Jak poznat, že je most poškozený dřív, než bude pozdě? Na výzkum těchto „skrytých stop“ se zaměřuje doktorandka Kristína Bezručová z Ústavu betonových a zděných konstrukcí (BZK) FAST VUT. Výsledky její práce pomáhají sledovat stav lávek pro pěší v celém Česku. Letos se jí navíc podařilo navázat spolupráci s dánskou společností SVIBS, jedním ze světových lídrů v oblasti monitorování konstrukcí.

 

Vítr, projíždějící auta nebo procházející lidé – na veškeré okolní jevy reagují stavební konstrukce drobnými vibracemi. Každá stavba má přitom svůj charakteristický způsob kmitání, podobně jako každý hudební nástroj poznáme podle jeho unikátního zvuku. Pokud se kmitání začne měnit, může nás upozornit na vznikající problém.

Právě sledováním těchto změn se zabývá výzkumný tým Ústavu betonových a zděných konstrukcí na FAST VUT vedený Radimem Nečasem, jehož důležitou součástí je doktorandka Kristína Bezručová. Změny kmitání staveb sleduje pomocí metody OMA. 

 

 

Metoda OMA pro diagnostiku mostů

Provozní modální analýza (OMA – operational modal analysis) měří a vyhodnocuje, jak konstrukce vibruje za běžného provozu. Naměřená data ukazují, v jaké frekvenci a jakým způsobem se konstrukce chvěje. Jakákoli změna může signalizovat poruchu dřív, než ji odborník zaznamená pouhým okem. Metoda tak nabízí nenáročný a nedestruktivní způsob, jak ověřit stav mostů a lávek a rozhodnout, zda vyžadují zásah – například výměnu ložisek nebo dodatečné předepnutí.

Matematika + stavebnictví = silný základ

Do výzkumu Kristína pronikla postupně během studia. Vedle

stavebnictví současně absolvovala také matematiku na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity. Právě spojení více oborů ji nakonec přivedlo k výzkumu dynamiky mostních konstrukcí, kterému se dodnes věnuje. 

„Úplně mě to nadchlo: studium na BZK spojovalo všechno, co mě bavilo – mosty, dynamiku i analýzu dat. Navíc jde o praktickou aplikaci, a to pro mě bylo vždy důležité,“ říká Bezručová. 

Součástí výzkumu je také aktivní spolupráce s Fakultou elektrotechniky a komunikačních technologií VUT a s průmyslovými partnery. Cílem je vyvinout bezdrátové smart snímače, které dokážou pomocí metody OMA data nejen měřit, ale rovnou i zpracovávat. 

Od sledování webinářů k mezinárodní spolupráci

Společnost SVIBS z dánského Aalborgu patří mezi světově uznávané firmy vyvíjející software pro analýzu dynamického chování konstrukcí a jejich dlouhodobý monitoring.

Kristína Bezručová její práci sledovala už od roku 2018. „Tehdy jsem při hledání informací narazila na jejich webináře a školení. Postupně jsme na BZK začali přemýšlet, jestli by jejich software mohl pomoci i našemu výzkumu,“ popisuje. Původní kontakt ohledně technických možností softwaru ARTeMIS Modal využívaným pro analýzu OMA postupně přerostl v intenzivnější spolupráci.

Cesta k úspěchu však nebyla přímočará. Nově zavedená povinná zahraniční stáž pro studenty doktorského studia se pro Kristínu, matku malých dětí, stala značnou komplikací. „Po diskusi na úrovni fakulty a se společností SVIBS se podařilo dohodnout kompromis – částečný výjezd do zahraničí spojený s prací na dálku a přímým výstupem pro firmu," popisuje Bezručová. 

Výsledkem byla dubnová účast na školení v dánském Aalborgu, které pokrylo experimentální i provozní modální analýzu (OMA), dlouhodobý monitoring konstrukcí i praktickou práci se softwarem. „Byla to skvělá příležitost poznat aktuální trendy a osobně se setkat s lidmi, kteří stojí za vývojem programu,“ říká Kristína.

Společnost SVIBS rovněž výzkumnému týmu z FAST VUT dočasně poskytla bezplatnou licenci softwaru ARTeMIS Modal pro zpracování aktuálních výzkumných témat. 

Lávky, které se mění podle ročního období

Kristína zaujala dánské partnery především výsledky z dlouhodobého sledování speciálního typ visutých pěších lávek nazývaných předpjaté pásy. Tyto konstrukce mají charakteristický prohnutý tvar, a tudíž fungují jinak než běžné mosty. Stejný konstrukční princip využívala i Trojská lávka v Praze, jejíž pád v roce 2017 výrazně upozornil na důležitost dlouhodobého monitorování stavebních konstrukcí.

Během pozorování lávky v Radonicích nad Ohří výzkumníci z FAST VUT zjistili zajímavý jev: konstrukce se během roku mění více, než původně očekávali. Zatímco v létě se materiál vlivem vyšších teplot nepatrně prodlužuje a lávka se více prověsí, v zimě se naopak zkracuje a její tvar se lehce změní. Tyto změny následně ovlivňují i způsob, jakým konstrukce vibruje.

„Na první pohled mohou být změny velmi malé, ale z pohledu měření a vyhodnocení jsou významné. Aby bylo možné správně poznat skutečný problém konstrukce, je potřeba rozlišit, co je běžná reakce na počasí a co už může signalizovat něco závažnějšího,“ vysvětluje Kristína Bezručová.

Výsledky Kristínina výzkumu zaujaly společnost SVIBS natolik, že je sama zveřejnila jako případovou studii na svých stránkách.

Své zkušenosti ze zahraniční spolupráce doktorandka podrobněji rozvádí v rozhovoru pro SVIBS.

 

Kristína Bezručová

Kristína nastoupila na FAST VUT v roce 2012 do kombinovaného studia, které zvládla skloubit se souběžným studiem matematiky na Přírodovědecké fakultě MUNI. Ve třetím ročníku přešla do prezenčního studia oboru Konstrukce a dopravní stavby. Bakalářskou práci se zaměřením na mostní konstrukce vypracovala pod vedením Radima Nečase.

K dynamice konstrukcí ji během magisterského studia přivedl právě její školitel – propojení mostních konstrukcí, dynamiky a analýzy dat ji nadchlo natolik, že se rozhodla v tématu pokračovat i na doktorátu.

Kristína je maminkou dvou dětí, která během mateřství aktivně studovala, pracovala na výzkumu i na projektech ústavu. Dnes je jednou z klíčových osob výzkumného týmu BZK, které se podařilo navázat spolupráci s dánskou společností SVIBS.