Oceľ má modul pružnosti asi 200 GPa. Typický pultrudovaný profil zo skla a polyesteru má pozdĺžny modul v rozsahu zhruba 17–30 GPa, podľa prierezu a obsahu vlákien. Pri rovnakom prierezu sa preto sklolaminátový nosník prehýba pri rovnakom zaťažení zhruba sedem- až dvanásťkrát viac než oceľ.
Čo to znamená v praxi
- Dimenzujte najprv podľa priehybu. Skontrolujte medznú hodnotu použiteľnosti (typický limit je rozpätie/200 až rozpätie/250, určený normou projektu) pred kontrolou pevnosti.
- Počítajte so šmykovým priehybom. Na rozdiel od ocele má FRP nízky šmykový modul, takže pri krátkych rozpätiach je šmyková časť priehybu významná.
- Počítajte s tečením. Pod trvalým zaťažením sa FRP časom naďalej prehýba; stále zaťaženia vyžadujú nižšie pomery napätia.
- Krehké porušenie. FRP netečie, takže chýba varovná tvárnosť; návrhy používajú väčšie bezpečnostné súčinitele a riadia sa normou pre návrh pultrudovaných profilov (napríklad EN 13706 alebo návrhovou príručkou dodávateľa).
- Spoje. Skrutkujte a lepte; nezvárajte. Overte styk a vzdialenosti od okraja podľa údajov dodávateľa.
Rovnaká tuhosť: o koľko je FRP naozaj ľahší?
Hustota FRP je asi štvrtinová oproti oceli, ale aby sa vyrovnala tuhosť oceľového nosníka, musí byť FRP prierez väčší. Ako ilustrácia vezmime oceľový nosník (200 GPa, 7,85 g/cm³) a FRP nosník rovnakého tvaru (1,9 g/cm³) zväčšený tak, aby bol priehyb rovnaký. Pri geometricky podobných prierezoch rastie tuhosť so štvrtou mocninou veľkosti a hmotnosť so druhou:
| Modul FRP | Potrebná tuhosť (pomer E) | Zväčšenie v každom rozmere | Výsledná hmotnosť FRP |
|---|---|---|---|
| 20 GPa | 10,0× | 1,78× | 77 % hmotnosti oceľového nosníka |
| 30 GPa | 6,7× | 1,61× | 62 % hmotnosti oceľového nosníka |
Pri rovnakej tuhosti je teda úspora hmotnosti skutočná, ale oveľa menšia, než naznačuje pomer hustôt (tu zhruba 25–40 %). Skutočné prierezy nie sú geometricky podobné, preto to používajte len na nastavenie očakávaní a požiadajte o vypočítané porovnanie pre vaše rozpätie a zaťaženie.
Kde FRP stále vyhráva
| Faktor | Sklolaminátový nosník | Oceľový nosník |
|---|---|---|
| Hustota | asi 1,8–2,0 g/cm³ | asi 7,85 g/cm³ |
| Korózia | Nehrdzavie; živica zvolená pre chemické prostredie | Vyžaduje povlak alebo pozinkovanie, opakovanú údržbu |
| Elektrické vlastnosti | Nevodivý | Vodivý |
| Tepelná vodivosť | Veľmi nízka | Vysoká |
| Manipulácia | Dosť ľahký na ručnú montáž mnohých prierezov | Skôr vyžaduje zdvíhacie zariadenie |
| Tuhosť (modul) | asi 17–30 GPa | asi 200 GPa |
| Požiar | Pre klasifikované aplikácie vyžaduje systém spomaľujúci horenie alebo fenolový | Pri vysokej teplote stráca pevnosť, ale nehorí |
| Počiatočná cena | Zvyčajne vyššia na meter | Zvyčajne nižšia |
Zvoľte FRP, keď …
- konštrukcia stojí v chemikáliách, soľnej hmle, vlhkých alebo oplachovaných podmienkach, kde oceľ vyžaduje neustálu údržbu;
- elektrická alebo magnetická neutralita je požiadavkou bezpečnosti alebo zariadenia;
- limitujúcim faktorom je hmotnosť pri montáži alebo prístup;
- rozpätie a zaťaženie sú mierne a hlbší prierez je prijateľný.
Zvoľte oceľ, keď …
- návrh poháňajú dlhé rozpätia, veľké zaťaženia alebo veľmi tesné limity priehybu;
- sa vyžaduje vysoká požiarna odolnosť bez špeciálnych systémov;
- je prostredie suché a mierne a najviac záleží na najnižšej počiatočnej cene.
Náklady počas životného cyklu favorizujú FRP len vtedy, keď sú údržba, prestoje alebo výmena v danom prostredí skutočne drahé; v suchej, čistej budove je oceľ zvyčajne lacnejšia aj počas celej životnosti. Pred rozhodnutím požiadajte o cenovú ponuku na oboje.
Pozrite si naše sklolaminátové I-nosníky a konštrukčné profily. Súvisiaci príklad dimenzovania dutých prierezov: príklad dimenzovania FRP štvorcovej rúry a sprievodca výberom živice.
Pošlite nám svoje požiadavky
Guangdong Haikuo Composite Materials Co., Ltd. (Huizhou, Guangdong) navrhuje vlastné pultrúzne formy a vyrába zákazkové FRP profily. Pošlite výkres, vzorku, alebo jednoducho opíšte použitie a prostredie a my vám povieme, čo sa dá vyrobiť.
E-mail: [email protected] | WhatsApp: +86 189 5198 8522