Full-scale dynamic testing of the corrosion-damaged, steel-truss structure of Old Bridge over the Danube in Bratislava

• Autorzy: Benčat J. , Hadzima B.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.15.133.4170

Warianty tytułu

PL

Badania dynamiczne w skali rzeczywistej uszkodzonego korozją kratowego, stalowego Starego Mostu przez Dunaj w Bratysławie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A large number of existing bridges need to be rehabilitated due to increasing traffic and/or loading requirements and also corrosion action. In this paper, a procedure is presented for estimating the ultimate capacity of a steel bridge over the Danube in Bratislava – Old Bridge (built in 1945). The development of a simplified Finite Element Model (FEM ) and basic modal parameter calculations preceded the experimental investigations of the bridge via static and dynamic in-situ loading tests, so that the main assumptions adopted in the FEM were assessed through comparison between measured and predicted dynamic and modal parameters of the bridge structure. The bridge structure computational model was then optimized by structure variables (primarily, steel structure joints mass and corrosion grade) to achieve the minimum differences between the experimental and theoretical results. The calibrated FEM with the optimal combinations of the mentioned variable values were defined and finally used for structure calculations and for strengthening the design of the real bridge structure.

PL

Wiele istniejących mostów musi zostać odnowionych w związku z rosnącym natężeniem ruchu i/lub z powodu wymagań obciążeniowych, a także w skutek działania korozji. W niniejszej pracy przedstawiono procedurę szacowania nośności granicznej stalowego mostu na Dunaju w Bratysławie - Old Bridge (zbudowanego w 1945 r.). Opracowanie uproszczonego modelu MES i podstawowe obliczenia parametrów modalnych poprzedzały badania statyczne i dynamiczne mostu w skali rzeczywistej. W związku z tym główne założenia modelowania MES zostały przyjęte na podstawie porównania między zmierzonymi i przewidywanymi dynamicznymi i modalnymi parametrami konstrukcji mostu. Model obliczeniowy konstrukcji mostu został następnie zoptymalizowany przez parametry konstrukcji (przede wszystkim przez uwzględnienie masy węzłów stalowych, stopnia korozji), aby osiągnąć minimalne różnice między wynikami badań doświadczalnych i teoretycznych. Skalibrowany model MES z optymalnymi kombinacjami wymienionych parametrów został zdefiniowany i wykorzystany do obliczeń i następnie wzmocnienia konstrukcji rzeczywistej mostu.

Słowa kluczowe

EN

corrosion action; structural health monitoring; system identification; FEM; experimental tests in situ; spectral analysis

PL

działanie korozyjne; monitoring konstrukcji; identyfikacja systemu; MES; badania in situ; analiza widmowa

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Budownictwo
• Rocznik: 2015
• Tom: Y. 112, iss. 2-B
• Strony: 217--227
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il., wykr., tab.

Twórcy

autor

Benčat J.

• Research Centre UZ , University of Žilina, Slovakia

autor

Hadzima B.

• Research Centre UZ , University of Žilina, Slovakia

Bibliografia

• [1] Proulx J., Hebert D., Paultre P., Evaluation of the dynamic properties of a steel arch bridge, Proc. 10th Int. Modal Analysis Conference, USA , San Diego 1992, 2, 1025-1031.
• [2] Inaudi D., Bolster M., Deblois R., French C., Phipps A.. Sebasky J., Western K., Structural health monitoring system for the new I–35W St. Anthony Falls Bridge, Proc. 4th International Conference on Structural Health Monitoring on Intelligent Infrastructure (SHMII–4), Switzerland, Zurich 2009.
• [3] Adamson D., Kulak G., Fatigue tests of riveted bridge girders, Structural Engineering Report No. 210, University of Alberta, August 1995.
• [4] Akesson B., Fatigue life of riveted steel bridges, CRC Press/Balkema, London 2010.
• [5] JRC Scientific and Technical Reports. Assessment of existing steel structures: recommendations for estimation of remaining fatigue life, Report No. 43401, Joint Research Centre, European Commission, Luxembourg 2008.
• [6] Wysokowski A., Durability of steel bridges as function of fatigue and corrosion phenomena’s, IBDiM, Studies and Materials 53, CD–ROM , 2001 (in Polish).
• [7] Bień J., Failures and diagnostics of bridges, WKŁ Press, Warszawa 2011 (in Polish).
• [8] Zhou Y.E., Yen B.T., Fisher J.W., Sweeney R.A.P, Examination of fatigue strength (S–N) curves for riveted bridge members, Proc. 12th Annual Bridge Conference, Canada, Montreal 1995, 102-109.
• [9] Bencat J., Static and dynamic test results of the Old Bridge – over the Danube in Bratislava, Technical Report: No. 6–3–21/SvF/09, ZU /Zilina, 2009.
• [10] Bata M., Plachy V., Sykora J., Bily V., Polak M., Static and dynamic tests of bridges, Proc. of Czech – US Bridge Conference, Prague 1994.
• [11] Williams C., The effects of vibration on large structures and the determination of dynamic characteristics, Proc. International Conference on Engineering Integrity through Testing, UK , Birmingham 1990, 441-452.
• [12] Williams C., Testing of large structures using vibration techniques, Structural integrity assessment, Elsevier Applied Science, UK , London 1992.
• [13] Slovak Standard STN 73 6209: Loading test of bridges, (in Slovak).
• [14] Slovak Standard STN EN 1991 – 3: Traffic loads on Bridges, (in Slovak).
• [15] Ren W. X., Zhao T., Harik I. E., Experimental and analytical modal analysis of a steel arch bridge, Journal of Structural Engineering, ASCE , Vol. 130(7), 2004, 1022-1031.
• [16] Bendat J.S., Piersol A.G., Engineering applications of correlation and spectral analysis, (2nd edition), Wiley Interscience, New York 1993.
• [17] National Cooperative Highway Research Program (USA ). Dynamic Impact Factors for Bridges, NCHRP Synthesis 266; National Academy Press, DC , Washington 1998.
• [18] SIA 269/3 – Existing Structures: Steel Structures, Swiss Society of Engineers and Architects (SIA ), Switzerland, Zurich 2011.
• [19] Eurocode 3. Design of Steel Structures,Part 1– 9: Fatigue; European Standard EN 1993–1–9, Brussels 1993.
• [20] European Community: Guidline for Load and Resistance Assessment of Existing European Railway Bridges. European Commission (EC ) Sixth Framework Programme, Sustainable Bridges, Sweden, Malmö 2007.

Uwagi

EN

We kindly acknowledge the project: Research Centre of University of Zilina, ITMS 26220220183, supported by European regional development fund and Slovak state budget.