Zveza društev gradbenih inženirjev in tehnikov slovenije
ovitek_maj_2009.jpg

Objavljeno v: Gradbeni vestnik - julij 2020

Avtorji

asist. dr. Sara Piculin, univ. dipl. inž. grad.
doc. dr. Primož Može, univ. dipl. inž. grad.

TLAČNO OBREMENJENI UKRIVLJENI JEKLENI PANELI V NOSILCIH MOSTOV

UDK: 624.014.2+624.8

Povzetek l V zadnjih letih je uporaba ukrivljenih pločevinastih elementov v nosilcih
jeklenih in sovprežnih mostov vse pogostejša. Obnašanje vzdolžno ojačanih, prečno
ukrivljenih pločevin je kompleksen problem, zlasti zaradi interakcije ukrivljenosti, relativne
togosti ojačitev in začetnih nepopolnosti. Cilj eksperimentalnih in numeričnih testov, ki so
predstavljeni v prispevku, je razložiti obnašanje tovrstnih konstrukcij in prikazati prednosti
ukrivljenih pločevin v nosilcih mostov. V ta namen je bilo opravljenih devet tlačnih preskusov
na vzdolžno in prečno ojačanih pločevinah iz jekla visoke trdnosti, in sicer S500 in
S700. Na podlagi eksperimentalnih rezultatov so podane ugotovitve glede vpliva različnih
parametrov na tlačno nosilnost ukrivljenih pločevin. V nadaljevanju je opravljena obsežna
parametrična študija na poenostavljenem numeričnem modelu, katerega ustreznost
je potrjena z eksperimentalnimi rezultati. V študiji so obravnavani različni parametri, kot
so ukrivljenost, vitkost pločevine, velikosti ojačitev in oblika začetnih nepopolnosti ter
njihovih vplivov na končno nosilnost ojačanih ukrivljenih pločevin. Poudarjeni so pozitivni
vplivi ukrivljenosti na nosilnost prečnih prerezov. Predstavljena je študija vpliva geometrijskih
nepopolnosti na mejno nosilnost pločevin, ki temelji na spremembi koordinat
vozlišč končnih elementov na podlagi sinusnih funkcij. Nazadnje so predlagana pravila
za dimenzioniranje vzdolžno ojačanih, ukrivljenih pločevin, ki so izpostavljene tlačnim napetostim.
Pravila ustrezajo formalizmu obstoječih evropskih standardov za pločevinaste
konstrukcije. Mejne obremenitve, dobljene z eksperimentalnimi in numeričnimi preskusi,
so primerjane z novimi pravili za dimenzioniranje in doseženo je dobro ujemanje.
Ključne besede: jekleni škatlasti nosilci, ukrivljene pločevine, eksperimentalni testi, numerične
simulacije, začetne nepopolnosti

Povzetek

V zadnjih letih je uporaba ukrivljenih pločevinastih elementov v nosilcih

jeklenih in sovprežnih mostov vse pogostejša. Obnašanje vzdolžno ojačanih, prečno

ukrivljenih pločevin je kompleksen problem, zlasti zaradi interakcije ukrivljenosti, relativne

togosti ojačitev in začetnih nepopolnosti. Cilj eksperimentalnih in numeričnih testov, ki so

predstavljeni v prispevku, je razložiti obnašanje tovrstnih konstrukcij in prikazati prednosti

ukrivljenih pločevin v nosilcih mostov. V ta namen je bilo opravljenih devet tlačnih preskusov

na vzdolžno in prečno ojačanih pločevinah iz jekla visoke trdnosti, in sicer S500 in

S700. Na podlagi eksperimentalnih rezultatov so podane ugotovitve glede vpliva različnih

parametrov na tlačno nosilnost ukrivljenih pločevin. V nadaljevanju je opravljena obsežna

parametrična študija na poenostavljenem numeričnem modelu, katerega ustreznost

je potrjena z eksperimentalnimi rezultati. V študiji so obravnavani različni parametri, kot

so ukrivljenost, vitkost pločevine, velikosti ojačitev in oblika začetnih nepopolnosti ter

njihovih vplivov na končno nosilnost ojačanih ukrivljenih pločevin. Poudarjeni so pozitivni

vplivi ukrivljenosti na nosilnost prečnih prerezov. Predstavljena je študija vpliva geometrijskih

nepopolnosti na mejno nosilnost pločevin, ki temelji na spremembi koordinat

vozlišč končnih elementov na podlagi sinusnih funkcij. Nazadnje so predlagana pravila

za dimenzioniranje vzdolžno ojačanih, ukrivljenih pločevin, ki so izpostavljene tlačnim napetostim.

Pravila ustrezajo formalizmu obstoječih evropskih standardov za pločevinaste

konstrukcije. Mejne obremenitve, dobljene z eksperimentalnimi in numeričnimi preskusi,

so primerjane z novimi pravili za dimenzioniranje in doseženo je dobro ujemanje.

Ključne besede: jekleni škatlasti nosilci, ukrivljene pločevine, eksperimentalni testi, numerične

simulacije, začetne nepopolnosti

Brezplačen elektronski izvod revije:
Celoten članek si preberite v elektronski različici revije Gradbeni vestnik v PDF obliki.

CURVED STEEL PANELS IN BRIDGE GIRDERS LOADED IN COMPRESSION

 

Povzetek l V zadnjih letih je uporaba ukrivljenih pločevinastih elementov v nosilcih
jeklenih in sovprežnih mostov vse pogostejša. Obnašanje vzdolžno ojačanih, prečno
ukrivljenih pločevin je kompleksen problem, zlasti zaradi interakcije ukrivljenosti, relativne
togosti ojačitev in začetnih nepopolnosti. Cilj eksperimentalnih in numeričnih testov, ki so
predstavljeni v prispevku, je razložiti obnašanje tovrstnih konstrukcij in prikazati prednosti
ukrivljenih pločevin v nosilcih mostov. V ta namen je bilo opravljenih devet tlačnih preskusov
na vzdolžno in prečno ojačanih pločevinah iz jekla visoke trdnosti, in sicer S500 in
S700. Na podlagi eksperimentalnih rezultatov so podane ugotovitve glede vpliva različnih
parametrov na tlačno nosilnost ukrivljenih pločevin. V nadaljevanju je opravljena obsežna
parametrična študija na poenostavljenem numeričnem modelu, katerega ustreznost
je potrjena z eksperimentalnimi rezultati. V študiji so obravnavani različni parametri, kot
so ukrivljenost, vitkost pločevine, velikosti ojačitev in oblika začetnih nepopolnosti ter
njihovih vplivov na končno nosilnost ojačanih ukrivljenih pločevin. Poudarjeni so pozitivni
vplivi ukrivljenosti na nosilnost prečnih prerezov. Predstavljena je študija vpliva geometrijskih
nepopolnosti na mejno nosilnost pločevin, ki temelji na spremembi koordinat
vozlišč končnih elementov na podlagi sinusnih funkcij. Nazadnje so predlagana pravila
za dimenzioniranje vzdolžno ojačanih, ukrivljenih pločevin, ki so izpostavljene tlačnim napetostim.
Pravila ustrezajo formalizmu obstoječih evropskih standardov za pločevinaste
konstrukcije. Mejne obremenitve, dobljene z eksperimentalnimi in numeričnimi preskusi,
so primerjane z novimi pravili za dimenzioniranje in doseženo je dobro ujemanje.
Ključne besede: jekleni škatlasti nosilci, ukrivljene pločevine, eksperimentalni testi, numerične
simulacije, začetne nepopolnosti

 

Summary

The employment of curved panels in the design of steel and steel-concrete

composite bridge decks is gaining popularity. The behaviour of longitudinally stiffened,

transversally curved plates is a complex problem, especially due to the interaction of

curvature, relative stiffness of the stiffeners and initial imperfections. The experimental and

finite element investigations presented in this article aim to explain the behaviour of such

structures and to demonstrate the advantages of bridge decks with curved panels. To this

end, nine large-scale experimental tests were performed on longitudinally and transversally

stiffened plates made of high strength steel, namely S500 and S700. The effects of

various parameters on the resistance of the plate to pure compression are discussed. In

addition, a comprehensive parametric study is performed on a simplified numerical model

verified against the test results. The study examines various parameters such as curvature,

plate slenderness, size of the stiffeners and their impact on the ultimate resistance

of the stiffened curved plates. From the results, some important conclusions are drawn

regarding structural behaviour and the positive effects of curvature on cross-sectional

resistance. A study on the influence of geometric imperfections on the ultimate load-carrying capacity is presented, which is based on the modification of node coordinates by

means of sinusoidal functions. Finally, design rules are proposed for longitudinally stiffened

curved plates that are subjected to compressive stresses. The rules correspond to

the formalism of EN 1993-1-5 for flat plated structures. The maximum loads obtained from

experimental and numerical tests are compared with the new design rules and a good

correlation is achieved.

Key words: steel box-girder, curved plated structures, experimental tests, numerical simulations,

initial imperfections

Karlovška 3
1000 Ljubljana, SLOVENIJA

Phone: +386 1 52-40-200
Fax: +386 1 52-40-199
email: gradb.zveza@siol.net,
gradbeni.vestnik@siol.net
http://www.zveza-dgits.si