ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Vysoké učení technické v Brně Fakulta stavební

CI 57 Moderní stavební materiály

Ústav stavebního zkušebnictví

ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Vysoké učení technické v Brně Fakulta stavební Ústav stavebního zkušebnictví

Důvody a cíle pro statické zesilování a zajištění konstrukcí -

zvýšení užitného zatížení oslabení konstrukce konstrukční chyba prodloužení životnosti změna popř. ukončení platnosti normových předpisů koroze výztuže nebo předpínacích kabelů zvýšení agresivity prostředí náhodné nebo mimořádné zatížení





1. Statické zajištění a zesílení betonových konstrukcí 1.1 Starší „klasické“ metody zvýšení únosnosti „zesílení“ ŽB prvků

Zesílení provedené zvýšením únosnosti dobetonováním části prvku k původnímu nosnému systému -

pracnost provedení nutný zásah do původní konstrukce nelze zaručit dostatečné spolupůsobení betonu




Zesílení vložením nového železobetonového prvku do stávající konstrukce -

pracnost provedení nutný zásah do původní konstrukce nelze zaručit dostatečné spolupůsobení betonu


1. Statické zajištění a zesílení betonových konstrukcí 1.2 Externí zesílení ocelovými prvky VÝHODY - stále se jedná o „železobetonovou“ konstrukci - možnost mechanického kotvení i pevného lepeného spoje - svařitelnost - cenová dostupnost - široký sortiment typů a druhů ocelových prvků NEVÝHODY - koroze výztuže - nižší únosnosti oproti moderním materiálům - výrazně vyšší objemová hmotnost





MECHANICKY KOTVENÉ ZESÍLENÍ Zesílení železobetonového trámového stropu ocelovými U profily kotvenými šroubovým spojem do nosného žebra Zesílení je funkční zároveň jako ztužení v oblasti obvodového, popř. středního dělícího věnce


STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ NADPRAŽÍ V ROZŠÍŘENÉM DVEŘNÍM OTVORU



EXTERNĚ LEPENÉ ZESÍLENÍ



EXTERNĚ LEPENÉ ZESÍLENÍ



















DODATEČNÉ ZAJIŠTĚNÍ (ZESÍLENÍ) KONSTRUKCÍ PŘEDPJETÍM









1.2 Externí zesílení nekovovými prvky MATERIÁL Vlákny vyztužované polymerní materiály, kompozity skládající se z vysokopevnostních vláken obalené polymerní matricí. Vlákna jsou hlavním nositelem pevnostních vlastností. Rozeznáváme jejich tři základní typy: skelné, aramidové (kevlarové) uhlíkové. typy pryskyřic polyesterové, vinylesterové a epoxidové.




VÝHODY - nízká hmotnost - vysoká tuhost a pevnost - směrově orientované vlastnosti - tepelná, chemická odolnost, ohnivzdornost - nižší tepelná roztažnost - elektrická a tepelná vodivost NEVÝHODY - cena - konstrukční návrh, výroba - spoje, opracovatelnost, recyklace - defektoskopie, opravy

mikroskopická struktura FRP výztuží




ROZDĚLENÍ FRP KOMPOZITŮ ČÁSTICOVÉ

- orientované - neorientované

VLÁKNOVÉ

- jednovrstvé

- krátkovláknové

- dlouhovláknové

- vícevrstvé

- lamináty - hybridní lamináty - sendviče

- orientované - neorientované (rohože) - jednosměrové - dvousměrové (tkaniny) - 3D tkaniny


JEDNOSMĚROVÉ KOMPOZITY vlákno = výztuha - přenáší především tahové namáhání - určuje podélný směr L (longitudinal) - Ø cca 5-15 μm - tvoří 40-60% objemu kompozitu matrice = pojivo - přenáší především tlakové namáhání ve všech směrech - drží vlákna (popř. jednotlivé vrstvy) pohromadě - rozkládá lokální namáhání do okolí



MECHANICKÉ VLASTNOSTI - VLÁKNA



VOLBA VLÁKEN Konstrukční požadavky – Volba vlákna -

Pevnost - Uhlík

-

Tuhost - Uhlík

-

Houževnatost - Aramid

-

Creep - Uhlík

-

Únava - Uhlík

-

Nízká cena - E sklo

-

Korozivzdornost - Sklo

-

Nejvyváženější mechanické vlastnosti - E sklo



MECHANICKÉ VLASTNOSTI - MATRICE





MATRICE VLASTNOSTI Ve vytvrzeném kompozitu se vyžaduje: -

adhezivní pevnost (spojení matrice – vlákna) teplotní odolnost únavová pevnost (dlouhodobé, cyklické zatížení) chemická odolnost odolnost proti vlhkosti

VOLBA MATERIÁLŮ V MATRICI

EPOXIDOVÁ MATRICE - VLASTNOSTI

Konstrukční požadavky, volba pojiva:

dobrá adheze k vláknům nízké smrštění během vytvrzování dobrá chemická odolnost různé pevnostní a tuhostní charakteristiky creepová a únavová odolnost neobsahují styrén, nejsou toxické mohou být samozhášivé

-

Ohnivzdornost - Fenol Korozivzdornost - Bismaleid Teplotní odolnost - Fenol, Polyamid Prostup světla - Polyester Nízká cena - Polyester Houževnatost - Epoxid, termoplast Nejvyváženější vlastnosti - Epoxid


TECHNOLOGIE VÝROBY FRP VÝZTUŽÍ -

matrice + vlákna

-

impregnace, prosycení

-

umístení smesi (laminát) do formy (+ separační vrstvy, atp.)

-

vytvrzení (možno za zvýšené teploty, ozářením) (příčné propojení polymerových řetězců, exotermická reakce)

-

demontáž z formy

-

konečná úprava



MOŽNÉ ZPŮSOBY VÝROBY FRP VÝZTUŽÍ ( PRVKŮ) -

kontaktní formování lisování vakuování navíjení vláken tváření profilů (pultruze) vstřikování





TECHNOLOGIE VÝROBY FRP VÝZTUŽÍ - PULTRUZE soustava vláken, rohoží a roun je tažena s předepsaným předpětím do pryskyřičné lázně prosycená výztuž vstupuje do předtvarovacího prostoru, tvarovací a vytvrzovací hlavy (v případě velké tloušťky stěn je nutné přidat pro vytvrzování mikrovlnné předehřívací zařízení) za vytvrzovací hlavou je tažné zařízení, které je nositelem pohybu celé linky za tažným zařízením je pila, která řeže profil na požadovanou délku.




Proces výroby z organických vláken je rozdělen do tří základních kroků, které mohou být různě modifikovány podle druhu původního vlákna:

-

nízkoteplotní oxidace a stabilizace na vzduchu při teplotě 200 až 400 °C karbonizace v inertní atmosféře při teplotě asi 1 000 až 1500 °C. grafitizace v inertní atmosféře při teplotě přes 2 200 až 3300 OC.


APLIKACE UHLÍKOVÝCH LAMEL NA KONSTRUKCI









APLIKACE UHLÍKOVÝCH LAMEL NA KONSTRUKCI FORMOU PŘEDPJETÍ



TVAR A APLIKACE TKANIN NA KONSTRUKCI









PROFILY Z KOMPOZITNÍCH MATERIÁLŮ dle pojiva: - nejčastěji polyesterová pryskyřice - vinylesterová pryskyřice - epoxidová pryskyřice dle výztuhy: - nejčastěji skelná vlákna - uhlíková vlákna - čedičová vlákna dle technologie výroby: - nejčastěji pultrudované (tažené) - ovíjené


ROŠTY A POKLOPY



SCHODIŠTĚ, LÁVKY, ŽEBŘÍKY


ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Recommend Documents