– zbadać naprężenia w stali i w betonie podczas obciążenia,
– wyznaczyć siłę niszczącą,
– określić wpływ wypełnienia zaprawą styku złącza na jego pracę i wytrzymałość.
Aby określić nośność złącza należało zgnieść słup monolityczny, wykonany bez złącza i określić jego nośność (egzamin na uprawnienia budowlane). Jeżeli znana była nośność słupa bez złącza i ze złączem, można było określić prawidłowość pracy złącza pod względem wytrzymałości. Porównując faktyczne nośności słupów z teoretyczną nośnością można wyznaczyć współczynnik pewności.
Porównanie naprężeń i współczynników pewności słupa zwykłego i oszczędnego jest możliwe dzięki:
– zbadaniu słupa ze zmniejszoną ilością zbrojenia,
– określeniu naprężeń w stali i w betonie,
– określenie nośności.
Dzięki tym danym można ewentualnie zakwalifikować do pracy słup oszczędny, a nie zwykły.
Głównym celem tego badania było porównanie wartości faktycznej nośności Nsn otrzymanej z zgniecenia słupa na maszynie probierczej z teoretyczną wartością Nn, którą obliczono zgodnie z podanymi wzorami.
Określenie nośności złącza
Prace przygotowawcze do badań
Aby móc przeprowadzić badania, zaprojektowano i wykonano po 3 słupy:
a) ze złączem stalowym spawanym wypełnionym zaprawą ze zbrojeniem zmniejszonym (oszczędnościowym),
b) ze złączem stalowym spawanym bez wypełnienia zaprawą także ze zbrojeniem,
c) monolityczne bez złącza spawanego z normalnym zbrojeniem,
Ze względu na to, że zadaniem słupów jest odtworzenie fragmentu słupa z ramy typu H, która tworzy konstrukcję szkieletową 9-piętrowego budynku, słupy zaprojektowano jako elementy doświadczalne. Zanim przystąpiono do badań naprężenia w stali, w słupach wykonano 8 otworów o średnicy 20 mm. Głównym celem było obnażenie stali. Kolejnym krokiem było nawiercenie otworków w otworach w obnażonej stali zgodnie ze wzornikiem tensometru nasadowego. Dla pomiaru naprężeń betonu na słupy naklejono 8 kapsli. Po ustawieniu słupa w maszynie probierczej zmontowano czujniki zegarowe dla pomiaru mimośrodu słupa oraz skrócenia długości słupa Al. Dla ustawienia czujników zastosowano oprzyrządowanie przynależne do maszyny Amslera 600 t.
Analiza wyników badań
Analizując wyniki badań należy skupić się na poniższych zagadnieniach:
a) porównanie nośności złącza o różnym sposobie wykonania,
b) porównanie nośności słupów ze złączem i bez złącza z nośnością teoretyczną,
c) wpływ zmniejszonego zbrojenia na nośność słupa i na jego współczynnik pewności.
Naprężenia ściskające w spoinie dla poszczególnych słupów bez wypełnienia betonem były następujące dla słupów:
– R-4/lb oz = 2650 kg/cm2,
– R-4/2b OZ = 2770 kg/cm2,
– R-4/3b AZ = 2710 kg/cm2,
– średnio AZ = 2720 kg/cm2.
N podstawie powyższego można stwierdzić słupy ze złączem spawanym i z wypełnieniem betonem są mocniejsze (mają większą nośność) od słupów ze złączem spawanym, lecz bez wypełnienia betonem.
Różnica AN dla poszczególnych słupów wynosi:
a) zmniejszenie przekroju zbrojenia podłużnego słupa z 10 0 18 na 8 0 18,
b) obniża nieznacznie nośność słupa:
– średnia nośność słupa ze zbrojeniem 10 0 18 wynosi N = 260 T,
– średnia nośność słupa ze zbrojeniem 8 0 18 wynosi N = 245 T;
c) powoduje to również nieznaczne obniżenie współczynnika pewności z wartości średniej 2,71 na wartość średnią s = 2,54.
Wobec współczynnika obliczeniowego s = 1,6 słup ze zmniejszonym zbrojeniem jest pod względem nośności wystarczający. Oszczędność stali wynosi w tym przypadku 10%.
Wszystkie słupy wykazały nośność Nn większą od zaprojektowanej Nn = 154 tony. Dzięki temu można wysnuć stwierdzenie, że dotrzymane marki betonu gwarantują prawidłową nośność złącza i słupa.
Podsumowanie wyników badań
Biorąc pod uwagę całość wyników, można wysunąć następujące wnioski.
Przede wszystkim zauważono, że złącze spawane, które wypełniono zastrzykami zaprawy cementowej, nie obniża nośności słupa w porównaniu ze słupem monolitycznym. Warto zauważyć, że w przeprowadzonych badaniach średnia nośność słupów ze złączem spawanym wypełnionym zastrzykami zaprawy była nawet o 4% wyższa od nośności słupów monolitycznych.
Kolejną rzeczą, o której nie można zapomnieć jest to, że nośność słupów ze złączem spawanym, które nie było wypełnione zaprawą, była o 30% niższa od nośności słupów monolitycznych z betonu. Jednocześnie była ona o 14% wyższa od projektowanej nośności 154 ton (informacje na temat egzamin na uprawnienia architektoniczne). Oprócz tego redukcja zbrojenia o 10% nie wpłynęła na zmniejszenie nośności słupa ze złączem spawanym wypełnionym zastrzykami zaprawy cementowej.
