Badania Suwalskiego

Badania Suwalskiego zostały przeprowadzone na sześciu typach złącz. Elementy próbne były betonowane w formach stalowych na stołach wibracyjnych w sposób powszechnie stosowany, z betonu żwirowego o marce 250, przygotowanego w przeciwbieżnej betoniarce 500 1 (program uprawnienia budowlane na komputer).

Dla uzyskania porównywalnych wyników odnośnie wytrzymałości poszczególnych złącz przyjęto dla wszystkich słupów jednakowy przekrój 20X20 cm, wysokość 2X80 = 160 cm, uzbrojenie poprzeczne 0 4,5 mm co 15 cm, zagęszczone przy połączeniu do 5 cm. Końce slupów zabezpieczono przed rozwarstwieniem przez założenie kołnierzy stalowych z płaskownika 40X40X5 mm i połączenie ich spoinami z wkładkami (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Słupy obciążano za pomocą prasy o dwóch zakresach 120/160 T. Ze względu na konieczność utrzymania stałego ciśnienia oleju przy większych siłach, słupy ściskano początkowo do 76 T, a następnie aż do zniszczenia. W pierwszym okresie siła wzrastała 4 T/min, w drugim 16 T/min. Dla równomiernego przekazywania sił zakładano na końcach słupa płyty pilśniowe twarde o grubości 4 mm. W czasie ściskania słupa mierzono odkształcenia podłużne z czterech stron.

Zniszczenie badanych słupów następowało z reguły w dwóch etapach (uprawnienia budowlane). Zaczynało się od zarysowania i odpadania narożników, następnie krawędzi, bocznej otuliny przy złączu oraz przy kołnierzach na końcach słupa. Wnioskując z nierównych odkształceń poszczególnych boków, obciążenie słupa nigdy nie było ściśle osiowe.
Przy dużych mimośrodach najpierw rysowały się i odpadały narożniki i krawędzie o większym naprężeniu ściskającym, a od strony rozciąganej pokazywały się niekiedy w betonie rysy poziome. Po odpadnięciu naroży słup pracował nadal i siła mogła wzrosnąć w niektórych przypadkach nawet dwukrotnie. Dopiero wtedy następowało całkowite zniszczenie przekroju słupa, zaczynające się od wyboczenia prętów zbrojeniowych w pobliżu złącza (program egzamin ustny). Wyboczenie tych prętów następowało z reguły w miejscu, gdzie strzemiona zostały rozsunięte nieco szerzej.
Na ogół złącza, zwłaszcza stalowe, okazały się mocniejsze od przekroju słupa poza połączeniem.

Złącza żelbetowe

Dla zorientowania się w rozkładzie naprężeń przy złączach kołpakowych z charakterystycznym zwężeniem przekroju słupa w złączu, przeprowadzono badania elastooptyczne odpowiednich modeli, wykonanych z poliestrów nienasyconych o module sprężystości E = 25 000 kG/cm2 (opinie o programie). Modele zostały uzbrojone. Wymiary modelu przyjęto takie, aby odpowiednie przekroje miały podobny stosunek, jak przekroje betonu i zbrojenia w badanych słupach. Uzbrojenie modelu wykonano z drutu aluminiowego 0 1,5 mm (wkładki główne) i miedzianego 0 0,2 mm (strzemiona).

Obraz izochrom, izoklin i linii naprężeń wyraźnie wykazuje miejscową koncentrację naprężeń w ostrych załamaniach wykonanego w słupie przewężenia. Zagęszczenie linii izochrom w tych miejscach wskazuje na duży gradient naprężeń stycznych, spowodowany znaczną różnicą naprężeń głównych.
Z przeprowadzonych badań modelowych Suwalski wysuwa następujące wnioski:
1) Największe odkształcenie i pierwsze uszkodzenia występują w otulinie przy załamaniach wcięcia złącza.
2) Działanie obramowań jest korzystne, gdyż powoduje dwukierunkowy stan napięcia w betonie znajdującym się w obrębie kołpaka (segregator aktów prawnych).

Z badanych złączy zdały egzamin połączenia stalowe, żelbetowe oraz z przekładką z płyty pilśniowej. Gorsze okazały się połączenia z odsłoniętym zbrojeniem przy złączu, a kompletnie zawiodły złącza rurowe.
Najpewniejsze okazały się złącza stalowe spawane. Złącza żelbetowe, zwłaszcza ze spawanymi wypustkami zbrojenia, ulegały zarysowaniu o wiele wcześniej zanim nastąpiło zniszczenie słupa poza połączeniem, ale w stosunku do złączy stalowych wykazują one mniejsze zużycie stali i wymagają mniej spawania (promocja 3 w 1).

Złącza z przekładkami z płyty pilśniowej, przy zabezpieczeniu połączenia na przypadkowe siły boczne oraz samej przekładki przed zniszczeniem, mogą być stosowane jako przegubowe. Złącza te wykazują znaczne odkształcenia pionowe (0,54-1 mm).