për përforcimin dhe përshtatjen sizmike të strukturave betonarme

1951 1991REPUBLIKA E SHQIPERISE UNIVERSITETI POLITEKNIK I TIRANES Fakulteti i Inxhinieris s Ndrtimit

REPUBLIKA E SHQIPERISE

UNIVERSITETI POLITEKNIK I TIRANES

FAKULTETI I INXHINIERISE SE NDERTIMIT

DEPARTAMENTI I KONSTRUKSIONEVE DHE I INFRASTRUKTURES SE TRANSPORTEVE

TEMA E DOKTORATES:

PERDORIMI I FIBRAVE POLIMERE

(FIBER REINFORCED POLYMER FRP)

PER PERFORCIMIN DHE PERSHTATJEN SIZMIKE

TE STRUKTURAVE BETONARME

Kandidati: M.Sc. Igli KONDI

Udhheqsi: Prof. As. Dr. Fisnik KADIU

Tiran, 2013


TREGUESI I LENDES

PJESA E PARE: NJOHURI TE PERGJITHSHME. VETITE FIZIKO MEKANIKE TE FRP

1.1 Hyrje. /4 1.2 Identifikimi i problemit. /4 1.3 Qellimi. /5 1.4 Permbajtja e temes. /6 1.5 Ku perdoren fibrat perforcuese polimere (FRP - fiber reinforced

polymer)? /7 1.6 jane fibrat perforcuese polimere (FRP)? /8 1.7 Llojet e fibrave. /11 1.8 Thurjet prej FRP. /21 1.9 Matricat. /23 1.10 Materiali ngjites. /28 1.11 Klasifikimi i FRP. /31 1.12 probleme zgjidhen me fibrat perforcuese polimere (FRP)?

/32 1.13 Epersite e perdorimit te FRP dhe te thurjeve prej FRP. /33

PJESA E DYTE: TEKNOLOGJIA E PRODHIMIT TE FRP DHE TEKNIKAT

E REALIZIMIT TE PERFORCIMIT ME FRP

2.1 Teknologjia e prodhimit (fabrikimit) te FRP. /34 2.2 Teknikat e realizimit te perforcimit me FRP. /39

PJESA E TRETE: PERFORCIMI I ELEMENTEVE TE VEANTE BETONARME

3.1 Hyrje. /51 3.2 Strategjia e perforcimit. /51 3.3 Parime te pergjithshme baze te projektimit t perforcimit me

FRP. /52 3.4 Duktiliteti. /53 3.5 Durabiliteti (jetegjatesia). /54 3.6 Marredheniet sforcim deformim t FRP. /55


3.7 Percaktimi i parametrave fiziko-mekanike t FRP. /58 3.8 Metoda gjysemprobabilitare e gjendjeve kufitare. /69 3.9 Diagramat sforcim deformim t betonit, armaturs dhe FRP.

/72 3.10 Llogaritja e FRP prej momentit perkules, per perforcimin e

elementeve betonarme n perkulje. /79 3.11 Llogaritja e FRP prej forces prerese, per perforcimin e

elementeve betonarme ne perkulje. /98 3.12 Llogaritja e FRP prej momentit perdredhes, per perforcimin e

elementeve betonarme ne perdredhje. /109 3.13 Llogaritja e FRP per perforcimin e elementeve betonarme ne

shtypje qendrore dhe jashteqendrore. /113

PJESA E KATERT: PERSHTATJA SIZMIKE E STRUKTURAVE BETONARME NEPERMJET FRP

4.1 Te pergjithshme. /128 4.2 Normativat antisizmike ne Republiken e Shqiperise. /130 4.3 Normativat antisizmike europiane (Eurokodet). /137 4.4 Pershtatja sizmike e strukturave betonarme. /148 4.5 Analiza, modelimi, llogaritja, perforcimi dhe pershtatja sizmike e nje strukture betonarme ekzistuese. /153

Permbledhja, perfundime, rekomandime. /255 Literatura. /262

1951 1991REPUBLIKA E SHQIPERISE UNIVERSITETI POLITEKNIK I TIRANES Fakulteti i Inxhinierise se Ndrtimit

PJESA E PARE

NJOHURI TE PERGJITHSHME. VETITE FIZIKO - MEKANIKE TE FRP

1.1 HYRJE

Sapo u krijuan strukturat e para, nga natyra apo nga njeriu, ato iu nnshtruan veprimeve shprbrse dhe shkatrruese. Shprbrja dhe shkatrrimi jan ligje t natyrs. Ato veprojn edhe n strukturat m moderne. Kto t fundit, q nga qiellgrvishtset e deri tek urat, jan t shtrenjta pr tu ndrtuar. Kshtu, sht me interes t realizohen struktura durabile (jetgjata), t cilat t ken nevoj pr sa m pak shpenzime pr mirmbajtje. Mirmbajtja nnkupton, nevojn q ka nj struktur, pr t ruajtur nj nivel t caktuar performance teknike. Kuptimi i performancs prfshin aftsin mbajtse, durabilitetin, shrbyeshmrin dhe pamjen estetike t bukur. Mungesa e mirmbajtjes, ose nj mirmbajtje jo e sakt, on n prshpejtimin e procesit t degradimit t strukturs dhe n uljen e nivelit t performancs s saj. Nse niveli i performancs bie posht nj vlere t caktuar, ather sht e nevojshme t bhen riparime. Ndaj strukturave me jet t dobishme t gjat, si jan n prgjithesi t gjitha veprat inxhinierike civile, n momente t caktuara kohore, mund t shtrohen krkesa t ndryshme, nga ana e pronarve, e prdoruesve apo e shoqris. Nj struktur mund t jet n gjendje t prballoj veprimet q ushtrohen mbi t, por nga ana tjetr ajo nuk sht durabile (jetgjat), apo nuk prmbush kriteret estetike. Pr t prmbushur krkesat n ndryshim t vazhdueshm, nj struktur duhet t prmirsohet apo t prforcohet, me qllim q t rritet jetgjatsia e saj dhe t rritet niveli i performancs teknike.

1.2 IDENTIFIKIMI I PROBLEMIT

Bashk me zhvillimin e shoqris ndryshojn edhe krkesat ndaj strukturave ekzistuese. Mallrat q transportohen jan gjithnj e m t rnd. Trafiku bhet gjithmon e m i dendur. Shpejtsia e automjeteve rritet. Njohurit n fushn e inxhinieris s strukturave prparojn. Strukturat dmtohen pr arsye t ndryshme. Mund t ndodh q


strukturat t mos jen t afta t prballojn ngarkesat q veprojn mbi to. Gjat zbatimit apo projektimit mund t bhen gabime. Mund t krkohet t ndryshohet skema statike e strukturs, p.sh. mund t krkohet t hiqet nj mbshtetje.

T gjitha kto arsye, dhe t tjera, ojn n domosdoshmrin e rritjes s nivelit t performancs teknike t strukturave. Nse niveli i performancs teknike t nj strukture ekzistuese sht shum i ult, ather mund t arrihet deri n prishjen e saj dhe ndrtimin e nj strukture plotsisht t re. Nj rrug e mundshme pr t rritur nivelin e performancs teknike dhe n mnyr t veant pr t rritur aftsin mbajtse t strukturs sht prforcimi i saj. N ditt e sotme, numri i strukturave n bot, q duhen prforcuar sht shum i madh. Sasia e parave, q nevojitet pr kt, sht kolosale. Problemi i par q ngrihet sht, nse nj struktur duhet t prforcohet apo t ribhet nga e para. N shumicn e rasteve, prfundimi sht, q struktura duhet t prforcohet dhe jo t ribhet nga e para. Strukturat ekzistuese jan realizuar me synimin q t jetojn pr nj periudh t caktuar kohe dhe brenda ksaj periudhe kohe (quhet jet e dobishme e strukturs), ato duhet t ken aftsi shrbimi. Prforcimi mund t zgjas jetn e dobishme t strukturs. Kjo mund t realizohet duke rritur nivelin e performancs teknike t strukturs.

Ka disa mnyra pr prforcimin e strukturave. P.sh shtimi i materialeve t reja strukturore, shtimi i armaturs s paranderur, ndryshimi i sistemit konstruktiv, etj. Kto metoda jan prdorur me sukses. N dekadn e fundit, gjithmon e m shum, po prhapen metodat e prforcimit t strukturave me ndihmn e materialeve t prbr (kompozit). N literaturn teknike, kto materiale emrtohen FRP (Fiber Reinforced Polymer, Fibra Prforcuese Polimere). Jan materiale me rezistenc t lart n trheqje, t cilat lidhen me siprfaqen e nj elementi strukturor, duke e prforcuar at. M te prhapura jan FRP t prgatitura me fibra t karbonit.

1.3 QELLIMI Qllimi i ksaj teme sht studimi i materialeve t prbr

(kompozit) FRP, prshkrimi i vetive t tyre fiziko - mekanike, prshkrimi i teknologjis s prodhimit t materialeve kompozit dhe i teknikave t prforcimit t elementve betonarme nprmjet tyre. Llogaritja e elementve betonarme t prforcuar me FRP


(Fiber Reinforced Polymer), si edhe prshtatja sizmike e strukturave ekzistuese me an t FRP.

FRP, n prgjithsi, prdoren edhe n strukturat e elikut, t drurit, n strukturat me muratur tulle. N kt punim do t prqndrohemi vetm n prdorimin e tyre n strukturat betonarme.

Figura 1.1 Fibrat prbrse t FRP

1.4 PERMBAJTJA E TEMES

Punimi i tems sht menduar i ndare n katr pjes kryesore. Pjesa e par: Njohuri t prgjithshme. Vetit fiziko -

mekanike t FRP. Pjesa e dyt: Teknologjia e prodhimit t FRP dhe teknikat e

realizimit t prforcimit me FRP. Pjesa e tret: Prforcimi i elementve t veant

betonarme. Pjesa e katrt: Prshtatja sizmike e strukturave betonarme

nprmjet FRP.


Figura 1.2 Fija e flokut (me diametr m t madh) dhe fija q formon fibrat

1.5 KU PERDOREN FIBRAT PERFORCUESE POLIMERE (FRP - FIBER REINFORCED POLYMER)?

Fibrat prforcuese polimere (FRP) prdoren n prforcimin apo riparimin e strukturave ekzistuese, si edhe n prshtatjen sizmike t tyre.

Prforcimi i strukturave ekzistuese mund t jet i nevojshem pr kto arsye:

materialet prbrs t strukturs jan vjetruar struktura sht dmtuar nga faktor veprues aksidental, ku

mund t prmendim zjarrin, automjetet, korrozionin, etj. sht rritur ngarkesa e prkohshme (p.sh. mund t jen

vendosur pajisje t rnda n reparte industriale, sht rritur ngarkesa e trafikut n ura, etj.)

jan br ndryshime arkitektonike, t cilat detyrojn ndryshime strukturore

jan br gabime n projektim jan br gabime n zbatim kan ndryshuar kodet (normat) e projektimit dhe t zbatimit,

vecanrisht normat antisizmike Fibrat prforcuese polimere (FRP) prdoren n element betonarme

n prkulje, t zakonshm dhe t paranderur. N elementt q punojn n prkulje, roli i fibrave prforcuese polimere, sht rritja e aftsis


mbajtse, si kundrejt momentit prkuls, ashtu edhe ndaj forcave prerse.

Fibrat prforcuese polimere prdoren edhe pr prforcimin e kolonave betonarme. N kolonat, roli i tyre konsiston n rritjen e aftsis mbajtse n shtypje jashtqndrore (shtypje me prkulje).

1.6 JANE FIBRAT PERFORCUESE POLIMERE (FRP)?

Simboli FRP (Fiber Reinforced Polymer) tregon nj material t prbr (kompozit) i formuar nga fibrat, t cilat zhyten n nj material lidhs, q quhet matric polimere. Pra, fibrat prforcuese polimere (FRP) nuk prbhen vetm nga fibrat. Fibrat dhe matrica polimere (materiali lidhs), formojn s bashku t ashtuquajturin material t prbr (kompozit), i cili emertohet FRP (Fiber Reinforced Polymer). Sa her q do t prmendim termin FRP, do t kemi parasysh materialin e prbr (kompozit), i cili prmban fibrat (elementi prforcues) dhe matricn (elementi lidhs).

Fibrat prbjn elementin rezistent ndaj ngarkesave dhe veprimeve. Jan fije apo petza t prbra nga karbon, xham, aramide, poliestr, elik, etj. Ndersa matrica (elementi lidhs), ka pr detyr t proj sforcimet n fibra dhe ndrmjet fibrave, ti mbroj ato nga mjedisi prreth dhe t proj sforcimet nga FRP n elementin q prforcohet.

Karakteristikat mekanike t kompozitve varen nga disa faktor t ndryshm:

nga vetit mekanike t vet fibrave nga natyra e tyre nga teknologjia e prdorur pr ti prodhuar nga gjatsia e tyre nga sasia e tyre nga lloji i matrics lidhse

Nganjher, optimizimi i nj parametri on n keqsimin e nj tjetri. P.sh. gjatsia e fibrave sht nj element baz pr primin e sakt t sforcimeve, pasi lidhet drejtprdrejt me ankorimin (kapjen) n matric. Pr kt arsye sht e nevojshme t mos ulet gjatsia e fibrave posht nj gjatsie minimale. Nga ana tjetr, pr ti br sa m homogjene karakteristikat mekanike t materialit kompozit, duhet t realizohet nj shprndarje sa m e mir e fibrave t shkurtra n matric. Kjo gj realizohet me an t nj przierje energjike. Shpesh kjo przierje sht


aq energjike sa on n coptimin e fibrave duke zvogluar gjatsin e tyre.

N prgjithsi FRP prbhen nga fibra me rezistenc m t lart por me deformime kufitare m t vogla se matrica.

Nga sa u shpjegua m sipr arrihet n prfundimin se FRP prbhen nga dy materiale me natyr krejtsisht t ndryshme, lehtsisht t dallueshm nga njri tjetri. Vetit fiziko mekanike t ktyre materialeve jan krejtsisht t ndryshme nga njra tjetra. Megjithat, materiali i prbr (kompozit), q formohet, ka veti fiziko mekanike t tjera, t ndryshme nga elementt q e prbjn. Figura 1.3 e pasqyron n mnyr cilsore (logjike) at q u prmend m lart.

Figura 1.3 Varsia sforcim deformim pr fibrat, matricn dhe FRP

N tabeln 1.1 tregohen, pr qllime krahasimi, vlerat mesatare t disa vetive mekanike t FRP nj drejtimshe. Jan FRP t realizuara me fibra karboni dhe matric, prandaj marrin emrtimin CFRP. N kt rast simboli C tregon karbonin. Vihet re, se vlerat e modulit t elasticitetit dhe t sforcimeve shkatrruese t FRP, n drejtimin e fibrave jan m t vogla se vlerat prkatse t fibrave. Nderkoh q vlerat e deformimeve t fundme n trheqje t fibrave dhe FRP jan afersisht t barabarta.


Moduli i elasticitetit

(Gpa) Sforcimi shkatrrues

n trheqje (MPa)

Deformimi i fundm i shkatrrimit

(%) FRP Fibrat FRP Fibrat FRP Fibrat

CFRP (me veti t ulta)

160 210-230 2800 3500-4800

1.6 1.4-2

CFRP (me veti t larta)

300 350-500 1500 2500-3100

0.5 0.4-0.9

Tabela 1.1 Vetit fiziko mekanike t CFRP dhe te fibrave t karbonit

FRP jan n prgjithsi materiale anizotrop (veti t ndryshme n

drejtime t ndryshme). Kshtu, vetit fiziko - mekanike t FRP varen nga sistemi i referimit. Zakonisht akset e sistemit t referimit pranohen si n figurn 1.4.

Figura 1.4 Akset e referimit t FRP

Lloji i materialeve q prbjn FRP, ndikon drejtprdrejt n vetit e tyre. Pr t prftuar nj FRP me rezistenc t lart mekanike nuk sht e mjaftueshme t prdoren fibra me rezistenc te lart. Duhet t sigurohet nj lidhje dhe bashkveprim i mir midis fibrave dhe matrics. Lidhja dhe bashkveprimi i duhur midis fibrave dhe matrics arrihet me an t prdorimit t nj elementi t tret prbrs t FRP, q nuk sht gj tjetr, vese nj shtres shum e holl, e cila rrethon siprfaqen e fibrave. Ky trajtim siprfaqsor i fibrave on n pranin e nj materiali t tret prbrs, i cili sht ndrmjetsi midis fibrave dhe matrics. Shiko figurn 1.5. Ndrmjetsi sht nj shtres shum e holl, e realizuar n siprfaqen e fibrave. Ai nuk luan nj rol t drejtprdrejt n vetit fiziko mekanike t FRP, por sht shum i rndsishm n prdorimin e suksesshm t tyre.


Figura 1.5 Prbrsit e FRP

1.7 LLOJET E FIBRAVE Fibrat q prdoren m shum jan:

Fibrat e xhamit Fibrat e karbonit Fibrat aramide Fibrat polivinil alkol

Fibrat e xhamit prfaqsojn tipin m t prhapur, pr shkak t

kostos s ult t tyre. Shnohen zakonisht me simbolin GFRP. Kan rezistence t lart n trheqje dhe nj aftsi shum t mir pr t prballuar agjentt kimik. Kan nj modul elasticiteti t ult dhe nj rezistenc n lodhje relativisht t ult. Prdoren kryesisht pr FRP me performanc t mesme deri n t lart. Xhami prbhet kryesisht nga SiO2 me struktur tetraedrike SiO4. Shtohet gjithashtu edhe oksidi i aluminit dhe jone metalesh pr t lehtsuar prpunimin dhe pr t prmirsuar vetit fiziko - mekanike.

N treg gjenden kto lloj xhamesh pr fibra: Xham i tipit E. Prbhet nga silikate t kaliumit. Ky lloj xhami

mbulon 80 90% t prodhimit t fibrave. Nuk prmban bor. Ka rezistence t lart ndaj sulmeve t acideve.

Xham i tipit S. Prbhet nga silikate t magneziumit. Zotron rezistence t lart edhe n temperatura t larta. sht i ndjeshm ndaj sulmeve t bazave. Fibrat me xham t tipit S kan nj rezistenc m t lart n trheqje se fibrat me xham t tipit E. Shiko tabeln 1.


Xham i tipit C. Prbhet nga karbonat i kaliumit. sht shum i

prdorshm pr shkak t qndrueshmris ndaj korrozionit. Xham i tipit AR. sht i leht dhe shum rezistent n mjedise

alkaline. Fibrat e xhamit, n dallim nga ato t karbonit, jan aktive vetm n

siprfaqe dhe nuk bashkveprojn me ujin. Kan nevoj vetm pr nj flet filmi mbrojtse pr ti mbrojtur nga lagshtia. sht vn re se siprfaqja e fibrave t xhamit prmban boshllqe mikroskopike. Ajri i lagsht prmban dioksid karbonati, i cili vepron dhe rrit boshllqet dhe sforcimet duke uar n shkatrrimin e fibrs. Ekspozimi ndaj nj mjedisi me pH t lart mund t oje n plakjen e fibrave dhe shkatrrimin e tyre me kalimin e kohs. Pr t ruajtur fibrat e xhamit, ato trajtohen me substanca, q kan si qllim kompaktsimin e tyre. Ky trajtim sht shum i prshtatshm pr t rritur durabilitetin e tyre si edhe rezistencn n lodhje. Fibrat e xhamit kan nj sjellje elastike lineare deri n shkatrrim. Shfaqin rreshqitje t paprfillshme. Fibrat e xhamit mund t dmtohen n nj mjedis alkalin. Prdorimi i tyre nuk kshillohet n kto mjedise.

Fibrat e xhamit gjenden edhe n formn e nj flet shum t holl q quhet mat. Shiko figurn 1.6. Nj mat mund t jet i prbr nga fibra t vazhdueshme t shkurtra me gjatsi 25 50mm, t cilat vendosen n mnyre rastsore n nj plan dhe lidhen midis tyre me lidhs kimik. Gjersia e nj mat sht 5 200cm. Pesha e tyre 0.5kg/m2.

Fibrat e xhamit kan modul elasticiteti m t vogl se fibrat e karbonit dhe fibrat aramide dhe nj rezistenc n frkim modeste. Kjo gj krkon nj kujdes t veant gjat manipulimit me to.

Fibrat e karbonit mund t prftohen duke u nisur nga bitumi. Ato

mund t jen nj derivat i distilimit t nafts. Shnohen me simbolin CFRP. Prdoren pr FRP me performanc t lart. Karakteristikat e larta mekanike t fibrave t karbonit rrjedhin nga struktura e tyre molekulare gati e prsosur. Duhet patur parasysh se kto fibra prodhohen n temperature t lart, mbi 1000C. Kjo gj ndikon n mnyr t drejtprdrejt n strukturn e tyre kristalore.


Figura 1.6 Fibrat e xhamit

N varsi t kesaj strukture fibrat e karbonit ndahen n fibra me modul elasticiteti t lart dhe me rezistenc t lart. Fibrat me modul elasticiteti t lart kan rezistenc m t vogl dhe anasjelltas. Kto veori lidhen me vendosjen e shtresave gjashtkendore t grafitit. Shiko figurn 1.7.

Figura 1.7 Struktura e fibrave t karbonit me modul elasticiteti t lart Nse shtresat paraqesin nj sjellje dhe bashkveprim midis tyre, tre

prmasor, ather materiali i prftuar sht grafiti. Nse lidhja midis shtresave sht e dobt dhe ato paraqesin nj sjellje dhe bashkveprim midis tyre, dy prmasor, ather materiali i prftuar sht karboni.

Fibrat e karbonit me modul elasticiteti 2100000daN/cm2 krkojn q shtresat e ngurta t grafitit t vendosen paralelisht me akset e fibrave. N fakt orientimi i realizuar i shtresave t grafitit prcakton edhe modulin e elasticitetit t fibrs.

Edhe bitumet prdoren pr prodhimin e fibrave t karbonit me modul t ult elasticiteti (rreth 500000daN/cm2), i cili rritet m tej me ndihmn e nj trajtimi termik n temperatura t larta 1000C deri n 3000C. Rezistenca m e lart arrihet pr temperatura m t ulta se ato q duhen pr t arritur modulin m t lart t elasticitetit.


Fibrat e karbonit mund t ngopen leht me rezin. Vese, fillimisht

duhet t trajtohen n siprfaqe, pr t permirsuar lidhjen me rezinn. Fibrat e karbonit gjenden n formn e kavove (fibra t ndrthurura

n form grsheti), ose shiritave me fibra paralele. Numri i fijeve n nj kavo lviz rreth 1000 2000 cop. Petzat e fijeve t karbonit kan nj trashsi 1.2 deri 1.4mm dhe nj rezistenc n trheqje mbi 25000daN/cm2, duke punuar gjithmon n fazn elastike dhe me nj shkatrrim t tipit t thyeshem (fragile, jo duktil). Deformimi relativ n momentin e shkatrrimit sht 1.8%.

Prmasat e paketave me fibra jan t ndryshme n varsi t krkesave t projektit. Gjersia zakonisht sht 50mm, 80mm, 100mm. Gjatsia nga 1 deri 250m.

Fibrat e karbonit kan kosto t lart. Kto lloj fibrash jan shum t prshtatshme pr prforcimin e

elementve betonarme. Arsyet po i paraqesim m posht: Modul elasticiteti i lart, n varsi edhe t tipit t fibrs. Koeficient t bymimit termik t ult. Rreth 50 her m t vogl

se ai i elikut. Rezistenc shum t mir n lodhje. N Japoni jan kryer prova

me sforcime trheqse t barabarta me 87.5% t rezistencs n trheqje t fibrave. Jan kryer 4106 cikle t ngarkim shkarkimit t fibrave me nj amplitud deri 1kN/mm2. Nuk sht konstatuar asnj shkatrrim prej lodhjes.

Rezistenc shum t mir kundr sulmeve t agjentve kimike. Fibrat e karbonit jan zhytur pr tre muaj n nj tretsire e cila i ngjan lengut t pranishm n beton. Kjo tretsire ka nj pH = 10 13.5. Nuk u konstatua asnj zvoglim i parametrave fiziko mekanike t tyre.

Nuk korrodohen. Rezistenc e lart ndaj cikleve t ngrirje shkrirjeve. Rezistenc e lart ndaj zjarrit.

Moduli i elasticitetit sht i ndryshueshem n varsi t tipit t fibrave. Kshtu, pr fibrat prforcuese prej karboni kemi,

tipi S (E > 1600000daN/cm2) tipi M (E > 2100000daN/cm2) tipi H (E > 3000000daN/cm2)

Deformimi relativ i fundm 0.3% 1.8%.


Figura 1.8 Fibra karboni




4

Moduli i elasticitetit i fibrave te karbonit

SM

H

Celik

Figura 1.11 Moduli i elasticitetit t fibrave t karbonit

Sforcimi rrshqits q mund t oj n shkatrrimin e fibrave t karbonit sht shum m i madh se i llojeve t tjera t fibrave. Kjo gj provohet nga provat e shumta laboratorike. Kshtu, jan provuar fibra karboni pr nj periudh kohore prej 10 mij orsh, nn veprimin e nj


ngarkese statike t prhershme t barabart me 70% t rezistencs s fibrave. Pas ksaj u vu re se nuk rezultonte asnj humbje e vetive fiziko mekanike t fibrave. Koeficienti i bymimit termik trthor nuk ka asnj ndikim n llogaritjen strukturore. Si rrjedhoj e ndryshimit midis koeficientve t bymimit termik gjatsor linear midis betonit dhe fibrave t karbonit, mund t priten efekte negative pr lidhjen (ankorimin) e tyre, n rast se kemi ndryshime t menjhershme t temperaturs. N Zvicr (Cyrih) u realizuan dy grupe trarsh. Njri grup, pas 100 cikleve t ngrirje shkrirjeve n temperaturat -25C deri n +20C, u provua n prkulje. Po kshtu u provua dhe grupi tjetr, i cili nuk iu nnshtrua cikleve t ngrirje shkrirjeve. U vu re se n grupin e par plasaritjet ishin shum t pranishme, nderkoh q n grupin e dyt plasaritje nuk kishte fare. Njri nga trart u ftoh deri n temperaturn -60C, s bashku me fibrat e karbonit t ngjitura n t. Nuk u vu re asnj shkputje e fibrave nga trupi i traut dhe as shthurja e fibrave n lidhje me njra tjetrn. Sjellja e ktyre fibrave sht e tipit fragile pa qen n gjendje t absorbojn energji, edhe pse ngarkesat e shkatrrimit jan t mdha.

Fibrat aramide jan me natyr organike. Shnohen me simbolin

AFRP. Karakteristika mekanike kryesore e fibrave aramide sht energjia e lart e thithur n fazn e shkatrrimit.

Paraqesin kto an t mira: rezistenc t mir n kputje dendsi t ult dhe nj raport shum t mir rezistenc/pesh kan nj sjellje duktile t tipit jo linear me deformim

rrjedhshmrie rrotull 0.3 0.5% kan aftsi shum t mira elektro izoluese kan rezistenc t lart ndaj faktorve veprues kimik, me

prjashtim t acideve dhe bazave t forta Kto fibra bjn pjes n klasn e polimereve kristalin t

lngshm. Struktura e tyre lejon nj qndrueshmri t mir pr temperatura nga -100C deri n +100C. Nuk kshillohet t prdoren n temperatura m t larta se 120C. Fibra aramide m e njohur sht PPD T (poli parafenil enetereftalamida).

Kujdes shum i madh duhet t tregohet pr sa i takon sjelljes n shtypje t ketyre fibrave. Shtypja mund t oj n shkatrrimin lokal dhe n humbjen e qndrueshmris (shthurjen) s fibrave. Si pasoj ulet aftsia mbajtse n shtypje dhe n prkulje prej momentit prkuls. Pr kt arsye, fibrat aramide nuk jan t prshtatshme pa u kombinuar m


par me fibra xhami apo karboni, pr prforcimin e guaskave betonarme, tek t cilat ndjehet prania edhe e prkuljes edhe e shtypjes.

Jan t prshtatshme pr prforcimin e kolonave betonarme katrkendore apo rrethore.

Vlerat e modulit te elasticitetit dhe te rezistences n trheqje jan n mes t vlerave prkatse t fibrave t xhamit dhe atyre t karbonit.

Nn veprimin e rrezeve t drejtprdrejta t diellit kto fibra mund t degradohen duke humbur rreth 50% t rezistencs s tyre n trheqje. Sjellja e tyre n fazen elasto - plastike sht e ngjashme me fibrat e xhamit, por rezistenca n shkatrrim e tyre sht shum m e madhe se fibrat e xhamit.

Jan t ndjeshme ndaj lageshtis. Fibrat polivinil alkol prftohen nprmjet nj procesi industrial

shum t thjesht dhe t lir, q konsiston n sapunifikimin t acetatit t polivinilit. Shnohen me simbolin PVA. Kan rezistenc m t ult n krahasim me t gjitha fibrat e tjera, por jan m t pandjeshme ndaj mjediseve alkaline dhe agresorve atmosferik dhe fizik.

N tabeln 1.2 tregohen vetit fiziko - mekanike t disa lloje fibrash prforcuese.

TIPI I FIBRES MODULI I

ELASTIC.

GPa

REZISTENCA NE TERHEQJE

MPa

DEFORMIMI I FUNDEM

%

KARBON 240 760 2500 5700 0.3 1.8

ARAMIDE 62 - 180 3000 4000 1.5 4.4

XHAM (E) 72 - 80 3445 4.8

XHAM (S) 85 4585 5.4

POLIESTER 12 15 2000 3000 9.0 17.0

ELIK 210 250 550 20 30

Tabela 1.2 Vetit fiziko mekanike t disa lloje fibrash

Pavarsisht nga lloji i tyre fibrat mund t ken prmasa gjeometrike

t ndryshme dhe t vendosen n mnyra t ndryshme. Gjatsia e fibrave n prpjestim me prmasat e elementve strukturor lejon klasifikimin e materialeve kompozit si nga pikpamja tipologjike ashtu edhe nga


pikpamja strukturore. Dallojm materiale kompozit me fibra jo t vazhdueshme dhe t vazhdueshme. N rastin e pare gjatsia e fibrave sht m e vogl se gjatsia e elementit strukturor.

Figura 1.12 Varsia sforcim deformim e llojeve t ndryshme t fibrave

N rastin e dyt gjatsia e fibrave sht e barabart me gjatsin e elementit strukturor. Gjatsia e fibrave sht nj element thelbsor pr transmetimin e sakt, t sforcimeve n kompozit, kjo duke e lidhur edhe me gjatsin e ankorimit n matricn polimerike. sht e nevojshme t mos zbritet posht disa gjatsive minimale. Vetit e kompozitve me fibra t shkurtra varen, prve se nga vetit e brendshme t vet prbrsve (fibra dhe matrica), edhe nga sasia, gjatsia mesatare, shprndarja dhe nga orientimi i vet fibrave. Ndonjhere optimizimi i nj parametri sjell prkeqsimin e t tjerve. Nga ana tjetr pr t pasur karakteristika mekanike sa m homogjene t kompozitit prfundimtar, duhet patur nj shprndarje sa m e mir e fibrave t shkurtra n matric, nprmjet nj przierje t mir, shpesh shum energjike, e tille q mund t thyeje vet fibrat duke ia zvogeluar gjatsin mesatare.

Fibrat mund t vendosen n brendsi t matrics (materialit lidhs) sipas nj drejtimi (orientimi) t caktuar. Quhen fibra t orientuara. Ato mund t vendosen edhe n mnyr rastsore. Quhen fibra t paorientuara. Fibrat e orientuara mund t jen paralele midis tyre. Quhen


fibra nj drejtimshe. Fibrat e orientuara mund t vendosen sipas disa drejtimeve. Quhen fibra shum drejtimshe. Duke vendosur njra mbi tjetrn disa shtresa materialesh kompozit realizohen t ashtuquajturat materiale kompozit me shtresa.

N treg fibrat mund t gjenden n kto forma: strand: shirit me fibra t vazhdueshme t paprdredhura (t

pandrthurura) me njra tjetrn. N figurn 1.13 tregohet nj element baz i FRP, q prfaqsohet nga nj fije me diametr 10m. N figurn 1.14 paraqiten fibrat strand.

Figura 1.13 Nj element baz i FRP

Figura 1.14 FRP t tipit strand

yarn: njlloj si lart, vese fibrat jan t prdredhura (t ndrthurura) me njra tjetrn. Shiko figurn 1.15.

Figura 1.15 FRP t tipit yarn

roving: bashkimi i disa strand paralel me njri - tjetrin t prdredhura rreth nj cilindri. Shiko figurn 1.16.

Figura 1.16 FRP t tipit roving


mat: formohet nga fije t prera, t orientuara dhe t bashkuara midis tyre me nj sasi t vogl ngjitsi

fabric: thurje dyprmasore, e cila krijohet duke lidhur midis tyre fibra yarn ose strand

Fijet q prbjn shufrat karakterizohen nga prbrja kimike dhe nga masa pr nj njsi gjatsie. Sipas ISO 2974:2000(E) masa pr nj njsi gjatsie e fijeve shnohet me Tex, (1Tex = 1g/km).

1.8 THURJET PREJ FRP

Deri tani kemi diskutuar pr fibra polimere njprmasore (njdrejtimshe), d.m.th. pr fibra q punojn sipas nj drejtimi. Megjithat, mund t prodhohen edhe thurje (rrjeta) me fibra polimere, t cilat mund t punojn n dy drejtime. N ket rast fibrat prforcuese vendosen sipas dy drejtimeve pingul me njri tjetrin. Kto fibra vendosen n disa shtresa.

FRP ndahen n dy kategori: me nj shtres me shum shtresa

FRP me nj shtres punojn vetm sipas nj drejtimi, i cili prkon natyrisht me drejtimin e fibrave.

FRP me shum shtresa mund t punojn sipas nj drejtimi, apo edhe sipas dy drejtimeve. N rastin e par FRP prbhen vertet nga shum shtresa, por t gjitha fibrat e t gjitha shtresave drejtohen sipas nj drejtimi punues. N rastin e dyt, fibrat vendosen sipas drejtimeve t ndryshme, zakonisht pingule me njri tjetrin. Prftohen n kt mnyr, thurjet prej materialeve kompozit. Vetit fiziko mekanike t thurjeve varen edhe nga kndi i vendosjes s fibrave.

Thurjet rekomandohen n kto raste: pr prforcimet e trarve kundrejt forcave prerse pr veshjet e jashtme t kolonave me seksion katrkndor dhe

rrethor pr prforcimet e elementve me siprfaqe jo t rrafsht

Ekzistojn edhe FRP hibride, me shum shtresa. N kto lloje FRP, shtresat e ndryshme prbhen nga materiale t ndryshme. P.sh. kombinohen fibrat e karbonit me fibrat aramide, apo fibrat aramide me fibrat e aluminit.


Prania e nj force jashtqndrore, shkakton n kolon nj rritje t

deformimeve rrezore dhe t sforcimeve trheqse, vetm n nj pjes t faqes s kolons. Veshja me thurjen prej fibrash polimere e shtrngon kolonn, duke zvogluar deformimet rrezore t saj.

Figura 1.17 Thurje prej FRP

Figura 1.18 Thurje prej FRP


Figura 1.19 Prforcimi i kolons me thurje prej FRP

Figura 1.20 Prforcimi i kolons me thurje prej FRP

1.9 MATRICAT


Matrica, me an rezistencs s saj n prerje, duhet t lejoj

primin dhe shprndarjen e sforcimeve n fibra. Ajo mbron fibrat nga sulmet fiziko kimike, q vijn nga mjedisi. Gjithashtu, ajo lidh fibrat me njra tjetrn, duke kundrshtuar shthurjen e fibrave.

Matrica (materiali lidhs) e nj materiali kompozit mund t prbhet nga polimere, metale, materiale qeramike.

Si pasoj, materialet kompozit mund t klasifikohen: Materiale kompozit me matric polimere ose plastike (NMMC

Non Metal Matrix Composites) Materiale kompozit me matric metalike (MMC Metal Matrix

Composites) Materiale kompozit me matric qeramike (CMC Ceramic

Matrix Composites) Secila prej tre ndarjeve t msiprme mund t ket kufizime n

zbatim, duke marr parasysh sidomos efektet termike n fazen e shfrytzimit. Kompozitt plastik mund t realizohen n nj temperatur deri n 150C. Kompozitt metalik dhe ata prej qeramike mund t arrijn temperaturn 500C deri 1000C.

Matricat polimere jan m t prhapurat, sepse kan rezistenc t lart n trheqje, rezistenc t lart ndaj korrozionit, pesh specifike t ult, jan t thjeshta n realizim, jan ekonomike. N gjendjen e tyre fillestare t paprzier kto matrica kan viskozitet t ult duke lehtsuar procesin e manipulimit me to. Kan aftsi shum t mira lidhse. Kan aftsi t mir rezistuese ndaj agjentve atmosferik. Ant negative t ktyre rezinave jan ndjeshmria ndaj temperaturave t mjedisit, ndjeshmria ndaj lagshtis n fazn e prgatitjes. N vazhdim do ti referohemi vetm matricave polimere. Matrica polimere e prdorur gjersisht pr t prodhuar elementt strukturore kompozit (t prbr) sht nj poliester i pangopur. Kto matrica mund t jen t lngshme apo n form paste. Pas przierjes dhe tharjes kto matrica shndrrohen n materiale solide si xham.

Materialet kompozit me fibra (t llojeve t ndryshme) dhe

matrica polimere quhen ndryshe FRP (Fiber Reinforced Polymers). N varsi t llojit t fibrs s prdorur FRP ndahen:

GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymers), ose edhe GRP (Glass Reinforced Polymers). N kt rast fibrat jan prej xhami.

CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymers), ose edhe CRP (Carbon Reinforced Polymers). N kt rast fibrat jan prej karboni.


AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymers), ose edhe ARP

(Aramide Reinforced Polymers). N kt rast fibrat jan prej aramide.

Matricat polimere ndahen: Matrica (rezina) termongurtsuese Matrica (rezina) termoplastike

Matricat polimere termongurtsuese m t prhapura pr

prgatitjen e FRP jan matricat polimere me baz poliestri, epokside, fenolike. Matricat termongurtsuese paraqiten n gjendje fluide, me mas molekulare t vogel dhe viskozitet t reduktuar. Kto kalojn n gjendje t ngurt, me an t vnies n pun t radikaleve t lira, q veprojn mbi lidhjet molekulare duke i shtuar dhe duke i ruajtur t tilla. Rezinat e kesaj natyre, t krahasuara me polimeret termoplastike, na japin nj stabilitet m t mir termik dhe rezistenc kimike t lart. Shfaqin nj rrjedhshmri t pakt dhe fenomen t reduktuar t relaksasionit, n krahasim me matricat termoplastike. Prgjithsisht matricat termongurtsuese kan koh magazinimi t reduktuar posa t jen shtuar katalizatort. Kan deformim t reduktuar n afrsi t kufirit t kolapsit (shkatrrimit) dhe rezistenc t ult ndaj goditjeve.

N tabeln 1.3 tregohen vetit fiziko - mekanike t disa lloje rezinash termongurtsuese. VETITE FIZIKO -

MEKANIKE 7241

ISOPOLIESTER

980 - 35 VINILESTER

D - 1618 VINILESTER

D - 1222 VINILESTER

Treguesi i fortsis

50 45 45 40

Temp. e prdredhjes (shthurjes) (C)

109 133 119 141

Rezistenca n prkulje (MPa)

125 149 149 113

Rezistenca n trheqje (MPa)

78.6 87.6 89.6 79.4

Moduli i elasticit. (MPa)

3309 3309 3171 3241

Moduli i elast. n prkulje (MPa)

3447 3379 3379 3654

Deformimi n kputje (%)

2.9 4.2 5.2 3.9


Tabela 1.3 Vetit fiziko - mekanike t disa lloje rezinash

termongurtsuese.

N tabeln 1.4 paraqitet nj krahasim i disa lloje rezinash termongurtsuese t lidhura me fibra xhami. Fibrat e xhamit ndodhen n materialin kompozit n t njjtn prqindje n pesh.

VETITE FIZIKO - MEKANIKE

REZINA ORTOFTALIKE

REZINA ISOFTALIKE

REZINA VINILESTER

Prmbajtja e fibrave t xhamit

40 40 40

Treguesi i fortsis - 45 - Rezistenca n prkulje (MPa)

220 240 220


150 190 160

Rezistenca n shtypje (MPa)

- 210 120


5.5 11.7 11.0


6.9 7.6 9.0

Deformimi n keputje (%)

1.7 2.0 -

Tabela 1.4 Krahasim i disa lloje rezinash termongurtsuese t lidhura

me fibra xhami

Midis tyre dallohen rezinat epokside t cilat prdoren gjersisht. Kto lloj rezinash kan veti mekanike shum t mira, rezistenc t lart ndaj korrozionit, jan t thjeshta n prdorim. Tkurren m pak se materialet e tjera (1 deri n 4% t vllimit). Kjo sht shum e rndsishme pr materialet lidhs. Rezinat epokside ndikohen m pak se t tjerat nga prania e ujit dhe ndryshimi i temperaturs. Kto jan rezina termongurtsuese m t shtrenjta se rezinat e tjera komerciale si poliesteret apo vinilesteret. Molekulat gjat reaksionit lidhen me njra-tjetrn duke formuar sistem tre prmasor. Procesi i kapjes (lidhjes) varet nga tipi dhe nga sasia e ngurtsuesit t prdorur. Disa veprojn dhe n temperatur mjedisi, disa krkojn temperatur m t larta. Ndonjher shtohen edhe additive t ashtuquajtur akseleratore (prshpejtues, nxits) pr t rritur shpejtsin e reaksioneve dhe pr t ulur kohn e kapjes s molekulave. Reagenti kryesor prbhet nga lngje me natyr organike me pesh vllimore t ult q prmban nj numr grupesh epokside. Kto


grupe jan unaza t formuara nga atome oksigjeni dhe nga dy atome karboni.

Figura 1.21 Struktura e grupeve epokside Nse reaksioni i ngurtsimit t rezinave epokside ngadalsohet nga

faktor t jashtm (temperatura dhe lagshtia), para se t gjitha molekulat t jen lidhur, rezina ndodhet n t ashtuquajturn gjendje B. N kt gjendje rezina paraqet lidhje t pozicionuara larg njra tjetrs t paafta pr t bashkvepruar, pra faktikisht e pangurtsuar. Fortsia dhe reagimi ndaj shkrirsve varet nga shkalla e zhvillimit t reaksionit t ngurtsimit, i cili mund t prfundoj me kalimin e kohs, duke u ndihmuar nga ngrohja. N kt mnyr nj produkt i prbr nga matrica polimere n gjendjen B me fibra, mund t konsiderohet si nj produkt prforcues dy prmasor.

Rezinat me baz poliestri karakterizohen nga nj viskozitet m i ult n krahasim me rezinat epokside. Rezistenca mekanike dhe vetit lidhse jan m t ulta se ato t rezinave epokside. VETITE FIZIKO - MEKANIKE

7241 ISOPOLIESTER

980 - 35 VINILESTER

D - 1618 VINILESTER

D - 1222 VINILESTER


78.6 87.6 89.6 79.3


3309 3309 3171 3241

Deformimi n kputje (%)

2.9 4.2 5.2 3.9

Rezistenca n prkulje (MPa)

125 149 149 113


3447 3379 3379 3654

Temp. e prdredhjes (shthurjes) (C)

109 133 119 141

Tabela 1.5 Vetit fiziko - mekanike t disa lloje rezinash me baz

poliesteri


N tabeln 1.5 tregohen vetit fiziko - mekanike t disa lloje rezinash me baz poliesteri.

Rezinat (Matricat) termoplastike kan rezistenc m t madhe ndaj goditjeve dhe fenomeneve t thyerjes dhe shfaqin nj fush m t gjer t deformimeve n afersi t kufirit t kolapsit. Prdorimi i rezinave termoplastike paraqet prparsi t tjera n fazn e prodhimit si:

koh e magazinimit e pakufizuar (kur mbrohen nga lagshtia) cikle t shkurtra shkrirjeje (bashkimi) lehtsi n realizim toleranc ndaj dmtimit

Megjithse ka kto prparsi, zhvillimi i tyre brenda kufijve t prdorimit n struktura ka qen i ngadalt. Pengesa m e madhe prfaqsohet nga shkalla e lart e viskozitetit t materialit dhe nga veshtirsia e realizimit t fibrave t vazhduara me nj proces prodhimi konkretisht t mundshm.

Mbushsit dhe aditivt (shtesat), mund ti shtohen polimereve

termoplastike ose termongurtsuese pr ti ulur koston rezins, pr t kontrolluar tkurrjen, pr t prmirsuar vetit mekanike dhe pr t rritur rezistencn ndaj zjarrit.

N zbatimet strukturore, mbushsit prdoren pr t prmirsuar transmetimin e ngarkesave dhe pr t ulur plasaritjet n zonat e paarmuara. Argjila, karbonati i kaliumit CaCO3 dhe fibrat e qelqit jan zakonisht m t prdorshmit n funksion t llojit t aplikimit.

1.10 MATERIALI NGJITES

Realizimi i nj prforcimi me FRP krkon prdorimin e ngjitsve. Zgjedhja e tipit t duhur t ngjitsit, si edhe trajtimi i siprfaqs ku do t vendosen FRP, varen shum nga lloji i FRP si edhe nga elementi ku ato do t vendosen (p.sh. element betonarme, metalik, druri, etj.). Skedat teknike t FRP prmbajn edhe llojin e materialit ngjits q rekomandohet t prdoret. Do t quajm material ngjits, at material gjithmon (ose pothuajse) me natyr polimere, i cili sht i aft t realizoj nj lidhje midis dy siprfaqeve dhe gjithashtu sht i aft proj forca me madhsi t konsiderueshme.


Suksesi i prdorimit t fibrave prforcuese polimere varet nga

ngjitja e tyre n siprfaqen e betonit. Pr kt krahas t tjerave duhet t zgjidhet edhe nj material cilsor ngjits, i cili duhet t siguroj nj lidhje t qndrueshme dhe efikase.

Disa nga krkesat q duhet t plotsojn materialet lidhs jan: duhet t mos tkurren pas tharjes t lidhen me siprfaqen e betonit t mos shkumosen t jen t thjesht n prdorim t jen rezistent ndaj agjentve kimik dhe kushteve t

mjedisit t ken rezistenc t lart ta arrijn kt rezistenc shpejt, brenda 24 orve, pr t

mundsuar prballimin e ngarkesave t jen plotsisht t paprshkueshm nga uji t mos projn rrymn elektrike

Tregu ofron disa lloje materialesh ngjits me baz kimike t ndryshme, si p.sh. poliester, akrilik, etj. Rezinat epokside kan veti m t mira se ngjitsit e tjer:

ofrojn mundsin e ngjitjes s materialeve t ndryshme i shprndajn ngarkesat m njtrajtsisht nuk krijojn pore kosto t ult lidhen m mir me betonin nuk bhen si sapun (xhel) durojn pa i humbur vetit e tyre, pr nj kohe shum t gjat

(disa vite) nuk tkurren ngjiten mir edhe n siprfaqe t lagshta sht ngjitsi m i mir pr drurin

Rezinat epokside q prdoren si ngjits kan kto an t kqija: jan t ndjeshm ndaj kushteve mjedisore (temperatur,

lagshti, etj.) jan t ndjeshm ndaj zjarrit

N rastin e lidhjeve me ngjits mund t dallojm tre mnyra t prishjes s tyre:

shkatrrim pr shkak t mungess s kohezionit shkatrrim pr shkak t mungess s ngjitjes shkatrrim i przier


N rastin e mungess s kohezionit prishja e lidhjes ndodh pr

shkak t shkatrrimit t materialit lidhs. N kt rast mund t themi se procesi i ngjitjes s dy materialeve ka qen ideal. Shiko figuren 1.22.

Figura 1.22 Shkatrrimi pr shkak t materialit lidhs

N rastin e mungess s ngjitjes prishja e lidhjes ndodh pr shkak t humbjes s lidhjes s njrit prej elementve q duheshin bashkuar. N kt rast mund t themi se procesi i ngjitjes s dy materialeve ka dshtuar. Shiko figurn 1.23.

Figura 1.23 Shkatrrimi pr shkak t dshtimit t ngjitjes s dy materialeve

N rastin e shkatrrimit t przier prishja e lidhjes ndodh pr shkak

t shkatrrimit t materialit lidhs si edhe pr shkak t humbjes s lidhjes s njrit prej elementve q duheshin bashkuar. N kt rast mund t themi se procesi i ngjitjes s dy materialeve ka dshtuar. Shiko figurn 1.24.


Figura 1.24 Shkatrrimi i przier Njihen disa lloj mekanizmash q bjn t mundur ngjitjen.

Lidhje (ngjitje) t tipit fizik. Prfshin lidhjet jonike midis molekulave t ngjitsit dhe materialit

q ngjitet. Lidhjet jan t natyrs kimike dhe elektrostatike. Teoria e absorbimit mson se lidhja e mir sigurohet nse ngjitsi sht n gjendje t lag siprfaqen, pra sht n gjendje t shprndahet n t gjith siprfaqen e kontaktit q do t ngjitet.

Lidhje kimike kovalente. Prfshin lidhjet midis molekulave t ngjitsit dhe materialit q

ngjitet. Kur kto lidhje humbasin ather edhe materialet shqiten nga njeri tjetri.

Lidhje difuzive dhe interdifuzive (shprndarese dhe ndershprndarese).

Prfshin lidhjet e atomeve ose t molekulave duke realizuar nj lidhje midis dy siprfaqeve.

Lidhje mekanike. Kjo lidhje shfrytzon frkimin e ndrsjellt midis dy siprfaqeve q

bashkohen. Natyrisht, sa m t ashpra siprfaqet e kontaktit aq m e mir lidhja mekanike.

1.11 KLASIFIKIMI I FRP

FRP mund t klasifikohen n varsi t tipit t rezins, t tipit t fibrave t prdorura, t gjeometris, etj. Nj lloj i klasifikimit t FRP sht ai q lidhet me drejtimin gjatsor t tyre. Kshtu mbi kt baze kemi kt klasifikim:


Tipi A, paraqet t paktn 95% t fibrave t vazhduara t

vendosura n drejtimin gjatsor dhe prqindja vllimore e fibrave m e madhe se 50%.

Tipi B, paraqet t paktn 95% t fibrave t vazhduara t vendosura n drejtimin gjatsor dhe prqindja vllimore e fibrave m e madhe se 30%.

Tipi C, paraqet t paktn 40% t fibrave t vazhduara t vendosura n drejtimin gjatsor dhe prqindja vllimore e fibrave m e madhe se 30%.

Nj tjetr klasifikimi i FRP lidhet me morfologjin e tyre. Nga kjo pikpamje rrjedh klasifikimi i mposhtm:

Sisteme t paraformuar Sisteme t ngopur n vend (n kantier) Sisteme t parangopur

Nga kndvshtrimi mekanik, sistemet e prmendur m sipr jan klasifikuar n baz t vlers s modulit t elasticitetit dhe t sforcimit t shkatrrimit. Kto madhsi vlersohen mbi bazn e nj trheqjeje njboshtore n drejtimin e fibrave. Kto madhsi duhet t shprehen, n rastin e sistemeve t prforcimit t paraformuar, pr nj njsi t siprfaqes s prgjithshme t FRP (fibra + matric). N rastin e sistemeve t realizuar n vend (n kantier) duhet t shprehen pr nj njsi t siprfaqes t vetm fibrave t thata, pa matricn. Vlerat e modulit t elasticitetit dhe t rezistencs n trheqje duhet t rezultojn t qndrueshme me kalimin e kohs edhe pasi FRP ti nnshtrohen veprimeve t agjentve atmosferike.

Sistemet e paraformuar t krijuara nga prbrs t formave t ndryshme (petza, shirita, shufra) prgatiten n fabrik me an t pultruzionit apo me procese t tjera teknologjike.

Sistemet t ngopur n vend (n kantier) prbhen nga flet ose thurje fibrash nj apo disa drejtimshe t ngopur me rezin. Prgatiten drejtprdrejt n vendin e puns.

Sistemet e parangopur prbhen nga flet ose thurje fibrash nj apo disa drejtimshe t parangopur me rezin.

1.12 PROBLEME ZGJIDHEN ME FIBRAT PERFORCUESE POLIMERE (FRP) ?

Nga pikpamja strukturore zgjidhen kto probleme:


Rritja e ngarkess q mund t prballojn elementt betonarme

(trar, soleta, kolona, etj) Zvoglimi i deformimeve Zvoglimi i madhsis s plasaritjeve Nuk mund t zgjidhen n mnyr t drejtprdrejt problemet n

shtypje, pr shkak t puns s fibrave vetm n trheqje Prshtatja sizmike e strukturave

1.13 EPERSITE E PERDORIMIT TE FRP DHE TE THURJEVE PREJ FRP

N krahasim me materialet e tjer, prdorimi i FRP, apo i thurjeve

prej FRP, n prforcimin e elementve strukturor, ka kto eprsi: durabilitet i lart pesh e vogl, afrsisht 25% e peshs s elikut rezistenc e lart prdorim i leht transport i leht rezistenc n lodhje shum e lart impakt arkitektonik i shklqyer t padmtueshme prej bazave rezistente ndaj korrozionit t prshtatshme edhe pr element me siprfaqe jo t rrafsht mundsi e shklqyer pr ti orientuar fibrat n drejtimin e duhur,

sipas krkesave t puns s materialit, n varsi t gjendjes s tij t sforcuar

mirmbajtje e leht dhe e pakt mund t prdoren pr prforcimin e strukturave me vlera

historike, estetike dhe arkitektonike, n t cilat prdorimi i metodave t tjera prforcuese do t conte n cnimin e ktyre vlerave. Si an negative mund t prmendim:

kosto e lart jan materiale t reja dhe ende nuk njihet mir problematika

teknike e tyre, nga ata q i prdorin shfaqen probleme n lidhjen midis FRP dhe elementve

betonarme tek t cilat ato vendosen


PJESA E DYTE

TEKNOLOGJIA E PRODHIMIT TE FRP DHE TEKNIKAT E REALIZIMIT TE PERFORCIMIT ME

FRP

2.1 TEKNOLOGJIA E PRODHIMIT (FABRIKIMIT) TE FRP

Ekzistojn shum metoda pr t patur nj prodhim t besueshm

t FRP. Kto metoda mund t konsiderohen si procese specifike, natyra dhe pajisjet e t cilave na lejojn t kontrollojm gjersisht produktin. N vijim do radhiten proceset m t zakonshme.

1- Punime me kallpe (forma) t hapura a) Punime me dor sht nj nga metodat m t thjeshta dhe m t vjetra pr

prodhimin FRP. Nj mnyr e till nnkupton shprndarjen me dor t materialit t pangopur mbi form apo kallp. Pastaj derdhet me dor sasia e nevojshme e rezins t przier me katalizator, duke realizuar kshtu paraformn. Gjat ketij procesi duhet t shmanget ngjitja e materialit me kallpin, me qllim q m von t ndahen lehtsisht nga njeri - tjetri. Pr kt n siprfaqen e kontaktit me kallpin vendoset nj shtres e holl xheli, rreth 0.35mm e trash (nj rezin e veant q prmban pigmente), e cila ka si qllim t mbroj dhe ta bj shum t lmuar siprfaqen. Xheli mund t jet i ngjyrosur. Kjo gj shmang nevojn e lyerjes s mvonshme t FRP. Kur xheli ka arritur nj gjendje t caktuar soliditeti, ather sht e mundur t shtrohet rezina dhe shtresa e par e fibrave, duke i ngjeshur me nj rul. Nj rulim i kujdesshm shrben pr t kompaktsuar materialin dhe pr t eleminuar flluskat e ajrit q mund t gjenden n t. Vazhdohet me aplikimin e shtresave t rezins dhe t fibrave derisa t arrihet trashsia e dshiruar pr materialin kompozit (t prbr) prfundimtar.

Polimerizimi ndodh gradualisht n temperatur mjedisi. Natyrisht q materiali kompozit i prftuar ka nevoj pr nj stazhonim t prshtatshm. N 60C duhen rreth 8 or ekspozim. Nse maturimi


bhet n temperatura m t ulta, p.sh. n temperaturn e mjedisit, ather do t duhen dit (madje rreth 28 dit pr temperatura rreth 15C) pr tu kryer stazhionimi i plot.

Rezinat m t prshtatshme jan ato epokside dhe prej poliesteri. Shpesh shtohen edhe materiale organike dhe jo organike, si p.sh. argjila, rr, etj., me qllim q t ulet rreziku ndaj zjarrit pr kto materiale.

Prmbajtja e fibrave prforcuese n ket mnyr prodhimi sht relativisht e ult, rreth 30% n pesh.

Kjo metod nuk krkon pajisje t shtrenjta. Kallpet (stampat) nuk u nnshtrohen sforcimeve t mdha. Pr kto arsye kallpet mund t prgatiten prej argjile, druri apo metali. Kjo metod jep rezultate t mira, pa patur nevoj pr ndonj prgatitje shum t lart profesionale t personelit q e zbaton.

Kjo teknologji prodhimi prdoret kryesisht n realizimin e skafeve detare, n aeronautik, depozita lngjesh, etj.

Nga prshkrimi i br del se fazat kryesore t procesit jan dy: shtreszimi polimerizimi (ngurtsimi)

Faza e shtreszimit sht plotsisht manuale. Polimerizimi kryhet n temperatur mjedisi ose n temperatur pak m t lart, por pa ushtruar presion.

Figura 2.1 Punime me dor

b) Punime me sprucim Kjo teknik konsiston n sprucimin e njkohshm n kallp t

rezins dhe fibrave t shkurtra. Rezina nprmjet aspirimit arrin n nj pistolet dhe q aty me an t nj rryme ajri sprucohet mbi kallp t pajisur zakonisht me nj mjet rrotullues pr t lehtsuar shprndarjen


njetrajtshme t materialit q arrin. Fibrat q vijn nga nj bobin, grimcohen nga nj makineri prerse me ajr t kompresuar. Edhe ato sprucohen mbi kallp, njkohsisht me rezinn. Matrica dhe fibrat shtypen m pas me rula. Edhe n kt rast sht parashikuar nj stazhonim prej 8 orsh n nj furre prkatse.

c) Procesi i kompaktsimit nn vakuum Gjat procesit, nj grup fibrash t mbingopura vendosen mbi nj

kallp(forme) me nj ose m shum shtresa. Kto shtresa mbulohen nga nj cip e tejshtrijshme e fiksuar n siprfaqen e kallpit. Krijohet boshllk n brendsi t cips mbrojtse nprmjet nj pompe vakumi. Kur eleminohet ajri, cipa siprfaqsore ngjitet pas pakets s petave duke i kompaktsuar. Ajri q mund t ket mbetur n brendsi hiqet nga palosja e shtresave. N.q.s. matrica rezinoze ngrohet me nj nga mnyrat e mundshme, (p.sh. me nj llamp me rreze infra t kuqe, me avull, etj.) viskoziteti i rezins zvoglohet dhe mund t ndodh dendsimi i saj prpara se t verifikohet shtimi i viskozitetit fal procesit t ngurtsimit.

d) Mbshtjellja Procesi i mbshtjelljes konsiston n ngopjen me matricn rezinoze

t fibrave dhe n mbshtjelljen e tyre n nj cilindr rrotullues. Fibrat e ngopura prshkojn para e mbrapa cilindrin derisa t krijojn nj shtres me trashsin e duhur. Kndi i pjerrsimit t fibrave kontrollohet. Fibrat ndodhen n nj sasi t caktuar n njsin e vllimit. Materiali lihet t ngurtsohet n cilindr dhe m pas hiqet. N kt mnyr prodhohen tuba, shufra n prdredhje, mbshtjellat e raketave, shishe nn presion, bidona, trupi i aeroplanve. Lvizjet e ndrlidhjeve gjat procesit kontrollohen me ann e sistemeve t kompjuterizuara. Mund t prdoret edhe nj sistem shtes pr futjen e fibrave t prmasave t vogla dhe/ose t materialeve t veanta pr t shtuar trashsin por me nj kosto m t ult. Si matrica do t prdoren rezinat epokside, poliesteret dhe vinilesteret.

e) Thurja (Grshetimi) Procesi i grshetimit konsiston n bashkimin e dy ose m shum

fijeve derisa t formohet nj struktur e plot. sht e mundur t merren grshetime dy ose tre prmasore. Kto t fundit mund t prdoren pr t krijuar struktura m komplekse.


2- Punime me kallpe (forma) t mbyllura

a) Pultruzioni Pultruzioni prfaqson procesin m t rndsishm t prodhimit t

materialeve kompozit. Ai i siguron produktit prfundimtar karakteristika fiziko mekanike t shklqyera dhe t njtrajtshme dhe si pasoj, ky material rezulton shum i prshtatshm pr zbatimet n fushn strukturore.

Pultruzioni prdor nj proces shum kompleks q varion q nga formimi i matricave t rezins deri n zgjedhjen e tipit dhe menyrs s vendosjes s fibrave prforcuese. Q nga projektimi i fibrave deri n prcaktimin e parametrave t procesit. T gjitha kto jan thelbsore pr t prftuar nj produkt me karakteristika sa m t mira.

Origjina e pultruzionit z fill n vitet 40 t shekullit t 20-t. 15 20 vitet e fundit procesi sht prsosur dhe zhvilluar. Produktet q prftohen nga procesi i pultruzionit kan pesh specifike t ult, veti t mira fiziko - mekanike, rezistenc t lart ndaj korrozionit, izolim elektrik, izolim termik, etj.

Etimologjia e fjals pultruzion shpjegon edhe metodn prkatse t realizimit. Fjala anglosaksone pultrusion tregon q ke t bsh n fakt me nj dalje jasht (extrusion) nn veprimin e nje force pozitive t materialit prforcues. N hyrje t filiers materiali prforcues ndodhet n formn e nje thurjeje. Ai trhiqet dhe detyrohet t kaloje prmes nj vaske ngopjeje n t ciln ndodhet rezin me katalizator, ose ngurtsues. Pas fazs s ngopjes przierja e prftuar kalon n nj dozues, i cili shrben pr larguar rezinn e teprt, e cila kthehet n vask. Me tej n kallp (stamp) i jepet materialit forma prfundimtare. Materiali i prftuar futet n nj furr q siguron polimerizimin (ngurtsimin) e rezins. M tej nj prerse e pret materialin kompozit sipas gjatsis s krkuar.

Zakonisht prdoren fibra xhami t kombinuara me rezin poliesteri, vinilesteri apo epokside. Fibrat m t shtrenjta prej karboni apo aramide prdoren me pak.

Produktet e nj teknike t till jan p.sh. bjellat e pistonave t puseve t nafts, kavo pr beton t paranderur, shufrat pr beton, shirita dhe pllaka pr prforcimin e strukturave (p.sh. nervatura n soleta dhe trar betonarme), forma pr prodhimin e pjesve mekanike q prdoren pr shpime n det t hapur dhe n stabilimentet kimik, palankola dhe pjes pr kornizat e dritareve.


Figura 2.2 Zhytja e fibrave n vaskn me rezin

Figura 2.3 Punime me kallpe t mbyllur b) Stampimi me kundrforma rigjide Procesi i stampimit ka kto karakteristika kryesore:

Kallpet (format) prcaktojn formn dhe trashsin e pjess dhe duhet t jen t riprodhueshm. N shum raste i drejtohemi prdorimit t presave (makinerive stampuese).

Kufiri i prmasave t pjesve prcaktohet nga prmasat e press.

Forca q i duhet dhn presave varet nga tipi i materialit t prdorur dhe varion nga 0.21MPa - 6.21MPa. Kto sisteme prgjithsisht prdorin fibra t shkurtra t shprndara n grupime tre prmasore duke na rezultuar nj produkt afrsisht izotrop, por me veti mekanike m t dobta n krahasim me sistemet q prdorin paketa joizotrope prej fibrash t gjata, t vazhdueshme.


2.2 TEKNIKAT E REALIZIMIT TE PERFORCIMIT ME FRP

2.2.1. Fazat e puns pr realizimin e prforcimit me FRP Prforcimi strukturor i elementve betonarme realizohet me an t

zbatimit t nj apo disa shtresave n form shiriti apo flet prej fibrash t llojeve t ndryshme. Kto shtresa ngjiten drejtprdrejt n strukturn, e cila ka nevoj t prforcohet. Ngjitja realizohet pasi t pastrohet shum mir vendi ku do t vendosen fibrat.

Prforcimet punojn kryesisht sipas dy mnyrave: pr aderenc (prkulje e prerje) pr kontakt (rrethimi i kolonave)

Elementt thelbsor pr nj funksion sa m t mir t prforcimit jan:

Prgatitja e nnshtress mbi t cilin do t aplikojm prforcimin Vendosja e sakt e prforcimit n vepr

Element t till, t unifikuar pr t aktivizuar mekanizma rezistues t hipotezuar, duhet t verifikohen n fazn e kolaudimit me prova jo shkatrruese ose pjesrisht shkatrruese, por me nj monitorim gjat kohs, t t gjith parametrave gjeometrik dhe mekanike ndr t cilat prmendim temperaturn e prforcimit, lagshtin e mjedisit, ecurin e zhvendosjeve dhe t deformimeve, vazhdueshmerin dhe nivelin e dmtimit t fibrave, shtrirjen e difekteve dhe shkputjeve t aplikimit.

Pr nj rezultat t mir t ndrhyrjes s prforcimit me fibra, jan t nvojshme fazat e mposhtme:

1) Shkatrrimi i betonit t dmtuar t jet i kufizuar, brenda shtress mbrojtse ose deri n afrsi t nj shtrese solide rezistente.

2) Hidrolavazhi me presion t lart i siprfaqeve t dmtuara ose si alternativ pastrimi me rr apo pastrimi me furc i siprfaqes.

3) Heqja npermjet nj shpatulle (spatole) metalike t oksideve t mundshme nga shufrat e armaturs (ve n rast se nuk sht zbatuar pastrimi me rr) dhe trajtimi i armaturs s elikut me lla imento antikorrodues, q shtrihet me penel, n dy duar.

4) Rindrtimi i shtress mbrojtse npermjet prdorimit t llaeve tiksotropike me veti t larta mekanike (me rezistenc n shtypje m t madhe se 15N/mm2).

5) Rregullimi i siprfaqes edhe atje ku nuk ka shkatrrim t shtress mbrojtse nprmjet stukos eposidike, duke pasur si


qllim nivelimin e siprfaqes dhe garantimin e aderencs dhe drejtimin e prforcimit n mbshtetje.

6) Aplikim i mundshm i nj shtrese primer t prshtatshem, me baz rezinat eposidike, n funksion t kushteve t mbshtetjes, p.sh. ka apo jo prani t lagshtis.

7) Shtrirje e shtress s par prej rezine eposidike, pr ngjitjen e fibrave t prforcimit. Lyhet siprfaqja e pastruar me rezin deri sa t krijohet nj shtres me trashsi 1mm.

8) Pritet paketa e FRP n gjatsin e dshiruar. Paketa shtrihet n nj tavolin dhe pastrohet me nj solucion t posam. Fibrat duhet t ken peshn e duhur, duke patur kujdes q e gjith fleta e ngopur, e gatshme pr tu vn n vepr, t ket ngjyr homogjene, pa pranin e pjesve t panjomura nga rezina polimerike dhe pa pranin e flluskave t ajrit. Veprimi i ngopjes me materialin ngjits, nuk duhet t modifikoj strukturn origjinale t prforcimit.

9) Brenda kohs s duhur (duhet shmangur tharja e ngjitsit) ngjitet paketa e FRP duke e ngjeshur me rul, deri sa ngjitsi t dal nga t dy ant e pakets s FRP. Ngjitsi i teprt q del gjat ngjeshjes n t dy ant e pakets s fibrave duhet t pastrohet.

10) Shtrimi i nj shtrese t dyt rezin eposidike. Lyhet siprfaqja e betonit me doren e dyt t ngjitsit deri sa t arrije t krijohet nje shtres me trashsi 1 deri 2mm.

11) Prsritja e fazave 8) dhe 9) pr t gjitha shtresat e parashikuara n projekt.

12) Lihet n qetsi deri sa ngjitsi (rezina) t thahet dhe ngurtsohet plotsisht. Si kontroll i fundit realizohet goditja e leht me eki t posam n petzat e ngjitura pr t par se mos jan krijuar boshllqe gjat ngjitjes dhe ngurtsimit. Fibrat e ngjitura mund t lyhen me boj apo t suvatohen.

Duhen patur parasysh rregullat e sigurimit teknik n pun. Kshtu meqense puntori do t duhet t punoj me materiale kimike ai duhet t jet i pajisur me doreza, syze, veshje mbrojtse, etj.

Realizimi i ngjitjes se fibrave duhet t kryhet n nje element me temperatur +5 deri +70 grade celsius. Nuk lejohet realizimi i procesit t ngjitjes jasht ketyre kufijve.

N rast se temperatura e mjedisit sht posht +5C, aplikimi realizohet vetm me an t nj sistemi q garanton kontrollin e temperaturs s mbajtses dhe t temperaturs s polimerizimit t


rezins. Pr kt arsye ajo pjes e elementit ku do t realizohet ngjitja duhet t ngrohet para ngjitjes dhe 48 or pas saj.

N fund t aplikimit duhet t zbatohen t gjitha metodat dhe teknikat e nevojshme, t afta pr t garantuar mungesn e flluskave t ajrit, ngjitjen e prsosur dhe ndertimin e prsosur t fibrave n mbshtetje, prfshir ktu edhe cepat dhe kurbzimet.

N rrethimin (mbeshtjelljen) e kollonave, pr prforcimet n prerje dhe n t gjitha rastet ku prforcimi duhet t mbshtjell cepat apo qoshet, duhet q paraprakisht t kryejm rrumbullakimin e tyre me rreze kurbatur t till q t shmangin prqndrimin e sforcimeve, q mund t provokojn prerje t fibrave.

Ndrhyrja prforcuese duhet t paraprihet nga prova t prshtatshme sklerometrike t realizuara mbi nj numr t mjaftueshm elementsh pr t prcaktuar (n mnyr t pritshme) rezistencn n shtypje t betonit.

Siprfaqja ku do t realizohet ngjitja duhet t jet krejtsisht e that.

T gjith shiritat kompozit t prdorur duhet t kontrollohen, pr ti verifikuar peshn, orientimin e fibrave, pastrtin. Sduhet t ken pluhura n siprfaqe dhe t ruhen n vende t prshtatshme ku t mos shtrembrohen dhe t mos shthuren.

Figura 2.4 Soleta qe do te perforcohet me FRP


Figura 2.5 Prgatitja e FRP n kantier

Figura 2.6 Vendosja e FRP n solet

Figura 2.7 Soleta e prforcuar me FRP


Figura 2.8 Soleta konsol e prforcuar me FRP

Figura 2.9 Prova me ngarkes e solets konsol t prforcuar me FRP

2.2.2. Trajtimi i siprfaqes ku do t vendosen FRP Prgatitja e sakt e vendit ku do t vendosen FRP esht garanci pr

mbarvajtjen e puns. sht shum e rndsishme pr ket t realizohet procesi i kapjes (lidhjes) s FRP me elementin betonarme, ku ato vendosen. Natyrisht, q me rritjen e siprfaqes s kontaktit FRP element betonarme, do t rritet edhe kapja (lidhja) midis tyre. Trajtimi i siprfaqes s kontaktit prmirson ndjeshm kapjen (lidhjen) FRP


element betonarme. Pr kt, me an t veprimeve mekanike, eleminohen nga siprfaqja e kontaktit petzat e imentos, papastrtit, gjurmt e punimeve t mparshme, etj.

Siprfaqja e elementit t treguar n figurn 2.10 sht e paprshtatshme. Ajo nuk mund t shrbej si nje siprfaqe kontakti e pranueshme pr lidhjen FRP element betonarme. Ndonjher, n siprfaqen e kontaktit vrehen copza t mdha inertesh, t cilat ndahen nga trupi i elementit me plasaritje. N ket rast duhet detyrimisht t hiqet plotsisht kjo pjes e elementit.

Disa nga teknikat m t prdorshme pr t prmirsuar siprfaqen e kontaktit jan:

Trajtimi me fur dore Trajtimi me trapano Trajtimi me gur fleksibl Trajtimi me ukitje Trajtimi me rr Trajtimi me uj

Figura 2.10 Gjendja e siprfaqes para vendosjes s FRP Trajtimi me fur dore konsiston n frkimin e siprfaqes me nj

fur dore me fije hekuri. Kjo metod duhet t konsiderohet si nj metod plotsuese e t tjerave. Prdoret pr siprfaqe t vogla, sepse fura largon vetm pjesn siprfaqsore t petzave t imentos dhe jo ato midis inerteve.


Figura 2.11 Fura

Figura 2.12 Trajtimi me fur

Trajtimi me trapano ka nj rendiment dhe efikasitet m t lart se trajtimi me fur dore. Edhe kjo metod nuk arrin t largoj plotsisht petzat e imentos dhe pjest e vogla t palidhura. Mund t konsiderohet nj metod plotsuese e t tjerave.


Figura 2.13 Trajtimi me trapano

Duhet t mbajm parasysh se trajtimi me fur dor apo me trapano, n betonet me rezistenc t lart, mund t krijoj n siprfaqen e kontaktit pjes t lmuara si pasqyr, t cilat jan shum t paprshtatshme.

Trajtimi me gur fleksibl. Edhe kjo metod mund t krijoj siprfaqe t lmuara. Prdorimi i ksaj metode shoqrohet me krijimin e nj sasie t madhe pluhuri q mund t depozitohet n siprfaqen e kontaktit. Pr kt arsye kshillohet nj pastrim me fur.

Figura 2.14 Trajtimi me gur fleksibl




Trajtimi me ukitje kryhet me nje eki t posam. Duke e ukitur siprfaqen, ashprsohet ajo dhe njekohsisht largohen pjeszat e betonit siprfaqsore q nuk jan t lidhura mir me trupin e elementit. Kjo metod sht e prshtatshme pr element jo t degraduar, pasi goditjet me eki mund t ojn n shkatrrim apo prkeqsim t kushteve t elementit.


Figura 2.17 ekii i posam pr trajtimin me ukitje

Figura 2.18 Trajtimi me ukitje

Trajtimi me rr. Konsiston n prgatitjen e siprfaqes s kontaktit me an t goditjes s saj me rr me presion. Rra ka granulometri t ndryshme (diametri i kokrrizave 0.3 1mm). sht nj metod shum e mir dhe efikase. Pikat e dobta t saj jan zhurma e madhe dhe pluhuri me sasi t konsiderueshme.


Figura 2.19 Trajtimi me rr

Figura 2.20 Pompa e rrs

Trajtimi me uj. sht nj metod shum e mir pr t eleminuar t gjitha pjest siprfaqsore t betonit, t palidhura mir me trupin e elementit. Pas ketij proesi nuk lejohet prdorimi i menjhershm i rezinave, por pr sa i takon produkteve me imento kushtet e krijuara jan ideale, pasi kta lidhs krkojn nj siprfaqe kontakti t ngopur me uj.


Figura 2.21 Trajtimi me uj


PJESA E TRETE

PERFORCIMI I ELEMENTEVE TE VEANTE BETONARME

3.1 HYRJE

Prforcimi i nj elementi t veant betonarme, apo i nj strukture t tr, sht nganjher m i vshtir se ndrtimi i saj nga e para. Shqetsimi lidhet me gjendjen aktuale t materialeve prbrs t strukturs, prballimin e ngarkesave gjat kryerjes s punimeve, formn gjeometrike t strukturs, etj. Shpesh nga inxhinieri krkohet q prve prforcimit t nj strukture t kryhet edhe zgjerimi apo lartsimi i saj.

Kur vendoset t kryhet prforcimi i nj elementi t veant betonarme, apo i nje strukture n trsi, duhet t merren parasysh t gjith faktort, q mund t ojn n shkatrrimin e tyre. Prforcimi i nj strukture n drejtim t rritjes se aftsis mbajtse prej momentit prkuls, mund t oj n shkatrrimin e saj prej forcave prerse. Nga ana tjetr, nse prforcojm nj element t veant, i cili sht pjes prbrse e nj strukture t tr, duhet t shikojm se ndodh me elementt e tjer t ksaj strukture, pasi mund t ndodh q t shkatrrohen ata. Pra, mund t themi, q e gjith struktura duhet t studiohet si nj e tr dhe jo e ndar n pjes t veanta. Prforcimi duhet t konceptohet dhe t realizohet i till, q t krkoj, m pas, sa m pak punime pr mirmbajtje.

Meqnse informacioni teknik mbi strukturat e ndrtesave ekzistuese n prgjithsi sht i mangt, kshillohet q struktura t riprojektohet, duke marr parasysh, sa m mir t jet e mundur, kodet dhe normativat teknike, t cilat kan qen n fuqi, kur struktura sht projektuar dhe ndrtuar. Prve ksaj, duhet t kryhet nj kontroll i gjendjes aktuale t strukturs se ndrtess. Projektimi i prforcimit duhet t kryhet detyrimisht n prputhje t plot me normativat n fuqi aktuale.

Koht e fundit edhe krkesat e respektimit t mjedisit po ndrhyjn fort n marrjen vendimit pr ta prforcuar nj ndrtes apo pr ta prishur dhe ngritur nj t re.

3.2 STRATEGJIA E PERFORCIMIT


Kur vendoset q nj struktur do t perforcohet, duhet t mbahen parasysh disa faktor. N figurn 3.1 paraqiten skematikisht arsyet se prse duhet kryer prforcimi.

PE

RFO

RM

ANC

A

KOHA

Performanca fillestaree kerkuar

Performanca e ree kerkuar

Gab

im n

e pr

ojek

tim

Per

forc

imi 1

Per

forc

imi 2

Dem

tim a

ksid

enta

l

Per

forc

imi 3

Figura 3.1 Arsyet prse duhet kryer prforcimi

3.3 PARIME TE PERGJITHSHME BAZE TE PROJEKTIMIT T PERFORCIMIT ME FRP

Pranohet q:

Zgjedhja e sistemit t prforcimit dhe projekti prkats jan br nga inxhinier t specializuar n kt fush.

Projekti sht i sakt, i qart dhe i detajuar. Zbatimi praktik i ktij prforcimi do t kryhet nga punonjs t

specializuar dhe me prvoj n kt fush. Gjat zbatimit do t ket nj mbikqyrje punimesh dhe kontroll

t specializuar.


Materialet e prdorur do t prmbushin t gjitha normat dhe

standartet prkatse. Sistemi i prforcimit i pranuar prmbush krkesat q lidhen

me durabilitetin, shrbyeshmrin, aftsin mbajtse. Sistemi i prforcimit prmbush normat kundr zjarrit. Sistemi i prforcimit vendoset n ato zona, t cilat punojn n

trheqje. Nuk duhet tu besohet FRP pr sa i takon prballimit t sforcimeve shtypse.

Rreziqet q mund t lindin n struktur duhet t studiohen me shum kujdes dhe t mnjanohen. Prforcimi me FRP duhet t mos jet i ekspozuar ndaj ktyre rreziqeve.

Prforcimi me FRP duhet t prballoj edhe dmtimet lokale. Duhet t shmangen ato lloj prforcimesh, t cilat mund t

shkatrrohen pa dhn shenja t dukshme.

3.4 DUKTILITETI

Projektimi i prforcimit t nj strukture duhet t kryhet duke marr parasysh shkatrrimin duktil t saj. Duktiliteti mund t prkufizohet si aftsia q ka struktura pr tu deformuar dhe njkohsisht pr t prballuar ngarkesat. sht e rndsishme t dallohet duktiliteti i materialit nga duktiliteti i strukturs. Duktiliteti i materialit dhe i strukturs nuk kan gjithmon varsi t drejtprdrejt dhe materialet elastike mund t rritin duktilitetin e strukturs.

Nj tra betonarme, i armuar me shufra eliku, q punon n prkulje sht nj element me sjellje duktile. Megjithat, ky tra nn veprimin e nj ngarkese t prhershme, q shkakton sforcime n vlera t larta, shtypse dhe trheqse, n armaturn e elikut, mund t shkatrrohet n mnyr t thyeshme, jo duktile. Le ta shqyrtojm prsri kt tra, nn veprimin e t njjts ngarkes, por kt rradh t prforcuar me nj FRP. Prforcimi do t mundsoj zvoglimin e sforcimeve n armaturn e elikut. Shkatrrimi nuk do t vij si pasoj e lodhjes. Sjellja duktile do t prmirsohet.

N shum raste, prforcimi prqndrohet n rritjen e aftsis mbajtse t nj strukture apo elementi kundrejt momentit prkuls. Nuk duhet harruar asnjher edhe veprimi i forcave prerse. Shkatrrimi nga forca prerse sht i tipit t thyeshm, me pak ose aspak shenja t dukshme. Kshtu, krahas prforcimit q synon rritjen e aftsis mbajtse t nj strukture apo elementi kundrejt momentit prkuls duhet


kontrolluar edhe aftsia mbajtse e tij kundrejt forcave prerse. Nse sht e domosdoshme duhet t kryhet edhe prforcimi q synon rritjen e aftsis mbajtse t nj strukture apo elementi kundrejt forcave prerse. Nj prforcim i till prve t tjerave do t prmirsonte edhe sjelljen duktile t elementit apo t strukturs.

3.5 DURABILITETI (JETEGJATESIA)

Nj struktur konsiderohet durabile (jetgjat), nse duke i kryer nj mirmbajtje t zakonshme, arrin t ruaj gjat gjith jets se dobishme t strukturs, aftsin mbajtse, qndrueshmrin dhe shrbyeshmrin (funksionalitetin). Durabiliteti apo jetgjatsia mund t prkufizohet si ruajtja e karakteristikave fiziko mekanike t strukturs, t materialeve prbrs t saj, gjat gjith jets se dobishme t strukturs. Durabiliteti sht nj karakteristik shum e rndsishme pr t ruajtur nj nivel t caktuar sigurie gjat kohs q ekziston struktura apo vepra inxhinierike.

Prforcimi me FRP duhet t projektohet dhe realizohet n mnyr t till q degradimi i pritshm gjat jets se dobishme t strukturs s prforcuar, t mos e ul performancn teknike t saj posht nj niveli t caktuar, duke marr parasysh si kushtet mjedisore ashtu edhe mirmbajtjet e mundshme t strukturs.

Pr t siguruar durabilitetin (jetgjatsin) e prforcimit duhet t mbahen parasysh:

qllimi i prdorimit t strukturs kushtet mjedisore prbrja, vetit dhe performanca e materialeve ekzistuese dhe

materialeve t rinj lloji i prforcimit cilsia e zbatimit t tij masat mbrojtse t veanta q mund t merren pr t ruajtur

strukturn n prgjithsi apo prforcimin n veanti, si p.sh. mbrojtja kundr zjarrit

mirmbajtja FRP jan shum jetgjata n shum aspekte. Njra nga prparsit

m t mdha t FRP me fibra karboni (CFRP) sht q nuk korrodohen. Durabiliteti i FRP lidhet direkt me matricn e tyre. Matricat polimere epokside jan m t prshtatshmet pr sa i takon durabilitetit. Matricat epokside nuk thithin uj. Kjo lloj matrice mund t shkatrrohet nga rrezet


ultravjollc. Megjithat, duke i shtuar asaj aditiv (shtesa) t posam, mund t shmanget edhe rreziku i shkatrrimit nga rrezet ultravjollc. FRP duhet t mbrohen nga zjarri. Megjithat FRP i durojn zjarrit m mir se pllakat e elikut. Kjo edhe pr shkak t prueshmris m t ult termike t FRP.

N qoft se fibrat e karbonit t parrethuara nga matrica bien n kontakt me elikun ekziston rreziku i korrodimit. Pr sa koh q matrica rrethon fibrat e karbonit ky rrezik shmanget.

Prueshmria elektrike mund t jet nj rrezik pr shkatrrimin e FRP. Pr t shmangur kt kshillohet tokzimi i elementve t prforcuar me FRP.

3.6 MARREDHENIET SFORCIM DEFORMIM T FRP

FRP punojn n fazn elastiko-lineare deri n shkatrrim. N rastin e gjendjes s sforcuar plane, si n figurn 3.2, marrdhnia sforcim deformim sht e tipit:

Figura 3.2 Gjendje e sforcuar plane

tt

tll

ll EE

1

= (1)

tt

ll

ltt E

1

E+

= (2)


ltlt

lt G1

= (3)

N kto shprehje l dhe t jan akset natyrore t materialit ortotrop

(rasti i nj materiali me fibra ku fibrat jan vendosur sipas dy drejtimeve pingule). Akset natyror prputhen me drejtimet e vendosjes se fibrave. El dhe Et jan prkatsisht modulet e Jungut sipas drejtimeve l dhe t. lt dhe tl jan koeficientt e Puasonit, sipas drejtimeve lt dhe tl. Glt sht moduli i elasticitetit tangencial. Bazuar n simetrin e matrics s fleksibilitetit rrjedh:

tl

lt

t

l

EE

= (4)

Mund t ndodh q akset natyrore l dhe t t mos prputhen me

akset e sistemit t referimit. Shiko figurn 3.3.

Figura 3.3 Gjendje e sforcuar plane, akset nuk prputhen me akset e referimit

N kt rast kemi kto shprehj t ndryshuara:

xy1yy

yxx

xx EE

1+

= (5)


xy2xx

xyy

yy EE

1+

= (6)

xyxy

y2x1xy G1

++= (7)

t

422

l

lt

ltl

4

x Esin

cossinE

2G1

Ecos

E1

+

+

= (8)

t

422

l

lt

ltl

4

y Ecos

cossinE

2G1

Esin

E1

+

+

= (9)

+

++

= 2sin

E1

E1

G2cos

G1 2

t

tl

l

lt

lt

2

xy

(10)

++

+

=

=

2sin

G1

E1

E1

41

EEE2

ltt

tl

l

lt

t

lt

y

yx

x

xy (11)

+

= 2sin2cos

E2

G1

21

Ecos

Esin

l

lt

ltl

2

t

2

1 (12)

= 2sin2cos

E2

G1

21

Esin

Ecos

l

lt

ltl

2

t

2

2 (13)

Vihet re se n lidhje me akset e referimit q nuk prputhen me

akset natyrore t materialit ortotrop, koeficientt e deformimit linear x dhe y varen nga sforcimet normale x dhe y, si edhe nga sforcimet tangenciale xy. Nga ana tjetr edhe deformimi kndor rrshqits xy varet nga xy dhe nga sforcimet normale x dhe y.

N tabeln 3.1 tregohen disa parametra fiziko mekanik t disa materialeve kompozit.


Materiali Moduli i elastic.

(kN/mm2) Rezistenca (N/mm2)

Dendsia (g/cm3)

Aksial Trthor Tang. Aksiale Trthore Tang. El Et Glt l t lt

Grafit + epoksid

(rez. e lart)

138 6.9 4.5

1517 41 97 1.57

Xham + epoksid

55 14 3.4 1793 41 69 2.00

elik 207 207 79 414 414 241 7.83

Tabela 3.1 Parametra fiziko mekanik t disa materialeve

kompozit

Pr materialin e par t tabels 3.1 raporti rezistenc/pesh sht l/ = 1517/1.57 = 966.24, pr t dytin l/ = 1793/2 = 896.5, pr elikun l/ = 414/7.83 = 52.87.

3.7 PERCAKTIMI I PARAMETRAVE FIZIKO-MEKANIKE T FRP

3.7.1 Shprehjet analitike t parametrave fiziko mekanik t FRP N kt paragraf do t paraqesim shprehjet e prcaktimit t

konstanteve elastike El, Et, lt, tl dhe Glt. Kujtojm se El sht moduli i elasticitetit t FRP n drejtimin paralel me drejtimin e fibrave. Et sht moduli i elasticitetit t FRP n drejtimin pingul me drejtimin e fibrave. lt dhe tl jan koeficientt e Puasonit, sipas drejtimeve gjatsore dhe trthore. Glt sht moduli i elasticitetit tangencial (moduli i rrshqitjes). Kto konstante karakterizojn sjelljen mekanike t materialeve kompozit, duke u nisur nga elementt prbrs t tyre q jan fibrat dhe matricat e llojeve t ndryshme. Kto konstante jan prftuar duke u nisur nga vlersimi i nj natyre mikromekanike t fibrave dhe matricave t llojeve t ndryshme. Kto konstante t llogaritura n kt mnyr bjn t mundur t prcaktohet nj material homogjen ekuivalent.

Karakteristikat mekanike t nj materiali kompozit (t prbr) varen nga prania n vllim e fibrave dhe matrics lidhse. Raportet n vllim t fibrave dhe t matrics prcaktohen si m posht:

Raporti n vllim i fibrave, Vf

Vf = vllimi i fibrave / vllimi i prgjithshm i FRP


Raporti n vllim i matrics, Vm

VM = vllimi i matrics / vllimi i prgjithshm i FRP Natyrisht q Vf + Vm = 1. Moduli i elasticitetit n drejtim t fibrave mund t gjendet duke

pranuar q deformimi i fibrave dhe i matrics n drejtimin e fibrave jan t njjt (f = m = l). N kt rast pranohet nj element me nj vllim prfaqsues t materialit t prbr (kompozit), i cili ndodhet nn veprimin e nj sforcimi t njtrajtshm n drejtim t fibrave l. Shiko figurn 3.4.

Dihet q:

l = L / L (14)

Meqnse fibrat dhe matrica jan element lineare rezulton se:

f = Eff = Efl (15)

m = Emm = Eml (16)

Figura 3.4 Prbrja skematike e FRP

Forca e plote q vepron n seksionin trthor t elementit me vllimin e marr n konsiderat:

P = lA = lAf + lAm = fAf + mAm = l(EfAf + EmAm) (17)


A = Af + Am (18)

Af siprfaqja e seksionit trthor t fibrave Am siprfaqja e seksionit trthor t matrics Duke patur parasysh se:

Vf = Af/A (19)

Vm = Am/A (20)

nga shprehja (17) rrjedh:

l = l(EfVf + EmVm) (21)

Duke shnuar me El modulin e elasticitetit normal t materialit kompozit n drejtim t fibrave, kemi:

l = lEl (22)

Nga krahasimi i shprehjeve (21) dhe (22) rrjedh:

El = EfVf + EmVm (23)

Moduli i elasticitetit normal n drejtimin pingul me fibrat mund t gjendet duke u nisur nga hipoteza baz se fibrat dhe matrica ndodhen nn veprimin e t njjtit sforcim n drejtimin pingul me fibrat (t = f = m).



Dihet q:

t = tEt (24)

f = t/Et (25)

m = t/Em (26)

Deformimi f lidhet me pjesn VfW t elementit. Deformimi m lidhet me pjesn VmW t elementit. Deformimi mesatar t lidhet me t gjith elementin.

tW = fVfW + mVmW (27)

t = (fVf)/Ef + (mVm)/Em (28)

Nga krahasimi i formulave t msiprme rezulton:

1/Et = Vf/Ef + Vm/Em (29)

Koeficienti i Puasonit n planin l t jepet nga shprehja:

lt = fVf + mVm (30)



f koeficienti i Puasonit t fibrave m koeficienti i Puasonit t matrics Moduli i elasticitetit tangencial Glt i materialit kompozit n planin l

t gjendet me formuln:

1/Glt = Vf/Gf + Vm/Gm (31)

Gjithmon sht e kshillueshme q krahas prcaktimit teorik t vlerave t msiprme, t kryhen edhe prova laboratorike. Prova e treguar n figurn 3.7 mund t prdoret pr t prcaktuar vlerat e koeficientve El, lt dhe sforcimin kufitar n trheqje (+)x,ult.

Shnojm me P forcn, me A siprfaqen, x dhe y deformimet.

Ex = x/x = P/(A x) (32)

xy = - y/x (33)

(+)x,ult = Pult/A (34)

Pult forca e shkatrrimit t kampionit laboratorik


Figura 3.7 Prcaktimi i modulit t elasticitetit dhe koeficientit t Puasonit.

N rast se = 0, ather nga shprehja (8) rrjedh:

1/Ex = 1/El (35)

apo:

El = Ex = P/(Ax) (36)

xy/Ex = xy/El = lt/El (37)

lt = xy = -y/x (38)

(+)y,ult = Pult/A (39)

Et = Ex = P/(Ax) (40)

Koeficienti Glt mund t prcaktohet me provn e treguar n figurn 3.7c. N kt rast = 45.


l

lt

tlxlt E2

E1

E1

E4

G1

+= (41)

Sforcimet tangenciale kufitare xy,ult prcaktohen me ndihmn e nj

prove n prdredhje t nj tubi me mure t holl, muret e t cilit jan realizuar me materialin kompozit q po studiohet. Shiko figurn 3.8.

Figura 3.8 Prcaktimi i sforcimeve tangenciale kufitare

xy,ult = Mt,ult/(2r2t) (42)

Mt,ult vlera e momentit prdredhs q on n shkatrrimin e tubit r rrezja e seksionit t trashsia e mureve t seksionit

Deformimet maksimale t rekomanduara pr thurjet prej fibrash

karboni tregohen n tabeln 3.2.

DEFORMIMI MAKS. I PROJEKTIMIT PER THURJET PREJ FIBRASH KARBONI Prforcim n prerje Zgjatimi maks. i projekt. = 0.2%

0.3%


Prforcim n shtypje Zgjatimi maks. i projekt. = 0.4% 0.6%

Prforcim n prkulje Zgjatimi maks. i projekt. = 0.6% 0.8%

Tabela 3.2 Deformimet maksimale t rekomanduara n thurjet prej

CFRP

Pr llogaritjen e modulit t elasticitetit dhe t rezistencs t FRP sipas nj drejtimi t caktuar t nj sistemi t ngopur n vend (n kantier) sht br zakon q t merret n konsiderat siprfaqja e seksionit trthor t fibrave t thata. Kjo gj justifikohet me vshtirsin e prcaktimit t sakt t sasis n vllim t matrics dhe fibrave.

M posht do t trajtojm nj shembull numerik t thjesht, pr t treguar varsin e vetive fiziko mekanike t FRP nga vetit e elementve prbrs t tyre. Supozojm se kemi nj shirit FRP njdrejtimsh me gjersi 100mm (siprfaqja e fibrave Af = 70mm2). Ky shirit sht ngopur me nj sasi rezine. Vetit (moduli i elasticitetit dhe rezistenca n trheqje) e elementve prbrs tregohen n tabeln 3.3.

Fibra Matrica Ef = 220GPa Em = 3GPa ff = 4000MPa fm = 80MPa

Tabela 3.3 Vetit e elementve prbrs t FRP

Tabela 3.4 tregon ndikimin e sasis se rezins n vlerat e vetive

mekanike t FRP.

Af (mm2)

Am (mm2)

AFRP (mm2)

Vf (%)

Vm (%)

EFRP (GPa)

fFRP (MPa)

FRP (%)

AFRP fFRP

(kN)

EFRP AFRP (kN)

70 0 70 100 0 220.0 4000 1.81 280.0 15400 70 30 100 70 30 154.9 2824 1.82 282.4 15490 70 70 140 50 50 111.5 2040 1.83 285.6 15610

Tabela 3.4 Ndikimi i sasis se rezins n vlerat e vetive mekanike

t FRP


N tabeln 3.4

fFRP = ffVf + fmVm (43)

Figura 3.9 shpreh grafikisht tabeln 3.4.

Figura 3.9 Paraqitja grafike e ndikimit t sasis se rezins n vlerat e vetive mekanike t FRP.

Sikurse shikohet nga tabela 3.4 dhe nga figura 3.9 del q vlerat e Ef

dhe ff ndikohen shum nga prania n vllim e fibrave. Pr sa i takon vlerave t forcs kufitare t fundme t shkatrrimit (AFRPfFRP) dhe ngurtsis n trheqje (EFRPAFRP) vihet re se ato nuk ndryshojn shum.

3.7.2 Sistemet e paraformuar Jan FRP t formave t ndryshme t prgatitur n fabrik, t cilt

vendosen (ngjiten) n elementin q do t prforcohet. Vetit mekanike t materialeve kompozit t paraformuar (moduli i elasticitetit dhe rezistenca n trheqje) mund t prcaktohen nga shprehjet e mposhtme:

fFRP = FFRP/AFRP (44)

EFRP = FFRP/(AFRPFRP) (45) FFRP forca kufitare e fundme e shkatrrimit


FRP deformimi kufitar i fundm prkats T dyja vlerat jan prcaktuar eksperimentalisht. AFRP siprfaqja e seksionit trthor t FRP

Kto lloj materialesh kompozit prgjithsisht karakterizohen nga nj vendosje njdrejtimshe e fibrave, e cila lejon t prdoret (me nj prafrim t pranueshm) rregulli i przierjes pr t gjetur vlerat e karakteristikave mekanike t ngurtsis s materialit kompozit. Nj vlersim m i detajuar dhe m i sakt i parametrave fiziko-mekanik krkon kryerjen e provave t shumta laboratorike. Raporti n vllim i fibrave n brendsi t FRP sht 50% deri 70%.

3.7.3 Sistemet e ngopur n vend (n kantier) Prbhen nga flet me fibra q punojn sipas nj drejtimi, apo sipas

disa drejtimeve, t cilat ngopen me rezin. Kjo e fundit luan edhe rolin e ngjitsit t FRP me elementin (p.sh elementin betonarme, profilin e elikut, etj.)

sht e domosdoshme tu referohemi karakteristikave teknike t prbrsve t that (t pangopur) pr t prcaktuar siprfaqen rezistente t fibrave. Meqnse sht e vshtir

Documents

për përforcimin dhe përshtatjen sizmike të strukturave betonarme