Postęp w dziedzinie nowoczesnych rozwiązań dotyczących sprężania
Wydłużenie żywotności konstrukcji żelbetowych, takich jak mosty, ma wiele zalet. Dłuższy okres eksploatacji oznacza m.in. mniejsze koszty dla właściciela budowli i większe bezpieczeństwo dla użytkowników końcowych. Może również przyczynić się do zmniejszenia emisji dwutlenku węgla poprzez ograniczenie zanieczyszczeń powodowanych przez branżę budowlaną. Jednak te cele można osiągnąć jedynie jeżeli możliwa jest modernizacja struktury żelbetowej w prosty i opłacalny sposób. W tym celu w ramach finansowanego ze środków UE projektu SMArtPlate opracowano innowacyjny i niezawodny system sprężania, którego zadaniem jest wzmacnianie struktur. „Praktyczna wykonalność i niezawodność działania mają istotne znaczenie przy opracowywaniu skutecznego rozwiązania wzmacniającego”, mówi Esmaeel Esmaeeli, wykładowca inżynierii budowlanej na Uniwersytecie Brunel w Londynie, który jest głównym partnerem projektu. „Ponadto rozwiązanie to powinno minimalizować wszelkie utrudnienia w użytkowaniu konstrukcji, na przykład utrudnienia w ruchu na mostach”, dodaje uczony.
Szybka przewaga
Dzięki wsparciu ze strony działania „Maria Skłodowska-Curie” projekt wykorzystuje synergiczne korzyści płynące z użycia ultraplastycznej zaprawy (UDM) oraz stopów z pamięcią kształtu (SMA). Badacze wykorzystali te materiały do stworzenia prefabrykowanej płyty z UDM wzmocnionej prętami SMA – koncepcja ta była inspirowana systemem wzmacniania hybrydowymi płytami kompozytowymi (HCP), który powstał w ramach pracy doktorskiej Esmaeeliego. Efektem jest innowacyjny, szybki i niezawodny system sprężania SMArtPlate, który jest bardziej zaawansowany niż najnowocześniejsze istniejące rozwiązania. Jak wyjaśnia badacz, prefabrykowane płyty SMArtPlates dostarczane są na miejsce realizacji projektu w celu zmniejszenia ugięcia i zwiększenia przepustowości mostu. „Po przymocowaniu do podsufitki dźwigarów, wzmocnienie odbywa się poprzez tymczasowe podwyższenie temperatury prętów zbrojeniowych SMA, a następnie pozostawienie ich do ochłodzenia do temperatury otoczenia”, tłumaczy Esmaeeli. Jednym z najważniejszych wyróżników płyt SMArtPlate w porównaniu z systemami konwencjonalnymi jest szybkość użytkowania. „Konwencjonalne systemy, takie jak wstępnie sprężone kompozyty z polimerów zbrojonych włóknami (FRP) lub pręty, wymagają zastosowania urządzeń mechanicznych i utwardzania klejów epoksydowych. Jest to czasochłonny proces”, dodaje Esmaeeli. „Płytę SMArtPlate można szybko zainstalować przy użyciu mechanicznych elementów złącznych i poprzez przepuszczanie prądu elektrycznego przez pręty zbrojeniowe SMA generować siły sprężające”.
Ogromna zmiana w rozwiązaniach dotyczących sprężania
Według Esmaeeliego, SMArtPlate stanowi krok w kierunku zmian w rozwiązaniach dotyczących sprężania, zapewniając przemysłowi, inżynierom oraz naukowcom innowacyjne i solidne rozwiązanie modernizacyjne. „Możliwość szybkiej instalacji płyty SMArtPlate, wraz z jej wysoką trwałością i niezawodnością połączeń, sprawia, że jest ona wyjątkowym rozwiązaniem w zakresie sprężania różnych konstrukcji żelbetowych, w szczególności mostów”, podsumowuje uczony. „Ponadto, minimalizując wszelkie zakłócenia w istniejącej strukturze, przynosi ona również znaczące korzyści społeczno-gospodarcze”. Choć projekt dobiegł już końca, prace nadal trwają. Zespół, w skład którego weszły firmy re-fer w Austrii i Empa w Szwajcarii, poszukuje obecnie dodatkowych środków na wsparcie testów na dużą skalę w celu kompleksowej oceny krótko- i długoterminowej wydajności SMArtPlate. Wyniki tych badań pozwolą na opracowanie wytycznych projektowych, co będzie stanowić kolejny krok w kierunku przemysłowego wykorzystania rozwiązania SMArtPlate.
Słowa kluczowe
SMArtPlate, systemy sprężania, konstrukcje żelbetowe, mosty, stopy z pamięcią kształtu