ПРИМЕНЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА МАШИНОСТРОЕНИИ

Выносливость железобетонных элементов цилиндрической формы в предварительно напряженной обойме при действии многократно повторяющейся нагрузки

Элементы машин, в том числе выполняемые из железобетона, при эксплуатации подвергаются воздействию многократно повто­ряющихся нагрузок, в виду чего несущая способность таких эле­ментов может быть ниже, чем при однократном статическом нагру­жении.

Поэтому, кроме исследований несущей способности образцов - моделей архитравов при воздействии статической нагрузки, были проведены опыты по определению пределов выносливости образ - цов-плит при различных режимах нагружения (серии КПМ).

Высота плит была принята минимальной (Я = 0,2D) для соз­дания наиболее тяжелых условий испытания. Размеры и несу­щая способность образцов, кроме того, определялись величиной предельного усилия испытательной машины.

Плиты круглые диаметром 50,5 см и высотой 12 см изготовляли из бетона марки «500» состава 1 : 0,83 : 2,05 (цемент, песок, щебень) по весу при водоцементном отношении (В/Ц) = 0,33. Расход цемента составлял 600 кг на 1 м3. В возрасте 28 дней проч­ность бетона, определяемая при испытании кубов из бетона того же состава, размером 20 х 20 X 20 см, получена равной 500 кГ/см2.

Плиты армировали высокопрочной холоднотянутой проволокой периодического профиля диаметром 4 мм. Предел прочности при растяжении проволоки составлял 16 000—17 000 кГ/см2. По меха­ническим свойствам проволока отвечала требованиям ГОСТ 8480-57. Проволоку навивали на образцы, натягивая ее усилием Р = 900 кГ и создавая в поперечном сечении напряжение 7150 кГ/см2. Шаг проволоки при намотке был равен 0,5 см, объем­ный коэффициент армирования составлял примерно 0,02.

С учетом потерь обжатие бетона, создаваемое такой однослой­ной сплошной обоймой, получилось равным 60 кГ/см2.

При испытании плита устанавливалась на опорное кольцо с внутренним диаметром 300 мм (фиг. 12 и 13). Нагрузка от верх­ней траверсы пульсатора передавалась на образец через каток
и набор металлических плит из стали марки Ст. 3. Металлическая плита, лежащая на бетоне, имела диаметр 225 мм и высоту 35 мм. Установка катка взамен шарового шарнира создавала некоторое

Изменение условий нагружения. Однако предполагается, что такое изменение условий на­гружения не скажется на не­сущей способности образцов за­метным образом, так как общая высота штамповых плит доста­точна, чтобы давление круг­лого штампа на бетон плиты распределялось' равномерно.

Деформации измерялись тен­зодатчиками сопротивления, которые наклеивали на бетон (на опорной поверхности) и на арматуру в трех точках по высоте.

В результате статического испытания было установлено, что средняя (потрем образцам) разрушающая нагрузка образ­цов плит составляла около 100 т.

Для определения деформи­рованного состояния плиты и его изменения при действии многократно повторяющейся нагрузки перед началом пуль­сации каждый образец нагружался статически действующим уси­лием, которое по величине равнялось задаваемому верхнему пределу многократно повторяющейся нагрузки. При этом замерялись деформации бетона и арматуры. Впоследствии через каждые 200— 250 тыс. циклов производились пов­торные статические нагружения. Разность величин, замеряемых после очередных этапов пульсации, опре­деляла изменение деформаций образ­ца в зависимости от количества циклов нагружения.

Верхние пределы многократно повторяющиеся нагрузки принимали

Выносливость железобетонных элементов цилиндрической формы в предварительно напряженной обойме при действии многократно повторяющейся нагрузки

Фиг. 12. Установка образцов серии КПМ в пресс-пульсаторе для. испы­тания.

Выносливость железобетонных элементов цилиндрической формы в предварительно напряженной обойме при действии многократно повторяющейся нагрузки

Фиг. 13 Конструкция и схема испытаний образца серии КПМ (Я = 12 см; D = 50 см; I = 30 см):

/ —■ бетонная плита; 2 — обойма; Я — опорное кольцо; 4 — штамп.

Равными 0,9; 0,8 и 0,7 от Рразр, где Ррепр ~~ несущая способ­ность образца при статическом нагружении. Нижние пределы многократно повторяющейся нагрузки устанавливали в соответст - 288
вйи с техническими возможностями пульсатора равными (0,1-

Для

0,2) Р разр'

При этом коэффициент асимметрии цикла q

Различных случаев загружения равнялся соответственно 0,222; 0,125 и 0,140.

Выносливость железобетонных элементов цилиндрической формы в предварительно напряженной обойме при действии многократно повторяющейся нагрузки

По результатам испытаний на выносливость бетонных призм, проведенных в НИИЖБ Каранфиловым Т. С., а также в МИИТе Карпухиным Н. С., можно заключить, что изменение коэффициента

0.5

F min

Рразр

0,125^-0,222):

Зависимость предела выносливости плит от количества циклов при разрушении; б — пределы выносливости: 1 — круглой предварительно напряженной в двух направле­ниях плиты 1 * ~

Разр.

(■ГфТ1.96 Ра = Р„

Асимметрии цикла в пределах от 0,15 до 0,25 незначительно влияет на величину предела выносливости бетона.

Предполагая, что указанное положение распространяется на рассматриваемую конструкцию, при анализе результатов иссле­дования разницу величины е не учитывали. При испытании из восьми образцов одна плита (КПМ-3) разрушалась при пуске пульсатора вследствие случайного превышения верхнего предела нагрузки. Результаты испытания остальных плит могут быть использованы для определения примерно величины предела выносливости рассматриваемых конструкций.

На фиг. 14, а изображена зависимость пределов выносли­вости плит серии КПМ от количества циклов при разрушении, построенная по данным табл. 5. Пределы выносливости здесь

Выражены отношением т

Разр

Статическая нагрузка; Рра.-р — разрушающая нагрузка при мно­гократно повторяющихся нагружениях.

Где Р„

Максимальная

19 Сбоїиик 1835 289

(D = 505 мм; Я = 120 мм; dQ = 22,6 см; у = 60 кГ/см2)

Характеристика и результаты испытания круглых предварительно напряженных плит

Шифр образца

Прочность

Бетона в кГ/см2

Пределы нагруже­ния прн испыта­нии в m

Удельное давление в кГ/см*

Число млн. цик­лов на­гружений

Возраст

К

» 5

О. <3 СЇ

2 С

Min

Max

Под штампом

На опорном кольце

Я

5 =

П 5 « й ag

К Э as* с а

В сутках

О. ffl С н

Min

Max

Min

Max

О. щ а с ч ь

КПМ-1 КПМ-2 КПМ-3 КПМ-4 КПМ-5 КПМ-6 КПМ-7 КПМ-8

450

450 430 430 430

600 600 540 600 540 600 600 600

20 20

10 10

90 90

80 70 119 90 105

50 50

25 25

225 225

200 175 298 225 263

15,9 15,9

8 8

71,5 71,5

63,5

56

95

71,5

84

1,1 1,5

1,8 1,45

2,28 9,4

3 мес. 24 дня

4 мес. 9 дней 4 мес. 23 дня 4 мес. 16 дней 6 мес. 2 дня 2 мес.

2 мес. 2 мес.

П р н м е

2. Плнга

3. Плнты

Ч а н н я: 1. Плнта КПМ-3 разрушилась прн пуске пульсатора. КПМ-5 не разрушилась.

КПМ-6, КПМ-7, КПМ-8 разрушены прн статическом загруженнн.

При изменении т от 1,0 до 0,7 даже при незначительном уменьшении нагрузки резко увеличивается количество циклов нагружений, которое может быть приложено к образцу до раз­рушения. При т = 0,7 кривая переходит в линию, почти парал­лельную оси. Для рассматриваемых типов образцов при заданных условиях загружения и указанных коэффициентах асимметрии цикла усталостные явления практически не проявляются при 8,5 млн. циклов нагружений.

Следовательно, можно ориентировочно предположить, что многократно повторяющиеся нагружения влияют на прочность плиты только в пределах изменения т от 1,0 до 0,7.

Ввиду малого перепада напряжений в арматуре и относи­тельно высокого значения коэффициента асимметрии цикла раз­рушение образцов наступает' вследствие появления усталостных явлений в бетоне. Поэтому для оценки предела выносливости плит может быть использована формула, предложенная для слу­чая простого напряженного состояния:

Вер + aofa R,

Где

„ ____ стшах+стшіп „ _ °тах— CTmin.

$ — предел прочности материала;

А — коэффициент (а >■ 1).

Учитывая, что материал круглой железобетонной плиты рабо­тает в сложном напряженном состоянии и определить напряже­ния в наиболее нагруженных волокнах не представляется воз­можным, предел выносливости конструкции при воздействии многократно повторяющейся нагрузки нами был выражен через величину максимального, действующего на плиту, усилия, не вызы­вающего ее разрушения до 2-Ю6 циклов нагружений. В этом случае уравнение предела выносливости может быть записано в виде

Р ср Н~ С^а ~ Рразр>

Где

Р ___ РMax + -Рщіп Р „ -Ртах — -Рщіп .

Г ср 2 2 '

Ртах — разрушающая нагрузка при статическом нагружении.

Предел выносливости исследуемых круглых предварительно напряженных железобетонных плит по результатам испытания образцов КПМ-4 {т = 0,8 и q = 0,125), выдержавших 2,28 млн. циклов нагружений, составляет Ртах = 0,8 Рразр (фиг. 14, б).

Прямая 1, проведенная через точку А и координату 1,0—1,0 (отвечающая пределу прочности при статическом загружении), характеризуется уравнением

Рср Н~ 1 >57Ра = Рразр-

Результаты испытаний образцов с другими условиями нагру­жения нанесены на этом же графике. Плиты КПМ-1 и КПМ-2 разрушились соответственно после 1,8 млн. и 1,45 млн. циклов загружений, поскольку величина т = 0,9 превышала принятый предел выносливости.

Плита КПМ 5 не разрушилась при 9,5 млн. циклов нагружения; следовательно, характеристика т = 0,7 меньше предела выносли­вости.

Для сравнения на графике фиг. 14, б нанесена прямая 2, по­строенная по данным О. Я - Берга и отвечающая пределам выносли­вости бетонных образцов-призм на сжатие при R = 530 кГ/смг. Этой прямой соответствует уравнение

Р -4- 1 96 Р — Р

Г ср ~ а — гразр-

Взаимное расположение прямых показывает, что при т — — 0,8 и q % 0,1 предел выносливости предварительно напряжен­ного бетона по сравнению с обычным повышается примерно на 15%.

Имея в виду малое количество испытанных образцов, сделан­ные выводы являются предварительными и требуют дополнитель-

Йой проверки, бднако результата испытаний подвержДаїб'ґ, lifd материал в предварительно напряженных круглых плитах при воздействии повторяющейся нагрузки работает в лучших усло­виях по сравнению с обычными конструкциями.

ПРИМЕНЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА МАШИНОСТРОЕНИИ

Расчет осесимметрично загруженного сплошного цилиндра конечной длины

Уравнения равновесия. Рассмотрим тело вращения — круго­вой сплошной цилиндр, на который воздействует осесиммет­ричная нагрузка. Будем пользоваться цилиндрической системой координат г, 0, г (фиг. 4, а), причем за ось вращения примем …

О ПРОЧНОСТИ И ЖЕСТКОСТИ СОЕДИНЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАКЛАДНЫХ ДЕТАЛЕЙ С ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫМИ СТАНИНАМИ

Металлические закладные детали в различных железобетонных конструкциях станин станков, прессов и других машин выполняют роль стыковочных и привалочных плит, направляющих, платиков для крепления механических узлов, распределительных плит и т. д. …

Исследование несущей способности железобетонных толстых плит с напрягаемой арматурой, являющихся элементом железобетонных станин

В течение 1958—1961 гг. в лаборатории железобетонных кон­струкций для машиностроения НИИЖБ были проведены экспери­ментальные исследования толстых железобетонных плит с напря­гаемой арматурой для определения влияния на несущую способ- А) Б) Г) …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.