Строительство и архитектура/ 3.Современные технологии строительства, реконструкции и реставрации

Снежкина О.В., Киселев А.А.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Классификация трещин коротких железобетонных балок

Авторами испытано три серии образцов: I серия – Б-1– Б-6; II серия – Б-7, Б-8; III серия – Б-9, Б-10. Опытные образцы коротких балок проектировались прямоугольного сечения с размерами 25х40 см, длина образцов изменялась в соответствии с пролетом среза. Бетон принимался класса В 25, арматура класса А III. Всего испытано 10 образцов. Шесть образцов Б-1 – Б-6 армировались только продольной растянутой арматурой, исследуемым фактором являлся пролет среза 0,25£a/h₀ £1,5. Образцы Б-9, Б-10 армировались горизонтальными, а Б-7, Б-8 – вертикальными хомутами. В этом случае исследуемым фактором являлся вид распределенного армирования при изменении a/h₀ от 1 до 1,5. Все образцы коротких балок имели одинаковое количество продольной арматуры m_s=0,85%.

По результатам испытаний произведена классификация трещин, определены разрушающие усилия, а также усилия при образовании и развитии трещин при изменении основных факторов. Опытные образцы балок серии 1 с пролетом среза от 0,25 до 1,5, Б–1...Б–6 разрушились по сжатой зоне Опытные балки Б–1, Б–2 с пролетом среза 0,25...0,5 разрушились по наклонной трещине, проходящей внутри сжатого подкоса. Примечательно, что траектории этих трещин приближаются к диагонали наклонной полосы бетона, расположенной между грузовой и опорной площадками. При этом трещина имеет быстрый характер образования, определяющий момент разрушения. Важно отметить, что диагональная трещина пересекает серию прерывистых наклонных трещин, характерных при раздавливании бетона .

Момент разрушения в балке Б–1 сопровождался выделением сжатой наклонной полосы наклонной трещины с внешней стороны у грузовой площадки, в балке Б–2 – образованием серии наклонных прерывистых трещин, расположенных у опорной и грузовой площадок, характеризующих раздавливание бетона.

Разрушение балок Б–3...Б–6 с пролетом среза 0,75...1,5 происходит по наклонным трещинам, расположенным в сжатом подкосе (вблизи внутренней границы этого подкоса). Характерно, что изначально наклонные трещины образуются в нижней части балки у внутренней части опорной площадки, и в момент ее образования длина составляет 0,8 от высоты. Усилие образования этой трещины составляет 0,6–0,5 от разрушающей. С увеличением пролета среза увеличивается количество трещин, образующихся в бетоне растянутой зоны. В момент разрушения в балках Б–3, Б–4 происходит слияние граничной трещины с трещиной, траектория которой приближается к диагонали условной сжатой полосы. Таким образом, граничные наклонные трещины, выделяющие сжатый подкос с внутренней стороны, переходят в диагональную трещину.

В балках Б–5, Б–6 с пролетом среза 1,25–1,5 разрушение сжатой полосы сопровождалось местным разрушением бетона под грузовой и опорными площадками, имеющим клинообразный характер. В момент разрушения зоны сжатия объединялись одной либо двумя близко расположенными наклонными трещинами. Длина этих трещин составляла примерно 0,7 от высоты балки, траектория трещины смещалась к внутренней грани сжатой полосы, то есть в сторону максимальных сжимающих напряжений.

В балке Б–7 разрушение сжатой полосы характеризуется наличием прерывистых наклонных трещин, концентрирующихся у внутренней грани наклонной сжатой полосы, то есть в зоне максимальных напряжений внутри сжатой бетонной полосы. Балка Б–8 с вертикальными хомутами и пролетом среза 1,5 разрушалась по сжатой бетонной полосе при активном развитии наклонной трещины с диагональной траекторией внутри сжатого подкоса. При этом, в балках Б–7 и Б–8 разрушающая сила увеличилась в 1,65–1,6 раза по сравнению с балками без распределенного армирования.

В балке Б–9 с пролетом среза a/h0=1 разрушение происходило почти одновременно по сжатой и растянутой зоне. Основной характеристикой вида разрушений является активное развитие наклонных и вертикальных трещин и увеличение их количества. Разрушающее усилие возросло в 1,4 раза. Разрушение балки Б–10 произошло по растянутой зоне с активным раскрытием вертикальных трещин, выделяющих сжатую зону бетона. Разрушающее усилие увеличилось в 1,5 раза по сравнению с балками без распределенного армирования.

Выявились четыре вида трещин. К первому виду отнесены вертикальные трещины Т–Р, расположенные в растянутой зоне балки. Ко второму виду отнесены наклонные трещины, названные граничными, – Т-Г. Характер расположения их меняется. Они могут выделять сжатую зону бетона как с внутренней, так и с внешней стороны, либо только с одной из сторон. К третьему типу отнесены: серия параллельных прерывистых наклонных трещин, расположенных в сжатой зоне бетона, – åТ-О, и, наконец, к четвертому типу отнесены магистральные наклонные трещины, расположенные внутри сжатой наклонной полосы, – Т-О. Схема расположения трещин показана на рис. 1.

Рис. 1. Классификация трещин коротких балок