Piib PRzed kRajowym zjazdem - Polska Izba Inżynierów Budownictwa

artykuł sponsorowanyStal zbrojeniowa B500SP ze znakiem EPSTAL®– problem zakotwienia strzemionOd paru lat krajowi producenci stali zbrojeniowej w ramach klasy A-IIINoferują stal, która według Eurokodu 2 spełnia wymogi klasy C (o dużejciągliwości) – jest to stal EPSTAL® w gatunku B500SP. Stal ta stanowialternatywę dla innych gatunków klasy A-IIIN o małej lub średniej ciągliwości(klasa A lub B) i jest dostępna praktycznie w jednakowej cenie.Nic więc dziwnego, że projektanci coraz częściej decydują o zastosowaniuw konstrukcjach betonowych właśnie gatunku B500SP - EPSTAL®.Na zlecenie CPJS w 2007 r. na Wydziale Budownictwa Politechniki Śląskiejprzeprowadzone zostały badania porównawcze belek żelbetowychna ścinanie. Celem tego badania było zaobserwowanie różnic w zachowaniusię żelbetowych jednoprzęsłowych belek, zbrojonych poprzeczniestrzemionami (prostopadłymi do osi podłużnej belek), wykonanymi zestali o zróżnicowanej ciągliwości. Badania przeprowadzono na czterechmodelach, w których parametrami zmiennymi (różniącymi modele) byłyrodzaje strzemion – gatunek zastosowanej stali oraz średnica:■ model 1 – stal gorącowalcowana, gat. B500SP - EPSTAL® (klasa C),średnica 8 mm,■ model 2 – stal gorącowalcowana, gat. B500SP - EPSTAL® (klasa C),średnica 10 mm,■ model 3 – stal zimnowalcowana, gat. St3SY-b500 (klasa B),średnica 8 mm,■ model 4 – stal zimnowalcowana, gat. St3SY-b500 (klasa B),średnica 10 mm.Co istotne, oba gatunki stali zalicza się do klasy A-IIIN (granica plastycznościw obu przypadkach wynosi 500 MPa), różnią się one jedynieklasą ciągliwości. Zbrojenie podłużne w każdej z belek wykonanebyło ze stali EPSTAL®.Przyjęto obciążenie przęsła belek dwoma siłami skupionymi, którychpołożenie dobrano tak, aby uzyskać stałą wartość momentu zginającego(od obciążenia zewnętrznego) w środku rozpiętości i możliwiejak najdłuższy odcinek ścinania.Wszystkie belki uległy zniszczeniu ze względu na ścinanie odcinkaprzypodporowego. Mechanizm zarysowania i utraty nośności wszystkichmodeli początkowo przebiegał w sposób podobny – rysy ukośnerozwijały się od podpory do punktu przyłożenia obciążenia.W przypadku modelu 3, kiedy rysy ukośne osiągnęły punkt przyłożeniaobciążenia, nastąpiło gwałtowne zerwanie obu ramion jednegoze strzemion (fot. 1) i upadek belki na podpory tymczasowe. W trakcieoględzin nie stwierdzono zarysowań górnej powierzchni belki anirozgięcia haków strzemion.W modelach 1, 2 i 4 pojawiły się natomiast, poza rysami ukośnymiod podpory do miejsca przyłożenia obciążenia, również zarysowaniapoprzeczne (nad strzemionami) i podłużne (nad prętami podłużnymi)górnej powierzchni belek (fot. 2). Po zniszczeniu i wykuciu strzemionokazało się, że w przypadkutych modeli doszło doodchylenia się haków niektórychstrzemion.Nieoczekiwanie, uzyskanewyniki stały się bardzo ciekawympunktem wyjściado dalszych rozważań.Utrata nośności ze względuna ścinanie w belkach1, 2 i 4 związana byłaz zarysowaniem strefyściskanej betonu orazprostowaniem się hakówstrzemion. Zatem zastosowanezakotwienie (rodzajFot. 1 |haka) nie pozwoliło napełne wykorzystanie nośnościstali. Uzasadnionestało się wykonanie rozeznania,jak powinno sięwykonywać strzemiona zestali klasy A-IIIN, w szczególnościstali o wysokiejciągliwości (EPSTAL®),aby pod wpływem sił ścinającychnie ulegały oneFot. 2 |prostowaniu. Zadania tego, na zlecenie CPJS, podjęła się ponownieKatedra Konstrukcji Budowlanych Politechniki Śląskiej.Badanie podzielone zostało na dwa etapy:1 – w którym wykonywane są testy na betonowych elementach drobnowymiarowychz zakotwionym wewnątrz strzemieniem ze staliEPSTAL®. Wyrywanie strzemienia dla części modeli połączone jest ześciskaniem całego elementu. W poszczególnych modelach zastosowanoróżne kształty i średnice strzemion oraz grubości otuleniapręta. Celem tego etapu badania jest wyłonienie najbardziej efektywnegokształtu strzemion oraz grubości otulenia, dla których nienastąpi prostowanie się haków, a pręt zostanie zerwany po osiągnięciugranicy plastyczności oraz wytrzymałości na rozciąganie– wykorzystaniu rezerwy, jaką daje wysoka ciągliwość stali;2 – w którym przygotowane w pierwszym etapie zalecenie zastosowanezostanie w belkach poddanych badaniu ścinania.Częściowo wykonane zostały już testy etapu pierwszego. W kwestiiukształtowania strzemion w wykonanych modelach zastosowano siędo zaleceń normowych (rys. 1), zbadano również kształty pozanormowe(rys. 2). Poza tym modele różniły się otuliną prętów: 10, 15i 20 mm.Po zakończeniu badań ich wyniki oraz nasuwające się wnioski i zaleceniabędą przygotowane w postaci biuletynu technicznego CPJS,zostaną one również zreferowane podczas Konferencji Naukowej„Krynica 2009”.Rys. 1 | Rys. 2 |ul. Koszykowa 5400-675 WarszawaTel. 22 630 83 75Fax 22 625 50 49e-mail: biuro@cpjs.pl, www.cpjs.plczerwiec 09 [63]97