|
При проектировании железобетонных
конструкций надо обеспечить не только их прочность (первая группа предельных
состояний), но и необходимую трещиностойкость и жесткость (вторая груша
предельных состояний).
Под трещиностойкостью железобетонных конструкций понимают
их сопротивление образованию и раскрытию трещин. В зависимости от условий
работы элемента и вида применяемой арматуры к трещиностойкости нормальных и
наклонных сечений железобетонных конструкций предъявляют требования,
подразделяемые на три категории: 1) не допускается образование трещин; 2)
допускается ограниченное по ширине непродолжительное раскрытие трещин (асгс,
< 0,2 мм) при условии обеспечения их последующего надежного закрытия
(зажатия); 3) допускается ограниченное по ширине непродолжительное (а^ ^ОД
мм) и продолжительное (асгс2^ 0,3 мм) раскрытие трещин.
Под непродолжительным раскрытием трещин понимают их
раскрытие при действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, а
под продолжительным раскрытием — только от постоянных и длительных нагрузок.
Расчет по 1-й категории требований к трещиностойкости
производят для расчетных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке
у/> 1 (как при расчете на прочность), расчет конструкций по 2-й и 3-й
категориям требований к трещиностойкости ведут на действие расчетных нагрузок
с коэффициентом yf— 1.
По 1-й категории рассчитывают предварительно напряженные
конструкции, находящиеся под давлением жидкостей или газов (резервуары,
напорные трубы), а также эксплуатируемые ниже уровня грунтовых вод при
полностью растянутом сечении. Другие предварительно напряженные элементы в
зависимости от условий работы конструкции и вида арматуры должны отвечать
требованиям 2-й или 3-й категории. Все конструкции без предварительного
напряжения должны отвечать требованиям 3-й категории.
Наряду с нормальными и наклонными трещинами в конструкциях
возможно образование продольных трещин. Для предотвращения их раскрытия
устанавливают специальную поперечную арматуру, а в предварительно напряженных
конструкциях напряжения в бетоне в стадии обжатия ограничиваются значением
(0,65...0,85)iV
Исследования показали, что фактическая ширина раскрытия
трещин вследствие неоднородности бетона и других факторов может до 1,5 раза
превышать величину ат, вычисленную по формуле (7.16). В связи с этим нормы
проектирования рекомендуют определять ширину раскрытия трещин, нормальных к
продольной оси элемента ат, по эмпирической формуле, аналогичной по структуре
теоретической формуле
Ширина раскрытия нормальных трещин зависит от напряжения в
растянутой арматуре, коэффициента армирования сечения, вида и диаметра
арматуры, длительности действия нагрузки. Для уменьшения ширины раскрытия
трещин следует уменьшать диа
метр арматуры, увеличивая ее количество, и применять
арматуру периодического профиля.
Для элементов, к трещиностойкости которых предъявляются
требования 2-й категории, ширину непродолжительного раскрытия трещин атЛ
определяют от суммарного воздействия постоянных, длительных и кратковременных
нагрузок при коэффициенте <pt= 1. Для элементов, к трещиностойкости
которых предъявляются требования 3-й категории, ширину продолжительного
раскрытия трещин находят от действия постоянных и длительных нагрузок при
коэффициенте
7.4. Расчет по закрытию трещин
В целях нормальной эксплуатации конструкций, к трещино-
стойкости которых предъявляют требования 2-й категории, необходимо
обеспечивать надежное закрытие нормальных и наклонных трещин после снятия
кратковременных нагрузок. Это обусловлено тем, что для коррозии арматуры
таких конструкций наиболее опасно продолжительное раскрытие трещин.
Для надежного закрытия нормальных к продольной оси трещин
должны соблюдаться следующие требования:
а) в напрягаемой арматуре от действия полной
нагрузки не должны возникать неупругие деформации, которые не дадут
возможность трещинам закрыться при снижении нагрузки, что обеспечивается
условием
+ 0,8/^, (7.20)
где Оц, — предварительное натяжение в арматуре с учетом
всех потерь; а, — приращение напряжения в напрягаемой арматуре от воздействия
внешних нагрузок, определяемое как и в формуле (7.17);
б) сечение элемента с трещиной в растянутой зоне от
полной нагрузки должно оставаться обжатым при действии длительных нагрузок.
При этом нормальные напряжения сжатия аь на растягиваемой внешними нагрузками
грани элемента должны быть не менее 0,5 МПа.
Для обеспечения надежного закрытия наклонных трещин оба
главных напряжения в бетоне, определяемые по формуле (5.46), на уровне центра
тяжести приведенного сечения при действии постоянных и длительных нагрузок
должны быть сжимающими и по величине не менее 0,5 МПа. Указанное требование
обеспечивается с помощью предварительно напряженной поперечной арматуры.
7.7. Прогибы и кривизна железобетонных конструкций с
трещинами в растянутой зоне
К элементам, работающим при эксплуатационных нагрузках с
трещинами в растянутой зоне, относятся железобетонные конструкции без предварительного
напряжения и предварительно напряженные конструкции 3-й категории требований
по трещино- стойкости. Для таких элементов метод определения деформаций, как
для упругих систем, неприемлем. Поэтому расчет деформаций при наличии трещин
производят, исходя из реального напряженно-деформированного состояния в
момент определения деформаций.
Рассмотрим работу балки при эксплуатационной нагрузке,
находящуюся в стадии II напряженно-деформированного состояния. Опыты
показывают, что после образования трещин балка разделяется на блоки, которые
соединяются между собой растянутой арматурой и сжатым бетоном. Нейтральная
ось в таком элементе будет волнообразной, поскольку высота сжатой зоны над
трещинами меньше, чем между ними ( 7.6, а).
Напряжения в арматуре и бетоне изменяются по длине
элемента, при этом в сечении с трещиной они будут больше ( 7.6, б).
Уменьшение напряжений в арматуре на участке между трещинами, как уже
указывалось ранее, объясняется тем, что часть растягивающих усилий
воспринимается бетоном, еще не потерявшим сцепление с арматурой.
Исходной характеристикой при расчете перемещений служит
кривизна, однако определение ее истинных значений для каждого сечения в
элементе с трещинами в растянутой зоне — задача сложная.
|