In order to further increase the transfer of transalpine traffic through Switzerland from road to rail, the Gotthard axis is to be improved to a 4 m corridor. For this purpose altogether 270 km of railway line between Basel and the Italian border is to be improved to a corner height of 4 m by 2020. The largest individual structure is the new Bözberg Tunnel in the canton Aargau. Various options were investigated for the preliminary design. The best variant turned out to be the new construction of a two-track tunnel parallel to the existing tunnel. The existing two-track Bözberg Tunnel, which is not suitable for upgrading to the 4 m standard, will be used as a service and escape tunnel. Various emergency exits lead through five cross passages from the new to the old tunnel. The short construction time of five years until opening on the one hand, and the challenging geology in the Faltenjura with swelling rock mass on the other pose great problems for client, designers, and the contractor. This article reports on these challenges and describes how they have also led to innovative solutions.
Um die Verlagerung der alpenquerenden Gütertransporte von der Straße auf die Schiene durch die Schweiz weiter zu steigern, soll die Gotthard-Achse zu einem 4-Meter-Korridor ausgebaut werden. Dabei werden insgesamt 270 km Eisenbahnstrecke zwischen Basel und der italienischen Grenze bis 2020 für Transporte mit einer Eckhöhe von 4 m ausgebaut. Das größte Projekt ist dabei der Neubau Bözbergtunnel im Kanton Aargau. Im Vorprojekt sind verschiedene Varianten untersucht worden. Als Bestvariante erwies sich der Neubau eines doppelspurigen Tunnels in Parallellage zum bestehenden Tunnel. Der bestehende zweispurige und nicht 4-Meter taugliche Bözbergtunnel wird künftig als Dienst-und Rettungsstollen genutzt. Verschiedene Notausgänge führen dabei über fünf Querverbindungen vom neuen zum alten Tunnel. Die kurze Bauzeit von fünf Jahren bis zur Inbetriebnahme einerseits und die anspruchsvolle Geologie im Faltenjura mit quellhaften Gebirge andererseits stellen Bauherr, Planer und ausführende Baufirma vor besondere Herausforderungen. In diesem Beitrag wird über diese Herausforderungen berichtet und dargestellt, wie sich daraus auch innovative Lösungen ergeben haben.

Keine Kurzfassung verfügbar.

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Für dickwandige Stahlbeton- und Spannbetonrohre mit ein- und zweilagiger Bewehrung wird ein Verfahren angegeben, um für nicht rotationssymmetrische Belastung wie Erdüberschüttung oder Wasserfüllung den Spannungszustand zu bestimmen.

The behaviour and modelling of concrete columns confined with FRP composites under monotonic compression has been extensively studied, but far fewer studies of the cyclic behaviour of FRP-confined circular and rectangular columns have been carried out. A reliable model indicating the cyclic stress-strain behaviour of FRP-confined columns is of great importance, especially for seismic retrofits and the design of these columns. In this paper, based on the results from a series of cyclic compressive loading tests on FRP-confined specimens, a unified cyclic stress-strain model is proposed for circular, square and rectangular columns confined with FRP composites. The model contains different parts of the cyclic stress-strain curve, including plastic strain, maximum strain in unloading path and corresponding stress, stress deterioration, effect of loading history, partial unloading and partial reloading. New expressions are also proposed for predicting unloading and reloading paths. The proposed model agrees well with the test results.

Lastdosierer sind Bauelemente, die die auf sie wirkende Kraft auf die sog. Ansprechlast begrenzen, indem sie unter dieser Kraft nachgeben. Eingebaut im Bauwerk sollen die Lastdosierer die tragende Konstruktion vor Überbeanspruchung infolge Zwängungen oder Kräfteumlagerungen schützen. Die Rohraufweitungs-Lastdosierer erfüllen weitgehend die Anforderungen an duktiles Tragverhalten. Berichtet wird über die Forschung und Entwicklung an Lastdosierern, die experimentellen und analytischen Untersuchungen sollen die Realisierung der Lastdosierer in der Praxis absichern.

Die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Bauwerk und Baugrund zeigt, wie die Verformung und die Schnittgrössen der Fundamente von der Steifigkeit des Bauwerks beeinflusst werden. Die Ermittlung der Steifigkeit des Bauwerks wird mit Hilfe des Substrukturverfahrens und der Matrizenverdichtung durchgeführt.

Hygrothermal models allow designers to evaluate the hygrothermal performance of building envelopes. However, hygrothermal modeling needs the input of the external climate loading, a moisture reference year, to evaluate moisture damage risk of building envelope. In this paper, a new procedure is proposed for selecting moisture reference years. A metric, called Climatic Index, combining wind-driven rain load and potential evaporation is developed in this study. Climatic Indices over 30 years are determined for a wall envelope located in Zurich, Switzerland. The hygrothermal performance of the wall envelope and its moisture damage risk are simulated and evaluated using a hygrothermal risk indicator, called the RHT Index. A clear correlation between Climatic Index and RHT Index is found for the specific moisture damage considered, mold growth. The selection procedure combines a first selection of three years around the 10 % level criterion based on the Climatic Index, followed by a careful comparison of different years based on RHT Index and a final selection of the year with the largest RHT Index as moisture reference year. The combination of Climatic Index and RHT Index allows for the selection of moisture reference years with known level of damage risk.

Ein neues Verfahren zur Auswahl von Feuchte-Referenzjahren für hygrothermische Simulationen.
Hygrothermische Modelle ermöglichen es Planern, die hygrothermischen Eigenschaften der Gebäudehülle zu bewerten. Zur Bewertung des Risikos von Feuchteschäden sind für die hygrothermische Modellierung Daten zur äußeren klimatischen Belastung erforderlich, und zwar in Form eines Feuchte-Referenzjahres. Der vorliegende Beitrag schlägt ein neues Verfahren zur Auswahl von Feuchte-Referenzjahren vor. In der Studie wird eine Maßzahl namens “Klimatischer Index” entwickelt, die windbasierte Regenlast und potenzielle Verdunstung kombiniert. Klimatische Indexwerte für 30 Jahre werden für eine Außenwand in Zürich (Schweiz) bestimmt. Das hygrothermische Verhalten der Außenwand sowie ihr Risiko von Feuchteschäden werden simuliert und bewertet anhand eines hygrothermischen Risikoindikators, genannt RHT-Index. Für die hier speziell betrachtete Art von Feuchteschäden, den Schimmelbefall, wird ein eindeutiger Zusammenhang zwischen Klimatischem Index und RHT-Index ermittelt. Das Verfahren umfasst eine erste Auswahl von drei Jahren basierend auf einem 10%-Kriterium und dem Klimatischen Index, dem dann ein sorgfältiger Vergleich verschiedener Jahre auf Grundlage des RHT-Index folgt und schließlich die Auswahl jenes Jahres mit dem höchsten RHT-Index als Feuchte-Referenzjahr. Die Kombination von Klimatischem Index und RHT-Index ermöglicht die Auswahl von Feuchte-Referenzjahren mit bekanntem Schadensrisiko.

Es wird die Qualität vereinfachter Rechenverfahren zur Ermittlung des Absorptionsgrads bei senkrechtem Schalleinfall auf ein- und mehrschichtige Platten- bzw. Lochplatten-Resonatoren überprüft. Hierzu werden für verschiedene Absorber-Anordnungen Vergleiche zwischen dem berechneten und dem im Kundtschen Rohr gemessenen Absorptionsgrad durchgeführt. Die Übereinstimmung ist gut. Damit können auch neuartige Absorber optimiert werden, die bei der Entwicklung breitbandig wirksamer und vielseitig einsetzbarer faserfreier Bauteile für die Raumakustik und Lärmbekämpfung an Bedeutung gewonnen haben.

The dynamic response of a cracked beam subjected to moving loads has been studied extensively in the past decades. However, very little is known about the dynamic impact factors and crack propagation when vehicles move along the cracked beam. It can be reasonably postulated that a crack extension may occur when the vehicle loads cross the cracked bridge at a high speed. As a result, the dynamic response will be enlarged significantly due to the flexural rigidity reduction induced by cracks, which may result in a dangerous effect on structures. To address this problem, a three-dimensional vehicle-bridge model was developed to investigate the dynamic response of cracked bridges with crack breathing. Crack breathing is simulated at the crack surface using contact elements. The modified crack closure method is adopted to calculate the stress intensity factors. The results showed that the impact factors for the damaged bridge under a moving load could be notably larger than those for the intact bridge, and could exceed the value specified in the AASHTO bridge design code. Meanwhile, crack propagation may occur when the vehicles move along the cracked bridge at a high speed. So, it is very necessary to limit the velocity and transverse position of the vehicles to avoid further damage to the cracked bridge.

In the post-tensioned anchorage zone, the load transfer path of an anchor force can be visualized by an infinite number of isostatic lines of compression (ILCs). The method was initially proposed by Guyon and recently attracted significant interest from a number of researchers. Based on the work of these predecessors, an updated mathematical model has been proposed in order to analyse the bursting forces and the distribution of transverse stresses in the anchorage zone. Compared with the results of a finite element analysis, the updated equations are more accurate than the previous ones. Based on the observation that the sixth-order polynomial expression is better than the fourth-order one, as far as the solution of bursting stresses is concerned, it can be reasonably postulated that a de facto function of the ILCs must exist. Additionally, it is equally interesting that the bursting forces derived with the updated analytical model are the same as those obtained with the formula in the current AASHTO-LRFD Bridge Design Specifications based on numerical stress analyses.

Tall hollow concrete piers with high width-to-thickness ratios are commonly used in long-span box girder bridges. Such thin-walled structures present the possibility of failure due to local buckling. So, in common practice, diaphragms are usually included in hollow piers to improve the local stability; however, is that necessary? Although experimental research on the buckling behaviour of hollow piers has been conducted extensively, few analytical attempts have been performed to reveal the effects of the width-to-thickness ratio on local buckling behaviour. To this end, an analytical model has been proposed to investigate the local buckling behaviour of hollow piers. Following the Ritz-Timoshenko method, an analytical formula for critical local buckling stress has been developed and verified to have good accuracy compared with finite element analyses. Based on the buckling failure mode of a hollow pier with a slenderness ratio > 6, it can be reasonably postulated that the strength of the hollow pier will be unaffected by local compression flange buckling when the wall width-to-thickness ratio is < 24, and it is entirely unnecessary to include diaphragms in hollow piers for stability. Additionally, it is equally interesting that the critical width-to-thickness ratio of a hollow pier with a slenderness ratio > 4 derived using the proposed model is the same as the value given by the current AASHTO-LRFD Bridge Design Specifications.

Strut-and-tie models (STMs) have been wildly used for the design of disturbed regions in structural concrete members. The STM developed based on the load path method or with the aid of stress trajectories is not unique and varies with the designer's intuition and past experience. As a result, topology optimization methods have been adopted to generate STMs in reinforced concrete structures. However, such models are just a preliminary configuration and the detailed layout of ties in an STM cannot be determined by the optimal topology. This is because reinforced concrete is assumed to be a uniform elastic continuum. Therefore, the effect of the steel reinforcement on the load transmission cannot be considered in the optimization process. Recently, the criterion of minimum strain energy has been proposed to determine the optimal layout of STMs obtained by the modified optimization method. However, the strain energy criterion does not work when the minimum strain energy in ties is zero when evaluated by mathematical equations. To address this issue, the maximum stiffness criterion is proposed to discover the optimal layout of ties in STMs by evaluating the stiffnesses of strut ties.

Mit dem Ziel der Reduktion der Frosthebungen bei der künstlichen Bodenvereisung wurden die Einflüsse des Temperaturgradienten, der Temperaturänderung sowie der Temperaturänderungsamplitude und -periode der Vereisungstemperatur auf die Frosthebungen bei der eindimensionalen Frosteindringung in feinkörnige Böden experimentell im Labor untersucht. Bei der Frosteindringung in feinkörnige Böden ist die Frosthebung infolge der Bildung der untersten Eislinse (letzte Eislinse bei Frostung von oben nach unten) im thermodynamisch stationären Zustand maßgebend. Der Temperaturgradient beeinflusst zwar die Frosteindringtiefe, die Größe der Frosthebung dagegen nur in geringem Maße. Durch zyklische Veränderungen der Vereisungstemperatur kann das Wachstum der letzten Eislinse beschränkt und dadurch die Frosthebung vermindert werden. Die zyklische Veränderung der Vereisungstemperatur bereits vor der Bildung der letzten Eislinse führt dagegen zu einer großen Frosthebung. Zur Minimierung der Frosthebung müssen die Temperaturveränderungsamplitude und -periode während der Vereisung auf die Eislinsenbildung abgestimmt werden.

Decreasing frost heaves of artificial frozen soils by intermission freezing.
For decreasing the frost heaves of artificially frozen soils the influences of temperature gradient, its changes as well as the amplitude and period of changing freezing temperature on the one-dimensional frost heaves of fine-grained soils were investigated by experiments in the laboratory. During the frost penetration into the fine-grained soils the frost heaves due to the formation of the final ice lens under thermodynamic stationary condition is decisive. The gradient of temperature influences strongly the depth of frost penetration but only little the total frost heave. Cyclical changes of the freezing temperature can confine the growth of the final ice lens and thereby the frost heave decreases. However, the cyclical changes of the freezing temperature before the formation of the final ice lens can cause a heavy frost heave. For decreasing frost heaves the amplitude und period of changing the freezing temperature must be controlled properly.

In diesem Beitrag werden Verfahren zur Berechnungen von Trägern mit starrem oder elastischem Verbund sowie ohne Verbundwirkung behandelt. Die Anwendung von geschlossenen Lösungen für die exakte Berechnung des elastischen Verbundes ist unentbehrlich. Einige geschlossene Lösungen zur Bestimmung der Normalkraft und der Durchbiegung werden angegeben. Anwendungsmöglichkeiten des hier eingeführten Verbundfaktors und die dahinter stehenden Federmodelle werden gezeigt. Schließlich wird eine Näherungsmethode in Verwendung eines erweiterten Federmodells und eines Verbundfaktors entwickelt. Die Ergebnisse, die nach beiden Rechenmethoden in Beispielen berechnet wurden, zeigen eine gute Übereinstimmung.

Contribution to the calculation of composite beams with elastic composite action.
Methods of Calculations according to the exact equations for rigid and elastic composite action as well as without composite action are discussed. The application of closed solutions is essential for the calculation of the elastic composite action. Some closed solutions for the normal force and the deflection are given. Applications of the introduced composite factor and the spring models behind it are shown. Finally, an approximation method is developed from an extended spring model and the composite factor. The results of model calculations, which were carried out by both methods, show a good agreement.

Die Ergebnisse einer nichtlinearen FE-Berechnung eines Durchlaufverbundträgers mit Stegöffnung werden vorgestellt. Dabei zeigen sich beim Tragverhalten einige Besonderheiten, die man bei der Bemessung solcher Träger beachten sollte.

Angesichts der nur wenigen vorliegenden rechnerischen Untersuchungen von Einfeldverbundträgern mit Stegöffnungen werden hier Ergebnisse der nichtlinearen Nachrechnungen von Versuchsträgern mit einer Stegöffnung präsentiert. Hieraus lassen sich einige interessante Erkenntnisse ableiten.

Ein Ingenieurmodell zur Berechnung der Tragfähigkeit von Verbundträgern mit Stegöffnungen wurde mit Anwendung des Traglastverfahrens hergeleitet. Die Herleitung erfolgte unter Ausnutzung der Gleichgewichtsbedingungen und ist leicht nachvollziehbar. Einige Beispiele wurden mit dem Rechenmodell berechnet. Dabei lassen sich die Tragfähigkeit und Tragverhalten anschaulich darstellen.

Ein Ingenieurmodell zur Berechnung der Tragfähigkeit von Verbundträgern mit Stegöffnungen wurde mit Anwendung des Traglastverfahrens hergeleitet. Die Herleitung erfolgte unter Ausnutzung der Gleichgewichtsbedingungen und ist leicht nachvollziehbar. Einige Beispiele wurden mit dem Rechenmodell berechnet. Dabei lassen sich die Tragfähigkeit und Tragverhalten anschaulich darstellen.

Long-span cable-stayed bridges often have multiple supports separated by certain distances. If a long-span bridge is located in a complex terrain with different local soil conditions, the spatial variability may result in quantitative and qualitative differences in seismic responses compared with those produced by synchronous motion at all supports. To conduct such a multi-support excitation analysis of a long-span bridge, the ground motion excitations at different supports of the bridge are traditionally reproduced using the unconditional simulation technique, which cannot reflect the realistic propagation of ground motions at the site where the bridge is located. In addition, the finite element model of a cable-stayed bridge cannot be calibrated before conducting the seismic analysis. Heretofore the difference in seismic responses between the FE model and an alternative model has not been investigated systematically. Furthermore, seismic response analyses of long-span bridges using in situ ground motions are very rare.
Therefore, this paper proposes an analytical approach for conducting the seismic response analysis of a long-span cable-stayed bridge subjected to non-uniform ground motions based on the updated FE model with the aid of a bridge structural health monitoring (SHM) system. The model updating approach is developed on the basis of the static and dynamic sensitivity analyses in order to establish the SHM-oriented model. The excitations at all the supports of the bridge undergo conditional simulation based on the measured ground motions at limited points.
A real long-span cable-stayed bridge is taken as an example to examine the feasibility and validity of the proposed approach. The observations made indicate that the seismic responses based on the SHM-oriented model are different to those based on the original FE model. The non-uniform seismic responses are substantially different from those of the uniform seismic responses.

Beurteilung der Erdbebenreaktionen einer Schrägseilbrücke mit großer Spannweite bei uneinheitlichen Bodenbeschaffenheiten auf Basis eines SHM-orientierten Modells.
Schrägseilbrücken mit großer Spannweite besitzen oft mehrere Pfeiler in bestimmten Abständen. Bei Schrägseilbrücken mit großer Spannweite können unterschiedlich schwierige Bodenbeschaffenheiten zu qualitativen und quantitativen Unterschieden der Erdbebenreaktionen im Vergleich zu einem an allen Pfeilern einheitlichen Untergrund führen. Zur Durchführung einer Erdbebenbemessung für eine Brücke mit großer Spannweite und mehreren Pfeilern werden die Schwingungsanregungen durch die Bodenbewegung unter den Pfeilern bisher mit einer Simulation erzeugt. Diese Methode kann jedoch die Ausbreitung der Bodenbewegungen am realen Standort der Brücke nicht wirklich abbilden. Darüber hinaus kann das Finite-Elemente-Modell einer Schrägseilbrücke nicht vor der Durchführung der seismischen Analyse kalibriert werden. Weiterhin wurden die Unterschiede der Erdbebenreaktionen zwischen der FE-Modellierung und einem alternativen Modell bisher noch nicht systematisch untersucht. Zudem erfolgte die Erdbebenbemessung von Brücken mit großer Spannweite nur selten unter Berücksichtigung der je Pfeiler am Standort real unterschiedlichen Bodenbewegungen.
Daher wird in diesem Beitrag ein analytischer Ansatz für Erdbebenreaktionen von Schrägseilbrücken mit großer Spannweite vorgeschlagen, die uneinheitlichen Bodenbewegungen ausgesetzt sind. Dieser Ansatz basiert auf einem aktualisierten FE-Modell in Verbindung mit einem structural health monitoring (SHM)-System (System zur Strukturüberwachung der Brücke). Der Ansatz des aktualisierten Modells wurde auf der Basis der statischen und dynamischen Empfindlichkeitsanalysen entwickelt, um ein SHM-orientiertes Modell zu erstellen. Die Anregungen an den Brückenpfeilern sind auf Basis von an einer begrenzten Anzahl von Punkten gemessenen Bodenbewegungen simuliert worden.
Die Untersuchung der Durchführbarkeit und der Gültigkeit des vorgeschlagenen Ansatzes erfolgte an einer realen Schrägseilbrücke mit großer Spannweite. Die Ergebnisse zeigen Unterschiede zwischen dem SHM-orientierten Modell und dem ursprünglichen FE-Modell. Die Erdbebenreaktionen unterscheiden sich grundlegend.

The main objective of this study is to investigate the effect of pre- and post-jacketing corrosion and loading damage on concrete-jacketed reinforced concrete (RC) columns under uniaxial loading and to develop a methodology for predicting the corresponding compressive strength. The pre- and post-damage involved preloading up to 50 % of the peak load of the core column, an electrochemical process to accelerate the migration of chlorides from an external electrolyte into the test columns and a wetting-drying cycle process with a controlled current to speed up the corrosion of the steel reinforcing bars in the test columns. Uniaxial loading tests were performed to determine the structural performance of the concrete-jacketed columns with and without corrosion damage. The failure mode and load-displacement and load-strain responses of the test columns were recorded, and the related mechanisms are discussed. A model capable of evaluating the compressive strength of unjacketed or jacketed RC columns with and without corrosion damage was then developed. The analytical approach considered the effect of reinforcement corrosion on the effective loadbearing area of the concrete and the confinement effect of the stirrups. The analytical results agree well with the experimental results, indicating the reliability and effectiveness of the models developed.

This paper reports on recent developments in high-strength and stainless steel tubular members and connections. It includes carbon steel tubes with a yield stress up to 1350 MPa and stainless steel tubes. The paper describes high-strength tubes in terms of residual stresses, material properties at elevated temperatures, member behaviour, welded connections under static loading, fatigue strength of welded connections, fabricated sections utilizing high-strength steel tubes and stainless steel tubular members and connections.

Traditionelle Gebäude sind durch die Verbindung baulicher Anforderungen und soziokultureller Bedürfnissen einer Gesellschaft gekennzeichnet. Die Nutzung natürlicher Ressourcen, wie Wind zur Kühlung und Lüftung, stellt dabei ein besonderes Merkmal traditioneller Bauweisen dar. In diesem Beitrag werden vorhandene analytische und numerische Methoden zur Untersuchung der natürlichen Lüftung in Gebäuden vorgestellt und diskutiert. Schwächen gängiger analytischer Methoden, wie die Volumenstrommodelle (“Envelope flow models”), für Bauwerke mit großen Öffnungen werden aufgezeigt. Bei komplexen Gebäudestrukturen sind Methoden dieser Art nicht einfach anwendbar. Hierfür sollen andere Methoden, wie die CFD-Simulation, zum Einsatz kommen. Für die Validierung der CFD-Simulation wird im Anschluss auf zwei bereits durchgeführte Experimente zurückgegriffen. Die Ergebnisse können das Strömungsverhalten infolge des Windes sowie den thermischen Auftrieb in den untersuchten Beispielen realitätsnah wiedergeben. Im Anwendungsbeispiel wird für den weiteren Einsatz der CFD-Simulation ein Gebäude mit Windturm dargestellt und diskutiert. Somit sollen Grundlagen für weitere Untersuchungen der natürlichen Lüftung für klima- und kulturgerechte Bauten geschaffen werden.

Investigation of the natural ventilation in traditional buildings:
Traditional buildings are characterised by the integration of construction requirements and socio-cultural needs of one society. The use of natural resources such as wind for cooling and ventilation provides a remarkable example of such building designs. In this paper, existing analytical and numerical methods investigating the natural ventilation in buildings are introduced and discussed. Weaknesses of common analytical methods, such as envelope flow models for buildings with large openings, are demonstrated. These methods are not suitable for complex building structures. As a result, other methods like CFD-Simulation should be applied. Validations are carried out based on existing experimental measurements consequently. It turns out that the CFD-simulation can produce very good results and can predict the wind flow behavior and buoyancy effect very accurately to certain degree in investigated cases. Furthermore, one application example for further use of CFD in building with wind catcher is presented and discussed. This should serve as the basis for further investigations of natural ventilation for climate and culture adapted constructions.

Sinusoidal corrugated profile webs have been popularly used in steel structural designs to replace the flat webs in conventional welded beams, while there are better performances in corrugated web beams (CWBs) regarding more stability and less material used to against beam failures caused by buckling. Previous studies have provided that CWBs enabled numerous favourable benefits to be recognised as alternatives to the traditional weld beams in designing structures. Furthermore, as CWBs are proposed as the major load-carrying elements, the maximum deflection in the elastic range is one of the important beam properties that should be precisely estimated and calculated. To find an appropriate method in computing the maximum deflection of CWBs based on the first yield for civil communities in Australia, proposed equations based on other standards will be employed to calculate the theoretical results for the comparisons with simulation-based results. While applying the linear analysis simulations provided by SAP 2000, ultimate limit state design theory has also been used with requirements stated by AS 4100. In this study, the results in theoretical calculations and numerical simulations have been compared to conclude that the highly defined equations by ASTM [37] and Sause et al. [38] could precisely estimate the maximum deflections of CWBs based on the first yield in conjunction with requirements and limitations in Australian standards, which could be adequate for the structural design calculations in Australian design fields.

Cold-formed steel sections are widely used in many applications such as structural frames, scaffolding systems, purlins and storage racks. In particular, cold-formed steel portal frames can be an alternative to conventional hot-rolled steel portal frames for industrial, rural and residential low rise buildings. The advantages of using cold-formed steels include a higher strength-to-weight ratio and reduced material, erection and transportation costs.
Over the past two decades a number of researchers [1] to [3] have undertaken tests on cold-formed steel portal frames. The tests mainly focused on the behaviour of joints, and employed relatively stocky sections. Hence, they provided little insight into the effects of cross-sectional instability on the overall stability of the frame.
In this paper, three portal frame tests are described, the main purpose of which was to study the effect of cross-sectional instability on the two-dimensional sway failure of cold-formed steel. The tests demonstrated significant local and distortional buckling before reaching the ultimate load. Finite element models were calibrated against the tests. The calibrated models therefore can be used for a parametric study to investigate the significance of the additional second-order effects caused by local/distortional bucking. The paper details the tests and the numerical simulations.