Трещины в ребрах плит покрытия

О дефектах бетонных перекрытий также свидетельствует появившаяся коррозия на обнажённых участках стальной арматуры, что к тому же говорит о недостаточном слое бетона на плите.

Трещины - где подстерегает опасность?

Появление трещин означает уменьшение несущей способности плит. Особенно опасны трещины, развивающиеся в поперечном направлении.

На поверхности плиты часто можно заметить небольшие трещины, образующие целую сеть. Не стоит паниковать по этому поводу. Это трещины, образовавшиеся в результате затвердевания бетона. Специалисты называют их усадочными. Особой тревоги их возникновение не вызывает.

Гораздо хуже, если сеть трещин появилась в результате деформации плиты. От усадочных трещин их можно отличить по тому, что деформационные трещины склонны к расширению, то есть они постепенно увеличиваются в размерах. Так как плиты перекрытия почти никогда не наблюдаются из внутренних помещений, очень сложно своевременно заметить появление деформационных трещин. Со временем это приводит к обрушению плит.

Нарушения технологии строительства, приводящие к деформации плиты

Все плиты перекрытия перед укладкой проходят контроль. Поэтому обнаружить заводской брак маловероятно. Деформационные трещины обычно появляются в результате нарушения технологии при строительстве или отделке объектов.

Наиболее распространённым нарушением является несанкционированное уменьшение плиты. Проще говоря, если нет короткой плиты подходящего размера, то строители зачастую обрубают имеющуюся в наличии, но более длинную плиту. Делать этого категорически нельзя. Конструкция плиты такова, что несущую способность обеспечивает стальная продольная арматура, находящаяся в нормальном состоянии напряжённой. Обрубив плиту, нарушают целостность арматуры, что значительно - в несколько раз - снижает прочность армированного бетона.

Обнаружив такой дефект, строители рекомендуют немедленно заняться усилением плиты.

Самым лучшим вариантом является замена плиты. Но это потребует такого количества ремонтных работ, что затраты будут сравнимы с новым строительством.

Обнаружив поперечные трещины, под дефектную плиту сразу же устанавливают временные подпорки. Это является обязательным условием и основным методом усиления конструкции. Временные подпорки меняют на постоянные, чаще всего устраивая пилястры. После такой операции можно продолжать эксплуатировать плиту и дальше.

Продольные или диагональные трещины свидетельствуют о возможности применения других методов ремонта. Прежде всего, надо максимально снизить нагрузку на плиту. Известны случаи, когда деформация возникала в результате того, что на плиту установили тяжёлые предметы. Убрав чрезмерную нагрузку, можно продолжать эксплуатацию плиты в обычном режиме.

Если плита пустотелая, то увеличивают площадь её сечения. Метод достаточно прост:

При ремонте плит перекрытия необходимо соблюдать меры безопасности. Во время всего ремонта, а также в течение двух недель после выполнения ремонтных работ, должны быть установлены временные подпорки.

Существует и другой, самый надёжный и радикальный способ ремонта: заключение дефектной плиты в стальную оболочку. При этом стальной каркас плотно обхватывает все стороны плиты, образуя своеобразную коробку. Сложность метода заключается в обеспечении доступа ко всем поверхностям.

Главное при ремонте плит перекрытия - это своевременно обнаружить и устранить дефект.

Характер трещинообразования в плитах и панелях представлен на рисунке 6.9.

а – работающих по балочной схеме при l₁/l₂ ≥ 3; б – опертых по контуру при 2 1, 5; з – то же при l₃/l₁ ≤ 1,5

Одним из наиболее часто используемых железобетонных элементов являются плиты пустотного настила типа ПК.

Характерные трещины в многопустотных панелях перекрытий представлены на рисунке 6.10.

Рисунок 6.10 – Силовые и технологические трещины в многопустотной
панели перекрытия:

1 – нормальные; 2 – наклонные; 3 – наклонные, вызванные защемлением продольного участка панели; 4 – продольные, вызванные размораживанием бетона в местах расположения пуансонных отверстий; 5 – продольные, вызванные коррозией арматуры; 6 – технологические в ребрах между пустотами, образующиеся при вытягивании пуансонов и продольные трещины в верхней полке вдоль пуансонных отверстий

Силовые трещины 1 в многопустотных панелях свидетельствуют о недостаточной прочности по нормальному сечению.

Рисунок 6.11 – Силовые и эксплуатационные трещины

ребристой плиты перекрытия (покрытия):

1 – различного характера в полке; 2 – коррозионного характера по арматурной сетке;
3 – наклонные по полке, переходящие в продольное ребро, вызванные искривлением плиты в плоскости опирания; 4 – горизонтальные на участке перехода полки в продольное ребро; 5 – нормальные в продольном ребре; 6 – наклонные в продольном ребре

Однако следует заметить, что из-за сложности конструктивной формы плит, насыщенности арматуры в них при изготовлении часто встречаются и технологические дефекты в виде щелеобразных раковин и усадочных трещин.

К ним относятся трещины, идущие вдоль арматурных стержней и возникающие от разрыва 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.

6.1.9 Трещины в железобетонных элементах,
вызванные огневым воздействием

Нагрев железобетонных конструкций при пожаре приводит к различным повреждениям. Характерные трещины в железобетонных элементах от огневого воздействия представлены на рисунке 6.13.

Трещины 1 в стыке ребер плиты с полкой возникают от разности температурных напряжений в сечениях элементов. Широко раскрытые трещины 2, расположенные в пролете изгибаемых элементов, свидетельствуют о снижении прочности рабочей арматуры или потере предварительных напряжений в ней. Беспорядочные температурно-усадочные трещины 3 и 4 возникают на поверхности бетона, поврежденного огнем.

Влияние неглубоких трещин 3 на прочность элементов менее значительно, чем на их долговечность.

Рисунок 6.13 – Характер образования трещин в элементах железобетонных

конструкций от огневого воздействия:

а – в ребристых плитах покрытий и перекрытий (прогрев снизу со стороны ребер);

б – прогонах, балках, ригелях; в – колоннах, стойках, элементах ферм

Глубокие трещины 4 в сжатой зоне указывают на снижение прочности железобетонных элементов. Продольные сквозные трещины 5 вблизи углов элементов являются признаком отслоения защитного слоя бетона, наиболее поврежденного двухмерным потоком тепла. При простукивании защитный слой бетона не имеет хорошего сцепления с ядром сечения, глухо звучит и отслаивается. Продольные несквозные трещины 6 в середине стороны сечения пронизывают защитный слой и являются следствием поперечного температурного расширения арматурного стержня. Глубокие, иногда сквозные трещины 7 на стыке двух частей колонн свидетельствуют о значительных температурных перемещениях элементов покрытия и об аварийном состоянии надкрановых частей колонн после пожара.

Наиболее чувствительны к силовому и огневому воздействию консоли колонн. Характер трещинообразования колонн, поврежденных огнем, и разрушения сильно нагруженной консоли представлены на рисунке 6.14.

Рисунок 6.14 – Характер образования трещин в коротких консолях железобетонных колонн от огневого воздействия:

а – трещины среза при одновременном исчерпании несущей способности колонны и консоли; б – пример неправильно запроектированной консоли; в – трещины среза от совместного действия нагрузки и огневого воздействия; г, д – повреждения консолей в зависимости от интенсивности и длительности огневого воздействия; 1 – трещины в бетоне за отогнутой арматурой; 2 – контур правильно запроектированной консоли; 3 – сквозные трещины в углах вылета консоли; 4 – температурно-усадочные поверхностные трещины

В коротких консолях железобетонных колонн причиной образования трещин является срез бетона. В некоторых случаях трещины образуются вследствие неправильного конструирования или непроектного прило-жения нагрузки. В процессе огневого воздействия рабочее сечение колонны уменьшается, из-за чего вылет консоли (плечо приложения нагрузки) увеличивается.

Короткие консоли жестких узлов каркаса после огневого воздействия крупного пожара характеризуются образованием сквозных трещин, отколом защитного слоя бетона, оголением рабочей арматуры и (реже) образованием трещин, вызванных срезом бетона (см. рисунок 6.14, г, д).

О причинах образования трещин вдоль рабочей арматуры сказано в предыдущем ответе. Однако иногда в плитах возникают трещины вдоль пустот, причиной чего является ме­стный изгиб, т.е. изгиб плит в попе­речном направлении от действия местной нагрузки, например, от веса перегородки (рис. 38). Происходит это потому, что в нижней полке были пропущены (или не были предусмот­рены проектом) специальные сетки. Причиной образования подобных трещин может явиться и брак, до­пущенный при монтаже, а именно — непараллельность ("пропеллерность") опорных поверхностей, что вызывает крутящие моменты в кон­струкции.

5.8. В чем причина образова­ния вертикальных трещин вблизи торцов балок или ферм?

В 1980-е гг. в практику строи­тельства с одобрения Госстроя СССР была внедрена упрощенная схема соединения стропильных конструк­ций с колоннами — тогда отказа­лись от центрирующих прокладок и анкерных болтов в колоннах, а опор­ные закладные детали балок и ферм стали приваривать непосредствен­но к закладным деталям колонн. При такой схеме возникает частичное защемление стропильных конструк­ций на опорах, что вызывает воз­никновение опорного момента от­рицательного знака. В совокупнос­ти с давлением крайних ребер плит покрытия это и приводит к образо­ванию незначительных трещин, на­чинающихся с верхней грани (рис. 39). Однако, если опорные участки балок или ферм выполнены с де­фектом (верхняя арматура S' не доведена до торцов), то трещины приобретают опасное развитие, чреватое обрушением крайних плит.

5.9. О чем свидетельствуют го­ризонтальные трещины в конько­вой части стенок двускатных ба­лок?

Усилия в сжатой полке N_b по сторонам конька направлены под углом друг другу. Они образуют равнодействующую N_t, направлен­ную вертикально вверх, которая от­рывает полки от стенки балки, в результате чего в стенке образует­ся горизонтальная трещина (рис. 40). Явление это, хотя и редкое, но очень опасное, чреватое обрушением кон­струкции. Возникает оно тогда, ког­да в коньковой части балки отсут­ствует дополнительная поперечная

арматура, а конек не нагружен по­лезной нагрузкой, т. е. не прижат сверху.

5.10. Каковы симптомы пере­грузки бетона при сжатии?

Разрушение бетона происходит вследствие поперечных деформаций, которые вызывают продольные тре­щины, — они и являются первыми симптомами перегрузки, Если зак­репление обоих концов сжатого эле­мента препятствует поперечным де­формациям, то трещины появляют­ся в средней части длины. Наличие подобных трещин в колоннах, сжа­тых элементах ферм, в сжатой зоне балок является признаком аварий­ного состояния конструкций.

5.11. О чем свидетельствуют трещины вдоль рабочей армату­ры колонн, верхних поясов ферм и балок?

Свидетельствуют либо об усадоч­ных явлениях в бетоне и коррозии металла (см. вопрос 5.6 и рис. 41), либо о начавшейся потере устой­чивости (выпучивании) сжатой арма­туры, за которой может последовать отрыв защитного слоя бетона и раз­рушение конструкции.

5.12. Насколько опасны попе­речные (горизонтальные) трещи­ны в колоннах?

В колоннах, работающих на сжа­тие с большими эксцентриситетами, не только образуется растянутая зона, но и могут появиться попе­речные трещины. Сами по себе тре­щины опасности для таких колонн не представляют, все зависит от их длины и ширины раскрытия, а так­же от сочетания нагрузок в момент их обнаружения. Например, при определенных сочетаниях все сече­ние колонны по расчету может быть сжато, и если при этом трещины не закрываются, то данный факт сви­детельствует о неблагополучном состоянии конструкции. Причиной об­разования поперечных трещин мо­жет быть и небрежность при пере­возке, складировании или монтаже (см. главу 3).

5.13. Каковы признаки пере­грузки консолей железобетонных колонн?

Работа консоли напоминает ра­боту кронштейна: сжатым подкосом там является наклонная сжатая по­лоса бетона, а растянутой связью — верхняя горизонтальная армату­ра S. Поэтому перегрузка проявля­ется в образовании трещин (рис. 42) — либо расположенных вдоль наклонной полосы (а), либо начина­ющихся с верхней грани и пересе­кающих растянутую арматуру (б). Если консоли армированы жесткой арматурой — косыми пластинами (колонны серии ИИ-04 и 1.020), то перегрузка консолей может вызвать также и потерю устойчивости (бо­ковое выпучивание) пластин и пос­ледующий отрыв защитного слоя бетона.

5.14. Каковы признаки нека­чественного бетонирования кон­струкций?

Один их характерных признаков — неоднородная поверхность: на­личие (иногда чередование) плотных и рыхлых слоев, что свидетельствует либо о расслоении бетонной сме­си в результате чрезмерного виб­рирования, либо, наоборот, о "за­висании" бетона на арматурных сетках и каркасах в результате не­достаточного вибрирования или слишком жесткой бетонной смеси, или слишком крупного заполните­ля. Другой признак — наличие пор и раковин на поверхности. Часто они указывают и на наличие круп­ных пустот внутри тела конструкции, что может подтвердить глухой звук при ударе молотка. Третий - нали­чие участков с низкой прочностью, что легко проверяется механичес­ким воздействием и что обычно ука­зывает на плохой прогрев при зим­нем бетонировании.

5.15. Как по виду трещин в каменных стенах определить ха­рактер неравномерных деформа­ций основания?

При неравномерных деформа­циях основания каменные стены работают как балки, нагруженные ча­стью веса перекрытий (покрытия) и собственного веса (другая часть уравновешивается опорной реак­цией просевшего грунта). Опора­ми их служат непросевшие участ­ки основания. Отсюда и направ­ление трещин: если основание плавно просело в средней части, то трещины имеют вертикальное направление и начинаются снизу (рис. 43, а), если плавно просело по краям, то вертикальные трещины начинаются сверху (б), если осно­вание просело резко (локально), то трещины имеют наклонное направ­ление (в, г). При более сложном характере просадок могут одновре­менно образоваться трещины и вертикального, и наклонного на­правлений.

Вертикальные и с небольшим наклоном трещины иногда можно спутать с трещинами, вызванными депланацией сечений при неравно­мерных нагрузках, и с температур­ными трещинами (см. главу 2). По­этому прежде, чем делать окончат тельный вывод, следует обратить внимание не только на вид трещин, но и на места их расположения.

5.16. Каковы симптомы пере­грузки каменной кладки при сжа­тии?

Симптомами, как и в сжатом бетоне, являются продольные (вер­тикальные) трещины. Например, если на участке шириной 1 м образова­лись три-четыре трещины длиной 300. 350 мм (но не более 4-х рядов кладки из стандартного кирпича), то напряжения в кладке превышают ее расчетное сопротивление на 40. 60%, а если длиной 450. 500 мм (не более 6-ти рядов), то напря­жения превышают расчетное сопро­тивление на 70. 90%. При дальнейшем росте трещин происходит разрушение кладки.

Безопасность и надежность зданий и сооружений напрямую зависит от их технического состояния. Но выполненные из бетона или железобетона конструктивные элементы строительных объектов в процессе эксплуатации подвергаются разнообразным негативным воздействиям, в результате чего образуются дефекты и повреждения железобетонных конструкций.

Почему в ЖБИ образуются дефекты

Существует множество разных причин, по которых возникают дефекты бетонных конструкций. К наиболее распространенным относят:

• допущенные в процессе проектирования ошибки, состоящие в неправильном определении воздействующих нагрузок, неточностях при создании узлов сопряжения, потери прочности из-за малого количества связующих компонентов, некачественному исследованию и оценке грунтов основания;
• применение некачественных материалов: недостаточная морозостойкость раствора, плохой обжиг кирпича или искривление его граней, отклонение от проекта и использование цемента низших марок раствора при приготовлении раствора;
• низкое качество строительных работ: несоблюдение горизонтальности, отклонение от вертикали столбов и несущих стен, нарушение правил перевязки швов и их толщины, выполнение кладки при слишком низких температурах;
• неравномерность осадки оснований под столбами и фундаментами вследствие неправильно проведенных строительных и земляных работ;
• выполнение отверстий и штраб в ходе строительства, что заметно уменьшает сечение конструктивных элементов.

Каждый из этих факторов или даже несколько в совокупности могут спровоцировать дефекты монолитных железобетонных конструкций. Чтобы предотвратить дальнейшее разрушение объектов из железобетона следует как можно скорее устранить выявленные повреждения и таким образом избежать капитального ремонта.

Какие бывают дефекты, основные виды

Качество и прочность строительных объектов определяется по итогам обследований технического состояния зданий и сооружений, проводимого в соответствии требований СНиП 2.03.01-84.

Выявленные в процессе обследований повреждения по степени важности и опасности разделяют на три группы:

• дефекты, которые не уменьшают долговечности конструкций, не понижают прочностные характеристики. К данной группе относят поверхностные пустоты, раковины, сколы, при которых не произошло оголение арматуры, трещины, раскрытие которых не превышает 0,2 мм. Срочные действия по устранению таких дефектов не требуются. Важно только остановить расширение мелких трещин и предотвратить появление новых;
• дефекты, ухудшающие эксплуатационные характеристики и срок службы изделий. Это трещины на участке рабочей арматуры, раскрытие которых больше 0,1 мм, сколы бетона с оголением арматуры, коррозионные трещины толщиной от 0,2 мм и больше и другие нарушения. В случае обнаружения принадлежащих ко второй группе повреждений приостановить дальнейшее разрушение поможет усиление железобетонных и каменных конструкций СП посредством проведения ремонтных работ;
• дефекты, появление которых существенно ухудшает несущие способности выполненных из ЖБИ конструкций. Сюда относят значительные повреждения защитного слоя, большие пустоты и раковины в бетоне, трещины наклонные в стенах балок и горизонтальные в пролетных строениях или в сопряжении плиты. В зависимости от типа и сложности выявленного повреждения для восстановления несущей способности проводят ремонт по предварительно выполненным поверочным расчетам.

Рассматривая все существующие характерные дефекты сооружений из железобетона, наиболее опасными и часто встречающимися считаются трещин. В зависимости от степени тяжести, причины возникновения и других факторов существует определенная классификация трещин в железобетонных конструкциях.

Какими бывают трещины

Дефекты железобетонных плит перекрытия или других конструктивных элементов, проявляющиеся в виде трещин, классифицируются по нескольким признакам.

По причине возникновения трещины образуются:

• вследствие превышения допустимых нагрузок на конструкцию при ее эксплуатации;
• из-за неправильного складирования изделий, их перевозки и монтажных работ;
• при использовании предварительно напряженной арматуры при обжатии бетона;
• в результате усадки или плохого уплотнения;
• при образовании коррозионных процессов на используемой арматуре.

Выделяют две подгруппы трещин в зависимости от времени их возникновения:

• появившиеся еще до начала эксплуатации конструкций трещины. К ним принадлежат усадочные, возникшие из-за несоблюдения технологии затвердевания бетона и технологичные – образованные при несоблюдении условий и правил транспортирования, складирования и монтажа;
• образовавшиеся в ходе эксплуатации объектов. Выделяют следующие виды дефектов бетонной поверхности: появившиеся вследствие отсутствия или неточного создания деформационных швов; спровоцированные неравномерным проседанием грунта в связи с проведением вблизи земляных или других работ, или же чрезмерным замачиванием грунтовыми водами, прохождении автомагистралей рядом с объектом; вызванные превышающими расчетные показатели силовыми воздействиями.

Кроме этого различают дефекты сборных железобетонных конструкций и целостных, а также группируют повреждения по типу элементов, в которых они возникают.

Образующиеся в изгибаемых частях строительной конструкции трещины разделяются на:

• нормальные, направленные под прямым углом к продольной оси. Максимальной ширины они достигают в крайних растянутых волокнах, входящих в площадь сечения;
• расположенные под наклоном к продольной оси, возникшие в месте изгибающих или перерезывающих моментов. Раскрытие таких трещин начинается уже от середины боковых и направляется в сторону растянутых граней.

Обычно при образовании трещин в изгибаемых элементах увеличиваются углы поворота, что повышает выраженность и прогибов. Если по ширине трещина выше 0,5 мм и при этом сами прогибы занимают больше чем 1/50 всего расстояния пролета, то они считаются аварийными.

В таблице ниже приведены предельно допустимые значения прогибов для железобетонных конструкций.

Обозначение, принятое в табл. 3: l — пролет балок или плит; для консолей принимается значение l, равное удвоенному вылету консоли.

Примечание. При действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок прогиб балок и плит не должен превышать l/150 пролета и l/75 вылета консоли. Предельно допустимые прогибы по поз. 1 и 5 обусловлены технологическими и конструктивными, а по поз. 2-4 — эстетическими требованиями.

Армированные арматурой с повышенной прочностью балки соответствуют всем требованиям трещиностойкости. Если в таких конструкциях выявлены трещины, то это указывает на существенные технологические недоработки или на значительные перегрузки.

В таких случаях существуют высокие риски аварии и дефекты требуют немедленного устранения.

Если по направлению расположенной внутри конструкции арматуры образовались продольные трещины, то это напрямую говорит о потере устойчивости сжатой арматуры. Вследствие понижаются несущие возможности и технические характеристики, что в итоге приводит к аварийному состоянию.

Возникающие в плитах дефекты бывают:

• расположенные в поперечном направлении в отношении к рабочему пролету по центру плиты, которые больше всего раскрываются на нижнем ее участке;
• в опорных местах, которые в верхней части плиты достигают максимального расширения;
• концевые и радиальные. В данном случае возможно отпадение защитного слоя, что влечет за собой разрушение бетона;
• вдоль арматуры по нижнему участку стены.

Дефекты могут возникать и в других конструктивных элементах. Для выявления повреждений проводится специальное обследование строительных объектов. По результатам обследований составляется заключение с указанием вида дефектов и причины их образования.

Выявление и устранение дефектов железобетонных конструкций

Своевременное обнаружение и устранение дефектов позволяет предотвратить развитие трещин и других повреждений и продлить срок эксплуатации сооружения без предварительного капитального ремонта.

Одним из распространенных видов выявления повреждений в железобетонных конструкциях считается неразрушающий контроль дефектов бетона. Он позволяет с точностью установить размеры и степень тяжести повреждений.

Для восстановления конструкций используют разные методы устранения дефектов: инъектирование, цементирование, заделка глубоких раковин и пустот, обетонирование и торкретирование поверхности и другие.

Подробно и точно правила как проводить ремонт и устранение дефектов железобетонных конструкций ГОСТ 31384 описывает и до мельчайших подробностей регламентирует технологии проведения восстановительных и защитных работ.