Трещины в предварительно напряжённых балках

Трещины в балках с обычным армированием

Трещины в плитах перекрытий

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся случаи обнаружения трещин в железобетонные перекрытиях промышленных зданий, которые, как правило, работают в сложных условиях, испытывая технологические перегрузки, ударные и вибрационные воздействия, разрушающее влияние технических масел и других агрессивных сред, что приводит к их быстрому износу, а следовательно, и появлению трещин. Как видно из рис.8, характер трещин, обусловленных силовым воздействием, зависит от статической схемы плиты перекрытия: вида и характера действующей нагрузки, способов армирования и соотношения пролётов. При этом трещины располагаются перпендикулярно главным растягивающим напряжениям.

Причинами широкого раскрытия «силовых» трещин обычно является перегрузка плиты, недостаточное количество рабочей арматуры или неправильное её размещение (сетка смещена к нейтральной оси). Если ширина раскрытия трещин превышает 0,3мм, плиты усиливаются методом наращивания с дополнительным армированием. В местах приложения больших сосредоточенных сил усиливается зона, воспринимающая нагрузку, для чего используются различные распределительные устройства (стальные листы, балки, густоармированная набетонка и пр.

Характерным для балок является образование нормальных (вертикальных) и наклонных (косых) трещин на боковой поверхности, причём нормальные трещины возникают в зоне действия наибольших изгибающих моментов, а наклонные – в зоне действия наибольших касательных напряжений, вблизи опор.

Картина трещинообразования балок в основном зависит от статической схемы, вида поперечного сечения и напряжённого состояния. На рис.2.9, а, б показаны «силовые» трещины в однопролётной и многопролётной балках прямоугольного сечения. Характерно, что нормальные трещины имеют наибольшую ширину раскрытия у растянутой грани, в то время как наклонные – вблизи центра тяжести сечения.

Нормальные трещины с шириной раскрытия более 0,5мм обычно свидетельствуют о перегрузке балки или недостаточном её армировании продольной рабочей арматурой.

Наклонные трещины, особенно в зоне заанкеривания рабочей продольной арматуры, считаются наиболее опасными, так как могут привести к внезапному обрушению балки. Причинами образования и раскрытия наклонных трещин часто служат низкий класс бетона, большой шаг поперечной арматуры, низкое качество сварки поперечных и продольных стержней.

Балки, армированные высокопрочной арматурой классов A-V, A-VI, B-II, K-7, изготавливаются предварительно напряжёнными с повышенными требованиями к трещиностойкости, поэтому появление в них широко раскрытых трещин всегда свидетельствует либо о серьёзных технологических недоработках, либо перегрузках. На рис.9, в показаны характерные трещины в предварительно напряжённой стропильной балке, в табл.№6 представлены возможные причины образования чрезмерно раскрытых трещин.

При оценке эксплуатационной пригодности обследуемых балок важным показателем является ширина раскрытия силовых трещин. Следует однако отметить, что действующие нормы, регламентируя ширину трещин с позиции долговечности конструкции, игнорируют тот факт, что она является, кроме того, и показателем напряжённого состояния сечения.

На кафедре строительных конструкций ПГАСА разработан метод обследования балок, базирующийся на новых представлениях о параметрах трещинообразования, где ширина нормальных трещин, расстояние между ними, а так же прогиб балок играют определяющую роль. При этом обработка результатов обследования состоит из следующих этапов:

- по формуле определяется максимально допустимая безопасная ширина раскрытия трещин, которая сопоставляется с фактически измеренной, . Если <, то переходят к следующему этапу;

- по формуле находится средняя деформация арматуры на участке с трещинами;

- по формуле вычисляется кривизна элемента, как функция от прогиба;

- по формуле определяется относительная деформация сжатия бетона в сечении с трещиной;

- по графикам расчётных диаграмм состояний бетона и арматуры определяются уровни соответствующих напряжений и формулируется вывод о степени опасности напряжённого состояния сечения в целом.

Таблица № 6. Трещины в балках

Для балок, армированных стержнями из мягкой стали с площадкой текучести, уровень достигнутых напряжений ≤0,85 считается не опасным, и балки могут эксплуатироваться с пониженной до расчётной величины нагрузкой без усиления. При уровне напряжений <0,85 требуется усиление нормального сечения.

Оценка напряжённого состояния балок по результатам натурного обследования является достаточно перспективной и при условии дальнейшего накопления экспериментальных данных, включаяющих длительные испытания, многорядное положение рабочих стержней, предварительное напряжение, может использоваться в поверочных расчётах.