Fatigue assessment of bridge structures according to Eurocodes

• Autorzy: Śledziewski K.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2017.205

Warianty tytułu

PL

Ocena trwałości zmęczeniowej obiektów mostowych według Eurokodów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fatigue is one of the main causes of damage in many structures. The process of fatigue damage is rather complicated and the design of structures with reference to fatigue requires a good knowledge in several fields including structural analysis, material mechanics and modeling of loads and load effects on structures. Therefore standards and recommendations related to fatigue design and analysis are often needed to assist the structural engineer in his design work. This applies both to the design of new bridges and the analysis of the remaining service life of existing bridges. General rules for determining all effects on bridges are specified in EN 1990 and Appendix A2. Verification if there is no structural damage due to fatigue should be performed in accordance with the scheme of EN, include the scope of the Ultimate Limit Stage (ULS) verifications. For the reason, that fatigue failure does not occur as a result of the load of a fixed maximum value but as a result of repetition of imposing load on an average level of internal forces, the effect of fatigue depends strongly on the properties of construction materials – steel and concrete. Thus, the effect, in the form of fatigue may be quite different in the case of steel bridges, concrete bridges or even a composite steel-concrete bridges. Therefore, the rules for determining the fatigue load are not specified in the overall standard, but are moved to detailed design standards: EN 1992 to EN 1999. Because of the high complexity of the fatigue verification, in the work the general fatigue calculation rules are presented.

PL

Zmęczenie jest jedną z głównych przyczyn uszkodzenia wielu konstrukcji. W związku z tym, procedura oceny trwałości zmęczeniowej jest jedną z najistotniejszych, w kompleksowej ocenie nośności i trwałości obiektu. Dotyczy to zarówno projektowania nowych mostów, jak i analizy pozostałego okresu eksploatacji istniejących mostów. Niezawodna ocena trwałości zmęczeniowej jest przede wszystkim decydująca przy szacowaniu pozostałej (resztkowej) przydatności eksploatacyjnej. Ogólne zasady ustalania oddziaływań działających na mosty określa norma EN 1990 wraz z Załącznikiem Al. Sprawdzenie, czy nie dojdzie do zniszczenia konstrukcji na skutek zmęczenia zgodnie z systemem norm EN, zaliczamy do zakresu stanów granicznych nośności (ULS). Z tego powodu, awarie zmęczeniowe nie występują w wyniku obciążenia o stałej wartości maksymalnej, ale w wyniku powtórzenia obciążenia na średnim poziomie sił wewnętrz206 K. Śledziewski nych. Wpływ zmęczenia zależy w dużym stopniu od właściwości użytych materiałów konstrukcyjnych – stali i betonu. Końcowy efekt zmęczenia materiału (konstrukcji), może być zupełnie inny w przypadku mostów stalowych, mostów betonowych bądź mostów zespolonych typu stal-beton. Stąd też zasady określania obciążenia zmęczeniowego nie są określone w ogólnej normie, ale są przenoszone na szczegółowe normy projektowania od EN 1992 do EN 1999. W niniejszej pracy przedstawiono ogólne reguły oceny trwałości zmęczeniowej mostów. Ponadto dokładnie omówiono obliczanie nośności zmęczeniowej zarówno metodą kumulacji uszkodzeń jak również metodą ekwiwalentnych naprężeń a także podano tok postępowania przy ocenie zmęczenia pomostów metalowych.

Słowa kluczowe

EN

damage; standards; design; verification; bridges

PL

zniszczenie; normy; projektowanie; sprawdzenie; mosty

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 64, nr 4/I
• Strony: 185--204
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Śledziewski K.

• Lublin University of Technology, Department of Roads and Bridges, ul. Nadbystrzycka 40, 20-618 Lublin; tel. [phone]

Bibliografia

• [1] EN 1990, Eurocode 0: Basis of structural design, European Committee for Standardisation, Brussels 2004.
• [2] Miner M.A.: Cumulative damage in fatigue, Journal Applied Mechanics, vol. 12(3), 1945, pp 159-164.
• [3] Palmgren A.: Die Lebensdauer Von Kugellagern, Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, vol. 68(14), 1924, pp 339-341.
• [4] EN 1993-2, Eurocode 3: Design of steel structures, Part 2: Steel Bridges, European Committee for Standardisation, Brussels 2006.
• [5] EN 1991-2, Eurocode 1: Actions on structures, Part 2: Traffic loads on Bridges, European Committee for Standardisation, Brussels 2003.
• [6] Al-Emrani M., Aygül M.: Fatigue design of steel and composite bridges. Report 2014:10, Göteborg, Sweden 2014.
• [7] EN 1992-1-1, Eurocode 2: Design of concrete structures, Part 1-1: General rules and rules for buildings, European Committee for Standardisation, Brussels 2004.
• [8] EN 1993-1-9, Eurocode 3: Design of steel structures, Part 1–9: Fatigue, European Committee for Standardisation, Brussels 2005.
• [9] EN 1992-2, Eurocode 2: Design of concrete structures, Part 2: Concrete bridges – Design and detailing rules, European Committee for Standardisation, Brussels 2005.
• [10] Czudek H., Pietraszek T.: The endurance of steel bridge structures with variable loads, WKŁ, Warszawa 1980.
• [11] EN 1994-2, Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures, Part 2: General rules and rules for Bridges, European Committee for Standardisation, Brussels 2005.
• [12] Siwowski T.: Fatigue assessment of existing riveted truss bridges: case study, Bull. Pol. Ac.: Tech., vol. 63(1), 2015, pp 125-133.
• [13] Biondini F., Frangopol D.M. (eds): Bridge Maintenance, Safety, Management, Resilience and Sustainability, Proc. Of the Sixth International IABMAS Conference, Stresa, Lake Maggiore, Italy, 8-12 July 2013, CRC Press.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018)