Zatížení od klimatických jevů stavební konstrukce

Vzhledem k rostoucímu výskytu extrémních klimatických jevů jsou střešní a fasádní konstrukce vystaveny zatížením, která se blíží, nebo dokonce přesahují normové návrhové hodnoty.

Vakuová komora pro simulaci dynamických účinků větru

V experimentálním centru DERIC v Brně byla uvedena do provozu vakuová komora, která slibuje významný pokrok v testování stavebních konstrukcí.

Tato komora byla navržena s cílem simulovat dynamické účinky větru na stavební konstrukce a má potenciál nám pomoci ověřit, zda systémy střech a fasád splňují technické a legislativní nároky na odolnost vůči působení větru.

Ve světě existuje jen několik podobných zařízení.

Konstrukce komory se skládá ze sedmi segmentů, které jsou vzájemně propojeny těsněním, aby byla zajištěna její vzduchotěsnost.

Čtěte také: Minimalizace dopadu recyklace plastů na životní prostředí

Díky tomu lze vytvářet v komoře cyklický podtlak nebo přetlak, přičemž tlakové změny jsou řízeny a zaznamenávány pomocí speciálního softwaru.

V komoře je možné vytvořit cyklicky podtlak nebo přetlak až cca 14 kPa.

Důležitým prvkem zařízení jsou speciálně pro tento účel vyvinuté klapky, které umožňují realizovat takto velké změny tlaku v řádu desetin sekund.

Tím je možné se přiblížit charakteru reálných poryvů větru, což je pro tento typ měření klíčové.

Díky integrovanému zvedacímu zařízení lze komoru otočit do šikmé, nebo vertikální polohy, což rozšiřuje možnosti pro instalaci různých typů zkoušek.

Čtěte také: Zemědělství a ekologie v ČR

WIND UPLIFT test

Hlavní motivací pro vývoj vakuové komory byla potřeba provádět tzv. WIND UPLIFT test, definovaný v [1], který se zaměřuje především na zkoušení systémů s mechanicky kotvenými povlakovými fóliovými hydroizolacemi v reálném měřítku.

Vakuová komora při zkoušce vytváří definovaný podtlak na střešní fólii, čímž simuluje poryvy větru.

Testování probíhá tak, že se v komoře nad vzorkem střechy postupně zvyšuje podtlak, dokud nedojde k defektu některé části střešního systému.

Metodika zkoušky je podrobněji rozebrána v předchozím článku.

Výsledky těchto testů jsou cenné zejména pro:

Čtěte také: Slovensko a klimatická změna

• Ověření kvality materiálů a instalace: Test ověří nejen únosnost kotev v definovaném typu podkladu, kvalitu použité fóliové hydroizolace, ale také správnost postupu jejich instalace.
• Zajištění bezpečnosti a prevence poškození: Selhání střešního systému v důsledku silného větru může vést k rozsáhlým škodám na budově a majetku a v extrémních případech i ke ztrátám na lidských životech.
• Optimalizace konstrukce: Výsledky testu mohou pomoci konstruktérům a projektantům optimalizovat návrh mechanického kotvení, aby byla střecha nejen bezpečná, ale i ekonomicky efektivní.

Princip zkoušky WIND UPLIFT test lze s různými modifikacemi přiměřeně využít i pro další typy střešních konstrukcí.

Popsaným způsobem mohou být testovány nejen střešní systémy.

Vzhledem k výše zmíněné možnosti polohování komory lze testovat i vertikální stavební prvky, což rozšiřuje možnosti využití vakuové komory na fasádní systémy.

Touto variabilitou zařízení nabízí velký zkušební potenciál.

Dlouhodobý monitoring stavebních konstrukcí

Příspěvek pojednává o možnostech využitelnosti dlouhodobého monitoringu pomocí moderních senzorů a systémů.

Dlouhodobý monitoring je díky novým technologiím přesnější, jednodušší a úspěšnější.

Díky instalovaným senzorům a systémům bylo možné odhalit skryté a nově vznikající vady a poškození.

Na základě aktuálního stavu konstrukce bylo možné provést včasné opravy nebo údržby objektu, které v konečném důsledku šetří ekonomické i časové náklady na objekt, zajišťují bezpečnost a zvyšují životnost a odolnost objektu.

Structural Health Monitoring (SHM)

Pomocí Structural Health Monitoringu (SHM) je možné realizovat nepřetržité dlouhodobé monitorování stavebních objektů s následným vyhodnocením jejich stavu.

Zjednodušeně se jedná o osazení senzorů na objekt, ty následně nepřetržitě snímají mechanicko-fyzikální vlastnosti objektu.

Získaná data jsou odesílána do serveroven, multiiplexována a nakonec vyhodnocena dle požadavků objektu.

Mezi nejčastější senzory patří akcelerometry, tenzometry, meteorologické stanice, náklonoměry a snímače posunu.

Definicí SHM stavebních objektů je periodické sledování a analyzování předem zvoleného stavebního objektu pomocí dat získaných z měřicích snímačů osazených na objekt i v jeho okolí za účelem monitorování změn v mechanických a geometrických vlastnostech konstrukce.

Cílem SHM je objektivně zhodnotit aktuální stav konstrukce na základě analyzovaných dat ze senzorů, s případnou lokalizací poškození a určení jeho typu a rozsahu.

Senzory pro SHM

Pro SHM se nejčastěji používají snímače snímající akustické emise a dynamickou odezvu (verification- based data integrity mechanism, VBDIM) měřeného objektu.

Z měření akustické emise objektu je možné odhalit vznik a šíření trhlin, porušení předpínací výztuže, delaminaci, porušení spojovacích materiálů, vandalismus, nadměrné tření konstrukčních prvků, korozi výztuže, změnu okrajových podmínek a tuhosti [10].

Pomocí VBDIM metod se sledují vlastní frekvence dané konstrukce nebo tvary kmitů.

Měření dynamické odezvy konstrukce probíhá nejčastěji pomocí akcelerometrů.

Mezi často využívané senzory patří magnetoelastické senzory, které monitorují předpínací sílu u předpjatých konstrukcí.

Dále se používají tenzometry, a to nejčastěji optické nebo strunové.

Pro snímání klimatických změn se na měřený objekt nebo v jeho blízkosti umísťují meteorologické stanice vybavené 3D anemometrem, barometrem, GPS lokátorem a měřičem srážek.

Na určování dopravního zatížení se používají optické senzory Weigh In Motion (WIM), indukční smyčky a kamerové systémy.

SHM a BIM model

Spojením analyzovaných dat ze senzorů s návrhovým modelem vznikne BIM model, pomocí něhož je možné danou konstrukci podrobně analyzovat, popsat průběh změn vznikajících v použitých materiálech, sledovat časový vývoj poškození konstrukce a určit vlivy, které poškození zapříčinily, odhalit skryté vady vzniklé při výstavbě objektu, určovat a zaznamenávat pravidelné údržby prováděné na konstrukci a sledovat celkové změny konstrukce v průběhu času, odhadnout jeho životnost, vytvářet různé statistiky a také varovat před významným poškozením konstrukce [10].

Jelikož jsou data zaznamenávána několikrát za sekundu, často se u snímačů využívá snímkovacích frekvencí vyšších než 150 Hz, a také v dlouhém časovém období v řádech desítek let nebo po dobu celé životnost konstrukce, je možné objekt podrobně analyzovat a přesně stanovit všechny výše zmíněné vlastnosti.

Dále se monitoruje klimatické prostředí, ve kterém se objekt nachází, jelikož zatížení vznikající klimatickým působením výrazně ovlivňuje konstrukci i měření senzorů.

Další předností, kterou je možno z dat získat, je popsání chování materiálů/konstrukce při působení klimatických zatížení, a to nejen při typickém klimatickém zatížení například vlivem teploty a větru, ale i při působení mimořádných zatížení, které mohou na konstrukci nastat.

Zatížení větrem a prouděním řeky u mostních konstrukcí

Zatížení prostředím, jako je vítr a proudění řeky, hrají zásadní roli při statickém návrhu a posouzení statiky mostů s velkým rozpětím.

To vedlo k rostoucí poptávce po digitálních modelech dvojčat pro zkoumání odolnosti mostů v extrémních klimatických podmínkách.

Mostní konstrukce z dodatečně předpínaného betonu se skládá z pěti polí, z nichž nejdelší má 94 m.

V této studii jsou získány aerodynamické charakteristiky a extrémní hodnoty numerické simulace větru, jako je například povrchový tlak, pomocí metody Spalart-Allmaras Delayed Detached Eddy Simulation (DDES) jako hybridního RANS-LES turbulentního přístupu, který je praktický i výpočetně efektivní pro blízkost stěn hustota sítě vynucená metodou LES.

Povrchový tlak větru se získá pro tři extrémní klimatické scénáře, včetně extrémního větrného počasí, extrémně chladného počasí a návrhové hodnoty pro 3000letou periodu návratu.

Dále je provedena hydrodynamická studie mostních pilířů, v níž se simuluje proudění řeky metodou VOF a přechodový proces proudění vody okolo pilířů se zkoumá v různých časech.

Plošný tlak, kterým působí říční proudění s největším zaznamenaným objemovým prouděním, se počítá na každém povrchu pilíře.

Klimatické změny a dopravní infrastruktura

Klimatické změny, které mají za následek vyšší stupeň poškození a extrémní klimatické jevy, navíc představují významnou hrozbu pro spolehlivost a bezpečnost dopravních sítí.

Při navrhování, výstavbě a provozu prostředků silniční dopravy se vychází z mnoha zdrojů dat a různých modelů.

Konstruktéři tak používají zavedené modely stanovené normami; stavební inženýřidokumentovat údaje o skutečném materiálu a poskytovat výkresy skutečného stavu; provozovatelé shromažďují údaje o provozu, provádějí kontroly a plánují údržbu; klimatologové kombinují klimatické údaje a modelyPředvídat budoucí klimatické jevy a hodnotitelé počítají dopad extrémního klimatického zatížení na konstrukci.

tags: #zatížení #od #klimatických #jevů #stavební #konstrukce

Oblíbené příspěvky:

• Eko krémy na obličej – recenze
• Více o záchranných stanicích
• Vliv lesů na vodní zdroje
• Inspirativní citáty
• Co s vánočním stromkem