ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Transkript

1 ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

2 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

3 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

4 Zesílení vložením nového železobetonového prvku do stávající konstrukce - pracnost provedení - nutný zásah do původní konstrukce - nelze zaručit dostatečné spolupůsobení betonu

5 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

6 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

7 STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ NADPRAŽÍ V ROZŠÍŘENÉM DVEŘNÍM OTVORU

8 EXTERNĚ LEPENÉ ZESÍLENÍ

9 EXTERNĚ LEPENÉ ZESÍLENÍ

10

11

12

13

14

15

16

17

18 DODATEČNÉ ZAJIŠTĚNÍ (ZESÍLENÍ) KONSTRUKCÍ PŘEDPJETÍM

19

20

21 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.

22 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

23 ROZDĚLENÍ FRP KOMPOZITŮ ČÁSTICOVÉ - orientované - neorientované VLÁKNOVÉ - jednovrstvé - krátkovláknové - orientované - neorientované (rohože) - dlouhovláknové - jednosměrové - dvousměrové (tkaniny) - 3D tkaniny - vícevrstvé - lamináty - hybridní lamináty - sendviče

24 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

25 MECHANICKÉ VLASTNOSTI - VLÁKNA

26 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

27 MECHANICKÉ VLASTNOSTI - MATRICE

28 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 Konstrukční požadavky, volba pojiva: - Ohnivzdornost - Fenol - Korozivzdornost - Bismaleid - Teplotní odolnost - Fenol, Polyamid - Prostup světla - Polyester - Nízká cena - Polyester - Houževnatost - Epoxid, termoplast - Nejvyváženější vlastnosti - Epoxid EPOXIDOVÁ MATRICE - VLASTNOSTI 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

29 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

30 MOŽNÉ ZPŮSOBY VÝROBY FRP VÝZTUŽÍ ( PRVKŮ) - kontaktní formování - lisování - vakuování - navíjení vláken - tváření profilů (pultruze) - vstřikování

31 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.

32 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 až 1500 C. - grafitizace v inertní atmosféře při teplotě přes až 3300 OC.

33 APLIKACE UHLÍKOVÝCH LAMEL NA KONSTRUKCI

34

35

36

37 APLIKACE UHLÍKOVÝCH LAMEL NA KONSTRUKCI FORMOU PŘEDPJETÍ

38 TVAR A APLIKACE TKANIN NA KONSTRUKCI

39

40

41 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

42 ROŠTY A POKLOPY

43 SCHODIŠTĚ, LÁVKY, ŽEBŘÍKY