Поперечные отверстия в бетонных балках могут быть различной формы и размеров, как показано на рисунке 1. Хотя можно использовать большое количество поперечных отверстий различных форм и размеров, но лучше использовать круглую форму для создания помещений для сервисных труб, например, электроснабжения и водопровода, а прямоугольные поперечные отверстия использовать для размещения прямоугольных воздуховодов кондиционеров.
На рисунке 1 различные формы и размеры поперечных проемов в бетонных балках
В существующих конструкциях и зданиях создание поперечных проемов в балках для лучшего использования и предоставления услуг над софитами балок, кроме мертвых пространств, может быть потенциально вредным.
Проблем, связанных с поперечными отверстиями в балках, можно избежать при условии, что размещение инженерных коммуникаций было запланировано и учтено заранее, но в большинстве случаев это не так.
Как правило, существует две наиболее распространенные ситуации, когда требуется сверление отверстий: при прокладке коммуникаций в недавно построенных зданиях и в существующих конструкциях.
В первом случае по требованию подрядчика, который хочет сэкономить деньги за счет перестановки труб, не учтенной на стадии проектирования.
Такие запросы могут поставить под угрозу работоспособность и безопасность зданий. В последнем случае необходимо оценить структурные характеристики старого здания. В таких случаях для проведения испытаний из бетона извлекается образец керна, после чего отверстие заполняется безусадочными цементными растворами.
В этой статье рассматривается влияние отверстий в бетонных балках на работоспособность и прочность конструкции.
- Влияние на предельную прочность
Влияние отверстий в бетонных балках на работоспособность
Влияние на трещины и ширину трещин
Показано, что балки с отверстиями вблизи центрального стержня имеют схожий характер трещин. Как правило, трещины изгиба появляются раньше трещин сдвига, но в балках с отверстиями эта картина меняется на противоположную. Если размер отверстия увеличивается, то нагрузки, вызывающие диагональные трещины, и ширина трещин уменьшаются.
Более того, можно утверждать, что ширина трещин в балках с отверстиями больше, чем в сплошных балках, и превышает пределы ширины трещин независимо от расположения и размера отверстий. Отсюда становится совершенно ясно, что на работоспособность трещин могут оказывать огромное влияние отверстия.
Кроме того, для ремонта балок, просверленных с целью оценки, используются различные методы, такие как заполнение отверстий неусадочными цементными растворами и полимерными пластинами, армированными волокнами. Последний метод оказался гораздо более эффективным по сравнению с первым.
Балки, улучшенные методом внешнего скрепления, обеспечивают гораздо более высокий контроль трещин по сравнению с цементным раствором и даже лучше, чем цельные балки. Кроме того, расположение отверстий в балках влияет на диагональные трещины, и изменение расположения может привести к уменьшению ширины трещин, если отверстия расположены близко к центральному стержню.
Влияние на жесткость и прогиб
Жесткость балок после растрескивания значительно зависит от отверстий, и любое увеличение размера отверстий приведет к прямому снижению жесткости балки. В отличие от этого, не существует очевидного или явного влияния расположения отверстий на жесткость балки.
Отверстия в балках приведут к увеличению прогиба без учета размера и расположения отверстий. Следовательно, это может отрицательно сказаться на работоспособности балок.
Следует отметить, что балки, усиленные методом внешнего скрепления пластин, полностью устраняют слабые места, возникающие из-за отверстий. Кроме того, улучшение цементации может дать некоторое улучшение, но оно не близко к желаемому результату.
Влияние отверстий в бетонных балках на прочность
Влияние на предельную прочность
Увеличение размеров отверстий и изменение их расположения от центрального стержня балки, очевидно, снижает предельную прочность балок.
Когда проемы расположены близко к опорам балки, чтобы пропустить плоскость разрушения, предельная прочность снижается по сравнению с балками без проемов более чем на десять процентов. Это может быть следствием срезания одной или нескольких стяжек, что снижает способность переносить значительное количество приложенного сдвига.
В условиях, когда для оценки эксплуатационных характеристик старых зданий просверливаются отверстия, для восстановления предельной прочности элементов могут быть использованы различные методы, например, полимерные пластины с внешним скреплением, армированные волокном, цементация с использованием безусадочного цемента или любой другой способ.
Затирка может в некоторой степени восстановить прочность балки, но это примерно на двадцать процентов меньше, чем первоначальная прочность. Для восстановления прочности, утраченной в результате образования отверстий, полезно использовать стеклопластиковую плиту с внешним соединением.
В заключение, рекомендуется принять значительно большой коэффициент безопасности в первоначальном проекте или использовать перспективную технику, такую как стеклопластиковая плита с внешним соединением, для восстановления прочности, когда в существующей балке сделано отверстие.
- Армированный фибробетон – виды, свойства и преимущества армированного фибробетона.
- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
- Какие существуют методы ремонта трещин в бетоне?.
- Гибридный фиброармированный бетон – преимущества и применение в строительстве.
- Виды проемов в стенах, их части и типы перемычек и арок для проемов.
- Методы устранения чрезмерного наклона зданий и сооружений.
- Факторы, влияющие на прогибы железобетонных балок и перекрытий.