Тріщиностійкість залізобетонних елементів

Тріщиностійкість – опір елементів утворенню та розкриттю тріщин.

Утворення тріщин пояснюється дуже малою розтяжністю бетону    ε _{bt, u}  = 1,5 ·10^-4 та низьким його опором розтягу. Причини утворення тріщин: дія зовнішнього навантаження; усадка бетону; несприятливі умови твердіння бетону; попереднє позацентрове обтиснення.

Тріщини виникають в два етапи: утворення та розкриття тріщин.

Досвід експлуатації залізобетонних конструкцій свідчить, що при певному обмеженні ширини розкриття тріщин вони не порушують монолітності конструкцій і бетон здатний захистити арматуру від впливу навколишнього середовища.

Залежно від умов експлуатації та робочої арматури встановлено три категорії вимог за тріщиностійкістю:

1. Перша – утворення і розкриття тріщин не допускається взагалі (напірні труби, резервуари, агресивне середовище).

2. Друга – допускається обмежене розкриття тріщин при короткочасній дії навантаження за умови, що вони при дії постійних і тривалих навантажень закриваються.

3. Третя – допускається обмежене розкриття тріщин при дії постійних і тривалих навантажень та при короткочасній дії всіх навантажень.

Тріщини не утворюються, якщо виконується вимога:

М _r ≤ М_crc,                                          (5.1)

де М _r – згинаючий момент від розрахунково експлуатаційних навантажень,

М_crc – момент, який може сприйняти переріз елемента безпосередньо перед утворенням тріщин у бетоні.

М_crc = R_bt,ser · W_pl,                                 (5.2)

де R_bt,ser – розрахунковий опір бетону розтягу для розрахунків за другою групою граничних станів,

W_pl – момент опору зведеного перерізу для крайнього розтягнутого волокна з врахуванням пластичних деформацій бетону.

W_pl = γ · W_red,                                    (5.3)

де γ – коефіцієнт, що приймається згідно норм проектування залежно від форми перерізу, γ > 1;

W_red – момент опору зведеного перерізу для крайнього розтягнутого волокна.

 

Умова розрахунків за розкриттям тріщин:

a_crc ≤ [ a_crc ]                                                (5.4)

де a_crc – ширина розкриття тріщин від дії навантажень і впливів;

[ a_crc ] – допустима ширина розкриття тріщин, яка встановлюється нормами проектування.

Залежно від класу арматури і умов експлуатації [ a_crc ] = 0,1…0,4 мм.

Ширина розкриття тріщин визначається за формулою

,                                     (5.5)

 де φ _l − коефіцієнт, який враховує тривалість дії навантаження,

η – коефіцієнт, який враховує форму арматури (стержні періодичного профілю η =1,0, стержнева гладка арматура η = 1,3),

δ – коефіцієнт, який враховує діаметр та модуль пружності арматури, коефіцієнт армування, початковий модуль пружності бетону,

s_s – напруження в арматурі від розрахунково експлуатаційних навантажень,

Е_s – модуль пружності арматури,

d – діаметр поздовжньої арматури.

 

Розрахунок за деформаціями

Умова розрахунків за деформаціями:

f / l ₀ ≤ [ f / l ₀ ],                                         (5.6)

де f / l ₀ – максимальний відносний прогин;

[ f / l ₀ ] – допустимий відносний прогин, який встановлюється нормами проектування.

Прогин визначається за формулою:

,                                            (5.7)

де s − коефіцієнт, який залежить від розрахункової схеми;

l ₀ − розрахунковий проліт.

Кривина елемента 1/ r визначається за формулами норм проектування в залежності від наявності або відсутності тріщин в залізобетонному елементі.

 

 

 

Рекомендована література до вивчення дисципліни

 

1. Барашиков А.Я., Колякова В.М. Будівельні конструкції: Підручник. – К.: Видавничий дім «Слово», 2011. – 256 с.

2. Инженерные конструкции: Учеб. для гидромелиор. спец. вузов/ Под ред. Р.И. Бергена. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1989. – 415 с.