Effect of connection flexibility in steel-concrete composite beams due to live loads

• Autorzy: Machelski C. , Toczkiewicz R.

Warianty tytułu

PL

Efekty podatności zespolenia w belkach stalowych z płytą betonową pod obciążeniem zmiennym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the girders of bridges made of steel beams connected in a flexible way with a concrete deck slab. There are analyzed internal forces and displacements versus the changes in the connection degree that are due to variable cyclic loads occurring in bridges. The analysis of the problem is based on a classical parameter characterizing the connection flexibility C2 and supplied with the coefficient m and b defined by authors. They allow the connection degree of a combined girder to be estimated. There are analyzed two solution to the problem of partial interaction in composite steel and concrete girder: a linear one based on the solution of analytical form (differential equations) and a non-linear one based on mechanics of clearances. The latter solution accurately shows the work of connectors in bridge spans. The analysis in illustrated by numerical examples of a real composite bridge. The attention is focused on the diagrams showing various shapes of curves representing the coefficients m and b.

PL

Praca dotyczy dźwigarów głównych mostów wykonanych z belek stalowych zespolonych w sposób podany z betonową płytą pomostową. Analizie poddano siły wewnętrzne i przemieszczenia w funkcji zmian podatności zespolenia wynikających z działania obciążeń zmiennych, cyklicznych, jakie występują w mostach, Problem analizowano, korzystając z klasycznego parametru, który charakteryzuje podatność zespolenia C2, oraz uzupełniono własnymi wskaźnikami m oraz bWskaźniki te pozwalają ocenić stopień zespolenia w odniesieniu do dźwigara złożonego (o zespoleniu pełnym,). Analizowano dwa ujęcia rozwiązania zagadnienia współdziałania elementów dźwigara zespolonego: liniowe oparte na rozwiązaniu w postaci analitycznej (równania różniczkowe) oraz nieliniowe w ujęciu mechaniki luzów. Ujecie to dobrze oddaje zasadę pracy dźwigara poddanego obciążeniom połączeń płyty betonowej z belkami stalowymi, występującymi w przęsłach mostowych. Analizę zilustrowano przykładami liczbowymi rzeczywistego mostu zespolonego. Główną uwagę zwrócono na zmiany kształtu wykresów zaproponowanych wskaźników m i b.

Słowa kluczowe

EN

composite beams; flexible connection; cyclic loads; clearances

PL

mosty; dźwigar

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 6, no 1
• Strony: 65--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Machelski C.

autor

Toczkiewicz R.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Inżynierii Lądowej, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,

Bibliografia

• [1] Furtak K.: Mosty zespolone, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa-Kraków, 1999.
• [2] Madaj A.: Doraźna nośność i sztywność na zginanie zespolonych belek stalowo-betono-wych, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań, 2005.
• [3] Karlikowski J., Wołowicki W: The experimental-analytical assessment of the carrying capacity of the quasi composite multibeam bridge, Proceedings of the 4th International Conference on Safety of Bridge Structures, Wrocław, 1992, pp. 435-442.
• [4] Machelski Cz., Toczkiewicz R.: Podatność połączenia stalowego dźwigara z płytą beto-nową w mostach zespolonych, Drogi i Mosty, 2005, nr 3, s. 37-76.
• [5] Trost H.: Zur Berechnung von Stahlverbundträgern in Gebrauchszustand auf Grund neuerer Erkenntnisse des viskoselastischen Verhaltenes des Betons, Der Stahlbau, 1968, 11.
• [6] Machelski Cz.: Probability of cracking of composite prestressed concrete bridges, Ar-chives of Civil and Mechanical Engineering, 2003, Vol. III, No. 1, pp. 77-93.
• [7] Slutter R. G., Fisher J. W.: Fatigue strength of shear connectors, Hwy. Res. Rec. 147, Transp. Res. Board, Washington, D.C., 1966.
• [8] Hallam M. W.: The behavior of stud shear connectors under repeated loading, University of Sydney School of Civil Engineering, Research Report R 281, August 1976.
• [9] Gattesco N., Giuriani E.: Experimental study on stud shear connectors subjected to cyclic loading, Journal of Constructional Steel Research, 1996, Vol. 38, No. 1, pp. 1-21.
• [10] Nakajima A., Saiki I., Kokai M., Doi K., Takabayashi Y., Ooe H.: Cyclic shear force-slip behavior of studs under alternating and pulsating load condition, Engineering Structures, 2003, Vol. 25, pp. 537-545.
• [11] Civjan S. A., Singh P.: Behavior of shear studs subjected to fully reversed cyclic loading, Journal of Structural Engineering, 2003, Vol. 129, No. 11, pp. 1466-1474.
• [12] Yen J. Y. R., Lin Y., Lai M. T.: Composite beams subjected to static and fatigue loads, Journal of Structural Engineering, 1997, Vol. 123, No. 6, pp. 765-771.
• [13] Hawkins N.M., Mitchell D.: Seismic response of composite shear connections, Journal of Structural Engineering ASCE, September 1984, Vol. 110, No. 9, pp. 2120-2136.
• [14] Oehlers D.J., Coughlan C.G.: The shear stiffness of stud shear connections in composite beams, Journal of Constructional Steel Research, 1986, 6, pp. 273-284.
• [15] Taplin G., Grundy P.: Incremental slip of stud shear connectors under repeated loading, Proceedings of the International Conference on Composite Construction - Conventional and Innovative, Innsbruck, 1997, pp. 145-150.
• [16] An L., Cederwall K.: Push out tests on studs in high strength and normal strength con-crete, Journal of Constructional Steel Research, 1996, Vol. 36, pp. 15-29.
• [17] Gattesco N., Giuriani E., Gubana A.: Low-cycle fatigue test on stud shear connectors, Journal of Structural Engineering, 1997, Vol. 123, No. 2, pp. 145-150.
• [18] Taplin G., Grundy P.: Steel-concrete composite beams under repeated load, Departament of Civil Engineering, Monash University, Australia.
• [19] Machelski Cz., Antoniszyn G.: Influence of live loads on the soil-steel bridges, Studia Geotechnica et Mechanica, 2004, No. 3-4, pp. 91-110.
• [20] Machelski Cz.: Effort of Bridge Structures with Clearances of Joints, International Bridge Conference Warsaw '94, 20-22 June, 1994, pp. 69-75.
• [21] PN-85/S-10030. Obiekty mostowe. Obciążenia.
• [22] Eurocode No. 4: Design of Composite Steel and Concrete Structures. Part 2: Bridges.
• [23] Łagoda M.: Stany graniczne podatności łączników w mostowych konstrukcjach zespolo-nych, Raport PRE-52/81 Instytutu Inżynierii Lądowej Politechniki Wrocławskiej. Praca doktorska.
• [24] Nie J., Fan J., Cai C.S.: Stiffness and deflection of steel-concrete composite beams under negative bending, Journal of Structural Engineering, 2004, Vol. 130, No. 11, pp. 1842-1851.
• [25] Fabbrocino G., Manfredi G., Cosenza E.: Analysis of continuous beams including partial interaction and bond, Journal of Structural Engineering, 2000, Vol. 126, No. 11, pp. 1288-1294.
• [26] Virtuoso F., Vieira R.: Time dependent behaviour of continuous composite beams with flexible connection, Journal of Constructional Steel Research, 2004, Vol. 60, pp. 451-463.
• [27] Ryż K.: Wpływ stopnia współpracy płyty z dźwigarem na efekty reologiczne w zespolonych przęsłach mostowych typu beton-stal, Konferencja Naukowo-Techniczna Trwałość i Przydatność Użytkowa Konstrukcji Mostowych, Poznań, 1989, s. 307-315.