Zmczenie obcienia cykliczne Janusz Pdziwiatr 1 Obcienia cykliczne

Zmęczenie – obciążenia cykliczne Janusz Pędziwiatr 1

Obciążenia cykliczne Specyficzny typ obciążeń specyficzne metody projektowania Raczej specjalistyczne obiekty i sytuacje. Obciążenia cykliczne Wysoko cykliczne ( np. mosty drogowe, kolejowe, belki podsuwnicowe). Bardzo duża liczba cykli , amplitudy naprężeń umiarkowane. Zniszczenie w wyniku zmęczenia materiału po długim okresie eksploatacji. Nisko cykliczne ( np. trzęsienie ziemi) Liczba cykli zmian obciążenia niewielka. Duże amplitudy generowanych naprężeń. Zniszczenie wskutek przekroczenia wytrzymałości. 2

Wysoko cykliczne Żeby zmienne były cykliczne to: a) Cykli musi być dużo ( praktycznie powyżej 500 000 ) b) Obciążenie to musi być znaczące dla konstrukcji ( co najmniej 40 -50 % wszystkich obciążeń ) Zmienne mogą być naprężenia lub przemieszczenia. Cyclic loading Reversal loading 3

Zmęczenie materiału - ogólnie Zmęczenie materiału przejawia się w kumulacji mikrouszkodzeń w materiale. Pojedyncze uszkodzenia – mikropęknięcia, mikro uplastycznienia itp. nie zagrażają materiałowi ( betonowi i stali ) ale ich cykliczny przyrost może prowadzić do przekroczenia bariery i przyspieszonej degradacji prowadzącej do zniszczenia. Opis ilościowy tego zjawiska jest bardzo trudny i nie ma jakiegoś konsensusu w szerokim zakresie ale liczyć trzeba. Na wytrzymałość zmęczeniową betonu wpływają: a) Poziom i amplituda obciążeń b) Historia obciążenia c) Czas i częstość obciążeń d) Skład betonu e) Charakter środowiska – agresywność. 4

Projektowanie konstrukcji (belka podsuwnicowa) a) Klasyczne wymiarowanie metodą stanów granicznych b) Wymiarowanie ( sprawdzanie i ewentualna korekta) belki ze względu na zmęczenie. - Zniszczenie (zerwanie) zbrojenia głównego i strzemion - Zniszczenie (zmiażdżenie) betonu - Zniszczenie (zerwanie) przyczepności Założenia do sprawdzania zmęczenia a) Stal i beton w strefie ściskanej pracują w zakresie sprężystym b) Przekrój jest zarysowany ( faza II ) c) Obliczenia przeprowadza się dla dwóch kombinacji obciążeń: • Kombinacja podstawowa ( częsta) • Kombinacja cykliczna - (niekorzystna) kombinacja podstawowa + obciążenie cykliczne d) Wyznacza się naprężenia w stali i betonie dla obu tych kombinacji. e) Przy wyznaczaniu przekroju sprowadzonego 5

Zbrojenie główne a) Oblicza się wartość naprężeń w stali dla obu kombinacji oraz ich różnicę b) Wyznacza się maksymalną dopuszczalną różnicę naprężeń 2. 21 log. N 6 Oblicza się oraz. Wyznacza się Mając już przebieg linii można obliczyć Jeżeli oraz . . . , to jest OK. W przeciwnym przypadku konieczne będzie zwiększenie powierzchni zbrojenia. 6

Strzemiona Przy obliczaniu strzemion należy stosować ograniczenie dotyczące kąta nachylenia krzyżulca betonowego: . Muszą mieć mniejsze rozstawy. Beton ściskany Oblicza się wytrzymałość zmęczeniową: się dwa warunki: i sprawdza Jeżeli różnica naprężeń jest zbyt duża to należy zwiększyć wymiary przekroju Przyczepność Wymaganą długość zakotwienia zwiększa się o 50% 7