Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Beitrag zur Optimierung von Hängeranschlüssen stählerner Stabbogenbrücken
10.1002/stab.200490235.abs
Hänger von Stabbogenbrücken sind häufig veränderlichen Beanspruchungen infolge Verkehrslasten ausgesetzt. In Abhängigkeit von Spannungsspielzahl und Spannungsniveau kann deshalb die Gefahr des Ermüdungsbruchs bestehen.
Als maßgebend sind in dieser Hinsicht die Anschlüsse der Hängerstangen an Bogen bzw. Versteifungsträger anzusehen, da sich hier durch Geometrieänderung und durch die Kerbwirkung der Anschlußschweißnähte ein ungleichförmiger Spannungszustand einstellt. Die maximale Spannungsspitze im Kerbgrund wird durch die Tiefe und Schärfe der Kerben bestimmt. Um eine ausreichende Ermüdungssicherheit zu gewährleisten, ist es notwendig, diese rißerzeugenden Spannungsspitzen zu minimieren und möglichst einen homogenen Spannungsverlauf über das gesamte Bauteil zu erzeugen. Mit Hilfe einer parametergestützten Gestaltoptimierung und anschließender Topologieanpassung soll die Gefahr von Ermüdungsbrüchen vermindert werden. Für die unter diesen Gesichtspunkten entworfene Anschlußkonstruktion wird die Kerbwirkung, ausgedrückt durch die Kerbwirkungszahl Kf, mittels FE‐Analyse ermittelt. Abschließend wird eine analytische Formel für Kf entwickelt, welche die Anwendung des Kerbspannungskonzeptes für Hängeranschlüsse ermöglicht.
Optimisation of hanger connections for steel tied arch bridges.
Hangers in tied arch bridges are subjected to varying strains due to traffic loads. This can be dangerous in terms of fatigue failure, depending on stress magnitude and number of stress cycles.
In this respect, the connections of the hanger bars to the arch and lower chord should be considered as critical, because alterations in the geometry and notch effects of connecting welds cause non‐uniform stress conditions. The maximum stress peak at the notch tip is determined by the depth of the notch and the notch tip sharpness. In order to provide sufficient security against fatigue failure it is necessary to minimise stress peaks that cause cracks and to ensure homogeneous stress distribution within the whole element. With the help of parameter‐based shape optimisation and subsequent topology adaptation the aim is to reduce the danger of fatigue failure. For the connection detail developed under these aspects, the notch effect – expressed by the stress concentration factor – is determined. Finally an analytic formula for Kf is developed to enable the application of the notch stress concept for hanger connections.
Beitrag zur Optimierung von Hängeranschlüssen stählerner Stabbogenbrücken
10.1002/stab.200490235.abs
Hänger von Stabbogenbrücken sind häufig veränderlichen Beanspruchungen infolge Verkehrslasten ausgesetzt. In Abhängigkeit von Spannungsspielzahl und Spannungsniveau kann deshalb die Gefahr des Ermüdungsbruchs bestehen.
Als maßgebend sind in dieser Hinsicht die Anschlüsse der Hängerstangen an Bogen bzw. Versteifungsträger anzusehen, da sich hier durch Geometrieänderung und durch die Kerbwirkung der Anschlußschweißnähte ein ungleichförmiger Spannungszustand einstellt. Die maximale Spannungsspitze im Kerbgrund wird durch die Tiefe und Schärfe der Kerben bestimmt. Um eine ausreichende Ermüdungssicherheit zu gewährleisten, ist es notwendig, diese rißerzeugenden Spannungsspitzen zu minimieren und möglichst einen homogenen Spannungsverlauf über das gesamte Bauteil zu erzeugen. Mit Hilfe einer parametergestützten Gestaltoptimierung und anschließender Topologieanpassung soll die Gefahr von Ermüdungsbrüchen vermindert werden. Für die unter diesen Gesichtspunkten entworfene Anschlußkonstruktion wird die Kerbwirkung, ausgedrückt durch die Kerbwirkungszahl Kf, mittels FE‐Analyse ermittelt. Abschließend wird eine analytische Formel für Kf entwickelt, welche die Anwendung des Kerbspannungskonzeptes für Hängeranschlüsse ermöglicht.
Optimisation of hanger connections for steel tied arch bridges.
Hangers in tied arch bridges are subjected to varying strains due to traffic loads. This can be dangerous in terms of fatigue failure, depending on stress magnitude and number of stress cycles.
In this respect, the connections of the hanger bars to the arch and lower chord should be considered as critical, because alterations in the geometry and notch effects of connecting welds cause non‐uniform stress conditions. The maximum stress peak at the notch tip is determined by the depth of the notch and the notch tip sharpness. In order to provide sufficient security against fatigue failure it is necessary to minimise stress peaks that cause cracks and to ensure homogeneous stress distribution within the whole element. With the help of parameter‐based shape optimisation and subsequent topology adaptation the aim is to reduce the danger of fatigue failure. For the connection detail developed under these aspects, the notch effect – expressed by the stress concentration factor – is determined. Finally an analytic formula for Kf is developed to enable the application of the notch stress concept for hanger connections.
Beitrag zur Optimierung von Hängeranschlüssen stählerner Stabbogenbrücken
Teich, Stephan (Autor:in) / Graße, Wolfgang (Autor:in)
Stahlbau ; 73 ; 1021-1030
01.12.2004
10 pages
Aufsatz (Zeitschrift)
Elektronische Ressource
Englisch
Beitrag zur Optimierung von Hängeranschlüssen stählerner Stabbogenbrücken
| Online Contents | 2004
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| British Library Conference Proceedings | 2003
Zur Berechnung und Ausführung von Hängeranschlüssen mit Dichtblech an Stabbogenbrücken
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Beitrag zur probabilistischen Berechnung der Restnutzungsdauer stählerner Brücken
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