New steel‐concrete connection for prefabricated composite bridges

Abstract

AbstractAn investigation of a new type of connection between precast concrete decks and steel girders, for composite steel‐concrete bridges, is being performed by the Steel Structures Laboratory, ICOM, of Ecole Polytechinque Fédéral de Lausanne, EPFL. The connection resists the loads by shear resistance between base materials. Hence, a fundamental part of the research focuses on the behaviour of the different confined interfaces of the connection, subjected to shear, static and fatigue loading. The confinement is a combined outcome of the kinematic law of the interfaces and the section geometry. Experimental investigation through a series of direct shear tests on confined interfaces has resulted in the development of failure criteria and constitutive and kinematic models describing the behaviour of the different interfaces. Those laws are used as an input for a model that simulates the connection behaviour. The model of the connection is validated by push‐out tests on large‐scale specimens. Finally, a composite beam has been tested under constant amplitude for five million cycles. A static test, following the fatigue sequence, has shown that the composite beam reaches its plastic moment capacity due to the sufficient ductility of the connection.Neue Stahl‐Beton‐Verbindung für vorgefertigte StahlverbundbrüKen. Im Labor für Stahlkonstruktionen (ICOM) der Eidgenössischen Polytechnischen Hochschule Lausanne werden Untersuchungen für eine neue Verbindungsart zwischen Betonfertigteil‐Fahrbahn und Stahlträgern bei Stahlverbundbrücken durchgeführt. Die Verbindung nimmt die Beanspruchungen über den Schubwiderstand zwischen den Grundmaterialien auf. Daher konzentriert sich ein wesentlicher Teil der Forschung auf das Verhalten der verschiedenen, eingeschlossenen Verbundfugen, die Schubkräften und statischen und ermüdungswirksamen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Die Zwängungsbeanspruchung ist ein kombiniertes Ergebnis der Kinematik der Verbundfugen und der Profilgeometrie. Experimentelle Forschung anhand einer Reihe von direkten Abscherversuchen an eingeschlossenen Verbundfugen führte zur Entwicklung von Versagenskriterien, Materialgesetzen und kinematischen Modellen zur Beschreibung des Verhaltens der verschiedenen Verbundfugen. Diese Gesetze werden als Eingangsgrößen für ein Modell verwendet, welches das Verhalten der unterschiedlichen Verbundfugen simuliert. Das Modell der Verbindung wird durch Push‐ Out‐Versuche an großen Prüfkörpern validiert. Abschließend ist ein Verbundträger unter konstanter Amplitude mit 5 Millionen Lastwechseln geprüft worden. Eine statische Prüfung der Resttragfähigkeit hat gezeigt, dass der Verbundträger die vollplastische Momententragfähigkeit aufgrund einer ausreichenden Duktilität der Verbindung erreicht.