Przebicie żelbetowych płyt krępych

Abstrakt

Eurokod 2 w obliczeniach nośności na przebicie fundamentów (płyt grubych) uwzględnia smukłość ścinania za pomocą dodatkowej funkcji f(a)=2d/a wprowadzonej do podstawowego wzoru na naprężenia graniczne. Ten dodatkowy składnik powoduje silny wzrost naprężenia granicznego w miarę zbliżania się obwodu kontrolnego u do słupa. Celem głównym prezentowanych badań była weryfikacja zależności zalecanej przez Eurokod 2 do obliczeń nośności na przebicie funda-mentów i płyt krępych.
W ramach prowadzonego projektu badawczego wykonano i zbadano trzy serie (łącznie 14 sztuk) modeli płyt funda-mentowych w skali około 1:2 charakteryzujących się małą smukłością ścinania λ ≤ 2. Modele miały kształt ośmiokątów foremnych wpisanych w okręg o średnicy 1200 mm, ze zlokalizowanym w centrum odcinkiem okrągłego słupa o średnicy 200 mm. Poszczególne modele w każdej serii różniły się grubością płyty, która wynosiła 150, 200, 250, 300 i 350 mm. Zbrojenie modeli wykonano ze stali o nominalnej granicy plastyczności fyk = 500 MPa. Poszczególne serie badawcze wy-konywano z tej samej mieszanki betonu towarowego.
W zależności od serii modele różniły się stopniem zbrojenia głównego, jak również jego ukształtowaniem.
Pierwsza seria, licząca pięć modeli, charakteryzowała się stałym układem i średnicą zbrojenia niezależnie od wysokości elementów, co skutkowało zróżnicowaniem stopnia zbrojenia głównego. Część modeli o grubościach płyty 250, 300 i 350 mm i zarazem niskich stopniach zbrojenia wykazała mniejszą nośność od teoretycznej, obliczonej zgodnie z zasadami Eurokodu 2. W związku z podejrzeniem iż sposób badania mógł przyczynić się do tego faktu, w następnych seriach zmie-niono sposób kotwienia płyty. Zastosowano sztywny stalowy kołnierz, który wymuszał położenie wylotu rysy ukośnej i zarazem jej nachylenie.
W drugiej serii, liczącej cztery elementy, starano się zachować stały stopień zbrojenia ρl niezależnie od wysokości uży-tecznej d. Osiągnięto ten cel różnicując średnice i rozkład zbrojenia głównego. W przeciwieństwie do serii pierwszej, zastosowano dodatkowo zbrojenie obwodowe krępujące odkształcenia w kierunku promieniowym. Jednocześnie, dzięki modernizacji sposobu kotwienia, wymuszano z dużą dokładnością nachylenie stożka przebicia. Wszystkie wyniki badań dla tej serii znalazły się powyżej teoretycznej krzywej, co może świadczyć o pewnym zapasie nośności w stosunku procedury Eurokodu 2.
W pięciu modelach serii trzeciej dla których parametrem zmiennym były wysokość użyteczna d i stopień zbrojenia ρl, poza elementem najwyższym, w którym występowało tylko zbrojenie obwodowe, wyniki eksperymentalne potwierdziły występowanie zapasu nośności na przebicie zaobserwowanego w serii drugiej. Jednocześnie zauważono, że zjawisko to występuje niezależnie od sposobu skrępowania elementów. We wszystkich modelach tej serii, podobnie jak we wcześniej-szych, wystąpiły radialne pęknięcia przechodzące przez całą miąższość płyty.
Uzyskane wyniki badań potwierdziły poprawność procedury Eurokodu 2 obliczania nośności płyt krępych na przebicie bez zbrojenia na ścinanie. Wykazały jednocześnie, że nośność przebicia płyt krępych o smukłości λ ≤ 2 silnie zależy od poziomu skrępowania strefy przebicia. Bardzo skuteczne skrępowanie można uzyskać za pomocą zbrojenia obwodowego.