Calculating the critical buckling force in compressed bottom flanges of steel–concrete composite bridges

Abstract

French practice for assessing the risk of distortional buckling of composite bridges is based on the Engesser or Lazard methods which assimilate the phenomenon to in-plane buckling of the compressed flanges. A flange is modelled as a uniformly-compressed rectangular-section ‘beam’ of constant depth with periodic (Lazard) or continuous (Engesser) elastic restraints. The purpose of the study is to consider more realistic assumptions in order to optimize flange dimensions, bearing in mind the fact that the Eurocodes are more severe with respect to instability phenomena than the current French regulations. In particular, the study addresses the case of variable compressive force with variable flange thickness. The results are presented as designs chart for design use.

La pratique française d’évaluation du risque de déversement des ponts mixtes s’appuie sur les méthodes dites d’Engesser ou de Lazard qui assimilent le phénomène à un flambement dans leur plan des semelles comprimées. La semelle est modélisée par une poutre sur des appuis élastiques ponctuels pour Lazard et continus pour Engesser, d’épaisseur constante et comprimée de manière uniforme. Cette étude a pour but de retenir des hypothèses plus fines afin d’optimiser le dimensionnement des semelles alors que l’Eurocode s’avère plus pénalisant que la réglementation actuelle pour les phénomènes d’instabilités. On traite en particulier ici le cas d’un effort de compression variable avec une épaisseur de semelle variable. Les résultats sont mis à disposition du projeteur sous forme d’abaques.

Keywords:

• beam bridge
• composite bridge
• buckling
• Engesser
• Lazard
• critical force
• ladder-deck bridge

Mots-clés:

• pont à poutres
• pont mixte
• déversement
• Engesser
• Lazard
• effort critique
• bi-poutres

Acknowledgement

The authors warmly thank the anonymous reviewers and Schlegel Jean-Christophe for helping to improve the manuscript.