Меры по уменьшению трещин в железобетонных конструкциях

Существует несколько факторов, которые приводят к образованию трещин в различных элементах железобетонных конструкций. Эти трещины могут привести к разрушению здания с точки зрения работоспособности конструкции.
В этой статье рассматриваются и объясняются основные методы, которые могут быть использованы для уменьшения трещин в армированных зданиях.

Планирование расположения ограничивающих элементов
Разделение конструкций
Закрывающие полосы, швы и благоприятная последовательность заливки
Освобожденные соединения; освобождение стены/плиты, освобождение плиты/колонны, стыки стен,
Добавление улучшенного расположения мягкой арматуры
Добавление или улучшение расположения сухожилий

Планирование расположения ограничивающих элементов

Выбор хорошего положения колонн и стен при архитектурном проектировании здания является наиболее эффективным методом предотвращения трещин. Равное количество стен одинаковой длины может быть размещено для уменьшения тенденции развития трещин, позволяя перекрытию свободно перемещаться в направлении запланированной точки нулевого движения, как показано на рисунке 1.

Благоприятное расположение ограничивающих трещин

Однако, если стены и планировка расположены таким образом, что препятствуют свободному движению стен, то это создаст ситуации, которые приведут к появлению трещин, как показано на рисунке-2.

Неблагоприятное расположение ограничивающих стен

Структурное разделение для уменьшения трещин в железобетонных конструкциях

Плиты с неправильной геометрией особенно подвержены образованию трещин. Пример такого перекрытия приведен на рисунке 3. На рисунке показано структурное разделение между большей прямоугольной плитой с постнатяжением и меньшей квадратной плитой. Ширина структурного разделения обычно составляет от 13 до 26 мм.
Разница между деформационным швом и структурным разделением заключается в том, что последний функционирует в течение ограниченного времени, которое может составлять два или три месяца, в то время как первый, функция которого заключается в создании пространства для температурных перемещений, должен работать и продолжать свою функцию в течение всего срока службы конструкции.

Разделение между большими и малыми плитами, создающими неровности

Закрывающие полосы, швы и благоприятная последовательность заливки

A закрывающая полоса это временное пространство между двумя областями перекрытия, которые построены и натянуты по-разному. Этим двум разделенным после натяжения частям перекрытия разрешается испытывать укорочение независимо друг от друга.
Ширина закрывающих полос, как показано на рисунке 4, определяется расстоянием, необходимым для установки напрягающего домкрата между двумя плитами, и обычно составляет от 76 до 91 см.
Пространство между двумя областями перекрытия заполняется и уплотняется безусадочным бетоном, обычно через один-два месяца. Время, необходимое для того, чтобы держать закрывающую полосу открытой, определяется степенью укорачивания, которое требуется перед соединением двух плит.
Непрерывность между двумя частями перекрытия обеспечивается арматурой, протянутой с каждой стороны бетонной плиты в закрывающие полосы.
Количество стальной арматуры, встроенной в закрывающую полосу, рассчитывается на основе изгибающего момента и поперечных сил в месте расположения закрывающей полосы; когда вся плита рассматривается как непрерывная.
Рекомендуется, чтобы напряженные концы сухожилий, которые останавливаются в полосе закрытия, были обрезаны, загерметизированы и заделаны, это делается в целях защиты от коррозии. Исходя из опыта, бетон для перекрытия заливается после расчета укорочения с каждой стороны перекрывающей полосы, которое составляет около 6,35 мм.

Ширина полосы перекрытия между двумя областями перекрытия

Строительные швы как показано на рисунке 5, вводятся в плиту между двумя укладками бетона, и их положение определяется заранее.
Строительные швы обеспечивают разделение на короткое время между двумя областями плиты для контроля трещин, а также делят плиты большого размера на более мелкие, что облегчает управление строительством.

Строительный шов; (A) без напряжения, (B) с промежуточным напряжением

Строительные швы, представленные на рисунке 5, отличаются от холодных швов тем, что положение строительного шва не только задается проектировщиком, но и используется для борьбы с трещинами.
Однако холодные швы образуются, когда партия бетона готова, а между первой и второй укладкой бетона обычно проходит промежуток времени от трех до семи дней. Промежуточное натяжение используется для длинных сухожилий, где происходит большая потеря напряжения.
Исходя из опыта эксплуатации плит с натяжением после натяжения, разработано несколько рекомендаций по применению закрывающих полос. Например, если длина перекрытия меньше 76 м и несущая стена расположена удачно, закрывающие полосы или структурное разделение не требуются.
При длине перекрытия более 76 м и менее 114 м предусматривается одна центрально расположенная закрывающая полоса, а при длине перекрытия более 114 м рекомендуется предусмотреть структурное разделение.

Освобожденные соединения: Освобождение между стеной и перекрытием, освобождение между перекрытием и колонной, стеновые соединения

Освобожденные соединения проектируются и конструируются таким образом, чтобы обеспечить ограниченное перемещение плиты относительно опоры. Когда структурное разделение, благоприятное расположение несущих элементов конструкции, разделение конструкции и закрывающие полосы не применяются должным образом, тогда использование освобожденных соединений оказывает существенное влияние на борьбу с трещинами.
Их можно разделить на три типа, а именно:

Расцепление стены / перекрытия,

разделение между перекрытием и колонной, и

стеновые соединения:

Разъединение стены / перекрытия

Существуют различные типы этого соединения, которые показаны на рисунке, и во всех типах применяется противоскользящий материал для облегчения скольжения. Стыковые соединения со связями являются наиболее эффективным типом, но их применение ограничено, поскольку стены обычно необходимы для передачи сдвигающих усилий и гравитационных нагрузок на стыке стены и перекрытия.
На рисунке 6 показаны различные типы освобождения стены-перекрытия для наружных стен и завершающих перекрытий, тем не менее, все типы могут быть использованы для промежуточных перекрытий и внутренних стен с некоторыми изменениями.

Типы освобождения стены и перекрытия

Расцепление между перекрытием и колонной

Колонны могут быть спроектированы таким образом, чтобы противостоять боковым силам, способствующим боковому смещению между их концами без признаков разрушения, или могут быть освобождены, чтобы создать пространство для относительных смещений на стыке перекрытия и колонны. Рисунок 7 иллюстрирует шарнирную конструкцию на базовых концах колонны и детализацию стыков.

Шарнирная конструкция в основании концевых колонн; (A) вид сверху, (B) детализация соединений

Стеновые швы

Это вертикальные швы между смежными стенами, через которые происходит смещение перекрытий и балок, опирающихся на стену.
Они оказывают значительное влияние на уменьшение трещин в балках, перекрытиях и стенах. На рис. 8 показан план прямоугольного перекрытия, поддерживаемого внутренними колоннами и стенами по периметру.

Стыки стен; (A) план, показывающий все стыки и закрывающие полосы, (B) план, показывающий расположение различных стыков между стеной и перекрытием

Добавление или улучшение расположения мягкого армирования

Несмотря на все меры по уменьшению трещин, описанные в вышеприведенных разделах, для борьбы с развитием трещин необходимо установить дополнительную мягкую арматуру в местах потенциальных деформаций.
Например, на перекрытии и его несущих стенах, в которых невозможно обеспечить надлежащие разделительные швы для смягчения трещин из-за требований по передаче сдвига, которые указаны в проекте, как показано на рисунке 9.

Армирование для смягчения трещин рядом со стенами сдвига; (A) Внутренняя стена сдвига. (B) Наружная стена сдвига

Показано, что размещение арматуры, как показано на рис. 10, в плитах, параллельных сдвигаемым стенам, на расстоянии почти 3 м по вертикали от стены является существенно эффективным.
Коэффициент армирования составляет 0,0015, умноженный на площадь поперечного сечения плиты в течение одной трети поперечного пролета. Расстояние между стержнями в 1,5 раза больше толщины и устанавливается поочередно сверху и снизу.

Армирование в углах перекрытия

Добавление или улучшение расположения сухожилий

Рекомендуется устанавливать сухожилия для дополнительного сжатия в местах, где ожидаются максимальные потери. Для этого предусмотрены перекрывающиеся и тупиковые сухожилия, показанные на рис. 11 и рис. 12. Детализация расположения прядей вокруг отверстий и разрывов чрезвычайно важна.

Расположение сухожилий для смягчения трещин в средних пролетах

Расположение сухожилий для компенсации сдерживающего эффекта поперечной стены

Расположение сухожилий на внутреннем отверстии

Читайте далее: