Klimatický větrný tunel CET Telč: Výzkum účinků větru na konstrukce a památky

Mosty, výškové stavby i historické památky, to vše jsou objekty, u nichž je nedílnou součástí jejich návrhu prověření účinku větru a ostatních atmosférických jevů na jejich konstrukci. Centrum Telč (CET), které je součástí Ústavu teoretické a aplikované mechaniky AV ČR (ÚTAM), se specializuje na výzkum a testování materiálů, technologií a konstrukcí, a to i těch historických. Pochlubit se může především vědeckými výsledky, které získaly mezinárodní ohlas. CET je vybaveno speciálně navrženou infrastrukturou, která umožňuje plně využít unikátní expertní činnost badatelů a podpořit tak přenos měřicích metod, simulací a výpočtů do praxe.

K laboratorní tvorbě větru a ke zkoumání proudění a zatížení staveb se využívají aerodynamické tunely s relativně nízkými rychlostmi. Jsou určeny pro stavebnictví s primárním experimentálním požadavkem, aby byla zachována důležitá podobnostní kritéria, včetně mezní vrstvy atmosféry a jiných důležitých vlastností proudu. Jeden takový tunel s kompletním vybavením pro klimatické a aerodynamické zkoušky lze najít i v rámci Ústavu teoretické a aplikované mechaniky AV ČR. Nese název významného českého fyzika Vincenta Strouhala.

Vybavení a možnosti klimatického tunelu

Klimatický tunel v Centru Telč je vybaven také dvěma měřicími komorami: V aerodynamické komoře se převážně studují statické i dynamické účinky větru na modelech konstrukcí, budov a zástavby s okolní krajinou nebo na konstrukčních prvcích ve skutečné velikosti. Tato nastavení umožňují doslova „si hrát“ s podmínkami, jak je potřebné pro danou úlohu. Nedílnou součástí vybavení tunelu jsou také nástroje k analýze proudění vzduchu, systém sběru dat, měření tlaků na površích konstrukcí a modelů, přesné termometrii a mnoho dalších přístrojů.

Centrum není jen klimatický tunel, obsahuje i další laboratoře s bohatou instrumentací a měřicími a simulačními nástroji vyvinutými přímo v ÚTAM.

Jako příklad podle Stanislava Pospíšila může sloužit třeba nosné mostní lano nebo pilíř, jejichž vlastnosti jsou zásadně ovlivňovány aerodynamickými charakteristikami, námrazou nebo stékajícím deštěm. „Nám se v tunelu již několikrát podařilo vytvořit realistickou námrazu a následně zkoumat, jak tato mění aerodynamické vlastnosti nosných prvků,“ dodává Stanislav Pospíšil.

Čtěte také: Vysvětlení klimatického optima

Výsledkem je výzkum, na jehož základě se dají určit okolnosti, za jakých může dojít k problémům materiálu.

Spolupráce s průmyslem a památkovou péčí

Zdejší vědci a vědkyně mají dnes již bohaté zkušenosti se spoluprací s průmyslem. Uvést lze například zkoušky podle zadání od firem z automobilového průmyslu, zkoušky zatížení větrných turbín, mostních nosných lan a mostních profilů železničních mostů, listů a modelů větrných elektráren. Pod drobnohledem architektů a pracovníků památkové péče probíhaly i zkoušky architektonických úprav na historických objektech. Zajímavostí byl i vývoj generátoru sněhu pro ověřování složitých výpočtů proudění vícefázových médií nebo vývoj systému laboratorní produkce deště, který nalézá uplatnění při klimatických zkouškách.

Výzkum a ochrana kulturního dědictví

Stále více lidí touží žít v kulturním prostředí, jehož neodmyslitelnou součástí jsou památky se svou paletou hodnot. Kulturní dědictví se navíc stalo též významným ekonomickým prvkem současné společnosti a v souvislosti s rozvojem cestovního ruchu je jeho intenzivní využívání spojeno i s nebezpečím zvýšeného poškozování a trvalé ztráty jeho hmotné podstaty. Preventivní péče a zachování hmotných památek kulturního dědictví jsou proto životně závislé na výsledcích vědeckého výzkumu, který musí být většinou široce mezioborový a nemůže být pokryt jen tradičními vědeckými obory.

Spojení památek a mechaniky vypadá na první pohled zvláštně. Avšak poznáme-li historii výzkumu v ÚTAM AV ČR, není to tak překvapivé. Zárodkem pracoviště byl Ústav pro zkoušení stavebních hmot a konstrukcí, který na Českém vysokém učení technickém v Praze založil v roce 1921 prof. František Klokner. Původní charakter výzkumu s potenciálem využití ve stavebnictví a architektuře zůstal zachován v převážné části vědeckých útvarů. Rozvíjejí se však i nové směry bádání ve smyslu současného výzkumného záměru a významných interdisciplinárních světových trendů. Mezi ně patří i výzkum kulturního dědictví.

Spoluprací s městem Telč a s podporou tehdejšího starosty Mgr. Václava Jehličky zesílila v ÚTAM intenzita mezioborového výzkumu v oblasti architektonického dědictví a historických sídel. Týmy ústavu do současné doby řešily nebo řeší přes dvacet mezinárodních výzkumných projektů v oblasti „památkové vědy“ - včetně projektů podporovaných NSF v programu česko-americké spolupráce - a desítku národních projektů. Projekt Centra excelence Telč (CET) směřuje k vybudování a provozu excelentního výzkumného pracoviště produkujícího vědecké podklady, podporujícího zachování kulturního a přírodního dědictví a dosažení dlouhodobé životnosti historických i moderních stavebních materiálů a konstrukcí.

Čtěte také: Klíč k udržitelné budoucnosti

CET s jedinečnou experimentální infrastrukturou bude zásadním stavebním prvkem při vytváření silných strategických partnerství mezinárodního památkového výzkumu v rámci ERA a JPI a základnou pro mezinárodní programy výchovy a vzdělávání nových vědců. Jádrem projektu je nová infrastruktura evropského významu pro památkový výzkum. Tvoří ji čtyři experimentální moduly: klimatický větrný tunel ekologicky a ekonomicky optimalizované velikosti pro výzkum stavebních materiálů a technologií, vybavený v ústavu vyvinutými měřicími a simulačními nástroji; unikátní radiografické pracoviště pro rentgenovou velkoplošnou mikro- a nanotomografii s vysokým rozlišením a neutronovou radiografii; modul specifických sítí, databází a nástrojů pro monitorování vlivu klimatu a jeho změn na chování a životnost materiálů a konstrukcí včetně architektonického dědictví; mobilní laboratoř pro specifické úkoly ochrany kulturního dědictví v nouzových situacích.

Klimatický větrný tunel je koncipován jako regionální partnerské zařízení k velké infrastruktuře klimatického tunelu Jules Verne v Nantes ve Francii, European Joint Research Centre Ispra a Bristol BLADE Laboratory ve smyslu cestovní mapy ESFRI z roku 2008. Monitorovací sítě využívají spolupráce s privátní výzkumnou institucí SVUOM, s. r. Centrum se připravuje na řešení jediného výzkumného programu: Materiály, technologie a metody pro dlouhodobou udržitelnost hmotného kulturního dědictví.

První balíček se zabývá modelováním chování historických i moderních materiálů a konstrukcí při synergickém působení klimatických činitelů. Zaměřuje se na výzkum problémů interakcí těles s okolním prostředím, zejména numerickým i experimentálním modelováním působení větru na stavební objekty včetně památek s uvážením vlivů dalších povětrnostních faktorů - teploty a jejích náhlých nebo cyklických změn a deště. Témata vědeckých projektů zahrnou i otázky aeroelastického a aerodynamického chování konstrukcí, studium pohody prostředí v sídelních útvarech a v okolí dopravních staveb.

Druhá skupina témat studuje životnosti a degradační procesy v konstrukčních materiálech a jejich povrchových úpravách pokročilými experimentálními metodami. Předmětem výzkumu je studium stárnutí a koroze materiálů a jejich povrchových ochran využívající jak novou infrastrukturu centra, tak dlouhodobý monitoring a modelování chování materiálů v reálných klimatických podmínkách. Významným problémem je studium životnosti historických materiálů, monitorování chování materiálů a konstrukcí včetně sledování poruch na památkách. Badatelé využijí inovovanou ústavní databázi stavebních vad a poruch.

Poslední balíček zahrnuje výzkum konzervačních materiálů, technologií a metod pro dosažení dlouhodobé udržitelnosti památek. Výzkum se zaměří i na řešení problémů udržitelnosti historických sídel a integrace památek do urbanizovaného prostředí. Dále je to výzkum dopadů přírodních katastrof na stavební fond se zvláštním zřetelem k udržitelnosti kulturního dědictví a výzkum postupů a technologií ke zmírnění škod způsobených tímto nebezpečím. Mezi přírodní nebezpečí (zejména zemětřesení, povodně a sesuvy půdy) jsou zahrnovány i účinky povětrnostních faktorů.

Čtěte také: Soukromá letadla: ekologická zátěž

tags: #klimaticky #vetrny #tunel #cet #telc

Oblíbené příspěvky:

• Klokánek
• Zábavné pokusy
• Jak provozovat stanici měření emisí?
• O časopisu Příroda Bazar
• Nerezové koše Swiss a Orion: Srovnání