Mosty z kompozytów FRP

• Druk: Warszawa, 2018
• Autor: Tomasz Siwowski
• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Głównym problemem budownictwa mostowego jest znacząca redukcja trwałości konstrukcji mostowych spowodowana korozją stali i betonu, co prowadzi zazwyczaj do konieczności przedwczesnego generalnego remontu i/lub wymiany (przebudowy) całego mostu. Jednym ze współczesnych rozwiązań tego problemu jest zastosowane do budowy mostów kompozytów konstrukcyjnych FRP (ang. fibre reinforced polymers).
Przez blisko 4 lata autor, wraz z zespołem Zakładu Dróg i Mostów Politechniki Rzeszowskiej prowadził badania naukowe, poświęcone wdrożeniu w polskim mostownictwie tego materiału. Badania te zostały zakończone wdrożeniami w postaci dwóch pierwszych polskich mostów kompozytowych, wybudowanych w ciągu krajowych dróg publicznych. Książka jest podsumowaniem zebranych doświadczeń. Przedstawione w niej zostały wszystkie etapy niezbędne do tworzenia tych innowacyjnych konstrukcji budowlanych.
Treść książki została podzielona na dziewięć rozdziałów. Po wprowadzeniu zawierającym podstawowe definicje oraz ogólną charakterystykę kompozytów FRP wraz z przykładami ich zastosowania w budownictwie mostowym Czytelnicy znajdą rozdziały zawierające przegląd stanu wiedzy na temat polimerowych kompozytów włóknistych, technologii wytwarzania konstrukcji mostowych z tego materiału oraz cech konstrukcyjnych mostów kompozytowych, wybudowanych na przestrzeni ostatnich 40 lat.
Rozdział piąty przedstawia wybrane aspekty analizy mostowych konstrukcji kompozytowych, niezbędne do oceny stanów granicznych i zaprojektowania przęsła mostu kompozytowego oraz jego głównych elementów: dźwigarów głównych i płyty pomostu.
Trzy koleje opisują zasady kształtowania dźwigarów głównych, paneli pomostowych oraz wzajemnych połączeń tych elementów oraz wyniki własnych badań wytrzymałościowych takich konstrukcji.
W rozdziale dziewiątym opisano konstrukcje obu tych obiektów, przedstawiając – oprócz parametrów technicznych – najważniejsze aspekty ich projektowania, opis technologii wytworzenia i budowy, a także wyniki badań statycznych i dynamicznych obu mostów. Zdobyte doświadczenia realizacyjne przy projektowaniu i budowie obu obiektów, uzupełnione przeglądem dotychczasowych zastosowań kompozytów FRP do budowy obiektów mostów w Polsce, pozwoliły autorowi na ocenę krajowych perspektyw rozwoju mostów kompozytowych.
Książkę kończy posłowie, zawierające prognozę rozwoju światowego rynku mostów kompozytowych oraz propozycje kierunków dalszych badań, które zdaniem autora są konieczne, aby w Polsce mogły powstawać bez przeszkód kolejne mosty z kompozytów FRP.

• Kategorie:
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Technika
• Język wydania: polski
• ISBN: 978-83-01-19921-0
• ISBN druku: 978-83-01-19921-0
• Liczba stron: 560

Wykaz oznaczeń   11
Wykaz skrótów     15
Przedmowa  19
1. Wprowadzenie   23
	1.1. Podstawowe definicje   24
	1.2. Ogólna charakterystyka kompozytów FRP   29
	1.3. Zastosowanie kompozytów FRP w budownictwie mostowym     38
	Piśmiennictwo do rozdziału 1   47
2. Kompozyty polimerowe FRP jako materiał do budowy mostów     51
	2.1. Składniki polimerowych kompozytów włóknistych  52
		2.1.1. Włókna  52
		2.1.2. Żywice   60
		2.1.3. Preimpregnaty (prepregi)     68
		2.1.4. Materiały rdzeniowe  69
		2.1.5. Środki pomocnicze, modyfikujące i ochronne     73
	2.2. Własności mechaniczne i fizyczne kompozytów FRP  75
		2.2.1. Rozciąganie     75
		2.2.2. Ściskanie  85
		2.2.3. Ścinanie w płaszczyźnie laminatu   86
		2.2.4. Ścinanie międzywarstwowe  86
		2.2.5. Zginanie  88
		2.2.6. Rozszerzalność termiczna     90
		2.2.7. Tłumienie     91
	2.3. Trwałość zmęczeniowa   91
	2.4. Odporność na pękanie   96
	2.5. Podatność na pełzanie   99
	2.6. Odporność na uderzenie   102
	2.7. Odporność na ogień   107
	2.8. Wpływ oddziaływań środowiskowych     110
		2.8.1. Temperatura     110
		2.8.2. Wilgotność     115
		2.8.3. Środki chemiczne    117
		2.8.4. Promieniowanie UV   118
		2.8.5. Korozja  119
		2.8.6. Synergia wpływów środowiskowych   120
	2.9. Podsumowanie  123
Piśmiennictwo do rozdziału 2   125
3. Technologie wytwarzania elementów konstrukcyjnych z kompozytów FRP      131
	3.1. Wprowadzenie  132
	3.2. Metody laminowania ręcznego      133
		3.2.1. Metoda ręczna otwarta (metoda kontaktowa)      133
		3.2.2. Metoda ręczna zamknięta (metoda worka próżniowego)   134
	3.3. Metody półautomatyczne    136
		3.3.1. Metoda infuzji próżniowej   136
		3.3.2. Metoda prasowania tłocznego      144
	3.4. Metody automatyczne   146
		3.4.1. Metoda RTM    146
		3.4.2. Metoda nawijania ciągłego   148
		3.4.3. Metoda przeciągania (pultruzja)     150
	3.5. Porównanie technologii wytwarzania elementów z kompozytów FRP   154
	Piśmiennictwo do rozdziału 3   156
4. Przegląd konstrukcji mostowych z kompozytów FRP     159
	4.1. Wprowadzenie  160
	4.2. Mosty drogowe  161
		4.2.1. Konstrukcje z laminatów i płyt warstwowych      161
		4.2.2. Konstrukcje z kształtowników pultruzyjnych  167
		4.2.3. Konstrukcje hybrydowe      172
	4.3. Kładki dla pieszych     180
		4.3.1. Konstrukcje z laminatów i płyt warstwowych      180
		4.3.2. Konstrukcje z kształtowników pultruzyjnych  188
	4.4. Pomosty kompozytowe w obiektach mostowych    195
		4.4.1. Charakterystyka ogólna      195
		4.4.2. Rehabilitacja mostów belkowych     196
		4.4.3. Rehabilitacja mostów kratownicowych     201
		4.4.4. Modernizacja mostów zwodzonych   205
		4.4.5. Poszerzanie mostów  210
		4.4.6. Pomosty w nowych obiektach mostowych  210
	4.5. Podsumowanie  215
	Piśmiennictwo do rozdziału 4    227
5. Analiza teoretyczna i podstawy projektowania konstrukcji kompozytowych    235
	5.1. Wprowadzenie  236
	5.2. Mikromechanika kompozytów  239
		5.2.1. Stałe materiałowe laminy     239
		5.2.2. Charakterystyki wytrzymałościowe laminy  243
		5.2.3. Lamina zbrojona dwukierunkowo   246
	5.3. Makromechanika i klasyczna teoria laminacji    247
	5.4. Kryteria wytrzymałościowe  258
		5.4.1. Uwagi ogólne   258
		5.4.2. Kryterium maksymalnego naprężenia  260
		5.4.3. Kryterium Azziego–Tsaia–Hilla     261	
		5.4.4. Kryterium Tsaia–Wu  262
		5.4.5. Nośność kompozytu FRP     264
	5.5. Projektowanie konstrukcji kompozytowych  267
		5.5.1. Podstawy projektowania     267
		5.5.2. Materiałowe współczynniki bezpieczeństwa  270
		5.5.3. Współczynniki konwersji     271	
		5.5.4. Stany graniczne nośności     274
		5.5.5. Stany graniczne użytkowalności     277
	5.6. Analiza pomostu kompozytowego  277
		5.6.1. Opis konstrukcji  277
		5.6.2. Opis materiału   278
		5.6.3. Opis obciążenia  284
		5.6.4. Analiza statyczna pomostu  284
		5.6.5. Analiza wytrzymałościowa pomostu      290
		5.6.6. Sprawdzenie ugięcia pomostu     296
		5.6.8. Podsumowanie analizy pomostu     296
	5.7. Analiza dźwigara kompozytowego  297
		5.7.1. Opis konstrukcji   297
		5.7.2. Opis materiału   298
		5.7.3. Opis obciążenia  300
		5.7.4. Analiza statyczna dźwigara  301
		5.7.5. Analiza wytrzymałościowa dźwigara (SGN)  302
		5.7.6. Sprawdzenie ugięcia dźwigara     306
		5.7.7. Podsumowanie analizy dźwigara     307
	5.8. Wykorzystanie MES do analizy konstrukcji kompozytowych     307
		5.8.1. Uwagi ogólne    307
		5.8.2. Model konstrukcji    308
		5.8.3. Modele materiałów    309
		5.8.4. Model obciążenia   310
		5.8.5. Wybrane wyniki analizy MES    310
		5.8.6. Porównanie obliczeń MES z rozwiązaniem analitycznym   318
		5.8.7. Podsumowanie analizy MES  320
	Piśmiennictwo do rozdziału 5   320
6. Kształtowanie i badania dźwigarów mostowych z kompozytów FRP  327
	6.1. Dźwigary z laminatów i płyt warstwowych   328
	6.2. Dźwigary z kształtowników pultruzyjnych   342
	6.3. Dźwigary hybrydowe „kompozyt FRP – beton”    357
	6.4. Dźwigar kompozytowy z laminatów typu KŁADKA  368	
		6.4.1. Kształtowanie materiałowo-konstrukcyjne dźwigara      368
		6.4.2. Badania wytrzymałościowe dźwigara  371
		6.4.3. Ocena nośności i sztywności dźwigara na podstawie badań     380
	6.5. Dźwigar kompozytowy z laminatów typu COMBRIDGE 1  384
		6.5.1. Kształtowanie materiałowo-konstrukcyjne dźwigara      384
		6.5.2. Badania wytrzymałościowe dźwigara  388
		6.5.3. Ocena nośności i sztywności dźwigara na podstawie badań     391
	6.6. Dźwigar hybrydowy „kompozyt FRP – beton” typu COMBRIDGE 2     393
		6.6.1. Kształtowanie materiałowo-konstrukcyjne dźwigara      393
		6.6.2. Badania wytrzymałościowe dźwigara  39
		6.6.3. Ocena nośności i sztywności dźwigara na podstawie badań     401
	6.7. Podsumowanie  403
	Piśmiennictwo do rozdziału 6   407
7. Kształtowanie i badania pomostów z kompozytów FRP  413
	7.1. Pomosty warstwowe    414
	7.2. Pomosty z kształtowników pultruzyjnych   423
	7.3. Pomosty o konstrukcji mieszanej     431
	7.4. Pomosty hybrydowe „kompozyt – beton”   439
	7.5. Pomost warstwowy typu PANTURA  451
		7.5.1. Kształtowanie materiałowo-konstrukcyjne panelu pomostu     451
		7.5.2. Badania porównawcze paneli pomostu    454
		7.5.3. Badania wytrzymałościowe panelu pomostu  458
		7.5.4. Ocena nośności i sztywności pomostu na podstawie badań     466
	7.6. Pomost warstwowy typu COMBRIDGE     469
		7.6.1. Kształtowanie materiałowo-konstrukcyjne panelu pomostu     469
		7.6.2. Badania wytrzymałościowe panelu   472
		7.6.3. Ocena nośności i sztywności pomostu na podstawie badań     476
	7.7. Podsumowanie  479
	Piśmiennictwo do rozdziału 7   484
8. Kształtowanie i badania połączeń w mostach kompozytowych     493
	8.1. Połączenia w dźwigarach kompozytowych   494
		8.1.1. Uwagi ogólne   494
		8.1.2. Połączenia mechaniczne     497
		8.1.3. Połączenia klejowe    505
		8.1.4. Połączenia mieszane   514
		8.1.5. Porównanie połączeń  515
	8.2. Połączenia w pomostach kompozytowych   518
		8.2.1. Uwagi ogólne   518
		8.2.1. Połączenia elementów w panelu     518
		8.2.2. Połączenia „panel – panel”  521
		8.2.3. Połączenia „panel – dźwigar”  526
	8.3. Połączenia w dźwigarach hybrydowych „kompozyt – beton”     537
	8.4. Badania połączeń w mostach kompozytowych    546
		8.4.1. Uwagi ogólne   . 546
		8.4.2. Połączenie klejowe w dźwigarze kompozytowym  548
		8.4.3. Połączenia klejowe w pomoście kompozytowym  551
		8.4.4. Połączenia sworzniowe w dźwigarze hybrydowym  560
	Piśmiennictwo do rozdziału 8   563
9. Pierwsze polskie obiekty mostowe z kompozytów FRP  573
	9.1. Kładki dla pieszych     574
		9.1.1. Kładka z kształtowników pultruzyjnych    574
		9.1.2. Kładki z kompozytów warstwowych   576
		9.1.3. Pomost kompozytowy kładki stalowej  579
	9.2. Most drogowy typu all-composite     581
		9.2.1. Opis mostu     581
		9.2.2. Wybrane aspekty projektowania mostu    582
		9.2.3. Wytworzenie konstrukcji i budowa mostu  583
		9.2.4. Badania mostu   585
		9.2.5. System monitoringu konstrukcji kompozytowej  592
	9.3. Most drogowy o konstrukcji hybrydowej   595
		9.3.1. Opis mostu     595
		9.3.2. Wybrane aspekty projektowania mostu    597
		9.3.3. Wytworzenie konstrukcji i budowa mostu  599
		9.3.4. Badania mostu   602
	9.4. Perspektywy rozwoju mostów kompozytowych w Polsce  608
	Piśmiennictwo do rozdziału 9   611
Posłowie     617
Wykaz terminów obcojęzycznych  621