Vliv prostředí na stavební materiály

Garant předmětu:

Václav Kočí

Přednášející:

Jiří Maděra

Cvičící:

Jiří Maděra

Předmět zajišťuje:

katedra materiálového inženýrství a chemie

Anotace:

Hlavním cílem předmětu 123VPMA je seznámit studenty s moderními metodami, které se v současnosti stále více používají pro hodnocení účinků a vlivu prostředí na chování a vlastnosti stavebních materiálů. Absolvováním předmětu získají studenti hlubší znalosti nezbytné ke pochopení interakcí mezi materiály a prostředím vč. předpokladů pro identifikace případných rizik, jenž mohou v důsledku tohoto působení nastat. Součástí získaných znalostí jsou také všechny náležitosti nezbytné pro samotné posouzení či hodnocení účinků vnějších vlivů na stavební materiály. Takto získané teoretické poznatky a vědomosti poté studenti využijí v rámci praktické části předmětu, kde bude provedeno tepelně-vlhkostní posouzení vybraných stavebních materiálů či konstrukcí vystavených různým účinkům vnějšího prostředí. Samotné posuzování bude provedeno prostřednictvím numerického (výpočetního) řešení jedno- či vícerozměrných úloh.

Požadavky:

Žádné zvláštní požadavky/návaznosti nejsou podmínkou zápisu předmětu.

Osnova přednášek:

1. Úvod, seznámení s předmětem, organizace výuky předmětu v průběhu semestru, požadavky a podmínky pro získání zápočtu/zkoušky, vzorové aplikace počítačového modelování ve stavebnictví.

2. Degradace stavebních materiálů vlivem povětrnostních podmínek,

vlhkostní namáhání, teplotní namáhání, mrazové cykly, možnosti ochrany stavebních materiálů a předcházení vzniku poruch.

3. Základní modely pro popis šíření tepla a vlhkosti ve stavebních materiálech, klasifikace modelů, konvektivní vs. difúzní přenos vlhkosti.

4. Materiálové charakteristiky, vybrané materiálové charakteristiky nutné pro použití jako vstupní parametry do modelů, metody pro jejich stanovení parametrů, specifika z pohledu vstupních dat.

5. Analýza vlivu nejistot, (ne)přesnosti měřicích metod, nejistoty typu A a B, kombinovaná nejistota, rozšířená nejistota, analýzy vlivu nejistot na modelových příkladech.

6. Klimatická data, varianty okrajových podmínek (referenční vs. kritický vs. pozitivní rok) a jejich konstrukce, ukazatele pro hodnocení vlivu prostředí

7. Software pro modelování transportních jevů ve stavebních materiálech, nástroje pro modelování vč. formulace úlohy a přípravy řešení (preprocessing), zpracování výstupů modelů (postprocessing), praktická ukázka

8. Počítačové modelování jednorozměrných úloh I

Příprava jednorozměrné úlohy pro posouzení chování obvodového pláště vystaveného povětrnostním vlivům, definice problémů podle zadání (různé skladby konstrukce, různé klimatické podmínky)

9. Počítačové modelování jednorozměrných úloh II

Vyhodnocení úlohy z hlediska rizika tvorby mrazových cyklů, doby zavlhnutí a tepelných ztrát konstrukce

10. Počítačové modelování vícerozměrných úloh I

Příprava dvourozměrné úlohy pro posouzení chování konstrukčního detailu vystaveného povětrnostním vlivům, definice problémů podle zadání, víceletá simulace chování konstrukčního detailu

11. Počítačové modelování vícerozměrných úloh II

Vyhodnocení úlohy z hlediska detekce kritických míst konstrukčního detailu, použití postprocessing softwaru

12. Počítačové modelování vícerozměrných úloh III

Příprava sítě a okrajových podmínek trojrozměrné úlohy pomocí preprocessing softwaru

13. Závěr, klasifikace

Osnova cvičení:

Osnova cvičení navazuje na osnovu přednášek a zaměřuje se zejména na získání praktických zkušeností a dovedností (měření materiálových parametrů), prohloubení numerické zdatnosti (analýza vlivu nejistot, řešení jednoduchých úloh) a osvojení práce s dostupnými softwarovými nastroji pro přípravu, řešení a vyhodnocení zadaných úloh.

Cíle studia:

Hlavním cílem předmětu 123VPMA je seznámit studenty s moderními metodami, které se v současnosti stále více používají pro hodnocení účinků a vlivu prostředí na chování a vlastnosti stavebních materiálů.

Studijní materiály:

!Černý, R. et al. Complex System of Methods for Directed Design and Assessment of Functional Properties of Building Materials and Its Applications. 1. vyd. Praha: České vysoké učení technické v Praze. 2013, ISBN 978-80-01-05208-2.

!Balík et al. Odvlhčování staveb. 1. vyd. Grada Publishing, 2005. ISBN: 9788024707655

?Ashby, M.F. Materials and the Environment: Eco-informed Material Choice. 2nd edition. Butterworth-Heineman, 2013. ISBN: 9780123859716.

?Kutz, M. Handbook of Environmental Degradation of Materials, 3rd Edition, William Andrew Publishing, 2018. ISBN: 9780323524728

?Cerny, R., Rovnanikova, P. Transport Processes in Concrete, 1st ed., CRC Press 2002, ISBN 9780415242646.

?Černý a kol. Modelové a diagnostické předpoklady stanovení vlivu proměnlivého prostředí na degradaci historického zdiva, ČVUT v Praze, 2012. ISBN: 978-80-01-05021-7

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St	místnost TH:A-334 08:00–09:50 (přednášková par. 1 paralelka 101) Thákurova 7 (budova FSv) A334
Čt	místnost TH:A-335 12:00–13:50 (přednášková par. 1) Thákurova 7 (budova FSv) A335
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Stavební inženýrství, specializace Materiálové inženýrství (povinný předmět programu)
• Stavební inženýrství, specializace Materiálové inženýrství (povinný předmět programu)