• Čeština
  • English
  • Oddělení mechaniky

    ČINNOST ODDĚLENÍ

    POČÍTAČOVÁ ANALÝZA KONSTRUKCÍ

    PROJEKTY

    KONTAKTY

    AKTIVITY

    • přírodní a technická seismicita, výpočet odezvy konstrukcí na tyto vlivy, návrh konstrukčních a jiných protiseismických opatření
    • statické a dynamické výpočty stavebních konstrukcí
    • výpočet účinků větru na konstrukce, modelování zatížení větrem, posuzování aerodynamických nestabilit, modelová měření v aerodynamickém tunelu
    • implementace evropských norem (eurokódů) v oblasti zatížení větrem, sněhem, zatížení mostů dopravou. Autorství národních příloh a změn k těmto ČSN EN
    • měření vibrací konstrukcí, posouzení vibrací z hlediska účinku na konstrukci, instalovaná zařízení a člověka, návrh opatření pro snižování vibrací
    • experimentální ověřování mechanických vlastností vláknových kompozitů při dynamickém zatěžování
    • poškození a porušení polymerních kompozitů: numerická analýza a experimentální ověřování
    • chování vláknových kompozitů vystavených účinkům koroze
    • využití vláknových kompozitů k zesilování konstrukcí
    • stanovení účinků výbuchu na konstrukce, teroristické výbuchy, havarijní výbuchy, analýza a posouzení konstrukce
    • analýza dynamických účinků strojů a strojních zařízení, výpočty konstrukcí základů, návrh pružného uložení
    • posuzování statických a dynamických poškození konstrukce a statické způsobilosti konstrukce s ohledem na rozvoj trhlin

    Počítačová analýza stavebních konstrukcí a materiálů

    Nabízíme počítačovou analýzu všech stavebních konstrukcí a materiálů
    (beton, železobeton, ocel, kámen, sklo, dřevo, kompozity)
    Používáme software ATENA a ANSYS, které jsou založeny na deformační variantě metodě konečných prvků

    ATENA

    Simuluje skutečné chování betonových a železobetonových konstrukcí, včetně trhlin, drcení a tečení výztuže, umožňuje modelovat konstrukce objemovými prvky včetně přesné polohy a tvaru vyztužení a velikosti předpětí ve výztuži.
    Obsahuje moduly pro výpočet dotvarování a smršťování betonu, transportní úlohy (přenos tepla a vlhkosti) a pro dynamiku.
    Umožňuje počítat s geometrickou, materiálovou a vazbovou nelinearitou.

    ANSYS

    Je v současné době nejkomplexnějším simulačním nástrojem, který umožňuje počítat:
    – statickou analýzu
    – dynamiku proudění (vítr, hydrodynamika)
    – explicitní dynamiku (nárazy, výbuchy)
    – elektromagnetismus

    Příklady

    1) Analýza porušení štěrbinových trub vlivem rozpínání betonových desek vozovkového souvrství

    2) Základová deska bytového domu porušená vztlakem spodní vody

    3) Turbína Kamýk – posouzení únavové životnosti, počítáno pro společnost ČEZ

    4) Spřažený ocelovo – betonový most přes Slavičí údolí v Praze – statická a dynamická analýza

    5) Analýza nárazů do ocelového svodidla

    Větrný tunel

    Základní informace o větrném tunelu

    Větrný tunel vznikl ve spolupráci Výzkumného a zkušebního leteckého ústavu a Kloknerova ústavu ČVUT za podpory Grantové agentury České republiky. Byl dokončen v roce 1996. Od roku 2009 je vlastníkem tunelu VZLÚ a.s. KÚ ČVUT má smluvně zajištěny výhodné podmínky pro zkoušky v rámci projektů VaV.

    Větrný tunel je určen pro vyšetřování účinků větru na modely stavebních konstrukcí, větrnou pohodu v jejich okolí, posuzování vlivu orografie terénu na charakteristiky modelované mezní vrstvy a pro modelování rozptylu emisí plynů. Má otevřený oběh a 2 m dlouhý uzavřený měřicí prostor s průřezem 1,8 x 1,5 m. Rychlost vzdušného proudu nad mezní vrstvou je nastavitelná v rozsahu 0,4 až 25 m.s -1. Modelované mezní vrstvy (MAMV) se vytvářejí v 13,5 m dlouhém přípravném prostoru pomocí různých polí drsnosti na jeho podlaze a optimalizované kombinace pasivních prvků na jeho vstupu. V současné době se používají tři základní adiabatické mezní vrstvy, modelující proudění při silném větru nad zemským povrchem s různou drsností terénu.

    Tunel je vybaven dvoukanálovým CTA anemometrem firmy Dantec s různými sondami pro měření jednotlivých složek rychlostí proudu a počítačem řízeným 3D polohovacím zařízením k nastavení sondy do požadovaného místa v měřicím prostoru. Na podlaze měřicího prostoru je velká otočná deska o průměru 1,5 m umožňující nastavení modelu do požadované polohy vzhledem k proudu vzduchu příkazem z řídícího počítače a malá otočná deska o průměru 0,5 m. VZLÚ má dále k dispozici další zařízení např. pro vizualizaci proudění nebo měření koncentrace stopových plynů.

    Použití větrného tunelu

    Ověřili jsme možnosti využití tunelu pro měření statických a dynamických tlaků na povrchu modelů stavebních konstrukcí a pro měření rychlosti větru v jejich blízkém okolí. Dále jsme studovali vliv okolní zástavby na odezvu aeroelastického modelu budovy a rozložení tlaků na plášti budovy při různých směrech větru. Měření tlaků na povrchu krychle byla zaměřena na porovnání výsledků měření s publikovanými výsledky jiných autorů. Ve spolupráci s pracovníky VZLÚ jsme provedli studii vlivu skutečné a budoucí zástavby na aeroelastickou odezvu a tlaková pole na povrchu modelu vysoké budovy nebo na soubor budov. V rámci projektu GA ČR se pracovníci VZLÚ zaměřili na ověřování metod měření účinků větru na osoby v okolí budov (větrná pohoda). V současné době se zaměřujeme na ověření spolehlivosti výsledků modelových měření na základě jejich porovnání s měřením účinků větru na skutečné stavby. Aktivity KÚ ČVUT ukazují dále uvedené příklady provedených měření a přiložené fotografie.

    Více o projektu větrného tunelu na stránkách projektu.

     

    Optovláknový měřicí systém pro stavebnictví

    Rozvojový projekt ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ČR

    Program: 3

    Podprogram: a

    Etapa: 14.10

    Název projektu: Optovláknový měřicí systém pro stavebnictví

    Doba řešení: 1.1.2008 – 31.12.2008

    Hlavní řešitel: Ing. Jaromír Král, CSc. ( jaromir.kral@cvut.cz)

    Spoluřešitelé: Ing. Miroslav Vokáč, Ph.D. ( miroslav.vokac@cvut.cz)

    Doc. Ing. Petr Bouška, CSc. ( petr.bouska@cvut.cz)

    Pracoviště: ČVUT v Praze, Kloknerův ústav,

    Adresa: Šolínova 7, Praha 6

    Cíl

    Technologický vývoj optických vláken a optických metod měření v posledních desetiletích vedl ke vzniku nových snímačů, založených na měření relativního posunutí s využitím metod nízkokoherenční interferometrie. Prudký nárůst jejich aplikací na významných stavebních konstrukcích ve světě prokazuje odklon od tradičních metod zkoušení. Tato technologie je vhodná pro všechny typy stavebních konstrukcí, největší uplatnění nachází zejména při zkouškách a dlouhodobém monitorování betonových konstrukcí. Cílem projektu je zachycení tohoto trendu a vytvoření podmínek pro zvládnutí a rozvoj této technologie měření pro zkoušení a sledování stavebních konstrukcí.

    Charakteristika měřicího systému

    Optovláknový měřicí systém SOFO je výrobkem firmy Smartec S.A. Je určen pro dlouhodobé sledování stavebních konstrukcí, zejména různých typů betonových mostů. Dodaný systém obsahuje soubor optovláknových extenzometrů s dlouhou základnou, jednotku pro statická měření s interním optickým přepínačem a vstupem pro připojení doplňkových snímačů prostřednictvím vstupních jednotek ADAM 4000 (Advantech).

    Výsledky řešení

    1. Zakoupený měřicí systém umožňuje provádění statických měření a dlouhodobé monitorování stavebních konstrukcí. Byly zvládnuty obě standardní technologie instalace optovláknových extenzometrů (zalitím do betonu a upevněním na povrchu konstrukcí). Byly vypracovány základní metodiky pro statická měření a dlouhodobé monitorování. Tím byly vytvořeny předpoklady pro použití systému v rámci řešení výzkumných projektů.

    2. Byly připraveny zkušební vzorky a studijní materiály pro zařazení této technologie měření do programu výuky studentů a doktorandů KÚ ČVUT a FSv ČVUT. Studenti budou seznamováni s možnostmi využití této technologie v rámci doktorských prací, při řešení výzkumných projektů a ve stavební praxi. Možnosti optovláknového systému budou demonstrovány v rámci měření v laboratoři Kloknerova ústavu a při monitorování betonových konstrukcí in-situ.

    3. Pro potřeby studentů byla zpracována příručka [1], obsahující základní informaci o principu měření, základní technické informace výrobce o vlastnostech extenzometrů, popis měřicí jednotky pro statická měření, popis práce s instalovaným programovým vybavením, informaci o způsobu instalace extenzometrů na skutečných konstrukcích a metodikách měření. Dále jsou přiloženy příklady provedených měření na pracovišti řešitele [2]. Pro praktická cvičení studentů nebo pro samostatnou práci doktorandů byly připraveny návody na cvičení [3].

    Studijní materiály

    Upozornění: Tyto materiály jsou určeny výhradně pro potřebu studentů ČVUT v rámci výuky. Bez písemného souhlasu autorů nesmí být kopírovány, rozmnožovány a vydávány v elektronické, tištěné nebo jiné formě.

    [1] Král, J. , Vokáč, M., Bouška, P.: Optovláknové extenzometry. Příručka. KÚ ČVUT, 2009.
    [2] Vokáč, M.: Uvedení měřicího systému SOFO do provozu. Technická zpráva. KÚ ČVUT, 2009.
    [3] Vokáč, M., Bouška, P., Jiroutová, D.: Optovláknové extenzometry. Návody na cvičení. KÚ ČVUT, 2009.

    Jméno Umístění Publikace Email Telefon
    Ing. Petr Tej, Ph.D. vedoucí oddělení Publikace petr.tej@cvut.cz +420 224 353 512
    Ing. Marie Studničková, CSc. zástupce vedoucího oddělení Publikace marie.studnickova@cvut.cz +420 224 353 503
    Ing. Miroslav Černý, CSc. Publikace miroslav.cerny@cvut.cz +420 224 353 584
    Ing. Jaromír Král, CSc. Publikace jaromir.kral@cvut.cz +420 224 353 544
    Ing. Jindřich Čech, Ph.D. Publikace jindrich.cech@cvut.cz +420 224 353 512
    Ing. arch. Alena Tejová doktorand Publikace alena.tejova@cvut.cz +420 224 353 512
    Ing. Veronika Mušutová doktorand Publikace veronika.musutova@cvut.cz +420 224 353 857
    Ing. arch. Marek Blank doktorand Publikace marek.blank@cvut.cz +420 224 353 512
    Ing. Jan Mourek doktorand Publikace jan.mourek@cvut.cz +420 224 353 512
    Ing. Petr Kněž doktorand Publikace petr.knez@cvut.cz +420 224 353 512
    Ing. Lucie Vošahlíková doktorand Publikace lucie.vosahlikova@cvut.cz +420 224 353 519