ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ДЕТАЛИ МАШИН

РАСЧЕТ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ

Расчет на выносливость при переменных нагрузках. Одной из предпосылок для расчета железобетонных деталей на выносли­вость является гипотеза о плоских сечениях. Влияние бетона рас­тянутой зоны на деформации арматуры не учитывается. При рас­чете на выносливость принимают во внимание нормативные на­грузки, которые соответствуют нормальным условиям эксплуата­ции. Размеры сечений конструкций принимают наибольшими, полученными из расчета на прочность или выносливость, поэтому расчет на выносливость не заменяет расчета на прочность.

Метод расчета на выносливость основан на использовании формул теории упругого тела. Изменение напряженного состояния в железобетонных деталях под воздействием переменных нагрузок учитывают путем введения пониженной величины модуля деформа­ций бетона Eg, отражающего процесс нарастания остаточных де­формаций в бетоне. Величину модуля Еб непосредственно в рас-

Чет не вводят, а вводится коэффициент приведения п', равный —і,

Еб

Где

Проектная марка бетона...................... 200 300 400 500— 800

Значение коэффициента........................ 25 20 15 10

Расчет элементов железобетонных деталей на выносливость сводится к определению напряжений в бетоне и арматуре и срав­нению их с соответствующими расчетными сопротивлениями на выносливость. Расчет элементов железобетонных деталей машин на выносливость производится по принятой методике.

Расчет на удар. Динамичность нагрузок на практике учиты­вают с помощью динамического коэффициента kg. Чтобы получить максимальное значение динамического усилия, динамическую нагрузку заменяют статической, а найденное от нее усилие или перемещение умножается на динамический коэффициент.

Sa = Ska. (38)

Коэффициент kg зависит от вида динамической нагрузки, схемы, массы, жесткости конструкции и от ряда других факторов. Обычно его определяют аналитически.

При ударе падающего груза по упругому материалу, точки, по которым происходит удар, приобретают некоторую скорость движения. Однако для развития деформаций всего материала требуется время, которое может оказаться большим, чем про­должительность удара. Поэтому обычно производится условный расчет на удар, по которому определяют внутренние силы и пере­мещения, возникающие после удара. Таким образом, определяют наибольшее перемещение точек, по которым наносится удар.. Зная перемещения, можно решить задачу напряженного состояния материала.

Существует ряд предложений по расчету железобетонных кон­струкций на удар, но только при действии единичного удара. Действие многократного удара на материалы пока не изучено. Рассмотрим метод расчета железобетонных элементов при дей­ствии единичного удара.

В качестве критерия сопротивляемости железобетонной кон­струкции действию ударной нагрузки некоторые авторы реко­мендуют принимать статическую прочность. Одним из предложе­ний по расчету железобетонных конструкций на ударную нагрузку является расчет по «классической теории» железобетона. Сила удара не должна вызывать пластических деформаций конструк­ции. Так как железобетон состоит из двух материалов с различ­ными модулями упругости, то, чтобы применить формулу сопро­тивления материалов, сечение железобетонного элемента приводят к фиктивному (приведенному) сечению с единым модулем упруго­сти.

На основании формул сопротивления материалов определяем реакцию системы Рд, называемую динамической силой, на дей­ствие упавшего груза. От удара система получает деформацию

31

= Рэкв: С, которая равна ба = bckd, где РэКв — статйческй приложенная в точке соударная сила, эквивалентная по своему действию удару; С — коэффициент пропорциональности, назы­ваемой жесткостью, который равен С = - где I — высота элемента. Сила РэКе выражается формулой

Рвм = Qkd, (39)

Где Q — вес падающего груза.

Динамический коэффициент kg в случае продольного сжимаю­щего удара выражается формулой

*а=1 + (40)

Где Я — высота падения груза;

— деформация элемента от статического приложения груза Q. Напряжение при ударе

О* = (41)

Г пр

Где fo6 с] — допускаемое напряжение на сжатие для бетона; Fnp — приведенная площадь сечения элемента. Приведенный расчет не учитывает усталостной прочности бетона и арматуры при действии большого количества циклов удара.

'Коэффициент kd в данном случае определен без учета массы элемента и ударяющего тела.

Определение силы удара, вызывающего изгиб железобетонного элемента, производится по формуле (39).

При расчете изгибаемых элементов kd определяют с учетом массы груза и массы элемента:

*' = 1 + /, + 1г771Г^' (42)

F ' 35 m2

Где т2 — масса падающего груза; т1 — полная масса элемента;

— приведенная масса балки.

Напряжения в бетоне и арматуре изгибаемого железобетонного элемента от действия силы РэКв определяют по тем же формулам, что и при статическом воздействии нагрузки. 32