Учебное пособие: Испытание конструкций динамическими нагрузками

1) Сооружения и отдельные конструкции, подлежащие сдаче в эксплуатацию.

Объекты, рассчитанные на воздействие динамических нагрузок (мосты, конструкции ряда промышленных сооружений и т.д.), испытывают с целью проверки их работы в условиях, максимально приближенных к эксплуатационным условиям. При этом определяют динамические параметры, так, например, по частоте собственных колебаний отдельных элементов можно судить о их жёсткости, а следовательно, и о соответствующем модуле упругости материала; по форме колебаний можно выявить наличие расхождений между принятой расчётной ситуацией и действительной работой исследуемого объекта и т.д. Используют сопоставления прочностных характеристик однотипных элементов в сооружениях путём сравнения частот и интенсивности затухания их собственных колебаний. При незначительной затрате труда и времени могут быть, таким образом, выявлены ослабленные участки в исследуемых объектах.

2) Сооружения и конструкции, находящиеся в эксплуатации.

Результаты повторных динамических испытаний, при сопоставлении их с первичными испытаниями, позволяют судить об изменении состояния исследуемого объекта во времени. С этой целью, динамические испытания могут производиться в следующих случаях:

-в плановом порядке, если это предусмотрено правилами эксплуатации;

-после ремонта и усиления конструкций;

-при наличии сомнения в сохранении необходимой несущей способности и жёсткости, например, после пожара, при существенном поражении коррозией и т.п. От статических испытаний, которые могут быть представлены с этой же целью, динамические испытания выгодно отличаются значительно меньшей трудоёмкостью и возможностью проведения их в более сжатые сроки.

При динамических испытаниях эксплуатируемых конструкций могут ставиться и другие задачи. Например, при необходимости размещения нового оборудования с вибрационными воздействиями. В ряде случаев оказывается целесообразным предварительная экспериментальная проверка частот собственных колебаний конструкций, на которые устанавливается оборудование, во избежание нежелательного совпадения этих частот с частотами силовых воздействий, от подлежащих установке агрегатов. Если чрезмерные колебания наблюдаются при работе уже установленного оборудования, аналогичные экспериментальные исследования проводятся с целью обоснования и разработки мер по устранению вибраций.

3) Строительные конструкции серийного производства.

Малая трудоёмкость и быстрота проведения динамических испытаний позволяют применять их для контроля качества выпускаемых изделий. Основными параметрами, чувствительными к наличию дефектов и пониженным характеристикам материала в исследуемых изделиях, являются частота и интенсивность затухания их собственных колебаний. Проведённая динамическая проверка не снижает несущей способности испытанных конструкций и не препятствует их использованию по основному назначению.

4) Научно-исследовательские.

Проводятся в основном по следующим направлениям:

- при применении новых конструктивных решений;

- при апробации новых методов расчёта;

- при использовании новых строительных материалов с характеристиками, требующими проверки под действием нагрузки;

- при особых режимах эксплуатации.

????? ????????? ????? ????????????? ??? ?? ???????? ????????, ??? ? ?? ??????? ? ?????????????? ?????? ?????????????. ?????????? ???? ?????? ? ??????? ??????????? ????????????? ???????? ?? ????????? ?????????. ??? ???????? ????? ???????? ? ?????? ?????????? ?? ????? ???????????? ??????????? ? ????????? ????????? ??? ?????? ????????? ????????? ? ??????????? ?? ?????????????? ????? ???????????. ?? ??????? 1 ?????????? ?????? ??????????? ??? ?????? ?? ?????????????? ????? .

Экспериментально установлено, что предел выносливости бетона может снизиться до в зависимости от вида напряжённого состояния. Величина необходима для расчёта конструкций при действии многократно повторяющейся нагрузки.

Экспериментально определяют коэффициент динамичности, который снижает прочность материала в зависимости от цикла . Характеристики циклов даны на рисунках 2, 3.

a) Несимметричный цикл.

На рисунке 2 введены следующие обозначения:

- напряжение цикла

(1)

- амплитуда цикла

(2)

- коэффициент асимметрии

b) Симметричный цикл

???? ? ??????? ?? ?????, ?.?. , ?? ???? ????????? ?????????? ?????????? ????????????.

При симметричном цикле среднее напряжение равно нулю.

c) Пульсирующий цикл

Если наименьшее напряжение равно нулю, т.е. , то цикл называется пульсирующим.

При расчёте сооружений, на которые действуют переменные напряжения, основной характеристикой прочности материала является предел выносливости. Пределом выносливости (усталости) называется наибольшее напряжение, которое материал в состоянии выдержать при данной асимметрии цикла неограниченно большое число циклов. Если говорят о пределе усталости, не указывая при этом коэффициент , то в этом случае подразумевается симметричный цикл напряжений.