text: Definice oblasti aplikace
  Externí FRP
  Interní FRP
  Nenapjatá výztuž
  Materiál pro výztuž - matrice a vlákna
  Povrchové úpravy výztuže
  Interakce s betonem
  Krátkodobé zkoušky - soudržnost s betonem
  Dlouhodobé zkoušky (2006-12/2008)
  Jednoduché prvky s výztuží
  Krátkodobé zkoušky
  Podélná tahová výztuž
  Spojování podélné výztuže
  Monitorování výztuže v konstrukci
  Dlouhodobé zkoušky (2006-12/2009)
  Předpínaná výztuž
  Vývoj koncovky napínacího zařízení
  Optimalizace návrhu průřezu
  Zesilování zděných kleneb
  Definice oblasti aplikace >>
  Externí FRP výztuž se využívá pro dodatečné zesilování konstrukcí namáhaných normálovou silou, ohybovým resp. kroutícím momentem nebo kombinací uvedených namáhání.
  Typy externích FRP výztuží:
  NSMR (Near Surface Mounted Reinforcement)
  NSMR (výztuž umístěná v blízkosti povrchu) je vhodná nejen pro dodatečné zesilování konstrukcí, ale i pro nové hybridní prvky.
  a) lepená lamela; b) c) NSMR
  Interní FRP výztuž z kompozitů na bázi skleněných, uhlíkových, čedičových a aramidových vláken lze využívat pro zesilování nově prováděných konstrukcí (nosná, rozdělovací či smykové výztuž).
  Hlavní výhodou výztuže na bázi FRP je její odolnost proti agresivním účinkům okolního prostředí.
  Schema betonového prvku vyztuženého FRP výztuží
  Typické příklady využití:
  Konstrukce v silně agresivním prostředí
  Jaderná energetika (energokanály a potrubní kanály)
  Kolektory a konstrukce trvale vystavené kontaktu se zeminou
  Kanály a sanitární městská infrastruktura
  Tenkostěnné konstrukce (významné snížení hmotnosti z hlediska krytí)
  Místa vystavená elektromagnetickému vlnění
  Místa s výskytem bludných proudů
  Materiál pro výztuž – matrice a vlákna
  Nenapjatá výztuž >> Vývoj >>
  Matrice pro nenapjaté FRP výztuže
  - nejefektivnější je kombinace vinylester-sklo, vinylester-čedič
  - nejefektivnější je kombinace epoxid-uhlík
  Vyztužující vlákna
  Alkalirezistentní skleněná vlákna ARcotex ®
  Uhlíková vlákna TORAY T700 typu HS (High Strength)
  Cílem při testování povrchové úpravy výztuží bylo optimalizovat:
  Mechanické parametry výztuže (pevnost v tahu, modul pružnosti v tahu)
  Soudržnost výztuže s betonem
  Způsob porušení výztuže při tahových zkouškách
  Technologickou náročnost výroby
  Příklady povrchů:
  Výztuž s obousměrným spirálovým ovinutím
  Hladká rovná tyč opatřená dodatečnou vrstvou křemičitého písku v epoxidové pryskyřici.
  Výztuž se spirálovitým prohnutím nosných vyztužujících uhlíkových vláken.
  Výztuž se spirálovitým ovinutím opatřená navíc vrstvou profilované matrice bez vyztužujících vláken.
  Ověřují se základní fyzikální vlastnosti FRP výztuží, jako jsou modul pružnosti a pevnost v tahu. Jsou závislé na povrchové úpravě výztuže a proto je nutné je provádět pro každý nově vyvinutý povrch.
  Problémem je vytvoření dostatečně únosné kotevní oblasti, která by umožnila přenést tahové zatížení do výztuže, není možné použít samosvorný mechanismus.
  Použita byla tlustostěnná trubka s vyvrtanými otvory, do které byla výztuž zalita epoxidovým lepidlem.
  Ukotvení kompozitní výztuže do ocelové trubky s otvory.
  Přiklady pracovních diagramů:
  CFRP tyč (průměr 6 mm, jednostranné ovinutí se stoupáním 2D)
  GFRP tyč (průměr 14 mm, jednostranné ovinutí se stoupáním 2D).
  Způsob porušování tyče je závislý na výšce ovinutí. Výztuže s hladkým a pískovaným povrchem se vytrhávaly z epoxidové pryskyřice, takže nebylo možno stanovit pevnost v tlaku.
  Krátkodobé zkoušky-soudržnost s betonem
  Nenapjatá výztuž >> Interakce s betonem >>
  Cílem je stanovení vlivu povrchové úpravy výztuže na soudržnost s betonem. V současnosti neexistuje v ČR předpis pro zkoušení nekovových výztuží. Použity byly metodiky dle ACI 440.3R-03, ČSN 73 1328 z roku 1792 a jejich kombinace:
  a) Vzorek dle ACI b) Vzorek dle ČSN c) Kombinace
  Zkouška soudržnosti FRP s betonem - schéma a realizace.
  Výsledky prokázaly značný vliv povrchové úpravy na velikost soudržnosti:
  Průměrné mezní zatížení pro jednotlivé typy povrchů.
  Dalším krokem v experimentech bude zkoušení vlivu agresivního prostředí na únosnost kotevní oblasti výztuže, resp. na celkovou funkčnost výztuže po vystavení agresivnímu prostředí.
  Jsou dokončovány dlouhodobé zkoušky kotvení lamel:
  Zkouška kotevní oblasti externí výztuže - schéma a realizace.
  Lamely jsou namáhány stálým zatížením (vyvozeným kalibrovanou pružinou) a zmrazovacími cykly. Deformace jsou sledovány:
  Průběh dotvarování kotevní oblasti – kotevní délka 225 mm.
  Po uplynutí stanoveného období jsou provedeny zkoušky únosnosti kotvení. Přípravky budou dále aplikovány pro dlouhodobé zkoušky vnitřních výztuží. V současné době probíhá výroba výztuží a návrh kotevních těles.
  Nenapjatá výztuž >> Jednoduché prvky s výztuží >> Krátkodobé zkoušky >>
  Betonové nosníky o rozměrech 350x100x2200 mm byly vyztuženy pouze podélnou nekovovou výztuží (tyče GFRP o průměru 14 mm s dvojitým ovíjením) a namáhány čtyřbodovým ohybem tak, aby došlo k porušení vlivem ohybového momentu:
  Zatížený nosník s rozevřenými trhlinami ve střední části.
  Dále bylo provedeno zatěžování kontrolní sady nevyztužených nosníků.
  Kompozitní materiály po vytvrzení nejsou tvarovatelné, proto je záměrně smyková výztuž vyráběna bez vytvrzení (s vypnutým ohřevem) a tu lze za níkých teplot dlouhodobě uchovávat. Podélná výztuž se rozmístí a fixuje dle armovacího výkresu a poté se aplikuje smyková výztuž.
  Vzorek výztuže určený k zabetonování do zkušebních prvků. Nosná výztuž o průměru 14 mm je doplněna smykovou výztuží o průměru 8 mm.
  K samovolnému vytvrzení dochází při teplotě nad 15°C (cca 1 týden, při dalších opatřeních i rychleji), poté se armokoš zabetonuje.
  Okraj trámu porušený smykovou trhlinou.
  V současnosti testované způsoby spojování a nastavování výztuže se zaměřují na spojení dvou konců výztuže ve speciální kompozitní trubici s epoxidovým lepícím tmelem.
  Cílem je monitorovat stav napjatosti výztuže:
  při monitorování stavu reálných konstrukcí
  Monitorovací prvky je nutno zabudovat přimo do výztuže tak, aby tenzometry byly zcela funkční a přitom neovlivňovaly vlastnosti studovaného prvku, tj. požaduje se:
  správné umístění tenzometru
  - osa tenzometru musí být rovnoběžná s osou výztuže
  dobré zakotvení plochy tenzometru
  - aby došlo k úplnému přenosu napětí ve výztuži na tenzometr
  Byla vyvinuta technologie výroby výztuží se zabudovanými
  odporovými tenzometry:
  1) Tenzometr je nejdříve přilepen na destičku skládající se z vyztužujících vláken a epoxidové pryskyřice.
  2) Umístění destičky s odporovým tenzometrem v materiálu výztuže těsně před ovinutím.
  3) Kontakty odporového tenzometru s elektrickou izolací vystupující z výztuže.
  Pro docílení monitoringu bez ovlivnění vlastností výztuže byla také odzkoušena aplikace optických vláken:
  a) optické vlákno vybavené kromě primární ochrany i plastovým obalem, přiblížná tloušťka 1 mm
  b) optické vlákno pouze s primární ochrannou vrstvou, tloušťka vlákna cca 0,1 mm
  c) optické vlákno s povrchovou vrstvou zabarvenou do černa - z hlediska optické kontroly polohy v kompozitní výztuži nejvýhodnější
  Optické vlákno je umístěno mezi ostatní skleněná vlákna kompozitní výztuže, takže je s nimi vzájemně mechanicky spojeno pomocí polymerní matrice a jsou na něj přenášeny vyvozené tahové síly. Protažení optického vlákna vyvolá útlum optického signálu, který je snímán pomocí speciálního zařízení.
  Vyvedení optického vlákna z jádra kompozitu.
  Přechod optického vlákna z jádra kompozitní výztuže vně výztuž je opatřen speciální silikonovou trubičkou chránící optické vlákno před poškozením při průchodu výrobním zařízením a před přímým působením ovíjecího vlákna.
  Nenapjatá výztuž >> Jednoduché prvky s výztuží >>
  Tato etapa je řešena průběžně – zejména v oblasti vyhodnocování experimentů. Postupně jsou sestavovány i matematické modely pro jednotlivé testované vzorky a prvky. Vzhledem k rannému stadiu rozpracování zatím nemá smysl uvádět zde výsledky.
  Předpínaná výztuž >>
  Je řešena problematika koncovek a napínacího zařízení.
  Při různém typu vyztužení a pro předem dané extrémy vnitřních sil [N, M] byly provedeny srovnávací výpočty návrhu výšky a vyztužení obdélníkového průřezu. Uvažovány byly výztuže:
  CFRP (uhlíková vlákna)
  GFRP (skelná vlákna)
  CFRP 38
  GFRP 38
  Číslo 38 označuje výpočetní snížení tahové pevnosti na 38%, které se uvažuje v oblasti ohybu výztuže.
  Z dosažených výsledků vyplývá:
  Optimalizací výšky průřezu lze docílit výrazného snížení ceny průřezu.
  Důsledkem různých typů vyztužení je změna proporcí průřezu (výšky) pro optimální návrh.
  Oproti průřezu s betonářskou výztuží B490 cena průřezu stoupla o
  Nerez : 191%
  CFRP : 54%
  GFRP : 50%
  CFRP 38: 129%
  GFRP 38: 126%
  Náklady při vyztužování uhlíkovou a skelnou výztuží jsou téměř rovnocenné.
  Průřez s FRP výztuží je ve srovnání s nerezovou výztuží v průměru o 48% levnější, při redukci tahové pevnosti v průměru o 22% levnější.
  Metoda dodatečně vkládané nepředpjaté výztuže umožňuje dodatečné zesílení zděné konstrukce bez nutnosti většího zásahu do klenby. Systém se aplikuje z lícní strany klenby do předem připravených drážek, soudržnost je zajištěna speciálními tmely a lepidly.
  Cílem vyztužení je:
  omezit rozvoj stávajících a vznik nových trhlin
  zvýšit zatížitelnost klenbové konstrukce
  Pro vyztužování je možno využít:
  prutů různých speciálních tvarů s antikorozní úpravou, respektive vyrobených přímo z nerezové oceli
  klasických prutů betonářské výztuže s antikorozní úpravou (např. nátěry, povlakování)
  další moderní materiály (uhlíkové nebo skleněné tyče)
  Nově vyvíjená FRP výztuž má výhodné vlastnosti:
  antikorozní (oproti betonářské výztuži)
  cenové (oproti nerezové výztuži)
  Byly zkoušeny série zděných kleneb s rozpětím 2600 mm pro různé
  a) typy vyztužení:
  2 drážky
  b) zatěžovací schémata:
  1) Symetricky v polovině rozpětí
  2) Nesymetricky ve čtvrtině rozpětí
  3) Symetricky v obou čtvrtinách rozpětí
  c) vyztužovací materiály:
  speciální helikální nerezovou výztuží (Helifix) - pro všechna schémata
  GFRP výztuží (skleněná vlákna) průměru 6 mm - jen pro zatěžovací schéma 2)
  Podstatného nárůstu únosnosti vzhledem k typu vyztužení bylo dosaženo zejména pro zatěžovací schéma 1) a 2), a to více než osmi-násobného (namáhání interakcí normálových sil a ohybových momentů).
  U zatěžovacího schématu 3) experimenty neprokázaly vliv zesílení dodatečně vkládanou výztuží na únosnost kleneb, protože klenba byla převážně tlačena.