Ocel má modul pružnosti zhruba 200 GPa. Typický pultruzní profil ze skla a polyesteru má podélný modul v rozsahu zhruba 17–30 GPa, podle průřezu a obsahu vláken. Při stejném průřezu se proto sklolaminátový nosník pod stejným zatížením prohýbá zhruba sedm až dvanáctkrát více než ocel.
Co to znamená v praxi
- Dimenzujte nejprve podle průhybu. Před kontrolou pevnosti ověřte mezní stav použitelnosti (typický limit je rozpětí/200 až rozpětí/250, stanovený předpisem projektu).
- Počítejte s průhybem od smyku. Na rozdíl od oceli má FRP nízký smykový modul, takže u krátkých rozpětí je smyková část průhybu významná.
- Počítejte s tečením. Pod trvalým zatížením se FRP s časem dále prohýbá; trvalá zatížení vyžadují nižší poměry napětí.
- Křehké porušení. FRP nemá mez kluzu, takže chybí varovná tvárnost; návrhy používají větší bezpečnostní součinitele a řídí se pultruzní návrhovou normou (například EN 13706 nebo návrhovou příručkou dodavatele).
- Spoje. Šroubujte a lepte; nesvařujte. Únosnost v otvoru a okrajové vzdálenosti ověřte podle údajů dodavatele.
Stejná tuhost: o kolik je FRP skutečně lehčí?
Hustota FRP je zhruba čtvrtinová oproti oceli, ale aby dosáhl tuhosti ocelového nosníku, musí být průřez z FRP větší. Jako ilustraci vezměme ocelový nosník (200 GPa, 7,85 g/cm³) a nosník z FRP stejného tvaru (1,9 g/cm³) zvětšený tak, aby byl průhyb stejný. U geometricky podobných průřezů roste tuhost se čtvrtou mocninou rozměru a hmotnost s druhou:
| Modul FRP | Potřebná tuhost (poměr E) | Zvětšení v každém rozměru | Výsledná hmotnost FRP |
|---|---|---|---|
| 20 GPa | 10,0× | 1,78× | 77 % hmotnosti ocelového nosníku |
| 30 GPa | 6,7× | 1,61× | 62 % hmotnosti ocelového nosníku |
Při stejné tuhosti je tedy úspora hmotnosti skutečná, ale mnohem menší, než naznačuje poměr hustot (zde zhruba 25–40 %). Skutečné průřezy nejsou geometricky podobné, proto to používejte jen pro nastavení očekávání a vyžádejte si vypočtené srovnání pro své rozpětí a zatížení.
Kde FRP stále vítězí
| Faktor | Sklolaminátový nosník | Ocelový nosník |
|---|---|---|
| Hustota | zhruba 1,8–2,0 g/cm³ | zhruba 7,85 g/cm³ |
| Koroze | Nerezaví; pryskyřice se volí podle chemického prostředí | Vyžaduje nátěr nebo pozinkování, opakovanou údržbu |
| Elektrické vlastnosti | Nevodivý | Vodivý |
| Tepelná vodivost | Velmi nízká | Vysoká |
| Manipulace | Dost lehký pro ruční montáž mnoha průřezů | Dříve vyžaduje zvedací techniku |
| Tuhost (modul) | zhruba 17–30 GPa | zhruba 200 GPa |
| Oheň | Pro klasifikované aplikace vyžaduje samozhášivý nebo fenolový systém | Při vysoké teplotě ztrácí pevnost, ale nehoří |
| Pořizovací cena | Obvykle vyšší na metr | Obvykle nižší |
Zvolte FRP, když …
- konstrukce stojí v chemikáliích, solné mlze, ve vlhku nebo v prostorech s oplachováním, kde by ocel vyžadovala stálou údržbu;
- elektrická nebo magnetická neutralita je požadavkem bezpečnosti nebo zařízení;
- limitujícím faktorem je instalační hmotnost nebo přístup;
- rozpětí a zatížení jsou střední a vyšší průřez je přijatelný.
Zvolte ocel, když …
- návrh určují dlouhá rozpětí, velká zatížení nebo velmi přísné limity průhybu;
- je vyžadována vysoká požární odolnost bez zvláštních systémů;
- prostředí je suché a mírné a nejvíc záleží na nejnižší pořizovací ceně.
Náklady životního cyklu favorizují FRP jen tehdy, když jsou údržba, prostoje nebo výměna v daném prostředí skutečně drahé; v suché, čisté budově je ocel obvykle levnější i za celou svou životnost. Před rozhodnutím si vyžádejte nabídku na obojí.
Prohlédněte si naše sklolaminátové I-nosníky a konstrukční profily. Související příklad dimenzování dutých průřezů: příklad dimenzování čtvercové trubky FRP a průvodce výběrem pryskyřice.
Pošlete nám své požadavky
Společnost Guangdong Haikuo Composite Materials Co., Ltd. (Huizhou, Guangdong) si pultruzní formy navrhuje sama a vyrábí zakázkové profily z FRP. Pošlete výkres, vzorek nebo jen popis použití a prostředí a my vám řekneme, co je možné vyrobit.
E-mail: [email protected] | WhatsApp: +86 189 5198 8522