Upp í vindinn - 01.05.2014, Síða 55

HÖNNUN TREFJASTYRKTRA OG HEFÐBUNDINNA PLATNA Á FYLLINGU
eingöngu um þær plast- og stáltrefjar sem
framkalla aukningu í buröarhæfni platna,
slíkar trefjar nefnast burðarþolstrefjar (e.
structural fibers, fiber-reinforcement).
Þekkt er að bæta trefjum í steypu til að
hindra sprungumyndun en eiginleikar
fyrrnefndra trefja eru ólíkir og trefjarnar
ekki notaðar I nákvæmlega sama tilgangi.
Trefjar eru dreifðar um allan massann og
teljast sem þrívíð bending, ólíkt járnagrind
sem telja má tvívíða. Því eru trefjarnar
hentugri til að hindra sprungumyndun [1]
sjá mynd 1.
Ýmsar aðferðir við hönnun platna á
fyllingu hafa litið dagsins Ijós og fela
þær margar hverjar í sér nákvæma
spennureikninga. Aðferðirnar eiga
það sameiginlegt að byggjast á því
að reiknaðar séu beygjuspennur og
beygjubrotþol þlötunnar. Bæði hafa verið
uppi aðferðir sem byggjast á „plastískum“
(e. plastic) og „elastískum/fjaðrandi“
(e. elastic) útreikningum. Hvor leiðin er
„réttari" verður sennilega seint ákvarðað
og þvf verður hönnuður að gera slíkt upp
við sjálfan sig. Spennuástand steyptrar
plötu sem hvílir á jarðvegi er flókið og
þess vegna er það sjaldnast reiknað til
fullnustu [3]. Við vinnslu verkefnisins var
ákveðið að taka fyrir aðferð Mayerhof's
sem byggir á plastískri spennugreiningu
platna undir punktálagi á afmörkuðum
álagsfleti (e. patch load) en slíkt álag er
oftast talið ráðandi við hönnun plötunnar.
Notast var við reikniaðferðina til að bera
saman annars vegar plötugerðir sem
styrktar hafa verið með samhangandi
járnagrind og hins vegar plötur með
stál- eða plasttrefjum. Sett var saman
álagstilfelli sem líkir eftir álagi frá
Mynd 1 Sýnir hvernig trefjar og bendistál hindra sprungumyndun [2]
vörurekka sem skilar miklum punktkrafti
á skilgreint álagssvæði.
Togþol trefjablandaðrar
steinsteypu
Hönnun trefjastyrktrar steinsteypu getur
þó reynst snúin og hafa hönnuðir ekki
komið sér saman um eina rétta aðferð
til að meta burðarþolslega hæfni hennar
en hún telst sem fræðigrein útaf fyrir
sig. Trefjar hafa áhrif á teygjanleika (e.
tensile) steinsteypu. Aðallega er það
seigla (e. ductilitý) efnisins sem breytist,
ekki beinn togstyrkur. Dæmigerða
teygjanleikahegðun trefjablandaðrar
steypu má sjá á mynd 2, en hún lýsir
spennu á y-ás og streitu á x-ás. Það
álag sem er við/eftir fyrstu sprungu (e.
post-crack stress) er kallað styrkleif (e.
residuat strength) og er skilgreint á mynd
2 sem fftk.res [4]. Við styrkútreikninga á
trefjastyrktri steinsteypu er algengt að
notast við hlutfall hámarksspennu ft og
styrkleifar (fftk.res) °9 kallast það jafngildis
beygjustyrks hlutfall (e. equivalent
flexural strength ratio).
frá kraftajafnvægi þversniðsins þar sem
járnamagn er þekkt, en ekki verður fjallað
sérstaklega um það hér þar sem slíkar
aðferðir eru nokkuð þekktar. Vægiþol
steinsteypts þversniðs sem styrkt hefur
verið með trefjum getur reynst flókið að
setja fram á einn hátt. Hönnuðir hafa
ekki komið sér saman um eina rétta
lausn um það hvernig slíkt er metið. í
Ijósi þess var tekin fyrir sú aðferð sem
þótti trúverðug og sýnir hvernig nálga má
vægiþol trefjastyrkts þversniðs. Aðferðin
byggir á því að fara eftir uppstillingu
spennumyndunar við prófun og áætlaðar
raunverulegar spennumyndanir í
trefjastyrktu þversniði.
Á mynd 3 sést hvernig hægt er að setja
fram vægiþol þversniðsins með því að gera
ráð fyrir kraftajafnvægi. Raunverulega
hegðun trefjastyrktrar steinsteypu við
beygjuáraun verður að sýna fram á með
tilraunum því útreikningar eru aðeins
byggðir á nálgunum [5].
/cd -0-8S fA/yt
Vægiþol steypts þversniðs
Álagsþol platna með hefðbundinni
járnbendingu ræðst að mestu af þykkt
plötu og járnamagni. Hægt er að
skilgreina vægiþol slíkra þversniða út
...upp í vindinn I 55