Zum Nachweis der Ermuedung von schlanken Biegetraegern infolge Stegatmen / Fatigue assessment of steel plated girders susceptible to web breathing

Mit der Eínfuehrung der neuen europaeischen Normen, vor allem des Eurocode 3, Teil 1.5, der das Plattenbeulen behandelt, duerfen nunmehr schlanke Platten auch oberhalb ihrer kritischen, linear-elastischen Beullast bemessen werden. Die Ausnutzung dieser ueberkritischen Tragfaehigkeiten ist jedoch mit grossen Verformungen aus der Plattenebene verbunden. Diese Beulverformungen haben keinen Einfluss auf die statische Grenztraglast. Bei wechselnder Belastung, wie dies besonders im Brueckenbau der Fall ist, kommt es bei Stegblechen von Brueckentraegern zu einem wiederkehrenden Ausbeulen, das als Stegatmen bezeichnet wird. Durch das wiederholte Ausbeulen der Stegbleche koennen an den Schweissnaehten entlang der Beulfeldraender Ermuedungsrisse entstehen, die zu einem vorzeitigen Ermuedungsversagen fuehren koennen. Dieser Beitrag behandelt das Trag- und Ermuedungsverhalten von Stahltraegern mit schlanken Stegen. Mit Hilfe der Erkenntnisse aus eigenen Ermuedungsversuchen an sechs grossen Stahltraegern werden umfangreiche numerische Parameterstudien durchgefuehrt. Die Untersuchungen beruecksichtigen unter anderem die Vorverformung der Stegbleche und die Beanspruchung reine Biegung, reine Querkraft und die gemeinsame Wirkung von reiner Biegung mit Querkraft. Aus den Untersuchungsergebnissen wird ein Bemessungsmodell fuer rissefreie geschweisste Stahltraeger mit schlanken Stegen unter haeufig wiederholter Belastung abgeleitet, das fuer Brueckentraeger zu einer leicht handhabbaren Bemessungsgleichung vereinfacht wird. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: With Eurocode 3, Part 1.5 thin plated structures can be designed well above their critical, linear-elastic buckling loads. The utilisation of this post buckling behaviour leads to large out-of plane deformations. These buckling deformations have no influence on the ultimate bearing capacity. However, when a steel plated girder is subjected to cyclic loading, as it is the case in bridge design, repeated web buckling deformations will occur (so called: web breathing) and may lead to fatigue cracks. Such fatigue cracks generally commence at the fillet welds connecting the web to its boundary elements and can finally lead to the failure of the structure. This paper analyses the structural and fatigue behaviour of steel girders with slender web plates. Own fatigue tests on six large steel girders are used to calibrate and conduct extensive parameter calculations. Main attention is paid to the initial imperfections of the web plates and to the loading types pure bending, pure shear and the common action of bending and shear. From the results a design procedure for crack-free welded steel girders with slender web plates under frequent loads has been derived, which is simplified for bridge girders to an easy to apply verification formula. (A)

  • Authors:
    • KUHLMANN, U
    • SPIEGELHALDER, U
    • GUENTHER, H -
  • Publication Date: 2002

Language

  • German

Media Info

  • Pagination: 358-66
  • Serial:
    • Stahlbau
    • Volume: 71
    • Issue Number: 5
    • Publisher: Ernst (Wilhelm) and Sohn

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01195976
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Oct 7 2010 4:17PM