Autor: Tomasz Siwowski
Wydawnictwo: Wydawnictwo Naukowe PWN
Stron: 560
Data wydania: 2018-06-28
Typ: książka
Druk: tak
Wersja elektroniczna: nie
ISBN:
978-8-30-119921-0
28-06-2018
16.5 x 23.5 cm
nie
nie
tak
Publikacja otrzymała wyróżnienie w Konkursie TECHNICUS 2019 w kategorii „książka techniczna”. Konkurs jest organizowany przez Federację Stowarzyszeń Naukowo-Technicznych NOT, a jego celem jest wspieranie i promowanie wydawców oraz autorów, których publikacje książkowe z zakresu techniki wyróżniają się wysokim poziomem merytorycznym i edytorskim.
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.
Książka jest dedykowana przede wszystkim projektantom obiektów mostowych, architektom, a także kadrze technicznej odpowiedzialnej za zarządzanie i utrzymanie sieci drogowej oraz budynków użyteczności publicznej. Będzie także przydatna studentom i doktorantom wydziałów inżynierii lądowej, budownictwa, architektury oraz inżynierii materiałowej politechnik i wyższych szkół zawodowych.
Wykaz oznaczeń
Wykaz skrótów
Przedmowa
1. Wprowadzenie
1.1. Podstawowe definicje
1.2. Ogólna charakterystyka kompozytów FRP
1.3. Zastosowanie kompozytów FRP w budownictwie mostowym .
Piśmiennictwo do rozdziału 1
2. Kompozyty polimerowe FRP jako materiał do budowy mostów
2.1. Składniki polimerowych kompozytów włóknistych
2.1.1. Włókna
2.1.2. Żywice
2.1.3. Preimpregnaty (prepregi)
2.1.4. Materiały rdzeniowe
2.1.5. Środki pomocnicze, modyfikujące i ochronne
2.2. Własności mechaniczne i fizyczne kompozytów FRP
2.2.1. Rozciąganie
2.2.2. Ściskanie
2.2.3. Ścinanie w płaszczyźnie laminatu
2.2.4. Ścinanie międzywarstwowe
2.2.5. Zginanie
2.2.6. Rozszerzalność termiczna
2.2.7. Tłumienie
2.3. Trwałość zmęczeniowa
2.4. Odporność na pękanie
2.5. Podatność na pełzanie
2.6. Odporność na uderzenie
2.7. Odporność na ogień
2.8. Wpływ oddziaływań środowiskowych
2.8.1. Temperatura
2.8.2. Wilgotność
2.8.3. Środki chemiczne
2.8.4. Promieniowanie UV
2.8.5. Korozja
2.8.6. Synergia wpływów środowiskowych
2.9. Podsumowanie
Piśmiennictwo do rozdziału 2
3. Technologie wytwarzania elementów konstrukcyjnych z kompozytów FRP
3.1. Wprowadzenie
3.2. Metody laminowania ręcznego
3.2.1. Metoda ręczna otwarta (metoda kontaktowa)
3.2.2. Metoda ręczna zamknięta (metoda worka próżniowego)
3.3. Metody półautomatyczne
3.3.1. Metoda infuzji próżniowej
3.3.2. Metoda prasowania tłocznego
3.4. Metody automatyczne
3.4.1. Metoda RTM
3.4.2. Metoda nawijania ciągłego
3.4.3. Metoda przeciągania (pultruzja)
3.5. Porównanie technologii wytwarzania elementów z kompozytów FRP
Piśmiennictwo do rozdziału 3
4. Przegląd konstrukcji mostowych z kompozytów FRP
4.1. Wprowadzenie
.2. Mosty drogowe
4.2.1. Konstrukcje z laminatów i płyt warstwowych
4.2.2. Konstrukcje z kształtowników pultruzyjnych
4.2.3. Konstrukcje hybrydowe
4.3. Kładki dla pieszych
4.3.1. Konstrukcje z laminatów i płyt warstwowych
4.3.2. Konstrukcje z kształtowników pultruzyjnych
4.4. Pomosty kompozytowe w obiektach mostowych
4.4.1. Charakterystyka ogólna
4.4.2. Rehabilitacja mostów belkowych
4.4.3. Rehabilitacja mostów kratownicowych
4.4.4. Modernizacja mostów zwodzonych
4.4.5. Poszerzanie mostów
4.4.6. Pomosty w nowych obiektach mostowych
4.5. Podsumowanie
Piśmiennictwo do rozdziału 4
5. Analiza teoretyczna i podstawy projektowania konstrukcji kompozytowych
5.1. Wprowadzenie
5.2. Mikromechanika kompozytów
5.2.1. Stałe materiałowe laminy
5.2.2. Charakterystyki wytrzymałościowe laminy
5.2.3. Lamina zbrojona dwukierunkowo
5.3. Makromechanika i klasyczna teoria laminacji
5.4. Kryteria wytrzymałościowe
5.4.1. Uwagi ogólne
5.4.2. Kryterium maksymalnego naprężenia
5.4.3. Kryterium Azziego–Tsaia–Hilla
5.4.4. Kryterium Tsaia–Wu
5.4.5. Nośność kompozytu FRP
5.5. Projektowanie konstrukcji kompozytowych
5.5.1. Podstawy projektowania
5.5.2. Materiałowe współczynniki bezpieczeństwa
5.5.3. Współczynniki konwersji
5.5.4. Stany graniczne nośności
5.5.5. Stany graniczne użytkowalności
5.6. Analiza pomostu kompozytowego
5.6.1. Opis konstrukcji
5.6.2. Opis materiału
5.6.3. Opis obciążenia
5.6.4. Analiza statyczna pomostu
5.6.5. Analiza wytrzymałościowa pomostu
5.6.6. Sprawdzenie ugięcia pomostu
5.6.8. Podsumowanie analizy pomostu
5.7. Analiza dźwigara kompozytowego
5.7.1. Opis konstrukcji
5.7.2. Opis materiału
5.7.3. Opis obciążenia
5.7.4. Analiza statyczna dźwigara
5.7.5. Analiza wytrzymałościowa dźwigara (SGN)
5.7.6. Sprawdzenie ugięcia dźwigara
5.7.7. Podsumowanie analizy dźwigara
5.8. Wykorzystanie MES do analizy konstrukcji kompozytowych
5.8.1. Uwagi ogólne
5.8.2. Model konstrukcji
5.8.3. Modele materiałów
5.8.4. Model obciążenia
5.8.5. Wybrane wyniki analizy MES
5.8.6. Porównanie obliczeń MES z rozwiązaniem analitycznym
5.8.7. Podsumowanie analizy MES
Piśmiennictwo do rozdziału 5
6. Kształtowanie i badania dźwigarów mostowych z kompozytów FRP
6.1. Dźwigary z laminatów i płyt warstwowych
6.2. Dźwigary z kształtowników pultruzyjnych
6.3. Dźwigary hybrydowe „kompozyt FRP – beton”
6.4. Dźwigar kompozytowy z laminatów typu KŁADKA
6.4.1. Kształtowanie materiałowo-konstrukcyjne dźwigara
6.4.2. Badania wytrzymałościowe dźwigara
6.4.3. Ocena nośności i sztywności dźwigara na podstawie badań
6.5. Dźwigar kompozytowy z laminatów typu COMBRIDGE 1
6.5.1. Kształtowanie materiałowo-konstrukcyjne dźwigara
6.5.2. Badania wytrzymałościowe dźwigara
6.5.3. Ocena nośności i sztywności dźwigara na podstawie badań
6.6. Dźwigar hybrydowy „kompozyt FRP – beton” typu COMBRIDGE 2
6.6.1. Kształtowanie materiałowo-konstrukcyjne dźwigara
6.6.2. Badania wytrzymałościowe dźwigara
6.6.3. Ocena nośności i sztywności dźwigara na podstawie badań
6.7. Podsumowanie
Piśmiennictwo do rozdziału 6
7. Kształtowanie i badania pomostów z kompozytów FRP
7.1. Pomosty warstwowe
7.2. Pomosty z kształtowników pultruzyjnych
7.3. Pomosty o konstrukcji mieszanej
7.4. Pomosty hybrydowe „kompozyt – beton”
7.5. Pomost warstwowy typu PANTURA
7.5.1. Kształtowanie materiałowo-konstrukcyjne panelu pomostu
7.5.2. Badania porównawcze paneli pomostu
7.5.3. Badania wytrzymałościowe panelu pomostu
7.5.4. Ocena nośności i sztywności pomostu na podstawie badań
7.6. Pomost warstwowy typu COMBRIDGE
7.6.1. Kształtowanie materiałowo-konstrukcyjne panelu pomostu
7.6.2. Badania wytrzymałościowe panelu
7.6.3. Ocena nośności i sztywności pomostu na podstawie badań
7.7. Podsumowanie
Piśmiennictwo do rozdziału 7
8. Kształtowanie i badania połączeń w mostach kompozytowych
8.1. Połączenia w dźwigarach kompozytowych
8.1.1. Uwagi ogólne
8.1.2. Połączenia mechaniczne
8.1.3. Połączenia klejowe
8.1.4. Połączenia mieszane
8.1.5. Porównanie połączeń
8.2. Połączenia w pomostach kompozytowych
8.2.1. Uwagi ogólne
8.2.1. Połączenia elementów w panelu
8.2.2. Połączenia „panel – panel”
8.2.3. Połączenia „panel – dźwigar”
8.3. Połączenia w dźwigarach hybrydowych „kompozyt – beton”
8.4. Badania połączeń w mostach kompozytowych
8.4.1. Uwagi ogólne
8.4.2. Połączenie klejowe w dźwigarze kompozytowym
8.4.3. Połączenia klejowe w pomoście kompozytowym
8.4.4. Połączenia sworzniowe w dźwigarze hybrydowym
Piśmiennictwo do rozdziału 8
9. Pierwsze polskie obiekty mostowe z kompozytów FRP
9.1. Kładki dla pieszych
9.1.1. Kładka z kształtowników pultruzyjnych
9.1.2. Kładki z kompozytów warstwowych
9.1.3. Pomost kompozytowy kładki stalowej
9.2. Most drogowy typu all-composite
9.2.1. Opis mostu
9.2.2. Wybrane aspekty projektowania mostu
9.2.3. Wytworzenie konstrukcji i budowa mostu
9.2.4. Badania mostu
9.2.5. System monitoringu konstrukcji kompozytowej
9.3. Most drogowy o konstrukcji hybrydowej
9.3.1. Opis mostu
9.3.2. Wybrane aspekty projektowania mostu
9.3.3. Wytworzenie konstrukcji i budowa mostu
9.3.4. Badania mostu
9.4. Perspektywy rozwoju mostów kompozytowych w Polsce
Piśmiennictwo do rozdziału 9
Posłowie
Wykaz terminów obcojęzycznych