М. ХАРУН, магистр техн. наук (РУДН), Уточнение оценки трещиностойкости железобетонных конструкций
Существует широкий класс сооружений, предельное состояние которых и пригодность к эксплуатации связано с образованием и раскрытием трещин. К таким сооружениям относятся резервуары, сило- сы, бункеры, аэродромные покрытия, трубопроводы и т. д.
В общем виде изгибающий момент Мсгс при образовании трещин в бетонных и железобетонных элементах выражается как [5]
В соответствии с общими положениями теории образования трещин появление их в растянутой зоне бетона происходит в тот момент, когда удлинение крайних волокон растянутой зоны бетона достигает предельной деформации при растяжении; при этом растягивающие напряжения равны R” [3].
На основе экспериментальных исследований железобетонных балках и плит В.И.Мурашев получил эмпирическую зависимость изгибающего момента при образовании трещин Мсгсот Rt и коэффициента армирования ц [3]
Формула (2) в настоящее время используется для расчетов нагрузки, вызывающей образование трещин в сечениях с одиночной арматурой, а для расчетов нагрузки, вызывающей образование трещин в сечениях с двойной арматурой, используется формула (3), которая получена теоретическим исследованием [3]
Проведенный нами анализ показал, что (2) не позволяет определять Мсгс с достаточной точностью, так как, во-первых, линия наименьших квадратов, построенная В.И.Мурашевым, недостаточно коррелирует с опытными данными, т.е. коэффициент корреляции R не превышает 0,5, хотя должен быть ближе к единице [2]. Во-вторых, при построении линии наименьших квадратов В.И.- Мурашевым не учтено влияние характера напряженного состояния бетона при растяжении: для балок -линейное напряженное состояние, а для плит, оболочек и т. д. - плоское напряженное состояние [1].
Автором данной статьи исследовано влияние характера напряженного состояния на величину Мсгс на основе опытных данных для плит и для балок. Получена эмпирическая зависимость изгибающего момента при образовании трещин Мсгс от RHbt и (д для балок при коэффициенте корреляции R = 0,97(рис.
Эти результаты удалось получить за счет использования современных статистических методов отсева грубых погрешностей. К графику рис. 1 ,а, кроме наших результатов, привлечены также осредненные результаты исследований [3, 4, 6, 7, 8J; а к графику рис. 1,6 — [3, 7,9].
Из (5) и (6) видно, что при линейном напряженном состоянии изгибающий момент образования трещин в бетоне выше по сравнению с плоским напряженным состоянием.
Формулы (4) и (5) очень похожи. Это подтверждает теорию В.И.Мурашева, однако эту формулу следует использовать только при расчетах конструкций, работающих при линейном напряженном состоянии.
Для удобства использования (6) можно записать как
В железобетонных сооружениях, находящихся под действием многократно повторяющихся нагрузок, ширина раскрытия трещин может увеличиваться до обнажения арматуры и способствовать дальнейшему разрушению конструкции вследствие коррозии арматуры и вымывания свободной извести из цементного камня [6]. Однако не существует методики расчета ширины раскрытия трещин при многократном повторном нагружении, что позволило бы оценить несущую способность железобетонных сооружений, работающих в таких условиях.
В исследованиях автора часть образцов плит после появления первой видимой трещины вторично испытаны многократной повторной нагрузкой при фактической нагрузке появления трещин. На рис. 2 нанесены измеренные величины раскрытия трещин в образцах, испытанных повторной нагрузкой, и построен график зависимости ширины раскрытия трещин от числа циклов приложения нагрузки.
Бетон и железобетон, 2004 №1