Результаты испытаний на усталостную прочность балок

Испытывались железобетонные балки размером 12 x 18 x 120 см, армированные гладкой арматурой диаметром 10 мм (р=3%) и диаметром 4,5 мм (0,3%). Бетон марки 250. При ц=0,3% наблюдался ее усталостный обрыв. Увеличение армирования до 3% привело к разрушению по сжатой зоне бетона. Имеются данные, показывающие, что характер разрушения в значительной мере зависит также от значения максимальной нагрузки. Испытывались на статическую и переменную нагрузки балки 10 x 15 x 150 см с содержанием арматуры р=1,02%. Арматура периодического профиля 312 МПа (3120 кгс/см²), 490 МПа (4900 кгс/см²).

Приводятся результаты испытаний на усталостную прочность балок. В зависимости от максимальной циклической нагрузки наблюдалось четыре различных вида разрушения. Основным видом разрушения был усталостный обрыв растянутой арматуры. При этом при отношении максимальной циклической и предельной статической перерезывающих сил меньше 0,6 разрушение происходило без образования косой трещины, при отношении больше 0,6 - с образованием косой трещины. При образовании косой трещины разрушение могло происходить также от среза по этой трещине и от разрушения сжатой зоны бетона. Косая трещина образовывалась во всех случаях.

Большинство балок, разрушавшихся с образованием косой трещины, испытывалось при нагрузках, превышающих расчетную разрушающую, определенную по пределу текучести арматуры. Поскольку в реальных случаях максимальная нагрузка будет, по крайней мере, в 1,8 раза меньше расчетной разрушающей, то основным видом разрушения при 1,02% следует считать разрушение от усталостного обрыва растянутой арматуры.

Аналогичные испытания были проведены на образцах. Основным видом усталостного разрушения этих балок было разрушение сжатого бетона. В этом случае в процессе циклического нагружения при 0,01 сначала образуется косая трещина от опоры с одного или с обоих концов балки.

С увеличением числа циклов трещина распространяется в сжатую зону, уменьшая ее высоту, и после дополнительного числа циклов сжатая зона разрушается от усталости бетона. Следующим характерным видом усталостного разрушения было разрушение по косому сечению, когда образование косой трещины сразу приводило к разрушению балки.

Интересным фактом, отмеченным в этих испытаниях, является значительно большее относительное снижение нагрузки трещинообразования при переменных нагружениях, чем разрушающей. Испытания проводились при 10⁷ циклах. Балки, не разрушавшиеся при испытании переменными нагрузками, а также половинки разрушившихся образцов испытывались затем до разрушения статической нагрузкой. При этом установлено, что если при переменных нагрузках косая трещина не образовывалась, снижения статической прочности этих балок не происходило.