Bengtsson_Magnusson_Durability of construction solutions with fiber-reinforced polymers (FRP) in pedestrian bridges

Arbetet har genomförts i samarbete med Malmö Gatukontor med målet att samla in information om fiberförstärkta plastkompositer (fiber-reinforced polymer; FRP). FRP-kompositer kan vara ett intressant alternativ till konventionella byggnadsmaterial på grund av sina goda materialegenskaper. FRP har inte använts i gångbroar i Sverige tidigare och materialet är därför relativt okänt för byggbranschen. Studiens syfte var att undersöka och dokumentera beständigheten för FRP-gångbroar som påverkas av den omgivande miljön. Arbetet har genomförts som en litteraturstudie. Huvuddelen av studien fokuserade på att utvärdera olika nedbrytningsprocesser för att kunna bedöma potentiella svagheter hos FRP kompositer i gångbroar. Kopplingspunkter mellan olika delar i FRP broar har också studerats och dess inverkan på den totala beständigheten av konstruktionen har evaluerats. Studien ger en överblick av hur beständighetsparametrar för FRP-kompositer påverkas av olika typer av nedbrytning. Från denna överblick värderades nedbrytning genom fuktabsorption, höga och/eller cykliska temperaturer och UV-strålning som de faktorer som mest påverkar materialegenskaperna för FRP-kompositer. Studien konstaterar även att effekten av samverkan mellan olika nedbrytningsprocesser måste beaktas då materialet utsätts för flera olika angrepp i naturliga miljöer. Denna synergi gör att det är svårt att värdera effekten av varje enskilt angrepp. På grund av brist på information kunde inte kopplingspunkterna mellan komponenter i överbyggnadskonstruktionen i gångbroar fullständigt utvärderas, med avseende på dess påverkan på den totala beständigheten. Studien kunde dock konstatera att kopplingspunkter bör undvikas om det är möjligt, då vibrationer, utmattning och termisk expansion kan orsaka högre spänningsnivåer i kopplingspunkterna. Resultaten från studien syftar till att ge vägledande information vid projektering av gångbroar med FRP-kompositer.This bachelor thesis was written in cooperation with Malmö Streets and Parks Department to collect information on fiber-reinforced polymer (FRP) composites. In today’s building industry, FRP composites provide an interesting alternative to conventional building materials because of their superior material properties. FRPs are suggested to be a sustainable solution meeting the future requirements in infrastructure and especially bridge design. The use of FRP composites in pedestrian bridge applications have not previously been utilized in Sweden and thus the material is relatively unknown to the building industry. The aim of this study was primarily to examine the performance in terms of durability of FRP pedestrian bridges subjected to the effects of the surrounding environment by conducting a literature review. The main part of this study was to evaluate different types of degradation to assess the potential weaknesses of FRP composites during in-service use in pedestrian bridges. The connections between the different members and components in FRP bridges were also studied and their impact on the overall durability of the construction was evaluated. The results from this study provided an overview of the durability characteristics of FRP composites subjected to different types of degradation. From this overview it was concluded that degradation by moisture absorption, high and/or cyclic temperature, and UV-radiation had the most significant impact on the material properties in FRP composites. This study also concludes that the effects of synergism between the different types of degradation need to be considered since FRP composites are subjected to many types of degradations in natural environments. Because of the effects of synergism, the individual effects of the different types of degradations can be difficult to evaluate. Due to lack of information, the impact on overall durability in pedestrian bridges from the connections between components in the superstructure could not be fully evaluated. However, it was found that connections should be avoided if possible due to vibrations, fatigue, and thermal expansions that may cause higher stress levels in the connection points. The results of this study aims to provide guidance when designing FRP composite pedestrian bridges