GFRP betétek mechanikai és tapadási viselkedésének numerikus vizsgálata hőmérsékleti terhelés hatására = Investigation of the Bond and Mechanical Behavior of GFRP Bars Exposed to Elevated Temperatures

Szél, Stefánia Mária and Szinvai, Szabolcs (2025) GFRP betétek mechanikai és tapadási viselkedésének numerikus vizsgálata hőmérsékleti terhelés hatására = Investigation of the Bond and Mechanical Behavior of GFRP Bars Exposed to Elevated Temperatures. VASBETONÉPÍTÉS, 27 (4). pp. 70-77. ISSN 1419-6441

Preview

Text vb2025_4_1.pdf - Published Version Download (3MB) | Preview

Abstract

Hagyományos acélbetétekkel vasalt vasbeton szerkezetek élettartamát a betétek korróziója csökkenti. Ahol a tartósság kiemelten fontos, vagy a szerkezet agresszív környezetnek van kitéve, megoldás lehet a nem acél anyagú betétek alkalmazása, amik anyagösszetételükből fakadóan mentesülnek az elektrolitikus korrózió alól. Ilyen anyag az üvegszál-erősítésű polimer (GFRP). A GFRP betétek kiemelten jó tartóssági tulajdonságaik mellett könnyűek, jól vághatóak és nem mágnesezhetőek, így alkalmazásuk sokrétű lehet. Hőmérsékleti terhelésnek kitett szerkezetek esetén azonban a mátrix (ágyazóanyag) alacsony üvegesedési hőmérséklete problémát jelenthet. A cikkben GFRP betétek mechanikai és tapadási viselkedését vizsgálták numerikus szimuláció segítségével hőterhelés hatására. Nemlineáris végeselemes modellek készültek ATENA szoftver segítségével, ahol a mátrix és a beton térfogatelemekkel lettek definiálva, a szálak pedig beágyazott vonalelemekként jelentek meg. A megemelkedett hőmérséklet hatására a mátrix rugalmassági modulusa lecsökkent, aminek hatására a modellekben a szálak együttdolgozásának hatékonysága jelentősen leromlott, így a vizsgált betét veszített merevségéből és szakítószilárdságából is. A beton és a betét közötti együttdolgozás is a mátrixon keresztül valósul meg. Az eredmények azt mutatták, hogy a hőmérséklet emelésével a beton és a betét közötti relatív elmozdulások egyre növekszenek, mígnem egy kritikus hőmérséklet esetén tapadási tönkremenetel következett be. | Corrosion reduces the service life of traditional steel-reinforced concrete structures. In cases where durability is critical or the structure is exposed to an aggressive environment, the use of non-metallic reinforcement may be a solution, as these materials are inherently immune to electrolytic corrosion. One such material is glass fiber reinforced polymer (GFRP). In addition to their excellent durability properties, GFRP bars are lightweight, easy to cut, and non-magnetic, allowing for a wide range of applications. However, for structures exposed to elevated temperatures, the relatively low glass transition temperature of the matrix material can present a problem. In this paper, the mechanical and bond behavior of GFRP bars subjected to thermal loading was investigated using numerical simulation. Nonlinear finite element models were developed in the ATENA software, where the matrix and the concrete were modeled with solid elements, while the fibers were represented as embedded line elements. Due to the elevated temperature, the elastic modulus of the matrix decreased, significantly reducing the efficiency of force transfer between the fibers within the models, which resulted in a loss of stiffness and tensile strength. Matrix properties also influence bond performance. The results showed that with increasing temperature, the relative displacements between the concrete and the reinforcement increased progressively, until a critical temperature was reached at which bond failure occurred.

Actions (login required)

Edit Item