Диагностика и испытание строительных конструкций (стр. 7 из 9)

Трещины в предварительно напряжённых балках

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

Номера трещин	Возможные причины образования трещин
1	Недостаточное напряжение балки:малая величина натяжения арматуры, большие потери предварительного напряжения.Перегрузка балки по нормальному сечению
2	Брак при изготовлении: низкий класс бетона, большой шаг поперечной арматуры, плохое приваривание поперечных стержней к продольным.Перегрузка балки по наклонному сечению
3	Низкий класс бетона.Перегрузка балки по нормальному сечению
4	Нарушение анкеровки предварительно напряжённой арматуры: низкий класс бетона, недостаточная прочность бетона на момент обжатия
5 и 6	Отсутствие косвенного армирования в зоне заанкеривания предварительно напряжённой арматуры.Низкая прочность бетона на момент обжатия
7	Недостаточное косвенное армирование.Соединение сваркой закладных деталей смежных балок в нарушение расчётной схемы
8	Перегрузка балки по нормальному сечению.Недостаточное количество рабочей арматуры

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.

Трещины в колоннах

Картина трещин в колоннах главным образом зависит от вида внецентренного сжатия и характера действующих нагрузок. Кроме того, заметное влияние оказывают технологические параметры: прочность бетона, качество армирования, условия твердения и пр. При больших эксцентриситетах приложения нагрузки в растянутой зоне могут образовываться широкораскрытые горизонтальные трещины поз.1, свидетельствующие о перегрузке колонны или её недостаточном армировании. При малых эксцентриситетах появляются трещины поз.2, являющиеся следствием перегрузки ствола колонны или низкого класса бетона. Появление вертикальных «силовых» трещин часто провоцируется усадочными, совпадающими с ними по направлению.

Низкое качество сварного соединения продольных и поперечных стержней или слишком большой шаг поперечной арматуры приводят к потере устойчивости сжатых продольных стержней и появлению трещин поз. 3. Отсутствие косвенного армирования в зоне концентрации сжимающих напряжений у верха колонны вызывает образование вертикальных трещин поз. 4. О недостаточном армировании, или явной перегрузке консоли, свидетельствуют трещины поз. 5 и 6.

Ствол колонны с «силовыми» трещинами, как правило, усиливается железобетонной или стальной обоймой, а консоль с помощью затяжек, конструкция которых приводится ниже.

Трещины в стропильных фермах

Трещинообразование в стропильных фермах обусловлено особенностью их статической работы как пространственных конструкций. Соединение элементов фермы в узлах создаёт предпосылки для концентрации в них разнородных по знаку и характеру напряжений: сжимающих, растягивающих, касательных. В результате концентрации напряжений узлы подвержены наиболее интенсивному трещинообразованию и требуют значительного расхода арматуры. Большие растягивающие усилия в нижнем поясе приводят к появлению сквозных вертикальных трещин, а сжимающие усилия в верхнем поясе – к появлению несквозных горизонтальных трещин.

Картина трещинообразования в раскосной стропильной ферме сегментного очертания, характеристика трещин дана в табл. №7

Таблица № 7. Трещины в стропильных фермах

Номера трещин	Возможные причины образования трещин
1	Низкий класс бетона.Недостаточное количество поперечной арматуры:большой шаг стержней, малый диаметр
2	Недостаточное преднапряжение продольной арматуры, проскальзывание её в зоне заанкеривания.Недостаточное количество поперечной арматуры
3	Нарушение анкеровки преднапряжённой арматуры:низкий класс бетона, недостаточная прочность бетона на момент обжатия
4	Недостаточное косвенное армирование от усилий обжатия преднапряжённой арматурой
5 и 6	Отсутствие косвенного армирования (сетки, замкнутые хомуты) в зоне заанкеривания преднапряжённой арматуры.Низкая прочность бетона на момент обжатия
7	Недостаточное косвенное армирование узла поперечными стержнями (сетками)
8	Недостаточное заанкеривание рабочей арматуры растянутого элемента в узле фермы.Слабое косвенное армирование узла
9	Недостаточное преднапряжение нижнего пояса.Перегрузка фермы
10	Низкий класс бетона.Перегрузка фермы
11	Изгиб из плоскости фермы при монтаже, перевозке, складировании
12	Перегрузка фермы.Смещение арматурного каркаса относительно продольной оси элемента

Трещины в сборных панелях перекрытий

Сборные ребристые панели перекрытий (покрытий) типа П, 2Т представляют собой пространственную конструкцию, объединяющую балки (рёбра) и плиту, поэтому характер образования трещин от эксплуатационной нагрузки у них практически не отличается от ранее рассмотренных конструкций – балок и плит. Это наглядно видно из картины трещин в ребристой плите, представленной на рис.11, а. Однако следует отметить, что из-за сложности конструктивной формы, плотного армирования при изготовлении панелей часто образуются и технологические дефекты в виде щелеобразных раковин и усадочных трещин. К ним относятся трещины, идущие вдоль арматурных стержней и возникающие от разрыва уплотнённой бетонной смеси при вибрировании; продольные щелеобразные раковины под арматурными стержнями от зависания бетонной смеси; трещины от температурной деформации формы при пропаривании; усадочные трещины при жёстком режиме тепловлажностной обработки, высоком расходе вяжущего, большом водоцементном соотношении.

Для многопустотных панелей перекрытий характерны технологические трещины в рёбрах между пустотами, образующиеся при вытягивании пуансонов, а также продольные трещины в верхней полке вдоль пустот.

Панели перекрытий с технологическими трещинами шириной раскрытия более 0,2 мм ремонтируются или отбраковываются.

Трещины в каменных конструкциях

Кирпичная кладка, как и бетон, хорошо сопротивляются сжатию и значительно хуже растяжению. В результате этого на растянутой поверхности кладки задолго до разрушения появляются трещины. Имеются также и другие факторы, способствующие образованию трещин:

а) низкое качество кладки (несоблюдение перевязки, толстые растворные швы, забутовка кирпичным боем);

б) недостаточная прочность кирпича и раствора (трещиноватость и криволинейность кирпича, высокая подвижность раствора и т.п.);