Szálerősítés hatása beton- és vasbetonszerkezetek viselkedésére egytengelyű feszültségállapotban

Átírás

1 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Szálrősítés hatása bton- és vasbtonszrkztk vislkdésér gytnglyű fszültségállaotban -a taasztalatoktól a modllalkotáson át az iari alkalmazásokig- intéztigazgató hlytts, tanszékvztő, főiskolai docns a Magyar Éítész Kamara tagja, a Magyar Mérnöki Kamara tagja a fib Nmztközi Btonszövtség Magyar Tagozatának tagja az Éítéstudományi Egysült Dbrcni Csoortjának titkára Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr 27. 1

2 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Az lőadás fléítés Bton és szálrősítésű bton Problémaflvtés Kísérlti rogram Mchanikai modll és változatai 1-D a 3-D 2-D alkalmazás Iari flhasználás Prsktívák Mgállaítások Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr 27. 2

3 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Bton és szálrősítésű bton Adalékanyag Szálrősítés Bton Cmntkő Szálrősítésű bton Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr 27. 3

4 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Jlnség és taasztalat Dl Dl d D Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr 27. d D 4

5 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Magyarázat Normálfszültség, s Szálrősítésű bton Bton ajlagos alakváltozás, [ 0 / 00 ] Rdésmgnyílás, w [mm] Taadás Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr 27. 5

6 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Szrkzti modllalkotás Numrikus szimuláció Anyagjllmzők Modll kísérlt Elmélti modll Környzt Ténylgs szrkzti vislkdés Mérthatás Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr 27. 6

7 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban A kutatást támogató rogramok MKM 150/94. Acélszálrősítésű vasbtongrndák vislkdés BME Hidak és Szrkztk Tanszék (az lőadó résztvvő) OTKA Acélszálrősítésű btonok szívóssága BME Éítőanyagok és Mérnökgológia Tanszék (az lőadó résztvvő) OTKA T Acélszálrősítésű vasbton lmzk átszúródása BME Hidak és Szrkztk Tanszék BME Éítőanyagok és Mérnökgológia Tanszék (az lőadó résztvvő) OTKA Acélszálrősítésű bton- és vasbtonszrkztk mértzés BME Hidak és Szrkztk Tanszék BME Éítőanyagok és Mérnökgológia Tanszék DE-MK Mély- és Szrkztéítési Tanszék (az lőadó témavztő) OTKA T A jövő évszázad btonja BME Éítőanyagok és Mérnökgológia Tanszék DE-MK Mély- és Szrkztéítési Tanszék (az lőadó résztvvő) Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr 27. 7

8 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Közrműködő szrvztk Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar (DE-MK) Mély- és Szrkztéítési Tanszék Budasti Műszaki és Gazdaságtudományi Egytm..(BME) Hidak és Szrkztk Tanszék Éítőanyagok és Mérnökgológia Tanszék Laboratoir Cntral ds Ponts t Chaussés (LCPC) Division Béton t Cimant Paris, ranc Kungl Tkniska Högskolan.(RIT) Institutionn ör Byggkonstruktion Stockholm, Swdn Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr 27. 8

9 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modll kísérltk Vasbton grnda szitttbton grnda Lmz Hajlító-húzó szilárdság vizsgálatok Nyirás- és nyírószilárdság vizsgálatok Dirkt húzószilárdság vizsgálat Hasitószilárdság vizsgálatok Nyomószilárdság vizsgálatok Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr 27. 9

10 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modll kísérlt Dirkt húzóvizsgálat 1-D Alamodll Kísérlt Mérés Anyagmodll [kn] s Közontosan húzott rúd [kn] w [mm] d [mm] Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

11 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modll kísérlt Dirkt húzóvizsgálat 1-D Próbatst mm Bfogó lm Ragasztott kacsolat Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

12 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Elmélti modll alajai Szálrősítésű bton mint komozit anyag Bton Acélszálak Szálrősítésű bton (Mátrix) (Szálrősítés) (Komozit anyag) Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

13 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Elmélti modll össztvői Komozit össztvők mchanikai modllji S m S m ft S f m C m f t S f f y C f f y f Bton (Mátrix) Acélszálak (Szálrősítés) Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

14 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Elmélti modll Komozit anyag mchanikai modllj a mátrix és a szálrősítés kélékny kacsolatának figylmb vétlévl S m f t C m M C f f y f Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

15 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban C m ( m ) orc low S C f ( f ) m s m M ( m f ) s f f Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

16 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban szültség ajlagos alakváltozás Komozit anyag makroszkoikus és arciális fszültségink függvényi a mchanikai modll rőfolyama alaján s m = C m ( m ) - M ( m f ) s f = C f ( f ) + M ( m f ) S = C m ( m ) + C f ( f ) Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

17 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban szültség ajlagos alakváltozás Komozit anyag makroszkoikus és arciális fszültségink függvényi a mchanikai modll rőfolyama alaján S K 0 K 1 K 2 f y C m C f Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

18 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Komozit modll aramétri C m mátrix mrvség??? C f szálrősítés mrvség??? M kacsolati modulus??? f t mátrix húzószilárdsága??? f y szálrősítés húzószilárdsága??? Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

19 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modllaramétrk Komozit anyagmodll M aramétrénk mghatározása kísérlti úton mérhtő mnnyiségk sgítségévl K 0 K 1 Kísérlti rdményk alaján: Mérhtő értékk: K 0, K 1 lvtt aramétr: r = C m / C f M = K 1 Mchanikai modll alaján: K 0 = C m ( 1+ r ) K 1 = C m r + M C m + M 1 + r ( 1 - K 0 / K 1 ) ( 1 + r ) 2 ( 1 - K 1 / K 0 ) Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

20 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modllaramétrk Komozit anyagmodll M aramétrénk aszimtotikus jllg M / K 1 1,40 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 K 0 / K 1 = 5 K 0 / K 1 = r C m / C f Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

21 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modllaramétrk Komozit anyagmodll M aramétr mérhtő mnnyiségk függvény lim K 0 = lim C m ( 1+r ) = C m r lim K 1 = lim C m r + r r r M C m + M = C m M C m + M lim M = r K 0 K 1 K 0 K 1 Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

22 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modllaramétrk Komozit anyagmodll C m, C f, M aramétrink mghatározása a mchanikai modll alaösszfüggési és a kísérlti mgfigylésk taasztalatai alaján Az iari alkalmazások kis szálmnnyiségi stén (0,2 V% - 0,4 V%): C f C m lhanyagolható nagyságrndű: lim C f = 0 ha r C m /C f mggyzik a közvtlnül mérhtő rugalmassági modulussal: lim C m = K 0 ha r = C m /C f M kifjzhtő a mérhtő rugalmassági modulus (K 0 ), valamint a rdés utáni érintő modulus (K 1 ) függvényébn Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

23 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modllaramétrk Komozit anyagmodll f t, f y, szilárdsági aramétri a mchanikai modll alaösszfüggési alaján S 0 = f t ( 1 + k ) S s f = f y s m0 = f t s f0 = k f t 0 = f t / C m s m = 0 Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

24 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modllaramétrk Komozit anyagmodll f t, f y, szilárdsági aramétrink mghatározása a mchanikai modll alaösszfüggési és a kísérlti mgfigylésk taasztalatai alaján Az iari alkalmazások kis szálmnnyiségi stén (0,2 V% - 0,4 V%): lim S 0 = lim f t ( 1+k ) = f t k 0 k 0 ahol k = C f / C m A mchanikai modll tükrözi a kísérlti mgfigylésk taasztalatait, azaz a szálrősítésű bton húzószilárdsága mggyzik a bton mint mátrix húzószilárdságával. lim s f0 = lim k f t = 0 ahol k = C f / C m k 0 k 0 Rugalmas állaotban a szálrősitésbn kltkző normálfszültségk lhanyagolhatók. A szálrősítés húzószilárdsága a kihúzószilárdsággal azonos. Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

25 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modllváltozatok A komozit alkotórészk különböző mchanikai anyagmodllji alaján S S S C m C m C m m C f m C f m C f f t M f f t f t M f f t M f f y f y f y Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

26 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modllváltozatok A komozit alkotórészk különböző mchanikai anyagmodllji alaján S S S m C m m C m m C m f t M C f f f t f t M C f f f t M C f f H f f y H f f y H f f y Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

27 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modllváltozatok A komozit alkotórészk különböző mchanikai anyagmodllji alaján m C m C f f t H M m f S S m C m H m f t M m C m C f t f H m f f y S M C f f H f f y f t H f f y H f f y Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

28 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban 1-D Trmodinamika Az általánositott (3-D) anyagmodll trmodinamikai, nrgtikai alaja C m f t Bton (Mátrix) m M Hlmholtz fél nrgiafüggvény: 1 Kacsolati modulus C f f f y Acélszálak (Szálrősítés) Y = C m ( m ) 2 + M ( m f ) 2 + C f ( f ) 2 2 Clausius-Duhm gynlőtlnség: 1 2 j dt = S d dy 0 j dt = s m d m + s f d f 1 2 Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

29 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban 1-D Trmodinamika Az M kacsolati modulust a Maxwll szimmtria dfiniálja S 2 Y C m + C f = = 2 S s m C m = = = m S s f C f = = = f s m s f M = = = f m 2 Y m 2 Y f 2 Y m f Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

30 30 3-D Trmodinamika A trmodinamikai, nrgtikai módszr sgítségévl az 1-D modll skalár aramétri az általánositott 3-D modllbn azok tnzoriális mgfllőivl azonositjuk f f m f f f f m m m m m f f m m f m M C M C M M C C C C C C Y s Y s Y S Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr 27.

31 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban 3-D Trmodinamika Az M kacsolati modulus általánositott 3-D alakja 1 - D M = skalár 3 - D n M = S M f f f f f = 1 f Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

32 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban 2-D Alkalmazás Szálorintáció kérdés és mghatározása flültszrkztkbn a a Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

33 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban 2-D Alkalmazás Szálorintáció kérdés és mghatározása flültszrkztkbn y x S a a S M x M y M, a Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

34 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Iari alkalmazás SZABADALMI ELJÁRÁS P KASSAI Zsolt és KOVÁCS Imr Eljárás kttősfalú két szórt monolit frrocmnt kérggl gyüttdolgozó közbnső rétggl rndlkzó thrhordó szndvics szrkztű éültk és gyéb éitményk éitésér Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

35 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Prsktivák Szálrősítésű btonok anyagmodlljink karaktrizálása, ahol M a száltíus, száltartalom, btonkvrék össztétl, btonszilárdság, stb. függvény Mértzési ljárások kidolgozása szrkzti lmk mértzés céljából Szabványositás Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

36 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Prsktivák 1 D 3 D tljs kidolgozása Numrikus imlmntálás VEM ridg vislkdés numrikus kzlés M kacsolati modulus tnzora s - w diszkrét módszr alkalmazása s - kontinuum módszr alkalmazása Adatálás szálrősítésű komozitokra Alkalmazás komozitnak tkinthtő szrkztk vizsgálatára Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

37 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Mgállaítások Mchanikai modllt dolgoztam ki szálrősítésű btonok anyagmodlljénk flállitására A mchanikai és trmodinamikai úton mghatározott s diagramm kllő ontossággal kés kövtni az anyag vislkdését gytnglyű húzás stén Általánositott 3 D anyagmodll trmodinamikai úton mgoldható 2-D stbn alkalmas az anizotróia jllmzésér (2 húzókísérlt!!!) Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

38 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Mgállaítások Mgmutattam, hogy a modllaramétrk a lggyszrűbb modll stébn mérhtő mnnyiségkből könnyn lvzthtők A mérhtő mnnyiségk kisszámú kísérlttl mghatározhatók (1 húzókísérlt!!!) A mchanikai modll figylmb tud vnni különböző alkotólm-anyagmodllkt (flkménydés fluhulás) A matmatikai modll részlts kidolgozása után a modll alkalmas numrikus imlmntálásra Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr

39 Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Szálrősítés hatása bton- és vasbtonszrkztk vislkdésér gytnglyű fszültségállaotban -a taasztalatoktól a modllalkotáson át az iari alkalmazásokig- intéztigazgató hlytts, tanszékvztő, főiskolai docns a Magyar Éítész Kamara tagja, a Magyar Mérnöki Kamara tagja a fib Nmztközi Btonszövtség Magyar Tagozatának tagja az Éítéstudományi Egysült Dbrcni Csoortjának titkára Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja novmbr