To tylko jedna z 7 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Elementy konstrukcyjne z wbudowanymi prętami stalowymi lub z kompozytów polimerowych
W projektowaniu konstrukcji drewnianych dąży się do zmniejszenia ich masy i zużycia drewna naturalnego. Można to osiągnąć m.in. przez stosowanie konstrukcji zespolonych z udziałem drewna i materiałów drewnopochodnych, np. dźwigarów
0 zmiennej wysokości przekroju, wzmocnionych prętami stalowymi i/lub z kompozytów polimerowych [96], [99], [162].
Badania nad możliwością zbrojenia konstrukcji drewnianych rozpoczęto (w tym
1 w Polsce) na przełomie lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych. Zbrojenie może być skuteczne w przypadku konieczności szybkiej i efektywnej naprawy konstrukcji, znajdujących się w stanie przed awaryjnym, szczególnie, gdy wykonanie wzmocnienia w sposób tradycyjny nie jest możliwe. Konieczność zbrojenia wznoszonych konstrukcji może wynikać z wymagań związanych z ich sztywnością, nośnością i niezawodnością, przy jednoczesnej potrzebie ograniczania wysokości przekrojów. Pierwotnie stosowano stalowe pręty wklejane w wyfrezowane bruzdy przy użyciu kompozycji epoksydowych (rys. 3.40).
Wykonane również próby zbrojenia za pomocą wklejonych blach stalowych. Ostatnio badano możliwość zbrojenia kompozytami polimerowymi (rys. 3.41).
Efekt zespolenia różnorodnych materiałów w dużym stopniu zależy od podobieństwa ich parametrów mechanicznych i fizycznych. Poglądy dotyczące doboru materiałów do napraw konstrukcji przeszły długą ewolucję od „podobne naprąwiać podobnym" w sensie materiałowym, następnie w sensie cech technologicznych, aż po ideę kompatybilności. Istotnym warunkiem kompatybilności zbrojenia jest porównywalność właściwości fizycznych i mechanicznych, przede wszystkim modułów sprężystości E, współczynników pełzania ę, współczynników rozszerzalności termicznej ct( i odkształcałności wilgotnościowej aw (skurczu i pełzania). Duże zróżnicowanie parametrów drewna i zbrojenia może doprowadzić do niekorzystnego rozkładu sił wewnętrznych w konstrukcji przy obciążeniu doraźnym i ich redystrybucji pod obciążeniem długotrwałym. Możliwe jest również powstanie dodatkowych naprężeń związanych z odkształceniami termiczno-wilgotnościowymi. W przypadku kompozytów włóknistych zagadnienie komplikuje się ze względu na to, że wymienione parametry odkształcałności drewna i kompozytów włóknistych, jako materiałów anizotropowych, są zmienne zależnie od kierunku włókien. Na przykład moduły sprężystości dostępnych na rynku mat i taśm szklanych lub węglowych są 6 4- 25 razy większe od modułów sprężystości drewna wzdłuż włókien, natomiast w poprzek włókien 200 4- 600 razy. Współczynniki pełzania kompozytów i drewna wzdłuż włókien są porównywalne, natomiast w poprzek włókien różnią się 4 -4 10 razy. Stąd można wnioskować, że w zbrojonych podłużnie elementach drewnianych redystrybucja naprężeń między drewnem a zbrojeniem, pod obciążeniem długotrwałym nie będzie znacząca.
(…)
… włókien jest 150 4- 300 razy mniejsza od wytrzymałości na rozciąganie nowoczesnych kompozytów polimerowych, natomiast stali 5 -r 10 razy. Odpowiednie wydłużenie drewna przy zniszczeniu jest 3 4- 10 razy mniejsze niż wydłużenie kompozytów polimerowych i 10 4- 15 razy mniejsze niż stali. W związku z tym, o stanie granicznym nośności zbrojonych konstrukcji drewnianych może decydować wytrzymałość drewna lub kleju, a nie zbrojenia. Z tego względu dobór materiału i ilości zbrojenia powinien uwzględniać możliwość pełnego jednoczesnego wykorzystania wytrzymałości zbrojenia i drewna. W związku z tym korzystne może być stosowanie specjalnych prętów spiralnych, których współczynnik sprężystości jest bardziej zbliżony do współczynnika sprężystości drewna wzdłuż włókien niż kompozytów polimerowych lub zwykłych…
… wytrzymałości na rozciąganie kompozytów włóknistych. Ze względów technologicznych sprężenie łatwiej wykonywać podczas produkcji elementów konstrukcyjnych. Istotne w tym zabiegu jest określanie wartości sprężania, o której decyduje wytrzymałość strefy zakotwienia. Przy sprężaniu największemu wytężeniu ulegają strefy kontaktowe zbrojenia z belką w jej częściach czołowych. Powstaje tam złożony stan naprężenia…
… zwiększenia nośności elementów zginanych, zbrojonych kompozytami polimerowymi (w strefie rozciąganej), jest stosunkowo mały (średnio 20 4- 30%). Kruchy, nagły charakter mszczenia konstrukcji zbrojonych kompozytami włóknistymi (nie mającymi granicy plastyczności przy rozciąganiu) wymaga również zwiększenia współczynników bezpieczeństwa. Wskutek tego realny efekt zbrojenia może być jeszcze mniejszy…
… na ścinanie w poprzek włókien, której wartość jest znacznie mniejsza niż wzdłuż włókien. Poza tym usytuowanie zbrojenia na powierzchniach bocznych jest niepożądane z punktu widzenia odporności ogniowej. W związku z tym bezpieczniejsze jest zbrojenie prętami wklejanymi we wstępnie nawiercane otwory ukośne. Schemat jednoczesnego zbrojenia części przypodporowych i przęsłowych belek warstwowo klejonych…
….
Zbrojenie przypodporowych stref belek stosuje się w przypadku konieczności zwiększenia ich nośności ze względu na siły poprzeczne. Zbrojenie może być wykonane przez przyklejanie do bocznych powierzchni elementów wzmacnianych taśm lub mat, usytuowanych prostopadle bądź ukośnie do włókien (rys. 3.41c). W przypadku prostopadłości włókien uzyskuje się stosunkowo małe (8 w 20%) zwiększenie nośności…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)