Analysis and design of rehabilitated built-up hybrid steel compression members

摘要

Les éléments en compression des ponts en acier conçus avant 1960 peuvent être inadéquats selon les exigences du code de conception actuel; ils auraient donc besoin d'être renforcés. Cet article examine la réponse des colonnes en poutres d'acier à brides, renforcées de nouvelles plaques d'acier de recouvrement, tenant compte des contraintes statiques résiduelles, des contraintes permanentes, des différentes limites d'élasticité du profilé original en forme de W et les nouvelles plaques de recouvrement des brides, la non-linéarité initiale et l'excentricité des charges aux extrémités des éléments. Un modèle d'analyse numérique perfectionné est préparé et validé; il calcule la résistance à la compression à partir des principes d'équilibre, de compatibilité et de relations contrainte-déformation. Des études paramétriques effectuées indiquent que la capacité de la colonne renforcée est relativement insensible à l'amplitude de la charge statique permanente dans l'élément original, et que la capacité de l'axe majeur est insensible à l'amplitude de la charge résiduelle dans l'élément original. Une approche préliminaire à la conception du renforcement pour ces éléments est présentée et illustrée par un exemple de calcul.%Compression members in steel bridges designed before 1960 may be deficient according to current design code requirements and so require strengthening. This paper explores the response of steel wide-flange columns reinforced with new steel flange cover plates, accounting for: residual and locked-in dead-load stresses; different yield strengths of the original W shape and the new cover plates; initial out-of-straightness; and load eccentricity at the member ends. A refined numerical analysis model is formulated and validated that computes the compressive resistance from principles of equilibrium, compatibility, and force-deformation relationships. Parametric studies conducted indicate that the capacity of the reinforced column is relatively insensitive to the magnitude of the locked-in dead-load stress in the original member, and that the strong axis capacity is insensitive to the magnitude of the residual stresses in the original member. A preliminary approach for designing strengthening for these members is presented and illustrated with an example calculation.