Испытания на выносливость балок, армированных арматурой периодического профиля

Приводятся результаты испытания на выносливость балок сечением 16 x 22 x 240 см, армированных арматурой периодического профиля. Максимальная нагрузка принималась равной 0,52-0,66 разрушающей статической, коэффициент 0,16-0,37. Если нагрузка оказывалась меньше предела выносливости, то после (5-10)•10³ циклов наступала стабилизация прогибов и балка выдерживала свыше 5•10⁶ циклов без каких-либо признаков разрушения.

Д.Р. Верпа сделал попытку связать вид усталостного разрушения со статическим: если при статической нагрузке разрушение наступает от потери сцепления арматуры, то при переменной характер разрушения будет такой же. Если статическое разрушение наступает по сжатой зоне или по косой трещине, то усталостное разрушение будет только по косой трещине. Приводится диаграмма, характеризующая различные виды разрушений. При содержании арматуры меньше 1,5% имеет место в основном усталостный обрыв арматуры, при большем содержании арматуры - усталостное разрушение сжатой зоны.

Для уточнения возможных форм усталостного разрушения в зависимости от содержания арматуры, а также влияния водной среды в НИС Гидропроекта было испытано несколько серий образцов-балок размером 7,0 x 8,5 x 70 см.

В испытаниях наблюдалось два вида усталостного разрушения: по растянутой арматуре и сжатому бетону. Вид разрушения зависит не только от содержания арматуры, но и от действующей нагрузки.

Влияние водной среды на усталостную прочность образцов, разрушившихся по растянутой арматуре, не было обнаружено. При усталостном разрушении по бетону водная среда резко снижала долговечность образцов. Изменялся также и характер трещинообразования образцов, испытывавшихся в водной среде. В них заметно возрастало количество трещин.

Вероятность проявления той или иной формы усталостного разрушения невелика. Однако эту попытку нельзя признать удачной, так как при этом не учитываются все основные факторы, определяющие усталостную прочность железобетонного элемента.

Рассмотрим изгибаемый железобетонный элемент, армированный только растянутой арматурой. Построив в координатах действующее напряжение и статическая прочность арматуры или бетона, линии выносливости арматуры и бетона, получим пересечение их в точке, определяющей переходную границу различных форм разрушения. Левее точки усталостная прочность элемента определяется сжатой зоной бетона (линия СИ ниже АВ), правее - растянутой арматурой (линия АВ ниже СД).

Можно построить график долговечности железобетонного элемента, связав действующие в его сечении напряжения с нагрузкой и принимая во внимание усталостные характеристики материалов. Относительное значение напряжений в бетоне и арматуре, отнесенное к прочности этих материалов, при равной нагрузке может быть различным. В самом деле, при достижении арматурой предела текучести, что соответствует расчетному предельному состоянию по прочности элемента, напряжения в сжатом бетоне будут определяться. Напряжение в сжатом бетоне при достижении арматурой предела текучести будет зависеть от марки бетона, содержания арматуры, класса арматуры.