unikátnu databázu nameraných imperfekcií, ktoré budú štatisticky vyhodnocované a nastolia reálny obraz o amplitúdach a tvare imperfekcií v prirodzených podmienkach. Projekt sa zaoberá odolnosťou prvkov existujúcich mostov, u ktorých je strata stability hlavnej nosnej konštrukcie z jej roviny jedným z hlavných limitujúcich kritérií. K zisťovaniu geometrických imperfekcií využíva moderné metódy in situ s využitím 3D laserového skenovania. Metódami štatistiky a numerickej matematiky sa namerané dáta spracujú do unikátnej, úzko špecializovanej databanky pre vytypované konštrukčné systémy. Následne sa pri numerických globálnych analýzach vybraných mostov sa aplikuje geometricky prípadne aj materiálovo nelineárna globálna analýza s implementovanými skutočnými i normovými imperfekciami. Výskum bude doplnený experimentálnymi analýzami v laboratórnych podmienkach, kde budú experimentálne analyzované vytypované prvky so zohľadním nameraných reálnych geometrických i štrukturálnych imperfekcií. Projekt má za úlohu zistiť, či sú súčasné normové prístupy v tejto oblasti v koincidencii s aktuálnym stavom zisteným na existujúcich konštrukciách.

Zodpovedný riešiteľ: doc. Ing. Koteš Peter, PhD.              

Ostatní riešitelia: prof. Ing. Moravčík Martin, PhD., Ing. Kotula Patrik, PhD., doc. Ing. Brodňan Miroslav, PhD., Ing. Bahleda František, PhD., Ing. Bujňáková Petra, PhD., Ing. Vavruš Martin, PhD., Ing. Kraľovanec Jakub, PhD., Ing. Zahuranec Michal                           

Trvanie projektu:  január 2021 – december 2023                             

Hlavným cieľom projektu je štúdium porúch vplyvom agresivity prostredia (environmentálne zaťaženie) na železobetónových, predpätých a murovaných konštrukciách a mostoch na území Slovenska a vplyv degradácie materiálov na spoľahlivosť a trvanlivosť prvkov mostných objektov. Predstavuje to štúdium agresivity prostredia dané znečistením na území SR, štúdium vplyvu degradačných procesov na zmenu deformačných a pevnostných charakteristík betónu a koróziu výstuže v čase. Zameriame sa na vybrané poruchy, ktoré budú sledované a budú zisťované ich príčiny a overované možnosti ich efektívneho odstránenia. Splnenie globálneho cieľa si vyžaduje vyriešenie nasledujúcich parciálnych úloh: - štúdium a stanovenie agresivity prostredia SR (environmentálne zaťaženie) s ohľadom na degradáciu materiálov, - štúdium korózie betonárskej a predpínacej výstuže, - analýza koróznych procesov konštrukčnej ocele a betonárskej výstuže prvkov mostných objektov meraním koróznych úbytkov in situ, - analýza kotevnej oblasti predpätých prvkov podľa typu použitého systému - štúdium degradácie muriva (murovacích prvkov a mált), - štúdium porúch, ich príčin a následný návrh optimálneho odstránenia alebo sanácie porúch, - numerické simulácie porušenia železobetónových, predpätých a murovaných konštrukcií a mostov. Degradácia stavebných materiálov chemickým alebo fyzikálno-chemickým pôsobením okolitého prostredia (environmentálne zaťaženie) je čoraz závažnejším problémom nie len na Slovensku, ale na celom svete. Zvyšujúce sa znečistenie prostredia spôsobuje zvyšovanie koróznej agresivity. Poškodenia konštrukčných materiálov vplyvom degradačných činiteľov (napr. koróznych procesov) spôsobujú značné zníženie spoľahlivosti a skrátenie zvyškovej životnosti stavebných konštrukcií, hlavne mostov. Ak sa k tomu pridá nedostatočná údržba existujúcej dopravnej infraštruktúry a slabá dohliadacia činnosť, tak to vedie ku vzniku závažných porúch, ktoré vo veľmi krátkom čase môžu spôsobiť havarijné stavy týchto objektov alebo až ich zrútenie. Projekt je zameraný na štúdium porúch železobetónových, predpätých a murovaných konštrukcií a mostov. V projekte budú použité merania in situ na reálnych konštrukciách, zároveň sa vytvoria laboratórne vzorky pre zrýchlené merania v koróznych komorách a bude využité numerické modelovanie.            

Zodpovedný riešiteľ: prof. Ing. Moravčík Martin, PhD.   

Ostatní riešitelia: doc. Ing. Koteš Peter, PhD., Ing. Kotula Patrik, PhD., doc. Ing. Brodňan Miroslav, PhD., Ing. Bahleda František, PhD., Ing. Bujňáková Petra, PhD., Ing. Jošt Jozef, PhD., Ing. Krkoška Lukáš, Ing. Vavruš Martin, PhD., Ing. Kraľovanec Jakub, PhD.

Trvanie projektu:  január 2019 – december 2021                             

Predkladaný projekt má ambíciu tematicky nadviazať na predchádzajúce projekty. Hlavné zameranie tohto návrhu projektu je smerom na existujúce predpäté konštrukcie a mosty a na hodnotenie ich spoľahlivosti s dôrazom na sledovanie pôsobenia degradačných činiteľov, ktoré dlhodobo nepriaznivo ovplyvňujú aktuálnu úroveň predpätia. Ako hlavným problémom v tejto oblasti sa ukazuje spoľahlivé stanovenie a správne diagnostikovanie úrovne pôsobiacej predpínacej sily, ktorá je znehodnotená degradačnými činiteľmi. Tie sú do veľkej miery zrkadlom jednak prvotných chýb pri realizácií prvej generácie predpätých konštrukcií na Slovensku, ale aj okolitého prostredia. Medzi hlavné činitele patrí korózia ocele predpínacej výstuže, ako aj kotvenia, absentujúca injektáž, chýbajúce betonárska výstuž, zvýšené účinky objemových zmien betónu a pod. Podľa našich skúseností môžu úbytky predpätia dosahovať až 30-40% predpokladanej hodnoty. Pôsobenie degradačných činiteľov bude hodnotené na vopred vybraných predpätých konštrukciách a mostoch v prevádzke, ako aj v laboratórnych podmienkach na predpätých betónových vzorkách. Rovnako chceme sledovať aj veľkosť straty predpätia v závislosti od stupňa korózie na vzorkách odobratých z reálnych konštrukcií, ako aj vzorkách v laboratóriu pri tzv. urýchľovanej korózii. Pri diagnostike chceme aplikovať priame aj nepriame DT aj NDT metódy a poukázať na ich jednotlivé prínosy, ako aj nedostatky. Pri analýzach sa predpokladá jednak experimentálny, ako aj teoretický výskum za pomoci moderných numerických modelov. Výsledky riešenia budú spracované do takej podoby, aby sa prejavil multiplikačný efekt výskumu, to znamená prínos k rozšíreniu poznania o pôsobení konkrétnych degradačných činiteľov na predpätie. Až po stanovení aktuálnej úrovne predpätia je možné efektívne prikročiť k rehabilitácii poškodených predpätých konštrukcií. Na tomto základe bude možné optimalizovať postupy pre statické zosilňovanie konštrukcií s poruchami aplikáciou externe vedeného predpätia, alebo CFRP lamiel.                V poslednej dobe sa na Slovensku čoraz väčšia pozornosť venuje starnúcej infraštruktúre pri zvýšenej premávke na cestných mostoch. Niektoré predpäté mosty postavené v 60-tych rokoch sú v súčasnosti v prevádzke už vyše 50 rokov, čo sa podpisuje na ich zlom technickom stave. Dôkazom sú napr. mosty Podbiel, Ružín, Nižná, ktoré museli byť od r. 2015 dokonca uzatvorené. Na konštrukciách sú pozorované viaceré vážne poruchy, ako nadmerné deformácie, rozsiahle trhliny, a vážna degradácia samotného predpätia. Predovšetkým v tej dobe veľmi nízka úroveň aplikácie ochrany predpätia a rozvoj korózie na predpínacej výstuži. Tento projekt má za cieľ reagovať na daný stav a zaoberá sa možnosťami diagnostiky s využitím priamych aj nepriamych metód na stanovenie aktuálnej hladiny predpätia v konštrukcii, čo je alfa a omega celej problematiky. Následne má ambície riešiť aj možnosti rehabilitácie takýchto mostov aplikáciou prídavného externe vedeného predpätia alebo CFRP materiálov.