Rozvoj a využití nedestruktivních zkušebních metod z hlediska soudního inženýrství
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Ústav soudního inženýrství
Abstract
Betony vyztužené rozptýlenou ocelovou výztuží (drátky) jsou známé pod názvem drátkobetony. Při vzniku poruch nebo havárií betonových konstrukcí vyztužených drátky je nezbytné pečlivě zkoumat skutečné provedení rozptýlené výztuže. Drátkobetony patří k moderním stavebním materiálům, jejichž možnosti využití nejsou dosud zcela vyčerpány. Používány jsou především na podlahové konstrukce zatěžovaných továrních hal a skladů. V posledních letech se díky dobrým fyzikálně mechanických vlastnostem drátkobetonu velmi často vyskytuje snaha projektantů a investorů, využít tohoto materiálu také pro nosné konstrukce. Příznivých vlastností drátkobetonu lze využít, pokud potřebujeme zvýšit odolnost betonu vůči napětí překračujícímu jeho pevnost, cyklickému namáhání, nebo rázovému namáhání. Praxe ukazuje, že aplikace drátkobetonu na takto namáhané konstrukce je cestou, která vede k pozitivním ekonomickým efektům. Podmínkou využití drátkobetonu v konstrukcích je však zajištění rovnoměrného rozptýlení, tedy homogenního rozložení drátků v celém objemu konstrukce. Nevhodným zpracováním a ukládáním směsi během výrobního procesu drátkobetonu jsou vlákna často nerovnoměrně rozložena. Samotné drátky jsou tvarově nepříznivá složka směsi a velmi zhoršují její zpracovatelnost. Může docházet k seskupení drátků, což snižuje celkovou homogenitu a tím i kvalitu drátkobetonových konstrukcí. Pokud homogenita drátkobetonu není dodržena, dochází k nepříznivému jevu, kdy v různých částech konstrukce má materiál jiné charakteristiky (např. tahovou pevnost), což může vést k poruchám konstrukce, tj. vzniku a vývoji trhlin. Případná nižší spolehlivost konstrukce, způsobená nerovnoměrným rozptýlením drátků v objemu betonu, může znamenat nejen škody na majetku, ale především ohrožení bezpečnosti a životů lidí. Je proto potřebné zajistit účinnou kontrolu homogenity drátkobetonu ve zhotovené nosné drátkobetonové konstrukci. Současná kontrola homogenity probíhá dosud na čerstvé směsi, ale pokud drátkobeton ztvrdne a je součástí konstrukce, nejsou v současnosti vyvinuty žádné známé spolehlivé metody, jak homogenitu drátkobetonu na konstrukci ověřit, aniž by došlo k jejímu znehodnocení. Vyvíjené metody na kontrolu koncentrace drátků v drátkobetonových konstrukcích jsou založeny většinou na magnetických nebo elektromagnetických vlastnostech drátků. Práce se zabývá rozvojem magnetické metody in situ za použití permanentních magnetů pro kontrolu rozložení vláken ve ztvrdlém drátkobetonu. Princip zkoušky je založena na měření změny intenzity magnetického pole permanentních magnetů, vyvolané změnou koncentrace drátků v drátkobetonové konstrukci. Metoda má charakter zkoušek tzv. lokálního porušení, jádrovým vývrtem malého průměru. Jedná se tedy o metodu semidestruktivní.
Concretes reinforced by, using distributed steel reinforcements (fibres) are known as fibre-concrete. In case of disturbances or accidents of concrete structures reinforced with wires, it is necessary to carefully examine the actual implementation of dispersed reinforcement. Fibre concretes belong to modern building materials whose possible applications have not been fully utilized so far. Have been mainly used for floor structures loaded with factory halls and warehouses. Recently, thanks to well-known physical and mechanical properties of fibre-concrete, there were numerous attempts of designers, and namely investors, to utilize this kind of materials for support structures either. Favorable properties of wire-concrete can be utilized if there is a necessity to increase the resistance of concrete to stresses exceeding its strength, cyclic stress or impact stress. Daily practice shows to prove that the applications of fibre-concrete in such structures lead to the economic success. Necessary condition for successful application of steel fiber reinforced concrete in constructions however consists in its uniform dispersion, a homogeneous distribution of the wires throughout the volume of the structure. In case of inappropriate processing and deposition of the mixture during the manufacturing process fiber-concrete structures, the fibers are often unevenly distributed. Wires itself represent unfavourably shaped mixture components and they are extremely deteriorating its workability. A grouping of wires may be encountered as well, which reduces the overall homogeneity and the quality of steel fiber-concrete structures. If the homogeneity of fibre-concrete is not kept, the material possess different properties in various parts of the structure (for example, tensile strength), which can lead to defects in the structure (generation and development of cracks). The relevant lower reliability of the structure which is caused by unequal distribution of fibres (wires) in concrete volume can lead to damage of the property as well as the safety and the human lives can be jeopardized. Hence it is necessary to secure the effective control of the fibre-concrete homogeneity in ready support fibre-concrete structures. Contemporary homogeneity control is still ongoing on fresh blends, but if the fibre-concrete hardened and is a part of the construction, no known reliable methods are currently in available to test the homogeneity of the fibre-concrete on the structure without its destruction. The methods developed to control the concentration of wires in wire-concrete structures are based mostly on magnetic or electromagnetic properties of wires. The thesis deals with the development of the magnetic method in situ using permanent magnets for monitoring the distribution of fibers in hardened steel fiber-concrete structures. The test principle is based on measurements of the changes in magnetic field strength of permanent magnets which are induced by a change in wire distribution in steel fibre-concrete structure. Test is characterized as a so called local- failure- test using a small diameter core drill. In this sense it is a semi-destructive method.
Concretes reinforced by, using distributed steel reinforcements (fibres) are known as fibre-concrete. In case of disturbances or accidents of concrete structures reinforced with wires, it is necessary to carefully examine the actual implementation of dispersed reinforcement. Fibre concretes belong to modern building materials whose possible applications have not been fully utilized so far. Have been mainly used for floor structures loaded with factory halls and warehouses. Recently, thanks to well-known physical and mechanical properties of fibre-concrete, there were numerous attempts of designers, and namely investors, to utilize this kind of materials for support structures either. Favorable properties of wire-concrete can be utilized if there is a necessity to increase the resistance of concrete to stresses exceeding its strength, cyclic stress or impact stress. Daily practice shows to prove that the applications of fibre-concrete in such structures lead to the economic success. Necessary condition for successful application of steel fiber reinforced concrete in constructions however consists in its uniform dispersion, a homogeneous distribution of the wires throughout the volume of the structure. In case of inappropriate processing and deposition of the mixture during the manufacturing process fiber-concrete structures, the fibers are often unevenly distributed. Wires itself represent unfavourably shaped mixture components and they are extremely deteriorating its workability. A grouping of wires may be encountered as well, which reduces the overall homogeneity and the quality of steel fiber-concrete structures. If the homogeneity of fibre-concrete is not kept, the material possess different properties in various parts of the structure (for example, tensile strength), which can lead to defects in the structure (generation and development of cracks). The relevant lower reliability of the structure which is caused by unequal distribution of fibres (wires) in concrete volume can lead to damage of the property as well as the safety and the human lives can be jeopardized. Hence it is necessary to secure the effective control of the fibre-concrete homogeneity in ready support fibre-concrete structures. Contemporary homogeneity control is still ongoing on fresh blends, but if the fibre-concrete hardened and is a part of the construction, no known reliable methods are currently in available to test the homogeneity of the fibre-concrete on the structure without its destruction. The methods developed to control the concentration of wires in wire-concrete structures are based mostly on magnetic or electromagnetic properties of wires. The thesis deals with the development of the magnetic method in situ using permanent magnets for monitoring the distribution of fibers in hardened steel fiber-concrete structures. The test principle is based on measurements of the changes in magnetic field strength of permanent magnets which are induced by a change in wire distribution in steel fibre-concrete structure. Test is characterized as a so called local- failure- test using a small diameter core drill. In this sense it is a semi-destructive method.
Description
Keywords
Nedestruktivní testování, drátkobeton, drátky, homogenita drátkobetonu, sonda, magnetické metody, průmyslový tomograf, počítačová tomografie, numerická simulace, kalibrace, soudní inženýrství., Non-destructive testing, steel fibre-concrete structures, wire, homogeneity of wire distribution, probe, magnetic method, industrial tomograph, computed tomography, numerical simulation, calibration, forensic engineering.
Citation
BÍLEK, P. Rozvoj a využití nedestruktivních zkušebních metod z hlediska soudního inženýrství [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Ústav soudního inženýrství. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Soudní inženýrství
Comittee
doc. Ing. Tomáš Vymazal, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Robert Kledus, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Karel Pospíšil, Ph.D., LL.M. (člen)
prof. Ing. Jiří Vala, CSc. (člen)
doc. Ing. Jan Vodička, CSc. (člen)
doc. Ing. et Ing. Martin Cupal, Ph.D. et Ph.D. (člen)
Ing. Pavel Klika, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2019-11-29
Defence
Předseda komise představil doktoranda Ing. et Ing. Petra Bílka dle předloženého životopisu, jeho publikace, zahraniční stáže a projekty. Student zpracoval téma dizertační práce „Rozvoj a využití nedestruktivních zkušebních metod z hlediska soudního inženýrství“. Ve své prezentaci představil doktorand podstatné výsledky dizertační práce. Školitel doktoranda přečetl hodnocení studenta za celý průběh studia. Oba oponenti přečetli své posudky na dizertační práci. Oba posudky měly kladné hodnocení a doporučovaly dizertační práci k obhajobě. Doktorand zodpověděl všechny otázky obsažené v posudcích. Poté se rozproudila diskuze, přičemž Ing. et Ing. Bílek zodpověděl rovněž dotazy z této diskuze vzešlé. Konkrétní dotazy jsou obsaženy na přiložených lístcích, které se archivují. Doktorand úspěšně obhájil svoji dizertační práci.
Aktuálnost tématu dizertační práce vyplývá z objektivní nezbytnosti nedestruktivního vyšetřování stavebních konstrukcí pro potřeby soudního inženýrství. Autor v tématu disertační práce se specializuje na homogenitu drátkobetonu, používaného v posledních letech jako moderní stavební materiál i pro nosné konstrukce. Potřebnost nedestruktivního zjišťování homogenity drátkobetonových konstrukcí pro soudní inženýrství je nesporná; nevhodné rozmístění drátků ve struktuře materiálu vede při namáhání tahem ke vzniku mikroskopických defektů i makroskopických trhlin, způsobujících podstatné snížení životností takových konstrukcí. Práce je završením autorova úsilí o důkladné zpracování nedestruktivní metodiky pro zjišťování rovnoměrnosti rozložení drátků ve ztvrdlém drátkobetonu, podpořeného rozsáhlou experimentální činností i fyzikálně zdůvodněnými výpočtovými simulacemi. Její vybrané části obsahují původní výsledky, jež jsou i v současné podobě využitelné pro praxi, ale naznačují rovněž příležitosti pro navazující výzkum.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení