«Некоторые спорные вопросы проектирования железобетона»

АМЕРИКАНСКОЕ ОБЩЕСТВО ИНЖЕНЕРОВ-СТРОИТЕЛЕЙ

ОСНОВАНО В 1852 ГОДУ

ТРУДЫ

Доклад № 1169

НЕКОТОРЫЕ СПОРНЫЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.[A]

Эдвард Годфри, чл. Амер. о-ва инж.-строит.

С обсуждением при участии господ Джозефа Райта, С. Бента Рассела, Дж. Р. Вустера, Л. Дж. Менша, Уолтера В. Клиффорда, Дж. С. Мима, Джорджа Х. Майерса, Эдвина Тэчера, К. А. П. Тёрнера, Пола Чепмена, Е. П. Гудрича, Альбина Х. Бейера, Джона С. Острупа, Гарри Ф. Портера, Джона Стивена Сьюэлла, Сэнфорда Э. Томпсона и Эдварда Годфри.

Не так давно врачи руководствовались определенными правилами и приемами в отношении того, когда и где пускать пациенту кровь, чтобы облегчить его состояние или вылечить его. Что осталось от этих правил и приемов сегодня? Если они были логичны, почему от них отказались?

Цель настоящего доклада — показать, что инженеры по железобетону придерживаются определенных правил и приемов, которые не более логичны, чем те, что управляли кровопусканием в былые времена. Если автор потерпит неудачу в этом из-за более веских аргументов с противоположной стороны выдвигаемых им вопросов, то он по крайней мере выявит веские причины, способные выдержать проверку логикой, для тех правил и приемов, которые он намерен подвергнуть осуждению и которые в настоящее время совершенно отсутствуют в обширной литературе по этой сравнительно новой теме.

Деструктивную критику недавно заклеймили в передовой статье одного инженерного журнала. Некоторые виды деструктивной критики приносят наибольшую пользу: когда ей удается разрушить заблуждение, она носит созидательный характер. Ни одна реформа никогда не осуществлялась без нее, и не существовало ни одного реформатора, который не был бы деструктивным критиком. Если обличение ошибок и недостатков — это деструктивная критика, то ее не может быть слишком много; на самом деле мы не можем развиваться без нее. Если инженерную практику предстоит очистить от ее несоответствий и абсурдности, это никогда не будет достигнуто путем зацикливания на ее достоинствах.

Проектирование железобетонных конструкций стремительно вышло на первый план и, по-видимому, достигло полного развития, однако на нем все еще остаются некоторые детские пеленки. Некоторые элементы одежды, позаимствованные им у родственных видов конструкций в период его короткого младенчества, все еще цепляются за него, и хотя они, возможно, были лучшими временными мерами в тех обстоятельствах, они сидят плохо и должны быть отброшены. Некоторые из этих несоответствий и абсурдностей автор и хотел бы вынести на широкое обсуждение инженерного сообщества.

Fig. 1.

Первый пункт, к которому привлекается внимание, проиллюстрирован на рис. 1. Он касается резких изгибов арматурных стержней в бетоне. На рис. 1 показана железобетонная конструкция, которая почти во всех книгах по этой теме преподносится как модель. Арматурный стержень отогнут под острым углом, а затем может быть согнут повторно или не согнут и пущен параллельно верхней грани балки. В месте изгиба создаются условия, напоминающие затяжку или шпренгель вокруг стойки висячей фермы. Арматурный стержень выполняет роль затяжки или шпренгеля. Где же стойка? Предположим, что этот стержень имеет площадь поперечного сечения 1 кв. дюйм и угол наклона к горизонтали 60°, а напряжение в нем составляет 16 000 фунтов на кв. дюйм. Силы a и b равны тогда 16 000 фунтов. Сила c также должна составлять 16 000 фунтов. Что должно воспринимать эту силу c в 16 000 фунтов? Здесь нет ничего, кроме бетона. При нагрузке 500 фунтов на кв. дюйм эта сила потребовала бы площади 32 кв. дюйма. Не могли бы сторонники конструкций такого типа указать, где можно найти эту площадь? Она неизбежно должна находиться в контакте со стержнем и по конструктивным соображениям, из-за недостатка жесткости самого стержня, должна располагаться близко к точке изгиба. Если аналогия с висячей фермой терпит столь полный крах из-за почти полного отсутствия самой стойки, то почему бы не отбросить этот заимствованный элемент?

Если этому же стержню придать плавный криволинейный изгиб с радиусом, равным двадцати или тридцати диаметрам стержня, боковое удельное давление составит от одной двадцатой до одной тридцатой удельного напряжения в стали. Принимая это во внимание, а также учитывая, что речь идет о простом принципе механики, который должен быть досконально понят, поразительно, что инженеры совершают грубую ошибку, выполняя резкий изгиб в напряженном арматурном стержне.

Второй пункт, к которому привлекается внимание, также может быть проиллюстрирован рис. 1. Стержень под номером 3 по своему внешнему виду также похож на шпренгель фермы со стойкой, поскольку он заканчивается над опорой и имеет ту же форму. Но аналогия на этом исчерпывается внешним видом, поскольку функция шпренгеля в ферме со стойкой таким арматурным стержнем в бетоне не выполняется по причинам, выходящим за рамки отсутствия стойки. Шпренгель воспринимает напряжение через подходящее соединение на конце стержня над опорой балки. Арматурный стержень в этой стандартной балке обрывается в самом том месте, где он должен воспринимать важнейший элемент прочности — элемент, который колоссально увеличил бы прочность и надежность многих балок, если бы его удалось внедрить.

Разумеется, арматурный стержень в железобетонной балке воспринимает напряжение за счет приращений, передаваемых сцеплением бетона; но эти приращения могут передаваться только там, где бетон работает на растяжение. Эта тенденция наиболее сильна вблизи нижней части балки, и когда стержень отгибается к верхней части балки, он выводится из зоны, где бетон обладает наибольшей склонностью к растяжению. Функция этого стержня как арматуры нижней полки балки нарушается при таком его отгибе, так как балка остается без арматуры нижней полки, насколько это касается данного стержня, на участке от точки изгиба до опоры.

Правда, в балке возникают сдвиг или диагональное растяжение, и наклонный участок стержня, по-видимому, находится в положении, позволяющем воспринимать это растяжение. Это как раз та сила, которую должен воспринимать шпренгель в ферме со стойкой. Оснащен ли этот арматурный стержень возможностью выполнять эту обязанность? Балка склонна к разрушению по линии A B. На самом деле она склонна давать усадочные трещины по этой или почти любой другой линии, оставляя прочность зависящей от арматурной стали. Предположим, что такая трещина возникает. Вся прочность балки будет зависеть от сцепления короткого конца стержня 3 справа от линии A B. Сцепление этого короткого отрезка стержня настолько мало и ненадежно с учетом той важной задачи, которую он должен выполнять, что просто поразительно, как проектировщики, заботящиеся о долговечности своих сооружений, могут хотя бы на мгновение рассматривать такие конструктивные особенности, не говоря уже о том, чтобы воплощать их в здании, от которого зависят человеческие жизни и имущество.

Третий пункт, к которому привлекается внимание, заключается в конструктивной особенности, только что упомянутой в связи с отогнутым стержнем. Он касается анкеровки стержней путем заделки их концов в бетон на несколько дюймов. Этот вопиющий случай нарушения здравого смысла находит свое наиболее яркое проявление в крупных инженерных сооружениях, где, казалось бы, в первую очередь должно преобладать здравое суждение. Было построено множество подпорных стен, описанных в инженерных журналах, в докладах для инженерных обществ высшего уровня и в пользующихся наивысшей репутацией книгах, существенным элементом которых является огромное количество стержней, которые физически не способны развить свою прочность и с тем же успехом могли бы иметь гораздо меньшие размеры. Этими стержнями являются вертикальные и горизонтальные стержни в контрфорсе подпорной стены, показанные на букве a на рис. 2. Эта подпорная стена состоит из передней подпорной стенки и горизонтальной плиты, соединенных через определенные интервалы ребрами, или контрфорсами. Очевидной и единственной функцией ребра, или контрфорса, является соединение стенки и горизонтальной плиты. То, что он выполнен или должен быть выполнен из бетона, обусловлено тем, что содержащиеся в нем стальные стержни нуждаются в защите. Очевидно, что разрушение подпорной стены может произойти путем разрыва по сечению A B или по сечению B C. Также очевидно, что, помимо растрескивания бетона ребра, единственным фактором, который может привести к такому разрыву, является выдергивание коротких концов этих арматурных стержней. Авторы рассматривают треугольник A B C как балку, но между этим треугольником и балкой нет абсолютно никакой аналогии. Проектировщики, по-видимому, считают, что эти стержни заменяют так называемые стержни для восприятия сдвига в балке, а наклонные стержни эквивалентны стержням в растянутой полке балки. Трудно понять, какими мыслительными процессами можно прийти к таким результатам. Любой четкий анализ, приводящий к подобным выводам, безусловно, стал бы ценным вкладом в литературу по данному вопросу. Однако вряд ли такой анализ будет представлен, поскольку видимая политика аналитиков в области железобетона заключается в том, чтобы сходу погружаться в суть проблемы, не отягощая себя исходными предпосылками.

Нельзя отрицать тот факт, что эта стена может разрушиться, как было сказано, путем разрыва вдоль A B или B C. Столь же определенно можно утверждать, что единственно рациональной и эффективной конструкцией является та, в которой набор стержней пропущен от передней стенки до горизонтальной плиты и заанкерен в каждую из них таким образом, который применялся бы, если бы эти плиты были подвешены на стержнях. Такая конструкция проиллюстрирована на букве b на рис. 2.

Fig. 2.

Четвертый пункт касается сдвига в стальных стержнях, заделанных в бетон. На протяжении десятилетий в спецификациях на стальные мосты неизменно приводился допускаемый сдвиг для шарниров мостов, и каждый мостовик знает или должен знать, что если шарнир моста правильно рассчитан на изгиб и смятие, то возможность его ослабления из-за сдвига исключена. Опоры подшипников невозможно сблизить настолько, чтобы уменьшить размер шарнира до значений, при которых потребовалось бы учитывать сдвиг, из-за ширины, необходимой для восприятия усилий смятия в деталях. Бетон обладает примерно одной тридцатой прочности стали на смятие. Следовательно, имеется чуть менее чем в тридцать раз меньше оснований нормировать сдвиг в стальных стержнях, заделанных в бетон.

Серьезность ситуации заключается не столько в том, что эта величина сдвига в стали так серьезно прописывается в спецификациях и строительных нормах для железобетонных работ (она ничего не значит в спецификациях для металлоконструкций, поскольку там ею пренебрегают), сколько становится очевидной, когда проектировщики на полном серьезе используют эти абсурдные единицы и соответственно рассчитывают стержни на сдвиг.

Многие проектировщики фактически рассчитывают сдвиговые стержни на сдвиг, принимая напряжения сдвига в стали на уровне 10 000 или 12 000 фунтов на кв. дюйм; и вину за эту опасную практику можно напрямую возложить на литературу по железобетону. Сдвиговые стержни приводятся в качестве стандартных элементов при проектировании железобетонных балок. В совместном отчете комитета различных инженерных обществ приводится метод расчета элементов на сдвиг. Напряжение, или сдвиг на один сдвиговый элемент, представляет собой продольный сдвиг, который возникал бы на пространстве от одного элемента до другого. Не дается ни малейшего намека на то, работают ли эти стержни на сдвиг или на растяжение; на самом деле любой из вариантов был бы абсурдным и невозможным без перегрузки какой-либо другой части конструкции. Это лишь пример состояния литературы по данному важному вопросу. Сдвиговые стержни будут более подробно рассмотрены в последующих абзацах.

Пятый пункт касается вертикальных хомутов в балке. Эти хомуты являются заметными элементами в конструкциях железобетонных балок. Объяснения того, как они работают, в литературе по железобетону отсутствуют напрочь. Под хомутами понимаются так называемые сдвиговые стержни, расставленные вдоль арматурного стержня. Обычно они имеют U-образную форму и охватывают стержень в виде петли.

Распространенной практикой является учет этих хомутов при расчете на сдвиг с восприятием горизонтального сдвига в балке. В балочной ферме со сплошной стенкой заклепки, соединяющие полку со стенкой, воспринимают горизонтальный сдвиг или приращение напряжения в полке. Сопоставьте две заклепки диаметром 3/4 дюйма, плотно забитые в отверстия стального уголка, с рыхлым вертикальным стержнем диаметром 3/4 дюйма, охватывающим в виде петли арматурный стержень в железобетонной балке — и вы получите корректное сравнение методов проектирования в стальных и железобетонных конструкциях в том виде, как они обычно практикуются.

Эти хомуты способны лишь незначительно удерживаться на арматурных стержнях (причем это происходит через посредство бетона) и могут воспринимать лишь незначительный сдвиг. Тем не менее, некоторые авторы придерживаются мнения, что хомуты работают на растяжение, а не на сдвиг, а некоторые даже осмеливаются сравнивать их с вертикальными растянутыми элементами фермы Хау. Представьте себе ферму Хау, у которой вертикальные растянутые элементы охватывают петлей нижний пояс и идут вверх к верхнему поясу без какого-либо соединения или зацепляются крюком за верхний пояс; а затем сравните такую ферму с той, у которой конец стержня имеет резьбу, гайку и большую шайбу, плотно упирающуюся в пояс. Это дает представление о сравнении методов проектирования в деревянных и железобетонных конструкциях в их обычном исполнении.

В любом случае для восприятия растяжения в этих хомутах можно рассчитывать только на анкеровку или сцепление с бетоном, но для развития полной прочности стержня требуется заделка на длину от 30 до 50 его диаметров. Отнимите от свободного конца этих сдвиговых элементов 30–50 диаметров, и в некоторых случаях не останется ничего или даже меньше чем ничего. В любом случае точка, в которой сдвиговый элемент, или хомут, эффективен в полную силу, находится далеко от центра тяжести сжатой зоны балки, где она должна быть; в большинстве случаев она окажется ближе к нижней части балки. В ферме Хау вертикальные растянутые элементы, имеющие концевые соединения вблизи нижнего пояса, были бы эквивалентны этим сдвиговым элементам.

Шестой пункт касается распределения напряжений по сдвиговым элементам. Кратко говоря, общий метод заключается в допущении, что каждый сдвиговый элемент воспринимает горизонтальный сдвиг, возникающий на пространстве от одного элемента до другого. Как уже говорилось, это абсурдно. Если бы хомуты могли воспринимать сдвиг, этот метод давал бы величину сдвига на один хомут, но даже сторонники этого метода признают, что они на это не способны. Применяя обычную аналогию с фермой: каждый сдвиговый элемент представлял бы собой растянутый раскос решетки фермы, и каждый должен был бы воспринимать весь сдвиг, приходящийся на сечение, проходящее через него.

Если, например, сдвиговые элементы расставлены на расстоянии, равном половине высоты балки друг от друга, каждый из них по общему методу будет воспринимать половину сдвига. Если сдвиговые элементы воспринимают вертикальный сдвиг или если они работают на растяжение, что же находится между двумя элементами для восприятия второй половины сдвига? В балке нет ничего, кроме бетона и растянутого стержня между двумя сдвиговыми элементами. Если бетон способен воспринимать сдвиг, зачем использовать стальные элементы? Невозможно представить, чтобы инженер всерьез рассматривал растянутый стержень в железобетонной балке как элемент, передающий сдвиг от хомута к хомуту.

Логическим выводом из положения о том, что сдвиговые стержни работают на растяжение, является то, что растянутые стержни должны воспринимать сдвиг, причем они должны воспринимать сдвиг балки полностью, а не только его часть. Поскольку эти сдвиговые стержни охватывают петлей растянутые стержни или прикреплены к ним, и поскольку растяжение в сдвиговых стержнях логически должно передаваться через посредство этого крепления, невозможно избежать вывода о том, что через растянутый стержень должна проходить большая вертикальная сила (сдвиг балки). Если сдвиговый элемент действительно разгружает бетон от сдвига, он должен взять на себя весь сдвиг. Если же, как было бы допустимо, сдвиговые стержни воспринимают лишь часть сдвига, оставляя остальное бетону, то усилие, воспринимаемое стержнями, не следует делить снова, как это рекомендуется общепринятым методом.

В Бюллетене № 29 Иллинойской опытной станции университета на основе многочисленных экспериментов показывается и вновь и вновь повторяется, что сдвиговые стержни не начинают работать до тех пор, пока балка не треснет и частично не разрушится. Раз это так, сдвиговый элемент является нелогичным элементом проектирования. Любой элемент конструкции, который не может начать работу до начала разрушения, не является надлежащим элементом проектирования. В стальной конструкции гнутый лист, который распрямляется под действием небольшого напряжения, а затем сопротивляется окончательному разрушению, представлял бы собой угрозу жесткости и стабильности конструкции. Это абсолютно аналогично сдвиговым стержням, которые не могут работать до тех пор, пока не началось разрушение.

Когда человек, разрушающий конструкции своей критикой, не указывает путь созидания, он является деструктивным критиком. Если бы при данных обстоятельствах проектирование со сдвиговыми стержнями обладало тем достоинством, что это лучшее, что можно сделать со сталью и бетоном, размещенными в балке, насколько позволяют судить опыт и логика на их нынешнем этапе, простая критика этого метода проектирования не дала бы ничего. Но логика и испытания показали гораздо более простые, эффективные и экономичные способы размещения стали в железобетонной балке.

В неглубоких балках практически нет необходимости предусматривать восприятие сдвига какими-либо средствами, кроме самого бетона. Автор видел, как железобетонная плита выдерживала очень тяжелую нагрузку за счет простого трения, поскольку плита была треснута вблизи опор. В плитах сдвиг редко учитывается стальной арматурой. Лишь тогда, когда глубина балки начинает приближаться к одной десятой пролета, сдвиговые усилия в бетоне становятся чрезмерными и возникает необходимость предусмотреть армирование сталью. Много лет назад автор рекомендовал в таких балках отгибать часть стержней вверх к концам пролета и анкеровать их над опорой. Такое армирование полностью разгружает бетон от всех сдвигающих напряжений, поскольку напряжение в стержне будет иметь вертикальную составляющую, равную сдвигу. Бетон будет опираться на стержень как на седло, а сам стержень будет подобен кабелю висячего пролета. Бетон мог бы состоять из отдельных блоков с вертикальными швами, и нагрузка все равно переносилась бы безопасно.

Под концевой анкеровкой понимается отнюдь не заделка в бетон на дюйм или два, поскольку с помощью таких средств даже железные тиски не удержат стержень при работе на полную силу. Это также не означает наличие крюка на конце стержня. Нарезанный конец с опорной шайбой, гайкой и контргайкой для фиксации шайбы на месте — едва ли не единственный эффективный способ, причем он прост и дешев. Ничто не подходит для этой цели лучше, чем гладкие круглые стержни, поскольку никакая другая форма не предоставляет столь простых и эффективных средств для выполнения концевого соединения. В ряду балок, расположенных торец к торцу, стержни могут быть продолжены в следующую балку и там работать на восприятие растяжения верхней полки, одновременно обеспечивая анкеровку для основных напряжений балки.

Простота этой конструкции дополнительно подтверждается отсутствием в опалубке большого количества мелких деталей, поскольку их необходимо удерживать в правильном положении, и они мешают укладке бетона.

Удивительно, что этот простой и непатентованный метод проектирования не завоевал большей популярности и почти не использовался даже при испытаниях. Некоторое время назад автор обратился к руководителю инженерного факультета одного колледжа с просьбой предложить студентам темы для дипломных работ и посоветовал им испытать балки такого типа. В ответ он услышал поразительный и безумный довод о том, что это не будут железобетонные балки. Они совершенно определенно были бы железобетонными балками, причем именно железобетонными.

Бюллетень № 29 Иллинойской опытной станции университета содержит отчет об испытаниях железобетонных балок такого типа. Они разрушались от раздробления бетона или повреждения стальных стержней, и почти все трещины находились в средней трети пролета балок, в то время как балки, насыщенные сдвиговыми стержнями, трескались преимущественно в концевых третях, то есть в окрестности сдвиговых стержней. Разрушения первого типа являются идеальными, и против них легче предусмотреть защиту. Трещина в балке вблизи середины пролета имеет мало значения, тогда как трещина вблизи опоры представляет собой угрозу безопасности.

Седьмой пункт общепринятой практики, к которому привлекается внимание, заключается в том, как изгибающие моменты в так называемых неразрезных балках подвергаются манипуляциям с целью подогнать их к тем значениям, которые хотелось бы иметь проектировщику. Это стало почти вопросом вкуса и делается с такой же точностью или обоснованностью, с какой геологи гадают о возрасте ископаемого в миллионах лет.

Если ряд неразрезных балок нагружен равномерно, максимальные моменты являются отрицательными и возникают над опорами. Кто-нибудь когда-нибудь слышал о ряде балок, в котором армирование над опорами вдвое превышало бы армирование в середине пролетов? Опору на конце такого ряда балок нельзя назвать защемленной, она просто шарнирно оперта, следовательно, концевая балка должна иметь отрицательный изгибающий момент над предпоследней опорой, равный моменту простого пролета. Кто-нибудь когда-нибудь слышал о том, чтобы балка армировалась под этот момент? Общепринятая практика заключается в уменьшении изгибающего момента в середине пролета примерно до значений ряда неразрезных балок, независимо от того, являются ли они непрерывными или даже примыкающими друг к другу, и вопреки тому факту, что нагружение только одной из них дает совершенно другие результаты и может приблизить их к результатам простой балки.

Если балки спроектированы как простые балки (принимая в качестве пролета чистое расстояние между опорами, а не центры подшипников или центры опор) и если над этими опорами используется разумное верхнее армирование для предотвращения трещин, соблюдается каждое требование качественного проектирования. В экстремальных условиях в такой конструкции могут возникать высокие напряжения в стали над опорами. В этой стали могут даже возникнуть перенапряжения, но что может случиться? Не разрушение, поскольку балки способны нести нагрузку индивидуально, и даже если бы стержни над опорами были перерезаны (что невозможно, так как они не могут растянуться в достаточной степени), балки устояли бы.

Расчеты неразрезных балок не имеют абсолютно никакого отношения к проектированию продольных балок (стрингеров) стального моста, хотя концевые соединения часто воспринимают очень большой момент, и при расчете как неразрезные такие элементы окажутся нагруженными гораздо большим моментом. Кто-нибудь когда-нибудь слышал об аварии из-за работы неразрезных балок в стрингерах моста? Почему проектирование железобетонных конструкций нельзя поставить на ту же прочную основу, что и проектирование стальных конструкций?

Восьмой пункт касается шага стержней в железобетонной балке. Часто можно видеть стержни, скученные в нижней части такой балки без какого-либо учета способности бетона сцепляться со сталью или передавать горизонтальный сдвиг, возникающий вследствие их напряжений, к верхней части балки. В качестве иллюстрации логики и анализа, применяемых при обсуждении темы железобетона, один известный авторитет, исходя из предпосылки, что удельные силы сцепления со стержнем и сдвига равны, выводит правило для расстановки стержней. Его рассуждения настолько ошибочны, а правило настолько далеко от правильного, что для его исправления к ширине балки пришлось бы прибавить две трети. Ошибка в 66% может показаться некоторым умам пустяковой, когда речь идет о железобетоне, но ошибки в одну десятую от этой величины при проектировании стали вызвали бы серьезную озабоченность. Рассуждения самого элементарного характера показывают, что если сдвиг и сцепление равны, ширина железобетонной балки должна быть равна сумме периметров всех арматурных стержней, сцепленных с бетоном. Ширина балки служит мерой площади сдвига над стержнями, воспринимающей горизонтальный сдвиг до верха балки, а периметры стержней служат мерой площади сцепления.

Анализ, исследующий балку на предмет наличия достаточного количества бетона для сцепления со сталью и восприятия сдвига, практически сведен к нулю почти во всех книгах по этой теме. Такой вводящий в заблуждение анализ, какой только что был упомянут, хуже отсутствия всякого анализа.

Девятый пункт касается Т-образной балки. Для Т-образной балки разрабатываются излишне сложные формулы, а также делаются наугад догадки относительно того, какая часть плиты перекрытия может учитываться в сжатой полке. Если бы часть этой умственной энергии была направлена на логический анализ сдвига и сцепления ребра Т-образной балки, обнаружилось бы, что при придании ребру надлежащей ширины лишь малую часть плиты перекрытия (если вообще какую-либо часть) придется учитывать в сжатой полке, поскольку та ширина бетона, которая обеспечивает надлежащее сцепление со стержнями, воспримет сжатие, сопутствующее их напряжению.

Десятый пункт касается сложных теорий и формул для балок и плит. Обычно приводятся формулы с 25 или 30 константами и переменными, которые нужно оценивать и угадывать, причем они основаны на неточных и неверных допущениях. Одно из таких допущений заключается в том, что бетон изначально не напряжен. Это совершенно неразумно, поскольку усадка бетона при твердении создает напряжения как в бетоне, так и в стали. Одним из коэффициентов в формулах является модуль упругости бетона. Не существует более переменного свойства бетона, чем его модуль упругости, который может изменяться от 1 000 000 до 5 000 000 или 6 000 000; он меняется в зависимости от интенсивности напряжений, вида используемого заполнителя, количества воды, использованного при затворении, и атмосферных условий во время схватывания. Неизвестный модуль упругости бетона и несуществующее условие отсутствия начальных напряжений полностью обесценивают формулы, опирающиеся на эти две опоры.

И здесь деструктивная критика была бы порочной, если бы эти мастера математической гимнастики давали лучшее или единственное решение, которое способна породить современная наука, или если бы критик не указал замену. Предлагаемая замена настолько проста в применении, так хорошо согласуется с результатами экспериментов и столь логична по своему выводу, что удивительно, почему она не получила общего признания. Нейтральная ось железобетонных балок при безопасных нагрузках находится вблизи середины высоты балок. Если во всех случаях принимать ее расположенной на середине высоты бетонной балки и если принимать изменение интенсивности напряжений в бетоне линейным от этой нейтральной оси вверх, формула для момента сопротивления железобетонной балки становится чрезвычайно простой и не более сложной, чем формула для прямоугольной деревянной балки.

Одиннадцатый пункт касается комплексных формул для дымовых труб. Простой задачей является определение растягивающего напряжения в той части неармированной бетонной трубы, которая находится между двумя радиусами с наветренной стороны. Если в это пространство поместить стержень, способный воспринимать это растяжение при надлежащем напряжении, безопасность трубы гарантируется в части этого растягивающего напряжения. Зачем предлагать устрашающе сложные формулы, которые вводят непознаваемый модуль упругости бетона и могут быть решены только поэтапно или с опорой на чужие расчеты?

Двенадцатый пункт касается расчетов прогибов. Как известно, прогиб не играет большой роли при проектировании балок. Однако иногда временным требованием для определенной конструкции перекрытия является величина прогиба под заданной нагрузкой. Профессор Гаэтано Ланца привел некоторые данные по зафиксированным прогибам железобетонных балок.[B] Он также рассчитал теоретические прогибы на основе различных допущений. Попытка увязать наблюдаемые прогибы с одним из нескольких методов расчета напряжений привела его к выводу о том, что:

"Наблюдения, сделанные до сих пор, недостаточны для предоставления средств определения фактического распределения напряжений и, следовательно, для выведения надежных формул для расчета нормальных напряжений, касательных напряжений, диагональных напряжений, прогибов, положения нейтральной оси и т. д. при заданной нагрузке".

Профессор Ланца мог бы пойти дальше и сказать, что сделанных к настоящему моменту наблюдений достаточно, чтобы показать всю бесперспективность выведения формулы, которая точно предсказывала бы прогиб железобетонной балки. Широкий разброс результатов, продемонстрированный в двух испытанных им балках, которые были идентичными, сам по себе служит доказательством этого.

Если взять данные этих испытаний и вычислить модуль упругости по зарегистрированным прогибам так, будто балки изготовлены из неармированного бетона, получаются значения этого модуля, которые не противоречат величине данного переменного модуля, определенной другими средствами. Следовательно, если рассматривать балки как конструкции из неармированного бетона и принять среднее значение модуля упругости, простым расчетом можно найти прогиб, представляющий собой среднюю величину из тех, которых следует ожидать. И здесь простая теория лучше сложной из-за легкости ее применения и того факта, что она дает результаты, которые ничуть не менее надежны.

Тринадцатый пункт касается теории упругости применительно к железобетонной арке. Эта теория рассматривает железобетонную арку как пружину. Чтобы оправдать ее применение, считается, что арка или пружина имеет защемленные концы. Результаты, получаемые с помощью запутанных методов теории упругости и простого метода многоугольника сил (полигона давления), настолько близки друг к другу, что не оправдывают применения первого метода, когда арка рассматривается как шарнирно опертая по концам.

Допущение о защемленных концах в арке является крайне экстравагантным, поскольку оно означает, что устои должны быть жесткими, то есть способными воспринимать изгибающие моменты. Жесткость устоя достигается только за счет значительного увеличения объема, в то время как прочность свода арки многократно возрастает при добавлении всего нескольких дюймов к его толщине. Согласно теории упругости, свод арки, по-видимому, не нуждается в такой прочности, как по другому методу, но для восприятия изгибающих моментов требуется дополнительная устойчивость устоев. На этом последнем аспекте сторонники теории упругости не останавливаются.

В обычной арке критерием, по которому оценивается размер устоя, является положение линии давления. Получить достаточную глубину в основании устоя для удержания этой линии в пределах средней трети трудно и дорого, если рассматривать только распор арки. Если вдобавок к распору возникает изгибающий момент, который при многих условиях нагружения дополнительно смещает линию давления к критическому краю, трудности и затраты возрастают. Нельзя отрицать, что несколько кубических ядов бетона, добавленных к своду арки, внесут гораздо больший вклад в ее укрепление, чем такое же количество бетона, добавленное к обоим устоям.

В железобетоне имеются достаточные основания для утверждения, что реализация красивой теории, основанной на красивых допущениях и точном определении идеальных напряжений, имеет гораздо меньшее значение, чем возведение конструкции, которая во всех отношениях способна выполнять свою функцию. Имеются более чем достаточные основания для утверждения, что идеальные напряжения, рассчитанные для железобетонного сооружения, далеки от реализации в этом далеко не идеальном материале.

Помимо возражения о том, что теория упругости вместо демонстрации экономии за счет уменьшения толщины свода арки показала бы прямо противоположное при ее полном применении, существуют возражения еще большей важности, которые бьют по самим основам этой теории применительно к железобетону. В теории упругости, как и в сложной теории балок, используемой повсеместно, заложено допущение об исходном ненапряженном состоянии материалов. Это неверно для балки и еще дальше от истины в случае арки. Помимо усадки бетона, которая всегда создает неизвестные начальные напряжения, существует еще более мощная причина возникновения начальных напряжений, а именно осадка арки при распалубке. Если начальные напряжения неизвестны, идеальное определение напряжений не может иметь особого смысла.

Теория упругости держится или падает в зависимости от того, способен ли человек точно рассчитать прогиб железобетонной балки; между тем рассчитать этот прогиб даже приближенно невозможно. Испытания, на которые ссылается профессор Ланца, показывают полное отсутствие согласия в вопросе прогибов. Из числа испытанных балок две идентичные продемонстрировали результаты, отличающиеся почти на 100%. Теория, построенная на столь зыбком фундаменте, не заслуживает серьезного рассмотрения. Выводы профессора Ланцы, приведенные в двенадцатом пункте, приобретают особую значимость и силу применительно к железобетонной арке: фактическое распределение напряжений принципиально невозможно определить, и никакие сложные математические покровы не могут скрыть этот факт. Теория упругости, будучи далеко не надежной формулой, в высшей степени лжива и вводит в заблуждение.

Четырнадцатый пункт относится к расчету температурных воздействий в железобетонной арке. Эти расчеты не имеют никакого смысла. Приведение обоснований этого утверждения означало бы повторение большей части того, что было сказано при обсуждении упругой арки. Если ненапряженную форму арки невозможно определить из-за неизвестного влияния усадки и осадки, пустой тратой времени является расчет слегка изменившейся ненапряженной формы вследствие температурных колебаний, и еще большей пустой тратой времени является расчет предполагаемых напряжений, возникающих при возвращении этой арки обратно к ее фактической форме.

Если бы не существовало никакого другого метода определения приближенных напряжений в арке, теорию упругости можно было бы отнести к числу наилучших из доступных; но это не так. Существует метод, который прост и надежен. Претензий на высокую точность он не предъявляет, а следовательно, соответствует имеющимся в наличии более или менее неопределенным материалам. Тем не менее, полная безопасность обеспечена, поскольку арка рассматривается в нем как серия блоков, а цементирование этих блоков в единый массив не может ослабить арку. Армирование может быть рассчитано так же, как и для дымовых труб: путем определения растяжения, стремящегося разорвать эти блоки, с последующим предоставлением стали для восприятия этого растяжения.

Пятнадцатый пункт касается стальной арматуры в сжатой зоне железобетонных колонн или балок. Общепринятой практикой — и она рекомендуется в наиболее претенциозных трудах по этому вопросу — является включение гибких продольных стержней, заделанных в бетон, в расчет несущей способности бетонной колонны. Приведем цитату из одной такой работы:

"Сопротивление сжатию элемента с поперечным армированием (хомутами) превышает сумму следующих трех элементов: (1) Сопротивление сжатию бетона без арматуры. (2) Сопротивление сжатию продольных стержней, напряженных до их предела текучести. (3) Сопротивление сжатию, которое было бы создано воображаемой продольной арматурой при пределе текучести металла хомутов, причем объем воображаемой продольной арматуры принимается равным 2,4 объема металла хомутов".

Это не выдерживает проверки ни теорией, ни практикой; на самом деле это далеко от истины. Отклонение от истины настолько велико и имеет столь серьезное значение, что способно объяснить некоторые из худших аварий в истории железобетона.

Прекрасной теоретической концепцией является представление о том, что сталь и бетон работают совместно, воспринимая сжатие, и что каждый из материалов любезно берет на себя ровно столько нагрузки, сколько требуется для нагружения до строго определенного напряжения. И здесь начальные напряжения играют важную роль. Усадка бетона стремится сжать стержни, внешняя нагрузка добавляет сжатия тонким стержням, и они теряют устойчивость (выпучиваются) за счет отсутствия какого-либо адекватного закрепления задолго до достижения предельной нагрузки теоретиков.

Нет никаких теоретических или практических оснований учитывать прочность хомутов после того, как была учтена прочность бетона между ними. Всё сжатие колонны неизбежно должно проходить через диск бетона между двумя хомутами (и продольной арматурой). Никакое увеличение прочности хомутов не способно повлиять на прочность этого диска при заданном шаге хомутов. Правда, более короткие диски обладают большей прочностью, но это вопрос шага хомутов, а не площади их поперечного сечения, как преподносится в процитированном выше фрагменте.

Помимо теоретической несостоятельности, этот метод наделения призрачных колонн реальной прочностью катастрофически лишен практического обоснования. Даже допущение об армирующем эффекте продольных стальных стержней совершенно не подтверждается испытаниями. Проектировщики колоссально завышают расчетную прочность бетонных колонн, когда вводят в них продольные стержни. Похоже, правилом является то, что реальные колонны ослабляются именно теми средствами, которым эти проектировщики приписывают армирующие свойства. Независимо от того, является ли это правилом, сам факт того, что множество испытаний показало меньшую прочность так называемых железобетонных колонн по сравнению с аналогичными колоннами из неармированного бетона, более чем достаточен для осуждения практики предположения прочности, которой может не существовать. Колонны — это наиболее жизненно важная часть любого здания. Разрушение одной колонны повлечет за собой, со всей вероятностью, падение многих других, более прочных, в то время как слабая и разрушающаяся плита или балка не создает дополнительной нагрузки и удара на соседние части конструкции.

В Бюллетене № 10 Иллинойской опытной станции университета[C] колонна из неармированного бетона размером 9 на 9 дюймов и длиной 12 футов выдержала предельную разрушающую нагрузку 2 004 фунта на кв. дюйм. Колонна 2, имеющая идентичные размеры и четыре заделанных в бетон стержня диаметром 5/8 дюйма, выдержала 1 557 фунтов на кв. дюйм. Вот вам и продольные стержни без хомутов. Это не единичный случай, а скорее правило; и тем не менее при чтении литературы по данному вопросу создается впечатление, что продольные стальные стержни в бетонной колонне значительно увеличивают ее прочность.

В докладе г-на М. О. Вити, представленном Американскому обществу по испытанию материалов в 1909 году, приведены результаты некоторых испытаний сталежелезобетонных и бетонных колонн. (Термин «сталежелезобетон» используется потому, что данное конкретное сочетание не является «железобетоном».) Одна группа колонн, а именно от W1 до W3, диаметром 10 1/2 дюймов, длиной 102 дюйма и круглая в плане, выдержала среднюю предельную нагрузку 2 600 фунтов на кв. дюйм. Эти колонны были выполнены из неармированного бетона. Другая группа, а именно от E1 до E3, имела восьмиугольную форму с наименьшим диаметром (12 дюймов) и длину 120 дюймов. Эти колонны содержали девять продольных стержней диаметром 5/8 дюйма и стальные кольца из полосы 1/4 дюйма с шагом в один фут. Они выдержали предельную нагрузку в среднем 2 438 фунтов на кв. дюйм. Это меньше, чем у колонны без стали с практически тем же коэффициентом гибкости.

В ходе некоторых испытаний колонн, проведенных Департаментом зданий г. Миннеаполиса (шт. Миннесота),[D] колонна A (испытание A) представляла собой элемент размером 9 на 9 дюймов, длиной 9 футов 6 дюймов, с десятью продольными круглыми стержнями диаметром 1/2 дюйма и хомутами из полосы размером 1 1/2 на 3/16 дюйма (с двумя заклепками диаметром 1/2 дюйма в месте стыка), расположенными с шагом 4 дюйма; диаметр окружности хомутов составлял 7 дюймов. Она выдержала предельную нагрузку 130 000 фунтов, что намного меньше половины «сопротивления сжатию элемента с поперечным армированием», рассчитанного в соответствии с приведенной ранее авторитетной цитатой. Другая аналогичная колонна выдержала чуть больше половины этого «сопротивления сжатию». Пять из семнадцати испытаний сталежелезобетонных колонн, проведенных в Миннеаполисе, показали результаты ниже, чем колонны из неармированного бетона. Вот вам и продольные стержни, и хомуты, которые расставлены недостаточно часто, чтобы обеспечить устойчивость стержней; и тем не менее, читая литературу по этому вопросу, любой человек может прийти к выводу, что продольные стержни и хомуты колоссально увеличивают прочность бетонной колонны.

Шестнадцатое обвинение против общепринятой практики касается плоских плит, опертых по четырем сторонам. Формула Грасгофа для плоских пластин неприменима к железобетонным плитам, поскольку она выведена для материала, прочного во всех направлениях и испытывающего равные напряжения. Прочность бетона на растяжение почти равна нулю, по крайней мере, ее следует так рассматривать. Коэффициент Пуассона, столь заметный в формуле Грасгофа, не имеет никакого значения для стальной арматуры плиты, поскольку каждый стержень должен воспринимать только растяжение; и вместо материала, испытывающего равные напряжения во всех направлениях, мы имеем, как правило, системы независимых стержней лишь в двух направлениях. В решении этой проблемы, предложенном крупным английским авторитетом, предполагается, что плита имеет изгибающий момент одинаковой интенсивности вдоль своей диагонали. Совершенно абсурдно предполагать одинаковую интенсивность изгиба вплоть до угла плиты и непосредственно на опоре равной интенсивности в ее центре. Опубликованный автором несколько лет назад метод не встретил возражений. Согласно этому методу через плиту мысленно проводят полосы и находят момент в них с учетом ограничений по прогибам, накладываемых полосами, идущими перпендикулярно к ним. Этот метод показывает (что подтверждают и испытания), что если плита имеет вытянутую форму, армирование в продольном направлении быстро теряет свою полезность. При соотношении сторон 1:1,5 армирование в продольном направлении излишне, поскольку армирование в коротком направлении требуется для восприятия полной нагрузки. Таким образом, французские и другие нормативы дают неверные результаты и оказываются неработоспособными.

Если автор не прав в каких-либо из вышеупомянутых пунктах или во всех них сразу, опровергнуть его утверждения должно быть легко. Было бы лучше сделать это, чем высмеивать или игнорировать их, и было бы даже лучше, чем выпускать отчеты, подписанные авторитетами, которые одобряют осуждаемую здесь практику.

ПРИМЕЧАНИЯ:

[A] Представлено на заседании 16 марта 1910 г.

[B] «Напряжения в железобетонных балках», Журнал Амер. о-ва инж.-мех., середина октября 1909 г.

[C] Стр. 14, колонка 8.

[D] Engineering News, 3 декабря 1908 г.

ОБСУЖДЕНИЕ

Джозеф Райт, чл. Амер. о-ва инж.-строит. (в письме).— Если, как и ожидается, доклад г-на Годфри послужит привлечению внимания к вопиющим несоответствиям, обычно практикуемым при проектировании железобетонных конструкций, и в особенности к небрежной деталировке таких сооружений, он выполнит ценную задачу и заслуживает признательности профессионального сообщества.

Ни один инженер не стал бы ожидать, что стальной мост устоит, если деталировка отдана на усмотрение рассуждения или удобства цеховых рабочих, однако во многих проектах железобетонных конструкций соединениям и непрерывности стали уделяется едва ли больше внимания, чем если бы она была второстепенным элементом сооружения. Такие примеры, проиллюстрированные подпорной стеной на рис. 2, широко распространены: арматурные стержни контрфорса просто зацеплены 4-дюймовым U-образным изгибом за стержни плит пола и стен и проникают в последние всего на 8–12 дюймов. Автор может привести пример еще худшего рода — Т-образную стену высотой 16 футов, в которой вертикальная арматура стенки состояла из стержней диаметром 3/4 дюйма с шагом 6 дюймов. Стенка имела толщину 8 дюймов вверху и всего 10 дюймов внизу, однако вертикальные стержни диаметром 3/4 дюйма проникали в плиту пола всего на 8 дюймов и просто зацеплялись U-образными 4-дюймовыми загибами за ее нижние горизонтальные стержни. Как ни поразительно это выглядит, данное сооружение было спроектировано инженером, который прекрасно разбирается в теориях проектирования железобетонных конструкций. Это лишь два примера из длинного ряда тех, что можно было бы привести в иллюстрацию небрежности, часто проявляемой инженерами при деталировке железобетонных конструкций.

В железобетонных работах проектировщик-деталировщик часто ощущал потребность в простом и эффективном способе соединения одного стержня с другим, но за его неимением непростительно прибегать к тем временным суррогатам, которые используются повсеместно. Простой U-образный крюк на конце стержня развивает лишь малую часть прочности самого стержня и, разумеется, на него нельзя полагаться там, где глубина заделки недостаточна; и в силу необходимости эффективной анкеровки арматурных стержней в местах примыкания одного элемента конструкции к другому полагают, что в некоторых случаях экономичнее было бы использовать заводские профили и заводские соединения из стали вместо обычных арматурных стержней. Впрочем, такие случаи сравнительном редки, поскольку материал общего применения легко адаптируется к проекту в обычном инженерном сооружении и требует лишь соблюдения своих ограничений, а также того, чтобы проектировщик подходил к деталировке столь же добросовестно и последовательно, как если бы он проектировал из стали.

Эта статья заслуживает внимания, и есть надежда, что каждый из затронутых в ней вопросов станет предметом полного и свободного обсуждения; однако ее главная цель — призыв к простоте, последовательности и консерватизму в проектировании, с чем автор охотно согласен.

С. Бент Рассел, член Американского общества инженеров-строителей (в письме). Автор выразил в убедительной форме чувства, которые, несомненно, разделяют многие внимательные проектировщики в данной области. Статья послужит полезной цели, прояснив пределы применения железобетона и способствуя более экономному использованию арматурных материалов.

Можно с уверенностью сказать, что в стальных мостах в период их зарождения слабые места обнаруживались в соединениях и деталях, а не в основных элементах. В современной передовой практике мостостроения детали имеют некоторый запас прочности по сравнению с основными элементами. Вероятно, проектирование железобетонных конструкций пойдет по тому же общему пути, и прогресс будет достигнут в направлении повышения безопасности второстепенных деталей и экономии основных стержней.

Многие положения автора представляются обоснованными, особенно первое, третье и восьмое.

Что касается наклонных стержней, то если предположить, что вертикальные или наклонные стержни существенно повышают прочность коротких и глубоких балок, это можно объяснить лишь рассматривая балку как рамную конструкцию или ферму, в которой сжатые элементы выполнены из бетона, а растянутые — из сталей. Очевидно, что в обычном исполнении ферма окажется слабой в узлах, а в некоторых случаях — более конкретно — в соединениях между растянутыми и сжатыми элементами, как упомянуто в первом положении автора.

Автору кажется, что этот недостаток может усугубляться в случае балок с верхней арматурой для восприятия сжатия; автор едва касается этого вопроса. В таком случае верхний и нижний пояса выполнены из стали, а решетчатая система имеет слабое соединение, которое на практике обычно состоит из стержней-хомутов, охватывающих основные стержни и удерживаемых в проектном положении бетоном, прочность которого они призваны повысить.

Касаясь этой стороны вопроса, уместно обратить внимание на то, что Предварительный отчет Специального комитета по бетону и железобетону [E] вполне может подвергнуться критике за недостаточное внимание к случаю балок, армированных со стороны сжатой зоны. Никаких ограничений для руководства проектировщика не приводится, однако одобряется расчет стали на восприятие всей доли напряжения в верхнем поясе [F].

В некоторых применяемых в настоящее время системах армирования, таких как системы Кана и Каммингза, потребность в соединениях между решетчатой системой и поясом в некоторой степени удовлетворена, как общеизвестно. С другой стороны, однако, эти системы не обеспечивают такую интенсивность давления на бетон в точках соединения, которая должна возникать, судя по демонстрации автора в его первом положении. Критика автора в отношении некоторых других пунктов применима и к таким системам, и излишне говорить, что один слабый узел ограничит несущую способность фермы.

Автор крайне отрицательно относится к применению продольных стержней в железобетонных колоннах (пункт 15). Кажется логичным, что если продольные стержни должны воспринимать часть нагрузки, они должны получать боковую поддержку от бетона, и, как и ранее в балке, это можно уподобить рамной конструкции, в которой решетка образована исключительно бетоном или каркасом из слабо соединенных элементов, причем бетон и сталь должны обеспечивать взаимную поддержку способом, который трудно поддается анализу. Неудивительно, что прочность такой конструкции по одним данным оказывается ниже прочности чистого бетона.

В испытаниях в Миннеаполисе, приводимых автором, имеются определенные моменты, которые следует отметить в интересах объективности по отношению к колоннам с продольным армированием. Лишь четыре колонны с таким армированием разрушились при нагрузке ниже прочности чистого бетона, причем их возраст составлял всего от 52 до 63 дней, тогда как возраст образцов из неармированного бетона составлял 98 дней. Ничто не удерживало стержни на месте в этих четырех колоннах, кроме бетона и окружавших их круговых хомутов. С другой стороны, все колонны, в которых спиральная арматура была заведена за отдельные стержни, показали существенно большую прочность по сравнению с неармированным бетоном, хотя, пожалуй, одну из них следует исключить, так как ее возраст составлял 158 дней и она показала прочность всего 2250 фунтов на кв. дюйм, то есть на 12% выше прочности неармированного бетона [G].

Рассматривая колонну, армированную продольными стержнями и хомутами, уместно отметить, что бетон, не заключенный в обойму из стали, не следует считать способным оказывать какую-либо поддержку последней, и что, следовательно, сцепление внешних стержней значительно ослаблено.

Учитывая эти соображения, может оказаться целесообразным придать стальной арматуре колонн некоторую собственную жесткость с помощью надлежащим образом соединенных поперечных связей. Автор также хотел бы предложить, чтобы в балках, где стержни используются для восприятия сжатия, предусматривалась система надлежащим образом соединенных элементов решетки, благодаря чему прочность комбинированной конструкции была бы определенной.

Подводя краткий итог, колонны и короткие глубокие балки, особенно при двойном армировании последних, следует проектировать как рамные конструкции, а элементы решетки должны быть снабжены более прочными соединениями, чем это принято обычно.

Дж. Р. Вустер, член Американского общества инженеров-строителей (в письме). Данная статья представляет ценность тем, что привлекает внимание ко многим порочным приемам в железобетонных работах, а также тем, что дает возможность обсудить определенные особенности проектирования, по которым у инженеров нет единого мнения. Свободное обсуждение этих особенностей будет способствовать унификации методов. Однако несколько обвинений со стороны автора направлены против приемов, от которых большинство проектировщиков отказалось давным-давно и которые не рекомендуются никакими авторитетными специалистами; утверждение о том, что они находятся в широком употреблении, необоснованно.

Первую критику — в адрес сгибания стержней под острым углом — можно отнести к такого рода приемам. Чертежи могут выполняться без указания закруглений, но на практике металл редко сгибается под острым углом. Несомненно верно, что в любом случае плавное закругление предпочтительнее.

Второе положение автора о том, что для отогнутых стержней на концах балки не предусмотрена надлежащая анкеровка, также можно отнести к практике, которая не рекомендуется и не применяется в лучших проектных решениях.

Третий пункт, касающийся контрфорсов подпорных стен, определенно направлен против весьма предосудительной практики, которую не должен одобрять ни один инженер.

Четвертый, пятый и шестой пункты выявляют тот факт, что в сознании проектировщиков и авторов действительно существовала некоторая путаница в вопросе о сдвигающих усилиях в стали. Автор полностью прав, критикуя использование сдвигающих напряжений в стали в железобетоне как таковых. Обращаясь к отчету Специального комитета по бетону и железобетону по этому вопросу, кажется, что намерения Комитета стали бы несколько понятнее, если бы в связи с напряжениями в стержнях поперечной арматуры было введено слово «растягивающие». При рассмотрении железобетонной балки, в которой сдвигающие напряжения по сути являются диагональными, в одном случае возникает сжатие, а в другом — растяжение; и, предполагая, что металл должен быть введен для сопротивления растягивающей части этого напряжения, вовсе не обязательно, чтобы он был строго параллелен растягивающему напряжению. Вертикальные растянутые элементы могут предотвратить растрескивание балки от диагонального растяжения, точно так же как в ферме Хау все растягивающие усилия от сдвига воспринимаются в вертикальном направлении, тогда как сжавающие усилия передаются в диагональном направлении деревянными стойками. Автор, однако, упускает из виду тот факт, что железобетонная балка отличается от фермы Хау тем, что бетон образует многократно повторяющуюся систему диагональных сжатых элементов. Нет необходимости в том, чтобы хомут в одной точке воспринимал все вертикальное растяжение, поскольку это вертикальное растяжение распределяется бетоном. Нет никаких сомнений в необходимости обеспечения надлежащей анкеровки для вертикальных хомутов, и это четко требуется в рекомендациях Специального комитета.

Трещины, появление которых автор считает необходимым условием для включения арматурного материала в работу, с таким же успехом могут возникнуть и в случае отогнутых стержней с анкерами на концах, за которые он ратует. Хотя его метод может быть надежным, нет также сомнений в том, что подходящее расположение вертикального армирования может быть всем необходимым для создания прочной конструкции.

Что касается седьмого пункта, а именно методов расчета изгибающих моментов, можно сказать, что обычно не считается хорошей практикой уменьшать положительные моменты в середине пролета до величины, допустимой для балки, полностью защемленной на опоре, и если обеспечивается учет отрицательного момента над опорами, достаточного для развития усилий при полной неразрезности, то обычно имеется значительный запас прочности ввиду фактического отсутствия абсолютной защемленности балок на опорах. Критика явно направлена против практики, которую не следует рекомендовать.