Investigation on fatigue strength of corrugated steel plates bolted lap joints under flexure

• Autorzy: Mohammed H. , Kennedy J. B.
• Konferencja: European Conference on Buried Flexible Steel Structures (2, April 23-24. 2012 Rydzyna, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Soil-steel structures have been used successfully in constructing underground conduits of medium and short spans. In the recent years, manufacturers of these structures in United States and Canada ventured into using this economic type of construction to replace old and deteriorated short-span concrete bridges. Under conditions of long span and shallow soil cover conditions, the surrounding soil may not be able to provide the required support for the steel structure. As the result, the steel structure tends to deform more freely, leading to a considerable increase in its bending moment under both construction and live loads. The lap joints used in constructing the steel structure become susceptible to premature fatigue failure. In this paper, the effects of bolt arrangement, steel sheet thickness and initial misalignments on the fatigue strength are investigated. As a result of the study a group of (S-N) curves is recommended for the design of the lap joints under cyclic loading.

PL

Konstrukcje stalowo-ziemne są z powodzeniem stosowane do budowy przepustów podziemnych o średniej i krótkiej rozpiętości. W ostatnich latach producenci takich konstrukcji w USA i Kanadzie rozpoczęli zastępować tymi oszczędnymi konstrukcjami stare i zniszczone mosty betonowe o małej rozpiętości. W warunkach dużej rozpiętości i płytkiego naziomu gruntowego, otaczający grunt może nie być w stanie zapewnić wymaganego podparcia konstrukcji stalowej. W rezultacie, stalowa konstrukcja ma tendencję do łatwiejszego odkształcania się, co prowadzi do znacznego wzrostu momentu zginającego przy obciążeniu podczas budowy oraz obciążeniu zmiennym podczas użytkowania. Połączenia zakładkowe stosowane do budowy konstrukcji stalowej zostają w rezultacie narażone na przedwczesne pękanie zmęczeniowe. W tej pracy przedstawiono wyniki badań wpływu rozmieszczenia śrub, grubości blachy stalowej oraz wstępnego niedopasowania na wytrzymałość zmęczeniową. W rezultacie badań zalecono grupę krzywych (S-N) do projektowania połączeń śrubowych na zakładkę podlegającym obciążeniom cyklicznym.

Słowa kluczowe

EN

Short Span Bridges; lap joints; finite element analysis; Corrugated Steel Sheets; Fatigue Strength of Bolted Joints

PL

mosty o małej rozpiętości; połączenia na zakładkę; analiza elementów skończonych; blachy faliste; wytrzymałość zmęczeniowa połączeń śrubowych

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Archiwum Instytutu Inżynierii Lądowej
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 12
• Strony: 217--229
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Mohammed H.

autor

Kennedy J. B.

• Professor, Dept. of Structural Engineering, Univ. of Cairo, Cairo, Egypt.

Bibliografia

• 1. Bakht, B., and Agarwal, A. (1987): On Distress in Pipe Arches, Ministry of Transportation, Ontario, Downsview, Ont.
• 2. Department of Energy, (1990): Offshore Installation: Guidance on Design, Construction and Certification, 4th Ed. HMSO, London, UK
• 3. Lee, R.W.S, and Kennedy, D.J., (1988): Behavior of Bolted Joints of Corrugated Steel Plates, Structural Engineering Report 155, Department of Civil Engineering, University of Alberta, Edmonton.
• 4. Little, R.E., and Jebe, E. H. (1975): Statistical design of Fatigue Experiments, Applied Since, Essex, U.K.
• 5. Mattos, R. J. and Lawrence, F. V., Jr., (1975): Estimation of the Fatigue Crack Initiation Life in Welds using Low Cycle Fatigue Concepts, FCP Report No. 19, College of Engineering, University of Illinois, Urbana, IL.
• 6. Mohammed, H., Kennedy, J.B., and Smith, P., (2002): Improving the Response of Soil-Metal Structures During Construction, ASCE Journal of Bridge Engineering Div., 6-13.
• 7. Morrow, JoDean, 1965, "Cyclic Plastic Strain Energy and Fatigue of Material", ASTM STP 378, American Society for Testing and Materials.
• 8. Morrow, JoDean, 1968, "Fatigue Properties of Material", SAE Fatigue Design Handbook.
• 9. MTO, (1991): Ontario Highway Bridge Design Code, 3rd edition. Ministry of Transportation, Ontario, Downsview, Ont.
• 10. Musser, S.C.G (1989): CANDE-89 culvert analysis and design computer program user manual, Rep. No. FHWA-RD-89-169, Federal Highway Administration, Washington, D.C.
• 11. Rolfe, S. T. and Barsom, J. M., (1977): Fatigue Control in Structures - Applications of Fracture Mechanics, Prentic _hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.