Společný projekt s IDEA StatiCa

Hlavní cíle spolupráce:

• Vědecký výzkum: Validace, verifikace, testování, fyzické experimenty a aplikace umělé inteligence v návrhu konstrukčních prvků.
• Propagace výsledků: Publikace odborných článků, přednášky, účast na konferencích a prezentace na sociálních sítích.

V rámci spolupráce FAST VUT vytvořila specializovaný výzkumný tým LNSD – Laboratory for Numerical Structural Design, který zahájil svou činnost 1. ledna 2025 na Ústavu kovových a dřevěných konstrukcí. Tento tým výzkumných pracovníků a doktorandů bude úzce spolupracovat na vědeckém pokroku v oblasti návrhu stavebních konstrukcí.

Dlouhodobý přínos pro vědeckou komunitu a mezinárodní dopad spolupráce

Společnost IDEA StatiCa poskytuje odborné know-how a finanční podporu, čímž zajišťuje potřebné zdroje pro realizaci náročných výzkumných aktivit. Společný cíl obou stran spočívá v rozvoji metod CBFEM a CSFM a jejich šíření mezi odborníky v oblasti navrhování a posuzovaní stavebních konstrukcí.

„Spolupráce mezi FAST VUT a IDEA StatiCa představuje jedinečné propojení akademického a průmyslového světa. Tato synergická iniciativa umožní dosáhnout významných výsledků, které přispějí k rozvoji stavebního inženýrství na mezinárodní úrovni,“ uvedl Ing. Martin Vild, PhD., vedoucí týmu LNSD.

Numerické metody CBFEM (zaměřené na ocelové a dřevěné konstrukce) a CSFM (pro betonové konstrukce) představují klíčový nástroj pro přesné modelování a návrh stavebních konstrukcí. Metodu CBFEM vytvořila IDEA StatiCa společně s VUT Brno a ČVUT Praha, zatímco metoda CSFM vznikla díky spolupráci IDEA StatiCa a ETH Zurich.

Podepsaná smlouva klade důraz na propojení vědeckého výzkumu a jeho aplikace v praxi. Společně s IDEA StatiCa má FAST VUT ambici nejen rozvíjet inovativní technologie, ale i posilovat svou reputaci v globální vědecké komunitě.

(Zdroj: FAST)

Aktuální řešená témata

Pokročilý návrh spojů ocelových konstrukcí

Naše výzkumná skupina na Ústavu kovových a dřevěných konstrukcí se již více než deset let zaměřuje na pokročilé navrhování spojů ocel-ocel a ocel-beton. Modelování metodou konečných prvků se stalo běžným způsobem navrhování a potřeba standardizace byla uznána vypracováním normy prEN 1993-1-14:2024 –Navrhování za pomoci metody konečných prvků. Hlavním předmětem výzkumu je chování komponent, jako jsou šrouby, svary, kotvy nebo stojiny sloupů v příčném tlaku. Jedním z výsledků je Component Based Finite Element Method (CBFEM), která je k dispozici v komerčním softwaru IDEA StatiCa a Hilti Profis a byla vyvinuta za přispění několika řešených projektů TAČR. Metoda je nyní oficiálně uznána v příručce AISC Design Guide 1: Base Connection Design for Steel Structures a je průběžně ověřována experimenty a numerickými simulacemi.

  

Ocelové konstrukce z tenkostěnných za studena tvarovaných profilů

Jedním z klíčových témat v oblasti vědy a výzkumu na našem pracovišti je v posledních letech problematika návrhu a experimentálního ověřování skutečného chování konstrukcí z tenkostěnných ocelových za studena tvarovaných profilů. Výzkum zaměřený na toto téma probíhá ve spolupráci s tuzemskými i zahraničními firmami. Tyto výzkumy vycházejí z požadavků praxe na upřesnění nebo vylepšení návrhových procedur zakotvených v evropských normách a mají za cíl zefektivnění návrhu tenkostěnných konstrukcí. Do této oblasti spadají především sekundární konstrukce pro halové objekty, jako jsou tenkostěnné vaznice a paždíky, stropní konstrukce pro vestavěná podlaží pro skladovací účely či konstrukce pro fotovoltaiku. Související oblastí je problematika stabilizace tenkostěnných ocelových nosníků plošnými prvky opláštění budov, které mohou přispívat ke zvýšení odolnosti takto stabilizovaných nosníků a tím přispět k jejich hospodárnému a spolehlivému návrhu. Pro zatěžování plošných prvků je využívána zkušební metoda zatěžování vakuováním, která umožňuje realistickou aplikaci rovnoměrného zatížení a která byla využita např. při experimentálním ověření stabilizace tenkostěnných za studena tvarovaných nosníků plošnými prvky. Je vhodná i pro experimentální ověřování únosnosti plošných prvků z nejrůznějších materiálů či jejich kombinací.

Konstrukce ze dřeva a materiálů na bázi dřeva

Využití dřeva ve stavebních konstrukcích je z hlediska snižování nákladů v životním cyklu stavby a redukce uhlíkové stopy v oblasti stavební výroby velmi aktuální. Výzkumná a vývojová činnost je cílena na vývoj konstrukčních systémových prvků z rostlého dřeva pro rodinné domy (projekt TAČR FW01010579 “Inovativní konstrukce a technologie výroby masivního dřevěného panelu”, řešený v 2019-2023 ve spolupráci s Mendelovou univerzitou Brno), vývoj velkoformátových prvků s vylepšenými vlastnostmi na bázi panelů CLT (projekt TAČR TN01000056/05 “Pokročilé konstrukční prvky na bázi dřeva a kompozitů pro objekty občanské výstavby”, řešený v 2019-2022). Praktickým výstupem řešených projektů jsou funkční vzorky a ověřená technologie. Nově vyvinuté konstrukční prvky v rámci vědecko-výzkumné činnosti svými vlastnostmi splňují základní parametry bezpečných, hospodárných a zejména ekologických konstrukcí pro praktické využití.

GFRP kompozity

Kompozitní materiály na bázi GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer = polymer vyztužený skelnými vlákny) nacházejí uplatnění v dopravní infrastruktuře (lávky, zábradlí apod.), průmyslu, energetice (schodiště, plošiny apod.) nebo městské infrastruktuře (podzemní kolektory apod.). Jejich výhodou je příznivý poměr pevnosti a hmotnosti a zejména odolnost proti povětrnostním vlivům a chemicky agresivnímu prostředí. Díky tomu jsou GFRP konstrukce bezúdržbové a není nutné je opatřovat povrchovou ochranou, což vede ke snížení nákladů v životním cyklu a snížení uhlíkové stopy. Výzkum naší katedry v této oblasti je zaměřen na vývoj GFRP směsí (různé kombinace skelných vláken a produktů, matricí a příměsí), analýzu prutových prvků včetně stabilitních problémů (vzpěr a klopení) a na konstrukční řešení složitých styčníků a detailů.

Konstrukční sklo

Konstrukce a dílce z konstrukčního skla jsou nedílnou součástí moderní architektury. Ať už jsou použity jako prosklené zábradlí, schodiště, přístřešky nebo opláštění budov, jedná se o nosnou konstrukci, která musí mít dostatečnou únosnost, stabilitu a odolnost. Náš výzkum je zaměřen na analýzu chování skleněných prutů namáhaných vzpěrem, klopením a jejich kombinací. Jelikož zatím není platná norma pro navrhování skleněných konstrukcí, mohou data získaná při zatěžovacích zkouškách a numerických simulacích sloužit jako podklad při tvorbě normových postupů. Cílem ja navrhovat bezpečné, spolehlivé a estetické skleněné konstrukce.