Określenie stanów granicznych prefabrykowanych belek o dużej rozpiętości w stropach gęstożebrowych, zbrojonych cięgnami kompozytowymi CFCC

Open Access (Artykuł w pliku PDF)

citation/cytuj: Gąćkowski R. Determination of limit states of precast beams with large spans in densely ribbed floors, reinforced with CFCC composite tendons. Materiały Budowlane. 2025. Volume 638. Issue 10. Pages 214-223. DOI: 10.15199/33.2025.10.25

dr inż. Roman Gąćkowski, Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa
ORCID: 0000-0002-4456-3011

Correspondence address: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript. 

DOI: 10.15199/33.2025.10.25
Scientific report / Doniesienie naukowe

Abstract: The aim of the analysis of the limit states of prestressed RS139 beams was to check the possibility of replacing steel tendons with CFCC composite tendons, increasing their load-bearing capacity. Five 3D numerical models of the densely ribbed floors were made, changing the spans from 6 to 15 meters and the number of beams from 1 to 5 in each rib. The results of the analysis based only on numerical models in a graphical and tabular way confirmed the thesis that CFCC tendons can be used in RS139 beams. In the future, the results should be verified by tests in laboratories.
Keywords: densely ribbed floors; prestressed concrete beams; limit states of the structure; CFCC composite tendons.

Streszczenie: Celem analizy stanów granicznych belek sprężonych RS139 było sprawdzenie możliwości zamiany cięgien stalowych cięgnami kompozytowymi CFCC, zwiększając ich nośność. Wykonano pięć modeli numerycznych 3D stropu gęstożebrowego, zmieniając rozpiętości od 6 do15 metrów oraz liczbę belek od 1 do 5 w każdym żebrze. Wyniki analizy na podstawie modeli numerycznych potwierdziły w sposób graficzny i tabelaryczny tezę, że cięgna CFCC mogą być stosowane w belkach RS139. W przyszłości należy zweryfikować wyniki badaniami w laboratoriach.
Słowa kluczowe: stropy gęstożebrowe; belki strunobetonowe; stany graniczne konstrukcji; cięgna kompozytowe CFCC.

Literature
[1] Grace NF, Soliman AK, Abdel-Sayed G, Saleh KRJ.: Behavior and Ductility of Simple and Continuous FRP Reinforced Beams. Journal of Composites for Construction 1998; vol. 2 (4): 186‒194. DOI: 10.1061/(ASCE) 1090-0268 (1998)2:4 (186)
[2] Grace NF, Abdel-Sayed G. Ductility of Prestressed Concrete Bridges Using CFRP Strands. Concrete International 1998; vol. 20 (6): 25‒30
[3] Grace NF, Abdel-Sayed G, Navarre FC, Nacey RB, Bonus W, Collavino L. Full-Scale Test of Prestressed Double-Tee Beam. Concrete International 2003; vol. 25 (4): 52‒58
[4] Grace NF, Tsuyoshi Enomoto, George Abdel-Sayed, Kensuke Yagi, Loris Collavrno: Experimental study and analysis of a full-scale CFRP/CFCC double- tee bridge beam. PCI Journal 2003; vol. 48 (4): 120‒139. DOI: 10.15554/ pcij.07012003.120.139
[5] Grace NF, Singh SB. Design approach for Carbon Fiber Reinforced Polymer prestressed concrete bridge beams, ACI Structural Journal, 2003, 100 (3), 365‒376
[6] Grace NF, Sreejith Puravankara, Saju Sachidanandan: Behavior of Prestressed Concrete Box-Beam Bridges Using CFRP Tendons. PCI Journal 2006; 51 (2): 26‒41, DOI: 10.15554/pcij.03012006.26.41
[7] Mossakowski P. Pręty z kompozytów polimerowych z włóknami do zbrojenia betonowych konstrukcji inżynierskich. Drogi i Mosty 2006; vol. 5 (1): 35‒52
[8] Bischoff P, Scanlon A. Effective moment of inertia for calculating deflections of concrete members containing steel reinforcement and fiber-reinforced polymer reinforcement. J. Am. Concr. Inst., 2007, 104 (1), 68–75
[9] Grace NF, Tsuyoshi Enomoto, Baah Prince, Mena Bebawy: Innovative CFCC Prestressed Decked Bulb T Beam Bridge System. 18th IABSE Congress: Innovative Infrastructures – Towards Human Urbanism, Seoul, Korea. IABSE Congress Seoul 2012; 196‒203, DOI: 10.2749/222137912805110394
[10] Zdanowicz K, Kotynia R, Marx S. Prestressing concrete members with fibre reinforced polymer reinforcement: State of research. Structural Concrete. Wiley. 2019; vol. 20 (3): 1–14, DOI: 10.1002/suco.201800347
[11] Peng F, Xue W. Experimental investigation on shear behavior of FRP post-tensioned concrete beams without stirrups. Engineering Structures. Elsevier 2021; vol. 244; Article 112835, DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.112835
[12] Ortiz G, Oller E, Mari AR. Experimental study on the performance of fibre reinforced polymer pretensioned concrete beams. Building for the Future: Durable, Sustainable, Resilient 2023; 1123–1132, DOI: 10.1007/978-3-031-32519-9_113
[13] Yan D, Weichen Xue, Jiafei Jiang: A State-of-the-Art Review on Deformation Performance of Concrete Beams Prestressed with FRP Tendons Under Sustained Loading, Industrial Construction 2024; 54 (6): 1‒12
[14] ACI 440.4R-04: Prestressing Concrete Structures with FRP Tendons (Reapproved 2011), American Concrete Institute, USA, 2011
[15] ACI 440.1R-03, Guide for the Design and Construction of Concrete Reinforced with FRP Bars, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 2003
[16] ACI 440.1R-15, Guide for the Design and Construction of Structural Concrete Reinforced with FRP Bars, American Concrete Institute, Farmington Hills, Michigan, 2015
[17] The Canadian Network of Centres of Excellence on Intelligent Sensing for Innovative Structures (ISIS Canada), Design Manual No. 5 – Prestressing concrete structures with Fibre Reinforced Polymers, Winnipeg, Manitoba, Canada, 2008
[18] CSA A23.1:19/CSA A23.2:19: Concrete materials and methods of concrete construction/Test methods and standard practices for concrete. National Standard of Canada. CSA GROUP 2019
[19] Tokyo Rope Mfg. Co. Ltd. CFCC quality report, Tokyo Rope Mfg. Co. Ltd., Tokyo 2007, http://www.tokyorope.co.jp
[20] Mugahed Amran YH, Rayed Alyousef, Raizal SM. Rashid, Hisham Alabduljabbar, Chung-Chan Hung. Properties and applications of FRP in strengthening RC structures. ELSEVIER. Structures. 2018, 16, 208‒238
[21] PKN-CEN/TS 19101:2023‒05 Projektowanie konstrukcji z polimerowych kompozytów włóknistych
[22] Rafieizonooz M, Jang H, Kim J, Kim Ch, Kim T, Wi S, Banihashemi S, Khankhaje E. Performances and properties of steel and composite prestressed tendons – A review. Heliyon 2024; vol.10 (11); e31720. https://doi. org/10.1016/j.heliyon.2024e31720
[23] Wang Z, Han Z, Sun Y, Ma S, Shang H, Sun X. Novel oxidation-induced intelligent fiber for self-repairing of carbon fiber reinforced high-temperature composites. Materials Today Communications 2025; 42 (23) Article 111454. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.111454
[24] PN-EN 1991-1-1:2004 Eurokod 1: Oddziaływania na konstrukcje – Część 1‒1: Oddziaływania ogólne. Ciężar objętościowy, ciężar własny, obciążenia użytkowe w budynkach
[25] PN-EN 15037-1:2011: Prefabrykaty z betonu – Belkowo-pustakowe systemy stropowe. Część 1; Belki
[26] PN-EN 15037-2+A1: 2011: Prefabrykaty z betonu – Belkowo-pustakowe systemy stropowe. Część 2: Pustaki betonowe
[27] PN-EN 15037-3:2009: Prefabrykaty z betonu – Belkowo-pustakowe systemy stropowe. Część 3: Pustaki ceramiczne
[28] PN-EN 13369:2005/A1:2008/AC: 2008: Wspólne wymagania dla prefabrykatów betonowych
[29] PN-EN 1992-1-1:2008 Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu – Część 1‒1: Reguły ogólne i reguły dla budynków
[30] Musiał M, Grzymski F, Pazdan M, Trapko T. Wybrane problem zginania żelbetowych stropów gęstożebrowych wg PN-EN 15037. Materiały Budowlane 2022; 11: 116‒118
[31] Pająk Z, Drobiec Ł. Zasady obliczeń stropów gęstożebrowych. XXXIII Ogólnopolska Konferencja Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji. Szczyrk 6‒9 marca 2018; 239‒293
[32] Gąćkowski R. Analiza stanów granicznych belek strunobetonowych o dużej rozpiętości w konstrukcjach stropów gęstożebrowych. Materiały Budowlane 2024; 12: 2‒7. DOI:
[33] Gąćkowski R.: Tablice i algorytmy do wymiarowania zginanych elementów żelbetowych. VERLAG DASHOFER. Warszawa 2013
[34] Tran DT, Pham TM, Hao H, Chen W. Numerical investigation of flexural behaviours of precast segmental concrete beams internally post-tensioned with unbonded FRP tendons under monotonic loading. Engineering Structures. Elsevier 2021; vol. 249; Article 113341, https://doi.org/10.1016/j.engstruct. 2021.113341
[35] Cervenka V, Cervenka J, Rymes J. Numerical simulation of concrete structures – From research to engineering application. fib Design & Construction – Concrete Structures. Part II: Papers on Design & Construction. 2025: No. 002. (41‒63)
[36] Oller E, Murcia-Delso J, Mari AR, Legasa T. Theoretical model for the shear strength of prestressed concrete beams with FRP tendons. Journal of Composites for Construction 2024; vol. 28 (1). https://doi.org/10.1061/ JCCOF2.CCENG-4390
[37] Derkowski W, Surma M. Zespolenie w sprężonych stropach gęstożebrowych z belkami bez zbrojenia poprzecznego. Materiały Budowlane 2011; 11: 10‒14. DOI:
[38] Musiał M, Grzymski F, Pazdan M, Trapko T. Wybrane problemy ugięć żelbetowych stropów gęstożebrowych wg PN-EN 15037. Materiały Budowlane 2022; 11: 177‒179. DOI:

Received: 09.05.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 09.05.2025 r.
Revised: 28.07.2025 / Otrzymano poprawiony po recenzjach: 28.07.2025 r.
Published: 23.10.2025 / Opublikowano: 23.10.2025 r.

Materiały Budowlane 10/2025, strona 214-223 (spis treści >>)