Вопросы технологии усиления строительных конструкций

Окончание. Начало в СиН №23

1.3.3. Трещины в сжатых элементах
Появление продольных трещин вдоль арматуры (рис. 1.3) в сжатых элементах свидетельствует о разрушениях, связанных с потерей устойчивости (выпучиванием) продольной сжатой арматуры из-за недостаточного количества поперечной (косвенной) арматуры.
Вообще же дефекты в виде трещин и отслоения бетона вдоль арматуры железобетонных элементов могут быть вызваны и коррозийным разрушением арматуры. В этих случаях происходит нарушение сцепления продольной и поперечной арматуры с бетоном. Нарушение сцепления арматуры с бетоном за счет коррозии можно установить простукиванием поверхности бетона, при этом прослушиваются пустоты.
Продольные трещины вдоль арматуры с нарушением сцепления ее с бетоном могут быть вызваны и температурными напряжениями при эксплуатации конструкций с систематическим нагревом свыше 300°С или после действия пожара.
Характер трещинообразования ствола железобетонной колонны зависит от эксцентриситета приложения нагрузки. При больших эксцентриситетах в растянутой зоне могут образовываться широко раскрытые горизонтальные трещины, свидетельствующие о перегрузке колонны или ее недостаточном армировании. При малых эксцентриситетах появляются вертикальные трещины, являющиеся следствием перегрузки колонны или низкого класса бетона.
Появление вертикальных силовых трещин часто провоцируется усадочными, совпадающими с ними по направлению. Картина трещинообразования в колоннах представлена на рис. 1.4.

1.3.4. Трещины в стропильных фермах
Соединение элементов фермы в узлах создает 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 представлена на рис. 1.5.
Трещины опорного узла ферм по своей природе близки к трещинам на опорах балок. Появление горизонтальных трещин в нижнем напряженном поясе 6 свидетельствует об отсутствии или недостаточности поперечного армирования в обжатом бетоне. Нормальные (перпендикулярные к продольной оси) трещины типа 9 появляются в растянутых стержнях при необеспеченности трещиностойкости элементов.
Причем следует обратить внимание на то обстоятельство, что снятие внешней нагрузки на ферму, уменьшая растягивающие усилия в нижнем поясе, приводит к закрытию трещин типа 9, но при этом может вызвать увеличение раскрытия трещин типа 4, 5.
Появление повреждений в виде лещадок типа 13 свидетельствует об исчерпании прочности бетона на отдельных участках сжатого пояса или на опорах.

1.3.5. Трещины в плитах перекрытия и сборных панелях перекрытий
Для плит перекрытий характерно развитие трещин силового происхождения на нижней растянутой поверхности плит с различным соотношением сторон (рис. 1.6). При этом бетон сжатой зоны может быть не нарушен. Смятие бетона сжатой зоны указывает на опасность полного разрушения плиты.
Перекрытия промышленных предприятий работают в сложных условиях, испытывая технологические перегрузки, ударные и вибрационные воздействия, разрушающее влияние технических масел и других arpecсивных сред, что приводит к их быстрому износу, а следовательно, и появлению трещин. Как видно из рис. 1.6, характер трещин, обусловленных силовым воздействием, зависит от статической схемы плиты перекрытия: вида и характера действующей нагрузки, способа армирования и соотношения пролетов. При этом трещины располагаются перпендикулярно главным растягивающим напряжениям.
Причинами широкого раскрытия силовых трещин обычно являются перегрузка плиты, недостаточное количество рабочей арматуры или неправильное ее размещение (сетка смещена к нейтральной оси). Если ширина раскрытия трещин превышает 0,3 мм, плиты усиливаются методом наращивания с дополнительным армированием. В местах приложения больших сосредоточенных сил усиливается зона, воспринимающая нагрузку, для чего используются различные распределительные устройства (стальные листы, балки, густоармированная набетонка и пр.).
Трещины силового характера достаточно легко отличить от усадочных и вызванных коррозией арматуры (последние представлены на рис. 1.7).
Усадочные трещины при ширине раскрытия до 0,1 мм не опасны и обычно устраняются оштукатуриванием поверхности. Характер образования трещин от эксплуатационной нагрузки ребристых панелей перекрытий практически не отличается от ранее рассмотренных конструкций: балок и плит (рис. 1.8).
Однако в них часто встречаются и технологические дефекты в виде щелеобразных раковин и усадочных трещин. К ним относятся трещины, идущие вдоль арматурных стержней и возникающие от разрыва уплотненной бетонной смеси при вибрировании; продольные щелеобразные раковины под арматурными стержнями от зависания бетонной смеси; трещины от температурной деформации формы при пропаривании; усадочные трещины при жестком режиме тепловлажностной обработки, высоком расходе вяжущего, большом водоцементном отношении. Для многопустотных панелей перекрытий характерны технологические трещины в ребрах между пустотами, образующиеся при вытягивании пуансонов, а также продольные трещины в верхней полке вдоль пустот (рис. 1.9).
Панели перекрытий с технологическими трещинами шириной раскрытия более 0,2 мм ремонтируются или отбраковываются. Силовые трещины в пустотных панелях соответствуют недостаточной прочности по нормальному сечению.

Рис. 1.3. Трещины вдоль продольной арматуры в сжатых элементах

Рис. 1.4. Картина трещинообразования в колоннах сплошного сечения: а — трещины от действия эксплуатационных нагрузок; 1 — перегрузка колонны по нормальному сечению, недостаточное количество рабочей продольной арматуры: 2 — перегрузка ствола колонны при малом эксцентриситете нагрузки, низкий класс бетона; 3 — большой шаг поперечных стержней, плохое приваривание поперечных стержней к продольным, потеря местной устойчивости сжатой продольной арматуры; 4 — отсутствие косвенного армирования оголовка колонны, низкий класс бетона; 5 — недостаточное количество продольной арматуры в консоли, перегрузка консоли; 6 — недостаточное армирование консоли горизонтальными и наклонными стержнями, низкий класс бетона, перегрузка консоли; б — трещины от усадки бетона Ту1, коррозии арматуры Тк, монтажных нагрузок Тм.

Рис. 1.5. Картина трещинообразования в стропильной раскосной ферме. Наклонные трещины опорного узла: 1 — низкий класс бетона, недостаточное количество поперечной арматуры: большой шаг стержней, малый диаметр; 2 — недостаточное преднапряжение продольной арматуры, проскальзывание ее в зоне заанкеривания, недостаточное количество поперечной арматуры; 3 — нарушение анкеровки преднапряженной арматуры: низкий класс бетона, недостаточная прочность бетона на момент обжатия. Лучеобразные вертикальные трещины: 4 — недостаточное косвенное армирование от усилий обжатия пред-напряженной арматуры. Горизонтальные трещины: 5 и 6 — отсутствие косвенного армирования (сетки, замкнутые хомуты) в зоне заанкеривания преднапряженной арматуры, низкая прочность бетона на момент обжатия, наклонные трещины в верхнем поясе; 7 — недостаточное косвенное армирование узла поперечными стержнями (сетками). Трещины, перпендикулярные оси элементов фермы: 8 — недостаточное заанкеривание рабочей арматуры растянутого элемента в узле фермы, слабое косвенное армирование узла; 9 — недостаточное преднапряжение нижнего пояса, перегрузка фермы. Продольные трещины в сжатых элементах: 10 — низкий класс бетона, перегрузка фермы. Монтажные трещины: 11 — изгиб из плоскости фермы при монтаже, перевозке, складировании. Нормальные трещины в растянутых элементах: 12 — перегрузка фермы, смещение арматурного каркаса относительно продольной оси элемента;
13 — откол лещадок

Рис. 1.6. Характерные силовые трещины на потолочной поверхности плит, нагруженных равномерно распределенной (а, б, в, д, е, ж, з) и сосредоточенной (г) нагрузками: а — работающих по балочной схеме при l1/l2 і 3; б — опертых по контуру при 2 < l1/l2 < 3; в, г — то же при 11/l2 Ј 2; д — то же при l1/l2 = l; е — опертых по трем сторонам при l3/l1 << 1,5 (как правило, l3/l1 = 0,3-0,5); ж — то же при l3/l1 Ј 1,5; з — то же при l3/l1 > 1,5

Рис. 1.7. Трещины на потолочной поверхности плиты перекрытия, образовавшиеся от усадки бетона и коррозии арматуры; Тк — трещины от коррозии; Тy — трещины усадки бетона.

Рис. 1.8. Силовые трещины на потолочной поверхности ребристой панели перекрытий; 1 — в полке панели; 2 — нормальные в продольном ребре; 3 — наклонные в продольном ребре; 4 — продольные в поперечном ребре

Рис. 1.9. Силовые и технологические трещины в пустотной панели перекрытия; 1 — силовые трещины; 2 — технологические трещины


Сергей ЛЕОНОВИЧ,доктор техн. наук, профессор, зав. кафедрой "Технология строительного производства" БНТУ