MOŻLIWOŚCI STOSOWANIA WSTĘPNIE SPRĘŻONYCH TAŚM CFRP DO

Transkrypt

1 MOŻLIWOŚCI STOSOWANIA WSTĘPNIE SPRĘŻONYCH TAŚM CFRP DO WZMACNIANIA KONSTRUKCJI STALOWYCH W ASPEKCIE ICH WYTRZYMAŁOŚCI ZMĘCZENIOWEJ Maciej Kowal 1, Politechnika Lubelska, Lublin Grażyna Łagoda 2, Politechnika Warszawska, Warszawa Marek Łagoda 3, Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Warszawa Marek Makarewicz 4 S&P Polska Streszczenie. Większość propozycji wzmocnienia z wykorzystaniem CFRP, mających na celu zmniejszenie ryzyka zniszczenia wywołanego zmęczeniem, skupia się na spowolnieniu tempa propagowania istniejących pęknięć, ignorując rozwój procesu zjawiska zmęczenia. Istnieją jednak stalowe elementy konstrukcji mostu, które nie są zarysowane, ale często zbliżają się do granicznych wartości amplitudy naprężeń, mogących inicjować zniszczenia zmęczeniowe. Bezpieczne oddalenie od tej granicy można wywołać przez zastosowanie wstępnie naprężonych taśm CFRP. W artykule opisano technikę stosowania wstępnie naprężonych taśm CFRP przy wzmacnianiu mostów stalowych oraz badania z zastosowaniem taśm wstępnie sprężonych, ale nieprzyklejonych do konstrukcji stalowej. Słowa kluczowe: sprężenie, taśmy CFRP, wzmocnienie, zmęczenie. 1. Wstęp Podczas cyklicznie powtarzalnych obciążeń elementów konstrukcyjnych kumulacja uszkodzeń zmęczeniowych może ostatecznie doprowadzić do pęknięć, które postępując, wywołają całkowite złamania elementu. Czas życia (t tot ) elementu jest zdefiniowany jako czas obciążania przed katastrofalnym złamaniem i traktowany jako suma trzech odstępów czasu: czas dla zapoczątkowanie pęknięcia (t i ), czasu dla powolnego propagowanie (t p ) i czasu dla szybkiego propagowanie pęknięcia (t d ). Czas t d jest bardzo krótki i często pomijany, w ten sposób t tot = t i + t p. Dla stali konstrukcyjnej składnik t i jest większy niż t p (często dochodzący do 80% t tot ), dlatego bardziej ostrożni inżynierowie zwykle zaniedbują t p w swoich projektach i zakładają t tot = t i. Wiele starych, stalowych, eksploatowanych mostów przenoszących wzrastające obciążenia zmienne można wzmocnić, oddziałując na pozostałą żywotność zmęczeniową konstrukcji, skutecznie zmniejszając t i zamiast zastępowania (wymiany) całego elementu mostu. Utrzymujący mosty (administracja) często szukają właściwych rozwiązań, które mogą wydłużyć żywotność zmęczeniową elementów konstrukcyjnych. Kompozyty CFRP (polimer wzmocniony włóknami węglowymi), dzięki 1 Mgr inż. M.kowal@pollub.pl 2 Prof. PW. dr hab. inż. g.lagoda@il.pw.edu.pl 3 Prof. IBDiM. dr hab. inż. mlagoda@ibdim.edu.pl 4 Mgr inż. m.makarewicz@sp-polska.pl

2 wysokiemu stosunkowi siły niszczącej przy rozciąganiu do wartości obciążeń, a także dużej odporności na korozję atmosferyczną, są przydatnymi materiałami do wzmacniania w celu zwiększenia żywotności zmęczeniowej. 2. Dostępne techniki sprężenia taśm w kraju (System IBDiM) W doklejonych taśmach praktycznie nie osiągamy odkształceń dużych wartości. Uzyskiwany efekt jest oczywiście z tego powodu niepełny. Tymczasem taśmy kompozytowe charakteryzują się bardzo dużym zakresem liniowych odkształceń sprężystych, przekraczających wartości 1,5%. Dopuszczalne wydłużenie przyklejonego elementu kompozytowego jest parametrem decydującym o sposobie jego wykorzystania oraz o opłacalności stosowania tego typu wzmocnienia. Stąd starania, by zastosować taśmy w postaci wstępnie sprężonej, które dodatkowo powodują zamknięcie rys (pęknięć) podczas pracy konstrukcji. Do niedawna sprężanie wstępne ograniczało się do zastosowania splotów CFRP w postaci kabli zewnętrznych. Biorąc pod uwagę właściwości fizyczne różnych rodzajów włókien oraz analizując pracę konstrukcji stalowych i betonowych, do wzmacniania tychże najbardziej przydatne są taśmy kompozytowe z włóknami węglowymi. Dotychczas w świecie wzmocniono przyklejanymi, sprężonymi taśmami węglowymi wiele obiektów mostowych, między innymi: najpierw w Niemczech, potem w Szwajcarii, w Wielkiej Brytanii i innych krajach, w tym i w Polsce. Wstępne naprężenie taśm kompozytowych daje następujące korzyści: zmniejsza ugięcia poprzez swoiste podniesienie wykonawcze, spowodowane wstępnym sprężeniem konstrukcji i przez zwiększenie jej sztywności z uwagi na brak zarysowań (pęknięć); zamyka rysy (pęknięcia) w konstrukcjach (uszkodzonych); poprawia użytkowalność i trwałość z powodu zmniejszenia zarysowań (pęknięć); podnosi nośność na ścinanie, ponieważ cały przekrój przenosi siły ścinające z uwagi na to, istniejące pęknięcia są zamykane przez sprężenie; zmniejsza zużycie doklejanego materiału kompozytowego przy takim samym stopniu wzmocnienia jak taśmami nienaprężonymi; z odpowiednim zakotwieniem sprężenie może powodować wzrost ostatecznej nośności na zginanie również przez uniknięcie działania sił rozwarstwiających na końcach taśm i konsekwentne usunięcie przyczyn powodujących delaminację; w przypadku wzmocnienia taśmami sprężonymi oś obojętna zostaje na niższym poziomie niż w przekrojach z taśmami nienaprężonymi, co powoduje podniesienie skuteczności wzmocnienia; sprężenie taśm znacząco wpływa, poprzez wstępne odciążenie, na zwiększenie zakresu obciążeń zewnętrznych. Technika sprężania taśm kompozytowych ma też wady, z których najistotniejszą jest zwiększony koszt, konieczność zastosowania sprzętu naciągowego oraz to, że operacja sprężania wymaga szczególnie starannego przestrzegania reżimu technologicznego. Wzmacnianie mostów było możliwe dzięki zastosowaniu opatentowanych, bardzo kosztownych, specjalnych urządzeń i systemów na zewnętrzne kotwienie taśm CFRP. W celu zmniejszenia kosztów tych operacji w Polsce opracowano własny system kotwienia i sprężania taśm kompozytowych. System sprężania 5 pomyślany został jako uniwersalny, dostosowany do zróżnicowanych ze względu na materiał i kształt konstrukcji wzmacnianych. Uwzględniono w nim również różne możliwości wywoływania sił sprężających. System sprężania taśm kompozytowych różni się tym od innych, że do napinania taśm mogą być użyte dowolne urządzenia wywołujące siły. Mogą to być typowe naciągarki, siłowniki, prasy, podnośniki, czy cylindry hydrauliczne. Założono, że w zależności od użytego sprzętu napinającego, szczęki naciągowe, kotwiące końce taśm po stronie czynnej mogą być ciągnięte lub pchane. Na rys. 1 pokazano schematycznie zasadę sprężania taśmą belki betonowej [17] i stalowej. Oprócz schematycznie pokazanych na rys. 1 elementów potrzebne jest oparcie dla urządzenia napinającego taśmę. Oparcie to może być usytuowane za lub przed szczękami naciągowymi. Gdy 5 System został opracowany w Instytucie Badawczym Dróg i Mostów we współpracy z SIKA Poland. Roboczo został nazwany system IBDiM

3 będzie np. używana naciągarka, to opór znajdzie się za szczękami, zaś gdy użyjemy np. siłownika, to oparcie umieścimy przed nimi. Rozwiązanie wszystkich trudności związanych z warunkami technicznymi systemu sprężania taśm kompozytowych nie jest łatwym zadaniem. Taśmy zbrojone włóknami węglowymi charakteryzują się bardzo niską wytrzymałością w kierunku prostopadłym do włókien oraz wykazują znikomą zdolność przenoszenia momentów zginających we wszystkich płaszczyznach. Ponadto współczynniki tarcia między taśmą a stalą charakteryzują się niewielkimi wartościami. Istotnych więc problemów nastręcza rozwiązanie zagadnień związanych z zakotwieniem. Założono, że w belce betonowej w strefie zakotwienia każdej taśmy należy wykonać wnękę, potrzebną do umieszczenia bloku oporowego oraz umożliwiającą zmieszczenie szczęk naciągowych na odpowiednim poziomie i miejscu. W pierwszej kolejności we wnęce należy umieścić blok oporowy, który kotwiony jest w konstrukcji wzmacnianej w taki sposób, aby tworzył z powierzchnią elementu konstrukcji wzmacnianej jedną płaszczyznę (chodzi o płaszczyznę, do której przyklejona jest taśma). Po zakończonym procesie naprężania i kotwienia taśm szczęki naciągowe są po obu stronach (czynnej i biernej) demontowane, a końcówki taśmy przyklejane do konstrukcji po uprzednim wypełnieniu wnęk np. zaprawą klejową. W przypadku sprężania dźwigarów stalowych wykonanie wnęk polega na wycięciu fragmentu pasa ze środnikiem. Belka betonowa Rysunek 1. Schemat systemu sprężania taśm Belka stalowa Blok oporowy jest to płyta stalowa, wykonana z dowolnego gatunku stali konstrukcyjnej. Zadaniem bloku jest umożliwienie kotwienia na stałe naciągniętej taśmy kompozytowej. Konstrukcja jego jest zawsze dostosowana do konstrukcji wzmacnianej. Składa się z blachy stalowej, która za pomocą śrub lub sworzni, ewentualnie stalowych nakładek, jest na trwale umocowana w konstrukcji wzmacnianej. Jedna jej powierzchnia, ta, na której znajdą się naciągnięte taśmy kompozytowe, musi stanowić wspólną płaszczyznę z powierzchnią konstrukcji wzmacnianej, do której będą doklejone naciągnięte taśmy. System sprężania został zweryfikowany w laboratorium i posłużył już do wzmacniania wielu dźwigarów. Zadaniem szczęk kotwiących jest utrzymywanie taśm w stanie naprężonym po zdemontowaniu szczęk naciągowych. Powierzchnia płyty bloku oporowego kontaktująca się z naprężoną taśmą musi być przed operacją sprężania przygotowana przez opiaskowanie. Drugi główny element to stalowa nakładka, również z opiaskowaną powierzchnią, przylegającą do taśmy kompozytowej. Dobór odpowiedniej powierzchni i siły docisku wymagał żmudnych badań pod obciążeniem statycznym i zmiennym. W końcu spośród wielu konstrukcyjnych propozycji wybrano takie, które gwarantują dobre kotwienie i zapewniają montaż w jak najkrótszym czasie (rys. 2). Z tego względu wyeliminowano również dobre rozwiązania, ale zastosowane z użyciem kleju. Czas montażu jest tu niezwykle istotny z uwagi na to, że dopiero po jego zakończeniu można zwolnić szczęki naciągowe, a to oznacza, że również całą resztę aparatury i osprzętu sprężającego.

4 Nakładka stalowa Blok oporowy Rysunek 2. Przyjęte rozwiązanie szczęk kotwiących Wielkość szczęk jest uzależniona od rodzaju taśmy kompozytowej. Dla taśmy szerokości 50 mm konieczne jest dociśnięcie nakładki ośmioma śrubami klasy 10.9 o średnicy 16 mm. Nakładka stalowa składa się z dwóch płyt, wykonanych ze stali S355J2G3. Jedna, ta przylegająca do taśmy kompozytowej, jest płaska po obu stronach. Druga, zewnętrzna, ma w środkowej części na jednej płaszczyźnie zgrubienie. Chodzi tu o to, aby siła od śruby sprężającej, prostopadła do taśmy kompozytowej, wywoływała docisk równomierny na całej powierzchni taśmy. Gdyby oddziaływanie śrub było bezpośrednie na jedną tylko nakładkę, to kompozyt byłby nierównomiernie dociśnięty, co z uwagi na jego właściwości powodowałoby pękanie i rozwarstwienie taśmy. Schemat ideowy rozkładu nacisku przedstawia rys. 3, zaś na rys. 4 pokazano konstrukcję nakładek. Rysunek 3. Schemat ideowy rozkładu nacisku od śrub na taśmę kompozytową Rysunek 4. Konstrukcja nakładek w zakotwieniu stałym i szczękach kotwiących. Blacha dociskowa zewnętrzna

5 Rysunek 5. Koncentracja naprężeń ścinających i normalnych w skleinie na końcu przyklejonej taśmy CFRP Kolejną, poważną przeszkodą do pokonania jest naciąganie taśm kompozytowych w taki sposób, aby uniknąć koncentracji naprężeń, które mogłyby spowodować zniszczenie taśm (rys. 5). Określenie wartości naprężeń na końcu taśm wymaga przeprowadzenia odpowiedniej analizy rozkładu sił wewnętrznych w skleinie przy założeniu, że element kompozytowy jest tylko rozciągany. Jak wynika z analizy teoretycznej, na końcu taśmy rozciąganej (a więc sprężonej) występuje znaczna, bardzo niekorzystna koncentracja naprężeń. Jest ona wprost proporcjonalna do wartości siły napinającej taśmę, której wykres pokazano na rys. 6. τ Rysunek 6. Rozkład zależności naprężeń ścinających w odległości od środka taśmy Rozciągnięcie taśmy w jednym cyklu do całkowitej wartości siły sprężającej, wymaganej do wzmocnienia konstrukcji, z uwagi na koncentrację naprężeń na jej końcu, stwarza zagrożenie zniszczenia taśmy. Gdyby napinać sekwencyjnie taśmę, np. czterema krótkimi szczękami w czterech fazach, to wówczas koncentracja naprężeń zostałaby rozłożona na sumaryczną długość szczęk naciągowych, a jej poziom byłby czterokrotnie zmniejszony (rys. 7). Każdorazowo należy uwzględnić jeszcze naprężenia w innej płaszczyźnie (np. normalne), a to dodatkowo komplikuje zagadnienie. Aby zmniejszyć koncentrację naprężeń na końcu taśmy, zdecydowano się na przeprowadzenie sprężenia systemem IBDiM w kilku fazach, z kotwieniem krótkimi szczękami. Taśma jest napinana sekwencyjnie tak, że poziom naprężeń bywa kilkakrotnie zmniejszony. W praktyce przyjęto cztery krótkie szczęki i napinanie taśmy w czterech fazach. τ 5 Obwiednia sił ścinających 0 x Rysunek 7. Zmniejszenie poziomów naprężeń przez podział strefy zakotwienia

6 W szczękach naciągowych blachy dociskowe zewnętrzne różnią się od blach w szczękach kotwiących tym, że są węższe czterokrotnie i dociska je tylko jedna para śrub sprężających. Równomierny rozkład naprężeń, wywołanych dociskiem, zapewniony jest odpowiednią konstrukcją szczęk naciągowych. Składają się one z dwóch płyt stalowych, klocków dociskowych i śrub sprężających z nakrętkami (rys. 8). Płyta A jest podstawą szczęki, na niej układa się taśmę kompozytową. Na taśmę z kolei położony jest element B, który jest dociśnięty klockami C. Klocki te są tak ukształtowane, aby docisk zrealizowany za pomocą śrub sprężających rozkładał się centralnie w sposób równomierny na taśmy kompozytowe. Po sprężeniu taśmy i jej zakotwieniu do bloku oporowego za pomocą szczęki kotwiącej, szczęki naciągowe mogą być zdemontowane i usunięte. Demontaż szczęk musi być przeprowadzany w ściśle określonej kolejności, aby równomiernie i stopniowo zmniejszać docisk taśmy. Elementy szczęk naciągowych mogą być używane wielokrotnie. Za każdym razem powierzchnie kontaktowe elementów A i B z taśmą kompozytową powinny być świeżo opiaskowane. Taśma A B C A Taśma C B Rysunek 8. Szczęki naciągowe Technologia wzmacniania sprężonymi taśmami CFRP systemem IBDiM z założenia nie jest skomplikowana, ale wymaga precyzyjnego, niemal perfekcyjnego wykonawstwa. Zwłaszcza blokowanie w szczękach naciągowych, kotwiących oraz zwalnianie ze szczęk naciągowych i tymczasowych jest operacją niezwykle wrażliwą, decydującą o powodzeniu lub porażce przedsięwzięcia. Podstawowymi czynnościami technologicznymi są: 1. Przygotowanie powierzchni konstrukcji wzmacnianej. Między blokami oporowymi w torze taśmy konstrukcję wzmacnianą smaruje się klejem; 2. Sekwencyjne mocowanie taśmy w szczekach naciągowych po obu jej stronach (biernej i czynnej); 3. Stopniowe naprężanie (w stronie czynnej) taśmy do uzyskania założonych wartości; 4. Po naciągnięciu ostatecznym taśmy, przymocowanie jej (przy pomocy szczęki kotwiącej) do bloków oporowych; 5. Przyklejenie wolnych końcówek taśm i zabezpieczenie taśm na całej ich długości. Napinanie taśm w szczękach naciągowych to najważniejsza czynność w procesie sprężania. Jej wykonanie przypada też na najtrudniejszy cykl operacji. Od odpowiednio dobranej siły naciągu i docisku zależy powodzenie procesu sprężania. W każdej chwili grozi rozwarstwienie taśmy i jej zniszczenie. Szczęka musi być bardzo starannie przesuwana tak, aby taśma była prowadzona równo, bez jej skręcania. Również docisk do taśmy musi być równomierny. W przeciwnym razie taśma zostanie zniszczona.

7 3. Badania z zastosowaniem taśm wstępnie sprężonych, nie przyklejonych do konstrukcji stalowej. Poniżej zostanie przedstawiony bardziej efektywny sposób wstępnego sprężenia taśm CFRP i podniesienia wytrzymałości zmęczeniowej [20]. Polega on na tym, że taśmy sprężone są zakotwione w konstrukcji oraz za pomocą dewiatorów działają na większym mimośrodzie niż wynikałoby to tylko z geometrii wzmacnianego dźwigara dwuteowego. Dla przetestowania wzmocnienia na zmęczenie poddano cyklicznym obciążeniom cztery stalowe belki. Dwa małe otwory, każdy o średnicy 23 mm zostały wywiercone w pasie dolnym, w przekroju środkowym, jak pokazano na rys. 9. Taśma CFRP dewiator zakotwienie Płaszczyzna symetrii dźwigara Otwór 23 Rysunek 9. Badanie belek poddanych cyklicznemu zginaniu. Konstrukcja dźwigarów. Lokalizacja otworów. Rozkład elementów skończonych i naprężeń w pasie dolnym. Wszystkie belki zostały zbadane przy poddaniu ich symetrycznemu zginaniu dwiema siłami skupionymi. Siły były dozowane za pomocą pulsatora z częstotliwością 4,2 Hz. Otwory w pasach dolnych stali miały stworzyć koncentrację naprężeń w celu inicjacji pęknięć zmęczeniowych i symulację otworów powstałych na skutek nitowania w starych mostach. 4. Kryteria zmęczeniowe Można założyć, że obciążenia zmienne często przyjmują formę sinusoidalną. Maksymalne naprężenie (σ max ), minimalne naprężenia (σ min ), amplituda naprężeń (σ a ) i średnie częstotliwości naprężeń (σ m ) są opisane następującymi wzorami: max min a 2 (1)

8 Naprężenie max min m 2 (2) W dodatku, stosunek naprężeń jest zdefiniowany jako : R min (3) max Zmiana naprężeń jest pokazana na rys. 10, zaś na rys. 11 przesunięcie naprężeń ze strefy ryzykownej do strefy bezpiecznej przez wstępnie sprężone taśmy CFRP. Rozciąganie Rozciąganie-Ściskanie Ściskanie Czas Rysunek10. Zmiana naprężeń z różnymi stosunkami R Alternatywne naprężenia, σ a naprężenie Po wzmocnieniu wzmocnienie naprężenie Przed wzmocnieniem Czas Czas Strefa bezpieczna Średnie częstotliwości naprężeń σ m Rysunek 11. Przesunięcie naprężeń ze strefy ryzykownej do strefy bezpiecznej przez wstępnie sprężone taśmy CFRP

9 5. Minimalny, konieczny do zatrzymania inicjacji pęknięć zmęczeniowych poziom wstępnego sprężenia taśm CFRP Używając wstępnie sprężonych taśm CFRP można przesunąć składowe naprężenia z określonej strefy zmęczenia (rys. 2.) do strefy trwałej wytrzymałości zmęczeniowej. Szczegół A na rys. 2 przedstawia wykres naprężeń krytycznego miejsca w stalowym elemencie przed wzmocnieniem, a szczegół B odnosi się do tego samego miejsca po wzmocnieniu. Moduł sprężystości CFRP jest zbliżony do modułu stali, a taśmy CFRP są bardzo cienkie, dlatego wzrost sztywności belki wzmacnianej jest często bez znaczenia. Wstępnie sprężone taśmy CFRP wpływają proporcjonalnie na zmianę amplitudy naprężeń. Wiadomo, że jeśli poziom wstępnego naprężenia taśmy jest wystarczająco wysoki, można przesunąć naprężenia do bezpiecznego regionu (do trwałej wytrzymałości zmęczeniowej) i spowodować zwiększenie żywotności zmęczeniowej elementu do określonego stopnia. Zasadę kumulacji uszkodzeń można zapisać formułą: ni D =1 (6) N gdzie N i i n i są liczbą cykli odpowiadających wytrzymałości zmęczeniowej i występowaniu uszkodzenia w poziomie nacisku σ i. D jest całkowitym skumulowanym uszkodzeniem. Kiedy nagromadzone uszkodzenie jest poniżej jedynki, zmęczenie nie występuje. W ten sposób, całkowite skumulowane uszkodzenie przed i po wzmocnieniu pozostaną poniżej jedności: i n n n n D i bs as bs 1 (7) N N N N i bs as bs gdzie indeksy bs i a odnoszą się do sytuacji przed wzmacnianiem i po wzmocnieniu. Należy dążyć do tego by N as była nieskończona, wtedy D = n bs / N bs. Odkąd skumulowane uszkodzenie jest mniej niż jedność w czasie wzmacniania (uszkodzenia zmęczeniowe nie występują), to logicznie jest, że żadne uszkodzenia zmęczeniowe nie zdarzą się po wzmocnieniu (D pozostaje zawsze mniej niż jedność). W ten sposób, nie ma żadnej potrzeby określania obciążenia ruchomego na moście, co bardzo wydatnie zmniejsza nakład pracy i obliczeń projektowych. Jeżeli poziom wstępnego sprężenia taśm CFRP nie jest wystarczająco wysoki, by przesunąć wykres naprężeń do trwałej wytrzymałości zmęczeniowej, to oznacza, że występuje określona żywotność zmęczeniowa (N as ). W celu obliczenia wymaganego wstępnego sprężenia wartość całkowitego skumulowanego uszkodzenia, zawierającego uszkodzenia wywołane przed i po wzmocnieniu, musi być poniżej jedności ( N as => n as / N as 0). Wymaga to znajomości historii obciążenia przed i po wzmocnieniu (widma lub inaczej spektrum obciążenia). 4. Wnioski Badanie dotyczyło konstrukcji stalowej i przeprowadzone było w celu wzmocnienia odporności zmęczeniowej z założeniem inicjacji pęknięcia. W tym przypadku taśma CFRP powoduje spowolnienie i ograniczenie propagowania pęknięć. Najbardziej pożądane jest, by po prostu uniknąć inicjacji pęknięć zmęczeniowych i w ten sposób zwiększyć żywotność konstrukcji. W tym badaniu został udowodniony system, który zapobiega zapoczątkowaniu pęknięcia zmęczeniowego poprzez użycie wstępnie sprężonych taśm CFRP. Chociaż dużo norm konstrukcyjnych i projektowania uważa amplitudę naprężeń za główny parametr, od którego zależy projektowany czas życia (trwałość zmęczeniowa, eksploatacyjna), to wyniki tego badania wyraźnie pokazują, że to zmiana poziomu naprężeń (ze stałą amplitudą naprężeń) może przesunąć element konstrukcyjny od określonej żywotności zmęczeniowej do poziomu nieskończonej żywotności zmęczeniowej.

10 Bibliografia [1] BISKUP M., ŁAGODA M.: Możliwości wzmacniania mostów wstępnie sprężonymi taśmami kompozytowymi. (wsp.) Materiały Budowlane nr 4, 2007 [2] GUTOWSKI T., ŁAGODA G., ŁAGODA M.: Polski system sprężania taśm kompozytowych. XIII Seminarium Współczesne metody wzmacniania i przebudowy mostów s Poznań 2003 [3] GUTOWSKI T., ŁAGODA G., ŁAGODA M.: Wzmocnienia konstrukcji metodą wstępnie naprężonych taśm kompozytowych z włókien węglowych. Materiały Budowlane nr 7 s.55-56, 63 [4] KOWAL M, ŁAGODA M.: Wzmacnianie konstrukcji stalowych materiałami kompozytowymi. Materiały Budowlane 4/2011, s [5] ŁAGODA M.: Wzmacnianie konstrukcji mostowych kompozytami polimerowymi. PAN 2012 ISBN [6] ŁAGODA G., ŁAGODA M.: Wzmacnianie konstrukcji mostowych sprężonymi taśmami kompozytowymi. XI seminarium Współczesne metody wzmacniania i przebudowy mostów Poznań 2001 [7] ŁAGODA M.: Możliwość wzmacniania konstrukcji mostowych sprężonymi taśmami kompozytowymi. XXI Konferencja naukowo-techniczna Awarie budowlane. Badania diagnostyka naprawy rekonstrukcje. ISBN Politechnika Szczecińska Szczecin Miedzyzdroje s [8] ŁAGODA M Element strengthening by stressed composite strip an example of experimental investigation. Archives of Civil Engineering 4/2004 [9] ŁAGODA M. ; Wzmacnianie konstrukcji mostowych materiałami kompozytowymi. W: Drogi i Mosty poradnik praktyka. Projektowanie, Finansowanie, Przetargi, Zarządzanie. Rozdział Verlag Dashőfer, Warszawa ISBN [10] ŁAGODA M. : Wzmacnianie mostów przez doklejanie elementów. Monografia 322. Seria: Inżynieria Lądowa. Politechnika Krakowska, Kraków 2005 [11] ŁAGODA M. : Wzmacnianie konstrukcji wstępnie sprężonymi taśmami kompozytowymi. Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej Nr 993, Budownictwo, z. 55 Łódź 2006, s [12] ŁAGODA G., ŁAGODA M.: Wzmocnienie konstrukcji mostów z wykorzystaniem nowoczesnych materiałów. (wsp.), Archives of Institute of Civil Engineering. Poznań 2007 [13] ŁAGODA M.: Stan odkształcenia i naprężenia w skleinie. Drogi i Mosty 4/2007 [14] ŁAGODA M.: Strengthening of concrete elements by prestressed composite strips. Zeszyty Naukowe Litteris et Artibus : Nr 664 Teoria i Praktyka Budownictwa 2010, Wydawnictwo Politechniki Lwowskiej, Lwów 2010, s [15] ŁAGODA M.: Wzmacnianie konstrukcji mostowych kompozytami wstępnie sprężonymi, cz.1. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne nr 3 (42) 2012, str ; [16] ŁAGODA M. ; Wzmacnianie konstrukcji mostowych kompozytami wstępnie sprężonymi, cz.2. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne nr 4 (43) 2012, str [17] ŁAGODA M. ; Wzmacnianie konstrukcji mostowych kompozytami polimerowymi. Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN Warszawa 2012 [18] ŁAGODA G., ŁAGODA M. : Wzmacnianie mostów stalowych kompozytami FRP. Strengthening of Steel Bridges by FRP Composites. III Międzynarodowa Konferencja Mostowa im. Rudolfa Modrzejewskiego Mosty Tradycja i Nowoczesność. Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Techniczno-Przyrodniczego Bydgoszcz 2012, str [19] ŁAGODA M.: Wzmacnianie konstrukcji mostowych kompozytami wstępnie sprężonymi. Materiały Kompozytowe 2/2014,str.22-27; [20] MOTAVALLI M., NUSSBAUMER A., HERNIG A., PRINZ G., FONTANA M., LING ZHAO X.,: Constant life diagrams to prevent fatique crack initiation in metallic beams using CFRP plates. The 7th International Conference on FRP Composites in Civil Engineering, Vancouver, Canada, 2014

11 THE POSSIBILITY OF APPLYING OF INITIALLY COMPRESSED TAPES THE CFRP TO STRENGTHENING OF STEEL CONSTRUCTIONS Abstract: The majority of fatigue strengthening studies using CFRP materials focus on reducing propagation rates of existing cracks or flaws, ignoring the crack initiation stage. However, many existing metallic bridge members do not contain existing cracks, but rather are nearing their design fatigue life wherein crack initiation is approaching. Limited research exists on the prevention of crack initiation using CFRP materials. In this paper, the use of CFRP plates with tuned degrees of pre-stress are investigated, to extend steel bridge member fatigue life (prevent crack initiation). Keywords: pre-stressing, CFRP plate, strengthening, fatigue.