KSZTAŁTOWANIE MOSTOWYCH DŹWIGARÓW HYBRYDOWYCH TYPU „KOMPOZYT FRP – BETON”

Pomimo wielu przewag w stosunku do konwencjonalnych materiałów budowlanych, współczesny rozwój zastosowań kompozytów FRP w budownictwie mostowym jest ograniczony ze względu na wysoki koszt początkowy oraz zbyt małą sztywność elementów konstrukcyjnych. W celu redukcji tych ograniczeń od blisko 20 lat w wielu krajach testuje się rozwiązania mieszane (hybrydowe), łączące kompozyty FRP z konwencjonalnymi materiałami budowlanymi, w tym głównie z betonem. Kształtowanie konstrukcji hybrydowej, bazujące na właściwościach poszczególnych materiałów składowych, ma na celu zwiększenie sztywności i redukcję kosztów, bez utraty nośności, lekkości i łatwości budowy mostów z takich dźwigarów. W artykule przedstawiono ewolucję w kształtowaniu hybrydowych dźwigarów mostowych typu „kompozyty FRP – beton” na przestrzeni ponad 20 lat. Podano także podstawowe zasady kształtowania dźwigarów hybrydowych, wynikające z przeprowadzonej analizy, a także wskazano kierunki dalszych badań, niezbędnych w celu upowszechnienia tych innowacyjnych konstrukcji mostowych.

Pełny tekst (pdf)

1. Hollaway L.C., Head P.R.: Advanced polymer composites and polymers in the civil infrastructure. Elsevier, Oxford, 2001.
2. Zoghi M. (ed.): The International Handbook of FRP Composites in Civil Engineering. CRC Press, Taylor & Francis Group LLC, Boca Raton 2014.
3. Cheng L., Karbhari V.M.: New bridge systems using FRP composites and concrete: a state-of-the-art review. Progress in Structural Engineering and Materials, Vol.8, No. 4, 2006, pp. 143–154.
4. Yang L.: Research status of FRP-concrete composite beam/bridge deck systems. Applied Mechanics and Materials, Vols. 587-589, 2014, pp. 1424-1429.
5. Triantafillou T.C., Meier U.: Innovative design of FRP combined with concrete. Proceedings of the First International Conference on Advanced Composite Materials in Bridges and Structures (ACMBS), Sherbrook, Quebec, Canada, 1992, pp.491-499.
6. Deskovic N., Meier U., Triantafillou T.: Innovative design of FRP combined with concrete: long-term behaviour. Journal of Structural Engineering, Vol.121, No.7, 1995, pp. 1079–1089.
7. Deskovic N., Triantafillou T., Meier U.: Innovative design of FRP combined with concrete: short-term behaviour. Journal of Structural Engineering,  Vol.121, No.7, 1995, pp. 1069–1078.
8. Van Erp G.M. Design and analysis of fibre composite beams for civil engineering applications. Proceedings of the 1st ACUN International Composites Conference, Composites: Innovations and Structural Applications. Sydney, Australia, 1999, pp.229-238.
9. Canning L., Hollaway L., Thorne A. M.: Manufacture, testing and numerical analysis of an innovative polymer composite/concrete structural unit. Proceedings of the ICE - Structures and Buildings, Vol.134, No.3, 1999, pp. 231 –241.
10. Fam A.,  Skutezky T.: Composite T-beams using reduced-scale rectangular FRP tubes and concrete slabs. Journal of Composites for Construction, Vol.10, No.2, 2006, pp.172–181.
11. Hulatt J., Hollaway L., Thorne A.:  Short term testing of hybrid T beam made of new prepreg material. Journal of Composites for Construction, Vol.7, No.2, 2003, pp.35–144.
12. Ribeiro M.C.S., Tavares C.M.L., Ferreira A.J.M., Marques A.T.: Static flexural performance of GFRP-polymer concrete hybrid beams. Proceedings of the International Conference on FRP Composites in Civil Engineering. J. G. Teng, Editor, Elsevier Science Ltd., New York, 2001, pp. 1355-1362.
13. Elmahdy A., El-Hacha R., Shrive N.: Flexural behaviour of hybrid composite girders in bridge construction. Proceedings of the Fourth International Conference on FRP Composites in Civil Engineering (CICE2008), Zurich, Switzerland, 2008.
14. El-Hacha R., Chen D.: Behaviour of hybrid FRP–UHPC beams subjected to static flexural loading. Composites Part B: Engineering, Vol.43, No.2, 2012, pp.582–593.
15. Chakrabortty A., Khennane A., Kayali O., Morozov E.: Performance of outside filament-wound hybrid FRP-concrete beams. Composites Part B: Engineering, Vol.42, No.4, 2011, pp. 907–915.
16. Zhao L., Karbhari V.M.: Investigation of stress states and failure mechanisms of a cellular FRP composite bridge deck system. Proceedings of the 16th Annual Technical Conference, American Society for Composites, Blacksburgh, Virginia, 2001, paper No.201, p. 12.
17. Kitane Y., Aref A., Lee, G.: Static and fatigue testing of hybrid fiber-reinforced polymer-concrete bridge superstructure. Journal of Composites for Construction, Vol.8, No.2, 2004, pp. 182–190.
18. Ziehl P., Engelhardt M., Fowler T., Ulloa F., Medlock R., Schell E.: Design and field evaluation of hybrid FRP/reinforced concrete superstructure system. Journal of Bridge Engineering, Vol.14, No.5, 2009, pp.309–318.
19. Hillman J.R.: Investigation of a hybrid-composite beam system. Final Report for High-Speed Rail IDEA Project 23. Transportation Research Board, August 2003.
20. Gutiérrez E., Primi S., Mieres J.M., Calvo I.: Structural testing of a vehicular carbon fiber bridge: quasi-static and short-term behaviour. Journal of Bridge Engineering, Vol. 13, No. 3, 2008, pp. 271-281.
21. Vicaria J.D.J, Diaz D.F., Paulotto C., Bansal A.: An application of the FRP girder bridge technology to cope with logistic difficulties. 37th IABSE Symposium Report, Madrid, 2014 pp.2200-2206.