Carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) has proven to be an excellent replacement for conventionally used steel in the construction industry. This is especially relevant in bridge engineering, where its corrosion resistance, low weight-to-strength ratio, and outstanding fatigue properties can be put to appropriate use, for example, to prestress the bridge girders. These properties are a huge part of the success of prestressed CFRP bridges, which tremendously increase the structural and material efficiency and hence help facilitate the construction of slender and durable bridges. However, apart from the structural performance of the bridges, the aspect of sustainability (environmental viability, economic feasibility, and social acceptance) plays a vital role in determining the overall efficiency. Prior studies have illustrated that the CFRP reinforcements in themselves are relatively unsustainable as compared to conventional steel reinforcements. However, owing to the extraordinarily high material efficiency generally associated with structures built with CFRP reinforcements, it can be hypothesized that these are equally or even more sustainable as compared to their counterparts. In this study, an aspect of sustainability, namely, environmental impact, is addressed. As a first part of the study, cradle-to-gate CO 2 emissions for conventional building materials and CFRP have been thoroughly reviewed and documented. Attributed to the heterogeneity of the data available for CO 2 emissions from CFRP reinforcements, three scenarios (favorable, realistic, and unfavorable) were drawn up. Based on these values, a comparative life cycle assessment was undertaken for two bridge systems, namely, Rosensteinsteg II (already constructed) and an overpass over German highway A-20 (design in process). For each bridge system, two separate variants with steel and CFRP reinforcements were considered.For Rosensteinsteg II, a reduction of approximately 28% was observed in the Discussion on this paper must be submitted within two months of the print publication. The discussion will then be published in print, along with the authors' closure, if any, approximately nine months after the print publication.
Dieser Beitrag befasst sich mit der nichtlinearen Ermittlung der Spannungszunahme in Spanngliedern aus carbonfaserverstärktem Kunststoff (CFK) in verbundlos vorgespannten Spannbetonträgern. Dafür wird zu Beginn ein Verfahren vorgeschlagen, anhand dessen die Spannungszunahme im Spannglied für jeden Lastschritt, vom Anfangszustand bis zum Bruchzustand, berechnet werden kann. Vom Anfangszustand bis zum Risszustand ist hierbei ein lineares Verfahren und vom Risszustand bis zum Bruchzustand ein iteratives Verfahren zielführend. Anschließend wird dieses Verfahren auf einen hypothetischen Spannbetonträger mit verbundlosen CFK‐Litzen angewendet. Die daraus resultierenden Ergebnisse werden anschließend mit zwei verfügbaren Normen verglichen. Die empirische Spannungszunahme gemäß DIN EN 1992‐1‐1 (EC2) liegt deutlich unterhalb des in der nichtlinearen Berechnung ermittelten Werts und führt zu einer unwirtschaftlichen Bemessung der kostspieligen Spannglieder. Die Berechnung nach der kanadischen Norm (CAN/CSA‐S806‐02) hingegen liegt um ca. 20 % oberhalb des Werts aus der eigenen Berechnung. Zuletzt wird im Rahmen einer Parameterstudie der Einfluss aus der Menge an schlaffer Bewehrung und Spannbewehrung auf die Spannungszunahme im CFK‐Spannglied untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass eine höhere Menge an Spannbewehrung die Spannungszunahme im Spannglied reduziert, während eine höhere Menge an schlaffer Bewehrung die Spannungszunahme erhöht.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.