Трещинообразование в строительных элементах и конструкциях, страница 3

Приведённый перечень причин трещинообразования далеко не полный и в процессе рассмотрения необходимо принимать во внимание и многие другие менее типичные причины.

1.1.2.  ТРЕЩИНЫ, ВЫЗВАННЫЕ ПЕРЕГРУЗКОЙ

Перегрузкой будем считать такие нагрузки, которые превышают заложенные в проекте (в статических расчетах). При проектных нагрузках не должны появляться трещины в бетонных конструкциях и железобетонных элементах.

В случае перегрузки в бетонных элементах, как правило, возникает одна трещина, которая вызывает почти немедленный излом элемента. В железобетонных конструкциях при перегрузке может появиться большое число трещин, но только в редких случаях образованию трещин сопутствует немедленный излом. Такой излом элемента может произойти из-за малой прочности бетона или при достаточной прочности бетона из-за слабого армирования или при значительной мгновенной перегрузке.

Перегрузки в элементах могут быть вызваны и такими факторами, как изменение статической схемы вследствие неправильного изготовления конструкции, уменьшения предусмотренного проектом сечения арматуры, дефектного выполнения шарниров, деформационных швов, консолей и т. д.

Перегрузка элемента может возникать из-за чрезмерных напряжений при изгибе, срезе, скручивании, или внецентренном сжатии или растяжении.

1.1.2.1. Осевое растяжение и сжатие

При осевом растяжении всегда появляются трещины, проходящие через все сечение элемента и перпендикулярные направлению действия силы. Трещины возникают в момент превышения предела прочности бетона на растяжение на равных друг от друга расстояниях и, как правило, против хомутов (рис. 1). В центрально-растянутых элементах бетон должен прежде всего защищать арматуру от коррозии. Если ширина трещин не превышает 0,1—0,2 мм, то они не вызывают коррозию арматуры. Если же на одной стороне элемента образуются горизонтальные трещины, то это свидетельствует о том, что элемент внецентренно растянут.

Осевое сжатие в неармированных колоннах вызывает появление трещин, подобных тем, которые возникают в бетонных образцах, исследуемых в лабораториях для определения прочности бетона на сжатие. Типичный вид трещин, образующихся в результате приложения значительной осевой сжимающей силы, показан на рис. 2 и 3. Как правило, трещины возникают в средней (по высоте) части колонн.

Появление параллельных (см. рис. 3) или наклонных (рис. 4) трещин, располагающихся чаще всего под углом 45° к оси стержня, может быть признаком слишком большой загрузки центрально-сжатых железобетонных элементов. Трещины, в результате появления которых отделяется защитный слой бетона, влекут за собой выпучивание продольной арматуры при большом шаге хомутов. В случае перегрузок продольная арматура выгибается наружу, и только хомуты задерживают процесс разрушения элемента.

Вертикальные трещины (рис. 5) на защитном слое бетона колонн со спиральной арматурой появляются часто при неполной эксплуатационной нагрузке, что, однако, не свидетельствует о превышении запаса прочности элемента — нагрузка может быть увеличена еще в несколько раз.

1.1.2.2. Изгиб

Перед рассмотрением трещинообразования, вызванного изгибом, следует уделить некоторое внимание вопросу внецетренного сжатия. В этом случае трещины появляются всегда в месте наибольшего изгибающего момента, например в колоннах, защемленных с двух сторон в рамных конструкциях (рис. 6). При защемлении колонн с одной стороны (в рамах, опертых шарнирно) трещины располагаются параллельными линиями (рис. 7), укорачивающимися по мере приближения к шарниру. О деформации колонны свидетельствуют трещины, показанные на рис. 8; такое состояние опасно и требует немедленного вмешательства. Сказанное, прежде всего, относится к гибким колоннам.

Переходя к рассмотрению трещинообразования в изгибаемых железобетонных элементах, следует указать, что при изгибе обычно происходит и срез. Однако трещины, связанные с изгибом, появляются раньше трещин, вызванных срезом. Более подробно трещинообразование, вызываемое срезом, будет разобрано в п. 1.1.2.3.