Schlüsselwörter
(Englisch)
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Bridges, steel circular hollow sections, design rules, fabrication methods, welding with backing bar, fatigue test
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Schlüsselwörter
(Französisch)
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Ponts-routes, structures métallique tubulaires, règles de conception/dimensionnement, méthodes de fabrication, soudage sur liste, essais de fatigue
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Alternative Projektnummern
(Deutsch)
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88/98
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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Numerous steel-concrete composite bridges with welded circular hollow section (CHS) trusses as their main load-carry members have recently been constructed-two of these in Switzerland. When compared to open structural sections such as I-beams, circular hollow sections offer several advantages: high strength-to-weight ratio, equal bending strength and stiffness in all directions, and an aesthetically pleasing form.
Architectural tendencies of today, as well as improvements in modern fabrication procedures will lead to an increase in the use of CHS members in structural engineering applications. The use of CHS members in bridges, however, is a relatively new concept. Little has been published on this subject and no specific research has been carried out in this area. Existing codes and standards used in the design of the recently constructed CHS truss bridges are incomplete-in particular the fatigue design of welded CHS joints. This results in overly conservative and penalising designs.
For this project new insights will be gained in the field of CHS bridges through measurements on two bridges of this type recently constructed. Furthermore, experimental and numerical research on the fatigue resistance of welded CHS bridge joints will be carried out. A new fabrication method of welding on backing bars to ensure complete penetration welds no matter what the angle between the chord and diagonals will be examined.
Lastly, based on existing norms and standards, results of the project will be incorporated in design rules proposals.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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L'esprit innovateur des ingénieurs et des architectes les a conduits à proposer de nouvelles applications pour les profilés et structures métalliques tubulaires. L'une d'elles a été de les utiliser pour constituer les poutres de ponts mixtes. Cette nouvelle application connaît un grand engouement auprès des concepteurs et maîtres d'ouvrages, mais à ce jour aucun projet de recherche n'a été effectué dans ce domaine. Les normes et recommandations existantes sont incomplètes - en particulier en ce qui concerne la fatigue - et cela a obligé les concepteurs à avoir recours à des dimensionnements très en sécurité, donc pénalisants, pour les ouvrages réalisés à ce jour.
Dans cette étude, de nouvelles connaissances dans le domaine des ponts-poutres à structure tubulaire seront acquises en effectuant des mesures sur deux ouvrages de ce type récemment construits. D'autre part, une recherche expérimentale et numérique sur la résistance à la fatigue de nœuds tubulaires de ponts sera effectuée. Un nouveau mode opératoire de soudage de tubes, en effectuant des soudures à pénétration complète sur liste de soudage, ceci quel que soit l'angle de raccordement entre les tubes, sera étudié. Ce mode opératoire est prometteur car il est économique et permet probablement d'aboutir à des assemblages de bonne résistance à la fatigue (comparé à d'autres modes opératoires de soudage de tubes).
Finalement, à partir des normes existantes, des règles de conception, de dimensionnement et de fabrication de ce type d'ouvrage seront élaborées.
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Projektziele
(Englisch)
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Proposal of design rules for the design and fabrication of CHS bridge structures. Promotion of this type of bridge construction.
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Projektziele
(Französisch)
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Elaboration de règles pour la conception, le dimensionnement et la fabrication des structures tubulaires dans le domaine des ouvrages d'art. Promotion de ce type novateur de pont.
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Abstract
(Französisch)
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Nous avons montré que la méthode de dimensionnement à la fatigue des assemblages tubulaires utilisant la contrainte géométrique (hot-spot stress method) est la seule qui soit à la fois scientifiquement acceptable et facile d'utilisation pour les ingénieurs. La recommandation produite utilise cette méthode. La courbe de résistance en fatigue déterminée par les essais en vraie grandeur est la courbe 80 de l'Eurocode 3. Ils ont également démontré que l'application des recommandations existantes n'est pas souhaitable pour les ponts car trop dévavorable. Les essais effectués sur des assemblages parachevés ont montré une augmentation de la résistance à la fatigue de 60%. À l'aide d'un modèle d'éléments finis, les facteurs de concentration de contrainte (SCF) ont été calculés pour une large étendue de cas (chargement, géométrie) d'assemblages en K de tubes circulaires. Ces valeurs peuvent être utilisées pour le dimensionnement d'assemblages de ponts. Pour aider l'ingénieur, notre recommandation contient des exemples de réalisations récentes de ponts tubulaires et des informations sur les assemblages entre tubes circulaires.
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Umsetzung und Anwendungen
(Französisch)
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Le rapport produit est une recommandation destinée aux bureaux d'étude. Les résultats peuvent donc directement être mis en pratique. Il est à noté que le rapport existe aussi en version anglaise auprès de notre laboratoire (rapport ICOM 489E). Les essais effectués sur des assemblages parachevés ayant montré une augmentation de la résistance à la fatigue de 60%, une autre étude est en cours afin de mieux quantifier cette augmentation et prévoir le nouvel endroit de fissuration (AGB 2002/11: Post weld treatment of tubular bridge joints).
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Berichtsnummer
(Deutsch)
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578
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