«Некоторые спорные вопросы проектирования железобетона»

Что касается пятого пункта, можно сослаться более чем на один источник в литературе по бетону, где можно найти объяснения работы вертикальных хомутов, и все они, должно быть, были упущены из виду автором. Тем не менее, выступающий горячо разделяет критику автора относительно отсутствия надлежащей связи, почти неизменно существующей между вертикальными «стенковыми» элементами и верхним и нижним поясами воображаемой фермы Хау, которая ближе всего по аналогии соответствует условиям, существующим в железобетонной балке с вертикальным армированием «стенки».

Рассуждения автора относительно шестого пункта следует считать почти полностью шутливыми. Он, похоже, не подозревает о том, что бетон относительно очень прочнó сопротивляется чистому сдвигу. Большое количество испытаний, судя по всему, демонстрирует, что в тех случаях, когда арматурные элементы можно расположить так, чтобы они в значительной степени воспринимали все растягивающие напряжения, возникающие вследствие сдвига, в точках, где такие растягивающие напряжения не могут восприниматься бетоном, можно проектировать железобетонные балки достаточной прочности, вполне укладывающиеся в логические процессы, разработанные автором, в интерпретации выступающего.

Характеристика автором результатов, полученных на Иллинойской опытной станции университета и описанных в ее Бюллетене № 29, несколько вводдит в заблуждение. Верно, что в формулировке первовыисточника в двух местах указано, что «хомуты не вступают в работу, по крайней мере в значительной степени, до тех пор, пока не образуется диагональная трещина», однако в связи с этим утверждением необходимо прочитать следующие цитаты:

«Испытания планировались с целью определения величины напряжений (растяжения и сцепления), развивающихся в хомутах. Однако по разным причинам результаты оказались менее ценными, чем ожидалось. Балки изготавливались не по чертежам. В испытаниях 1907 года хомуты в нескольких балках были установлены плохо и даже оставлены обнаженными у поверхности балки, а колебания температурных условий лаборатории также повлияли на результаты. Из результатов очевидно, что напряжения, развивающиеся в хомутах, меньше расчетных, и поэтому схема была спланирована недостаточно хорошо для разрешения спорных вопросов. Тем не менее испытания дают значительную информацию об эффективности хомутов в обеспечении сопротивления стенки».

«Особенностью испытаний балок с хомутами является медленное разрушение: нагрузка хорошо удерживается вблизи максимума при повышенном прогибе и служит предупреждением о состоянии конструкции».

«Было получено недостаточно информации для определения фактической непосредственной причины разрушения в этих испытаниях. В ряде случаев хомуты проскальзывали, в других казалось, что сталь в хомутах была растянута за пределы упругого предела, а в некоторых случаях хомуты ломались».

«Как уже отмечалось, проскальзывание хомутов и недостаточное сопротивление сцеплению во многих случаях были непосредственной причиной разрушений по диагональному растяжению, и поэтому сопротивление сцеплению хомутов можно считать критическим напряжением».

Эти цитаты свидетельствуют о гораздо большей эффективности работы вертикальных хомутов, чем можно было бы заключить из критики автора. Довольно удивительно, что он столь яростно выступает за использование подвесной системы армирования. Эта разновидность применялась за рубежом в течение многих лет, и многочисленные немецкие эксперименты с практической убедительностью доказали, что подвесная система не столь эффективна, как система, в которой вертикальные хомуты используются в правильном расположении. Примером служит вывод, к которому пришел Мёрш в работе «Eisenbetonbau» по результатам серии испытаний, проведенных им в конце 1906 года:

«Отсюда следует, что при равномерных нагрузках подвесная система армирования не дает никакого повышения безопасности против появления диагональных трещин от растяжения или окончательного разрушения, вызванного ими, по сравнению с прямыми стержнями без хомутов, и что хомуты являются тем более необходимыми».

Опять же, относительно испытаний, проведенных с двумя сосредоточенными нагрузками, он пишет:

«Хомуты, установленные на одном конце, благодаря своей прочности на растяжение препятствовали образованию диагональных трещин и проявили себя как существенные и незаменимые элементы в * * * [подвесной] системе. Однако предел их действия этими экспериментами не раскрывается. * * * В любом случае, из результатов второй группы экспериментов можно сделать вывод, что изгиб арматуры в соответствии с теорией, касающейся диагональных растягивающих напряжений * * *, гораздо эффективнее, чем в соответствии с подвесной теорией, причем в данном случае предельные нагрузки соотносятся как 34: 23,4: 25,6».

По мнению выступающего, большинство разрушений, описанных в Бюллетене № 29 Иллинойской опытной станции университета, которые приписываются диагональному растяжению, на самом деле были вызваны недостаточной анкеровкой верхних концов хомутов.

Несколько лет назад выступающий к собственному удовлетворению продемонстрировал практическую ценность вертикальных хомутов. Было построено несколько балок, идентичных во всех отношениях, за исключением размера проволоки, использованной для армирования стенки. Последняя варьировалась в пять этапов от нуля до круглой проволоки диаметром 3/8 дюйма. Балки аналогичным образом испытывались до разрушения, причем предельная нагрузка и тип разрушения изменялись в очень четкой зависимости от площади вертикальной стали.

Что касается седьмого пункта автора, то выступающий горячо согласен с ним в той части, которая касается критики обычного проектирования неразрезных балок, однако его опыт работы с балками, спроектированными так, как предлагает автор, показывает, что разрушение в конечном итоге произойдет за счет вертикальных трещин, начинающихся от верха балок вблизи опор и идущих вниз, так что они крайне серьезно ставят под угрозу прочность рассматриваемых конструкций. Этот тип разрушения был предсказан выступающим много лет назад, и почти каждая проверка бетонных зданий, возведенных пять лет назад или дольше и спроектированных практически в соответствии с предложением автора, которую он недавно провел, выявила такие опасные особенности, прослеживающиеся напрямую до идей, описанных в докладе. Эти идеи разделяются многими другими инженерами, а также пропагандируются автором. Единственными условиями, при которых выступающий разрешил бы проектирование серии неразрезных балок как простых элементов, было бы их полное отделение друг друга над опорами посредством устройства искусственных швов, получаемых из двойной толщины листового металла или строительного картона. Даже при таких условиях опыт выступающего с отдельно отформованными элементами, изготовленными в цеху и впоследствии смонтированными, показал, что при определенных обстоятельствах может происходить аналогичное верхнее растрескивание из-за вертикальных давлений, вызываемых реакциями на опорах. Очень сомнительно, чтобы действие, описанное автором в отношении типа разрушения, которое предположительно произошло бы при его методе проектирования, выглядело так, как описано им, однако балки, скорее всего, растрескаются, как описано выше, в соответствии с опытом выступающего, так что вся нагрузка, воспринимаемая балкой, будет нестись арматурными стержнями, которые идут из балки в опоры и почти всегда являются совершенно горизонтальными в таких точках. Таким образом, нагрузка будет восприниматься в большей степени сопротивлением стали на сдвиг, чем это возможно иным образом для развития такого типа напряжений. В каждом случае последнее является опасным элементом.

Этот эффект вертикального воздействия устоя на армированную балку был очень заметен в балке, построенной из кирпича и испытанной выступающим, как описано в обсуждении [J] доклада Джона С. Сьюэлла, действительного члена Американского общества инженеров-строителей, на тему «Экономичное проектирование железобетонных систем перекрытий для огнестойких конструкций». Этот эксперимент также во многом показал эффективность вертикальных хомутов.

В том же обсуждении также содержится описание пары балок, испытанных для сравнения, в одной из которых адгезия между бетоном и главными арматурными стержнями была возможна только на верхней половине внешних поверхностей последних стержней, за исключением коротких участков вблизи концов. Однако хомуты использовались. Тот факт, что балка, теоретически обладавшая очень плохой адгезией, разрушилась от сжатия, в то время как аналогичная балка без хомутов, но с наилучшей адгезией и анкеровкой, достижимой за счет использования крупных концевых крюков, разрушилась по сцеплению, заставил выступающего поверить в то, что при обеспечении адгезионного сопротивления верхняя половина стержня гораздо эффективнее нижней половины. Это, по-видимому, дополнительно подтверждается сравнением простых экспериментов на адгезию с экспериментами, полученными на балках.

Выступающий горячо разделяет критику автора касательно количества времени, обычно уделяемого проектировщиками определению адгезионных напряжений, возникающих в бетонных балках, однако, по воспоминаниям выступающего, эти вопросы трактуются в некоторых книгах не так плохо, как можно было бы заключить из слов автора. Например, и Бюллетень № 29 Иллинойского университета, и Мёрш в «Eisenbetonbau» уделяют им значительное внимание.

Девятый пункт, поднятый автором, весьма удачен. Нельзя не подчеркнуть несостоятельность конструкций, выявляемую при осмотре многих тавровых балок.

Однако столь скорого согласия не заслуживает десятый пункт автора. Хотя верно то, что при всех обычных допущениях, за исключением сделанных автором, невозможно получить чрезвычайно простую формулу для сопротивляющегося момента железобетонной балки, тем не менее его формула настолько далека от того, чтобы соответствовать даже с приблизительной точностью большому числу известных и опубликованных экспериментов, что от автора и других сторонников предельной простоты потребовались бы чуть большие навыки математической гимнастики, которые позволят создавать конструкции, являющиеся гораздо более экономичными и в полной мере структурно безопасными по сравнению с теми, которые получились бы в соответствии с его рекомендациями.

Что касается одиннадцатого пункта, касающегося сложной природы формул для дымовых труб и других конструкций более или менее сложного балочного характера, рекомендуется использовать графические методы, разработанные многочисленными немецкими и итальянскими авторами, поскольку они столь же просты, сколь и довольно сырой метод, отстаиваемый автором, и практически полностью совпадают с самыми строгими аналитическими методами.

Что касается двенадцатого пункта автора, касающегося расчетов прогибов, представляется, что они играют столь незначительную роль в проектировании железобетона и требуются настолько редко, что любому инженеру, которому необходимо проводить аналитические исследования возможных прогибов, лучше использовать самый точный анализ, находящийся в его распоряжении, чем прибегать к более простым, но гораздо более приближенным средствам, подобным тем, которые отстаивает автор.

Большая часть критики, содержащейся в тринадцатом пункте автора касательно применения теории упругости при проектировании бетонных арок, оправдана, поскольку инженеры-проектировщики не доводят теорию до ее логического завершения и не принимают во внимание реальные напряжения, которых можно ожидать от незначительных изменений пролета, осадок устоев и непредвиденных величин усадки в арочном кольце или ребрах. Если условия показывают, что такие изменения вероятны, как это происходит почти всегда, если только фундаменты не находятся на хорошей скале, а арочное кольцо не бетонировалось относительно короткими захватками с достаточным временем и приспособлениями для компенсации начальной усадки; или если конструкция не спланирована и сооружение не возведено так, чтобы в устоях были предусмотрены шарниры, действующие во время распалубливания, которые впоследствии расклиниваются или инъектируются для обеспечения жесткой заделки концов арки, — если все эти моменты тщательно не учтены при проектировании и возведении, то по мнению выступающего, теория упругости применима правильно лишь в редких случаях, и использование рекомендуемого автором полигона сил гораздо предпочтительнее и фактически точнее. Но здесь также должна быть последовательность в его использовании, то есть соответствие между методами проектирования и возведения.

Четырнадцатый пункт автора — определение температурных напряжений в железобетонной арке — следует рассматривать в том же ключе, что и описанное в предыдущих пунктах, однако выглядит немного забавно то, что автор в конечном итоге выступает за конструкцию бетонной арки, которая фактически не имеет шарниров, а именно состоящую из практически жестких блоков, после того как он так яростно осудил применение теории упругости.

Тщательный анализ уже имеющихся данных о теплопроводности бетона применительно к таким железобетонным конструкциям, как арки, плотины, подпорные стены и т. д., выполненный в соответствии с хорошо известными, но несколько сложными математическими формулами, описывающими законы теплопроводности и излучения, столь четко сформулированными Фурье, убедил выступающего в том, что вполне в рамках инженерной практики предвидеть напряжения, которые будут возникать в конструкциях простейших форм (по крайней мере, в той мере, в какой на них влияют изменения температуры), и справляться с ними.

Выступающий согласен с критикой автора, содержащейся в пятнадцатом пункте, относительно проектирования стальной арматуры в колоннах и других сжатых элементах. Хотя могут возникать вопросы относительно ложности или истинности теории, лежащей в основе определенных типов конструкций, несомненно то, что некоторые схемы компоновки несомненно приводят к проектам с опасными свойствами. Выступающий несколько раз обращал внимание на этот пункт в докладах и обсуждениях и в своей практике неизменно требует, чтобы шаг спиралей, хомутов или поперечных связей был во много раз меньше того, который обычно требуется строительными нормами и встречается почти в каждой бетонной конструкции. Мёрш в своей книге «Eisenbetonbau» обращает внимание на то, что следует устанавливать очень четкие ограничения на максимальный размер продольных стержней, а также на их минимальные диаметры и на максимальный шаг поперечных связей, если колонны в значительной степени армированы продольными элементами. Он доходит до того, что заявляет:

«Из * * * [полученных результатов] видно, что увеличение площади продольного армирования не приводит к такому росту разрушающей нагрузки, который указывался бы формулой. * * * В неопытных руках эта формула может породить конструкции, не обладающие достаточной безопасностью».

Опять же, в отношении шага спиралей и их комбинации с продольными стержнями в связи с некоторыми испытаниями, проведенными Мёршем, вывод звучит следующим образом:

«В целом эксперименты доказывают, что при увеличении прочности спиралей их шаг должен быть уменьшен, а площадь поперечного сечения или количество продольных стержней — увеличены».

В большинстве случаев шаг спиралей или хомутов оказывается совершенно чрезмерным, и из разговоров с Консидером выступающий понимает, что таково же мнение и самого изобретателя.

Выступающий использует схему, упомянутую автором в отношении проектирования плоских плит, опертых более чем с двух сторон (отмеченную в шестнадцатом пункте), а именно разделение площади на полосы, моменты которых определяются так, чтобы получались расчетные прогибы, равные в двух полосах, идущих во взаимно перпендикулярных направлениях в каждой точке пересечения. Однако этот метод требует большого объема аналитической работы для любого частного случая, и выступающий несколько удивлен, что автор не может порекомендовать какой-либо более простой метод для реализации своей общей схемы предельного упрощения методов и проектирования.

Если вообще предполагается использовать наблюдения прогибов, теории и формулы, то определенно следует принимать во внимание фактические осадки и прочие прогибы, неизменно происходящие в природе в точках опирания. Эти изменения уровней или уклонов (либо того и другого) фактически весьма существенно изменяют напряжения по сравнению с их обычным расчетом, и при любых строгих проектных работах их следует учитывать.

В целом выступающий считает, что автор причислил себя к категории большинства иконоборцев, поскольку переборщил с целью. Тем не менее, кажется, есть очень важный пункт, которого он коснулся, а именно недостаток внимания, проявляемый большинством проектировщиков к тем элементам, которые ближе всего соответствуют так называемым «деталям» стальных конструкций и имеют столь же важное значение в железобетоне, как и в стали. Подобрать сечение простой железобетонной балки в ее узле для сопротивления заданному моменту — дело сравнительно нехитрое, но выполнение этого пункта работы является лишь началом долгого пути, который должен пролегать через рассмотрение каждой детали, не последними по важности среди которых являются такие элементы, как большинство из шестнадцати пунктов, поднятых автором.

Автор оказал профессии большую услугу, подняв эти вопросы, и хотя выступающий не разделяет его взглядов полностью по всем пунктам, он тем не менее хочет выразить искреннюю благодарность за инициирование того, что, как хочется надеяться, станет исчерпывающим обсуждением действительно жизненно важного вопроса конструирования узлов железобетонных проектных работ.

Альбин Х. Бейер, эсквайр. — Г-н Гудрич очень четко продемонстрировал эффективность вертикальных хомутов. Поскольку г-н Годфри заявляет, что объяснения принципа действия хомутов бросаются в глаза своим отсутствием в литературе по железобетону, выступающий попытается объяснить их работу в железобетонной балке.

Хорошо известно, что внутренние статически неопредедимые условия в железобетонных балках в некоторой степени изменяются с интенсивностью прямых или нормальных напряжений в стали и бетоне. Чтобы выявить свою мысль, выступающий проследит в такой балке изменения внутренних статических условий, обусловленные возрастающими вертикальными нагрузками.

Fig. 8.

Пусть рис. 8 представляет собой балку, армированную горизонтальными стальными стержнями такого диаметра, при котором исключена возможность разрушения из-за отсутствия сцепления бетона со сталью. Балка подвергается воздействию вертикальных нагрузок ΣP. При малых удельных напряжениях в бетоне нейтральная поверхность nn находится приблизительно посередине балки. Будем постепенно увеличивать нагрузки ΣP до тех пор, пока сталь не достигнет относительного удлинения от 0,01 до 0,02 процента, что соответствует напряжениям растяжения в стали от 3000 до 6000 фунтов на кв. дюйм. На этой стадии обычный бетон достиг бы своего предельного удлинения. Однако известно, что железобетон хорошего качества способен выдерживать без разрушения гораздо большие удлинения; испытания показали, что его предельное удлинение может достигать 0,1 процента, что соответствует растяжениям в стали 30 000 фунтов на кв. дюйм.

В железобетонных конструкциях трещины от растяжения обычно появляются при гораздо более низких удельных напряжениях в стали. Основная причина этих трещин заключается в следующем: железобетон, схватывающийся на сухом воздухе, претерпевает значительную усадку в течение первых нескольких дней, когда он обладает очень малым сопротивлением. Эта тенденция к усадке, которой противодействует арматура в то время, когда бетон еще не обладает необходимой прочностью или пластичностью, вызывает невидимые трещины или плоскости ослабления в бетоне. Эти трещины раскрываются и становятся видимыми при очень малых удельных напряжениях в стали.

Увеличим вертикальные нагрузки ΣP, и нейтральная поверхность поднимется, а в бетоне ниже нейтральной поверхности появятся мелкие трещины от растяжения (рис. 8). Эти трещины наиболее многочисленны в центральной части пролета, где они почти вертикальны. Они уменьшаются в количестве по концовкам пролета, где они слегка отклоняются от перпендикуляра к центру пролета. Образование этих трещин растяжения в бетоне сразу же разгружает его от состояния сильного напряжения.

Невозможно предсказать удельное напряжение растяжения в стали, при котором начинают формироваться эти трещины. Их можно обнаружить, хотя они зачастую невидимы, когда удельные напряжения растяжения в стали составляют всего от 10 000 до 16 000 фунтов на кв. дюйм. Как только образуются трещины от растяжения (пусть и невидимые), нейтральная поверхность приближается к тому положению в балке, которое ей отводится общей теорией изгиба при пренебрежении растяжением в бетоне. Внутренние статические условия в балке теперь изменяются настолько, что бетон ниже нейтральной поверхности перестает быть сплошным. Общая теория изгиба больше не может применяться для расчета напряжений в стенке.

Для анализа развившихся внутренних статических условий выступающий рассмотрит в качестве свободного тела заштрихованную часть балки, показанную на рис. 8, которая лежит между двумя трещинами от растяжения.

Fig. 9.

На рис. 9 показаны все силы, действующие на это свободное тело Cb b'C'.

В любом сечении пусть

C or C' represent the total concrete compression;

T or T' represent the total steel tension;

J or J' represent the total vertical shear;

P represent the total vertical load for the length, b - b';

и пусть ΔT = T' - T = C' - C обозначает общий поперечный сдвиг для длины b - b'.

Предполагая, что трещины от растяжения простираются до нейтральной поверхности nn, та часть балки Cb b'C' работает как консоль, защемленная в ab и a'b' и подвергающаяся воздействию нескомпенсированного натяжения стали ΔT. Вертикальный сдвиг J воспринимается главным образом бетоном выше нейтральной поверхности, и лишь очень малая его часть передается стальной арматурой. В случае плоских стенок трещины от растяжения являются предшественниками внезапных так называемых разрушений от диагонального растяжения, производимых скалыванием ниже нейтральной поверхности бетонных консолей. Логическим методом армирования этих консолей является введение вертикальной стали в растянутую зону. Вертикальная арматура для своей эффективности должна быть хорошо анкерована как в верхней, так и в нижней частях балки. Практика решила эту проблему путем использования вертикальной стали в виде хомутов, то есть U-образных стержней. Горизонтальная арматура лежит в нижней части U.

Недостаточное внимание уделяется надлежащей анкеровке верхних концов хомутов. Они должны глубоко заходить в зону сжатия балки, где должны быть надежно заанкерованы. Они не должны располагаться слишком близко к поверхности балки. Они не должны находиться слишком далеко друг от друга и должны иметь достаточное поперечное сечение для развития необходимых растягивающих усилий при умеренных удельных напряжениях. Слишком высокие рабочие напряжения растяжения в хомутах вызывают локальное разрушение консолей и придают балке вид разрушения от диагонального растяжения. Их распределение должно строго следовать распределению вертикального или горизонтального сдвига в балке. Практика должна опираться на эксперимент для получения данных о размере и распределении хомутов для достижения максимальной эффективности.

Максимальное напряжение сдвига в бетонной балке обычно вычисляется по формуле:

(1)

Где d — расстояние от центра арматурных стержней до сжатой поверхности балки:

b — ширина полки, а V — общий вертикальный сдвиг в сечении.

Это уравнение дает весьма неустойчивые результаты, поскольку оно основано на сплошной стенке. Для несплошной стенки оно должно быть изменено на

(2)

В этом уравнении K b d представляет собой площадь бетона в сжатой зоне. Значение K приблизительно равно 0,4.

Три большие бетонные балки с армированием стенки, испытанные в Иллинойском университете [K], развили среднее максимальное сопротивление сдвигу 215 фунтов на кв. дюйм, рассчитанное по Уравнению 1. Уравнение 2 дало бы 470 фунтов на кв. дюйм.

Три тавровые балки с полками размером 32 на 3-1/4 дюйма и стенками толщиной 8 дюймов, испытанные в Иллинойской опытной станции университета, показали максимальное сопротивление сдвигу соответственно 585, 605 и 370 фунтов на кв. дюйм. Они не разрушились по сдвигу, хотя, по-видимому, развивали максимальные скалывающие напряжения, которые были почти в три раза выше, чем у упомянутых прямоугольных балок. Поскольку бетон и арматура стенки были идентичными, расхождение должно кроме того иметь иную причину. Исходя из непрерывной бетонной стенки, сопротивления сдвигу составляют соответственно 385, 400 и 244 фунта на кв. дюйм. Поскольку ни одна из них не разрушилась по сдвигу, предельное сопротивление бетона сдвигу должно быть значительно выше любого из приведенных значений.

Около тринадцати лет назад профессор А. Консидер разработал теорию конструкций с фермами с открытой стенкой. Под фермой с открытой стенкой выступающий понимает балку, которая имеет нижний и верхний пояса, соединенные стойками. Было построено несколько балок этого типа, значительно превосходящих сплошные балки по длине. Теория балки с открытой стенкой, предполагая, что стойки шарнирно оперты на нижних концах, применима к бетонной балке, армированной хомутами. Если предположить, что промежутки между стойками балки становятся постоянно более узкими, они превращаются в трещины от растяжения бетонной балки.

Джон С. Оструп, чл. Американского общества инженеров-строителей. — Автор оказал большую услугу профессии, представив эту работу. В своем первом пункте он упоминает две конструкции железобетонных балок и, по сути, осуждает третью конструкцию, о которой выступающий упомянет позже. Упомянутые конструкции следующие: во-первых, железобетонная балка, выполненная в виде стержня с отдельными бетонными блоками, уложенными поверх него без соединения — такая балка имеет прочность только за счет стержня. Это чисто подвесная или вантовая система, и блоки не выполняют никакой функции, а просто увеличивают нагрузку на стержень и напряжения в нем.

Второй вариант автора — это его собственное изобретение, которое предлагается внедрить профессиональному сообществу в целом. Это фактически та же система, что и первая, за исключением того, что блоки являются непрерывными и, предположительно, защемленными по концам. Когда они так защемлены, бетон будет воспринимать сжимающие напряжения и определенную часть сдвига, а оставшаяся часть сдвига передается на стержень от бетона над ним, но только через трение. Между тем, сопротивление трению между стальным стержнем и бетонной балкой не является тем фактором, на который следует полагаться в современных инженерных проектах.

Третий метод используется практически всеми компетентными проектировщиками, и выступающему кажется, что, осуждая общую практику текущих железобетонных конструкций по шестнадцати пунктам, автор мог бы сэкономить свое время и труд, осудив их все в одном пункте.

Основополагающим принципом проектирования железобетона, по-видимому, является адгезия, или сцепление, между сталью и бетоном, и именно оно стремление заставить эти два материала действовать совместно. Этот вопрос освещен недостаточно, и ожидалось, что г-н Бейер затронет его при иллюстрации определенных внутренних статических условий. Этот принцип в основном охватывает пятый пункт автора, в котором упоминаются хомуты, и снова первый пункт, в котором он задает вопрос: «Не соблаговолит ли какой-нибудь сторонник этого типа конструкции указать, где можно найти эту площадь?»

Чтобы четко понять, как бетон работает во взаимосвязи со сталью, необходимо проанализировать следующий вопрос: когда стальной стержень заделан в массивный блок бетона и этот стержень подвергается растяжению, какими будут напряжения в стержне и окружающем бетоне?

Ответ будет проиллюстрирован со ссылкой на рис. 10. Необходимо понимать, что допускаемые напряжения должны выбираться так, чтобы как бетон, так и сталь могли испытывать напряжения в одном относительном соотношении. Предполагая, что растягивающее напряжение в стали составляет 16 000 фунтов на кв. дюйм, а значение сцепления — 80 фунтов, простая формула покажет, что длина заделки или та часть стержня, которая будет работать, должна быть равна 50 диаметрам стержня.

Fig. 10.

Когда стержень подвергается растяжению, как показано на рис. 10, какими будут напряжения в окружающем бетоне? Наибольшее напряжение приходится на стержень в точке его выхода из бетона, где оно является максимальным, и оно будет уменьшаться от этой точки внутрь до тех пор, пока общее напряжение в стали не распределится по окружающему бетону. В этой точке стержень будет испытывать напряжения лишь на участке длиной, равной 50 диаметрам, независимо от того, насколько далеко за пределы этой длины может простираться стержень.

Распределение напряжения от стального стержня к бетону может быть представлено конусом, основание которого находится на внешней грани блока, поскольку напряжения будут равны нулю на расстоянии 50 диаметров вглубь и будут возрастать в определенном соотношении к грани блока, а также во всех промежуточных точках будут уменьшаться в радиальном направлении от стержня наружу.

Интенсивность максимального напряжения, передаваемого на бетон, представлена заштрихованной областью на рис. 10, причем ординаты, измеренные перпендикулярно стержню, указывают на максимальное сопротивление, оказываемое бетоном в любой точке.

Если бы бетон имел постоянный модуль упругости при изменяющемся напряжении и если бы оба материала имели одинаковый модуль, треугольник напряжений ограничивался бы прямыми линиями (показанными пунктиром на рис. 10); но поскольку это не так, переменные модули изменят треугольник напряжений таким образом, что ограничивающие линии будут стремиться напоминать параболические кривые.

Построенный таким образом треугольник будет в масштабе представлять интенсивность напряжения в бетоне, и если ординаты указывают на напряжения, превышающие те, которые бетон может выдержать, некоторая часть будет разрушена, отломится, и не произойдет ничего более серьезного, кроме того, что этот треугольник напряжений приспособится и захватит стержень дальше вглубь. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнут конец стержня, после чего треугольник по мере укорочения приобретет гораздо большую максимальную глубину; или, другими словами, деструкция бетона здесь будет происходить очень быстро, и стержень будет выдернут.

В четвертом пункте автор преуменьшает значение стержней сдвига и заявляет: «Не дается никакого намека на то, работают ли эти стержни на сдвиг или на растяжение». На самом деле они не работают ни на сдвиг, ни полностью на растяжение, они просто изгибаются между центрами результирующих сжимающих усилий, как показано на рис. 12, и кроме того, слегка напряжены на растяжение между этими двумя точками.

Fig. 11.

На рис. 10 треугольник напряжений показывает распределение и интенсивность сопротивления бетона силе, действующей параллельно стержню. Подобный треугольник (рис. 11) может быть построен для демонстрации сопротивления стержня и результирующего распределения в бетоне силе, перпендикулярной стержню. Здесь первоначальная сила вызвала бы чистый сдвиг в стержне, если бы последний был зафиксирован в своем положении. Поскольку это невозможно, сила будет разложена на две составляющие, одна из которых вызовет растягивающее напряжение в стержне, а другая пройдет через центр тяжести эпюры сжимающих напряжений. Это показано на рис. 11, который в остальном понятен сам по себе.

Fig. 12.

Стержни очень редко располагаются в таком положении, но там, где этого нельзя избежать, например, в строительных швах посередине плит или балок, они служат очень хорошей цели; однако для получения наилучшего эффекта они должны располагаться ближе к центру плиты, как показано на рис. 12, а не ближе к верху, как утверждают некоторые авторы.

Если бетон перенапряжен в точках, где стержень стремится изогнуться, то есть если стержни расположены слишком далеко друг от друга, за этим последует разрушение; и по этой причине они должны быть достаточно длинными, чтобы бетон охватывал более 50 диаметров.

Это подводит нас к седьмому пункту автора относительно перенапряжения бетона в месте примыкания стержней диагонального растяжения, или хомутов, к нижней арматуре.

Fig. 13.

По аналогии с вышесказанным легко построить треугольники напряжений и найти интенсивность напряжений в точках максимума, фактически в любой точке вдоль стержней растяжения и нижнего пояса. Это показано на рис. 13. Эти треугольники напряжений будут начинаться на стержне на расстоянии 50 диаметров назад от рассматриваемой точки, и, хотя автор указал на рис. 1, что напряжены только два из трех стержней, некоторое напряжение неизбежно должно возникать и в нижнем стержне слева от узла сопряжения из-за деформации, которая происходит в любой балке вследствие изгиба. Следовательно, все три стержня в точке их соединения находятся под напряжением, и треугольники могут быть построены соответственно.

Можно заметить, что бетон будет сопротивляться сжимающим составляющим не в какой-то конкретной точке, а по всей длине различных стержней с интенсивностью, показанной треугольниками напряжений; кроме того, некоторые из этих треугольников будут перекрываться, и, следовательно, происходит определенная перенастройка или наложение напряжений.

Часть, которая откладывается ниже нижних стержней, вероятно, не будет работать, если под арматурными стержнями и по бокам нет достаточного количества бетона, и, поскольку в обычной конструкции это не так, весьма вероятно, как отметил г-н Гудрич, что бетон под стержнями играет второстепенную роль и показанный в настоящее время под стержнем треугольник должен быть частично исключен.

Треугольники на рис. 13 показывают интенсивность напряжений в бетоне в любой точке или в любом сечении, где это требуется. Они убедительно показывают, где располагаются составляющие в бетоне, их связь с растягивающими напряжениями в стержнях и, кроме того, что они действуют лишь в общих чертах перпендикулярно друг другу. Это согласуется с теорией балок, согласно которой в любой точке стенки существуют растягивающие и сжимающие напряжения равной интенсивности и перпендикулярные друг другу, хотя в неоднородной стенке распределение несколько отличается.

Определив интенсивность напряжений в точке сопряжения, можно сказать, требуется ли сцепление между хомутами и нижними стержнями, и оно, по-видимому, не требуется там, где хомуты вертикальны.

Представляется также возможным определить, в каком направлении, если таковое требуется, следует выполнять изгиб в наклонных хомутах. Предполагается, хотя это и не указано прямо, что изгибы должны быть направлены от центра вверх к концу балки, но осмотр треугольников напряжений (рис. 13) покажет, что интенсивность напряжений на противоположной стороне точно такая же, и вполне вероятно, что если бы потребовались какие-либо изгибы для уменьшения максимального напряжения в бетоне, их с равным успехом следовало бы делать со стороны, ближайшей к опоре.

Из треугольников напряжений можно также показать, что если бы хомуты были вертикальными, а не наклонными, напряжение в бетоне с обеих сторон было бы практически одинаковым, и, как следствие, вертикальные хомуты предпочтительнее.

Следующий вопрос, поднятый автором, охвачен в его седьмом пункте и касается изгибающих моментов. Он заявляет: «* * * изгибающие моменты в так называемых неразрезных балках подгоняются с помощью ухищрений, чтобы свести их к тому уровню, который хотелось бы иметь проектировщику. Это почти превратилось в вопрос вкуса, * * *».

Автор как бы намекает, что такие манипуляции неправильны. На самом деле это абсолютно допустимо и правомерно в каждом случае проектирования балок или ферм, то есть с точки зрения распределения напряжений, хотя эти «ухищрения» в практике ограничиваются соображениями экономичности.

В серии опертых по концам балок изгибающие моменты колеблются от (wl^2)/8 в центре каждого пролета до нуля на опорах, а в серии консолей — от нуля в центре пролета до (wl^2)/8 на опорах. Между этими двумя крайностями проектировщик может распределять, корректировать или изменять их по своему усмотрению, при условии, что в своем проекте он делает надлежащий запас на соответствующее смещение точек перегиба. Если бы это было не так, как обычные фермы мостов, имеющие максимальный изгиб в центре, могли бы сопоставляться с теми, в которых, подобно аркам, изгиб в этой точке считается отсутствующим?

В своем десятом пункте автор предлагает метод простого проектирования путем отказа от сложных формул, учитывающих фактическую совместную работу двух материалов. Он утверждает, что идеальная конструкция может быть получена таким же образом, то есть с помощью тех же формул, что и для обычных прямоугольных балок; однако, делая это, он, очевидно, забывает, что нейтральная ось не находится рядом с центром находящейся под напряжением железобетонной балки; фактически, при проценте армирования, обычно используемом при проектировании — колеблющемся от трех четвертей до 1,5% — нейтральная ось при нагружении балки смещается на 26–10% высоты балки выше центра. Следовательно, низкий процент стального армирования приведет к сильному смещению нейтральной оси, так что проект, основанный на формулах, пропагандируемых автором, будет содержать либо перерасход материалов, либо перенапряжение бетона, либо недонапряжение стали; по сути, погрешность в проектировании составит от 10 до 26 процентов. Подобные ошибки, поистине, не рекомендуются хорошими инженерами.

Последний вопрос, который обсудит выступающий — это упругая арка. Теория упругой арки в настоящее время настолько хорошо изучена и предлагает такое простое и, можно сказать, изящное и самоконтролируемое решение проектирования арки, что она имеет множество преимуществ и практически лишена недостатков других методов.

Утверждение автора о том, что сегменты арки могут быть составлены из свободных блоков и впоследствии сцементированы вместе, не может быть поддержано выступающим, поскольку при таком цементировании при приложении нагрузки произойдет смещение линий сопротивления. Выступающий не утверждает, что арки удерживаются цементом или раствором, соединяющим клинчатые камни, но линии давления будут существенно изменены, и одни и те же расчеты не применимы как к ненагруженной, так и к нагруженной арке.

Совершенно верно, как заявляет автор, что несколько кубических ярдов бетона, уложенных в кольцо, укрепят арку больше, чем такое же количество, добавленное к устоям, при условии, однако, что этот материал будет уложен правильно. Никакой пользы не может принести попытка укрепить конструкцию путем хаотичного размещения армирующего материала. Это испробовали любители в мостостроении, и в таких случаях материал либо увеличивал расстояние от нейтральной оси до крайних волокон, тем самым уменьшая первоначальный момент сопротивления сечения, либо вызывал смещение нейтральной оси, за которым следовал большой изгибающий момент; любой из этих методов ослаблял элементы, которые он пытался усилить. Другими словами, простое добавление материала не всегда укрепляет конструкцию, если он не установлен в правильном положении, а если он установлен таким образом, то он должен располагаться по всей поверхности соразмерно напряжениям, то есть расчетные напряжения должны быть снижены.

Автор критикует железобетонные конструкции на том основании, что формулы и теории, касающиеся их, еще не до конца разработаны. Это совершенно верно по той простой причине, что в их основе лежит так много неопределенных элементов: во-первых, переменная величина модуля упругости, который в бетоне изменяется обратно пропорционально напряжению; и, во-вторых, тот факт, что нейтральная ось в железобетонной балке при меняющемся напряжении перемещается. Существует также много других элементов оценки, которые, хотя и важны, но неопределенны.

Тот факт, что формулы установлены на определенных допущениях, не является поводом для их осуждения. Выступающий может добавить, что в теоретической механике мало формул, которые не были бы основаны на каком-то допущении, и до тех пор, пока вариации таковы, что диапазон их известен, можно выводить совершенно надежные формулы и строить по ним абсолютно безопасные сооружения.

В последнее время появилось много теоретиков, жалующихся на проектирование железобетона. Выступающему кажется, что подобные жалобы не могут принести никакой пользы. Железобетонные конструкции строятся во все возрастающих количествах; они занимают давно пустующую нишу; в настоящее время они оказывают большую услугу человечеству; и им суждено охватить еще более полезную сферу применения. Железобетон, несомненно, докажет в будущем, что доверие, которое большинство инженеров и других лиц возлагает на него в настоящее время, полностью заслужено.

Гарри Ф. Портер, мл. чл. Американского общества инженеров-строителей (в письме). — Г-н Годфри выдвинул несколько интересных и уместных тезисов, которые в целом обоснованы; но в своем рвении он впал в заблуждение, переубедив самого себя в серьезности некоторых из выдвигаемых им положений; с другой стороны, он не углубляется в другие вопросы, а некоторые заблуждения оставляет без внимания. Между тем он кажется несколько несправедливым к профессиональному сообществу в целом, в котором над этой проблемой работают много увлеченных, способных людей, людей, которые не являются простыми теоретиками, но прошли суровую школу практического опыта, где тонкости теории имеют мало значения, но здравый смысл при проектировании значит очень многое — не говоря уже о тех самоотверженных энтузиастах развития этого ремесла, исследователях из колледжей и лабораторий.

Инженеры единодушно согласятся с г-ном Годфри в том, что в средней текущей практике многое ошибочно, многое в учебниках вводит в заблуждение, если не является ошибочным, и что все еще есть много проектировщиков, неспособных мыслить в категориях нового материала в отрыве от одежд древесины и конструкционной стали, и чьи проекты поэтому громоздки и непрактичны. Однако автор не может согласиться с автором в том, что практика настолько кардинально ошибочна, как ему кажется. Он также не полностью согласен с г-ном Годфри в его «конструктивной критике» тех практик, в отношении которых он разделяет мнение об их ошибочности.

То, что г-н Годфри не видит никакой пользы в вертикальных хомутах или U-образных стержнях, удивительно для практического инженера. Невольно возникает вопрос: «Мог ли обладатель этого мнения когда-либо пройти через опыт монтажа стали на объекте или хотя бы наблюдать за этой операцией?» Если да, то он должен был найти какое-то применение тем небольшим элементам, которые он заявляет игнорировать полностью.

На самом деле U-образные стержни выполняют следующие очень полезные и незаменимые функции:

(1). — При правильном изготовлении и размещении они служат седлом, на которое опирается горизонтальная сталь, тем самым обеспечивая правильное расположение последней во время бетонирования, что является немаловажной функцией в столь сугубо практическом типе конструкций. Для выполнения этой цели хомуты должны изготавливаться так, как показано на Пластине III. Они должны быть каким-либо образом зафиксированы от смещения при ударе бетона. Очень хороший способ добиться этого — нанизать их на продольный стержень, уложенный в изгиб на верхнем конце. Г-н Годфри, отстаивая стержни в виде тетивы лука, анкеруемые по концам шайбами и гайками, не указывает, как они должны быть установлены. Автор, имея опыт укладки стали, считает, что это было бы очень сложно, если не невыполнимо — устанавливать их таким образом; но если предусмотреть седло из U-образных стержней, задача становится простой.

(2). — Хомуты также служат связью, соединяющей стенку балки с ее полкой — вышележащей плитой. Последняя в лучшем случае не слишком надежно прикреплена к стенке одной лишь адгезией бетона, без помощи стали. Тавровые балки используются очень широко, поскольку их конструкция одобрена здравым смыслом, так как невозможно отлить стенку и плиту так, чтобы в плоскости их сопряжения была такая же прочность, как и везде, из-за неизбежности неравномерной осадки вследствие диспропорции их высоты. Существует также вероятность того, что вопреки спецификациям между заливкой двух частей будет временной интервал, и таким образом возникнет плоскость слабости, где, к сожалению, силы, стремящиеся вызвать сдвиг верхней части балки относительно нижней (горизонтальный сдвиг), достигают максимума. Поэтому для компенсации этой тенденции необходимо иметь определенное количество вертикальной стали, расположенной так, чтобы она огибала основные арматурные элементы снизу и уходила высоко в полку (плиту), обеспечивая тем самым весьма надежное сцепление в ней. Загиб U-образных стержней, как показано на Пластине III, обеспечивает очень эффективное зацепление в бетоне плиты, и это еще больше усиливается распределяющим или анкерующим действием продольных стержней подвески. Таким образом, эти продольные элементы, помимо удержания U-образных стержней в проектном положении, также повышают их эффективность. Они служат еще одной цели в качестве удобнейшей опоры для стержней плиты, принуждая их занимать правильное положение над опорами и тем самым автоматически обеспечивая полный и надлежащий запас на обратные напряжения. Более того, они работают на сжатие в пределах средней половины и помогают при растяжении к концам пролета.

Таким образом, используя U-образные стержни указанного типа в сочетании с продольными стержнями, как описано, тщательно связывая между собой составные части балки в вертикальной плоскости, достигается заметное увеличение жесткости, если не прочности. Раз это так, кто может оспаривать полезность U-образного стержня?

Разумеется, вблизи концов, в случае реализации непрерывности работы, при которой напряжения меняют знак, U-образные стержни необходимо перевернуть, хотя часто инверсия не является обязательной для описанного типа U-образного стержня, поскольку достаточно простого зацепления верхних концов за верхнюю горизонтальную сталь.

То, действуют ли U-образные стержни совместно с горизонтальной и диагональной сталью, образуя ферменные системы, относительно неважно; по всей вероятности, имеет место некоторое подобное действие, которое вносит определенный вклад в общую прочность, но в худшем случае оно имеет второстепенное значение. Замечания г-на Годфри об ошибочности ферменного действия кажутся вполне обоснованными, но его выводы из этого — о том, что U-образные стержни не выполняют никакой функции — непрактичны.

Количество необходимых U-образных стержней также в значительной степени является вопросом практики, хотя и поддается расчету. Практика показывает, что они должны располагаться на расстоянии друг от друга не больше рабочей высоты элемента и расставлены чаще или выполнены более массивными к концам, чтобы соответствовать нарастающему сдвигу. Им требуется такое частое расположение, чтобы служить адекватным седлом для главных стержней, а также обеспечивать вместе с более легкими «связующими» стержнями надлежащую поддержку для стержней плиты. Они должны обладать необходимой жесткостью на изгибах, чтобы нести свою нагрузку без заметного провисания; будет обнаружено, что 5/16 дюйма — это примерно минимальный практический размер, а 1/2 дюйма — это максимум, который необходим даже для очень глубоких балок с тяжелым армированием.

Если бы размер и количество U-образных стержней определялись теорией, их должно было бы быть достаточно для восприятия не менее 75% горизонтального сдвига, причем предполагается, что сцепление бетона достаточно для остальной части.

Вблизи концов, разумеется, наклонная сталь, получаемая путем отгиба вверх некоторых из горизонтальных стержней, если она заведена далеко за опору для обеспечения достаточной анкеровки или если предусмотрена иная эквивалентная анкеровка, помогает воспринимать горизонтальный сдвиг.

Заделка крупного камня в тело балки, охватывающая, так сказать, нейтральную плоскость и образующая тем самым замок между полкой и стенкой, также может рассматриваться как существенная помощь в восприятии горизонтального сдвига, тем самым разгружая U-образные стержни. Это фактор прочности реальной работы, который теория не принимает во внимание, и автором он, без сомнения, был бы расценен как незначительный; тем не менее это делается каждый день с отличными результатами.

Работа этих различных факторов — U-образных стержней, диагональной стали и заделанного камня — в бетонной балке аналогична работе болтов или шпонок в случае усиленных деревянных балок. Можно предположить для наглядности, что бетонная балка состоит из ряда наложенных друг на друга слоев; в этом случае функция жесткого материала, пересекающего эти различные слои по нормали и хорошо анкерованного сверху и снизу в качестве объединителя элемента, очевидна — он действует подобно множеству болтов, соединяющих наложенные друг на друга доски, образующие балку. Разумеется, такого слоения в действительности не существует, хотя всегда имеются зарождающиеся силы, стремящиеся вызвать его; они могут проявляться и проявляются временами в виде фактического разделения в горизонтальной плоскости на стыке плиты и стенки, обычно являющейся плоскостью наибольшей слабости — вследствие метода бетонирования — а также максимального горизонтального сдвига. Балки, испытанные до разрушения, почти неизменно образуют трещины в этой зоне. Тогда естественным образом возникает вопрос: если U-образные стержни не выполняют никакой функции, что будет противодействовать этим горизонтальным раскалывающим силам? Напротив, тавровые балки, адекватно армированные U-образными стержнями, судя по всему, защищены в этом отношении; следовательно, U-образные стержни, хотя, возможно, и добавляющие немного к прочности, если оценивать ее по предельной несущей способности, на самом деле должны оказывать значительную помощь в пределах эксплуатационных нагрузок за счет повышения жесткости и предотвращения зарождения трещин вдоль плоскости слабости, которые могут быть вызваны ударными или вибрационными нагрузками. Поэтому U-образные стержни, далёкие от избыточности или ошибочности, практически, если не теоретически, незаменимы.

В настоящее время существует значительное разногласие во мнениях относительно точной природы напряженного состояния в железобетонной балке. Несомненно, работа в монолитных элементах бетонной конструкции отличается от работы в простых по характеру работы, незащемленных элементах деревянных или стальных конструкций; поскольку в монолитных элементах по закону непрерывности в работу должны вступать обратные напряжения. Для компенсации этих напряжений необходимо предусмотреть армирование, иначе в местах их возникновения появятся трещины во вред внешнему виду конструкции, если не ее полезности. Монолитные бетонные конструкции должны быть настолько хорошо связаны над опорами, чтобы появление трещин при эксплуатационных нагрузках было невозможным, а при испытаниях до разрушения разрушение должно происходить путем постепенного прогиба элемента, подобно прогибу старой корзины. Только тогда и только в этом случае можно сказать, что конструкция армирована адекватно.

В своем стремлении расположить сталь по форме цепной линии с концевой анкеровкой автор более прав, чем в других своих положениях. Несомненно, в каждой бетонной конструкции следует пытаться приблизить расположение к этой линии. В плитах это может быть достигнуто простым подъемом стержней над опорами, когда при достаточной гибкости они примут естественный провис, который практически идеален; или, если они слишком жесткие, их можно согнуть так, чтобы они примерно соответствовали этому положению. В плитах также армирование может быть сделано практически непрерывным путем использования длин, охватывающих несколько пролетов, а в местах стыков — за счет больших нахлесток. В балках задача несколько сложнее, так как невозможно, за редким исключением, выгнуть сталь в дугу и непрерывно пустить ее через несколько опор; но всю или часть горизонтальной стали можно отогнуть вверх примерно в точке четверти пролета, перевести через опоры в соседние пролеты и заанкерить там, опустив вниз примерно под тем же углом, под которым она отогнута вверх на подходе, а затем загнув концы в крюки.

Plate III.—Junction of Beam and Wall Column. Reinforcement in Place in Beam, Lintel, and Slab up to Beam. Note End Anchorage of Beam Bars.

Редко возникает необходимость принимать предложенную автором схему, а именно с резьбовым концом, опорной шайбой и гайкой для удержания шайбы на месте, хотя это иногда целесообразно, но не абсолютно необходимо в концевых пролетах, где продолжение в соседний пролет исключено. В концевых пролетах обычно достаточно сделать двойной обратный изгиб стержней, как показано на Пластине III, и, возможно, зацепить крюки за горизонтальную сталь. Если сталь уложена таким образом, будет достигнуто практическое приближение к цепной линии, сталь будет вполне задействована на всей длине ее заделки, а конструкция будет защищена от трещин. В этом случае также в гораздо меньшей степени полагаются на целостность сцепления; по сути, если бы сцепления не было, конструкция все равно развивала бы большую часть своей прочности, хотя прогиб при тяжелой нагрузке мог бы быть относительно большим.

У автора был один случай из практики, подтверждающий этот тезис. При распалубке балки, армированной по указанному методу, было обнаружено, что из-за скученности стержней внизу в сочетании с чуть более жесткой смесью на нижней стороне балки почти не было бетона для захвата стали на участке между точками отгиба вверх, то есть примерно для средней половины элемента; следовательно, было решено испытать эту балку. Сначала была приложена фактическая эксплуатационная нагрузка, при этом никаких прогибов, трещин или проскальзывания стержней заметно не было; однако по мере продолжения нагрузки начался прогиб, который быстро возрастал при небольших приращениях нагрузки, в районе среднего сечения раскрылся ряд тонких трещин, доходивших до нейтральной плоскости, и сталь проскользнула ровно настолько при натяжении, чтобы разрушить то сцепление, которое было изначально из-за контакта бетона сверху. При трехкратной временной нагрузке или 450 фунтах на кв. фут прогиб, судя по всему, достиг максимума, составив около 5/16 дюйма при расстоянии в свету между опорами 20 футов; и по мере увеличения нагрузки до 600 фунтов на кв. фут не наблюдалось никакого заметного увеличения ни прогиба, ни трещинообразования; после чего, поскольку заказчик был удовлетворен, испытания прекратили. Нагрузка была уменьшена до трехкратной эксплуатационной (450 фунтов) и оставлена на ночь; на следующее утро при отсутствии обнаруживаемых изменений балка была признана надежной. При снятии нагрузки балка восстановила все свои свойства, кроме примерно 1/8 дюйма прогиба, после чего был произведен ремонт путем прикрепления легкой просечно-вытяжной сетки к обнаженным стержням и оштукатуривания до формы. Хотя прошло почти три года, никаких неблагоприятных признаков не наблюдалось, и заказчик, без сомнения, полностью успокоился по этому поводу. Этот поистине замечательный результат можно объяснить только цепным действием главной стали и некоторым ферменным действием горизонтальной стали в сочетании с U-образными стержнями, которых было вдоволь. Как отмечалось ранее, пролет в свету составлял 20 футов, ширина пролета (панели) — 8 футов, а размер под плитой (толщиной 5 дюймов) — 8 на 18 дюймов. Армирование состояло из трех круглых стержней из стали марки ст. 3 (medium steel) диаметром 1-1/8 дюйма с U-образными стержнями диаметром 3/8 дюйма, расположенными на расстоянии рабочей высоты элемента друг от друга и ближе к опорам: первые два или три на расстоянии 6 дюймов, следующие два или три — 9 дюймов, следующие — 12 дюймов и т. д. до максимума по среднему сечению в 15 дюймов. Каждый U-образный стержень был снабжен крюком на верхнем конце, как показано на Пластине III, и зацеплял арматуру плиты, которая в данном случае представляла собой просечно-вытяжную сетку. Два стержня диаметром 1-1/8 дюйма были отогнуты вверх и заведены за опору. В точке отгиба вверх, где они проходили мимо единственного наложенного горизонтального стержня, был вставлен фиксирующий стержень, с помощью которого давление отогнутой вверх стали на бетон в зоне изгиба воспринималось и распределялось вдоль горизонтального стержня. Эта особенность также показана на рис. 14. Стержни после перепуска за опору заводились в соседний пролет под наклоном и снабжались щедрым, хорошо закругленным крюком, обеспечивающим эффективную анкеровку и восприятие обратных напряжений. Это было только на одном конце, поскольку — к худшему — другой конец опирался на стену; следовательно, преимущество неразрезности было исключено. Отогнутым вверх стержням был придан двойной обратный изгиб, как описано выше, проводящий их вокруг, вниз, внутрь и вверх, и заканчивающийся в итоге их зацеплением в крюке горизонтального стержня. Это, по-видимому, придало жесткость свободному концу, поскольку под испытательной нагрузкой его поведение было аналогично поведению полностью защемленного конца, что свидетельствует о ценности этого метода закрепления концов.