Stivere er sekundære plater eller seksjoner som er festet til strålebaner eller flenser for å stive dem mot ut av plan deformasjoner.

Nesten alle hovedbro bjelker vil ha stivere. Imidlertid vil de fleste bare ha tverrgående webstivere, dvs. vertikale stivere festet til nettet. Dype bjelker har noen ganger også langsgående webstivere. Flensstivere kan brukes på store spennboksbjelkebroer, men er usannsynlig å oppstå andre steder.

Veiledning om utformingen av stivere er gitt nedenfor OG I Veiledningsnotater GN 2.04 OG GN 2.05.

Stiffeners.jpg

typer stiver

Det er to hovedtyper av stiver:

• langsgående web avstivere, som er justert i span retning
• tverrgående avstivere, som er justert normalt til span retning av strålen.

• Types of stiffeners
• 

  Stiffeners on I-section girders

• 

  Stiffeners on box girders

• 

  Langsgående og tverrgående avstivere i en boksbjelke
  (Bilde gjengitt av Atkins)

Tverrgående avstivere leveres vanligvis i lagerposisjoner, og disse er kjent som lagerstivere. For fremtidig vedlikehold er det god praksis å gi lagerstivere på jacking poeng (for når dragere må heves til frie lagre for utskifting). Andre tverrstivere kalles mellomliggende tverrstivere.

R19 Fig4.png

av støtter i stedet for stivere. Disse er vanligvis faste plater over innsiden av boksen.

Stivere seksjoner

R19 Fig5.PNG

En rekke seksjoner har historisk blitt brukt som stivere, men den enkle flate stiveren er den typen som nesten alltid brukes i moderne design. Stivere kan festes på den ene siden av platen (enkeltsidig), eller på begge sider (dobbeltsidig). Vanligvis bærer avstivere er dobbeltsidig, mens mellomliggende web avstivere er ensidig. Stivere kan også dobles opp, eller til og med tredobles, for å danne multi-benstivere.

hva er stivere for?

Stivere har en eller begge av følgende funksjoner:

• Kontrollere lokal knekking
• Koble bracing eller tverrgående bjelker

Kontrollere lokal knekking

Lokal knekking oppstår når et tverrsnitt er slank nok for knekking å skje innenfor tverrsnittet, enten på grunn av kompresjon eller skjær. Banene på brobjelker er vanligvis sårbare for lokal buckling, men flenser er vanligvis mye tykkere og iboende mer motstandsdyktige mot buckling.

lokal knekking kan oppstå på grunn av tverrgående kompresjonsbelastning, f.eks. en bane utsatt for en lagerreaksjon, langsgående kompresjonsbelastning, f. eks. fra bøyning eller fra skjær.

i alle tilfeller kan tilsetningen av en relativt liten stiver til en slank plate øke motstanden mot lokal buckling betydelig.

R19 Fig6.PNG

R19 Fig7.png

koble bracing eller tverrgående bjelker

den enkleste måten å spenne stålbjelker sammen er ved å feste bracing til tverrgående stivere. Dermed stiver posisjoner nesten alltid sammenfaller med oppkvikkende posisjoner.

i et stigedekk kan banene av tverrbjelker kobles direkte til fjernlysstivere, slik at stivere avstand samsvarer med tverrbjelkeavstand. I en multi-bjelke bro med kryss oppkvikkende bracing medlemmene er vanligvis koblet til fjernlys avstivere, slik at stiver avstanden er det samme som oppkvikkende avstand.

R19 Fig8.PNG

R19 Fig9.PNG

5.1 og 9.6. En stiv endepost vil være til nytte for skjærmotstanden som beregnet AV EN 1993-1-5 klausul 5.3. Selv om eldre riveted dragere i STORBRITANNIA kan ha en stiv end post end detalj, nyere BRITISK praksis har ikke vært å gi stive end innlegg, men å gi en «ikke-rigid end post». Hvis en stiv endestolpe er nødvendig, er minimum stivere krav gitt I EN 1993-1-5 klausul 9.3.1.

etter å ha bestemt at lagerstivere skal leveres, for å verifisere utformingen av lagerstivere, bestemme den effektive stiverseksjonen i samsvar MED EN 1993-1-5 klausul 9.1 (2). Legg merke til at multi-benstivere må deles i separate effektive tverrsnitt og belastningene fordelt mellom dem. Veiledning om utforming av lagerstivere er gitt i Avsnitt 8.3.2 I SCI P356.

lastene som skal vurderes for utforming av lagerstivere er gitt I PD 6695-2 klausul 16. Størstedelen av belastningen på stiveren vil være den vertikale belastningen fra lagerreaksjonen. Det vil være horisontal lasting for å vurdere å motstå FS-krefter som gitt I PD 6695-2 klausul 10, det kan også være horisontal lasting fra lageret hvis det er løst. Disse belastningene kan generere bøyemomenter i stiver-delen.

etter å ha bestemt lastingen, verifiser den valgte stiverstørrelsen ved å kontrollere tilstrekkeligheten til den effektive stiverseksjonen for å fungere som en kolonne for kombinert aksial belastning og bøyemoment som kreves AV EN 1993-1-5 klausul 9.4.

mellomliggende tverrstivere

det er vanligvis nødvendig å gi mellomliggende stivere på fjernlysbaner for det praktiske formål å koble torsjonsstivende mellom bjelkene. I så fall vil de valgte bracing posisjonene bestemme posisjonene til minst noen av stivere. Men for bjelker uten oppkvikkende, slik som tverrgående dragere i en stige dekk bro, eller hvis plan oppkvikkende blir brukt, kan det ikke være noen praktisk nødvendighet for mellomliggende avstivere i det hele tatt. Kravet for mellomliggende tverrgående web avstivere bestemmes av verifisering av skjær motstand – dette vil indikere hvor avstivere er nødvendig, og hvor avstivere ekstra til de for avstiving er nødvendig.

Verifisering av bjelkens skjærmotstand utføres I samsvar MED EN 1993-1-5, punkt 5.2 (1) og 5.3 (1). Merk at styrkebidraget fra nettet som kommer FRA EN 1993-1-5 klausul 5.3 (3) og EN 1993-1-5 Vedlegg a. 3 er funksjon av eksistensen og avstanden mellom mellomstivere, og om disse mellomstivere er klassifisert som stive. Som et første skritt i design foreslås det at det i utgangspunktet antas at det ikke er noen mellomliggende stivere i det hele tatt; hvis dette viser at strålen er tilstrekkelig i skjær, vil fordelen av mellomliggende stivere for bracing vedlegg være en bonus.

hvis prosedyren ovenfor bestemmer at mellomliggende stivere er påkrevd, må designeren velge posisjonene og avstanden til disse stivene, og avgjøre om de må være stive. Verifisering av stiverstørrelsen er lik den for lagerstivere, og starter med å bestemme den effektive stiverseksjonen i samsvar MED EN 1993-1-5 klausul 9.1 (2). For å teste om stiveren er stiv, kontroller at kravet I EN 1993-1-5 klausul 9.3.3 (3) er oppfylt.

lastene som skal vurderes for utforming av lagerstivere er gitt I PD 6695-2 klausul 15. Belastninger på mellomstivere er vanligvis mye mindre enn for lagerstivere, men stivere kan fortsatt være utsatt for krefter og øyeblikk på grunn av samspill med tverrbjelker eller bracing. For eksempel, i en stige dekk bro, skjær i tverrbjelkene vil føre til en aksial kraft i fjernlys stiver. Det kan også være horisontal lasting å vurdere fra bracing som kan generere bøying øyeblikk i stiver delen. Etter å ha bestemt lastingen, verifiser den valgte stiverstørrelsen ved å kontrollere tilstrekkeligheten til den effektive stiverseksjonen for å fungere som en kolonne for kombinert aksial kraft og bøyemoment (hvis noen) som kreves AV EN 1993-1-5 klausul 9.4.

hvis det ikke er noen direkte belastning på stiveren fra noen av de ovennevnte, er det bare nødvendig å sikre at den effektive stiverseksjonen oppfyller stivhetskriteriet gitt I EN 1993-1-5 punkt 9.2.1 (5). Ytterligere veiledning om utforming av mellomstivere er gitt i Avsnitt 8.3.1 I SCI P356.

Langsgående stivere

som nevnt tidligere har de fleste broer ikke langsgående stivere. Langsgående stivere skal ikke være nødvendig på noen del av en seksjon som aldri er i kompresjon eller på noen del av delen som er klassifisert som klasse 1, 2 eller 3 i samsvar MED EN 1993-1-1 klausul 5.2.2 (8). Selv om delen av seksjonen er klassifisert som klasse 4, kan langsgående stivere fortsatt ikke være påkrevd. For å avgjøre om bjelkene har tilstrekkelig bøyestyrke uten langsgående stivere, er prosedyren å følge EN 1993-1-5 punkt 4.4. For å avgjøre om langsgående stivere kreves på nettet for å gi hovedbjelkene tilstrekkelig skjærstyrke, er prosedyren som for mellomliggende stivere, dvs. for å verifisere skjærmotstanden TIL strålen TIL EN 1993-1-5 klausuler 5.2(1) og 5.3(1).

R19 Fig10.PNG

hvis de eksisterer, kan langsgående stivere være kontinuerlig eller diskontinuerlig, avhengig av enten de er kontinuerlige gjennom tverrgående stivere og membraner. Diskontinuerlige langsgående stivere stopper og starter igjen hver side av tverrstiveren slik at de ikke plukker opp globale langsgående spenninger fra nettet eller flensen de er festet til. De er der bare for a motsta buckling til nettet eller flensen. Kontinuerlige langsgående stivere plukker imidlertid opp globale spenninger og legger til tverrsnittet.

hvis langsgående stivere skal leveres, skal de verifiseres ved å kontrollere tilstrekkeligheten til den effektive stiverseksjonen for å fungere som en kolonne som kreves I EN 1993-1-5 klausul 9.2.2 (3).

Stivere detaljering

Lagerstivere

ved lagrene må stivere vanligvis være ganske betydelige for å motstå de høye kompresjonskreftene og kan muligens være multi-benstivere. Vanligvis er det nødvendig med en dobbeltsidig stiver for å unngå høy eksentrisitet for lasting. Bærestivere er vanligvis tykkere enn nettet.

det er viktig å sørge for at stiveren er «montert» på bunnflensen, noe som betyr at stiveren er malt for å få god kontakt med flensen. Dette betyr at stiverens andel av den aksiale kraften i den effektive stiverseksjonen kan overføres gjennom direkte kontakt mellom flensen og stiveren. En enkel måte å bestemme stiverens andel av den aksiale kraften er å beregne spenningen ved sin sentroid, med tanke på eksentrisitet av aksial kraft på den effektive delen, og deretter multiplisere dette stresset med stiverområdet.

Sveiser Er nesten alltid kontinuerlige filetsveiser rundt begge sider av stiveren. En enkel 6mm benlengde sveis kan være tilstrekkelig, men ofte må være 8mm eller 10mm. sveisen må være dimensjonert for å kunne overføre stiverens andel av lagerbelastningen til nettet.

mellomstivere

R19 Fig11.PNG

for mellomstivere på tvers av nettstivere trenger stiveren sannsynligvis ikke å være veldig stor. Vanligvis har en ensidig 150x15mm plate tilstrekkelig styrke og stivhet. Noen ganger må stiverstørrelsen økes for å imøtekomme tilkoblinger. Dette kan gjøres ved å øke platestørrelsen til 200x20mm eller kanskje 250x 5mm. Alternativt kan stiverbredden økes lokalt for å gi tilkoblingsområde, som vist.Tradisjonelt har stiverbredden til tykkelsesforholdet vært begrenset til ikke mer enn 10 for å unngå lokal knekking. Eurokodene har imidlertid ingen begrensning på dette forholdet, og mer slanke stivere er tillatt, selv om det kan være nødvendig å sjekke at de ikke vil være i fare for lokal buckling. Det spiller ingen rolle om stiveren hvis tykkere enn nettet, så generelt anbefales tykkere stivere.

for å gi et rent utseende til broen, er det normalt å designe de ytre bjelkene slik at de mellomliggende tverrstivere er på innsiden av nettet og dermed ikke synlige på høyden.

Med Mindre det er en betydelig aksial kraft på stiveren, bør en enkel sveisedetalj som en 6mm benlengde kontinuerlig filetsveis rundt begge sider av stiveren være tilstrekkelig sterk og holdbar.

Ytterligere veiledning om tilkobling av bracing er gitt i Veiledning Note 2.03.

Tilkoblinger til flensen

R19 Fig12.PNG

nødvendigheten for tilkobling til en flens avhenger av om krefter må overføres til flensene. Hvis det er en betydelig aksial kraft som skal overføres til stiveren fra en av flensene, vil det være nødvendig å sveise stiveren til den flensen. Derfor må lagerstivere kobles til bunnflensen hvis en del av lagerreaksjonen skal overføres til stiveren. Hvis det er bracing koblet til stiveren, er det sannsynlig at det er nødvendig å sveise stiveren til kompresjonsflensen for å overføre sideskjærkraften. En tilkobling til toppflensen forhindrer også et tretthetsproblem i toppflensen til websveis da dekket prøver å rotere over strålen på grunn av trafikkbelastning. Fordelen med å stoppe stiveren kort av flensen er at den unngår en potensiell vannlås på den øvre overflaten av bunnflensen. Dette er spesielt viktig for å unngå forvitring stålbroer.

hvor en stiver skal sveises til en flens, vil normale konstruksjonstoleranser resultere i et lite gap mellom stiveren og flensen, med mindre stiveren er montert; alle kreftene vil derfor overføres gjennom sveiser. Derimot, hvis en stiver er montert på flensen, fabricator vil male stiver slutten slik som å gjøre en god passform med flensen over en betydelig andel av stiver området. Denne øvelsen krever ekstra arbeid (og kostnad), så stivere skal bare monteres når det er nødvendig, for eksempel for lagerstivere og for stivere ved endring i flensretning. Det er heller ikke praktisk mulig å montere en stiver til begge flensene, slik at den monterte enden vil være på enden der den største kraften skal overføres, vanligvis bunnflensen.

R19 Fig13.PNG

Takle hull

R19 Fig14.PNG

på hjørnet av en tverrgående web stiver der stiver platen møter nettet for å flens sveise, vil det være nødvendig å forme stiver for å unngå sveisen. Det er to alternativer, enten snipe stiveren som passer til nettet for å flens sveise og sveise opp alle grensesnittene, eller gi et takhull. Selv om det første alternativet krever sveising en sveis oppå en annen, kan denne detalj være lettere å fremstille enn den andre, fordi det er vanskelig å tilfredsstillende fullføre kontinuerlige sveiser rundt takle hull og påføre maling på alle overflater.

Ressurser

• Iles, DC (2010) Composite highway bridge design. (P356 inkludert corrigendum, 2014). Sci
• Hendy, Cr; Iles, DC (2015) Steel Bridge Group: Veiledningsnotater om beste praksis i stålbrokonstruksjon (6. Utgave). (P185). SCI
  • Veiledning Note 2.03 Oppkvikkende og kryss stråle tilkoblinger
  • Veiledning Note 2.04 Lager avstivere
  • Veiledning Note 2.05 mellomliggende tverrgående web avstivere

Se også

• Multi-bjelke sammensatte broer
• Stige dekk sammensatte broer
• Boksen bjelke broer
• Forvitring stål
• Broer – initial design
• Utforming av bjelker i sammensatte broer
• Tretthet utforming av broer
• Bracing systemer
• tilkoblinger i broer
• bro artikulasjon og peiling spesifikasjon
• Design for stål bro konstruksjon

• motorveier england dmrb (design Manual for veier og broer)
• motorveier england MCDHW (Manuell Av Kontraktsdokumenter For Motorveien Fungerer)
• Steel Bridge Group (SBG)