Shear-lag hatás húzott GFRP betétekben
A beton jól viseli a nyomást, azonban húzásra kedvezőtlenebb anyagjellemzőkkel rendelkezik, ezért már a 19. század óta acélbetétekkel növelik a betonszerkezetek húzással szembeni ellenállóképességét.
Sokáig az acélbetétek tűntek az egyetlen megoldásnak a betonszerkezetek vasalásának kialakítására. A mai vasbeton szerkezetek időtállósága viszont a bennük lévő acélbetétek korróziója miatt csökken. Erre megoldás lehet nem acél anyagú, például kompozit betétek alkalmazása, jelen esetben a szálerősítésű polimer (FRP) betétek alkalmazása az acélrudak helyett.
Az FRP betétek olyan kompozit anyagok, amelyek szálakból és ágyazóanyagból (mátrix) állnak. A betétek szilárdságát és merevségét a szálak biztosítják. A szálak a fő teherviselő alkotóelemek. Ezzel szemben a mátrix szerepe a szálak egyben tartása (forma adása), védelme a külső hatásoktól és az erőátadás biztosítása a szálak között.
A TDK dolgozat a shear-lag hatással foglalkozik üvegszálas FRP (GFRP) betétekben. A shear-lag hatás miatt az átmérő növelésével a húzószilárdság csökken, ami továbbá függ a száltérfogat aránytól is. Ez volt a vizsgálat fő tárgya.
A vizsgálat alapját GiD és Atena szoftverek segítségével előállított numerikus modellek adták. A cél az említett GFRP betétek geometriai modellezése, és a shear-lag hatással kapcsolatos viselkedésük vizsgálata különböző átmérők és száltartalmak függvényében. A GFRP betétek szakító vizsgálata került modellezésre, két végi megfogással, a tönkremenetelig terhelve húzással.
A szálak és a mátrix külön-külön lett modellezve, az anyagtulajdonságaikat pedig ismertnek tekintettük. A numerikus modell eredményei a validációs lépésben össze lettek vetve a gyártó által megadott adatokkal, továbbá a korábban elvégzett kísérletek eredményeivel.
A dolgozatban előállított diagramok hűen leírják a húzott GFRP betétek viselkedését, ezáltal lehetővé téve a jelenség mélyebb megértését. A száltartalom és az átmérő változásának hatását a húzószilárdságra a dolgozat analitikus összefüggésekkel is bemutatja.
A vonatkozó amerikai (ASTM), illetve kanadai (CSA) szabvány eltérő feltételeket fogalmaz meg a megtámasztás szükséges hosszára, illetve az ágyazóanyag vastagságára. A dolgozat második része bemutatja az eltérő geometriájú megtámasztások hatását.
