Problems connected with the application of lamella flanges in steel bridge construction

0434123 - ÚTAM 2015 RIV SK cze C - Konferenční příspěvek (zahraniční konf.)
Křístek, V. - Kunrt, J. - Škaloud, Miroslav - Urushadze, Shota
Problems connected with the application of lamella flanges in steel bridge construction.
[Problems connected with the application of lamella flanges in steel bridge construction.]
Proceedings of the 12th international conference on New trends in statics and dynamics of buildings. Bratislava: Slovak University of Technology in Bratislava, 2014 - (Jendželovský, N.; Grmanová, A.), s. 303-308. ISBN 978-80-227-4259-7.
[International Conference on New Trends in Statics and Dynamics of Buildings. Bratislava (SK), 16.10.2014-17.10.2014]
Institucionální podpora: RVO:68378297
Klíčová slova: cumulative damage * fatigue * lamella flanges * lifetime * steel bridges
Kód oboru RIV: JM - Inženýrské stavitelství
http://www.newtrends.sk/dokumenty/proceedings_2014.pdf

Problematika lamelových pásnic nabývá v poslední době důležitosti mezi konstruktéry ocelových mostních konstrukcí, zejména proto, že umožňuje vyhnout se při návrhu velmi silným přírubovým deskám. Tento názor je založen na předpokladu, že lamely jsou dokonale rovinné a jsou v dokonalém vzájemném kontaktu v celé své ploše, což znamená, že zatížení od vozidel z lamely horní se do dolní přenáší prostým tlakem a že plné spolupůsobení obou lamel je plně realizováno smykovým tokem v obvodových koutových svarech, spojujících obě lamely. Ve skutečnosti však tento předpoklad není nikdy dodržen: není v možnostech reálné výroby ocelových konstrukcí zajistit, aby lamely (jako ocelové desky) byly perfektně rovinné; jsou vždy počátečně zakřiveny a potom vždy dochází k zatlačování vrchní lamely do mezery, jež vzniká kombinací nevyhnutelných počátečních zakřivení obou lamel. Potom pod mnohonásobně opakovaným zatížením vozidly, dochází k mnohonásobně opakovanému ohybu zatlačované lamely, tedy ke kumulaci poškození, jež se především projeví v koutových svarech spojujících obě lamely. Tento fenomén může ovšem podstatně ovlivnit životnost mostní konstrukce. Že tento jev hraje důležitou roli bylo jasně ukázáno experimentem, jenž byl proveden v Ústavu teoretické a aplikované mechaniky AV ČR. Odtud je vidět, že následkem dýchání lamel pásu ocelové mostní konstrukce, dochází – a to po počtu zatěžovacích cyklů, které u mostní konstrukce této závažnosti jsou zcela reálné – k porušení koutových svarů obě lamely spojující.

Lamella flanges have lately grown very popular with the designers of steel bridges, because – in their belief - they provide us with the possibility of avoiding very thick flange plates in steel bridge structures. This belief is based on the assumption that the lamellas are perfectly plane and, therefore, in perfect contact everywhere, so that the loading from one lamella is transmitted into the other via pure compression, and that the perfect interaction of both lamellas is materialized by means of boundary fillet welds connecting both of the two lamellas. This simple assumption is, however, far from reality: it is not in the means of steel fabricators, not even in the means of those which are very progressively equipped, to produce perfectly plane flange lamellas. Then both lamellas exhibit unavoidable initial curvatures, which in combination form a gap between the lamellas, and consequently the directly loaded lamella are pressed into this gap. As the loading acting on every bridge is many times repeated, the aforesaid phenomenon is also many times repeated, (we can say that the lamellas „breathe“), and then an unavoidable cumulative damage process in the lamellas comes to being. The authors studied this phenomenon using several methods, the most important among them being probably an experiment conducted on a model simulating the situation connected with the lamella flanges of a real bridge in the neighbourhood of Prague. The results of this investigation will be described in the paper and thereby will demonstrate that the fatigue phenomenon accompanying the “breathing“ of the lamellas can considerably limit the lifetime of the structure.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0238247