Determination of limit states of precast beams with large spans in densely ribbed floors, reinforced with CFCC composite tendons

• Autorzy: Gąćkowski Roman

Identyfikatory

DOI

10.15199/33.2025.10.25

Warianty tytułu

PL

Określenie stanów granicznych prefabrykowanych belek o dużej rozpiętości w stropach gęstożebrowych, zbrojonych cięgnami kompozytowymi CFCC

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The aim of the analysis of the limit states of prestressed RS139 beams was to check the possibility of replacing steel tendons with CFCC composite tendons, increasing their load-bearing capacity. Five 3D numerical models of the densely ribbed floors were made, changing the spans from 6 to 15 meters and the number of beams from 1 to 5 in each rib. The results of the analysis based only on numerical models in a graphical and tabular way confirmed the thesis that CFCC tendons can be used in RS139 beams. In the future, the results should be verified by tests in laboratories.

PL

Celem analizy stanów granicznych belek sprężonych RS139 było sprawdzenie możliwości zamiany cięgien stalowych cięgnami kompozytowymi CFCC, zwiększając ich nośność. Wykonano pięć modeli numerycznych 3D stropu gęstożebrowego, zmieniając rozpiętości od 6 do15 metrów oraz liczbę belek od 1 do 5 w każdym żebrze. Wyniki analizy na podstawie modeli numerycznych potwierdziły w sposób graficzny i tabelaryczny tezę, że cięgna CFCC mogą być stosowane w belkach RS139. W przyszłości należy zweryfikować wyniki badaniami w laboratoriach.

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Materiały Budowlane
• Rocznik: 2025
• Tom: nr 10
• Strony: 214--223
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., il., tab,

Twórcy

autor

Gąćkowski Roman

• Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa

• https://orcid.org/0000-0002-4456-3011

Bibliografia

• [1] Grace N..F, Soliman A.K., Abdel-Sayed G., Saleh K.R.J.: Behavior and Ductility of Simple and Continuous FRP Reinforced Beams. Journal of Composites for Construction 1998; vol. 2 (4): 186-194. DOI: 10.1061/(ASCE)1090-0268(1998)2:4(186)
• [2] Grace N.F., Abdel-Sayed G. Ductility of Prestressed Concrete Bridges Using CFRP Strands. Concrete International 1998; vol. 20 (6): 25-30
• [3] Grace N.F., Abdel-Sayed G., Navarre F.C., Nacey R.B., Bonus W., Collavino L. Full-Scale Test of Prestressed Double-Tee Beam. Concrete International 2003; vol. 25 (4): 52-58
• [4] Grace N.F., Tsuyoshi Enomoto, George Abdel-Sayed, Kensuke Yagi, Loris Collavrno: Experimental study and analysis of a full-scale CFRP/CFCC double-tee bridge beam. PCI Journal 2003; vol. 48 (4): 120-139. DOI: 10.15554/pcij.07012003.120.139
• [5] Grace N.F., Singh S.B. Design approach for Carbon Fiber Reinforced Polymer prestressed concrete bridge beams, ACI Structural Journal, 2003, 100 (3), 365-376
• [6] Grace N.F., Sreejith Puravankara, Saju Sachidanandan: Behavior of Prestressed Concrete Box-Beam Bridges Using CFRP Tendons. PCI Journal 2006; 51 (2): 26-41, DOI: 10.15554/pcij.03012006.26.41
• [7] Mossakowski P. Pręty z kompozytów polimerowych z włóknami do zbrojenia betonowych konstrukcji inżynierskich. Drogi i Mosty 2006; vol. 5 (1): 35-52
• [8] Bischoff P., Scanlon A. Effective moment of inertia for calculating deflections of concrete members containing steel reinforcement and fiber-reinforced polymer reinforcement. J. Am. Concr. Inst., 2007, 104 (1), 68-75
• [9] Grace N.F., Tsuyoshi Enomoto, Baah Prince, Mena Bebawy: Innovative CFCC Prestressed Decked Bulb T Beam Bridge System. 18th IABSE Congress: Innovative Infrastructures – Towards Human Urbanism, Seoul, Korea. IABSE Congress Seoul 2012; 196-203, DOI: 10.2749/222137912805110394
• [10] Zdanowicz K., Kotynia R., Marx S. Prestressing concrete members with fibre reinforced polymer reinforcement: State of research. Structural Concrete. Wiley. 2019; vol. 20 (3): 1-14, DOI: 10.1002/suco.201800347
• [11] Peng F., Xue W. Experimental investigation on shear behavior of FRP post-tensioned concrete beams without stirrups. Engineering Structures. Elsevier 2021; vol. 244; Article 112835, DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.112835
• [12] Ortiz G., Oller E., Mari A.R. Experimental study on the performance of fibre reinforced polymer pretensioned concrete beams. Building for the Future: Durable, Sustainable, Resilient 2023; 1123-1132, DOI: 10.1007/978-3-031-32519-9_113
• [13] Yan D., Weichen Xue, Jiafei Jiang: A State-of-the-Art Review on Deformation Performance of Concrete Beams Prestressed with FRP Tendons Under Sustained Loading, Industrial Construction 2024; 54 (6): 1-12
• [14] ACI 440.4R-04: Prestressing Concrete Structures with FRP Tendons (Reapproved 2011), American Concrete Institute, USA, 2011
• [15] ACI 440.1R-03, Guide for the Design and Construction of Concrete Reinforced with FRP Bars, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 2003
• [16] ACI 440.1R-15, Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 2015
• [17] The Canadian Network of Centres of Excellence on Intelligent Sensing for Innovative Structures (ISIS Canada), Design Manual No. 5 – Prestressing concrete structures with Fibre Reinforced Polymers, Winnipeg, Manitoba, Canada, 2008
• [18] CSA A23.1:19/CSA A23.2:19: Concrete materials and methods of concrete construction/Test methods and standard practices for concrete. National Standard of Canada. CSA GROUP 2019
• [19] Tokyo Rope Mfg. Co. Ltd. CFCC quality report, Tokyo Rope Mfg. Co. Ltd., Tokyo 2007, http://www.tokyorope.co.jp
• [20] Mugahed Amran Y.H., Rayed Alyousef, Raizal S.M. Rashid, Hisham Alabduljabbar, Chung-Chan Hung. Properties and applications of FRP in strengthening RC structures. ELSEVIER. Structures. 2018, 16, 208-238
• [21] PKN-CEN/TS 19101:2023-05 Projektowanie konstrukcji z polimerowych kompozytów włóknistych
• [22] Rafieizonooz M., Jang H., Kim J., Kim Ch., Kim T., Wi S., Banihashemi S., Khankhaje E. Performances and properties of steel and composite prestressed tendons – A review. Heliyon 2024; vol.10 (11); e31720. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024e31720
• [23] Wang Z., Han Z., Sun Y., Ma S., Shang H., Sun X. Novel oxidation-induced intelligent fiber for self-repairing of carbon fiber reinforced high-temperature composites. Materials Today Communications 2025; 42 (23) Article 111454. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.111454
• [24] PN-EN 1991-1-1:2004 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 1-1: Oddziaływania ogólne. Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach
• [25] PN-EN 15037-1:2011: Prefabrykaty z betonu – Belkowo-pustakowe systemy stropowe. Część 1; Belki
• [26] PN-EN 15037-2+A1:2011: Prefabrykaty z betonu – Belkowo-pustakowe systemy stropowe. Część 2: Pustaki betonowe
• [27] PN-EN 15037-3:2009: Prefabrykaty z betonu – Belkowo-pustakowe systemy stropowe. Część 3: Pustaki ceramiczne
• [28] PN-EN 13369:2005/A1:2008/AC:2008: Wspólne wymagania dla prefabrykatów betonowych
• [29] PN-EN 1992-1-1:2008 Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu – Część 1‒1: Reguły ogólne i reguły dla budynków
• [30] Musiał M., Grzymski F., Pazdan M., Trapko T. Wybrane problemy zginania żelbetowych stropów gęstożebrowych wg PN-EN 15037. Materiały Budowlane 2022; 11: 116-118
• [31] Pająk Z., Drobiec Ł. Zasady obliczeń stropów gęstożebrowych. XXXIII Ogólnopolska Konferencja Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji. Szczyrk 6-9 marca 2018; 239-293
• [32] Gąćkowski R. Analiza stanów granicznych belek strunobetonowych o dużej rozpiętości w konstrukcjach stropów gęstożebrowych. Materiały Budowlane 2024; 12: 2-7. DOI: 10.15199/33.2024.12.02
• [33] Gąćkowski R.: Tablice i algorytmy do wymiarowania zginanych elementów żelbetowych. VERLAG DASHOFER. Warszawa 2013
• [34] Tran D.T., Pham T.M., Hao H., Chen W. Numerical investigation of flexural behaviours of precast segmental concrete beams internally post-tensioned with unbonded FRP tendons under monotonic loading. Engineering Structures. Elsevier 2021; vol. 249; Article 113341, https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.113341
• [35] Cervenka V., Cervenka J., Rymes J. Numerical simulation of concrete structures – From research to engineering application. fib Design & Construction – Concrete Structures. Part II: Papers on Design & Construction. 2025: No. 002. (41-63)
• [36] Oller E., Murcia-Delso J., Mari A.R., Legasa T. Theoretical model for the shear strength of prestressed concrete beams with FRP tendons. Journal of Composites for Construction 2024; vol. 28 (1). https://doi.org/10.1061/JCCOF2.CCENG-4390
• [37] Derkowski W., Surma M. Zespolenie w sprężonych stropach gęstożebrowych z belkami bez zbrojenia poprzecznego. Materiały Budowlane 2011; 11: 10-14
• [38] Musiał M., Grzymski F., Pazdan M., Trapko T. Wybrane problemy ugięć żelbetowych stropów gęstożebrowych wg PN-EN 15037. Materiały Budowlane 2022; 11: 177‒179. DOI: 10.15199/33.2022.11.51