Способы соединения композитной арматуры (как вязать стеклопластиковую арматуру)

Грамотное соединение стеклопластиковой арматуры для фундамента – залог создания надежного армирующего каркаса / пояса, повышающего прочность и срок службы всего сооружения. Существует несколько способов ее вязки, которые выбираются исходя из специфики объекта, технологии выполняемых мероприятий и задействованных материалов.

Стеклопластиковая арматура, поставляемая в бухтах, представляет собой уникальный материал. Она производится из разнообразных волокон – базальтовых, арамидных, стеклянных, карбоновых, комбинированных. Наружная оболочка создается с помощью навивки волокон или песчаного напыления. Это доступная и долговечная альтернатива элементам из стали.

Но главное отличие от металлических аналогов состоит в том, что к стеклопластиковым приспособлениям не может быть применена сварка. В связи с этой особенностью изделий крайне важно подбирать правильные технологии вязки при сооружении вертикальных объектов, оснований зданий, усиленных конструкций из бетона.

Стеклопластиковая арматура для фундамента соединяется при помощи:

1. Вязальной проволоки из стали и специальных крючков. Этот вариант достаточно прост и экономичен, он подходит для вязки прутков с различными диаметрами. Проволока предварительно обжигается.
2. Электрических или механических вязальных пистолетов. Для профессионального инструмента нужны катушки с намотанной проволокой. Рассматриваемый метод целесообразно использовать для увеличения несущей способности каркасов я больших площадей. На изготовление узла требуется пара секунд.
3. Механического инструмента. Такая технология считается более производительной и комфортной при проведении масштабных работ, поскольку в процессе крепления инструмент нужно не вращать, а тянуть. Его отличительная черта – спираль, которая встроена в ручку.
4. Тонких клипс из пластика.
5. Хомутов из пластика. Их предназначение заключается в быстром соединении арматуры без использования специнструмента. Данный способ также называется ручной вязкой.
6. Креплений, защелкивающихся на арматурных прутах. Применяемые для стальных изделий резьбовые муфты непригодны в этом случае, так как нарезать на полимерном стержне устойчивую резьбу почти невозможно.

На что обратить внимание при выборе варианта вязки

Способ соединения компонентов армирующего каркаса / пояса выбирается индивидуально, поскольку обусловливается следующими факторами:

• Габариты здания. При обустройстве основания строения с большой площадью и при разработке промышленных полов использование ручных методов крепления нерационально.
• Особенности выполняемых процедур. Если армирование осуществляется в промышленных условиях, стоит воспользоваться вязальными пистолетами, которые соединяют элементы посредством проволоки из стали, или клипсами из пластика.
• Требования к прочности строения. Ручная вязка с применением пластиковых хомутов / клипс не гарантирует сохранности каркаса, если предполагается заливка бетонной смесью.

Выгодные условия приобретения стеклопластиковой арматуры в бухтах вы найдете у нас. Мы гарантируем безупречное качество, приемлемые расценки и оперативную доставку продукции!

Способы соединения стеклопластиковой арматуры | Особенности монтажа композитных стержней

Полимерные усиливающие стержни, изготовленные из базальтовых, карбоновых, арамидных, стеклянных или комбинированных волокон – экономичная и долговечная альтернатива стальной арматуре. Их форма аналогична металлическому аналогу. Наружные оболочки изготавливают с помощью песчаного напыления или навивки тех же волокон, из которых изготовлено тело арматуры. Способы соединения стеклопластиковой и другой полимерной арматуры в каркас аналогичны стальным элементам, отличие – не применяется сварка.

Особенности монтажа композитных усиливающих стержней из полимерных материалов

Полимеры гораздо легче металла, поэтому изделия из них проще транспортировать и применять. Рассмотрим этапы монтажных работ с использованием стеклокомпозитной и другой полимерной арматуры.

Резка стержней

Для резки композитной арматуры используется тот же инструмент, что и для стальной, – углошлифовальная машинка («болгарка»). Однако процесс проходит гораздо быстрее.

Придание формы

Эти изделия не поддаются изгибанию. Существует два выхода из положения. Первый – изгибы изготавливают из металлической арматуры, которую затем связывают с пластиковой. Второй – стержень разрезают и связывают под углом 90°.

Как соединять стеклопластиковую арматуру?

• Наиболее популярны в частном строительстве крючки – ручные и механические с разными формами и размерами ручки и крючка. Механический инструмент – вариант более производительный и удобный для масштабных работ, поскольку при вязке его надо не вращать, а просто тянуть. Конструктивная особенность – спираль, встроенная в ручку.

• Инструмент, конструкция которого объединяет клещи и механический крючок, используется для вязки толстой одинарной проволокой и откусывания лишнего материала. Упрощенный вариант – клещи, которые вращают руками. Плюсы этих приспособлений для соединения стеклопластиковой и стальной арматуры – повышение производительности, отсутствие необходимости в предварительной нарезке проволоки, малое количество отходов.
• Пистолет – достаточно дорогой профессиональный инструмент, редко применяющийся в частном строительстве. Для него приобретают специальные катушки с намотанной проволокой, источник питания – аккумулятор. На изготовление узла уходит 1-2 секунды.

Альтернатива стальной проволоке для вязки стеклопластиковой арматуры – пластиковые хомуты-стяжки. Их использование сокращает время соединения стержней без снижения прочности каркаса. Еще один простой вариант – применение специальных креплений, которые защелкиваются на арматурных прутах. Резьбовые муфты, используемые для стальной арматуры, в данном случае не пригодны, поскольку на полимерных стержнях нарезка устойчивой резьбы практически невозможна. 

Как соединять стеклопластиковую арматуру

December 1, 2017

От того насколько правильно соединена стеклопластиковая арматура будет зависеть весь успех строительного проекта.

Ведь если вы хотите построить прочное здание, которое прослужит немало лет, то надо заложить крепкий каркас здания. А для этого необходимо точно знать, как обращаться с композитной арматурой и как ее соединять.

Как правильно соединять стеклопластиковую арматуру и какими способами? Все знают, что для соединения металлической арматуры нужна сварка, а вот с композитной такой метод неприемлем, она требует совсем другого способа вязки, такого как:

• Крючки специального назначения и стальная проволока для вязания. Это два самых простых и экономически выгодных способа, чтобы связать композитную арматуру разного диаметра.
• При крупномасштабных стройках используются так называемые механические и электрические вязальные пистолеты. С их помощью армирование каркасов происходит быстрее и проще с точки зрения физического труда, а это важно, когда строительный объект очень большой.
• Однако, если размеры стройки не внушительных размеров, то можно обойтись пластиковыми хомутами для вязки арматуры. Они позволят быстро и качественно соединить материалы, при это не покупать дорогостоящий инструмент.
• Клипсы из пластика — еще один просто способ связать прутки. Во время работы они удерживают арматуру в положенном месте и не позволяют ей сдвигаться. С их помощью можно быстрее соединить арматуру, чем при других способах, ведь не надо ничего связывать, а просто правильно вставлять. Но все же они не так надежны, как соединение вязальной проволокой. Такие клипсы могут использоваться только для композитной арматуры.

От каких факторов зависят способы вязки элементов армирования:

• Насколько объемный проект. Если необходимо построить здание, у которого большая площадь, то ручную вязку применять нецелесообразно, потому что на это уйдет много времени и сил.
• Спецификация построек. В промышленном строительстве использование пистолетов будет самым надежным и правильным выбором. С их помощью работу можно сделать в разы быстрее и качественней.
• Прочность конструкции. Вязка композитной арматуры с помощью хомутов или клипс не может дать полную гарантию того, что арматура останется на месте во время заливания бетона, а это приведет к нарушению каркаса и может иметь необратимые последствия.

Таким образом можно сказать, что технология соединения композитной арматуры довольна проста и не требует особой квалификации от строителей, а ввиду того, что она еще и намного легче, чем стальная арматура, работать в ней в принципе легче.

Московский завод полимерно-композитных конструкций предлагает приобрести стеклопластиковую арматуру от производителя. Покупатель может сам удостовериться в качестве нашей продукции, просмотрев ее перед покупкой. Бесплатная доставка по Москве и Московской области (до 20 км) осуществляется при покупке композитной арматуры от 10000 погонных метров.
Звоните, оставляйте заявки, и наши специалисты с вами свяжутся.

Монтаж стеклопластиковой арматуры, как вязать, чем резать, как соединять и т.д.

Главная › Монтаж стеклопластиковой арматуры   Рекомендации по монтажу стеклопластиковой арматуры Производство работ с арматурой из стеклопластика практически ничем не отличается от работы с металлической арматурой, и не требует каких-то особенных навыков и знаний. Это такие же арматурные стержни, только не металлические, а композитные, они намного легче металла, соответственно монтаж стеклопластиковой арматуры будет быстрее и легче, благодаря чему значительно сокращаются трудозатраты. Чем резать стеклопластиковую арматуру   Резка стеклопластиковой арматуры осуществляется болгаркой, также как и в случае с металлической, только этот процесс отнимает намного меньше времени, чем резка металлических стержней, за 4 — 5 секунд, можно разрезать несколько стеклопластиковых стержней диаметром 12мм. Как и чем вязать стеклопластиковую арматуру: Металлической проволокой, в этом случае процесс ничем не отличается от вязки металлической арматуры, можно осуществлять крючком либо специальным пистолетом; Пластиковым хомутом-стяжкой — этот способ значительно сокращает время на вязку арматурного каркаса, и не ухудшает его прочностных характеристик, главное чтобы на момент заливки, стержни были надежно связаны хомутом; Специальными креплениями – данный способ тоже упрощает работу по соединению арматуры, достаточно просто защелкнуть специальное крепление на арматурных стержнях, и они будут надежно соединены между собой; Каркас из стеклопластиковой арматуры Связать объемный каркас, для ростверка или ригеля, из композитной арматуры тоже не составит труда. Процесс в точности такой же, как и в случае с каркасом из металлических арматурных стержней, только из-за того что композитные стержни нельзя согнуть, хомуты стягивающие каркас будут из металла.   Можно сделать заключение, что монтаж неметаллической арматуры это довольно легкий процесс, не требующий специального образования и каких – либо особенных знаний. А с учетом низкого веса, работать с этим материалом быстрее и легче. Также советуем прочитать: Применение стеклопластиковой арматуры в строительстве (мостостроение, фундаменты, плиты перекрытия) Сравнение характеристик металлической и стеклопластиковой арматуры Если Вам понравилась статья, вы можете поделиться ею в соцсетях:

Как гнуть стеклопластиковую арматуру, чтобы она не ломалась и держала форму?

6 4 01 Апреля 2019

Стеклопластиковая арматура – легкий и надежный композитный материал, который успешно используется при возведении мостовых опор, тоннелей, бассейнов и даже огородных теплиц. Жгуты из стеклянных волокон очень прочные, но проблемные в использовании – их сложно согнуть. Как сделать это правильно?

Купить сстеклопластиковую арматуру по цене от производителя с доставкой по всей Украине:

• Код товара:

  0054378

• Фасовка: {{option_item.option_name}}
• Вес:

  0,26 кг/м.пог

• Диаметр:

  14 мм

• Относительное удлинение:

  2,2 %

• Код товара:

  0054376

• Фасовка: {{option_item.option_name}}
• Вес:

  0,20 кг/м.пог

• Диаметр:

  12 мм

• Относительное удлинение:

  2,2 %

• Код товара:

  0051001

• Фасовка: {{option_item.option_name}}
• Диаметр:

  20 мм

• Относительное удлинение:

  2,2 %

• Плотность:

  1,9 т/м3

• Код товара:

  0054354

• Фасовка: {{option_item.option_name}}
• Вес:

  0,12 кг/м.пог

• Диаметр:

  10 мм

• Относительное удлинение:

  2,2 %

• Код товара:

  0051000

• Фасовка: {{option_item.option_name}}
• Диаметр:

  18 мм

• Относительное удлинение:

  2,2 %

• Плотность:

  1,9 т/м3

Особенности и виды композитной арматуры

Стеклопластиковая арматура вошла в активное употребление в 70-х годах ХХ века. На момент изобретения она стоила в разы дороже металлической арматура, поэтому на постсоветском пространстве почти не применялся, зато был очень популярен в США и Европе. С тех пор стеклопластиковая арматура серьезно потеснила металлического «конкурента». Такой строительный материал позволяет получить легкие и очень прочные, не поддающиеся коррозии стержни. Это позволяет использовать строительный материал для многих целей, например:

• конструкций, контактирующих с водой и агрессивными веществами;
• сейсмоустойчивых сооружений и зданий для химпромышленности;
• промышленных и частных зданий любого назначения;
• армирования бетонных конструкций сеткой;
• создания канализации и бассейнов;
• опор для виноградников, теплиц;
• укрепления опор ЛЭП;
• дорожных покрытий;
• навесов и тентов.

Композитный стройматериал изготавливается из наполнителя (стеклянных, базальтовых или углепластиковых волокон, скрученных в жгут), и связующей синтетической смолы. Он легче металлических аналогов в 10 раз и прочнее в 4 раза, не боится влаги и химикатов, хорошо удерживает тепло, является диэлектриком и не требует сварочных работ. Предполагается, что арматура из стекловолокон и смолы будет служить минимум 80 лет. Стеклопластиковая арматура может быть гладкой (с менее выраженными ребрами) или рифленой – ребра последней модели обеспечивают отличное сцепление с бетоном. Фасовка арматуры – стержень-хлыст разной длины (диаметр 4-16 мм) или бухта (диаметр 4-16 мм, длина 12-500 м).

Как работать со стеклопластиковой арматурой

Использование готовой композитной арматуры из стеклопластика может показаться затруднительным – ее (как и любую полимерную арматуру) практически невозможно согнуть в домашних условиях – готовый охлажденный стержень сломается или снова распрямится. Нагреть стеклопластиковую арматуру можно до +200°С, но она не размягчится. Температурного пика вещество достигает примерно при +550-600°С, и арматура просто оплавится. Поэтому гнуть стержни с помощью инструментов или строительного фена, как иногда советуют в сети, бесполезно и даже опасно.

Как же согнуть стеклопластиковый пруток?

Есть три варианта:

1. Заказать у производителя готовую. В заводских условиях изготовить гнутый элемент из композита по чертежу заказчика «с нуля» не составит труда.
2. Использовать стальные наконечники для композитных стержней. Наконечники крепятся к концам прутков цанговыми зажимами или химическими анкерами. Если нужно зафиксировать арматуру в согнутом состоянии, наконечники привариваются, и вы получаете нужную конструкцию.
3. Сгибать одновременно соединенные металлические и стеклопластиковые прутья. Такая «связка» обеспечит нужный радиус и надежность.

Важно: сгибать стеклопластиковый стержень можно максимум полудугой – такие формы используют для создания навесов и теплиц. Кроме того, не любая арматура поддается сгибанию. Например, в бухтах поставляется арматура диаметром до 12 мм, а все, что толще, уже нарезается отрезками, необходимыми заказчику. Интересно: американский производитель композитной продукции MFX-BAR сообщает, что арматура его производства гнется намного свободнее, чем аналоги. Такой материал станет прорывом и практически заменит металл в строительстве.

Интернет-магазин Триколор предоставит консультацию по любому вопросу о стеклопластиковой арматуре. У нас вы купите продукцию для любых строительно-ремонтных потребностей по самой приятной цене в Украине.

Вязка стеклопластиковой (композитной) арматуры фундамента своими руками

Композитная арматура относится к современным материалам, призванным заменить дорогой металлопрокат и обеспечить большую устойчивость к негативному влиянию внешних факторов. После того, как с 2012 года этот вид полимерного прута стал производиться в России, интерес к нему со стороны строителей стал возрастать с каждым годом.

Применение стеклопластиковых материалов для армирования монолитных бетонных конструкций особенно актуально в случаях возможного воздействия влаги, поскольку полимеры не подвержены воздействию коррозии.

Пластиковые пруты применяют на объектах индивидуальной застройки, при возведении крупных зданий и сооружений, для береговых укреплений и автомобильных дорог. В частном строительстве из нее изготавливают армирующие каркасы для ленточных и плитных фундаментов, а также армируют кладку из пенобетонных блоков.

Материал, из которого изготовлена пластиковая арматура, представляет собой полимерную смесь из продольного стекловолокна повышенной прочности и термически стойкой смолы. Стандартные диаметры выпускаемых прутов находятся в диапазоне от 4 до 32 мм. Максимальная температура эксплуатации 60˚C. Предел прочности 150 МПа.

Подготовка материалов для сборки армирующего каркаса

Для повышения общей прочности бетонного монолита, его усиливают конструкцией из стеклопластиковой арматуры в виде плоской сетки или пространственного каркаса, которые собирают из круглых прутов переменного или постоянного сечения. Отдельные элементы таких конструкций соединяют между собой с помощью вязальной проволоки, фиксирующих хомутов или специального пистолета.

Поэтому для вязки армирующего каркаса необходимо приобрести:

• пластиковую арматуру проектных диаметров;
• вязальную проволоку или затяжные хомуты.

В отличие от традиционных металлических прутов, арматура из стеклопластика поставляется в виде свернутой бухты.

Поэтому перед началом сборки каркаса ее необходимо размотать и нарезать на куски необходимой длины. Резка производится ножовкой или другим инструментом, не допускающим нагрева материала. Разметку мест реза на поверхности легко сделать с помощью обыкновенного маркера.

Вязальная проволока должна быть круглого сечения и диаметром не менее 1 мм, чтобы обеспечить необходимую прочность соединения и не лопнуть при скручивании. Для быстрого получения отрезков проволоки нужной для вязки длины, всю свернутую бухту необходимо разрезать болгаркой на 3 или 4 части.

Чтобы сделать вязальную проволоку более мягкой, ее можно обжечь в пламени с помощью паяльной лампы или в костре. Необожженная проволока гнется хуже и не всегда обеспечивает плотный охват соединения. Кроме этого, неподготовленный металл обладает меньшей тягучестью и чаще рвется во время работы.

Вязка хомутами.Общая схема вязки.

Инструмент для проволочного связывания арматуры

Использовать для вязки плоскогубцы не очень удобно. Они не обеспечивают необходимой плотности охвата соединения и требуют приложения больших усилий. Поэтому стальную проволоку скручивают на арматурных прутах при помощи специальных крючков или вязального пистолета. Магазины инструмента предлагают к продаже два вида крючков, предназначенных, чтобы вязать арматуру:

• простые ручные, которые необходимо все время вращать во время работы;
• полуавтоматические винтовые, с вращающимся при нажатии на ручку крючком;
• пластиковые фиксаторы в виде одеваемых на арматуру колец и вертикальных стоек.

Простой крючок можно не покупать, а сделать самостоятельно (подробнее о том, как это сделать — тут), согнув его из толстой стальной проволоки и заточив острие. В этом случае вам будет чем вязать проектную конструкцию из прутов и без покупки инструмента.

Способ применения вязального пистолета ускоряет и упрощает процесс, но этот достаточно крупный инструмент может не обеспечить доступ в отдельные места. Кроме этого, такой инструмент приводит к перерасходу проволоки.

Пластиковые фиксаторы нужны для того, чтобы зафиксировать собранный арматурный каркас в необходимом пространственном положении внутри опалубки перед подачей бетона.

Технология ручной проволочной вязки стеклопластиковой арматуры

Для того, чтобы арматурный каркас или сетка приняли необходимую пространственную форму и не изменили ее при заливке бетона, все отдельные элементы необходимо надежно соединить между собой. Наиболее часто для этого используют вязальную проволоку. Вязка — это простой и быстрый способ соединения, для которого не требуется высоких квалификационных навыков. Кроме того, стеклопластиковую арматуру просто невозможно соединить при помощи сварки, а поэтому такой тип крепления наиболее приемлем в данном случае.

Весь процесс того, как вязать стеклопластиковую арматуру для фундамента, можно разделить на следующие пошаговые этапы:

1. свернутая в бухту арматура разматывается и нарезается на отрезки проектной длины;
2. на поперечные прутья нижнего арматурного слоя надеваются пластиковые фиксаторы;
3. на расставленные поперечные элементы на заданном друг от друга расстоянии укладываются продольные пруты;
4. во всех местах пересечений арматуры выполняются соединения путем скручивания петель из сложенной вдвое вязальной проволоки;
5. после сборки нижнего ряда к пересечениям наружных ячеек вяжутся вертикальные арматурные элементы;
6. к верхним концам или к середине вертикальных стоек, в зависимости от проектного количества рядов, привязываются поперечные отрезки;
7. укладывается и вяжется следующий ряд продольной арматуры;
8. собранный каркас переносится и устанавливается внутрь опалубки для ленточного фундамента.

Работу можно значительно упростить, если совмещать стеклопластиковую арматуру с металлической. Из стальных прутов можно заранее заготовит прямоугольные рамки и тогда не потребуется выполнять отдельную вязку вертикальных отрезков.

Нюансы вязки конструкций под заливку плитного фундамента

Армирование монолитных опорных оснований плитного типа выполняется в виде одного или двух рядов сеток в зависимости от проектного решения. Поэтому в такой конструкции арматурные пруты не рассматриваются как продольные и поперечные. Для поднятия нижней сетки над гидроизоляционным слоем на арматуру через каждые полтора-два метра одевают вертикальные стойки фиксаторы из пластика. Это позволяет установить арматурный каркас строго в горизонтальной плоскости на заданной высоте.

Важная особенность сборки арматуры для плитного фундамента заключается в том, что она производится по месту. Это необходимо из-за больших размеров конструкции и невозможности последующего перемещения. Поэтому во время вязки необходимо быть предельно осторожным, чтобы не наступить на уложенные арматурные прутья и не повредить конструкцию.

В шведской и финской утепленной плите (подробнее о ней в этой статье) необходимо предусмотреть пересечение прутов плиты с арматурным каркасом боковой опорной ленты. Для этого пруты нарезают длиннее, напускают их на вертикальные боковые арматурные каркасы и связывают проволокой.

Нюансы вязки стеклопластиковых каркасов для ленточных фундаментов

Особенности сборки арматуры для ленточного фундамента заключается в наличии боковых примыканий, пересечений и углов.

В местах примыкания лент под внутренние стены, соединение перпендикулярного каркаса с наружным выполняется при помощи согнутых П-образных элементов.В углах арматуру сгибают под прямым углом или привязывают подготовленные Г-образные элементы. Длина нахлеста соединяемых прутков должна быть не менее 30 см и на этом участке выполняется не менее 2-х вязок.

Изгибать арматуру из стекловолокна следует очень осторожно, не применяя термической обработки. Упругие свойства пластика делают процедуру сгибания довольно трудной. Поэтому для сборки углов и примыканий рекомендуется покупать согнутые элементы заводского изготовления.

Места пересечений стеклопластиковой арматуры под ленточный фундамент можно соединять прямыми отрезками или собирать одну из пересекающихся конструкций по месту установки.

Сборка арматурных каркасов может выполняться на открытом месте, в стороне от выкопанной траншеи. Правильная укладка уже собранной конструкции предусматривает расстояние от стенок опалубки и дна не менее 25 мм.

В заключение

Вязка стеклопластиковой арматуры для фундамента — это технологически простой процесс, не требующий особых профессиональных навыков. Быстро научиться ему сможет даже неподготовленный человек. Нужно просто немного потренироваться.

Небольшой вес материала значительно упрощает работу, а большая длина арматурного прута в бухте позволяет нарезать стержни любой необходимой длины. Это уменьшает количество стыков в отличие от стальных материалов.

Более подробно о том, как правильно вязать стеклопластиковую арматуру, вы можете посмотреть на следующих видео.

Видео по теме

Как вязать (соединять) углы стеклопластиковой композитной арматуры в ленточном фундаменте. | Сам себе Колхозник

Композитная арматура всё более популярна у строителей, она лёгкая, её удобно транспортировать и она очень прочная. Я недавно закончил заливку фундамента в несъёмную опалубку из Пеноплэкс и для армирования фундамента тоже использовал стеклопластиковую композитную арматуру. Хочу в этой статье поделиться с Вами одним из вариантов правильного армировании углов.

НИКОГДА не перевязывайте углы армирования фундамента просто в нахлест — этот вариант не верный!

НЕ ПРАВИЛЬНО!!! Если Вы так сделаете, то смысл этого угла теряется, ни какого армирования у Вас не будет.

НЕ ПРАВИЛЬНО!!! Если Вы так сделаете, то смысл этого угла теряется, ни какого армирования у Вас не будет.

А вот, как правильно армировать углы. Металлическая, согнутая арматура. Нижняя плоскость три согнутых угла и верхняя — три согнутых угла. Перевязаны они вязальной проволокой.

ПРАВИЛЬНЫЙ вариант армирования углов!

ПРАВИЛЬНЫЙ вариант армирования углов!

Как мы это делали:Боковая арматура обрезается примерно по 5 см до стенки опалубки.

Боковая арматура обрезается примерно по 5 см до стенки опалубки.

Раскрепляем стяжки, для того чтобы туда просунуть углы.

Раскрепляем стяжки, для того чтобы туда просунуть углы.

Ставим нижние углы

Ставим нижние углы

Вяжем их.

Вяжем их.

Сверху первым укладываем внешний угол

Сверху первым укладываем внешний угол

Далее укладываем угол с внешнего на внутренний

Далее укладываем угол с внешнего на внутренний

И третьим укладываем угол внутренний на внешний

И третьим укладываем угол внутренний на внешний

И вяжем все углы проволокой

И вяжем все углы проволокой

Вот и всё углы готовы. Ничего сложного нет и получилось всё очень надёжно и качественно!

Следуйте правильным инструкциям, делайте всё качественно! Надеюсь моя статья Вам поможет!

Смотрите моё видео на Youtube канале!
А так-же на Яндекс Эфире:

Как использовать панели, армированные стекловолокном (FRP)

Панели, армированные стекловолокном, или FRP, представляют собой тонкие гибкие пластиковые панели, изготовленные из прочной полиэфирной смолы, армированной стекловолокном. Они используются на стенах и потолках и могут быть установлены непосредственно на гипсокартон, дерево, бетонный блок и многие другие твердые поверхности. Системы FRP включают пластиковую накладку для создания непрерывной прочной, устойчивой к царапинам поверхности, которую легко чистить, а также устойчивой к плесени и пятнам. Панели можно даже промыть из шланга для очистки.Все эти качества делают FRP отличным материалом для покрытия стен и потолков на кухнях ресторанов, общественных ванных комнатах, медицинских учреждениях, зонах пищевой промышленности и во многих других средах, требующих частой глубокой очистки.

Преимущества армированных стекловолокном панелей

FPR — это недорогая и простая в установке система, которая превращает гипсокартон или другие поверхности в Superwall :

• Прочный устойчивый к царапинам материал
• Легко очищается обычными моющими средствами, аппаратами высокого давления или даже паром.
• Легкая, гибкая панель, простая в установке
• Можно установить с помощью клея или крепежа, или и того, и другого
• Максимальная санитарная защита
• Повышенная химическая стойкость
• Устанавливается поверх любого количества материалов с использованием основных и технических приемов.
• Высокая ударопрочность от разрушения и царапин
• Превосходная гибкость
• Может сэкономить деньги по сравнению с другими строительными материалами
• Помогает предотвратить рост плесени, не ржавеет и не разъедает
• Идеально подходит для покрытия нового гипсокартона или старых поврежденных поверхностей стен и потолка.

Приложения FRP

Стеновые панели FRP идеально подходят для кухонь, туалетов, столовых, офисов, классных комнат, больничных палат, коридоров, градирен, зон отдыха и других второстепенных пространств.Одним из наиболее важных применений панелей FRP является то, что они могут быть установлены поверх нового и существующего гипсокартона или использованы для ремонта поврежденных поверхностей.

Часто задаваемые вопросы по FRP

Q: Можно ли укладывать армированные волокном панели на большинство оснований?

О: Армированные стекловолокном панели можно устанавливать практически на любое основание, при условии, что поверхность сухая и устойчивая. Система панелей не позволит поверхности высохнуть, поэтому FRP не следует устанавливать там, где влага должна уходить с исходной поверхности.

Q: Как установить FRP поверх гипсокартона?

О: Стандартный метод укладки FRP на гипсокартон — использование мастичного клея на водной основе. Если требуются крепежные элементы, панели можно закрепить пластиковыми заклепками, размещенными с рекомендованными интервалами. Накладки на молдинги между панелями, а также на внутренних и внешних углах обычно устанавливаются с помощью металлических скоб. Для максимальной водонепроницаемости панели должны быть заделаны силиконовым герметиком на всех стыках отделки.

Q: Как установить FRP поверх негипсокартонных материалов?

A: FRP может быть установлен на большинстве оснований с помощью клея и / или заклепок. Мастичный клей на водной основе подходит для некоторых окрашенных поверхностей из гипсокартона или дерева. Для глянцевых, шероховатых или не идеально ровных поверхностей, таких как бетонный блок или керамическая плитка, рекомендуется клей на масляной основе. Для заклепок необходимо просверлить в подложке пилотные отверстия. Крепежные детали обычно не требуются, если клей хорошо склеивается.На твердых основаниях, таких как плитка или блоки, декоративные молдинги могут быть приклеены к основанию или установлены с помощью закаленных стальных гвоздей.

Q: Какие инструменты требуются для установки FRP?

О: Лучший инструмент для резки стеклопластика — электрические ножницы. FRP также можно разрезать лобзиком или циркулярной пилой, но пилы создают гораздо больше пыли, чем ножницы. Для облегчения монтажа помогает отшлифовать края панелей PRP, которые войдут в ранее установленную декоративную опалубку. Быстрый проход с ручным шлифовальным блоком и крупной наждачной бумагой ударяет по кромке настолько, что позволяет панели легко скользить в канал формования.Молдинги можно разрезать авиационными ножницами или торцовочной пилой. Электрический степлер ускоряет установку молдинга на гипсокартон. Для установки заклепок потребуется дрель и молоток. Клей для панелей можно наносить зубчатым шпателем (входит в комплект некоторых клеев) или самодельным зубчатым шпателем, вырезанным из куска стеклопластика.

Q: В каком размере производится FRP?

О: FRP выпускается в виде панелей шириной 4 фута и стандартной длины 8, 9, 10 и 12 футов. Накладки на молдинги бывают длиной 9, 10 и 12 футов.Панели FRP имеют толщину около 0,09 дюйма и вес около 12 унций на квадратный фут. Подставка из 100 панелей размером 4 на 8 футов весит приблизительно 2 000 фунтов.

Введение в армированные волокном полимеры — полимеры и композиты: концепции, свойства и процессы

Композит — это любой материал, состоящий из более чем одного компонента. Вокруг вас множество композитов. Бетон — это композит. Он сделан из цемента, гравия и песка и часто имеет внутри стальные стержни для усиления.Эти блестящие воздушные шары, которые вы получаете в больнице, когда болеете, сделаны из композита, который состоит из листа полиэстера и листа алюминиевой фольги, сделанных в виде сэндвича. Полимерные композиты, изготовленные из полимеров или из полимеров вместе с другими видами материалов [7]. Но, в частности, композиты, армированные волокном, представляют собой материалы, в которых волокно, изготовленное из одного материала, внедряется в другой материал.

2.2.1. Полимерные композиты

Полимерные композиты представляют собой любую из комбинаций или композиций, которые содержат два или более материала в виде отдельных фаз, по крайней мере, один из которых является полимером.Комбинируя полимер с другим материалом, таким как стекло, углерод или другой полимер, часто можно получить уникальные комбинации или уровни свойств. Типичные примеры синтетических полимерных композитов включают армированные стекловолокном, углеродом или полимерным волокном, термопластические или термореактивные смолы, армированный углеродом каучук, полимерные смеси, смолы, армированные диоксидом кремния или слюды, и бетон, связанный или пропитанный полимером, или древесина. Также часто полезно рассматривать в качестве композитов такие материалы, как покрытия (комбинации пигмент-связующее) и кристаллические полимеры (кристаллиты в полимерной матрице).Типичные природные композиты включают древесину (целлюлозные волокна, связанные с лигнином) и кости (минералы, связанные с коллагеном). С другой стороны, полимерные композиции, смешанные с пластификатором или очень низкими пропорциями пигментов или технологических добавок, обычно не рассматриваются как композиты.

Обычно цель состоит в том, чтобы улучшить прочность, жесткость или ударную вязкость или стабильность размеров за счет включения частиц или волокон в матрицу или связующую фазу. Вторая цель — использовать недорогие, легко доступные наполнители, чтобы расширить более дорогую или дефицитную смолу; Эта цель становится все более важной, поскольку поставки нефти становятся более дорогостоящими и менее надежными.Другие применения включают использование некоторых наполнителей, таких как стеклянные шарики, для улучшения обрабатываемости, включение частиц сухой смазки, таких как сульфид молибдена, для изготовления самосмазывающегося подшипника и использование наполнителей для снижения проницаемости.

Наиболее распространенные полимерные композиты, армированные волокном, состоят из стекловолокна, ткани, мата или ровинга, залитых в матрицу из эпоксидной или полиэфирной смолы. Армированные термореактивные смолы, содержащие бор, полиарамиды и особенно углеродные волокна, придают особенно высокие уровни прочности и жесткости.Композиты из углеродного волокна имеют относительную жесткость в пять раз больше, чем сталь. Благодаря этим превосходным свойствам эпоксидные и полиэфирные композиты подходят для многих областей применения, таких как компоненты в новых реактивных самолетах, детали для автомобилей, корпуса лодок, корпуса ракетных двигателей и сосуды для химических реакций.

Хотя наиболее впечатляющие свойства проявляются у армированных термореактивных смол, таких как эпоксидные и полиэфирные смолы, значительные улучшения могут быть достигнуты и с многими армированными термопластичными смолами.Поликарбонаты, полиэтилен и полиэфиры относятся к числу смол, доступных в виде армированных стекловолокном композиций. Комбинация недорогого, одноэтапного производства путем литья под давлением с улучшенными свойствами сделало возможным использование армированных термопластов для замены металлов во многих областях применения в бытовых приборах, инструментах, автомобилях и инструментах.

При разработке других композитных систем возможны различные матрицы; например, полиимидные смолы являются отличными матрицами для стекловолокна и образуют композит с высокими эксплуатационными характеристиками.Потенциальный интерес представляют различные волокна, включая полимеры [такие как поливиниловый спирт], монокристаллические керамические усы (например, сапфир) и различные металлические волокна.

Давным-давно люди, живущие в Южной и Центральной Америке, использовали латекс натурального каучука, полиизопрен для изготовления таких вещей, как перчатки и ботинки, а также резиновые мячи, которые они использовали для игр, которые были очень похожи на современный баскетбол. Он взял два слоя хлопчатобумажной ткани и вложил их в натуральный каучук, также известный как полиизопрен, в результате чего получился трехслойный сэндвич, подобный тому, который вы видите справа (помните, хлопок состоит из натурального полимера, называемого целлюлозой).Из этого получились хорошие плащи, потому что в то время как резина делала их водонепроницаемыми, слои хлопка делали их удобными для ношения, чтобы сделать материал, обладающий свойствами обоих его компонентов. В этом случае мы сочетаем водостойкость полиизопрена и комфорт хлопка.

Современные композиты обычно состоят из двух компонентов: волокна и матрицы. Волокно — это чаще всего стекло, но иногда — кевлар, углеродное волокно или полиэтилен. Матрица обычно представляет собой термореактивный материал, такой как эпоксидная смола, полидициклопентадиен или полиимид.Волокно заделано в матрицу, чтобы сделать матрицу более прочной. У композитов, армированных волокном, есть два преимущества. Они прочные и легкие. Часто они прочнее стали, но весят намного меньше. Это означает, что композиты могут быть использованы для облегчения автомобилей и, следовательно, большей экономии топлива.

Распространенным армированным волокном композитом является Fiberglas ^TM . Его матрица состоит из реакции полиэфира с двойными углерод-углеродными связями в его основной цепи и стирола.Поливаем смесью стирола и полиэстера массу из стекловолокна.

Стирол и двойные связи в полиэфире реагируют путем свободнорадикальной виниловой полимеризации с образованием сшитой смолы. Стекловолокно застревает внутри, где действует как усиление. В Fiberglas ^TM волокна не выстраиваются в определенном направлении. Это просто запутанная масса, как вы видите справа. Но мы можем сделать композит более прочным, выровняв все волокна в одном направлении.Ориентированные волокна делают с композитом некоторые странные вещи. Когда вы натягиваете композит в направлении волокон, композит становится очень прочным. Но если вы потянете его под прямым углом к ​​направлению волокна, он совсем не очень прочный [8-9]. Это не всегда плохо, потому что иногда нам нужно, чтобы композит был прочным только в одном направлении. Иногда изделие, которое вы делаете, будет испытывать нагрузку только в одном направлении. Но иногда нам нужна сила более чем в одном направлении. Поэтому мы просто направляем волокна более чем в одном направлении.Мы часто делаем это, используя тканую ткань из волокон для усиления композита. Тканые волокна придают композиту хорошую прочность во многих направлениях.

Полимерная матрица скрепляет волокна. Рыхлый пучок волокон не принесет особой пользы. Кроме того, хотя волокна прочные, они могут быть хрупкими. Матрица может поглощать энергию, деформируясь под нагрузкой. То есть матрица добавляет композиту прочности. И, наконец, хотя волокна обладают хорошей прочностью на разрыв (то есть они прочны, когда вы их тянете), они обычно обладают ужасной прочностью на сжатие.То есть они прогибаются, когда вы их раздавливаете. Матрица придает композиту прочность на сжатие.

Не все волокна одинаковы. Сейчас может показаться странным, что стекло используется в качестве арматуры, ведь стекло действительно легко разбить. Но по какой-то причине, когда стекло превращается в крошечные волокна, оно действует совсем по-другому. Стекловолокно прочное и гибкое.

Тем не менее, существуют более прочные волокна. Это хорошо, потому что иногда стекло оказывается недостаточно прочным и жестким.Для некоторых вещей, например, деталей самолетов, которые подвергаются сильной нагрузке, вам нужно разорвать причудливые волокна. Когда стоимость не имеет значения, вы можете использовать более прочные, но более дорогие волокна, такие как Kevlar ^TM , углеродное волокно. Углеродное волокно (Spectra ^TM ) обычно прочнее, чем Kevlar ^TM , то есть оно может выдерживать большее усилие, не ломаясь. Но Kevlar ^TM имеет тенденцию быть жестче. Это означает, что он может поглощать больше энергии, не ломаясь. Он может немного растягиваться, чтобы не сломаться, больше, чем углеродное волокно.Но Spectra ^TM , который представляет собой разновидность полиэтилена, прочнее и жестче, чем углеродное волокно и кевлар ^TM .

Для разных работ требуются разные матрицы. Ненасыщенные системы полиэфир / стирол являются одним из примеров. Они подходят для повседневного использования. Кузова Chevrolet Corvette изготавливаются из композитных материалов с использованием ненасыщенных полиэфирных матриц и стекловолокна. Но у них есть недостатки. После затвердевания они сильно усадятся, очень легко впитывают воду, а их ударная вязкость низкая.

2.2.2. Биокомпозиты

На протяжении многих десятилетий в сфере жилищного строительства древесина использовалась в качестве основного строительного материала для каркасов современных американских домов. Американская лесная промышленность произвела рекордные 49,5 миллиардов дощатых футов пиломатериалов в 1999 году и еще 48,0 миллиардов досковых футов в 2002 году. В то время как производство пиломатериалов находится на пике, доля домовладельцев достигла рекордного уровня 69,2%, с более чем 977 000 дома были проданы в 2002 году. Поскольку на жилищное строительство приходится одна треть от общего объема использования пиломатериалов хвойных пород в Соединенных Штатах, существует растущий спрос на альтернативные материалы.Использование опилок не только является альтернативой, но и повышает эффективность использования побочных продуктов. Древесно-пластиковые композиты (ДПК) — это относительно новая категория материалов, охватывающая широкий спектр композитных материалов, в которых используются связующее на основе органических смол (матрица) и наполнители, состоящие из целлюлозных материалов. Новые и быстро развивающиеся биокомпозитные материалы представляют собой высокотехнологичные продукты, обладающие одним уникальным преимуществом — древесный наполнитель может включать опилки и древесные отходы. Следовательно, для производства биокомпозитов не требуются дополнительные древесные ресурсы.Отходы, правильная утилизация которых традиционно требует денег, теперь становятся полезным ресурсом, позволяя переработать их как выгодно, так и экологически безопасно. Использование биокомпозитов и WPC стремительно растет во всем мире, и конечные пользователи этих композитов в строительстве, автомобилестроении и мебельной промышленности. Одной из основных проблем, связанных с использованием биокомпозитов, является воспламеняемость двух основных компонентов (связующего и наполнителя). Если бы был добавлен антипирен, это потребовало бы, чтобы адгезия волокна и матрицы не нарушалась антипиреном.Задача состоит в том, чтобы разработать композит, который не будет гореть и сохранит свои механические характеристики. Вместо органических матричных соединений можно использовать неорганические матрицы для повышения огнестойкости. Древесные композиты на неорганической основе — это композиты, состоящие из минеральной смеси в качестве связующей системы. Такие неорганические связующие системы включают гипс и портландцемент, оба из которых обладают высокой устойчивостью к огню и насекомым. Основным недостатком этих систем является то, что максимальное количество опилок или волокон, которое может быть добавлено, невелико.Одним относительно новым типом неорганической матрицы является алюмосиликат калия, экологически чистое соединение, изготовленное из природных материалов. Федеральное управление гражданской авиации изучило возможность использования этой матрицы в коммерческих самолетах из-за ее способности выдерживать температуры до 1000 ºC без образования дыма, а также способности углеродных композитов выдерживать температуры 800 ºC и поддерживать 63% своей исходная прочность на изгиб. Матрицы из алюмосиликата калия совместимы со многими распространенными строительными материалами, включая глиняный кирпич, кладку, бетон, сталь, титан, бальзу, дуб, сосну и ДСП [10].

Использование в конструкциях полиуретановых профилей, армированных стекловолокном

Пурладиан, Элиас А.

Профили из армированного волокном полиамида (FRP) набирают популярность в строительной отрасли. Пултрузионные профили FRP открывают новый мир строительства, который может оказаться жизнеспособным вариантом по сравнению с традиционными конструкционными материалами. В этом отчете обсуждается использование пултрузионных профилей FRP в конструкциях. Сначала рассматривается краткая история FRP и их приложений, а затем подробно объясняются два основных компонента FRP; волокна и смола.Исследуется производственный процесс, известный как пултрузия, и то, как два отдельных материала становятся одним конструктивным элементом. В результате пултрузии инженеры и дизайнеры могут создавать структурные профили настраиваемых форм, размеров и прочности в соответствии с любым проектом и любой ценой. Теоретически, пултрузионный профиль из стеклопластика может быть настроен на различную прочность в геометрических и материальных пределах профиля; однако многие производители публикуют данные о механических и термических свойствах вместе с допустимыми нагрузками для их номинальных профилей.В настоящее время нет руководящих кодексов или руководящих принципов для пултрузионных профилей FRP, но есть руководства по проектированию и справочники, опубликованные различными комитетами и производителями, поэтому конструкция пултрузионных профилей FRP обсуждается. Предельные состояния и предельные состояния эксплуатационной пригодности — это конструктивные проблемы, с которыми инженеры всегда сталкиваются, но проблемы нагрева или огня, химикатов или коррозии и влаги влияют на пултрузионные стеклопластики иначе, чем на сталь или дерево. Пултрузионные стеклопластики представляют интерес при проектировании, потому что повышенная настраиваемость и работоспособность означает, что элемент может быть адаптирован для удовлетворения потребностей этого проекта, но это противоречит преимуществам серийного производства номинальных размеров.Отсутствие единых кодов и стандартов сдерживает рост индустрии пултрузии в Соединенных Штатах, но кодексы, разработанные в Европе вместе с развитием специализированных агентств и организаций, могут помочь закрепиться. Наконец, набор балок, различающихся по длине и нагрузке, демонстрирует параллельное сравнение, чтобы изучить, как пултрузионные стеклопластики сочетаются с традиционными строительными материалами. Хотя дерево, сталь и железобетон были предпочтительными строительными материалами, конструктивные формы из пултрузионного стеклопластика набирают популярность благодаря своим экономическим и физическим преимуществам, а достижения в производстве и технологиях способствуют широкому использованию пултрузионных профилей из стеклопластика.

Ключевые слова: пултрузионные балки из стеклопластика; полимеры, армированные волокном; пултрузия; композиты стекловолокно

Месяц выпуска: Декабрь
Градус: Магистр наук
Кафедра: Кафедра архитектурной инженерии и строительных наук
Профессор: Kimberly W. Kramer

(PDF) Элемент стержня из стеклопластика для усиления деревянных соединительных систем

1716 Sci. Res. Эссе

4. Клеевые бруски с двумя стержнями из стеклопластика под образцы

(ST4).

5. Клеевые бруски с брусками из стеклопластика снизу и сверху

образцов (ST5)

6. Клеевые брусья с двумя брусками из стеклопластика снизу и брусками из стеклопластика

поверх образцов (ST6).

7. Связанные клеем бревна с двумя стержнями из стеклопластика под и сверху

образцов (ST7).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ

Были исследованы как непрерывность волокон в местах соединения деревянных элементов

конструктивных элементов строительных систем, так и полученные в результате

механические характеристики мест соединения

армированных волокном продольных соединений внахлест с надрезом

были исследованы с использованием испытаний на трехточечный изгиб .Были протестированы характеристики

образцов соединений с пятью

различных типов как с клеевым соединением, так и с образцами

, усиленными с помощью стержней из стеклопластика (ST3-ST7). Полученные результаты сравнивали с

массивной древесины (ST1) и соединением без армирования

образцов (ST2). Результаты испытаний прочности на изгиб соединения древесины

показаны на Рисунке 7, а средние результаты

приведены в Таблице 1.

Прочность на изгиб по результатам пяти испытаний массивной древесины

, среднее значение разрушающей нагрузки было вычислено как 83

Н / мм2. Начальная нагрузка-прогиб был линейным

до тех пор, пока не произошел выход древесины при сжатии и раздавливании.

После деформации балка показала нелинейное поведение,

с пониженной жесткостью вплоть до разрушения. Наблюдаемый режим отказа

произошел из-за растрескивания древесины.

Поведение при нагрузке и прогибе массивных и

соединений с неупрочненными деревянными балками

показано на Рисунке 8.

Средняя разрушающая нагрузка пяти образцов соединений

без какого-либо усиления составляет 16 Н / мм2. Результат

продемонстрировал, что резка и повторное соединение древесного волокна

уменьшило прочность на изгиб примерно на 80%, как показано на рисунке 9,

, поэтому место соединения требует

дополнительного упрочняющего материала для улучшения прочности на изгиб

емкость деревянных швов.

Пять различных групп адгезивно склеенных, усиливающих

образцов стержней из стеклопластика (рис. 10) были подготовлены к

, чтобы повысить характеристики соединения.Результаты

сравнивались с массивной древесиной и клеевым соединением

без армирования.

средних отказов прочности на изгиб древесины

, усиленных как одиночным стержнем из стеклопластика под образцом

(ST3), так и одиночными стержнями из стеклопластика под образцом

и сверху

образцов (ST5), были определены как 41 Н / мм2 ( Рисунок

11). Поведение выбранных образцов ST3

,

и ST5 при нагрузке и прогибе сравнивается с образцами массивной древесины

и связанной клеем, как показано

на Рисунке 12.Результат показал, что прочность соединенного бруса

увеличилась примерно на 155% по сравнению с

клеевым соединением (Рисунок 12).

Однако результат на 50% меньше, чем у массивной древесины.

Результаты показали, что стержень из стеклопластика на образцах

не влияет на прочность на изгиб соединения

. Начальная нагрузка-прогиб составляла

линейных до повторного соединения стержня из стеклопластика.После проскальзывания стержня из стеклопластика

балка показала нелинейное поведение,

с пониженной жесткостью вплоть до разрушения. Наблюдаемый режим отказа

был вызван отсоединением стержня из стеклопластика от

древесины.

Чтобы повысить характеристики прочности соединения

, были подготовлены два стержня из стеклопластика под образцом

(ST4) и соединение с двумя стержнями из стеклопластика под и верхом

образцов (ST7) (Рисунок 13) и

протестировано.Результаты показывают, что средняя прочность на изгиб

соединенной древесины увеличилась примерно на 287%

по сравнению со склеенным соединением без арматуры

, как показано на Рисунке 14. Результаты

показали, что стержень из стеклопластика поверх образцов

практически не повлиял на прочность соединения на изгиб.

Точно так же начальная нагрузка-прогиб была линейной

до тех пор, пока стержень из стеклопластика не восстановился (рис. 15).

Балка продемонстрировала нелинейное поведение после

проскальзывания стержня из стеклопластика. Снижена жесткость до

разрушения

. Наблюдаемый режим разрушения был связан с отсоединением стержня из стеклопластика от древесины. На рисунке 16

показан синтез значений разрушающей нагрузки, полученных из экспериментальных результатов

.

Выводы и рекомендации

Исследованы механические характеристики древесины сосны черной

места соединения армированных волокном продольных надрезов

соединений внахлест.Были испытаны образцы

, подвергнутые изгибу, и полученные результаты

сравнивались с образцами массивной древесины.

Использование стеклопластика может быть применено в качестве метода усиления

в соединении деревянного конструктивного элемента

. Используемая техника оказалась простой и быстрой в исполнении

, даже когда детали находятся на месте. В частности,

показало себя очень многообещающим во многих случаях из

армирования старых исторических структурных деревянных соединений

частей.

Использование стержней из стеклопластика в качестве метода армирования

увеличило пропускную способность соединения. Разрушение деревянных балок

GFRP всегда достигалось из-за

кризиса древесины в зоне растяжения. Адгезия

между древесиной и композитными материалами нарушилась только после разрыва древесины

.

Результаты актуальны в отношении увеличения жесткости

. Прочность на изгиб точек соединения

, усиленных стержнем из стеклопластика, была выше, чем у не

, усиленных клеевым соединением, примерно на 300%.

Впоследствии было продемонстрировано, что можно получить

дальнейшего увеличения жесткости. Поскольку количество протестированных образцов

было ограничено, результаты должны быть подтверждены

с помощью более крупной экспериментальной программы, которая также учитывает

различных типов и свойств древесины.

Руководство для начинающих по пластмассам, армированным волокном (FRP) — Craftech Industries — High-Performance Plastics

Армированный волокном пластик (FRP), также известный как армированный волокном полимер, на самом деле представляет собой композитный материал
, представляющий собой полимерную матрицу, смешанную с некоторыми армирующими материалами, такими как волокна.Волокна обычно бывают базальтовыми, углеродными, стеклянными или арамидными; в некоторых случаях также можно использовать асбест, дерево или бумагу.

Формирование FRP

Возвращаясь к основам, есть два процесса, с помощью которых получают полимер: ступенчатая полимеризация и аддитивная полимеризация. Композитные пластмассы образуются, когда пара однородных материалов, обладающих разными характеристиками, соединяется вместе, чтобы произвести конечный продукт с желаемыми механическими свойствами и свойствами материала.Эти композитные материалы могут быть двух типов: армированные волокном и армированные частицами.

Пластмасса, армированная волокном относится к той категории, в которой механическая прочность и эластичность пластмасс повышены за счет включения волокнистых материалов. Матрица, представляющая собой материал сердцевины без армирования волокнами, твердая, но сравнительно более слабая, и ее необходимо упрочнить путем добавления мощных армирующих волокон или нитей. Именно волокно имеет решающее значение для отличия исходного полимера от FRP.

Большинство этих пластиков получают с помощью различных процессов формования, в которых пресс-форма или инструмент используются для размещения волокнистой заготовки, представляющей собой сухое волокно или волокно, содержащее определенную долю смолы. После «смачивания» сухих волокон смолой происходит «отверждение», при котором волокна и матрица принимают форму формы. На этом этапе время от времени применяется тепло и давление. Различные методы включают, среди прочего, компрессионное формование, формование баллона, обертывание оправки, автоклав, намотку нитей и влажную укладку.Посмотрите это видео о процессе:

Общие свойства FRP

Эти композитные материалы обычно обладают малым весом и высокой прочностью. Они настолько сильны, что автомобильная промышленность все больше заинтересована в их использовании для замены части металла в автомобилях. Пластмассы, армированные волокном, могут быть такими же прочными, как и некоторые металлы, но они намного легче и, следовательно, более экономичны.

Свойства армированного волокном пластика можно настроить в соответствии с широким спектром требований.Полимеры, армированные волокном, обычно обладают впечатляющими электрическими характеристиками и характеристиками сжатия, а также обладают высокой устойчивостью к воздействию окружающей среды. Одним из важных факторов, делающих эти материалы фаворитом среди различных промышленных секторов, является производственный процесс, который является довольно рентабельным. Уровень производительности от среднего до высокого, и готовое склеивание демонстрируется с разнородными материалами.

Другие исключительные свойства армированных волокном пластиков включают похвальную теплоизоляцию, структурную целостность и огнестойкость, а также устойчивость к УФ-излучению и стойкость к химическим веществам и другим коррозионным материалам.

Характеристики пластиков, армированных волокном, зависят от определенных факторов, таких как механические свойства матрицы и волокна, относительный объем обоих этих компонентов, а также длина волокна и ориентация в матрице.

Общие волокна включают:

• Стекло — очень хороший изоляционный материал, и при смешивании с матрицей образует стекловолокно или армированный стекловолокном пластик. По сравнению с углеродным волокном оно менее прочное и жесткое, менее хрупкое и дорогое.
• Углеродные пластмассы , армированные волокном, обладают высокой прочностью на растяжение, химической стойкостью, жесткостью и температурной устойчивостью, а также низким тепловым расширением и весом. Атомы углерода образуют кристаллы, которые расположены в основном вдоль длинной оси волокна. Такое выравнивание делает материал прочным за счет высокого отношения прочности к объему.
• Арамид — это волокнистый компонент, из которого получаются прочные и термостойкие синтетические волокна. Он находит широкое применение во многих отраслях промышленности.

Пластмассы, армированные волокном, находят широкое применение в автомобильной, аэрокосмической, строительной и морской отраслях. Стекло , армированный стекловолокном пластик s — очень хороший вариант для энергетики, поскольку они лишены какого-либо магнитного поля и могут обеспечить значительную стойкость к электрическим искрам. Области применения диверсифицируются, и этот феномен очевиден в использовании углеродных волокон в спортивных товарах, планерах и рыболовных удилищах, а также в применении стеклопластиков в гидравлических воротах в Японии.

Ищете дополнительную информацию о пластмассах? Загрузите наше бесплатное руководство!

Исследование механических свойств комбинированной ферменной конструкции, армированной стекловолокном, полимер-сталь

Разработана и изготовлена ​​собранная плоская ферменная конструкция, используемая для погрузки транспортных средств. В ферме трубка из армированного стекловолокном полимера (GFRP) и стальное соединение соединены с помощью новой технологии с предварительно затянутым зубчатым соединением.Подробное описание конструкции стержня и узла представлено в этой статье, и изготовлена ​​типовая ферменная панель. В естественных условиях проводятся испытание на краткосрочную нагрузку и испытание на долговременную механическую производительность в течение одного года для анализа его характеристик и проведения сравнительного анализа разумной модели МКЭ. Исследование показывает, что конструкция и изготовление узла сборной ферменной панели удобны, безопасны и надежны; Благодаря конструкции стержней с ограничением ползучести не только кратковременная жесткость конструкции соответствует проектным требованиям, но и долговременная деформация ползучести имеет тенденцию к устойчивости.Кроме того, в упругих модулях не было обнаружено значительных изменений, поэтому эту конструкцию можно применять в реальной инженерии. Хотя коэффициент запаса прочности композитных стержней очень велик, они имеют преимущество в легкости по сравнению со стальной фермой из-за низкой плотности стеклопластика. В модели FEM упрощение узла как шарнирного соединения относительно соответствует фактическому статусу.

1. Введение

GFRP обладает превосходными эксплуатационными характеристиками, такими как легкость, высокая прочность, гибкость конструкции, хорошие противоударные характеристики, усталостная и коррозионная стойкость, а также хорошие функции защиты и маскировки.Кроме того, стоимость ниже, чем у полимера, армированного углеродным волокном, или полимера, армированного базальтовым волокном, который более экономически подходит для гражданского строительства. В результате GFRP широко применяется в гражданском строительстве [1–8].

Однако стеклопластик имеет некоторые очевидные недостатки: более низкий модуль упругости и значительные свойства ползучести. Например, модуль упругости при растяжении пултрузионного композита E-стекловолокно / 913 составляет 42 ГПа при комнатной температуре, что составляет 1/5 модуля упругости стали [9].Между тем, значительное свойство ползучести изменяет характеристики выносливости конструкции и влияет на долгосрочную надежность конструкции [10]. Лифшиц и Ротем [11] обнаружили, что для однонаправленного композита стекловолокно / полиэфир с объемной долей волокна 60% разрушение ползучести происходит в течение 10 ⁵ мин и составляет менее 50% от начальной прочности на разрыв при комнатной температуре. Эксперименты показывают, что ползучесть является серьезной, когда направление главного напряжения составляет 45 ° с продольным и широтным направлениями, а общая деформация ползучести при растяжении за 100 ч примерно в три раза превышает начальную деформацию, которая составляет менее 30% от статической прочности, и полное отклонение от ползучести за 720 ч составляет примерно 5.В 5 раз больше первоначального прогиба. При напряжении, превышающем 50% статической прочности, разрушение при ползучести при изгибе последовательно происходит для образцов 307 композитов стекло / полиэфир [12]. Кроме того, эффективность часто используемых технологий соединения для композитно-клеевого соединения, механического соединения и болтово-клеевого соединения, как правило, невысока, и существует значительная проблема старения клеевого соединения, что ограничивает применение стеклопластиков в гражданском строительстве. инженерия как основная несущая конструкция.Поэтому стропильная конструкция из стеклопластика обычно используется для конструкций пешеходных мостов и крыш, которые имеют меньшую несущую способность и меньший пролет. Например, болтовое соединение используется для ферменной конструкции крыши из стеклопластика длиной 19 м и шириной 4 м, способной выдерживать нагрузки ветра и снега. Для моста из стеклопластиковой фермы с пролетами 12,5 + 12,5 м и собственным весом 16,5 кН для каждого пролета в Швейцарии один пролет соединяется болтовыми соединениями, а другой пролет соединяется клеевыми соединениями, которые выдерживают пешеходную нагрузку [ 13].Даже если отдельные организации разработали автодорожный мост с фермами из стеклопластика, конструкция будет относительно тяжелее из-за ограничений технологии соединения. Костопулос и др. [14] спроектировал и изготовил мост из стеклопластиковой фермы, в котором композитные элементы удерживаются вместе с помощью клеевого соединения и механических скрепляющих соединений. Мост имеет пролет 11,6 м в длину и 4 м в ширину и представляет собой единую полосу движения. Мост относится к классу 30 согласно DIN 1072 (т. Е. Выдерживает нагрузку 300 кН) и весит примерно 13 кг.5 т, а именно 11,64 кН / м.

В этой статье, учитывая применение и развитие существующих ферм из стеклопластика в гражданском строительстве, а также потребность в легких модульных мостах для аварийных целей, предлагается комбинированная ферменная конструкция из стеклопластиковой стали. Это автомобильный мост, который может быть возведен неквалифицированными рабочими воздушным транспортом и вручную. Он спроектирован как модульный мост с длиной пролета 12 м и состоит из 8 ферм.Чтобы добиться низкого веса, для хордовых, диагональных и вертикальных элементов использовался стеклопластик с учетом требований жесткости всей конструкции. Более того, новый соединитель с высокой эффективностью соединения, известный как структура соединения с предварительно затянутыми зубьями (PTTC) [15, 16], был использован для соединения трубок из материала GFRP. Исходя из предложенной конструкции, вес панели фермы составляет всего 140 кг (на 40% легче, чем соответствующая стальная ферма), а несущая способность моста фермы сравнима со стальным мостом фермы тех же характеристик.

Основная цель этого исследования заключалась в проверке жизнеспособности предложенного комбинированного моста с фермами из стеклопластиковой стали. Сначала дается описание конструкции фермы, включая концептуальный проект и изготовление. Для исследования конструктивных характеристик был возведен однослойный и однорядный сборный мост с простой опорой на ферме длиной 12 м. Свойства изгиба этого образца как в течение короткого периода времени, так и в течение длительного периода времени были испытаны в соответствии с принципом эквивалентности момента в середине пролета.Кроме того, соответствующий численный анализ на основе двух типов соединений был выполнен для разумной модели МКЭ.

2. Эскизное проектирование и изготовление новой композитной фермы

2.1. Концептуальный проект композитной ферменной конструкции типа

Для удобства проведения эксперимента по контрасту статической нагрузки, внешний размер типичной ферменной панели соответствует внешнему размеру изготовленной стальной ферменной панели автострады «321» (рис. 1) , а именно длиной 3000 мм и шириной 1500 мм.Однако для уменьшения веса всех узлов ферма крестового типа изготовленного стального моста для шоссе не используется для комбинированной плоской фермы из стеклопластиковой стали, а используется ферма с параллельными поясами с меньшим количеством узлов. Элементы комбинированной фермы изготовлены из пултрузионного однонаправленного композитного полимерного материала, армированного стекловолокном, а соединения — из стали 16 Mn (Рисунок 2). Они образуют целостность, способную передавать нагрузку за счет технологии соединения предварительно затянутых зубьев. Составные элементы фермы соединяются между собой в узлах разного типа N-1, N-2, N-3, N-4 сваркой или болтовым соединением стальных соединений (рис. 3).

2.2. Концептуальный проект стержней

Обычные композитные пултрузионные профили доступны из Н-образных, швеллерных и трубчатых композитных материалов. В конструкции композитные элементы соединяются с использованием технологии соединения с предварительно затянутыми зубьями, а поперечное сечение элемента имеет такую ​​форму, которая позволяет легко соединять соединения. Таким образом, используются трубчатые композитные материалы. Наконец, выбираются композитные трубки из изофталевой ненасыщенной полиэфирной смолы, армированные пултрузионным стекловолокном, с массовой долей волокна 61%, произведенные Nanjing Jinjiuding Composite Company.Их плотность составляет 1,667 г / см ³ . Механические параметры, предоставленные производителем, приведены в таблице 1.

Модуль упругости (ГПа) Модуль упругости (ГПа) Прочность (МПа) 25 3 3 1.2 1,2 9,6 1324 330 35

«1» указывает направление волокна; «2» и «3» указывают направления, перпендикулярные волокну. Направление 3 ортогонально направлению 2. «» указывает натяжение. «» Указывает на сжатие.

Геометрический размер элемента зависит от принудительного состояния в реальных условиях работы. Комбинированная ферма из стеклопластика и стали гарантированно выдерживает расчетную нагрузку, которая не меньше несущей способности существующего автодорожного стального моста «321».А именно, для 12-метровой однорядной однослойной конструкции нагрузка на колесо в среднем пролете составляет 20 тонн [17]. Значение внутренней силы этого пролета и нагрузки можно легко получить из модели структурного механизма, как показано в таблице 2. Значение внутренней силы верхнего и нижнего поясов фермы одинаково, оба значения составляют 200 кН. Верхний пояс сжат, а нижний натянут. Однако считается, что ферма может использоваться как для верхних, так и для нижних поясов, а прочность на сжатие композитов, очевидно, меньше прочности на растяжение, поэтому все они спроектированы как сжимающие элементы.Чтобы снизить стоимость производства и избежать повторного изготовления пултрузионной формы, выбираются композитные трубы с верхним и нижним краем с внешним диаметром 104 мм и толщиной 8 мм. По той же причине композитные трубы с внешним диаметром 76 мм и толщиной 8 мм выбираются в качестве диагональных и вертикальных элементов. Затем, в отношении прочности на сжатие, определяются площадь поперечного сечения элемента, длина элемента и модуль упругости композитов, различные значения прочности на сжатие и изгибные нагрузки для элементов, а также коэффициенты запаса прочности; подробности см. в Таблице 2.Из-за дисперсии GFRP минимальный коэффициент безопасности для фактического применения равен 2 [17]. Во время первичного проектирования все коэффициенты безопасности элементов превышают 2 [18], в то время как прочность и устойчивость элементов соответствуют требованиям.

по диагонали 1500464 Место расположения (мм) × номер ED (мм) (мм) IFE DF IFSF4 IFSF 904 Хорда 2800 × 2 104 8 200 250 796 718 2.9 По вертикали 1292 × 3 76 8 25 37,5 564 302 8 по диагонали 1500464 56 85 564 224 2,6

: длина; ED: внешний диаметр; : толщина; IFE: внутренняя сила при внешней нагрузке 20 т; DF: расчетная внутренняя сила при внешней нагрузке и собственном весе; IFSF: внутренняя сила для разрушения прочности; CFB: критическая внутренняя сила для упругого набухания; SF: запас прочности.

2.3. Концептуальный дизайн швов

Соединение с предварительно затянутым зубом обрабатывает зубы на композите и передает осевое усилие за счет сдвигающей способности корня зуба, а межслойное сжимающее напряжение, создаваемое приложением предварительно затянутого усилия, улучшает прочность на межслойный сдвиг, так что композит может передавать большая нагрузка на суставы [16] (рисунок 4).

Круглый трубный стык из композитного материала, изготовленный по технологии соединения с предварительно затянутыми зубьями, обычно состоит из внешних металлических втулок с проушинами, средних композитных труб и внутренних металлических труб.Для изготовления такого соединения металлическая трубка, внешний диаметр которой совпадает с внутренним диаметром композитной трубы, имеющей большую жесткость, помещается в композитную трубку, а затем соответствующие зубья обрабатываются на внешней поверхности. композитная трубка и внутренняя поверхность металлической втулки. На последнем этапе металлическая трубка собирается вместе с композитной трубой, и большое радиальное давление давления прикладывается к композитной трубке в виде высокопрочных болтов (рис. 5). Несущая способность этого режима соединения зависит не только от свойств материала, но и от силы предварительного затягивания, глубины зуба, длины зуба и количества зуба.

Конструкция узловых соединений комбинированной ферменной конструкции из стеклопластика и стали в основном включает определение геометрии стальной муфты соединения, количества зубьев, глубины зуба, а также длины и величины предварительного натяга в зависимости от требований. по несущей способности. Соединения можно разделить на четыре категории в зависимости от их расположения и напряженного состояния (Рисунок 6): (1) концевое соединение пояса C-1: эти типы соединений расположены на концах элемента пояса, соединены с охватываемой или охватывающие головки и служат в качестве основных частей для передачи энергии в конструкции фермы, поэтому для них требуется большое количество зубьев и повышенные предварительные нагрузки; (2) центральные сочленения поясного элемента C-2: эти сочленения соединяют вертикальные элементы с диагоналями и исключают необходимость передачи больших нагрузок, что требует меньших зубцов и меньших предварительных нагрузок; (3) соединения на концах диагонального или вертикального элемента C-3: эти соединения расположены на концах диагоналей или вертикальных элементов и требуют только передачи нагрузок, приложенных к диагональным или вертикальным элементам.Поскольку это не тяжелые нагрузки, для них требуется меньше зубьев и меньшие предварительные нагрузки; (4) шарниры в середине вертикального элемента C-4: эти узлы в основном работают для соединения диагоналей без передачи больших нагрузок, что требует меньших зубцов и предварительных нагрузок.

Принципы проектирования соединений следующие: (1) соединения могут переносить нагрузки, не меньшие, чем расчетные нагрузки элементов. (2) Для уменьшения веса фермы в стыках используется как можно меньше стали. Следовательно, для концевых соединений поясных элементов C-1, которые имеют большие предварительные нагрузки, и соединений C-2 с большим диаметром, внешняя стальная втулка должна быть разделена на три секции с тремя парами выступов, а другая — на три части. для внешних стальных втулок требуется две пары проушин.(3) Влияние температуры сварки на композитные трубы учитывается при изготовлении соединений. Основываясь на этих принципах, в сочетании с методом проектирования композитных соединений с предварительно затянутыми зубьями и принятием факторов безопасности, превышающих 2, можно получить оптимальную глубину и длину зубьев, геометрию соединений и несущую способность, как показано. в таблице 3. Внутренняя металлическая трубка и внешняя стальная втулка изготовлены из стали 16 Mn. Существует два типа внешних диаметров внутренних стальных труб: 88 мм и 60 мм, с толщиной стенки 8 мм и длиной, соответствующей наружным втулкам.

C-3 65 906 904 906 904 906 904 904 зубов; DT: глубина зуба; WT: ширина зуба; : предварительная нагрузка; TT: толщина внутренней стальной трубы; TS: толщина внешнего рукава; PN: количество пар проушин; CC: грузоподъемность; DF: расчетная внутренняя сила. Тип NT ​​ DT (мм) WT (мм) (кН) TT (мм) TS (мм) TS (мм) CC (кН) DF (кН) C-1 5 2 12 60 8 8 3 8 3 8 C-2 3 2 12 30 8 8 3 300 85 30 8 8 2 300 37.5 C-4 3 2 12 30 8 8 2 300 85 905 2.4. Конструкция и сборка шарнира фермы Соединительные соединения с предварительно затянутыми зубьями могут использоваться не только для однонаправленного удлинения или разнонаправленных соединений композитных элементов, но также могут быть легко преобразованы в одно- или двухпушковые соединения между комбинированной фермой из стеклопластиковой стали. панели и сферические стыки. Следовательно, они могут широко использоваться в ферменных мостах, пространственных фермах и предварительно напряженных мостовых конструкциях. Соединение спроектировано в соответствии с принципом разумной конструкции, надежного соединения и удобного изготовления, поэтому можно использовать существующую зрелую технологию сварки стальных или болтовых соединений. Стержень упрощен, чтобы иметь состояние осевого растяжения и сжатия. При проектировании стыка методом сварки стык С-3 соединяется с другими типами стыков, образуя разные узлы. Сначала вставляется короткая стальная колонна с диаметром, эквивалентным внутреннему диаметру внешней втулки, и на конце соединения типа C-3 приваривается угловой шов по всему периметру. Верхняя поверхность этой короткой колонны используется для сварки с другими соединениями. Ширина сварного шва, длина сварного шва, прочность углового шва и несущая способность углового шва превышают максимальное значение 85 кН расчетных внутренних усилий для диагональных стержней и вертикальных стержней и соответствуют требованиям.Во-вторых, посредством стыкового шва типа К, сварного шва диагонального соединения С-3 и выступа соединения пояса С-1, сварного шва диагонального соединения С-3 и выступа вертикального элемента С-4, сварной шов в диагональном соединении C-3 и выступе соединения поясного элемента C-1, а также в соединениях C-3 вертикального и диагонального элемента и выступе соединения C-2 поясного элемента образуют узлы N-1, N -2, N-3 и N-4 (рисунок 7). Несущая способность стыкового шва [] рассчитывается как наиболее консервативный трехуровневый сварной шов при растяжении [19], а коэффициенты запаса прочности всегда больше 2 (таблица 4). 45 Группа (мм) (мм) (МПа) [] (кН) DF (кН) Диагонали C-3 и C-2 или C-1 16 70 250 280 85 3,3 Диагонали C-3 и C-4 16 250 180 85 2.1 Вертикальные элементы C-3 и C-2 или C-1 16 40 250 160 37,5 6,7 9045 904 толщина; : длина сварного шва; : предел прочности стыкового шва на разрыв; []: несущая способность углового шва; DF: расчетная внутренняя сила; SF: запас прочности.

Насколько нам известно, это первая попытка изготовить ферменную конструкцию такого типа, поэтому никаких норм и стандартов в этом отношении нет.Таким образом, ссылка сделана в соответствии с процедурами сварки, которые используются для существующих сборных автомобильных мостов со стальными фермами, и технологиями композитных соединений, и эти методы сборки и сварки предлагаются для конструкции. Этот метод может эффективно снизить напряжение, связанное со сборкой, и гарантировать, что все элементы могут быть точно собраны. Метод делится на три этапа.

Шаг 1. Подготавливаются стальные соединения, что в основном включает обработку внутренней стальной трубы, внешних стальных втулок, а также охватываемых и охватывающих головок на концах.Чтобы предотвратить повреждение композитных труб под воздействием высоких температур во время сварки стыков, стальное соединение несколько длиннее, чем требуется для того, чтобы стыки выдерживали нагрузки (рис. 8 (а)). Панели фермы соединяются между собой мужскими и женскими головками, которые сделаны специально для этой цели.

Шаг 2. Зубья обрабатываются в соответствующих местах на композитных трубах и собираются с внутренними стальными трубами и внешней стальной муфтой соединений (Рисунок 8 (b)).Чтобы обеспечить точность сборки, резьба должна быть правильно расположена, иметь точную длину и глубину и идеально совпадать с зубьями на внешней стальной втулке. В то время как композитные трубы собираются со стальными соединениями, все проушины, используемые для сварки, должны находиться в одной плоскости.

Шаг 3. Элементы собраны. Сборка элементов включает сварку стальных соединений на концах и в середине элементов. При сборке все сварные элементы панели фермы находятся в одной плоскости.Чтобы температура сварки не повлияла на композитные трубы, во время сварки принимаются меры по охлаждению, такие как холодное сжатие влажным полотенцем. Сначала устанавливаются элементы пояса (Рисунок 8 (c)). Специально изготовленные охватываемая и охватывающая головки соединяются с существующей сборной стальной мостовой фермой с обеих сторон посредством однополюсных соединений, прежде чем стальные втулки составных элементов пояса привариваются с охватываемой и охватывающей головками. Затем устанавливаются вертикальные элементы (рис. 8 (г)).Стальные гильзы на концах вертикальных элементов привариваются к проушинам поясных элементов. Центральная линия вертикального элемента должна совпадать с центром выступа поясного элемента. Между тем, выступы трех вертикальных элементов остаются в одной плоскости, чтобы диагонали находились в одной плоскости во время сварки (рис. 8 (е)). Наконец, устанавливаются диагонали (Рисунок 8 (е)). Стальные втулки на концах диагоналей привариваются к проушинам стальных втулок в середине вертикальных элементов.Центральная линия диагонали должна совпадать с выступом вертикального элемента.

Собранная композитная ферменная панель весит 160 кг, что на 40% легче, чем 270-килограммовая стальная ферменная панель сборных стальных автомобильных мостов «321».

3. Испытания на механические характеристики и анализ комбинированной ферменной конструкции из стеклопластика и стали

3.1. Схема структурных испытаний

3.1.1. Краткосрочная нагрузка и схема испытаний

Для проверки надежности комбинированной ферменной панели возводится сборный однослойный однорядный автодорожный стальной мост длиной 12 м с опорой.При этом сторона A состоит из четырех стальных панелей фермы, а сторона B состоит из трех панелей стальных конструкций и одной комбинированной панели фермы в середине пролета. В соответствии с принципом эквивалентности момента в середине пролета, режим, при котором стальные элементы и стальные резервуары складываются на платформу из плит настила и закачка воды в контейнер, должен использоваться для имитации 20-тонной нагрузки на колесо. Нагрузка передается на главную ферму через четыре балки в середине пролета (рис. 9).

Прогиб моста и напряжение ключевых стержней и соединений проверяются во время нагрузки.Циферблатные индикаторы с ручным считыванием устанавливаются в месте середины пролета, а опорные позиции с каждой стороны. По пять контрольных точек установлено с каждой стороны, всего по 10 контрольных точек с обеих сторон. Нумерация от D1 до D10. Тензодатчики устанавливаются на верхнем поясе, нижнем поясе и диагональных элементах фермы в середине пролета стороны A. Нумерация от S1 до S4, и внутренняя сила стального стержня проверяется. Тензорезисторы устанавливаются на верхнем поясе, нижнем поясе, а также на вертикальных и диагональных элементах комбинированной фермы в середине пролета стороны В.Его нумерация от S5 до S11, и состояние композитных стержней должно быть проверено. Кроме того, тензодатчики устанавливаются на стыке С-1 в конце нижнего пояса комбинированной фермы. Нумерация от S12 до S18, и проверяется напряженное состояние (Рисунок 10).

Эквивалентный изгибающий момент начинается с 0 и постепенно увеличивается до 600 кН · м при 6-ступенчатой ​​нагрузке. Реакции опоры, распределенные по главной ферме поперечными балками во время ступенчатого нагружения, сохраняются в течение 2 минут после каждого ступенчатого нагружения для достаточного развития деформации, а также собираются структурные прогибы и напряжения, см. Таблицу 5.Ферма контролируется в реальном времени во время загрузки; в случаях явного изгиба композитных стержней, очевидной неплотности стальных соединений и стержней или заметного нарушения прочности материала нагрузку немедленно прекращают.

4 (кН) EBM (кН · м) 120 240 300 360 480 600 8.9 17,8 22,3 26,7 35,6 44,5 (кН) 20,7 41,5 51,9 62,2 4 11,8 23,7 29,6 35,5 47,3 59,2 (кН) 11,8 23,7 29,6 35,5 904 2

EBM: эквивалентный изгибающий момент.

3.1.2. Схема испытаний на длительную нагрузку

Долговечные характеристики фермы влияют на безопасность конструкции фермы. Долгосрочные показатели эффективности состоят из степени снижения существующей несущей способности ферменной конструкции, прогиба ферменной конструкции, а также степени коррозии и повреждения ферменной конструкции. Ввиду более очевидных свойств ползучести GFRP, долгосрочный мониторинг прогиба и исследования изменений жесткости через год проводятся для ферменной конструкции.

Нагрузка для длительного испытания на прогиб представляет собой сумму собственного веса ферменной конструкции и веса стали на погрузочной платформе. Эквивалентный момент в середине пролета составляет 300 кН · м; то есть верхний пояс композитной фермы выдерживает 42 МПа, из которых 13% напряжения составляет предел прочности и ниже 30% ограничения для длительного напряжения контроля ползучести [20, 21]. Долговременное изменение прогиба проверяется с помощью балансировочного уровня.

Одна контрольная точка на 3 м расположена под нижним поясом фермы с обеих сторон и по 5 с каждой стороны, всего 10 точек, положение которых идентично положению циферблатных индикаторов на Рисунке 11.Опрос проводился непрерывно в течение более одного года с марта 2011 года по апрель 2012 года, с частотой один раз в 15 дней в течение первых трех месяцев, затем один раз в месяц в течение вторых трех месяцев и, наконец, один раз в полгода. через полгода. Температура составляла от -8 ° C до 39 ° C, средняя температура — 16,4 ° C, а средняя относительная влажность — 76%.

По прошествии одного года, в апреле 2012 года, к ферме добавляется ступенчатый эквивалентный изгибающий момент статических динамических нагрузок 60 кН · м, 120 кН · м и 240 кН · м в соответствии с методом краткосрочных эксплуатационных испытаний. годом ранее.Общая добавленная нагрузка составляет 540 кН · м. Изменение одностороннего прогиба комбинированной ферменной конструкции из стеклопластиковой стали проверено во время нагружения; распределение контрольных точек показано на рисунке 10.

3.2. Анализ структурно-механических свойств при кратковременной нагрузке

3.2.1. FEM Model

Программное обеспечение для анализа FEM ANSYS 12.1, разработанное ANSYS, Inc., Пенсильвания, США, используется для моделирования напряжений и деформаций под действием эквивалентных изгибающих моментов в середине пролета 120 кН · м, 240 кН · м, 300 кН · м. , 360 кН · м, 480 кН · м и 600 кН · м, которые создаются нагрузками,,, и на четыре балки с пролетом миль, рассеянные по обеим сторонам в эксперименте.В случае двух простых опорных концов можно получить прогиб, осевое напряжение и осевую деформацию под нагрузкой различных уровней (рисунок 11).

Что касается стальной ферменной конструкции, формула Мора обычно используется для теоретического расчета прогиба, чтобы упростить соединение узла с шарниром, и учитываются только осевое растяжение и напряжение сжатия. Из-за большого модуля упругости стали без учета такого вторичного напряжения, поскольку напряжение сдвига в формуле Мора возможно, но для композита на полимерной матрице с низким модулем упругости неизвестно, следует ли учитывать этот эффект в новой конструкции фермы.Поэтому моделирование элементов BEAM188 используется с учетом вышеупомянутой ситуации для повышения точности со значениями, которые ближе к фактическому значению. Пожалуйста, обратитесь к таблицам 1 и 2 для получения информации о параметрах и формах поперечного сечения композитной фермы. Для комбинированной ферменной конструкции из стеклопластика и стали характеристики в узлах между композитом и сталью различаются. Поскольку до сих пор неизвестно, можно ли их упростить с помощью вычислений, при построении моделей проводятся аналоговые эксперименты как для шарнирного соединения, так и для жесткого соединения в узловом соединении, чтобы получить результат, который определяет, какой из них более подходит.

3.2.2. Анализ характеристик жесткости конструкции

Вертикальная жесткость фермы связана с поперечным сечением, модулем упругости и структурным распределением, которое обратно пропорционально прогибу. Упругое отклонение, создаваемое статической временной нагрузкой ферменного моста, является основным контрольным значением для проверки вертикальной жесткости [22]. В результате анализируются расчетное значение и экспериментальное значение прогиба для этого ферменного моста.

При различных ступенчатых нагрузках прогибы с обеих сторон ферменной конструкции, изменяющиеся в продольном направлении, показаны на рисунках 12 и 13.Оказывается, что либо на стороне A, либо на стороне B, с комбинированной фермой, на каждой фазе нагрузки деформация фермы одинакова, как и максимальный прогиб с обеих сторон конструкции фермы в середине пролета. Из-за того, что жесткость комбинированной фермы из стеклопластика и стали ниже, чем у стальной фермы, прогиб на стороне B заметно больше, чем на стороне A (рис. 14). В условиях работы с максимальной нагрузкой смещение на стороне B в 1,67 раза больше, чем на стороне A, что доказывает, что жесткость структуры из стекловолокна, скорее всего, является контролирующим фактором этой конструкции.

Между тем, после сравнения максимального экспериментального значения прогиба на обеих сторонах ферменной конструкции в середине пролета со значением МКЭ, разница заметна, но имеет тенденцию к стабильному значению. Это связано с тем, что экспериментальное значение прогиба для изготовленных стальных мостов для автомагистралей включает в себя упругий прогиб и неупругий прогиб; тем не менее, расчетное значение МКЭ — это только упругий прогиб под статической временной нагрузкой.Упругий прогиб — это упругая деформация, возникающая под действием собственного веса и статической динамической нагрузки ферменной конструкции. Неупругий прогиб — это неупругая деформация конструкции, вызванная относительным смещением из-за расчетного зазора между пальцами и отверстиями шарнирных соединений в ферме [22]. Как правило, из-за трения между штифтом и отверстием неупругое отклонение будет постепенно развиваться до максимума с увеличением статической временной нагрузки.Следовательно, разница между экспериментальным значением и теоретическим значением под нагрузкой является остаточным неупругим прогибом.

Из рисунка 14 для стороны A разница в расчетных значениях конечных элементов между жестким соединением и шарнирным соединением, которые передаются из внутренних узлов стальной панели фермы, невелика, тогда как значение для шарнирное соединение больше жесткого соединения при переносе из внутренних узлов комбинированной панели фермы в сторону Б, что приближается к экспериментальному значению.Соответственно, преобразование узлов внутри комбинированной ферменной панели в шарнирные соединения более практично и упрощено, поскольку шарнирное соединение подходит, потому что модуль упругости композита ниже, а при вращении одного стержня следует не только противоположное соединение. костюм легко, но и сдерживание от других удилищ также относительно тонкое.

Чтобы определить, соответствует ли прогиб для моста с простой опорой на ферме с пролетом 12 м, в котором используются комбинированные ферменные панели, указанному ограничению при нагрузке на колесо 20 т, для построения модели конечных элементов используется программное обеспечение ANSYS для конечных элементов. В этой модели на промежуточный пролет действует статическая временная нагрузка 200 кН.Максимальный расчетный прогиб в середине пролета составляет 66,003 мм. Технические характеристики простого стального ферменного моста для аварийного использования предусматривают, что при пролете m вертикальное упругое отклонение, создаваемое статической временной нагрузкой, составляет. В данном случае это 80 мм. Это указывает на то, что новый мост из композитной фермы удовлетворяет требованиям жесткости.

3.2.3. Анализ характеристик прочности конструкции

Посредством ступенчатого нагружения определяется соотношение между эквивалентным изгибающим моментом в середине пролета с обеих сторон и деформацией стержней, как показано на рисунках 15 и 16.

Из рисунков 15 и 16, в стальном элементе фермы или композитном стержне общая средняя продольная деформация изгибающего момента изменяется линейно. Все значения деформации для верхних поясов отрицательны, а все значения деформации для нижних поясов положительны, но, в основном, их абсолютные значения одинаковы. То же самое и с диагональным стержнем, и с вертикальным стержнем. Это согласуется с теоретическим анализом. В то же время, комбинируя модуль упругости с площадью поперечного сечения стержня, экспериментальное значение внутренней силы и значение МКЭ (таблица 6) для комбинированных стержней фермы может быть получено при значении менее 600 кН · м.Значение МКЭ хорошо согласуется с экспериментальным значением; следовательно, модель точная. Экспериментальное значение и значение МКЭ меньше расчетного значения, в то время как прочность стержня соответствует требованиям, а стержни имеют большие запасы прочности.

9065 Элемент S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S10 S11 25 56 25 25 56 200 EV (кН) −182.4 19,8 −42,5 1,3 −19,9 42,8 180,3 FEM (кН) −190,8 20,5 904,7 183,3 Отклонение 4,6% 3,5% 3,3% 7,7% 4% 2,6% 1,7% 4 4 904 значение внутренней силы для расчетной нагрузки 20 т; EV: экспериментальное значение; отклонение:. Основная проблема эксперимента заключается в том, что шарнир C-1 тянет за нижний пояс, не определяя относительное скольжение между композитной трубкой и металлической гильзой. На Рисунке 17 показано соотношение между средней продольной деформацией и изгибающим моментом стального соединения C-1 на нижнем поясе комбинированной ферменной конструкции из стеклопластика и стали. Когда нижний пояс подвергается растягиванию, контрольная точка теоретически должна быть положительной, но оказывается, что положительная и отрицательная деформации в соединении чередуются, причем отрицательная деформация вызвана эксцентрическим изгибающим моментом, создаваемым нагрузка на внутренние зубья стальной втулки.Что касается различных деформаций в разных контрольных точках и нагрузках, правило изменения более или менее постоянное. Средняя продольная деформация на поверхности стального соединения линейно увеличивается с увеличением изгибающего момента. При максимальном изгибающем моменте 600 кН · м максимальная продольная деформация меньше предела текучести стали 16 Mn и без относительного скольжения. Это доказывает надежность технологии соединения предварительно затянутых зубьев композита при расчетной нагрузке. 3.3. Анализ механических свойств конструкции при длительной нагрузке Изучение механических свойств при длительной нагрузке основано на влиянии ползучести композита на ферменную конструкцию, а именно, с целью обеспечения долговременного прогиба и жесткости. комбинированной конструкции. На рис. 18 показана взаимосвязь между шагом прогиба промежуточного пролета с обеих сторон ферменной конструкции и временем. Из рисунка 18 видно, что прогиб стороны A ферменной конструкции увеличивается со временем.Через 360 дней общее изменение составляет 1,73 мм, что составляет 27% от краткосрочного экспериментального значения 6,381 мм при 300 кН · м, а скорость изменения приращения прогиба имеет тенденцию оставаться стабильной во времени. Прогиб на стороне B увеличивается со временем, и через 360 дней общее изменение составляет 2,45 мм, что составляет 19% от краткосрочного экспериментального значения 13,064 мм при 300 кН · м; скорость изменения приращения отклонения имеет тенденцию быть стабильной с течением времени. Скорость изменения прогиба стороны B с комбинированной фермой из стеклопластика на 42% больше, чем у стороны A без комбинированной фермы из стеклопластика, но в сумме не превышает 3 мм, что подтверждает долговременную работу фермы. Комбинированная ферма из стеклопластика очень устойчива. Композиционные материалы легко подвержены влиянию времени, температуры, влажности и других факторов, вызывающих изменение механических свойств. Одним из важных проявлений является взаимосвязь приращений упругого прогиба с приращениями изгибающего момента. На Рисунке 19 кривая зависимости между прогибом средней части пролета и изгибающим моментом, полученная год назад, в основном соответствует кривой зависимости между прогибом средней части пролета и изгибающим моментом, полученной годом позже. Тенденция изменений согласуется, а именно, общая жесткость стороны B с комбинированной панелью фермы, которая остается неизменной, показывает, что долговременные свойства экспозиции композитной ферменной конструкции из стеклопластиковой стали стабильны в естественных условиях. Нагрузка при испытании ступенчато увеличивалась до 540 кН · м. Поскольку при нагружении отсутствует относительное скольжение соединительной части, соединение с предварительно затянутыми зубьями является надежным. Анализ показывает, что комбинированная ферма из стеклопластиковой стали имеет стабильную работу и подходит для использования в качестве временных аварийных мостов. 4. Заключение В этом исследовании комбинированная ферма из стеклопластиковой стали предлагается для изготовления типовой ферменной панели. Кроме того, испытания под нагрузкой и анализ проводятся на участке длиной 12 м с эквивалентной нагрузкой на колесо 20 т.Исследование показывает следующее. (i) Концы композитных стержней изготавливаются со стальными соединениями посредством предварительно затянутых зубчатых соединений. Продуманная технология сварки удобна для конструирования и изготовления различных узлов композитной комбинированной фермы, а эксперимент доказывает надежность передачи нагрузки. (ii) Прогиб конструкции спроектированной комбинированной конструкции с пролетом 12 м при эквивалентной нагрузке на колесо 20 т на 66,003 мм меньше, чем указано в стандарте, а именно на 80 мм.Кратковременная жесткость соответствует требованиям. В то время как долговременное напряженное состояние стержня из стеклопластика составляет менее 30% от расчетной прочности, структурная долговременная деформация ползучести имеет тенденцию оставаться стабильной в течение 3-4 месяцев, а длительная деформация в 1,19 раза превышает предыдущую упругую деформацию. . (iii) Год спустя проводятся фактические испытания на жесткость комбинированной ферменной конструкции. По сравнению с жесткостью в начале возведения жесткость ферменной конструкции не уменьшается, что указывает на то, что модуль упругости стекловолоконного композитного материала не уменьшается значительно в естественных условиях, и не происходит относительного скольжения в предварительно затянутом соединительном зубе. суставы; следовательно, жесткость конструкции надежна. (iv) По пролету и расчетной нагрузке вес снижается на 40%, при этом стальная ферменная панель весит 270 кг, а комбинированная ферменная панель из стеклопластика — 160 кг, что доказывает преимущество комбинированной фермы: легкий. В будущем будут исследованы усталостные характеристики комбинированной конструкции. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи. Благодарности Эта работа была поддержана Крупной государственной программой развития фундаментальных исследований Китая (программа 973, грант No.2012CB026202) и Национального фонда естественных наук Китая (грант № 11372355). FRP | Полимер, армированный волокном | Симпсон Strong-Tie Ваш партнер по комплексному решению для систем усиления композитного армирования FRP ™ Композитные армирующие системы (CSS) Simpson Strong-Tie обеспечивают эффективные решения из армированного волокном полимера (FRP) для структурного армирования и усиления бетонных, каменных и деревянных конструкций, нуждающихся в ремонте или модернизации. Что такое FRP? Обзор композитных систем усиленияПодробнее Полимерные системы, армированные волокном (FRP), просто определяются как высокопрочные и легкие арматуры, созданные путем комбинирования углеродных (CFRP) или E-стекловолокон с полимерным материалом.Рабочие характеристики усиления FRP становятся все более популярными в строительстве и модернизации, особенно в стареющих, поврежденных или перегруженных бетонных конструкциях. Преимущества FRPПодробнее Склеивание стальных пластин, увеличение бетонного профиля и стальная оболочка были предпочтительными методами ремонта на протяжении десятилетий, однако коррозия, разрушение сцепления и сложность установки, время и стоимость являются постоянными проблемами, которые необходимо преодолеть, и результирующая модернизация обычно увеличивает вес, снижает полезную пространство, зазор или и то, и другое. Применение для усиления FRPПодробнее Основное преимущество систем FRP по сравнению с традиционными методами модернизации заключается в том, что можно добиться значительного увеличения прочности на изгиб, осевую нагрузку или сдвиг с помощью простого в нанесении композитного материала, который не добавляет значительного веса или массы конструкции. Во многих случаях это наиболее экономичный выбор, учитывая меньшие затраты на подготовку и рабочую силу, и он может быть установлен без вывода конструкции из эксплуатации. Ремонт и усиление бетонных конструкций Узнать больше Композитные системы усиления могут использоваться для увеличения прочности плит, проемов в плитах, балок, стен, новых проемов в стенах, колонн, силосов, дымоходов, свай и заглушек опор.FRP может применяться для усиления железобетона и предварительно напряженного / пост-напряженного бетона, стали, кирпичной кладки и древесины. Услуги по проектированию FRP для инженеров и дизайнеровПодробнее Воспользуйтесь нашим опытом, чтобы помочь с конструкциями армированного волокном полимера. Наши опытные технические представители и лицензированные профессиональные инженеры предоставляют услуги по проектированию и техническую поддержку, выступая в качестве вашего партнера на протяжении всего проектного цикла. Комплексное комплексное решениеПодробнее Благодаря нашему эксклюзивному альянсу Simpson Strong-Tie и Structural Technologies могут предложить комплексное комплексное решение, включающее лучшие продукты, установку и поддержку. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт 2019 © Все права защищены.