01 Curs Compozite Nagy-Gyorgy T 2013-04-11

8/22/2019 01 Curs Compozite Nagy-Gyorgy T 2013-04-11

1/104

MATERIALE COMPOZITEMATERIALE COMPOZITE

POLIMERICE PENTRUPOLIMERICE PENTRU

l.dr.ing. NAGY-GYRGY TamsUniversitatea Politehnica din TimioaraFacultatea de Construc

ii

2012/2013


2/104

BIBLIOGRAFIEBIBLIOGRAFIE

. u e n , x erna y on e re n orcemen or s ruc ures, n erna onaFederation for Structural Concrete, 2001.

2. Bulletin 40, FRP reinforcement in RC structures, International Federation forStructural Concrete, 2007.

3. CNR 200-2004, Guide for the Design and Construction of Externally BondedFRP Systems for Strengthening Existing Structures, Italian NationalResearch Council, 2004.

. - ,Reinforced with FRP Bars, Italian National Research Council, 2004.

5. ACI 440.2R-08, Guide for the design and construction of externally bonded FRPsystems for strengthening concrete structures, American ConcreteInstitute, 2008.

6. ACI 440.1R-03, Guide for the Design and Construction of Concrete Reinforcedwith FRP Bars, 2003.

. ,2006.

8. ISIS Educational Module 4: An Introduction to FRP Strengthening of ConcreteStructures, 2004.


3/104

INTRODUCEREINTRODUCERE

COMPOZITE 2 SAU MAI MULTE COMPONENTE (Adeziv + fibr)

INGINERETI EGIPTENI

crmid din

argil cu pai

COMPOZITELE MODERNE MATRICE POLIMERICE ARMATE CUFIBRE (FRP)

REVOLUIE N STRUCTURILEDE NALT PERFORMAN

noutatea

proprietile materialelor se pot

proiecta ca o structur


4/104


ADEZIV36 000 ani n urm: Bitumen

. . . ,

1500-1000 .e.n.: cear de albine,albu de ou

1700 e.n.: clei de animale sau e te

1750 e.n.: cazein (din lapte)

1910 e.n.: bachelit

e.n.: epox cero ucerea a ez vu u , g pu an c

(Bjrn Tljsten)


5/104

EVOLUIA CONSTRUCIILOR I A MATERIALELOR


Piatr

(Bjrn Tljsten)

Font ncompresiune

ntindere Compozite

avansate

Pai/pmnt

Betonarmat

Piatr/crmid

n compresiune

Beton

precomprimat

Structuri cu

cabluri


6/104

COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRE

FIBR - grafit (carbon)- sticl

- aramid- bazaltic-

MATRICE - termoplaste

- termorigide

COMPOZIT (FRP)

(COMPOZITE POLIMERICE

ARMATE CU FIBRE)


7/104


SECIUNE

-

Raport >10:1TRANSVERSAL

DIAMETRU FIRDE PR ~ 200 m

Pentru fibre unidirecionale:- o um e re: cca.

- Volum de matrice: cca. 30%


8/104

Bare din fibr

COMPOZITECOMPOZITE POLIMERTICEPOLIMERTICE ARMATE CU FIBREARMATE CU FIBRE

Tuburi dinGrile dinfibr desticl

fibr desticl

Mnunchiuri defibr de sticl

estur din fibrde carbon

estur din fibrde carbon

Bar din fibrde carbon


9/104

COMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBRECOMPOZITE POLIMERTICE ARMATE CU FIBREFigura 2.4 Benzi unidirecionale

continue, cnd raportul dintre lungime (l) i diametru (d) l/d >1000; discontinue care n func ie de dimensiuni se clasific n:

- fibre lungi, la care l/d > 3001000;- fibre scurte, la care l/d = 100;- fibre foarte scurte (whiskers).

neesute esute

Benzi unidirecionale esturi multidirecionaletafta (plain) satin mpletitur


10/104


TERMORIGIDE: - temperatur de topire joas-

- ntrire prin nclzire i presare, sau cu ageni de ntrire,sau prin combinaie- nu i pot modifica forma prin nclzire se degradeaz

Ex: poliester, vinilester, epoxi

TERMOPLASTE: - devin moi cnd sunt nclzite la temperaturi ridicate idevin rigide dup rcire la temperatur ambiant- pot fi nclzii i rcii repetat pot fi reciclate- timp de depozitare nelimitat, reutilizare-

Ex: poliimide (PA), policarbonaii (PC), polietersulfonele (PES), polietereterchetona (PEEK),

polieterchetona (PEK), polipropilen (PP), polipropilensulfura (PPS


11/104


FIBRA NGLOBAT N MATRICE ISTAREA DE TENSIUNE N FIBR


12/104


VARIAIA PROPRIETILOR MATERIALELOR ARMATE CUFIBRE N FUNCIE DE DIRECIA DE SOLICITARE

Pro riet iProprieti Proprieti

superioare

Direcia fibrelor Direc ia transversal Direcia transversal


13/104


COMPORTAREA RINILOR N FUNCIE DE TEMPERATURA DE TRANZIIE STICLOAS (Tg)

lum

igid

itate

V R

TgTemperatura Tg Temperatura


14/104


VARIAIA REZISTENEI FUNCIE DEDIAMETRUL FIBRELOR

RELAIA DINTRE EFORTUL UNITAR ICONINUTUL VOLUMETRIC AL FIBRELOR (VF)

n

a

=

Rezist

VF=70%

VF=50%

(%)


15/104


RELAIA DINTRE REZISTEN, VOLUMUL DEFIBRE I DISPUNEREA FIBRELOR N COMPOZIT

Unidirecional

n

a

Rezist

Bidirecional

Izotropic

Volumuldefibre


16/104


TIPURI DE LAMINATE

Notaie: 0/ 90/ 45/ 45/ 90/ 0


17/104


SCHEMATIZAREA PROCESULUI DE PULTRUDARE


18/104

Materiale

Rezisten la ntindere Modul de elasticitate Densitate Deformaie specific


mm mm g m

Fiber de sticlE 1900 3000 70000 1200 2600 3.0 4.5

S 3500 4800 85000 90000 4.5 5.5

Fibr de aramid

Modul mic 3500 4100 70000 80000 1200 1700Modul mare 3500 4000 115000 130000 2.5 3.5

r e car onRezisten mare 3500 4800 215000 235000

1500 1900

1.4 2.0

Rezist. ultra mare 3500 6000 215000 235000 1.5 2.3

Modul mare 2500 3100 350000 500000 0.5 0.9

Modul ultra mare 2100 2400 500000 700000 0.2 0.4

Fibr de bazaltic 4800 89000 2700 3.15

Rin (Matrix) 80 100 30000 40000 900 1700 0.5 5

GFRP 770 1670 38500 155000 1800 2100 0.45 2.2AFRP 1500 3000 50000 130000 13 2.4 3.6

CFRP 1300 2800 165000 400000 1600 0.45 1.7

Beton 1 3 21000 50000 2300 2500 0.015

Armtur din oel 350 550 210000 7800 (0.2) 25

Armtur de pretensionare 1200 1800 210000 7800 NA


19/104


Industria automobil Sporturi mbrcminte antiglon Aviaie i nave spaiale etc.

(Bjrn Tljsten)


20/104


Industria automobil Sporturi mbrcminte antiglon Aviaie i nave spaiale etc.

(Bjrn Tljsten)


21/104


Airbus 380 CFRP

CFRP

GFRP

AFRP

CFRP

(Bjrn Tljsten)


22/104


JAS Gripen Swedish Military Aircraft

p t

(Bjrn Tljsten)lipit


23/104


Gecko

(Bjrn Tljsten)Balanus Glandula (Ghind lipitoare) pe stnc Scoic alipit de Teflon


24/104


- - - ,

PRE-IMPREGNATE SAU IMPREGNATE N TIMPUL APLICRII- CONSOLIDRI CU LAMELE CU POSIBILITATEA DE PRECOMPRIMARE

- CONSOLIDRI CU ARMTURI COMPOZITE

-ARMTURI COMPOZITE

-

- PROFILE COMPOZITE


25/104

CONSOLIDRI CUCONSOLIDRI CU COMPOCOMPOZITEZITE


- TEHNOLOGIA DEZVOLTAT N JAPONIA ES TURI

EUROPA LAMELE

LIPIREA COMPOZITELOR PE SUPRAFAA DIFERITELOR ELEMENTE

ELEMENTE MATERIALE SOLICITARE

STLPI

PEREI

CRMIDLEMN

FOR TIETOARECOMPRESIUNE

PIATR


26/104


(SIKA)


27/104


AVANTAJELE CONSOLIDRILOR CU COMPOZITEAVANTAJELE CONSOLIDRILOR CU COMPOZITE

REZISTEN ULTIM RIDICAT (>4000 N/mm )

GREUTATE MIC (~ 1000 2000 daN/m3)

DURABILITATE

NU NECESIT NTREINERI VARIETATE MARE A SISTEMELOR

TIMP DE EXECUIE REDUS

REZISTEN RIDICAT LA IMPACT


28/104


DEZAVANTAJELE CONSOLIDRILOR CU COMPOZITEDEZAVANTAJELE CONSOLIDRILOR CU COMPOZITE

PERFORMANE DE REZISTEN LA FOC REDUSE

DETERIORRI MECANICE CAUZATE DE OBIECTE TIETOARE

DEGRADARE SUPERFICIAL DATORIT EFECTULUI

RADIAIILOR ULTRAVIOLETE

ALUNGIRE LA RUPERE MAI MIC DECT CEA A OELULUI

, COST RELATIV RIDICAT


29/104


CAUZELE CONSOLIDRILOR CU COMPOZITECAUZELE CONSOLIDRILOR CU COMPOZITE

SCHIMBAREA STRUCTURII/ PRETENII/ NORMATIVE

CRETEREA CERINELOR DE SIGURANI A NCRCRILOR

REDUCEREA TIMPULUI DE EXECUIE GREELI DE PROIECTARE/ EXECUIE


30/104


SISTEMESISTEME DEDE CONSOLIDARECONSOLIDARE

- SISTEME DE APLICARE UMED

- SISTEME PREPREG

- SISTEME CU ELEMENTE PREFABRICATE (PRENT

RITE)


31/104

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE PAII DE EXECUIEPAII DE EXECUIE

1. REPARAREA SUBSTRATULUI I PREGTIREA SUPRAFEEI

Injectare sub presiune cu mortar epoxidic


32/104



Sablare

lefuire cudisc abraziv

Buceardare


33/104



Suflare cu aer comprimat Corectarea suprafeei


34/104


2. TIEREA FIBRELOR

Tierea lamelei cu disc Tierea esturii cu foarfeca


35/104


3. AMESTECAREA RINII


36/104

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE ESTURIESTURI

I. ES TURA UMED

A licarea mortaruluip carea amorse pr mer

de corectare



37/104


I. ES TURA UMED

automatizat manual

mpregnarea es ur



38/104


I. ES TURA UMED

Aplicarea esturii Eliminarea golurilor de aer



39/104


I. ES TURA UMED

mez rea sup men ar a es ur p carea s ra u u eacoperire (protecie)



40/104


II. ES TURA USCAT

p carea r n e sa urare p carea es ur



41/104


II. ES TURA USCAT

Aplicarea unui strat suplimentarde r in

Aplicarea stratului de acoperiresau de rotec ie



42/104


.

Echipamentul de nfurare a fibrelor Echipamentul de nf urarecu schel



43/104


.

n timpul utilizrii

suprafeei consolidate

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE LAMELELAMELE


44/104


Curirea lamelelor Aplicarea adezivului Aplicarea adezivului

pe lamel pe lamel



45/104


Lipirea lamelelor

Presarea lamelei cu rol



46/104


CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE PRETENSIONARE CU LAMELEPRETENSIONARE CU LAMELE


47/104


Metoda de fixare

StressHead SystemStressHead System



48/104

CO SO CU CO OCO SO CU CO O

Detaliul depretensionare

StressHead SystemStressHead System



49/104

LEOBALEOBA

SystemSystem

Placa de ancoraj Operaiunea de pretensionare

Sistemul de tensionare ndeprtat Placa de ancoraj montat

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE ARMTURIARMTURI


50/104

Tierea liurilor liuri tiate

Instalarea armturilorn past de rin

Aplicarea riniide acoperire

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE GRINZIGRINZI


51/104

CONSOLIDARE LAFORFECARE

FORFECARE I NCOVOIERE

CONSOLIDAREA UNUI NOD

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE PLANEEPLANEE


52/104

MOMENT NEGATIV

MOMENT POZITIV

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE LEMNLEMN


53/104

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE


54/104

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE EXPLOZIEEXPLOZIE


55/104

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE ZIDRIEZIDRIE


56/104



57/104



58/104



59/104



60/104

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE EXEMPLE N ROMNIAEXEMPLE N ROMNIA


61/104

CONSOLIDAREA UNOR GRINZI LA FORFECARE

TIMIOARA, 2003



62/104

CONSOLIDAREA UNOR GRINZI LA FORFECARE

TIMIOARA, 2003



63/104

BAIA MARE, 2003



64/104

MOLDOVA NOUA, 2003



65/104

TIMIOARA, 2003



66/104

TIMIOARA, 2003



67/104

TIMIOARA, 2005



68/104

BUCURETI, 2005



69/104

ORADEA, 2004



70/104

BUCURETI, 2004

CONSOLIDRI CU COMPOZITECONSOLIDRI CU COMPOZITE CONTROLUL CALITIICONTROLUL CALITII


71/104

- EXAMINAREA:

- DOCUMENTA

IILOR EXISTENTE

- STRUCTURII

-NCRCRI

- MATERIALE

- CERINE INIIALE ALE STRUCTURII

- CERINE VIITOARE ALE STRUCTURII

- CONDI

IILE ACTUALE ALE STRUCTURII

- ALTELE



72/104

- PREPARAREA SUPRAFEELOR

- SABLARE LAMELE

- SABLARE I LEFUIRE ESTUR

- TIERE LIURI NSM

- NDEPRTAREA BETONULUI DEGRADAT/SLBIT

- ROTUNJIREA COL URILOR (DAC E NECESAR)

- NDEPRTAREA GRSIMILOR I A PRAFULUI

- COMPOZITUL

-



73/104

- PROCEDURA DE LIPIRE

- LAMELE: APLICAREA ADEZIVULUI ATT PE LAMEL, CT I PE

SUPRAFAA BETONULUI

- ESTURI: APLICAREA AMORSEI (DAC E NECESAR).

APLICAREA ADEZIVULUI I MBIBAREA ESTURII

- NSM: ALPICAREA ADEZIVULUI N LI UL CURAT I USCAT,

APOI MONTAREA BAREI NSM N SLOT (LI).



74/104

- STRATUL DE FINISAJ

- VOPSEA

- TORCRETARE

- PROTECIA LA FOC



75/104

- COROZIUNEA ARMTURII EXISTENTE

- CANTITATEA I POZIIA ARMTURILOR

- CONINUTUL DE CLORIZI I ADNCIMEA DE CARBONATARE

- CALITATEA BETONULUI

- REZISTEN LA COMPRESIUNE

- REZISTEN A SUPRAFE EI = ADEREN

- UMIDITATEA ELEMENTULUI CONSOLIDAT

-



76/104

- TEMPERATURA AERULUI > + 10C

- TEMPERATURA SUPRAFEEI > + 10C I CU 3C PESTE

TEMPERATURA DE ROU

- UMIDITATEA RELATIV A AERULUI (RH) < 80 %

- UMIDITATEA RELATIV A SUPRAFEEI (RH) < 80 %

- F R UMEZEAL PE SUPRAFA A ELEMENTULUI

- ADEREN 1.5 MPa

ARMRIARMRI CUCU COMPOZITECOMPOZITE DOMDOMENIIENII DEDE UTILIZAREUTILIZARE


77/104

- BETONUL ARMAT SUPUS ACIUNII SRURILOR

- STRUCTURI MARITIME SAU N ZONA MRII- ELEMENTE DE CONSTRUCII SUPUSE LA ALI AGENICOROZIVI

-REDUS SAU TRANSPAREN ELECTROMAGNETIC

-

(2002)ARMRIARMRI CUCU COMPOZITECOMPOZITE DOMDOMENIIENII DEDE UTILIZAREUTILIZARE


78/104

Other using(beams, piles, etc)

Bridge17%Composite+timberdecks35%

Stren thenin 11%

26%

Prestressin

6% Reinforcement

ARMRIARMRI CUCU COMPOZITECOMPOZITE CARACTERISTICICARACTERISTICI


79/104

[N/mm ]2

steel

ARMRIARMRI CUCU COMPOZITECOMPOZITE TIPURITIPURI DEDE ARMTURIARMTURI


80/104

CFCC strands

Strands and rods Flexible rods

C-Bar reinforcementNEFMAC grid

Technora rebars and strands



81/104

CRT



82/104

Isorod

Isorod



83/104

Cabluri

Storchenbrcke, 1996

Switzerland (124 m deschiere)

ARMRIARMRI CUCU COMPOZITECOMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE


84/104

1993 Hisho Bridge 111 x 3,6 mspan 75 m

1990 Birdie Bridge

54,5 x 2,1 mHexagonal floating structure



85/104

1996 Buffalo Creek Bridge 54 m Pierce Street (Lima, Ohio, SUA)West Virginia, UA



86/104

Armturi pt tunele

ARMRIARMRI CUCU COMPOZITECOMPOZITE APLICAIIAPLICAII


87/104

(Bjrn Tljsten)

PROFILEPROFILE COMPOZITECOMPOZITE DOMENIIDOMENII DEDE APLICAREAPLICARE


88/104

- STRUCTURI N MEDII COROZIVE

- STRUCTURI UOARE- STRUCTURI PENTRU TELECOMUNICAII, AVIAIE SAU CUCERINE DE TRANSPAREN ELECTROMAGNETIC

-

PROFILEPROFILE COMPOZITECOMPOZITE AVANTAJEAVANTAJE

lf ti i hi h l f


89/104

self extinguishing, halogen freeElectrical isolating

ow we g

corrosion and chemical resistantHigh strength

economic efficiencyUV and weather resistant

linear elongation and tensile behavior

Easy assembly, short construction period

Operating conditions -100C to +180C

PROFILEPROFILE COMPOZITECOMPOZITE AVANTAJEAVANTAJE

o a cos or a e me o years compar ng o s ee an s a n ess s ee


90/104

1. Maintenance and servicing.2. Surface treatment.3. Assembly (adjustment on site, crane, earthling).4. Production (e.g. welding, manufacture, adjustment).5. Material.

6. Projekt planing.

PROFILEPROFILE COMPOZITECOMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE


91/104

STRONGWELL


STRONGWELL


92/104

STRONGWELL



93/104



94/104



95/104

(Bjrn Tljsten)

The Fiberline bridge in Denmark



96/104

Bonded Bolted

(Bjrn Tljsten)

The Pontresina bridge, Switzerland

PROFILEPROFILE COMPOZITECOMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE PODURIPODURI


97/104

Pedestrian Bridge Ldeida, Spain (38m x 3m)(Bjrn Tljsten)

PROFILEPROFILE COMPOZITECOMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE PODURIPODURI


98/104

Homestead Bridge(New Mexico, SUA)

Pedestrian Bridge from COMPOSOLITE panels(Shropshire, Scotland)

Antioch Pedestrian Bridge

(Illinois, SUA)1996

Historic Trail Bridge with 21m opening

PROFILEPROFILE COMPOZITECOMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE CLCLDIRIDIRI


99/104

,corrosion resistancestructures

PROFILEPROFILE COMPOZITECOMPOZITE EXEMPLEEXEMPLE CLDIRICLDIRI


100/104

Structural details

PANOURIPANOURI COMPOZITECOMPOZITE TIPURITIPURI


101/104

Superdeck system

Structure of the Kansas panel ASSET panel

PANOURIPANOURI COMPOZITECOMPOZITE TIPURITIPURI


102/104

Strongwell type ACCS system

TYCOR panel

Cecil Country Bridge

6,1 x 7,6 m (1997)

CONLUZIICONLUZII


103/104

CONLUZIICONLUZII COMPOZITELE POLIMERICE ARMATE CU FIBRE SE POT FOLOSIPENTRU DOMENII FOARTE LARGI

GRIND BETON ARMAT NCOVOIERE STLP

PERETE LEMN

METAL

FORFECARE

COMPRESIUNE

PIATR

NUNU ESTEESTE UNIVERSALUNIVERSAL !!!!!!NUNU ESTEESTE NTOTDEAUNANTOTDEAUNA ECONOMICECONOMIC !!!!

... EXISTI ALTE SOLUII !... EXISTI ALTE SOLUII !


104/104

Documents

01 Curs Compozite Nagy-Gyorgy T 2013-04-11