Аналитическая-статья-·-Пултрузионный-дизайн
Пултрузионная-FRP-решётка-несёт-нагрузку-через-набор-непрерывный, параллельный-I-или-T-образный-несущие-брусья-связанные-cross-rod. Потому-что-брусья-выровнены, сечение-поведение-как-балка — не-как-двунаправленный-панель — и-структурный-дизайн-становится-вопрос-вычисление-точный-сечение-свойства, контроль-прогиб-и-детализация-соединения-которые-удерживают-брусья-к-поддержка-сталь. Эта-статья-излагает-I/T-брус-сечение-свойства, пролёт-к-глубина-правило, L/200-прогиб-критерий-и-соединение-дизайн-правила-которые-делают-пултрузионный-настил-предсказуемый.
- Однонаправленный-жёсткость:-пултрузионные-брусья-идут-на-приблизительно-70%-стекло-содержание; E-в-брус-направление-is-приблизительно-дважды-тот-прессованная-решётка, так-длинные-пролёты-становятся-выполнимый.
- Прогиб-главенствует:-с-E-≈-10–20-GPa, брус-который-проходит-предел-прочность-обычно-отказывает-L/200-эксплуатационный-предел-первый.
- Ориентация-критическая:-несущие-брусья-должны-идти-поперёк-короткий-пролёт; панель-монтированный-с-брусья-параллельно-пролёт-is-наиболее-общий-и-наиболее-опасный-поле-ошибка.
Как-пултрузионный-несущий-брус-построен
Пултрузионный-несущий-брус-is-постоянный-сечение-балка-вытянутый-через-нагретый-фильера. Поперечное-сечение-is-I-форма (широкий-верх-и-низ-полки, тонкая-стенка)-или-T-форма (один-широкий-верх-полка, нижний-стебель). Непрерывный-стекло-roving-идут-вдоль-длина-в-стенка-и-полки; непрерывный-филамент-мат-и-поверхность-вуаль-предоставляют-поперечная-прочность-и-смола-богатая-поверхность. Cross-rod (сталь-или-FRP)-are-резьбовой-через-отверстия-в-брусья-во-время-пултрузия-на-30–100-mm-шаг, связывая-брусья-в-панель.
| Размер | I-брус (индикативный) | T-брус (индикативный) | Дизайн-роль |
|---|---|---|---|
| Общая-глубина-h | 40–75-mm | 50–75-mm | Первичный-плечо-для-изгиб |
| Полка-ширина-b | 20–25-mm | 25–40-mm | Сжатие/растяжение-полка |
| Стенка-толщина-t_w | 3–5-mm | 4–6-mm | Сдвиг-передача; локальный-продольный-изгиб |
| Полка-толщина-t_f | 3–6-mm | 4–8-mm | Опора-и-локальный-разрушение |
| Брус-шаг-c/c | 25–50-mm | 30–50-mm | Устанавливает-количество-брусья-на-метр |
| Cross-rod-диаметр | Ø6–Ø10-mm | Ø6–Ø10-mm | Панель-целостность-/-нагрузка-разделение |
Размеры-индикативные; точный-I/Z-на-брус-are-табулированный-в-промышленная-пултрузионная-решётка-метрический-дизайн-руководство (производитель-данные). I-брус-is-эффективный-глубокий-балка; T-брус-предлагает-более-широкий-ходьба-полка.
На-метр-полоса-расчёт
Design-1-m-ширина-полоса-панель-как-серия-параллельный-просто-поддержанный-брусья. Для-равномерно-нагруженный-пролёт-L:
n_bars = 1000 / c_cross (брусья-на-метр-ширина) I_panel = n_bars × I_bar (mm⁴-на-м) Z_panel = n_bars × Z_bar (mm³-на-м) Mmax = w L² / 8 (N·mm-на-м-ширина) δ = 5 w L⁴ / (384 E I) (mm-средний-пролёт-прогиб) σ_bend = Mmax / Z_panel (изгиб-напряжение, N/mm²) σ_allow = σ_ult / FOS (FOS-=-5:1-пултрузионная, на-ZeAllgrate-практика)
Here-w-is-нагрузка-на-единица-длина-на-1-m-полоса (N/mm), L-чистый-пролёт (mm), E-изгиб-модуль-в-несущий-брус-направление (N/mm², типично-10,000–20,000), I_bar-второй-момент-инерция-один-брус (mm⁴)-и-Z_bar-его-сечение-модуль (mm³). Cross-rod-распределяют-сосредоточенная-нагрузки-поперёк-несколько-брусья; для-равномерная-нагрузка-на-метр-полоса-метод-is-консервативный-и-стандарт.
На-метр-значения-по-брус-глубина
I-=-второй-момент-инерция, Z-=-сечение-модуль, на-метр-ширина. Значения-индикативные; verify-против-ZeAllgrate-пултрузионная-нагрузка-таблица-для-точный-брус-и-стекло-содержание.
| Пултрузионный-брус | Вес (kg/m²) | I-на-м (cm⁴/m) | Z-на-м (cm³/m) | Тип-макс-пролёт-на-L/200, 5-kN/m² |
|---|---|---|---|---|
| I-40 (40-mm-глубокий) | ~11 | ~150 | ~8.5 | ~1.15-m |
| I-50 (50-mm-глубокий) | ~13 | ~230 | ~12.0 | ~1.45-m |
| I-60 (60-mm-глубокий) | ~15 | ~340 | ~16.5 | ~1.75-m |
| I-75 (75-mm-глубокий) | ~18 | ~560 | ~25.0 | ~2.10-m |
| T-50 (50-mm-глубокий) | ~14 | ~260 | ~13.0 | ~1.50-m |
| T-65 (65-mm-глубокий) | ~17 | ~420 | ~19.5 | ~1.90-m |
Индикативные-диапазоны-выровненные-с-промышленная-пултрузионная-решётка-метрический-дизайн-руководство. Точные-значения-зависят-на-полка-ширина, стенка-толщина-и-стекло-фракция; использовать-производитель-данные-для-финал-дизайн.
Быстрое-практическое-правило
Для-предварительный-планировка, опытный-пултрузионная-решётка-дизайнеры-используют-пролёт-к-глубина-предел-приблизительно-L/h-≈-20–25-для-пешеходный-walkways-на-L/200. Это-is, 50-mm-брус-пролёты-приблизительно-1.0–1.25-m; 75-mm-брус-пролёты-приблизительно-1.5–1.9-m. Для-промышленная-временная-нагрузка-или-толпа-прогиб (L/240), уменьшить-отношение-к-18–20. Это-is-планировка-правило — финал-дизайн-должен-всегда-быть-подтверждённый-по-прогиб-и-прочность-расчёт-выше.
| Служба | Пролёт/Глубина (L/h)-цель | Прогиб-предел |
|---|---|---|
| Лёгкий-пешеходный-/-оборудование-доступ | 22–25 | L/200 |
| Стандартный-промышленный-walkway | 20–22 | L/200 |
| Толпа-/-чувствительный-/-занятая-площадка | 18–20 | L/240 |
| Тяжёлый-промышленный-/-колесо-нагрузка | 16–18 | L/150 |
Практическое-правило-отношения; ZeAllgrate-Руководство-и-производитель-нагрузка-таблицы-главенствуют-финал-выбор.
Design-1.6-m-пролёт-пултрузионный-walkway, 5-kN/m², L/200
Дано:-чистый-пролёт-L-=-1.6-m-=-1600-mm; равномерная-временная-нагрузка-q-=-5-kN/m²; прогиб-предел-L/200; пултрузионный-I-60-брусья-на-40-mm-c/c, E-=-15,000-N/mm²; предел-изгиб-напряжение-≈-250-MPa, FOS-=-5-→-σ_allow-=-50-N/mm². От-таблица, I-60-предоставляет-I_panel-≈-340-cm⁴/m-=-3.40×10⁶-mm⁴/m-и-Z_panel-≈-16.5-cm³/m-=-16,500-mm³/m.
Шаг-1-Допустимый-прогиб
δ_allow = L/200 = 1600/200 = 8.0 mm
Шаг-2-Требуемый-I-от-прогиб δ = 5 w L⁴ / (384 E I)
w = 5 kN/m² × 1 m = 5 N/mm
I_req = 5 × w × L⁴ / (384 × E × δ_allow)
= 5 × 5 × 1600⁴ / (384 × 15000 × 8)
= 3.277e14 / 4.608e7
= 7.11e6 mm⁴ на-м ≈ 711 cm⁴/m
Шаг-3-Выбрать-сечение
I-60-предоставляет-I-=-340-cm⁴/m-=-3.40e6-mm⁴/m < 711 → прогиб-ОТКАЗЫВАЕТ
Движение-к-I-75: I-=-560-cm⁴/m-=-5.60e6-mm⁴/m < 711 → всё-ещё-короткий
Для-1.6-m-на-L/200, увеличить-брус-глубина-или-уменьшить-пролёт:
I-75-на-L-=-1.45-m (на-таблица)-удовлетворяет; для-1.6-m-использовать
более-глубокий-заказной-брус-или-ближе-опоры.
Шаг-4-Verify-прочность (главенствующий-сечение-выбранный)
Mmax = w L² / 8 = 5 × 1600² / 8 = 1.60e6 N·mm на-м
Z_req = Mmax / σ_allow = 1.60e6 / 50 = 32,000 mm³ = 32 cm³/m
I-75-предоставляет-Z-≈-25-cm³/m → прочность-также-нуждается-увеличить
Вывод: на-1.6-m-пролёт, L/200-прогиб-главенствует; выбрать-
более-глубокий-пултрузионный-сечение-или-уменьшить-чистый-пролёт-к-~1.45-m.Результат:-I-60-брус-который-выглядел-достаточный-для-1.6-m-пролёт-отказывает-оба-прогиб-и-прочность-на-L/200. Пултрузионный-метрический-руководство-рекомендует-I-75 (или-ближе-поддержка-шаг-~1.45-m). Это-is-центральный-урок: читать-нагрузка-таблица-на-ваш-точный-пролёт-и-прогиб-предел — никогда-не-интерполировать-соседний-толщина.
Как-брусья-удерживаются-к-опорам
- Опорная-длина:-каждый-брус-конец-должен-опираться-по-крайней-мере-50-mm (2-in)-на-сталь-уголок-или-FRP-поддержка-предотвратить-локальный-стенка-разрушение-и-пробой-на-cross-rod-отверстие.
- Клис-размещение:-один-G-клип-или-клин-клип-на-несущий-брус-на-каждый-поддержка; клип-на-каждый-панель-угол-is-обязательный. Типичный-клип-шаг-≤-300-mm-вдоль-поддержка.
- Брус-конец-зазор:-оставить-6–10-mm-расширение-зазор-между-панель-концы-разместить-тепловое-движение (FRP-расширяется-приблизительно-2–3×-больше-чем-сталь).
- Кромка-поддержка:-свободные (неподдержанный)-панель-кромки-должны-быть-окантованные-FRP-уголок-брус; длинные-неподдержанные-кромки-прогибаются-независимо-и-перенапрягают-первый-ряд-клипсы.
- Крепёж-материал:-нержавеющий-A2/A4 (304/316)-клипсы-и-болты; оцинкованная-оборудование-приемлемый-в-сухой-служба-но-корродирует-быстрее-чем-FRP-себя-в-коррозионная-служба.
Колёса, ноги-и-оборудование-базы
Равномерная-нагрузка-редко-главенствует-пултрузионный-палубы — погрузчик-колесо, насос-нога-или-бочка-база-делает. Сосредоточенная-нагрузка-на-один-брус-is-распределённый-к-соседние-брусья-по-cross-rod-над-короткий-патч-ширина. Для-патч-ширина-b (mm)-над-брус-шаг-c:
n_share = round(b / c) + 1 (брусья-разделение-нагрузка, типично-3–5) P_bar = P / n_share (kN-на-разделённый-брус) Проверить-P_bar-против-сосредоточенная-нагрузка-таблица-для-тот-брус-на-пролёт-L. Если-патч-сидит-над-cross-rod, разделение-улучшает; если-между-cross-rod, предположить-нагрузка-идёт-к-ближайший-брус (консервативный).
Для-погрузчик-или-поддон-тележка-трафик, уменьшить-статический-значение-на-приблизительно-50%-для-удар-и-выбрать-брус-от-колесо-нагрузка-строка, не-равномерная-строка. Где-колесо-нагрузки-высоки, spec-ближе-поддержка-шаг-или-более-глубокий-брус-нежели-положиться-на-равномерная-нагрузка-таблица.
Когда-длинный-брус-is-правильный-ответ
| Критерий | Пултрузионная | Прессованная |
|---|---|---|
| Стекло-содержание-/-жёсткость | ~70%-/-~2×-жёстче | ~33%-/-стандарт |
| Типичный-пролёт | 1.5–3.0-m | 0.6–1.2-m |
| Прочность-направление | Однонаправленный (брусья) | Двунаправленный |
| Удар-сопротивление | Хороший | Превосходный |
| Лучше-для | Длинные-пролёты, тяжёлые-нагрузки, трафик | Умеренные-нагрузки, влажный/коррозионный, удар |
Использовать-пултрузионная-где-пролёт-или-нагрузка-движет-сечение; использовать-прессованная-где-удар, двунаправленный-маршрутизация-или-стоимость-на-короткие-пролёты-главенствует. Смешанные-проекты-часто-используют-оба — прессованная-в-процесс-областях, пултрузионная-на-основные-walkways.
Выводы
Design-пултрузионная-решётка-как-набор-параллельный-I/T-балки, не-как-плита. Вычислить-I/Z-на-брус, умножить-на-брусья-на-метр, и-позволить-L/200-прогиб-предел-выбрать-брус-глубина — прочность-редко-главенствует-однажды-прогиб-удовлетворён. Уважать-50-mm-опорная-длина, клип-каждый-брус-на-каждый-поддержка, окантовать-свободные-кромки-и-оставить-тепловые-зазоры. Читать-производитель-нагрузка-таблица-на-ваш-точный-пролёт; разобранный-пример-показывает-как-брус-который-выглядит-достаточный-с-первый-взгляд-может-отказать-оба-критерии.
Источники-цитируемые-в-этой-статье
- Промышленная-пултрузионная-решётка-метрический-дизайн-руководство (производитель-PDF)-—-брус-сечение-свойства, нагрузка/пролёт-и-ASTM-D7290-дизайн-значение-метод. Производитель-технические-данные-available-на-запрос.
- Промышленная-прессованная-решётка-инженерия-руководство (производитель-PDF)-—-двунаправленный-панель-дизайн-и-коэффициенты-безопасности. Производитель-технические-данные-available-на-запрос.
- ZeAllgrate-—-Руководство-для-инженера/дизайнера (ACMA)-—-пултрузионный-брус-коэффициенты-безопасности, прогиб-пределы-и-соединение-практика.
- Промышленная-нагрузка-пролёт-таблицы (производитель-данные)-—-пултрузионная-I/T-брус-равномерная-и-сосредоточенная-нагрузка-пролёты. Производитель-технические-данные-available-на-запрос.
- ASTM-D790 (изгиб), D638 (растяжение), D7290 (оценка-пултрузионные-композиты); OSHA-29-CFR-1910.23; ISO-14122.
Отправить-нас-ваш-пултрузионный-нагрузка-случай
Поделиться-пролёт, временная-нагрузка, прогиб-предел-и-несущий-брус-ориентация — ZeAllgrate-возвращает-нагрузка-проверенный-I/T-сечение-выбор-с-COA-поддержанный-данные.