Konstrukce, které o sobě podají zprávu
Mosty, tunely, opěrné zdi i moderní dřevostavby jsou navrhovány na desítky let provozu. Během té doby je namáhají proměnlivé zatížení, teplotní cykly, vlhkost a pohyby podloží – a většina změn uvnitř konstrukce zůstává okem neviditelná, dokud se neprojeví trhlinou nebo deformací. Klasické elektrické tenzometry přitom v dlouhodobém nasazení narážejí na korozi, rušení, potřebu napájení v každém měřicím bodě a složitou kabeláž.
Optovláknové senzory mění pravidla hry. Jediné optické vlákno může nést desítky Braggovských mřížek a každá z nich měří deformaci nebo teplotu ve svém místě. Vlákno lze zabudovat přímo do betonu, ostění tunelu nebo dřevěného panelu, nepotřebuje v místě měření žádnou elektroniku a vydrží po celou dobu životnosti stavby.
Klíčové otázky: Jak dlouhodobě a spolehlivě sledovat mechanické napětí, deformace a teplotu uvnitř stavebních konstrukcí a v geotechnických aplikacích – a odhalit kritický stav dřív, než ohrozí bezpečnost?
Optovláknová řešení vyvinutá v FBGLab
Monitorování tunelů optickým vláknem v primárním ostění
Analyzovali jsme možnosti monitorování dálničních tunelů pomocí optického vlákna zabudovaného přímo do primárního ostění. Výsledky jsme publikovali v článku Analysis of the highway tunnels monitoring using an optical fiber implemented into primary lining (Journal of Electrical Engineering, 2017).
Přínos: Senzor je součástí samotné konstrukce – měří tam, kde vzniká napětí, a je chráněn před mechanickým poškozením i povětrnostními vlivy.
Optovláknový senzor deformací stavebních struktur
Funkční vzorek Optovláknový senzor pro detekci a monitoring deformací stavebních struktur (2017) slouží k zachycení deformací nosných prvků staveb.
Výhody: odolnost vůči elektromagnetickému rušení, žádné napájení v místě měření, možnost multiplexovat desítky senzorů na jednom vlákně, dlouhodobá stabilita.
Fotonické systémy pro geotechnické aplikace
V projektu TAČR TREND Smart inovace monitoringu napětí v progresivních geotechnických aplikacích fotonickými systémy (2024–2026) jsme vyvíjeli technologie pro měření rozložení mechanického napětí a teploty v geotechnických aplikacích a stavebních konstrukcích. Kombinujeme bodové FBG senzory s distribuovaným měřením, které umožňuje sledovat celý průběh veličiny podél vlákna dlouhého až několik kilometrů.
Senzory v dřevostavbách
V projektu MPO OP TAK Stavebnicový systém nové generace pro efektivní výstavbu dřevostaveb (2023–2025) jsme se podíleli na vývoji stavebnicového systému pro energeticky efektivní dřevostavby s téměř nulovou spotřebou energie.
Monitorování odstřelů
V projektu TAČR TREND Monitorování parametrů odstřelů malého a velkého rozsahu optovláknovými senzory (2021–2023) jsme se zaměřili na zachycení dynamických účinků odstřelů na okolí – oblast, kde jsou rychlost odezvy a odolnost senzoru klíčové.
Výzkumné cíle FBGLab ve stavebnictví
Budoucí výzkum
- Dlouhodobé monitorování konstrukcí – nasazení FBG a distribuovaných senzorů na reálných stavbách s cílem sledovat jejich stav po celou dobu životnosti.
- Kombinace bodového a distribuovaného měření – propojení přesných FBG senzorů s distribuovaným měřením teploty (DTS) a akustiky (DAS) pro pokrytí rozsáhlých staveb a liniových konstrukcí.
- Integrace senzorů již při výrobě – zabudování vláken do betonových prefabrikátů, kompozitů a dřevěných panelů.
- Datová analýza a strojové učení – automatické vyhodnocení dlouhodobých dat a včasné varování před kritickým stavem konstrukce.
Máte zájem o spolupráci nebo monitorování konkrétní stavby? Kontaktujte nás.