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

Ostatní riešitelia: prof. Ing. Vičan Josef, CSc., Ing. Hlinka Richard, PhD., doc. Ing. Odrobiňák Jaroslav, PhD., doc. Ing. Brodňan Miroslav, PhD., Ing. Strieška Miroslav, Ing. Vavruš Martin, PhD., Ing. Jančula Miroslav, PhD       

Trvanie projektu:  január 2018 – december 2020                             

Hlavným cieľom projektu je štúdium a stanovenie agresivity prostredia (environmentálne zaťaženie) na území Slovenska a jej vplyvu na degradáciu materiálov 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 v čase. Z rôznych možných degradačných činiteľov sa zameriame na koróziu betonárskej výstuže a konštrukčnej ocele. Splnenie globálneho cieľa si vyžaduje vyriešenie nasledujúcich parciálnych úloh: - štúdium a stanovenie agresivity prostredia SR (environmentálne zaťaženie) s ohľadom na degradáciu materiálov, - spracovanie koróznej mapy v podmienkach environmentálneho prostredia SR, - štúdium korózie betonárskej a konštrukčnej výstuže, - analýza koróznych procesov konštrukčnej ocele a betonárskej výstuže prvkov mostných objektov meraním koróznych úbytkov in situ, - realizácia strednodobých a dlhodobých skúšok hodnotenia degradácie materiálov koróziou pomocou zrýchlených skúšok v laboratórnych podmienkach a ich korelácia s výsledkami meraní in situ, - stanovenie vplyvu korózie na odolnosť a trvanlivosť prvkov mostných objektov. Znehodnocovanie stavebných materiálov chemickým alebo fyzikálno-chemickým pôsobením okolitého prostredia je čoraz závažnejším problémom nie len na Slovensku, ale na celom svete. Atmosféra je znečisťovaná najmä priemyselnou činnosťou, čo spôsobuje zvyšovanie ich koróznej agresivity. Poškodenia konštrukčných materiálov vplyvom degradačných činiteľov (napr. koróznych procesov) spôsobujú značné náklady na rekonštrukcie. Napríklad korózia betonárskej alebo konštrukčnej ocele je hlavný problém, ktorému dlhodobo čelia stavební inžinieri zaoberajúci sa údržbou existujúcej dopravnej infraštruktúry. Predchádzanie možnej korózie alebo rehabilitácia následkov korózie sa stáva dôležitou časťou údržby mostov a konštrukcií. Projekt je zameraný na štúdium koróznych charakteristík železobetónových konštrukcií a mostov a vytváranie koróznych máp. V projekte budú použité merania in-situ na reálnych konštrukciách, zároveň sa vytvoria laboratórne vzorky pre zrýchlené merania v 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. Bujňáková Petra, PhD., Ing. Potočníková Alena, PhD., Ing. Serdelová Katarína, Ing. Krkoška Lukáš   

Trvanie projektu:  január 2015 – december 2018                             

Predkladaná úloha nadväzuje na predchádzajúce úlohy riešené na oddelení BKaM na SvF v Žiline a to napr. v rámci riešenej úlohy VEGA 1/0461/10 a VEGA1/0517/12, pričom sa jedná o teoreticko-experimentálny. Chceli by sme rozšíriť doposiaľ získané poznatky zamerané na analýzu dlhodobo pôsobiace vplyvy na betónové mosty. V rámci riešenia sme vytypovali hlavne predpäté mostné konštrukcie stredných a väčších rozpätí. Jedným z cieľov je meranie a modelovanie dlhodobých účinkov zaťaženia, ako sú teplotné zmeny, účinky dotvarovania a zmrašťovania betónu, ich následný vplyv jednak na pretvorenia konštrukcie ako aj na prerozdelenie napätosti v nosnej konštrukcií vzhľadom na časový vývoj budovania konštrukcie. Zároveň sledovať vplyv vstupných parametrov kvality betónu, ako je pevnosť, modul pružnosti, postupu výstavby, zmeny statického systému a históriu zaťažovania na finálne prerozdeľovanie napätosti v konštrukcií. Ďalším je získavanie dostatočných údajov z reálnych už prevádzkovaných mostov - viaceré degradačné vplyvy, ktoré dlhodobo cyklicky pôsobia na konštrukciu počas prevádzky. Sú to účinky samotného prevádzkového zaťaženia ako aj vplyvy prevádzkových teplôt a chemického pôsobenia (hlavne CO2 a chloridov) s následným negatívnym dopadom na rozvoj korózie betónu a výstuže. Merané a vyhodnocované budú údaje z reálnych mostných konštrukcií jednak z pohľadu etapizácie výstavby a dopadov na pretvorenia a finálnu napätosť v konštrukcii a jednak prevádzkového zaťaženia na mostoch aj s cieľom následnej možnej kalibrácie parciálnych súčiniteľov spoľahlivosti pre hodnotenie spoľahlivosti mostov v prevádzke. Táto oblasť pokrýva transformačné výpočtové numerické modely účinkov zaťaženia. Získané poznatky o aktuálnom napätostnom stave konštrukcie umožnia precizovať teoretický model konštrukcie na báze časovo závislých MKP modelov (time dependent analysis) aj nelineárnych MKP modelov a so zohľadnením uvedených vplyvov. Potreba komplexného a efektívneho prístupu k hodnoteniu technického stavu betónových mostných konštrukcií je vysoko aktuálna. Dôvodom je aplikácia viacerých konštrukčných systémov, technológii a materiálov pri realizácii betónových mostov, ktoré boli zrealizované v minulosti ako aj novo vybudovaných. Predkladaný experimentálny a teoretický výskum bude založený na báze doterajších výsledkov sledovania betónových mostov od fázy budovania po prevádzku. Jedná sa o komplex časovo závislých vplyvov, ktoré pôsobia na konštrukciu počas jej životnosti. Projekt je zameraný najmä dlhodobé účinky zaťaženia, ako sú teplota, reológia betónu u mostov budovaných postupnou betonážou so zohľadnením histórie zaťažovania a zmenu statického systému ako aj korozívne degradačné účinky. Okrem experimentálnych meraní in-situ a v laboratóriu budú realizované aj numerické modely, ktoré umožnia implementáciu získaných údajov o degradačných vplyvov do stanovenia reálnej odozvy mosta pri stanovovaní jeho zvyškovej spoľahlivosti.                           

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

Ostatní riešitelia: prof. Ing. Vičan Josef, CSc., Ing. Gocál Jozef, PhD., Ing. Hlinka Richard, PhD., Ing. Kotula Patrik, PhD., doc. Ing. Odrobiňák Jaroslav, PhD., doc. Ing. Brodňan Miroslav, PhD., Ing. Bahleda František, PhD., Ing. Strieška Miroslav, Ing. Bujňáková Petra, PhD., Ing. Jošt Jozef, PhD., Ing. Serdelová Katarína          

Trvanie projektu:  január 2015 – december 2017                             

Hlavným cieľom projektu je štúdium a stanovenie vplyvu degradačných procesov na zmenu deformačných a pevnostných charakteristík betónu v čase so zameraním sa na koróziu betonárskej a predpínacej výstuže a na vplyv zmrazovacích a rozmrazovacích procesov na modul pružnosti a pevnosť betónu. Splnenie globálneho cieľa si vyžaduje vyriešenie nasledujúcich parciálnych úloh:

- štúdium korózie betonárskej a predpínacej výstuže,

- odvodenie vplyvu korózie na napätostný stav prvku v okolitom betóne,

- odvodenie vplyvu korózie na vznik a šírenie trhlín v okolitom betóne a na veľkosť šírky trhliny,

- stanovenie vplyvu korózie na odolnosť a trvanlivosť mostných konštrukcií,

- štúdium vplyvu teplotných zmien na deformačné a pevnostné charakteristiky materiálov,

- odvodenie vplyvu zmrazovacích a rozmrazovacích procesov na zmenu deformačných a pevnostných charakteristík betónu so zameraním sa na modul pružnosti a pevnosť betónu.

Bezpečnosť, používateľnosť a trvanlivosť sú základnými parametrami na zabezpečenie požadovanej spoľahlivosti stavebného diela ako celku alebo jeho častí. Dôležitým parametrom pre návrh alebo hodnotenie existujúceho mostného objektu je jeho trvanlivosť. Trvanlivosť je ovplyvnená degradačnými procesmi v podobe korózie konštrukčnej, betonárskej a predpínacej ocele počas životnosti mosta alebo variáciou mechanických vlastností betónu formou zmeny modulu pružnosti vplyvom cyklického namáhania zmenou teploty. Uvedené degradačné procesy a zmena mechanických vlastností počas životnosti výrazne ovplyvňujú odolnosť a deformačné vlastnosti prierezov. Projekt je zameraný na štúdium koróznych charakteristík železobetónových a predpätých konštrukcií ako aj vplyvu zmrazovania a rozmrazovania na zmenu modulu pružnosti betónu. V projekte budú použité merania in-situ na reálnych konštrukciách, zároveň sa vytvoria laboratórne vzorky pre zrýchlené merania v komorách a na porovnanie budú využité výsledky numerického modelovania.

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.