Analýza pole napětí betonových těles vyztužených 3D tištěnou výztuží
Loading...
Date
Authors
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební
ORCID
Abstract
Diplomová práca sa zaoberá analýzou napäťového poľa betónových prvkov vystužených polymérnou výstužou vyrobenou pomocou 3D tlače. Cieľom práce je experimentálne a numericky posúdiť vplyv geometrie a výšky polymérnej výstuže na rozloženie napätí a vznik trhlín pri ohybovom namáhaní. Experimentálna časť zahŕňa trojbodové ohybové skúšky betónových vzoriek, ktoré sú doplnené numerickou analýzou metódou konečných prvkov v prostredí ANSYS APDL. Výsledky poukazujú na významný vplyv polymérnej výstuže na správanie betónového prvku a potvrdzujú potenciál využitia 3D tlače pri návrhu inovatívnych betónových konštrukcií.
This diploma thesis focuses on the analysis of the stress field in concrete elements reinforced with polymer reinforcement produced by 3D printing. The objective of the study is to experimentally and numerically evaluate the effect of reinforcement geometry and height on stress distribution and crack formation under bending. The experimental program includes three-point bending tests of concrete specimens, complemented by numerical analysis using the finite element method in the ANSYS APDL environment. The results highlight the significant influence of polymer reinforcement on the mechanical behavior of concrete elements and confirm the potential of 3D printed reinforcement for innovative concrete structures.
This diploma thesis focuses on the analysis of the stress field in concrete elements reinforced with polymer reinforcement produced by 3D printing. The objective of the study is to experimentally and numerically evaluate the effect of reinforcement geometry and height on stress distribution and crack formation under bending. The experimental program includes three-point bending tests of concrete specimens, complemented by numerical analysis using the finite element method in the ANSYS APDL environment. The results highlight the significant influence of polymer reinforcement on the mechanical behavior of concrete elements and confirm the potential of 3D printed reinforcement for innovative concrete structures.
Description
Citation
MIKLE, S. Analýza pole napětí betonových těles vyztužených 3D tištěnou výztuží [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta stavební. 2026.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Radim Nečas, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jan Eliáš, Ph.D. (člen)
Ing. Rostislav Lang, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Milan Sokol, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. David Lehký, Ph.D. (místopředseda)
Ing. et Ing. Petr Kacálek, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2026-02-03
Defence
Student Samuel Mikle představil komisi formou prezentace svou diplomovou práci na téma Analýza pole napětí betonových těles vyztužených 3D tištěnou výztuží. Po přečtení posudků vedoucího a oponentky předložené diplomové práce byly v rámci obhajoby zodpovězeny a diskutovány otázky oponentky.
Otázka 1: Tabulka 5 – očekávala bych, že s rostoucí výškou výztuhy bude narůstat i složitost modelu (počet elementů, uzlů, stupňů volnosti) z důvodu jemnější sítě relativně komplikované hexagonální geometrie plastového prvku. Proč to tak není? Můžete ukázat konečno-prvkové sítě pro jednotlivé modely lišící se výškou výztuhy?
Student představuje jednotlivé konečno-prvkové sítě a vysvětluje, jak nastavil maximální vělikosti prvků pro jednotlivé dva materiály. Proto se počty prvků jednotlivých modelů příliš neliší.
Otázka 2: Obr. 7.6 – je zde vidět lokalizovaný „trojúhelník“ koncentrovaného hlavního napětí. Kde přesně a proč zde vzniká?
Student vysvětluje, že jde o boční pohled a popisuje, kde ke koncentraci dochází v místě výztuže.
Otázka 3: Tabulka 8 – co představuje hodnota sigma(N) prezentovaná v posledním sloupci tabulky? Jak souvisí s S-N křivkou prezentovanou na obrázku 8.6?
Student vysvětluje, že se jedná o amplitudu, zatímco v grafu jsou uvedeny hodnoty maximálních napětí.
Otázka 4: Co je myšleno křivkou označenou jako „REF“ v grafech 10.1 až 10.5?
Student uvádí, že se jedná o experimentálně naměřené hodnoty pro vzorek bez výztuhy.
V následné diskuzi k diplomové práci byly položeny následující otázky:
Dr. Lang - Modeloval jste nějaký kontakt mezi betonem a betonem?
Student odpovídá, že kontakt nemodeloval, že smyková napětí jsou velmi malá a studoval především porušení betonu.
Doc. Nečas se doptává, jestli posuzovali soudržnost obou materiálů.
Student odpovídá, že při některých zkouškách docházelo k vylamování betonu. A že by proti vylamování pomohla lepší geometrie plastové výztuhy.
Doc. Nečas se ptá, zda se s plastovou výztuhou snižuje ohybová tuhost nebo jak se to chová?
Probíhá diskuze o prospěšnosti plastové výztuhy, jiných typech výztuh atd.
Prof. Sokol diskutuje znovu problém soudržnosti, kterou student hodnotil na základě literatury.
Student vysvětluje, že ve vědeckých pracích se píše o poměrně dobré soudržnosti obou materiálů.
Dr. Kacálek se ptá na zhutnitelnost betonu?
Student vysvětluje, že se jednalo o maltu a v případě betonu by se muselo pracovat více s geometrií výztuhy.
Prof. Lehký se ptá na celkové zhodnocení benefitů tohoto spojení.
Student odpovídá, že z hlediska únavy se jisté zlepšení prokázalo.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena