DIMENZOVÁNÍ KOMPOZITNÍCH PROFILŮ PREFEN

Transkript

1 DIMNZOVÁNÍ KOMPOZITNÍCH PROFILŮ PRFN 1 Kulkova 10/4231, Bro el.: , 297, fa.: kompozi@prefa.cz hp://

2 DIMNZOVÁNÍ PROFILŮ Maeriálová srukura, základí pojm 2 Při použií výpočeích vzahů pro kompozi je zapořeí si uvědomi, že se jedá o maeriál ehomogeí a aizoropí. Lze o ich aké vrdi, že se jedá o maeriál ororopí, z. že má charaker orogoálí aizoropie. Homogeia kompoziů To, že kompozi jsou maeriál ehomogeí je dáo srukurou. Profil PRFN se skládají ze dvou základích maeriálů. Těmi jsou skleěá výzuž a marice (pojivo). Skleěá výzuž osahuje skleěá vláka v podoě rovigů a rohoží. Marice je poleserová (řada 500) eo vileserová (řada 600) prskřice plěá adiiv (proi UV zářeí, hořeí ad.). Oa maeriál se liší eje svojí srukurou, ale hlavě mechaickými vlasosmi, což jasě dokumeuje aulka dole a éo sráce. Z aulk vplývá ěkolik důležiých závěrů, keré musíme zohledi při výpočech kompoziích profilů: 1. mechaické vlasosi kompoziů silě ovlivňuje proceuálí možsví skleěé výzuže, 2. určujícím údajem pro výpoče deformace, z. apř. průhu je hodoa modulu pružosi v ahu. Dle Hookova zákoa a pro izoropí maeriál je deformace při jedosměrém amáháí, apř. ahu defiováa vzahem: ε (1) U aizoropího maeriálu záleží hodoa Yougova modulu pružosi a směru amáháí. Pokud se při zaěžováí dílce z kompoziího maeriálu projevují pouze jedosměrá apěí ( lak, oh dlouhého šíhlého osíku), lze použí meod a výsledk plaé pro izoropí maeriál i pro kompozi za předpokladu, že je v kosrukčích výpočech použio správé hodo pro daý směr. Důležios vsoké mír aizoropie kompoziích maeriálů pro relevaí výpočeí formule dokládá ásledující příklad: Příklad: Uvažujme pulruzí vroeou plou kruhovou č s 70 80% osahem skleých vláke rovigů (ez rohoží). Bude mí ásledující mechaické vlasosi: Pevos v ose profilu: pevos v ahu je 650 až 1200 MPa, pevos v laku je 400 až 700 MPa Pevos kolmo a osu profilu: pevos v ahu je 30 až 80 MPa, pevos v laku je 170 až 220 MPa. To poměrě velké rozdíl jsou dá velkou aizoropií kompoziů s jedosměrě orieovaými výzužemi. Smková pevos se pohuje v iervalu od 50 do 90 MPa. Úhlová závislos pevosi v ahu a laku je ejsilější pro vější apěí půsoící pod úhlem kolem 10 vzhledem k hlaví ose, j. ke směru vláke rovigu. Deviace o 7 způsoí až 50% pokles limií pevosi. Tuo epříjemou vlasos kompoziích maeriálů lze čásečě elimiova použiím skelých (plošých) rohoží. Skleěé rohože jsou složeé uď z ekoečě dlouhých eo sekaých, (kolem 50 mm dlouhých) vláke. Z velikosi deformace ε ve vzahu (1) a z hodo se dá odvodi, že kompozi se skleěou výzuží mají řádově 8 až10 věší deformace ež homogeí maeriál. To má vliv a způso uložeí osíku. Při velkém průhu vziká eezpečí vočeí profilu a o dík výroím oleracím, způsou uložeí podpěr a půsoeí vější síl, kerá emusí ý v roviě smerie profilu. Proo plaí, že: Příčě volé kompozií osík se edoporučuje používa! Maeriál Husoa [kgm -3 ] Dimezováí kompoziích profilů se v drivé věšiě provádí a přípusé deformace, průh a ikoliv a dovoleé apěí, avšak je aké užiečé korolova smková apěí. Pokud však věší deformace evadí uživaeli, pak ím spíše evadí kompoziím profilům. Ze zkoušek i z prae je zřejmé, že kompoziům do jisé mír deformace evadí a po odlehčeí se vrací do původího savu ez deformačí hsereze. Shruí: U kompoziích osíků PRFN amáhaých a oh se sledují ři vliv: 1. Napěí od skuečého zaížeí. 2. Sailia daá odolosí proi krouceí a očím deformacím. 3. Průh v souvislosi se zaížeím a dovoleým apěím. Napěí U osíků se uvažuje vliv ohového a smkového apěí. Ohové apěí pro profil pu I určují lokálí deformace vějších vláke. Sailia Nosík, kerý eí příčě podepře (ulože) může voči, zkroui se mimo roviu zaížeí. Pro použií a podlah a srop je ué profil příčě zajisi, podepří. Pro I profil plaí pravidlo, že je ué rozlišova zda mají či emají příčé uložeí. Průh Průh u kompoziích osíků se počíá z půsoeí ohového a smkového apěí. U dlouhých osíků převládá vliv ohového apěí, u krákých osíků převládá smkové apěí. Modul pružosi v ahu [GPa] Pevos v ahu [MPa] Poleserová prskřice 1,1 až 1,5 1,3 až 4,5 42 až 85 Skleěá vláka 2, PRFN řad 500 1,

3 Oh přímých kompoziích profilů Pro amáháí ohem jsou z důvodů viří kosrukce a smerie geomerického varu vhodé o ři druh kompoziích profilů PRFN: I profil, čvercové a odélíkové ruk a U profil. Pro profil PRFN jsou charakerisické hodo mechaických vlasosí: Modul pružosi v ahu je19 až 22 GPa. Modul pružosi ve smku G je 2,95 GPa. Výpoče apěí od zaížeí Ohové apěí: M o W o M je ma. ohový mome W o je mome odporu průřezu v ohu Smkové apěí τ T A w T je posouvající síla A w je plocha soji R5 I profil PRFN zaížeí Nosík s příčí fiací Geomerie řezu I profilu h R2 fiace l Mezí ohové apěí: 0,5 210 Mpa 1,5 Dovoleé ohové apěí: 210 2,5 o,dov 84 MPa Bezpečosí koeficie 2,5 zaížeí Nosík s volými podporami l Mezí ohové apěí: C1 W o h B N Mpa N π J G Jk K I v 2 π J B ( K I) 2 v Taulka č. 1: Koeficie K v a C 1 Zaížeí Průěh oh. momeu Příčá fiace koeficie K v e 1 1 e 1 1,13 koeficie C 1 ao 0,5 0,97 e 1 1,13 ao 0,5 0,86 e 1 1,35 ao 0,5 1,07 K V, C 1 jsou koeficie uvedeé v aulce 1 W o je mome odporu přůřezu v ohu h je výška I profilu l je rozeč podpor J je kvadraický mome průřezu k ose Y-Y J je kvadraický mome průřezu k ose X-X G je modul pružosi ve smku J k je mome uhosi v kruu je modul pružosi v ahu Dovoleé ohové apěí: 210 2,5 o,dov 84 MPa 3 e 1 1,7 Bezpečosí koeficie 2,5 ao 0,5 1,04 e 1 1,04 Dovoleé smkové apěí: τ 10,3 MPa dov Kulkova 10/4231, Bro el.: , 297, fa.: kompozi@prefa.cz hp://

4 h DIMNZOVÁNÍ PROFILŮ Čvercové ruk PRFN Výpočeí formule jsou plaé pro příčě uložeé i volé podpor! Mezí ohové apěí: Dovoleé ohové apěí: 220 2,5 o,dov 88 MPa 16 0, Mpa je modul pružosi Bezpečosí koeficie 2,5 Dovoleé smkové apěí: τ 10,3 MPa dov R2 R1 U profil PRFN R1 Předpokládá se pouze příčě uložeý profil! Dovoleé ohové apěí: Mezí ohové apěí: 27 0, Mpa je modul pružosi 210 2,5 o,dov Dovoleé smkové apěí: τ 9,2 MPa dov 84 MPa R2 h Výpoče průhu pro kosrukčí profil Zaížeí spojiým rovoměrým zaížeím 4 ql ω K J + 2 ql K v A G w Taulka č. 2: Koeficie K Tp zaížeí koeficie K 0,013 Zaížeí osamělou sílou 3 Pl ω K J + Pl K v A G K v 0,35 K v 1,2 pro kozolu K viz aulka 2 q spojié zaížeí l rozpěí podpor, délka kozol modul pružosi v ahu J kvadraický mome průřezu A w plocha soji G modul pružosi ve smku P osamělá síla w 0,021 0,029 v l/2 0,021 v l/4 0,003 0,005 0,125 0,333 4

5 Vzpěr kompoziích sloupů Pro amáháí a vzpěr jsou vhodé o profil PRFN z důvodů jejich viří kosrukce a smerie geomerického varu : I profil, L profil, kruhová ruka, čvercová ruka. Sloup z profilů PRFN dělíme a kráké a dlouhé sloup. Šíhlos profilů PRFN se určuje ako: K l λ r l je délka sloupu r je kvadraický poloměr průřezu K - koeficie pu vzpěru (viz. aulka č. 3) Dovoleé apěí v laku pro všech doporučeé profil Kráký sloup: Dlouhý sloup: Ddk Ddd Ddk Výpoče provedeme vžd pro kráký i dlouhý sloup. Určující je meší apěí! Bezpečosí koeficie pro všech případ volíme 3,0. Napěí od zaížeí lakem: P d A Dovoleé zaížeí sloupu pro všech doporučeé profil P k,dov Ddk A Mezí apěí v laku pro I profil Kráký sloup: Dlouhý sloup : 0,5 1,5 f f f je šířka pásice, f je loušťka pásice Dd P je aiálí síla, A je plocha průřezu 4,9 K l r 1,7 P d,dov Ddd A je plocha průřezu Taulka č. 3: Koeficie K Způso uložeí A Koeficie K Mezí apěí v laku pro L profil Kráký sloup: Dlouhý sloup: Oa koce jsou ulože oočě 1, ,95 Dd K l 56 r 0,55 Oa koce jsou pevě veku 0,65 je šířka pásice, je loušťka pásice Mezí apěí v laku pro kruhové ruk Kráký sloup: Df 16 0,85 D 1 je vější průměr,, je loušťka sě Dlouhý sloup: Mezí apěí v laku pro čvercové ruk Dd 1,3 K l r 1,5 Jede koec je ulože oočě, druhý je vekuý Jede koec je veku, druhý je volý Jede koec je vekuý, druhý je posuuý 0,80 2,10 1,20 5 Kráký sloup: Dlouhý sloup: 16 0,85 Dd 1,3 K l r 1,3 Jede koec je ulože oočě, druhý je posuuý 2,00 D 1 je vější průměr,, je loušťka sě Kulkova 10/4231, Bro el.: , 297, fa.: kompozi@prefa.cz hp://

6 DIMNZOVÁNÍ PROFILŮ PODPORA PŘI DIMNZOVÁNÍ KOMPOZITNÍCH PROFILŮ Pro poře projekaů, kosrukérů a osaích jsme vvořili jedoduchou aulku v celu pro korolu osíků a sloupů z kosrukčích kompoziích profilů PRFN. Tao aulka je volě šiřielá a můžee si o i požáda eo si ji sáhou z ašich weových sráek Najdee ji v meu Společos pod položkou Ke sažeí. Taulka la vvořea v prosředí Microsof cel a ím pádem eí ué ic isalova. Je určea pro korolu kosrukčích profilů a oh a vzpěr. Jedoduše lze zkorolova I, L, U profil a čvercové ruk a uvedeé způso zaížeí. Způso použií aulk Daa se zadávají do zeleě varveých polí, výsledk se zorazují ve žluých uňkách. Sloví výsledk jsou zorazová červeým eem. Výpoče osíků a oh U ěcho lisů aulk ude vžadováo zadáí rozeče podpor v merech jako i velikos a způso zaížeí osíku ze zvoleého profilu. Což ilusrují i schémaa, kerá jsou součási jedolivých lisů aulk. Taulka je avržea pro o způso zaížeí saick určiých osíků: a) osamělá síla uprosřed oousraě podepřeého osíku ) spojié zaížeí u oousraě podepřeého osíku c) osamělá síla a koci vekuého osíku Jako výsupí veličia je sledováa pouze hodoa velikosi ohového apěí od zaížeí. A z porováí s dovoleým apěím vple sloví hodoceí, zda-li osík vhovuje eo e. Důležié upozorěí: Program porovává skuečé apěí od zaížeí s dovoleým apěím pro profil PRFN, pokud je ao podmíka splěa, ojeví se v poli Pozámka e VYHOVUJ! v opačém případě NVYHOVUJ!. To zameá, že osík sice vhovuje z hlediska apěí, keré je ižší ež dovoleé apěí, ale ezameá o, že osík ude vhovova i podle kriéria velikosi průhu. DOPORUČNÍ: Korolovaý osík vžd posuzuje podle oou kriérií,.j. podle dovoleého apěí a velikosi dovoleého průhu. 6

7 Výpoče sloupů a vzpěr Vsupí daa jsou délka (výška) sloupu v merech a velikos a způso zaížeí. Hodoícím kriériem je opě porováí dovoleého zaížeí se skuečým. Další možosi použií aulk Algorimus výpoču je sesave eje pro aše sadardí kosrukčí profil PRFN, ale je možé si zkorolova jakýkoliv jiý profil uvažovaých varů. Je řea si však uvědomi, že se jedalo o ažeý kompozií profil, se skladou a ojemem skelé výzuže podle zkušeosí a reglemeů výroce PRFA KOMPOZITY, a.s. Odoré poradesví a kozulace V případě poře můžee koakova úsek Vývoje a iovací. Jsme ochoi poskou odoré rad a kozulace při dimezováí profilů i celých kosrukcí. Rádi vám poskeme kozulace i u idividuálě avržeých profilů a kosrukcí. Koak: Ig. Ja Prokeš, vedoucí úseku Vývoj a iovace, elefo: , prokes@prefa.cz 7 Kulkova 10/4231, Bro el.: , 297, fa.: kompozi@prefa.cz hp://

8 DIMNZOVÁNÍ PROFILŮ Míso pro pozámk 8