Shear behaviour of girders with trapezoidal corrugated steel webs

Shear behaviour of girders with trapezoidal corrugated steel webs – an experimental study

Zhang, Boshan / Chen, Weizhen / Xu, Jun

Scherverhalten von Balken mit Stegen aus Trapezblech – eine experimentelle Studie. In Forschungsarbeiten zum Scherverhalten von Balken mit Trapezblechstegen kommen gegenwärtig üblicherweise numerische Analysen mit der Finite‐Elemente‐Methode und kleinmaßstäbliche Versuche zur Anwendung. Allerdings können diese beiden Methoden kaum die Auswirkungen von Konstruktionsfehlern in realen Tragwerken berücksichtigen. Außerdem wurden in den meisten Studien an Balken mit Trapezblechstegen Doppel‐T‐Träger mit senkrechten Stegen und dünnen Flanschen als Forschungsobjekte verwendet, die ungeeignet sind, Balken mit geneigten Stegen oder Verbundgurten zu repräsentieren. Deshalb wurde ein Balken mit Trapezblechsteg und geneigten Flanschen im Originalmaßstab geprüft. Untersucht wurden der Versagensmodus und die Scherfestigkeit des Balkens. Die Ergebnisse zeigen, dass die Querkrafttragfähigkeit der Flansche nicht vernachlässigt werden darf. Die Out‐of‐Plane‐Verformung beginnt aufgrund anfänglicher geometrischer Unvollkommenheiten mit der Belastung des Stegs. Knickversagen tritt in denjenigen Bereichen auf, in denen die Out‐of‐Plane‐Verformung am schnellsten fortschreitet.

Presently, numerical analysis of the finite element method and small‐scale tests are commonly adopted in researches on the shear behaviour of girders with corrugated steel webs, but these two methods are unable to deal well with the effects of construction flaws in actual structures. Besides, in the case of girders with trapezoidal corrugated webs, most studies took steel I‐shaped specimens with vertical webs and thin flanges as research objects, and these cannot represent girders with inclined webs or composite flanges. Therefore, a full‐scale corrugated steel web girder with inclined flanges was tested. The failure mode and shear strength of the girder were investigated. The results show that the shear resistance of flanges should not be ignored. Out‐of‐plane deformation develops in the web from the start of loading owing to initial geometric imperfections, and buckling failure occurs in areas where out‐of‐plane deformation develops fastest.