rögzítőelemek viselkedése szálerősítű betonban_2014.11.23
Post on 04-Aug-2015
50 Views
Preview:
TRANSCRIPT
RÖGZÍTŐELEMEK VISELKEDÉSE
SZÁLERŐSÍTÉSŰ BETONBAN
Tudományos Diákköri Konferencia
BME Építőmérnöki KarÉpítőanyagok Szekció
Budapest, 2014. november 11.
Készítette: Marosi Bence BSc hallgató
Konzulensek:
Dr. Majorosné Dr. Lublóy Éva, egyetemi adjunktus, BME Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék
Hlavička Viktor, PhD. hallgató, BME Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék
Kovács-Sebestény Szabolcs, műszaki osztályvezető, FISCHER Hungária Bt.
SZÁLERŐSÍTÉS
- egyre inkább terjedő technológia
- szerteágazó alkalmazási terület
- hazai példák: Nagyerdei Stadion (Debrecen)3-as villamos pálya (Szeged)Ülőkavicsok (Budapest, Corvin negyed)
RÖGZÍTÉSTECHNIKA
- változatos fogadóanyagok
- növekvő igény a nagyobb teherbírásra
- beton esetében a teherbírás felső korlátja
sokszor a fogadóanyag tulajdonságaiból adódik
Kérdés: a szálerősítés
alkalmazása
növeli-e a teherbírást?
Cél: a szálerősítés hatásának
igazolása, vagy cáfolása
a rögzítőelemek teherbírására
Eszközök: laboratóriumi
vizsgálatok
2
+=?
Mit vizsgáltunk pontosan?
RÖGZÍTÉSTECHNIKA
3 különféle, utólagosrögzítésű elem viselkedését
és teherbírását
- FischerEM V 390 S epoxi ragasztót
- Fischer FIS V 360 S vinilészter-
hibrid ragasztót
- Fischer FBN nyomatékkontrollált
rögzítőelemet
SZÁLTÍPUSOK
2 eltérő anyagú, geometriájú és
funkciójú szálat
- 18mm hosszú, egyenes polipropilén mikro szál
Adagolás: 1 kg/m3
- 35mm hosszú, hullámos acél makro szál
Adagolás: 78,5 kg/m3
BETON
Egy korábbi diplomamunka keverékét vettük alapul, így az
eredményeket össze tudtuk hasonlítani a szálerősítés
nélküli értékekkel
Anyagminőség: C16/20
3
Vizsgálati módszerek
CSUKLÓ
RÖGZÍTŐELEM
BETON PRÓBATEST
ELMOZDULÁS-MÉRŐ
ERŐMÉRŐ CELLA CSUKLÓ
CSUKLÓ
KIHÚZÓKÍSÉRLET
- terhelőgép: ISTRON 1197
- eredmények rögzítése: Catman szoftverrel
- cél: tiszta húzás modellezése
- a vizsgálat tárgya:
- a tönkremenetelhez tartozó maximális erők
- és a tönkremeneteli módok
TOVÁBBI KÍSÉRLETEK
- nyomószilárdság vizsgálat
- hajlító-húzószilárdság vizsgálat
- látszólagos porozitás vizsgálat
A vizsgálatok célja a szálerősítés hatásának
elemzése a fenti paraméterekre
LESZORÍTÓKERET
4
A lehetséges tönkremeneteli módok
Acél szárszakadás (1)
Kihúzódás- ragasztó elnyíródás- tapadószilárdság kimerülése- részleges elnyíródás (2)
Szakadókúp- részleges szakadókúp (3)- teljes szakadókúp
Próbatest felhasadása (4)
Rid
eg
Dukt
ilis
A kísérletek során mind a négy fő típussal
találkoztunk, a két leginkább jellemző
azonban a kihúzódás és a szakadókúp volt
Általában cél a minél duktilisabb
tönkremenetel, mert lassabb, ezért könnyebben
észrevehető, és így biztonságosabb
5
(1)
(2)
(3)
(4)
Kísérleti eredmények I. – Epoxi ragasztó
Szál nélkül
Műanyag
szálas Acél-szálas
0
5
10
15
20
25
30
35
23.6 24.98 25.7
23.09
27.53 27.5
28.88
32.7
Tön
kre
men
ete
lhez
tart
ozó
erő
[kN
]
Szálerősítés nélkül:
- tönkremeneteli mód: szakadókúp
Műanyag szálerősítés esetén:
- 4%-os teherbírás növekedés - tönkremeneteli mód: próbatest felhasadása - kedvezőtlenebb tönkremenetel
Acél szálerősítés esetén:
- 22%-os teherbírás növekedés - tönkremeneteli mód: szakadókúp
6
Kísérleti eredmények II. – Vinilészter-hibrid
ragasztó
Szálerősítés nélkül:
- tönkremeneteli mód: szakadókúp
Műanyag szálerősítés esetén:
- 16%-os teherbírás csökkenés - tönkremeneteli mód: kombinált (részleges szakadókúp)
Acél szálerősítés esetén:
- 48%-os teherbírás növekedés - tönkremeneteli mód: kombinált
Szá
l nél
küli
Műan
yag s
zála
s
Acélszá
las
0
5
10
15
20
25
30
17.30
18.50
15.3413.8615.79
27.7227.57
24.16
Tön
kre
men
ete
lhez
tart
ozó
erő
[k
N]
7
Kísérleti eredmények III. – nyomatékkontrollált
kapcsolat
Szálerősítés nélkül:
- tönkremeneteli mód: szakadókúp
Műanyag szálerősítés esetén:
- 13%-os teherbírás növekedés - tönkremeneteli mód: szárszakadás - kedvezőbb tönkremeneteli mód
Acél szálerősítés esetén:
- 10%-os teherbírás növekedés - tönkremeneteli mód: szárszakadás - kedvezőbb tönkremeneteli mód
Szá
l nél
kül
Műan
yag s
zála
s
Acélszá
las
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
13.5813.9413.26
16.6516.80
14.58
15.87
Tön
kre
men
ete
lhez
tart
ozó
erő
[kN
]
8
Kísérleti eredmények IV. – Műanyag szálerősítés hatása
EPOXI RAGASZTÁS
4%-os teherbírás növekmény
Eredetileg (szálerősítés nélkül kialakuló) szakadókúpos tönkremenetel helyett a
próbatest szakadt fel
Ridegebb tönkremenetel
Oka: a szálak egybetartották a kialakulni akaró szakadókúpot, de az egész próbatestet már
nem tudták
-
VINILÉSZTER-HIBRID RAGASZTÁS
19%-os teherbírás csökkenés
Oka: a szálak adagolásával növekvő porozitás miatti
lecsökkent betonszilárdság, a ragasztó kis viszkozitása és a
műanyag szálak kis teherbírása
Kombinált tönkremenetel (nem változott)
-
NYOMATÉKKONTROLLÁLT KAPCSOLAT (FBN)
13%-os teherbírás növekmény
Jellemző tönkremenetel: acél szárszakadás
Duktilisabb tönkremenetel
Oka: a szálak egybetartották a kialakulni akaró szakadókúpot annyira, hogy a rögzítőelem
teherbírása váljon mértékadóvá
+9
Kísérleti eredmények V. – Acél szálerősítés hatása
EPOXI RAGASZTÁS
22%-os teherbírás növekmény
Eredetileg is szakadókúpos tönkremenetel és acél szálerősítés esetén is
Oka: a szálak képesek összetartani a felszakadni
akaró próbatestet, és a menetes szár is kellően nagy
szilárdságú
+
VINILÉSZTER-HIBRID RAGASZTÁS
48%-os teherbírás növekmény
Kombinált tönkremenetel
Oka: ez a tönkremenetel jellemző a vinilészter-hibrid
ragasztókra – mivel a tönkremenetel a ragasztóban
indul el, így elértük annak határteherbírását
+
NYOMATÉKKONTROLLÁLT KAPCSOLAT (FBN)
10%-os teherbírás növekmény
Jellemző tönkremenetel: acél szárszakadás
Duktilisabb tönkremenetel
Oka: a szálak egybetartották a kialakulni akaró szakadókúpot annyira, hogy a rögzítőelem
teherbírása váljon mértékadóvá
+ 10
Eredmények összegzése – konklúzió I.
Szálerősítés
TÖNKREMENETELI MÓD
Műanyag szálerősítés: esetenként ridegebb, esetenként
duktilisabb tönkremenetelt okoz
Acél szálerősítés: általában a szálerősítés nélkülivel egyező,
esetenként duktilisabb tönkremenetelt okoz
KAPCSOLATI TEHERBÍRÁS
Műanyag szálerősítés: esetenként növeli, esetenként
csökkenti a teherbírást
Acél szálerősítés: kivétel nélkül minden esetben (legalább 10%, maximum közel 50%-ban) növelte a teherbírást
Hatá
s H
atá
s
11
Eredmények összegzése – konklúzió II.
A műanyag mikro szálak alkalmazásának hatása
van a kapcsolatok teherbírására és
tönkremeneteli módjára egyaránt, azonban ez nem mindig pozitív számunkra
Az acél makro szálak alkalmazásának hatása
mind a teherbírásra mind a tönkremeneteli módra
pozitív. Az előnyök inkább a ragasztott kapcsolatoknál, azon belül is legjobban a
vinilészter-hibrid ragasztásnál jelentkeztek.
„Cél: a szálerősítés hatásának
igazolása, vagy cáfolása
a rögzítőelemek teherbírására”
A hatás egyértelmű igazolásával a TDK munka
elérte a célját.
További kérdések merültek azonban fel, amiket nem
vizsgáltunk:
- a szálerősítés hatása a kialakuló szakadókúpok
méretére és alakjára
- a kísérletek végeselemes modellezése
12
További kutatási lehetőségek
Alapul véve a kapott
eredményeket új kutatási irányok
nyíltak meg, valamint hosszú távon új célokat fogalmaztunk
meg.
Mivel az acél makroszálak tisztán pozitív hatást mutattak, érdemes
megvizsgálni a műanyag makroszálakat is
Különböző típusú és rögzítési mélységű elemek
viselkedésének vizsgálata
A szálerősítésű betonban rögzített elemek viselkedésének vizsgálata különböző terhekre és hatásokra, például tűzhatásra,
vagy dinamikus teherre.
Hosszútávú cél: olyan ipari méretezési eljárás megalkotása, amely képes figyelembe venni a
szálerősítés hatását a rögzítőelemek teherbírására
Statikus vizsgálatok
Statikus vizsgálatok Dinamikus vizsgálatok, tűzhatás
Hosszú távú cél (ipari használat)
13
• Köszönöm Dr. Majorosné Dr. Lublóy Éva adjunktusnak, Hlavička Viktor
PhD. hallgatónak és Kovács-Sebestény Szabolcs mérnök Úrnak a
segítséget és az útmutató szakmai tanácsokat
• Külön köszönöm Dr. Salem George Nehme docens Úrnak a betonreceptúra
összeállítását
• Köszönöm továbbá a FISCHER Hungária Kft.-nek a vizsgálathoz biztosított
termékeket
• Valamint köszönöm a BME Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék
dolgozóinak segítségét a labormunkákban
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS
Köszönöm megtisztelő
figyelmüket!
top related