Detail projektu

Sdružená Úloha Mechaniky a Proudění v Betonu Řešená Pomocí Meso-Úrovňového Diskrétního Modelu

Období řešení: 01.01.2019 — 31.12.2021

Zdroje financování

Grantová agentura České republiky - Standardní projekty

- plně financující (2019-01-01 - 2021-12-31)

O projektu

Životnost železobetonových konstrukcí je do velké míry ovlivněna pronikáním nejrůznějších substancí a jejich transportem uvnitř materiálu. Přítomnost těchto substancí může vést k celé řadě chemických a fyzikálním procesů negativně ovlivňujícím tento nejrozšířenější konstrukční materiál. Pro konstrukce s dlouhou plánovanou životností je nutné tyto procesy vzít v úvahu při jejich návrhu. Projekt je zaměřen na modelování transportních jevů v betonu s uvažováním vzájemné interakce s mechanickými procesy jako je vznik a přítomnost trhlin. Takovýto sdružený model bude vytvořen na meso úrovni, tedy bude přímo uvažovat jednotlivá zrna kameniva. To umožní detailní popis trhlin v materiálové struktuře, proudění v těchto trhlinách a tlak kapaliny na líce trhlin. Bude použita diskrétní formulace modelu, která výrazně uspoří výpočtový čas. Část projektu bude věnována validaci modelu, detailním studiím jeho chování a možnostem dalšího vylepšení. Pomocí modelu bude analyzován vznik a šíření trhlin způsobených korozí výztuže se snahou o praktická doporučení pro návrh železobetonových konstrukcí.

Popis anglicky
Durability of structures made of reinforced concrete is to a large extent determined by penetration of various substances and their transport inside the material. Presence of these substances may lead to chemical and physical processes causing deterioration of this widely used construction material. The durability-based design must take it into account. The project is focused on creation of a numerical model of transport in concrete with consideration of mutual interaction with mechanical processes such as formation and propagation of cracks. The coupled model will be formulated at mesoscopic scale, where individual mineral grains are directly represented. It allows detailed description of cracks in the heterogeneous structure, flow inside them and pressure of fluid on their faces. To reduce computational requirements, the model will be discrete. Part of the project will be devoted to validation of the model and detailed study of its behavior. The model will be applied to analyze cracking caused by corrosion of reinforcement with aspiration to provide recommendation for practice.

Klíčová slova
beton;mechanika;proudění;trhliny;tlak kapaliny;sdružená úloha;diskrétní model;meso-úroveň;závislot na síti;okrajová vrstva;Power diagram;koroze výztuže;odlamování

Klíčová slova anglicky
concrete;mechanics;transport;fracture;fluid pressure;coupled problem;discrete model;meso-scale;mesh-dependency;boundary layer;Power tessellation;rebar corrosion;spalling

Označení

19-12197S

Originální jazyk

čeština

Řešitelé

Eliáš Jan, prof. Ing., Ph.D. - hlavní řešitel
Květoň Josef, Ing., Ph.D. - spoluřešitel
Mašek Jan, Ing., Ph.D. - spoluřešitel
Sadílek Václav, Ing., Ph.D. - spoluřešitel
Středulová Monika, M.Sc. - spoluřešitel
Tvrzník Jakub, Ing. - spoluřešitel
Vořechovský Miroslav, prof. Ing., Ph.D. - spoluřešitel

Útvary

Ústav stavební mechaniky
- příjemce (05.04.2018 - nezadáno)

Výsledky

ELIÁŠ, J. On macroscopic elastic properties of isotropic discrete systems: effect of tessellation geometry. France: IA-FraMCoS, 2019. p. 1-7.
Detail

ELIÁŠ, J.; CUSATIS, G. Upscaling of coupled mechanical and mass transport discrete model. In Computational Modelling of Concrete and Concrete Structures. 2022. p. 618-623. ISBN: 978-1-032-32724-2.
Detail

KVĚTOŇ, J.; ELIÁŠ, J. Simulations of split hopkinson pressure bar by discrete mesoscale model. France: IA-FraMCoS, 2019. p. 1-8.
Detail

ELIÁŠ, J. Elastic properties of isotropic discrete systems with skew contact normals. In XV International Conference on Computational Plasticity. Fundamentals and Applications (COMPLAS 2019). 2019. p. 305-313. ISBN: 978-84-949194-7-3.
Detail

ELIÁŠ, J. Elastic properties of isotropic discrete systems: Connections between geometric structure and Poisson's ratio. International Journal of Solids and Structures, 2020, vol. 191-192, no. 1, p. 254-263. ISSN: 0020-7683.
Detail

ELIÁŠ, J.; VOŘECHOVSKÝ, M.; SADÍLEK, V. Periodic version of the minimax distance criterion for Monte Carlo integration. ADVANCES IN ENGINEERING SOFTWARE, 2020, vol. 149, no. 1, p. 1-13. ISSN: 0965-9978.
Detail

ELIÁŠ, J.; VOŘECHOVSKÝ, M. Fracture in random quasibrittle media: I. Discrete mesoscale simulations of load capacity and fracture process zone. Engineering Fracture Mechanics, 2020, vol. 235, no. 1, p. 107160-1 (107160-23 p.)ISSN: 0013-7944.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M.; ELIÁŠ, J. Fracture in random quasibrittle media: II. Analytical model based on extremes of the averaging process. Engineering Fracture Mechanics, 2020, vol. 235, no. 1, p. 107155-1 (107155-20 p.)ISSN: 0013-7944.
Detail

GORGOGIANNI, A.; ELIÁŠ, J.; LE, J. Mechanism-Based Energy Regularization in Computational Modeling of Quasibrittle Fracture. JOURNAL OF APPLIED MECHANICS-TRANSACTIONS OF THE ASME, 2020, vol. 87, no. 9, p. 091003-1 (091003-11 p.)ISSN: 0021-8936.
Detail

KVĚTOŇ, J.; ELIÁŠ, J. On solution of two dimensional Poisson’s problem using unstructured grid. In AIP Conference Proceedings. AIP conference proceedings. 2309. Online: AIP Publishing, 2020. p. 020041-1 (020041-7 p.)ISBN: 978-0-7354-4045-6. ISSN: 0094-243X.
Detail

GORGOGIANNI, A.; ELIÁŠ, J.; LE, J. Mitigating mesh dependence in stochastic finite element simulations of quasibrittle fracture. 2021. p. 1-4.
Detail

ELIÁŠ, J.; CUSATIS, G. Homogenization of discrete model for fluid transport in porous material. Biot-Bažant Conference, June 1-3, 2021. 2021. p. 1 (1 s.).
Detail

GORGOGIANNI, A.; ELIÁŠ, J.; LE, J. Mesh objective stochastic simulations of quasibrittle fracture. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2022, vol. 159, no. 104745, p. 104745-1 (104745-16 p.)ISSN: 0022-5096.
Detail

ELIÁŠ, J.; CUSATIS, G. Homogenization of discrete mesoscale model of concrete for coupled mass transport and mechanics by asymptotic expansion. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2022, vol. 167, no. 105010, p. 105010-1 (105010-22 p.)ISSN: 0022-5096.
Detail

ELIÁŠ, J.; YIN, H.; CUSATIS, G. Homogenization of discrete diffusion models by asymptotic expansion. INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL AND ANALYTICAL METHODS IN GEOMECHANICS, 2022, vol. 46, no. 16, p. 3052-3073. ISSN: 0363-9061.
Detail

VOŘECHOVSKÝ, M.; ELIÁŠ, J. Analytical random field-based model for fracture in concrete. France: IA-FraMCoS, 2019. p. 1-12.
Detail

Odpovědnost: Eliáš Jan, prof. Ing., Ph.D.