Наиболее характерными причинами, вызывающими появление трещин в железобетонных конструкциях, являются:
- перегрузка конструкции, вызывающая перенапряжение сечений элементов или большие деформации;
- местная перегрузка участков или сечений конструкций от сосредоточенных сил, передающихся на небольшую зону конструкции;
- усадка материалов при высокой температуре и малой влажности, особенно в период изготовления;
- нарушение сцепления арматуры с бетоном;
- коррозия арматуры;
- резкие перепады температуры, в том числе полив раскаленных конструкций водой;
- низкая прочность материалов;
- нарушения при армировании конструкций: большой шаг стержней, недостаточная анкеровка и т. д.;
- многократные намокания и промерзания конструкций. Попадание воды в каналы конструкций с последующим ее замерзанием, например в многопустотные плиты перекрытий;
- коррозионное растрескивание в агрессивной среде;
- динамические воздействия, вибрация, колебания, удары, взрывы и т. д.;
- резкие перепады сечений в конструкциях, вырезы, отверстия;
- механические повреждения;
- биологические повреждения.
6.1.3 Основные характерные трещины
в железобетонных элементах
Исследуя характер распространения и раскрытия видимых трещин, в большинстве случаев можно определить причину их образования, а также оценить техническое состояние конструкции.
Необходимо отметить, что в зависимости от категории трещиностойкости, связанной с условиями эксплуатации, видом (классом) арматуры, напряженным состоянием сечений (растяжение, сжатие) и продолжительностью раскрытия, предельно допустимая ширина раскрытия трещин в условиях неагрессивной среды колеблется от acrc < 0,1до acrc < 0,4 мм. Для некоторых типов конструкций образование трещин вообще не допускается.
Различают трещины, проявившиеся в железобетонных конструкциях в процессе изготовления, транспортировки и монтажа, и трещины от эксплуатационных нагрузок и воздействия окружающей среды.
Трещины от силового воздействия обычно располагаются перпендикулярно действию главных растягивающих напряжений. Основные виды «силовых» трещин представлены в таблице 6.1.
Усадочные трещины в плоских конструкциях распределяются хаотично по объему, а в конструкциях сложной конфигурации концентрируются в местах элементов (узлы ферм; сопряжения полки и ребер в плитах, двутавровых балках и т. д.).
Таблица 6.1 – Трещины в железобетонных элементах
Вид трещин | Форма трещин | Элементы конструкций |
Сквозная клиновидная | Внецентренно-растянутые элементы | |
Сквозная внахлестку | ||
Несквозная клиновидная | Изгибаемые и внецентренно-сжатые элементы | |
Сквозная с параллельными стенками | Центрально-растянутые элементы раскосных ферм | |
Замкнутая наклонная | Приопорная зона изгибаемых элементов | |
Несквозная продольная | Предварительно напряженные элементы в зоне анкеровки арматуры. Сжатые эле-менты |
Трещины от коррозии проходят вдоль коррозирующих арматурных стержней.
Характерными трещинами, возникающими в изгибаемых элементах – балках, являются: трещины, перпендикулярные (нормальные) к продольной оси, трещины вследствие появления растягивающих напряжений в зоне действия максимальных изгибающих моментов, наклонные к продольной оси, которые вызваны главными растягивающими напряжениями в зоне действия существенных перерезывающих сил и изгибающих моментов (рисунок 6.2).
Рисунок 6.2 – Характерные трещины в изгибаемых железобетонных элементах, работающих по балочной схеме:
1 – нормальные трещины в зоне максимального изгибающего момента, 2 – наклонные трещины в зоне максимальной поперечной силы, 3 – трещины и раздробление бетона в сжатой зоне элемента
Нормальные трещины имеют максимальную ширину раскрытия в крайних растянутых волокнах сечения элемента.
Наклонные трещины начинают раскрываться в средней части боковых граней элемента – в зоне действия максимальных касательных напряжений, а затем развиваются в сторону растянутой грани.
Раздробление бетона сжатой зоны сечений изгибаемых элементов указывает на исчерпание несущей способности конструкции.