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 2003. novmbr 27. 1
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 2003. novmbr 27. 2
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 2003. novmbr 27. 3
Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Jlnség és taasztalat Dl Dl d D Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja 2003. novmbr 27. d D 4
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 2003. novmbr 27. 5
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 2003. novmbr 27. 6
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 16683 Acélszálrősítésű btonok szívóssága BME Éítőanyagok és Mérnökgológia Tanszék (az lőadó résztvvő) OTKA T025647 Acélszálrősítésű vasbton lmzk átszúródása BME Hidak és Szrkztk Tanszék BME Éítőanyagok és Mérnökgológia Tanszék (az lőadó résztvvő) OTKA 025621 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 T025652 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 2003. novmbr 27. 7
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 2003. novmbr 27. 8
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 2003. novmbr 27. 9
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 2003. novmbr 27. 10
Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Modll kísérlt Dirkt húzóvizsgálat 1-D Próbatst 100 100 240 mm Bfogó lm Ragasztott kacsolat Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja 2003. novmbr 27. 11
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 2003. novmbr 27. 12
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 2003. novmbr 27. 13
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 2003. novmbr 27. 14
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 2003. novmbr 27. 15
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 2003. novmbr 27. 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 K 0 K 1 K 2 f y C m C f Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja 2003. novmbr 27. 17
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 2003. novmbr 27. 18
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 2003. novmbr 27. 19
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 = 50 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 r C m / C f Dbrcni Egytm Műszaki őiskolai Kar a Tudomány Naja 2003. novmbr 27. 20
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 2003. novmbr 27. 21
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 2003. novmbr 27. 22
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 2003. novmbr 27. 23
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 2003. novmbr 27. 24
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 2003. novmbr 27. 25
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 2003. novmbr 27. 26
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 2003. novmbr 27. 27
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 2003. novmbr 27. 28
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 2003. novmbr 27. 29
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 2003. novmbr 27.
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 2003. novmbr 27. 31
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 2003. novmbr 27. 32
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 2003. novmbr 27. 33
Szálrősítés hatása bton- és vasbton szrkztkr gytnglyű fszültségállaotban Iari alkalmazás SZABADALMI ELJÁRÁS P0302702 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 2003. novmbr 27. 34
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 2003. novmbr 27. 35
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 2003. novmbr 27. 36
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 2003. novmbr 27. 37
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 2003. novmbr 27. 38
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 2003. novmbr 27. 39