Experimental test results vs. analytical prediction of welded joint strength in hybrid steel trussed concrete beams (HSTCBs)

Il presente articolo è stato pubblicato sulla rivista European Journal of Environmental and Civil Engineering 

Rivista
European Journal of Environmental and Civil Engineering
Volume 17, Issue 8, 2013 - DOI:10.1080/19648189.2013.815135, pages 742-759

Link: http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/19648189.2013.815135#.Ukl0S4bIaxU

Sommario
Vengono fornite indicazioni per il progetto di giunti saldati di tralicci metallici di travi prefabbricate reticolari miste. Inizialmente sono presentati e interpretati i risultati di indagini sperimentali. Il traliccio è formato da un piatto metallico inferiore di acciaio S355, che agisce da corrente inferiore della travatura, accoppiato con barre d’acciaio da cemento armato B450C che formano il corrente superiore e le barre d’anima inclinate (a V rovesciata) saldate ai due correnti. Sono state sottoposte a prove sperimentali saldature di testa fra le barre d’anima e il piatto del corrente inferiore e saldature a cordone d’angolo fra barre d’anima inclinate e barre del corrente superiore, caratterizzate da accoppiamento di diversi tipi di acciaio le prime, e da saldature in regioni con barre ad elevata curvatura le seconde. Per la previsione della resistenza del giunto a cordone d’angolo, sono state formulate due espressioni analitiche: la prima basata su un criterio di rottura locale, la seconda sulla formulazione di un dominio ultimo per la sezione della saldatura. Il confronto con i risultati sperimentali attesta l’equivalenza e l’affidabilità delle formulazioni proposte. Sono fornite anche indicazioni per la scelta delle dimensioni efficaci del cordone d’angolo, in grado di assicurare la resistenza richiesta. Le indicazioni sulle dimensioni del cordone di saldatura vengono verificate attraverso l’impiego di uno scanner digitale.

Abstract
The aim of the paper is to provide practical guidelines for the design of welded joints of steel truss for encased composite steel–concrete beams. The results of experimental tests are presented and interpreted. The steel truss is made of a steel plate acting as the bottom chord, made of S355 structural steel, coupled with steel rebars which form the upper chord, and steel inclined web rebars (V-reverse) welded to the two chord elements, both of them made of steel B450C. Butt welded joints of web bar to bottom steel plate and fillet welding joints of inclined web bars to top chord bars were tested, as they are different from the ones which are normally used due to the coupling of different steel types and complex geometry. For the prediction of strength of fillet welding joints, two analytical expressions are derived: the first is based on a local failure criterion and the second on a limit domain of the welding
section. Comparison with experimental data proves the equivalence and reliability of the proposed indications. Guidelines for choosing the effective dimensions of the fillet weld able to ensure a required strength are provided. For validation of the suggested guidelines, a high precision digital scanner is used to determine the geometrical characteristics of the fillet weld.