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Die FRP-Märkte: Zivilinfrastruktur

Dec 24, 2016

Aging-Infrastruktur bietet einen potenziell riesigen Markt für Verbundwerkstoffe. Nach einem vorläufigen Bericht, der einige Jahre zurück von der Koalition Verkehr für Amerika (Washington, DC, USA), betitelt The Fix Wir sind in Für: Der Zustand der Nation beschäftigt Brücken , gab es 69.223 strukturell mangelhafte Autobahn Brücken in der Allein USA - 11,5% aller US-Autobahnbrücken - das erforderte dann Rehabilitation oder Ersatz. Diese Zahlen stimulierten die Entwicklung einer Reihe von Composites-fähigen Technologien zur Minderung der Krise und zur Verlängerung der Nutzungsdauer von neu errichteten Brücken.

Lebenserweiterung, stellt sich heraus, ist ein großer Bedarf: Die frühe Verschlechterung des Betons aufgrund der Korrosion und des Versagens der Stahlbewehrungsbewehrung ist gut dokumentiert. In vielen Gebieten ist die Nutzungsdauer von korrosionsanfälligem Stahl-Bewehrungsbeton auf 25 Jahre begrenzt, anstatt die 75 bis 100 Jahre, sobald sie von ihren Anwälten versprochen wurden. Konventionelle Reparaturen könnten Milliarden kosten. Daher sind die Lebenszyklus-Kosten Vorteile, ganz zu schweigen von den Sicherheitsvorteilen, der Verwendung von Composite-Bewehrung weiterhin Widerstand zu überwinden zwischen Change-Averse Gemeinden. Das heißt, einmal signifikante Aktivität bei Composites-Herstellern, die ganze Brückenstrukturen ersetzen wollen, hat sich durch einen konservativeren Fokus auf den Ersatz von anfälligen, korrosionsanfälligen Betonbrückendecks auf Stahlbinderbrücken mit robusten zusammengesetzten Ersatzdecks ersetzt.

Wie es in den vergangenen Jahren der Fall war, ist der Fortschritt immer noch halt. Angesichts der begrenzten jährlichen Budgets haben staatliche und lokale Transport-Führungskräfte die Wahl, um eine bestimmte Anzahl von Brücken mit Beton zu ersetzen, die 30-40 Jahre am besten oder halb so viele mit Composites, die bis zu 100 Jahre dauern könnte. In beiden Fällen wird ihre Karriere lange fertig sein, bevor jemand sie zur Rechenschaft halten wird, so dass die einfache Antwort doppelt so viele Low-Cost-Brücken ist. Aber Projekte machen noch die Neuigkeiten, vor allem in Fußgängerbrücken. Ein ziemlich spektakuläres Beispiel (siehe Foto links) ist SkyPath, ein Fußgänger-nur Hinzufügung zur Seite der 1.020m Auckland Harbour Bridge in Auckland, Neuseeland scheint immer noch vielversprechend. Composites-Hersteller Core Builders Composites (Warkworth, Neuseeland) und das Composites Engineering Team der in Auckland ansässigen Gurit (Asia Pacific) Ltd. arbeiteten auf dem leichten Composite-Design für die Ergänzung zusammen, die in Abschnitten an die bestehende Brücke angeschlossen werden soll, ohne die Brückenbau tragende Grenzwerte. SkyPath wird 1,1 km lang sein, ca. 4 m breit und ca. 5 m in der Außenhöhe. (Lesen Sie mehr über das Design in "SkyPath: Scenic Bikeweg / Gehweg ein Gewinner mit Composites" unter "Editor's Picks".) Das Projekt, trotz offizieller Genehmigungen, ist immer noch inszeniert, vor einer gerichtlichen Herausforderung, das Opfer der Tatsache, dass Zivile Infrastrukturprojekte sind ua öffentlich und daher öffentlich kontrovers.

Ein kürzlich abgeschlossenes Projekt, ungewöhnlich, dass es Kfz-Verkehr behandelt und dass es eine schwimmende Brücke ist, ist die Brookfield-Brücke in der Vermont, USA, Stadt mit dem gleichen Namen. Berichten zufolge die weltweit erste schwimmende faserverstärkte-Polymer-Fahrzeugbrücke, bewahrt sie den Charakter der Holzstruktur, die sie ersetzt, aber sie unterzieht sich mit einem zusammengesetzten Auftriebssystem, das für ein Jahrhundert gedacht ist. Es hat eine 1978 Version ersetzt, die staatliche Route 65 Verkehr über Sunset Lake trug. Entworfen von TY Lin International (San Francisco, CA, USA), ist es die achte Version einer schwimmenden Holzbrücke im Jahre 1820 gebaut und eine Illustration der Wege Composites weiterhin kreative Nutzung im Brückenbau zu finden.

Um den Bau, den Transport und die Installation praktisch zu machen, wurde der FRP-Teil der Brückenstruktur von Kenway Corp. (Augusta, ME) in fünf separaten, aber identischen 15,54 m langen, 701 m breiten Abschnitten namens Flöten gebaut, die jeweils aus zwei schwimmfähigen Schaum- Gefüllte Glasfaser / Vinylester-Pontonstrukturen, montiert Rücken an Rücken. Zusammengebaute Flöße werden dann zusammen mit den von TY Lin entworfenen Stahlspleißplatten zu einem Monolith verschraubt, um die gesamte Länge der Holzbrücke zu unterziehen. Pontons wurden an die Brückenstätte zwei zu einer Zeit geliefert, in Flöße versammelt, dann wurden Flöße verbunden und schließlich mit dem Ufer verbunden. (Lesen Sie mehr in "Composite Pontons Underground Update von 1820s-Vintage Floating Bridge" unter "Editor's Picks")

In der Brückenwelt, sagt Scott Reeve, Präsident von Composite Advantage (Dayton, OH, USA), kann der Tag nicht auf dem klassischen Lebenszyklus-Kosten-Argument allein gewonnen werden. Reeve, dessen Unternehmen zu den erfolgreichsten Herstellern von Verbundbrückendecks gehört, insbesondere für Fußgängerbrücken, bestätigt, dass das "upfront cost" -Problem noch besteht. "Ein zusammengesetztes Fahrzeugdeck ist ungefähr zweimal der Preis eines Betondeckes. Auch bei niedrigeren Installationskosten sind wir wohl das 1,8-fache der traditionellen Lösung. Bis wir diese Differenz auf etwa 15% erreichen können, bleibt die Marktdurchdringung langsam. "

Composites beginnen jedoch, direkt mit konkreten konkurrenzfähig zu sein und diesen Wert in marinen zivilen Infrastrukturanwendungen zu demonstrieren. Ein Beispiel dafür ist das All-Composite-Dock-System für die Stadt Jacksonville (FL, US) Fire & Rescue Department (JFRD) Station 40. Wie die neuen Bahnhofsstrukturen mussten die vorgeschlagenen Dock-Strukturen in der Lage sein, Hurrikane der Kategorie 3 zu überleben - 205-241 km / h Winde und 2.74-3.66m Seesturmstoß. Frühgebote, die auf Stahlbeton basierten, waren bis zu 50% über ein Budget, das von einem föderativ finanzierten Homeland Security Grant bestimmt wurde. Register Marine (Jacksonville, FL, US) neu ausgerichtet das Programm, um pultrudierte Glas / Polyester-Verbund-Pfähle, Balken und Planking verwenden, um feste und schwimmende Dock-Strukturen zu bauen und waren in der Lage, alle technischen und Grant-Finanzierung Anforderungen, einschließlich Budget und Timeline zu erfüllen (Lesen Sie mehr unter "Composites Upgrade marine Infrastruktur" unter "Editor's Picks").