Lightweight concrete bridge deck slabs reinforced with GFRP composite bars

• Autorzy: Wiater A. , Siwowski T.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.017.018

Warianty tytułu

PL

Płyty pomostowe z betonu lekkiego zbrojone prętami kompozytowymi GFRP

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Trwałość typowych żelbetowych płyt pomostowych jest kilkukrotnie krótsza od trwałości dźwigarów głównych lub innych podstawowych elementów obiektów mostowych. Jest to związane ze stale wzrastającymi obciążeniami od ruchu drogowego oraz z agresywnością środowiska, potęgowaną koniecznością zimowego utrzymania mostów. W ciągu ostatnich kilkunastu lat opracowano liczne rozwiązania technologiczne, materiałowe i konstrukcyjne, służące wydłużeniu życia technicznego płyt pomostów obiektów mostowych. Należą do nich m.in. zastosowanie betonów lekkich oraz wykorzystanie zbrojenia z prętów kompozytowych. Łącząc ze sobą te dwa materiały w płyty z betonu lekkiego zbrojone prętami kompozytowymi GFRP, można otrzymać synergię wysokiej wytrzymałości i trwałości kompozytu GFRP oraz redukcji ciężaru własnego mostu. W pracy przedstawiono przegląd zastosowań betonu lekkiego i prętów kompozytowych GFRP w płytach pomostowych obiektów mostowych. Zaprezentowano również nieliczne jeszcze prace badawcze nad tym rozwiązaniem konstrukcyjnym, zakończone pierwszym krajowym wdrożeniem na moście drogowym. Podano także kierunki niezbędnych dalszych badań w celu opracowania zasad projektowania oraz umożliwienia szerszego zastosowania tego typu płyt pomostowych.

EN

The durability of typical reinforced concrete bridge deck slabs is several times shorter than the durability of the main girders or other basic elements of bridges. This is due to ever-increasing traffic loads and the aggressiveness of the environment, which is intensified by the need for winter maintenance of bridges. Over the past several years, numerous technological, material and construction solutions have been developed in order to extend the technical life of the deck slabs of bridge structures. These include, among others, the use of lightweight concrete and also reinforcements made of composite bars. By combining these two materials into lightweight concrete slabs that are reinforced with GFRP composites, it is possible to obtain a synergy of high strength and durability of GFRP composite and also a reduction of the self-weight of a bridge. The paper presents an overview of the applications of lightweight concrete and GFRP composite bars in the deck slabs of bridge structures. Limited research on this constructional solution, which was completed with its first national implementation on a road bridge, was also presented. Moreover, the directions of further studies, which are necessary to develop the design principles that would enable wider use of this type of bridge deck slabs, were also provided.

Słowa kluczowe

PL

badania wytrzymałościowe; beton lekki; obiekt mostowy; płyta pomostu; pręt GFRP

EN

bridge; bridge deck slab; GFRP rebar; lightweight concrete; structural testing

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 16, no. 4
• Strony: 279--293
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wiater A.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury, Zakład Dróg i Mostów, ul. Poznańska 2, 35-084 Rzeszów

autor

Siwowski T.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budownictwa, Inżynierii Środowiska i Architektury, Zakład Dróg i Mostów, ul. Poznańska 2, 35-084 Rzeszów

Bibliografia

• 1. Russell H.G.: Concrete bridge deck performance. NCHRP synthesis 333, National Research Council. Transportation Research Board, Washington, D.C., 2004
• 2. Kim H-Y., Kim S-M., Hwang Y-K.: Design of a pultruted GFRP deck for highway bridges. In: The Proceedings of the 2003 ECI Conference on Advanced Materials for Construction of Bridges, Buildings, and Other Structures III, Davos, Switzerland, ECI Symposium Series, Vol. P5, 2003
• 3. GDDKiA, Stan techniczny mostów, 2017, www.gddkia. gov.pl
• 4. Zobel H., Karwowski W.: Kompozyty polimerowe w mostownictwie – pomosty wielowarstwowe. Geoinżynieria – drogi, mosty, tunele, 2, 2006, 42-49
• 5. Frangopol D.M., Ghosn M., Hearn G., Nowak A.: Guest Editorial: Structural reliability in bridge engineering. Journal of Bridge Engineering, 3, 4, 1998, 151-154
• 6. Stewart M.G., Estes A.C., Frangopol D.M.: Bridge deck replacement for minimum expected cost under multiple reliability constraints. Journal of Structural Engineering, 130, 9, 2004, 1414-1419
• 7. Siwowski T.: Pomosty drogowe, Część I. Magazyn Autostrady, wydanie specjalne – jesień 2006, pn.: Mosty – konstrukcja, wyposażenie, utrzymanie, 10, 2006, 30-38
• 8. Siwowski T.: Pomosty drogowe, Część II. Magazyn Autostrady, 11, 2006, 67-72
• 9. PN-EN 206+A1:2016-12. Beton. Wymagania, właści- wości, produkcja i zgodność. Warszawa, 2016
• 10. Nair H., Ozyildirim C., Sprinkel M.: Use of Lightweight Concrete for Reducing Cracks in Bridge Decks. Final Report VTRC 16-R14, Virginia Transportation Research Council, 2016
• 11. Wagner A.: Durability of Lightweight Concrete for Bridge Decks. Master's Thesis, University of Tennessee, USA, 2015
• 12. Siwowski T.: Przykłady zastosowań betonów niekonwencjonalnych w polskim mostownictwie. Geoinżynieria – drogi, mosty, tunele, 4, 2005, 40-46
• 13. Konopska-Piechurska M., Walkowiak R., Weretelnik J.: Zastosowanie technologii betonu lekkiego przy realizacji budowy mostu drogowego w Toruniu. Budownictwo, Technologie, Architektura, 1, 2016, 38-40
• 14. Greene G., Graybeal B.A.: Synthesis and Evaluation of Lightweight Concrete Research Relevant to the AASHTO LRFD Bridge Design Specifications: Potential Revisions for Definition and Mechanical Properties. Federal Highway Administration, Washington, 2012
• 15. Kaszyńska M.: Lekkie betony samozagęszczalne do konstrukcji mostowych. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne, 2, 2009, 68-72
• 16. Szumigała M., Pawłowski D.: Zastosowanie kompozytowych prętów zbrojeniowych w konstrukcjach budowlanych. Przegląd Budowlany, 3, 2014, 47-50
• 17. Mossakowski P.: Pręty z kompozytów polimerowych z włóknami do zbrojenia betonowych konstrukcji inżynierskich. Roads and Bridges - Drogi i Mosty, 5, 1, 2006, 35-52
• 18. Pantelides C.P., Ries J., Reaveley L.D.: Monitoring GFRP Reinforced Precast Deck Panels. 2009 (https:// www.civil.utah.edu/wp-content/themes/cvee-express-theme/pdf/research_areas/structures_1_09.pdf 20.01.2017)
• 19. Gremel D., Koch R.: Holistic approach to reduce the costs of bridge decks using FRP rebar. (http:// docplayer.net/22561537-Holistic-approach-to-reduce-the-costs-of-bridge-decks-using-frp-rebar.html 20.01.2017)
• 20. Koch R., Karst J.: Using GFRP Reinforcing as a cost effective solution to extending the service life of bridge decks: A case study of the Kansas Department of Transportation I-635 Bridges over State Ave in Kansas City, KS. In: Proceedings of 2014 National Accelerated Bridge Construction Conference, December 4-5, 2014, Miami, Florida, 580-589
• 21. Ahmed E., Settecasi F., Benmokrane B.: Construction and Testing of Hybrid Reinforced Concrete Bridge Deck Slabs for the Ste-Catherine Twin Overpass Bridges. ASCE Journal of Bridge Engineering, 19, 6, 2014
• 22. Taylor S., Robinson D., Sonebi M.: Basalt-fibre-reinforced polymer reinforcement. Concrete, 45, 4, 2011, 48-50
• 23. Liu R., Pantelides C.P.: Shear strength of GFRP reinforced precast lightweight concrete panels. Construction and Building Materials, 48, 2013, 51-58
• 24. ACI 440.1R-06 Guide for the design and construction of concrete reinforced with FRP bars. American Concrete Institute (ACI), USA, 2006
• 25. Wiater A., Rajchel M., Siwowski T.: Badania płyt pomostu z betonu lekkiego zbrojonego prętami kompozytowymi GFRP. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury, XXXII, Zeszyt 62, Nr 4, 2015, 469-492
• 26. PN-EN 1992-1-1:2008. Eurokod 2. Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków. Polski Komitet Normalizacyjny, Warszawa, 2008
• 27. Siwowski T., Rajchel M., Kaleta D., Własak L.: Pierwszy w Polsce most drogowy z kompozytów FRP. Inżynieria i Budownictwo, LXXII, 10, 2016, 534-538
• 28. ACI 440.3R-04 Guide Test Methods for Fiber-Reinforced Polymer (FRP) Composites for Reinforcing or Strengthening Concrete Structures. American Concrete Institute (ACI), USA, 2004

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).