دانلود مقاله شاه تیرهای شبکه شیاری فولاد ضد زنگ برای پل
ترجمه نشده

دانلود مقاله شاه تیرهای شبکه شیاری فولاد ضد زنگ برای پل

عنوان فارسی مقاله: شاه تیرهای شبکه شیاری فولاد ضد زنگ برای پل های جاده ای کامپوزیت: بهینه سازی و مطالعات پارامتریک
عنوان انگلیسی مقاله: Stainless steel corrugated web girders for composite road bridges: Optimization and parametric studies
مجله/کنفرانس: Engineering Structures - سازه های مهندسی
رشته های تحصیلی مرتبط: عمران
گرایش های تحصیلی مرتبط: سازه
کلمات کلیدی فارسی: بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک، هزینه سرمایه گذاری، LCC، LCA، پل های کامپوزیت، پل های جاده ای، شبکه شیاری، دوبلکس، فولاد ضد زنگ
کلمات کلیدی انگلیسی: Optimization, Genetic algorithm, Investment cost, LCC, LCA, Composite bridges, Road bridges, Corrugated web, Duplex, Stainless steel
نوع نگارش مقاله: مقاله پژوهشی (Research Article)
نمایه: Scopus - Master Journals List - JCR
شناسه دیجیتال (DOI): https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2023.117366
لینک سایت مرجع: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141029623017819
نویسندگان: Fatima Hlal - Mozhdeh Amani - Mohammad Al-Emrani
دانشگاه: Chalmers University of Technology, Sweden
صفحات مقاله انگلیسی: 13
ناشر: الزویر - Elsevier
نوع ارائه مقاله: ژورنال
نوع مقاله: ISI
سال انتشار مقاله: 2024
ایمپکت فاکتور: 6.421 در سال 2022
شاخص H_index: 187 در سال 2024
شاخص SJR: 1.661 در سال 2022
شناسه ISSN: 1873-7323
شاخص Quartile (چارک): Q1 در سال 2022
فرمت مقاله انگلیسی: PDF
وضعیت ترجمه: ترجمه نشده است
قیمت مقاله انگلیسی: رایگان
آیا این مقاله بیس است: خیر
آیا این مقاله مدل مفهومی دارد: ندارد
آیا این مقاله پرسشنامه دارد: ندارد
آیا این مقاله متغیر دارد: ندارد
آیا این مقاله فرضیه دارد: ندارد
کد محصول: e17687
رفرنس: دارای رفرنس در داخل متن و انتهای مقاله
فهرست مطالب (ترجمه)

خلاصه
1. معرفی
2. ابزار طراحی و بهینه سازی
3. شرح پل مطالعه موردی مرجع
4. اصول و مفروضات
5. مطالعات پارامتریک
6. نتایج و بحث
7. خلاصه و نتیجه گیری
تصدیق
بیانیه مشارکت نویسنده CRediT
اعلامیه منافع رقابتی
در دسترس بودن داده ها
منابع

فهرست مطالب (انگلیسی)

Abstract
1. Introduction
2. Design and optimization tool
3. Description of the reference case study bridge
4. Principles and assumptions
5. Parametric studies
6. Results and discussion
7. Summary and conclusion
Acknowledgement
CRediT authorship contribution statement
Declaration of Competing Interest
Data availability
References

بخشی از مقاله (ترجمه ماشینی)

چکیده
برای دستیابی به پایداری در طراحی پل، اطمینان از دوام اقتصادی و اثرات زیست محیطی کم بسیار مهم است. در حالی که فولاد ضد زنگ دارای خواص مکانیکی عالی و عملکرد چرخه عمر است، این ماده گران است، که استفاده از آن را در پل ها محدود کرده است. هدف این تحقیق بررسی مزایای استفاده از شاه تیرهای شبکه ای شیاری فولاد ضد زنگ به عنوان جایگزینی برای تیرهای تخت فولاد کربنی در پل های جاده ای مرکب است. انتظار می رود این مفهوم هزینه سرمایه گذاری را کاهش دهد، که امکان استفاده گسترده تر از خواص خوب ارائه شده توسط فولاد ضد زنگ را فراهم می کند. یک روال بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک برای تولید طرح‌های پل با حداقل وزن، هزینه سرمایه‌گذاری، هزینه چرخه عمر (LCC) یا تأثیر چرخه عمر ایجاد شده است. مطالعات پارامتری چندگانه با استفاده از یک پل مرجع ساده انجام می شود. راه‌حل‌های طراحی بهینه برای دو گزینه اصلی طراحی مقایسه می‌شوند: تیرهای تحت وب مسطح معمولی S355 و تیرهای وب موجدار دوبلکس (EN 1.4162). مطالعات پارامتریک اثرات پارامترهای مختلف طراحی، از جمله طول دهانه، عمق تیر موجود، میانگین ترافیک روزانه (ADT) با تعداد مشخص شده وسایل نقلیه سنگین مربوطه در لاین کند (Nobs) و برنامه نگهداری رنگ را بر روی راه حل های بهینه علاوه بر این، یک تحلیل حساسیت برای تحلیل تاثیر تورم و نرخ تنزیل بر نتایج به‌دست‌آمده انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که مفهوم تیرهای شبکه موجدار فولاد ضد زنگ پتانسیل قابل‌توجهی LCC و صرفه‌جویی در تأثیرات محیطی را برای طول دهانه مورد بررسی، به‌ویژه در مورد تیرهای عمیق‌تر، ADT‌های بالا، و فعالیت‌های تعمیر و نگهداری فشرده‌تر ارائه می‌دهد. همچنین، با وجود تأثیر تورم و نرخ تنزیل بر نتایج LCC، مفهوم مورد مطالعه به طور مداوم نتایج مطلوبی را نشان داد.

بخشی از مقاله (انگلیسی)

Abstract

To achieve sustainability in bridge design, it is critical to ensure both economic viability and low environmental impact. While stainless steel has great mechanical properties and life cycle performance, the material is expensive, which has limited its use in bridges. This research aims at exploring the benefits of using stainless steel corrugated web girders as an alternative to carbon steel flat web girders in composite road bridges. This concept is expected to lower the investment cost, which enables a broader utilization of the good properties offered by stainless steel. A genetic algorithm optimization routine has been developed to produce bridge designs with minimum weight, investment cost, life cycle cost (LCC), or life cycle impact. Multiple parametric studies are conducted using a simply supported reference bridge. The optimal design solutions are compared for two main design alternatives: conventional S355 flat web girders and duplex (EN 1.4162) corrugated web girders. The parametric studies consider the effects of different design parameters, including the span length, available girder depth, average daily traffic (ADT) with the corresponding indicated number of heavy vehicles in the slow lane , and the paint maintenance schedule, on the optimal solutions. Furthermore, a sensitivity analysis is carried out to analyse the impact of inflation and discount rates on the obtained results. The results show that the concept of stainless steel corrugated web girders offers significant potential LCC and environmental impact saving for the examined span lengths, particularly in the case of deeper girders, high ADTs, and more intensive maintenance activities. Also, despite the influence of inflation and discount rates on LCC results, the studied concept consistently demonstrated favorable results.

 

Introduction

Nowadays, sustainability is a priority in the design, construction, and maintenance of civil engineering structures [1]. The United Nations established the 2030 Agenda for Sustainable Development in 2015, along with 17 Sustainable Development Goals (SDGs) [2]. The SDGs address urgent and crucial concerns that humans are currently confronted with, such as climate change and resource depletion [2]. The Communication "Next Steps for a Sustainable European Future" makes it clear that the European Union (EU) prioritizes the transition to a sustainable society [3]. One of the biggest obstacles for the EU in achieving its aim of reducing climate change is mitigating the environmental impacts of buildings and construction. The construction and building sector in the EU accounts for around 40% of total energy final consumption, 35% of greenhouse gas emissions (GHG), and more than 50% of all extracted materials [4]. Furthermore, the construction industry generates a large amount of waste, accounting for one-third of the EU's yearly waste creation [5].

 

The bridge industry has shown growing interest in sustainable development, particularly in light of its huge potential impacts on the economy and environment [6]. Composite bridges are well-known bridge types, usually designed with steel girders having flat webs (Fig. 1a) and connected to a concrete deck using shear studs. The shear studs allow composite action and enable the best possible utilization of the two materials [7]. The steel girders are typically made of conventional carbon steel, which is prone to corrosion and necessitates frequent maintenance in the form of inspection, repainting, and replacement throughout its service life. In addition to the costs of these activities, the impact on the environment and the disruption of traffic during the maintenance work are considerable [8].

 

To mitigate the problems associated with maintenance activities, stainless steel is a good solution. Corrosion resistance is the main justification for using stainless steel [9]. The high durability and corrosion resistance of stainless steel can be utilized to minimize the need for maintenance during the bridge’s design life, leading to a lower life cycle cost. The term "stainless steel" refers to a group of alloys with at least 10.5% chromium that, when exposed to water and oxygen, forms a protective layer against corrosion. Duplex stainless steels are the most commonly used type in bridge applications because of their excellent strength and corrosion resistance [1]. Duplex stainless steel is composed of austenite and ferrite. Ferrite increases strength, whereas austenite is ideal for structural applications because of its ductility, toughness, and excellent corrosion resistance [10]. Not only that but also duplex stainless steel has a comparable or higher strength-to-weight ratio compared to carbon steel. In addition, stainless steel's improved fire resistance makes it useful for civil engineering applications [11].

 

Results and discussion

The design of all bridges in the parametric study was governed by either ULS or FLS criteria, specifically related to welded vertical stiffeners (detail C for flat web and detail D for corrugated web, Fig. 4). SLS criteria only governed in cases with limited height (ID14 and ID16). The following sections will present the results of the parametric study, focusing on the examined parameters.

 

6.1. Optimization objective
As mentioned in Section 5, as the first step in the parametric studies, the influence of the optimization objective on the design solution is studied. This is done on the reference case study bridge made of flat-web S355 girders, ID 1–4, and corrugated-web duplex girders, ID 5–8. The results are presented in Fig. 5.

بدون دیدگاه