Thép có mô đun đàn hồi khoảng 200 GPa. Một thanh định hình kéo đùn thủy tinh/polyester điển hình có mô đun dọc trong khoảng 17–30 GPa, tùy tiết diện và hàm lượng sợi. Vì vậy với cùng tiết diện, dầm sợi thủy tinh võng nhiều hơn thép khoảng bảy đến mười hai lần dưới cùng một tải.
Điều đó có nghĩa gì trong thực tế
- Chọn kích thước theo độ võng trước. Kiểm tra giới hạn sử dụng (giới hạn điển hình là nhịp/200 đến nhịp/250, do quy chuẩn dự án quy định) trước khi kiểm tra cường độ.
- Tính đến độ võng do cắt. Khác với thép, FRP có mô đun cắt thấp, nên ở nhịp ngắn phần độ võng do cắt là đáng kể.
- Tính đến từ biến. Dưới tải dài hạn, FRP tiếp tục võng theo thời gian; tải thường xuyên cần tỷ lệ ứng suất thấp hơn.
- Phá hủy giòn. FRP không chảy dẻo nên không có tính dẻo cảnh báo; thiết kế dùng hệ số an toàn lớn hơn và theo tiêu chuẩn thiết kế kéo đùn (ví dụ EN 13706 hoặc sổ tay thiết kế của nhà cung cấp).
- Liên kết. Bắt bu lông và dán; không hàn. Kiểm tra ép mặt và khoảng cách mép bằng dữ liệu của nhà cung cấp.
Cùng độ cứng: FRP thực sự nhẹ hơn bao nhiêu?
Khối lượng riêng của FRP bằng khoảng một phần tư thép, nhưng để bằng độ cứng của dầm thép, tiết diện FRP phải lớn hơn. Để minh họa, lấy một dầm thép (200 GPa, 7,85 g/cm³) và một dầm FRP cùng hình dạng (1,9 g/cm³) được phóng to cho đến khi độ võng bằng nhau. Với các tiết diện đồng dạng hình học, độ cứng tăng theo lũy thừa bốn của kích thước và khối lượng theo bình phương:
| Mô đun FRP | Độ cứng cần có (tỷ lệ E) | Phóng to theo mọi chiều | Khối lượng FRP kết quả |
|---|---|---|---|
| 20 GPa | 10,0× | 1,78× | 77 % khối lượng dầm thép |
| 30 GPa | 6,7× | 1,61× | 62 % khối lượng dầm thép |
Vì vậy ở cùng độ cứng, mức tiết kiệm khối lượng là có thật nhưng nhỏ hơn nhiều so với tỷ lệ khối lượng riêng gợi ý (ở đây khoảng 25–40 %). Các tiết diện thực tế không đồng dạng hình học, nên chỉ dùng điều này để đặt kỳ vọng và hãy yêu cầu bản so sánh tính toán cho nhịp và tải của quý vị.
Nơi FRP vẫn thắng
| Yếu tố | Dầm sợi thủy tinh | Dầm thép |
|---|---|---|
| Khối lượng riêng | khoảng 1,8–2,0 g/cm³ | khoảng 7,85 g/cm³ |
| Ăn mòn | Không gỉ; nhựa được chọn theo môi trường hóa học | Cần sơn phủ hoặc mạ kẽm, bảo trì lặp lại |
| Điện | Không dẫn điện | Dẫn điện |
| Dẫn nhiệt | Rất thấp | Cao |
| Thao tác | Đủ nhẹ để lắp tay nhiều tiết diện | Cần thiết bị nâng sớm hơn |
| Độ cứng (mô đun) | khoảng 17–30 GPa | khoảng 200 GPa |
| Cháy | Cần hệ chống cháy hoặc phenolic cho ứng dụng có phân loại | Mất cường độ ở nhiệt độ cao nhưng không cháy |
| Chi phí ban đầu | Thường cao hơn theo mét | Thường thấp hơn |
Chọn FRP khi …
- kết cấu nằm trong hóa chất, sương muối, khu vực ẩm ướt hoặc rửa nước mà thép cần bảo trì liên tục;
- tính trung hòa về điện hoặc từ là yêu cầu an toàn hoặc yêu cầu của thiết bị;
- khối lượng lắp đặt hoặc lối tiếp cận là yếu tố giới hạn;
- nhịp và tải vừa phải và chấp nhận được tiết diện cao hơn.
Chọn thép khi …
- nhịp dài, tải nặng hoặc giới hạn độ võng rất chặt quyết định thiết kế;
- yêu cầu khả năng chịu lửa cao mà không dùng hệ đặc biệt;
- môi trường khô và nhẹ, và chi phí ban đầu thấp nhất là quan trọng nhất.
Chi phí vòng đời chỉ nghiêng về FRP khi việc bảo trì, dừng máy hoặc thay thế thật sự tốn kém trong môi trường đó; trong một tòa nhà khô và sạch, thép thường cũng rẻ hơn trong suốt tuổi thọ. Hãy yêu cầu báo giá cả hai trước khi quyết định.
Xem dầm chữ I sợi thủy tinh và thanh định hình kết cấu của chúng tôi. Ví dụ chọn kích thước liên quan cho tiết diện rỗng: ví dụ chọn kích thước ống vuông FRP và hướng dẫn chọn nhựa.
Gửi yêu cầu của quý khách cho chúng tôi
Guangdong Haikuo Composite Materials Co., Ltd. (Huizhou, Quảng Đông) tự thiết kế khuôn kéo đùn và sản xuất thanh định hình FRP theo yêu cầu. Hãy gửi bản vẽ, mẫu, hoặc chỉ cần mô tả ứng dụng và môi trường, chúng tôi sẽ cho quý khách biết điều gì khả thi.
Email: [email protected] | WhatsApp: +86 189 5198 8522