Open-to-Circular Hollow Section (CHS) connections are highly encouraged nowadays in modern multistoried structures due to the extensive resistance provided by the CHS columns against high compression, tension as well as flexure in all directions, combined with their exceptional aesthetics. However, using more and more gusset plates or stiffeners to strengthen a conventional open-to-CHS connection causes economic disadvantage due to excessive welding quantities and substantial CHS chord yielding further limits any opportunity to exploit the full advantages offered by the open sections therefore minimizing its frequent application. However, if designed efficiently, the CHS connection can offer an extensive range of solutions which makes it an impeccable choice for the modern multi-storey structures. To that purpose, a "LASTEICON" solution is proposed in this paper investigating a "passing-through" concept, which is obtained by using laser cutting technology (LCT). Initially, a suitable moment resisting Plate-to-CHS-column connection is characterized through a detailed understanding of the relevant parameters, where the primary beams are connected at either side of the CHS column by two transverse and one longitudinal plate passing through the CHS column via laser cut slots. A detailed parametric study is conducted based on multiple Finite Element (FE) models primarily calibrated from an experimental campaign to understand the effect of each parameter and further verify and therefore establish the analytical assumptions to calculate the ultimate resistance of such connections. Finally a comprehensive design procedure is proposed to design such "passing-through" Plateto-CHS column connections. A short comparison study is also made with the conventional (direct weld) joints to highlight the advantages offered by this LASTEICON solution.
The design of (single-span) railway bridges has to meet the challenge of reliable assessment of potential resonance risks. A simplified resonance check based on a bridge's fundamental frequency is provided in the European standard BS EN 1991-2. However, filler beam bridges often do not fulfil the requirements when assessed by calculation only. Measurements usually reveal much higher fundamental frequencies, thus indicating that the calculated frequencies are inaccurate. The difference between calculations and measurements is strongly connected to the mostly unconsidered stiffness contributions of non-structural elements such as ballast or maintenance workways connected to the deck. BS EN 1991-2 provides recommendations for modelling and calculation of the combined track/structure system for the determination of load effects, thus introducing restraining effects of the tracks in the model. In this paper, substitutional rotational springs are derived from the parameters given in DIN EN 1991-2 . These can be added to a simple beam single-span model, reducing the modelling complexity significantly while providing equivalent results. Furthermore, a formula for calculation of the fundamental frequency is derived from an equivalent single degree-of-freedom system considering the rotational spring stiffness. Measured and calculated natural frequencies of existing filler beam bridges are used to demonstrate the achievable improvements in calculation.
1 Einleitung Im Rahmen des FOSTA Forschungsprojekts P941 [1] ist das dynamische Verhalten von kurzen und mittelweit gespannten Einfeldträgerbrücken in Stahl-bzw. Stahlverbundbauweise untersucht worden. Dabei wurden messtechnische Untersuchungen an zwei Walzträger-in-Beton-(WiB-)Brücken, einer Preflexbrücke, einer VFT-WiB-Brücke [2] und einer Stahlbrücke in Trogbauweise [3] durchgeführt. Es wurden komplexe und vereinfachte numerische Modelle der untersuchten Brücken erstellt und anhand der Messergebnisse kalibriert. Es hat sich dabei herausgestellt, dass sich das Biegeschwingverhalten der untersuchten WiB-Brücken und der Preflexbrücke sehr gut mit ebenen Balkensystemen mit zusätzlichen Drehfedern an den Auflagern (z. B. Bild 1c) abbilden lässt. Es konnten sehr gute Übereinstimmungen der jeweiligen ersten drei Biegeeigenfrequenzen der kalibrierten Modelle mit den zugehörigen Messergebnissen erzielt werden. Dazu wurden die Biegesteifigkeiten EI und die Drehfedersteifigkeiten c ϕ so lange variiert, bis eine minimale Tragfähigkeits-und Gebrauchstauglichkeitsnachweise von Eisenbahnbrücken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr erfordern in der Regel einen Vergleich zwischen relevanten Eigenfrequenzen des Überbaus und Frequenzen aus der periodischen Belastung durch überfahrende Radsätze. Werden die Eigenfrequenzen des Bauwerks rechnerisch bestimmt, hängt die Qualität der Ergebnisse von den in der Modellierung getroffenen Annahmen ab, z. T. entstehen so starke Diskrepanzen zwischen berechneten und realen Eigenfrequenzen. Obwohl der Beitrag der über die Brückenenden hinausgehenden Gleise zur Systemsteifigkeit bekannt ist und sich im Modell über nichtlineare Längsfedern zwischen Gleis und Oberkante Tragwerk bzw. zwischen Gleis und Dammbereich abbilden lässt, wird in der Praxis oft das Modell eines gelenkigen Einfeldträgers gewählt. In diesem Beitrag werden zunächst horizontale Ersatzfedersteifigkeiten zur Abbildung des Dammbereichs mit Schotterbett hergeleitet, aus denen sich entsprechende Drehfedersteifigkeiten am Auflager ergeben. Bei der Modellierung von Einfeldsystemen mit Balken-oder Plattenelementen ist eine Berücksichtigung der Einspannwirkung über Drehfedern an den Auflagern möglich. Weiterhin wird eine Methode zur Ermittlung der ersten Biegeeigenfrequenz n 0 einer Brücke unter Berücksichtigung von Drehfedern an den Auflagern für den vereinfachten Resonanznachweis vorgestellt. Die Anwendung des Verfahrens wird an realen WiB-Brückenbauwerken mit Schotteroberbau gezeigt. Dabei werden berechnete und gemessene n 0 -Werte den jeweiligen Grenzfrequenzen für den vereinfachten Resonanznachweis für Einfeldbrücken mit örtlichen Höchstgeschwindigkeiten bis 200 km/h gegenübergestellt. Restraining effects of railway tracks on fundamental frequencies of single-span bridgesCapacity and serviceability design of high-speed railway bridges often requires comparison of relevant eigenfrequencies of the superstructure to frequencies resulting from periodic excitation by crossing axles. If the eigenfrequencies are calculated, quality of re...
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