3.3.4. Расчет величины нагрузки образования первых трещин в балке

Ожидаемая величина нагрузки, при которой появляются первые трещины, может быть определена по формуле

, (3.12)

где - момент, вызывающий появление трещин;

- упругопластический момент сопротивления по растянутой зоне перед образованием трещин для бетонного сечения согласно [11] и - согласно [12].

3. Определение прогибов балки

Ожидаемый прогиб балки в середине пролета определяется по формуле

, (3.13)

в которой - коэффициент для шарнирно опертой балки, загруженной двумя сосредоточенными силами F, располо­женными на расстоянии от опор;

- кривизна балки на участке действия максимальных изгибающих моментов , которая определяется:

- до появления трещин (при ) по формуле

, (3.14)

где - приведенный момент инерции бетонного сечения, принятый для слабо армированной конструкции равным моменту инерции бетонного сечения;

- после образования трещин (при ) :

- согласно СНиП 2.03.01.84*[6] по формуле

; (3.15)

- согласно СП 52-101-2003 [8] по формуле

. (3.16)

В формуле (3.15): , ;

; ; ;

; ; ;

; ; .

Коэффициенты и в формуле (3.16) определяются по табл. прил. 8 и 9.

3. Определение ширины раскрытия трещин

Ширина раскрытия трещин в нормальных к продольной оси балки сечениях определяется по формуле (144) СНиП 2.03.01-84* [6]

.

Здесь - для изгибаемых элементов;

- при кратковременном действии нагрузки;

— при арматуре S периодического профиля;

- при гладкой стержневой арматуре;

d - диаметр растянутой арматуры, мм;

- M и z см. пункт 3.3.5.

Согласно СП 52-101-2003 [8] ширина раскрытия трещин равна

,

где — при непродолжительном действии нагрузки;

- для арматуры периодического профиля;

— для изгибаемых элементов;

;

, ;

- коэффициент, определяемый согласно прил. 10;

- базовое расстояние между трещинами, определяется по формуле

и принимается не менее 10d и 100 мм и не более 40d и 400 мм;

- площадь сечения растянутого бетона, ,

и - высота растянутой зоны бетона.

3.4. Порядок выполнения работы и обработка результатов

1. Определить геометрические характеристики железобетонной балки.

2. Электронным измерителем прочности бетона определить прочность бетона балки.

3. Определить расчетные характеристики бетона: R_b - расчетное сопротивление бетона, γ_b2 - коэффициент условия работы бетона по классу бетона согласно п.2.1 СНиП 2.03.01-84.

4. Измерителем защитного слоя бетона ПОИСК-2.3 определить величину защитного слоя бетона и диаметр арматуры.

5. Определить характеристики армирования железобетонной балки.

Класс арматуры определяется по результатам испытаний на разрывной машине. Приблизительно класс арматуры можно определить визуально (для стержневой арматуры).

Расчетные характеристики арматуры определяются в зависимости от класса арматурной стали.

Расчетные сопротивления арматуры растяжению R_s при отсутствии проектных данных и невозможности отбора образцов допускается назначать в зависимости от профиля арматуры:

для гладкой арматуры R_s = 155 МПа (1600 кгс/см²);

для арматуры периодического профиля, имеющего выступы:

с одинаковым заходом на обеих сторонах профиля («винт») R_s = 245 МПа (2500 кгс/см²);

с одной стороны правый заход, а с другой - левый («елочка») R_s = 295 МПа (3000 кгс/см²).

6. Определить теоретическую разрушающую нагрузку в опасном сечении.

7. Определить теоретическую нагрузку образования первых трещин в балке

8. Определить теоретическую величину прогиба балки.

9. Определить теоретическую величину ширины раскрытия трещин.

10. Сосредоточенную силу F прикладывают ступенями, величина кото­рых составляет 5... 10 % от ожидаемой разрушающей нагрузки Fu. После каждого этапа нагружения дается 3...5-минугная выдержка железобетон­ной балки под нагрузкой, во время которой производится осмотр балки и фиксируются образование и развитие трещин. После выдержки снима­ются показания по индикаторам, фиксирующим перемещения балки. Деформации бетона растянутой зоны и нагрузку образования трещин определяют с помощью тензомет­ров рычажного типа. После образования трещин определяется ши­рина раскрытия трещин с помощью отсчетного микроскопа МПБ-2. На поверхности балки карандашом проводятся линии, параллельные трещинам, около которых проставляются номера этапов. Показания приборов заносятся в табл. 3.3.

11. По данным табл. 3.3 строится график зависимости прогиба f от нагрузки F (рис. 3.6). Отклонение от линейной зависимости этого графика вызваны пластическими деформациями бетона и арматуры, образованием и раскрытием трещин.

12. По окончании испытания зарисовывается схема образования трещин и схема разрушения испытанной балки (рис. 3.7).

13. Сделать выводы о возможности использования балки под действием заданную нагрузку.

Рис. 3.6. График прогибов испытываемой балки