A metal construction with welded joints often fails under repeated loads by fatigue. Fatigue cracks at welded joints occur because real stress-strain behavior of welded joints is not taken into consideration by standard design. The article is devoted to the stress behavior determination of welded joints in railway girders under external loads and residual stresses. Design deficiencies and technological features of welded girders were identified. These features may increase stresses at welded joints and decrease fatigue life. As a result of studying the existing methods for determining stresses in welded joints, authors used a method, that takes into account the residual welding stresses and design features of welded girder. In this study, the stresses were determined in a cracking area of a girder with the help of finite element modeling. It was shown the correspondence of the stresses in the finite element model and the real girder, tested under the moving load. Retrofitting of stiffeners in welded girders with fatigue cracks was carried out using corner plate connected tightly stiffener and beam flange. Strain measurements under the moving load before and after the retrofitting near cut ribs were taken. The dependence of the stresses at the beam webs was demonstrated near the upper welded ends of stiffeners on the stiffness of rib connections to beam flanges. These findings can be useful at the fatigue life design of the welded elements at building constructions.

Металлические конструкции со сварными узлами подвержены частым отказам при воздействии на них переменных нагрузок. Усталостные трещины в сварных узлах образуются из-за того, что еще на этапе проектирования конструкции не учитывают действительное напряженно-деформированное состояние этих элементов. Статья посвящена определению напряженного состояния сварных узлов железнодорожных пролетных строений от внешних нагрузок. Перечислены технологические и конструктивные особенности сварных пролетных строений, повышающие напряжения в сварных узлах и снижающие их усталостную долговечность. В результате изучения существующих методов определения напряжений в сварных узлах использован метод, учитывающий остаточные сварочные напряжения и конструктивные особенности сварных пролетных строений. Приведены результаты определения напряжений в трещиноопасном узле пролетного строения при помощи конечно-элементного моделирования. Показано соответствие напряжений в конечно-элементной модели и реальном пролетном строении, испытанном под обращающейся нагрузкой. Приведены данные по результатам усиления вертикальных ребер жесткости пролетного строения уголковыми накладками, увеличивающими жесткость крепления ребер к поясу балки. Измерения деформаций стенки балки под обращающейся нагрузкой, выполненные до усиления и после, доказывают на практике наличие зависимости напряжений, возникающих в стенке балки у верхних концов сварных швов прикрепления ребра жесткости, от жесткости прикрепления ребра жесткости к поясу главной балки. Полученные результаты исследований могут быть полезны при проектировании усталостной долговечности сварных элементов строительных конструкций.

• Stress-strain behavior of welded joints in railway girders
• Напряженное состояние сварных узлов железнодорожных пролетных строений
  • 1. Introduction
  • 2. Methods
  • 3. Results and Discussion
    • 3.1. Residual stresses after welding
    • 3.2. Stresses at the beam web under external loads
  • 4. Conclusions

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. — Санкт-Петербург: СПбПУ, 2017-. — Периодичность: 8 раз в год. — Выходит с 2017 г. (с № 5). — Электрон. журнал. — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — Текст: электронный

Инженерно-строительный журнал / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. № 8 (84), 2018. — 1 файл (18,3 Мб). — Свободный доступ из сети Интернет (чтение, печать, копирование). — <URL:http://elib.spbstu.ru/dl/2/j19-212.pdf>.