В статье автор проводит численный анализ ширины раскрытия трещин по нормативным документам СП 63.13330.2018 [1], Еврокод 2 [3], ACI 318–19 [2] и GB 50010–2015 [4], анализ формул ширины раскрытия трещин, анализ влияния высоты сечения на ширину раскрытия трещин по различным нормам.

Ключевые слова: ширина раскрытия трещин, СП 63.13330.2018, Еврокод 2, ACI 318–19, GB 50010–2015, высота сечения.

В различных нормативных документах, таких как СП 63.13330.2018 [1], Еврокод 2 [3], ACI 318–19 [2] и GB 50010–2015 [4], устанавливаются собственные методики расчета и предельные значения, что обусловлено различиями в климатических условиях, материалах и требованиях к конструкциям.

Ширина раскрытия трещин зависит от многих параметров. В данной статье приведены полученные значения ширины раскрытия трещин, рассчитанные по методике СП 63.133330.2018 [1], Еврокод 2 [3], ACI 318–19 [2], GB 50010–2015 [4]. Анализируя подход к разным методикам, можем увидеть, как различные параметры влияют на результаты расчета.

В численном исследовании мы рассмотрим железобетонную балку прямоугольного сечения. В данном расчете используется арматура класса А500, бетон В25, ширина сечения b = 500 мм, высота сечения h = 200 мм, длина балки l = 3 м, момент М = 3,65 тс м, защитный слой бетона c = 25 мм, диаметр растянутой арматуры = 16 мм, количество стержней растянутой арматуры n = 3, шаг стержней s = 200 мм.

В таблице 1 приведены результаты расчета ширины раскрытия трещин.

Таблица 1

Значения ширины раскрытия трещин по различным нормам.

Приведем график с полученными значениями ширины раскрытия трещин.

Рис. 1. Результаты ширины раскрытия трещин по нормам СП 63.13330.2018 [1], Еврокод 2 [3], ACI 318–19 [2], GB 50010–2015 [4]

Значения отличаются из-за различных методик расчета. Также в разных нормах приводятся свои эмпирические коэффициенты.

В таблице 2 приведен анализ учета основных критериев при расчете ширины раскрытия трещин.

Таблица 2

Сравнительный анализ формул ширины раскрытия трещин по критериям

Также большое влияние на ширину раскрытия трещин оказывает прочность бетона. Из-за различных подходов к испытанию бетонных образцов, различных маркировок, методов статической обработки и климатической особенности прочность бетона в различных нормативных документах имеет разное значение.

Проведем численное исследование влияние высоты сечения на ширину раскрытия трещин. Исходные данные берем как в основном расчете, изгибающий момент В таблице 3 представлены результаты расчета.

Таблица 3

Результаты расчета ширины раскрытия трещин в зависимости от высоты сечения, мм

На рис. 2 изображен график с полученными значениями.

Рис. 2. График зависимости ширины раскрытия трещин от высоты сечения по нормам СП 63.13330.2018 [1], Еврокод 2 [3], ACI 318–19 [2], GB 50010–2015 [4]

Проанализируем полученные данные. Изменялась высота сечения балки с шагом 30 мм от 170 мм до 290 мм. Остальные параметры оставались неизменными. Во всех нормативных документах ширина раскрытия трещин уменьшается при увеличении высоты сечения. Это объясняется тем, что увеличение высоты сечения снижает напряжения в арматуре за счет увеличения плеча внутренней пары сил. С ростом высоты сечения также растет момент инерции сечения, увеличивается эффективная площадь бетона, что уменьшает деформации.

Исследования подтверждают, что в балках с большей высотой трещины меньше и распределены равномернее.

Еврокод 2 [3] дает наименьшие значения. В процентном соотношении в интервале высоты сечения 170 мм — 290 мм ширина раскрытия трещин уменьшилась на 56,5 %. В американских нормах по формуле Гергеля-Лутаца уменьшение на 54 %. В американских нормах по формуле Фроша уменьшение на 53,9 %. В китайских нормах уменьшение на 42,5 %. В российских нормах уменьшение на 63,6 %.

Литература:

1. СП 63.13330.2018 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения (Актуализированная редакция СНиП 52–01–2003). — М.: Минстрой России, 2018. — 156 с.
2. ACI 318–19 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary. — Farmington Hills: American Concrete Institute, 2019. — 623 p.
3. EN 1992–1-1:2004 Eurocode 2: Design of concrete structures — Part 1–1: General rules and rules for buildings. — Brussels: CEN, 2004. — 225 p.
4. GB 50010–2015 Code for design of concrete structures. — Beijing: China Architecture & Building Press, 2010. — 442 p.