Opis
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. Spis treściWykaz 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 Piśmienn