Effects of material partial and conversion factor selection on structural design of FRP bridges

Due to their advantages compared to traditional materials, FRP materials are widely used recently in different industries such as, construction industry, aerospace industry etc. These new materials are used for both strengthening of existing buildings and design of new structures. Advantages, such as lightweightness, resistance to corrosion, low maintenance and faster installation procedures, are discovered among the others by using FRP composites. By having these informations and further improvement of the factors that effect design of FRP bridges such as material conversion and material partial factors, new concepts for analysing and designing of FRP bridges decks are developed. For defining these material reduction factors, a different national and European guidelines exist, which serve as the mainly source for designing of such structures. For a unique data of material reduction factors for proper design of FRP composite buildings throughout Europe, a necessity for uniform guideline, that will be included in next version of EUROCODE, has been observed. This master thesis helps to identify and discuss the differences on material reduction factors, that can influence the behaviour of FRP bridge decks and have consequences on the design and analysis of bridge decks, with respect to deflection, stress distribution and material consumption. In all sections of this project, verification has been made considering Prospect for new guidance in the design of FRP structures as a reference guideline, in order to improve its content, to be ready for the final version and be classified as uniform European guidance for design of FRP buildings. By following design rules and norms provided by Eurocode and SIA 260, a verification of road bridge made of GFRP facesheets-steel girder, has been carried out by considering a numerical model using a finite element analysis. Study case was Avancon bridge, Switzerland, under traffic loadcase, which was analysed and verified by considering following national and European guidelines such as: German guideline for design of FRP buildings (BUV), Prospect for new guidance in the design of FRP structures, The Netherland guideline for design of FRP buildings (CUR), Structural design of polymer composites (EUROCOMP).

A causa dei loro vantaggi rispetto ai materiali tradizionali, i materiali FRP sono ampiamente utilizzati di recente in diversi settori come l'industria delle costruzioni, l'industria aerospaziale, ecc. Questi nuovi materiali vengono utilizzati sia per il rafforzamento degli edifici esistenti che per la progettazione di nuove strutture. Vantaggi, come leggerezza, resistenza alla corrosione, bassa manutenzione e procedure di installazione più veloci, vengono scoperti tra gli altri utilizzando i compositi FRP. Avendo queste informazioni e un ulteriore miglioramento dei fattori che influenzano la progettazione dei ponti FRP come la conversione dei materiali e i fattori parziali dei materiali, vengono sviluppati nuovi concetti per l'analisi e la progettazione dei ponti dei ponti FRP. Per definire questi fattori di riduzione materiali esistono una diversa guida nazionale ed europea, che costituisce la principale fonte di progettazione di tali strutture. Per i dati univoci dei fattori di riduzione dei materiali per una corretta progettazione degli edifici compositi in FRP in tutta Europa, è stata osservata la necessità di linee guida uniformi, che saranno incluse nella prossima versione di EUROCODE. Questa tesi di laurea aiuta a identificare e discutere le differenze sui fattori di riduzione dei materiali, che possono influenzare il comportamento dei ponti di ponti FRP e avere conseguenze sulla progettazione e l'analisi dei ponti di ponti, in relazione alla deflessione, alla distribuzione delle sollecitazioni e al consumo di materiale. In tutte le sezioni di questo progetto, è stata fatta una verifica considerando Prospect come nuova guida nella progettazione delle strutture FRP come linea guida di riferimento, al fine di migliorarne il contenuto, di essere pronto per la versione finale e classificarlo come guida europea uniforme per la progettazione degli edifici FRP. Seguendo le regole di progettazione e le norme fornite da Eurocode e SIA 260, è stata effettuata una verifica del ponte stradale realizzato con fogli di lamiera GFRP-acciaio, considerando un modello numerico utilizzando un'analisi agli elementi finiti. Il caso di studio è stato il ponte di Avancon, in Svizzera, sotto carico, che è stato analizzato e verificato considerando le seguenti linee guida nazionali ed europee come: linee guida tedesche per la progettazione di edifici FRP (BUV), Prospect per nuove linee guida nella progettazione di strutture FRP, The Linea guida olandese per la progettazione di edifici FRP (CUR), Progettazione strutturale di compositi polimerici (EUROCOMP).