UHPC (ultra high performed concrete)
 

UHPC je vysokopevnostní beton, který má cementovou matrici ztuženou ocelovými vlákny. Kombinace betonu a oceli zajišťuje skvělé vlastnosti jak v tahu, tak v tlaku, a to v řádech násobků v porovnání se standardními betony. Nejvýznamnější předností představovaného betonu je schopnost pohlcení velkého množství energie vzniklé výbuchem, nárazem nebo tlakovou vlnou. 

V rámci dlouhodobé spolupráce mezi ČVUT v Praze, Katedrou betonových a zděných konstrukcí a Univerzitou obrany, Katedrou ženijních technologií, byl na ČVUT vyvinut a později společně otestován UHPC (Ultra High Performed Concrete)  materiál, který se svými vlastnostmi hodí pro použití v ochranných konstrukcích zvyšujících odolnost infrastruktury a bezpečnost osob. 

Na následujících schématech pracovních diagramů materiálu je zřetelně vidět schopnost tohoto materiálu výrazně lépe absorbovat a disipovat mechanickou energii, což je pro ochranné prvky jedna z klíčových vlastností.

Tento produkt dokáže zabránit napadení perimetru kamionem i v případech, jakými byl teroristický útok v Nice 14.7.2016, kdy do davu lidí najel kamion Renault Midlum (12 tun + 17 tun nákladu, rychlost 90 km/hod), nebo v Berlíně 19.12.2016 (kamion Scania, 15 tun + 15 tun nákladu, 65 km/hod).
 

Náraz vozidla o hmotnosti 22 tun rychlostí 100 km/hod do překážky z běžného odolného betonu. Po nárazu do překážky pokračuje vozidlo dále ve směru jízdy přibližně 1-2 sekundy, může uvolnit průjezd pro druhé vozidlo.

Náraz vozidla o hmotnosti 22 tun rychlostí 100 km/hod do bezpečnostního prvku z UHPC. Kinetická energie vozidla je významně absorbována drátkobetonem, vozidlo je zastaveno na překážce v řádech jednotek metrů za přibližně 0,5 sekundy.

 

Barierový test bežný beton

"Převzatá ukázka z bariérového testu pro média. Rozjetý autobus mají zastavit svodidla, jako záložní záchrana je kousek za nimi založena druhá bariéra z betonových desek, toto vše z bezpečného povzdálí sledují novináři. Uhodnete, jak test dopadl?"

Autobus versus běžný beton - MikePowell78

UHPC při zkoušce pevnosti v tlaku - charakteristická hodnota pevnosti v tlaku u těchto betonů je 150 -250 MPa

UHPC při zkoušce pevnosti v tlaku - charakteristická hodnota pevnosti v tlaku u těchto betonů je 150 -250 MPa

 

MATEMATICKÝ MODEL - numerické řešení
 

Vlastnosti materiálu byly ověřeny pomocí softwarové simulace v prostředí ANSYS-AUTODYN. Byly řešeny dva základní případy interakce rázové vlny s UHPC deskou, výbuch plastické trhaviny na povrchu desky a výbuch nálože TNT v určité vzdálenosti od desky a její interakce s tlakovou vlnou. Všechny simulace byly provedeny v prostředí systému AUTODYN.

Materiál UHPC byl testován na zatížení vzdáleným výbuchem, kontaktním výbuchem a penetrací projektilem. Testy materiálu probíhaly dle standardů NATO. Balistická odolnost zkušebních desek byla zkoušena podle normy NATO - STANAG 2280 - Design Threat Levels and Handover Procedures for Temporary Protective Structures. Veškeré ochranné stavby, které jsou používány v zahraničních operacích se testují podle této normy.


Betonový prvek pro ochranu perimetru

 

Prefabrikát z UHPC betonu, který  zabrání penetraci vozidla dovnitř chráněného objektu.

Tento prvek bude schopen absorbovat kinetickou energii rozjetého vozidla v řádu až jednotek MJ. Tomu odpovídá hmotnost prvku, strukturální integrita a tvar s vysokou zastavovací schopností. 

Námi navržený prvek navenek působí jako doplňkový architektonický prvek, s určitou estetickou úrovní, kde jeho ochranná funkce není na první pohled patrná.


Betonový ochranný prvek pro interiéry

 

Rozlehlé interiéry s vysokou koncentrací lidí jsou velmi atraktivním a vyhledávaným cílem pro teroristický útok, jak nám ukazují např. události z poslední doby v rámci Evropy.

Specifický design a projekční řešení námi navržených prvků společně s jejich vhodným rozmístěním mohou výrazným způsobem přispět ke snížení následků takových útoků. Jednak poskytnutím ochrany proti letícím střepinám nebo projektilům, a rovněž do jisté míry omezí účinky tlakové vlny po výbuchu nálože jejím pohlcením a odklonem.

Prvky budou v interiéru působit jako jeho integrální součást a běžný návštěvník tohoto prostoru by neměl rozpoznat jeho ochrannou funkci.

Simulace výbuchu


Betonový prvek pro ochranu kabelových vedení (inženýrských sítí)

 

Do každého významného objektu v rámci státní správy nebo areálu společností významných pro infrastrukturu státu, vede jisté množství sítí, které jsou pro zachování funkčnosti tohoto objektu klíčové a proto je jejich ochraně třeba věnovat náležitou pozornost.

Velká pozornost je prioritně věnována otázce zajištění kybernetické bezpečnosti, ale zabezpečení sítí proti mechanickému poškození v případě napadení má srovnatelnou váhu.

Námi navržený ochranný kanál je schopen nahradit významnou část nakrytí zeminou, je velmi vhodný i pro dočasné instalace nebo opravy, a to s vysokou odolností proti mechanickému poškození.

Ochrana vedení