Experimental Fatigue Tests of Steel Plate Girders with a Sinusoidal Web

openaccess, Vol. 642 (02) 2026 / niedziela, 22 lutego, 2026

Eksperymentalne badania zmęczeniowe stalowych dźwigarów blachownicowych ze środnikiem sinusoidalnym

(Open Access)

DOI: 10.15199/33.2026.02.03

citation/cytuj: Śledziewski K., Górecki M. Experimental Fatigue Tests of Steel Plate Girders with a Sinusoidal Web. Materiały Budowlane. 2025. Volume 642. Issue 02. Pages 21-29. DOI: 10.15199/33.2026.02.03

This paper presents the results of experimental fatigue tests of steel plate girders with a sinusoidal corrugated web. Two girder specimens were tested in four-point bending. The study focuses on the macro-scale development of fatigue damage (crack initiation understood as the first observable macrocrack and/or the onset of a noticeable stiffness reduction) and on stiffness evolution under cyclic loading. Cracks occurred in the web-to-stiffener weld region and developed with a typical semielliptical shape. The decisive influence of load amplitude on fatigue life was demonstrated: high ranges led to rapid failure, whereas low ranges resulted in gradual stiffness degradation and life extension beyond 2 million cycles. The comparison of nominal and hot-spot stresses at the analysed location indicates a conservative character of nominal-stress-based assessment. Stiffness monitoring may serve as an indicator of damage accumulation.

W artykule przedstawiono wyniki eksperymentalnych badań zmęczeniowych stalowych dźwigarów blachownicowych wyposażonych w środnik sinusoidalny. Badaniom poddano dwa elementy w schemacie czteropunktowego zginania. Analizowano rozwój uszkodzenia w ujęciu makroskopowym (za moment inicjacji przyjęto pojawienie się pierwszego makroskopowego pęknięcia i/lub początek wyraźnego spadku sztywności) oraz zmianę sztywności w trakcie obciążania cyklicznego. Pęknięcia powstawały w rejonie spoin środnika z usztywnieniem, a ich rozwój miał typowy półeliptyczny charakter. Wykazano decydujący wpływ amplitudy obciążeń na żywotność zmęczeniową: duży zakres prowadził do szybkiego zniszczenia, natomiast mały do stopniowej degradacji sztywności i wydłużenia żywotności powyżej 2,0×106 cykli. Wyniki porównania naprężeń nominalnych i hot-spot w analizowanej lokalizacji wskazują na konserwatywny charakter oceny opartej na naprężeniach nominalnych. Zmiana sztywności może stanowić użyteczny wskaźnik akumulacji uszkodzeń.
fatigue tests; steel plate girder; sinusoidal corrugated web; failure development mechanisms; hot-spot stresses.

badania zmęczeniowe; stalowy dźwigar blachownicowy; środnik falisty sinusoidalny; mechanizmy rozwoju zniszczenia; naprężenia hot-spot.
  1. Eldib MEAH. Shear buckling strength and design of curved corrugated steel webs for bridges. J. Constr. Steel Res. 2009. DOI: 10.1016/j. jcsr.2009.07.002.
  2. Górecki M, Śledziewski K. Experimental Investigation of Impact Concrete Slab on the Bending Behavior of Composite Bridge Girders with Sinusoidal Steel Web. Materials (Basel). 2020. DOI: 10.3390/ma13020273.
  3. GóreckiM, Śledziewski K. Influence of corrugated web geometry onmechanical properties of i-beam: Laboratory tests. Materials (Basel). 2022. DOI: 10.3390/ma15010277.
  4. H. Pasternak H, Kubieniec G. Plate girders with corrugated webs. J. Civ. Eng. Manag. 2010. DOI: 10.3846/jcem. 2010.17.
  5. ElgaalyM, SeshadriA, Rodriguez R, Ibrahim S. Bridge girders with corrugated webs, in Transportation Research Record. 2000. DOI: 10.3141/1696-19.
  6. Ibrahim SA, El-DakhakhniWW, Elgaaly M. Behavior of bridge girders with corrugated webs under monotonic and cyclic loading. Eng. Struct. 2006. DOI: 10.1016/j.engstruct. 2006.03.026.
  7. HassaneinMF, Kharoob OF. Behavior of bridge girders with corrugated webs: (I) Real boundary condition at the juncture of the web and flanges. Eng. Struct. 2013. DOI: 10.1016/j.engstruct. 2013.03.004.
  8. Hassanein MF, Kharoob OF. Behavior of bridge girders with corrugated webs: (II) Shear strength and design. Eng. Struct. 2013 DOI: 10.1016/j.engstruct. 2013.04.015.
  9. Yanlin G, Feng L, Tao L, Ziqin J, Hang C. Design Principle and Application of Components with Sinusoidal Corrugated Web. Constr. Technol. 2012, Accessed: Sep. 10, 2025.
  10. Hlal F,Al-EmraniM.Detail categories for the flange-to-webweld detail in corrugatedweb girders. Eng. Struct. 2025.DOI: 10.1016/j.engstruct.2024.119342.
  11. EN 1993-1-9 Eurocode 3: Design of steel structures. Part 1-9: Fatigue. CEN, 2005.
  12. Zevallos E, Hassanein MF, Real E, Mirambell E. Shear evaluation of tapered bridge girder panels with steel corrugated webs near the supports of continuous bridges. Eng. Struct. 2016 DOI: 10.1016/j. engstruct. 2016.01.030.
  13. PN-EN 1993-1-05:2008 Projektowanie konstrukcji stalowych. Część 1- 5: Blachownice.
  14. He J, LiuY, ChenA,Yoda T.Mechanical behavior and analysis of composite bridges with corrugated steel webs: State-of-the-art. Int. J. Steel Struct. 2012 DOI: 10.1007/s13296-012-3003-9.
  15.  Siokola W. The corrugated web beam – Production and application of girders with corrugated web. Stahlbau. 1997; vol. 66, no. 9, pp. 595-605.
  16.  H.PasternakH,Robra J,BachmannV.Sinusoidal corrugatedweb beamswith increased web thickness-Manufacturing technology and load carrying capacity. Bauingenieur. 2009; 10, vol. 84, pp. 415-419.
  17. PN-EN ISO 6892-1 Metale. Próba rozciągania. Część 1: Metoda badania w temperaturze pokojowej.
  18. Zuo G, Tong L, Zhao Z,Wang H,W. ShiW, Yan Y. SCF formulae of corrugated- web steel girders: Experiments and numerical analysis. J. Constr. Steel Res. 2025. DOI: 10.1016/j. jcsr.2025.109445.
  19.  HobbacherAF, Baumgartner J. Recommendations for Fatigue Design of Welded Joints and Components. in IIW Collection. Cham: Springer Nature Switzerland. 2016. DOI: 10.1007/978-3-319-23757-2_8.
  20.  Al Zamzami I, Susmel L. On the accuracy of nominal, structural, and local stress based approaches in designing aluminium welded joints against fatigue. Int. J. Fatigue. 2017. DOI: 10.1016/J. IJFATIGUE. 2016.11.002.
  21.  Hu T. Comparative study on the welded structure fatigue strength assessment method. AIP Conf. Proc. 2018. DOI: 10.1063/1.5033628.
dr inż. Krzysztof Śledziewski, Politechnika Lubelska, Wydział Budownictwa i Architektury
ORCID: 0000-0003-3022-8105
dr inż. Marcin Górecki, Politechnika Lubelska, Wydział Budownictwa i Architektury
ORCID: 0000-0001-8746-8172

dr inż. Krzysztof Śledziewski, Politechnika Lubelska, Wydział Budownictwa i Architektury
ORCID: 0000-0003-3022-8105

Correspondence address: k.sledziewski@pollub.pl

Full paper:

DOI: 10.15199/33.2026.02.03

Article in PDF file

Received: 03.11.2025 / Artykuł wpłynął do redakcji: 03.11.2025 r.
Revised: 30.12.2025 / Otrzymano po recenzjach: 30.12.2025 r.
Opublikowano: 20.02.2026 / Opublikowano: 20.02.2026 r.