Stål har en elastisitetsmodul på omtrent 200 GPa. En typisk pultrudert profil av glass og polyester har en lengdemodul i området omtrent 17–30 GPa, avhengig av tverrsnitt og fiberinnhold. For samme tverrsnitt bøyer en glassfiberbjelke seg derfor omtrent sju til tolv ganger mer enn stål under samme last.
Hva det betyr i praksis
- Dimensjoner først etter nedbøyning. Kontroller bruksgrensen (en typisk grense er spenn/200 til spenn/250, fastsatt av prosjektets regelverk) før du kontrollerer styrken.
- Regn med skjærnedbøyning. I motsetning til stål har FRP lav skjærmodul, så ved korte spenn er skjærandelen av nedbøyningen betydelig.
- Regn med kryp. Under vedvarende last fortsetter FRP å bøye seg over tid; permanente laster krever lavere spenningsforhold.
- Sprøtt brudd. FRP flyter ikke, så det finnes ingen varslende duktilitet; design bruker større sikkerhetsfaktorer og følger en designstandard for pultrusjon (for eksempel EN 13706 eller leverandørens designhåndbok).
- Forbindelser. Bolt og lim; ikke sveis. Kontroller opplag og kantavstander med leverandørens data.
Lik stivhet: hvor mye lettere er FRP egentlig?
Tettheten til FRP er omtrent en fjerdedel av stålets, men for å matche stivheten til en stålbjelke må FRP-tverrsnittet være større. Som illustrasjon tar vi en stålbjelke (200 GPa, 7,85 g/cm³) og en FRP-bjelke med samme form (1,9 g/cm³) skalert opp til nedbøyningen er lik. For geometrisk like tverrsnitt vokser stivheten med fjerde potens av størrelsen og vekten med andre potens:
| FRP-modul | Nødvendig stivhet (E-forhold) | Oppskalering i hver dimensjon | Resulterende FRP-vekt |
|---|---|---|---|
| 20 GPa | 10,0× | 1,78× | 77 % av stålbjelkens vekt |
| 30 GPa | 6,7× | 1,61× | 62 % av stålbjelkens vekt |
Ved lik stivhet er vektbesparelsen altså reell, men langt mindre enn tetthetsforholdet tilsier (her omtrent 25–40 %). Reelle tverrsnitt er ikke geometrisk like, så bruk dette bare til å sette forventninger og be om en beregnet sammenligning for ditt spenn og din last.
Hvor FRP fortsatt vinner
| Faktor | Glassfiberbjelke | Stålbjelke |
|---|---|---|
| Tetthet | omtrent 1,8–2,0 g/cm³ | omtrent 7,85 g/cm³ |
| Korrosjon | Ruster ikke; harpiks valgt for det kjemiske miljøet | Trenger belegg eller galvanisering, gjentatt vedlikehold |
| Elektrisk | Ikke-ledende | Ledende |
| Varmeledning | Svært lav | Høy |
| Håndtering | Lett nok til å montere mange tverrsnitt for hånd | Trenger løfteutstyr tidligere |
| Stivhet (modul) | omtrent 17–30 GPa | omtrent 200 GPa |
| Brann | Trenger flammehemmende system eller fenolsystem for klassifiserte bruksområder | Mister styrke ved høy temperatur, men brenner ikke |
| Innkjøpskostnad | Vanligvis høyere per meter | Vanligvis lavere |
Velg FRP når …
- konstruksjonen står i kjemikalier, saltsprut, våte forhold eller nedvasking der stål trenger konstant vedlikehold;
- elektrisk eller magnetisk nøytralitet er et sikkerhetskrav eller utstyrskrav;
- monteringsvekt eller adkomst er den begrensende faktoren;
- spenn og last er moderate og et dypere tverrsnitt er akseptabelt.
Velg stål når …
- lange spenn, tunge laster eller svært stramme nedbøyningsgrenser styrer designet;
- en høy brannklasse kreves uten spesialsystemer;
- miljøet er tørt og mildt og laveste innkjøpspris betyr mest.
Livssykluskostnaden favoriserer bare FRP når vedlikehold, stans eller utskifting er reelt dyrt i miljøet; i en tørr, ren bygning er stål vanligvis billigere over levetiden også. Be om tilbud på begge før du bestemmer deg.
Se våre I-bjelker av glassfiber og konstruksjonsprofiler. Et beslektet dimensjoneringseksempel for hule tverrsnitt: dimensjoneringseksempel for FRP-firkantrør og veiledningen til valg av harpiks.
Send oss dine behov
Guangdong Haikuo Composite Materials Co., Ltd. (Huizhou, Guangdong) konstruerer sine egne pultrusjonsformer og produserer skreddersydde FRP-profiler. Send en tegning eller en prøve, eller beskriv bruken og miljøet, så kommer vi tilbake med beskjed om hvordan det kan produseres.
E-post: [email protected] | WhatsApp: +86 189 5198 8522