Zakotwienia w Cement

Ostatnio zostały podjęte na szerszą skalę badania nad strefą zakotwienia w Cement and Concrete Association w Londynie, prowadzone przez J. Zieliń skiego i R. E. Rowe’a. Mają one na celu - wobec stwierdzonych niedoskonałości dotychczasowych metod projektowania - znaleźć empiryczny sposób obliczania w oparciu o wyniki doświadczeń i porównanie z metodami teoretycznymi (program uprawnienia budowlane na komputer).

Pierwsza seria tych badań (z r. 1960) obejmuje działanie jednej siły skupionej w osi bloku o przekroju postokątnym, druga - (z r. 1962) dotyczy bloków o przekroju dwuteowym oraz bloków prostokątnych belki dwuteowej (model belki-ściany) poddanych działaniu większej ilości sił skupionych, których wypadkowa usytuowana jest w osi lub mimośrodowo.
W badaniach uwzględniono zmienność stosunku powierzchni obciążenia do powierzchni przekroju bloku, usytuowanie zakotwienia (wtopione czy zewnętrzne), system zakotwienia (działanie stożkowe czy płytowe), wpływ osłon kabli, procent uzbrojenia (w granicach 0 do 1,9) i jego kształt (program uprawnienia budowlane na ANDROID).

W wyniku doświadczeń okazało się jednak, że wszystkie czynniki zależne od systemu zakotwienia nie mają większego wpływu na rozkład naprężeń poprzecznych oy i nośność graniczną prostopadłościanu, natomiast czynnikiem dominującym jest tu jedynie stosunek powierzchni obciążenia do powierzchni przekroju prostopadłościanu. Stwierdzono również, że wartość tego stosunku nieznacznie tylko wpływa na położenie miejsca maksymalnej i zerowej wartości naprężeń rozciągających ay (w granicach - = 0,30-0,70 odcięta Xmax - 0,50a, zaś xQ = 0,18a-M),15a) (uprawnienia budowlane).

Doświadczenia te wykazały też, że bez względu na usytuowanie zakotwienia - zewnętrzne czy wtopione - maksymalne naprężenie oy występuje w obu przypadkach w jednakowej odległości od czoła belki. Jest to sprzeczne z dotychczasowym poglądem, w myśl którego odstęp ten przy zakotwieniach wtopionych mierzony był od końca zakotwienia, a przy zewnętrznych - od czoła belki.
Na tle wyników doświadczeń Zielińskiego i Rowe’a przedstawiono według poszczególnych metod obliczeniowych wartości teoretyczne naprężenia maksymalnego oy (w stosunku do naprężenia średniego om) oraz całkowitą siłę rozszczepiającą Z (w stosunku do siły sprężającej S); podano sporządzone na podstawie tych doświadczeń wykresy obrazujące wartość siły rozszczepiającej w dowolnym przekroju podłużnym, wyrażoną w procentach wartości maksymalnej występującej na osi bloku (program egzamin ustny).

Procent uzbrojenia

Procent uzbrojenia ma znaczny wpływ na nośność bloku przy wartościach naprężeń dociskowych, nie przekraczających 1,9-krotnej wytrzymałości kostkowej. Przy wyższych naprężeniach sięgających do 3,4-krotnej wytrzymałości kostkowej, nie stwierdzono wzrostu nośności mimo zwiększenia uzbrojenia. Tym można tłumaczyć wspomniane wyżej zalecenie Morscha nie stosowania uzbrojenia, lecz poprzestania na mocnym betonie niezbrojonym (opinie o programie).

Doświadczenia wykazały też, że uzbrojenie w postaci uzwojenia jest najbardziej celowe. Badaniami objęto również zależność między odkształceniem krytycznym betonu rozciąganego w bloku obciążonym siłami skupionymi a takim odkształceniem określonym z próby walcowej (przez ściskanie poprzeczne wzdłuż tworzącej). Liczne pomiary wykazały dzięki złożonemu stanowi naprężenia wyraźny wzrost zdolności odkształcenia betonu rozciąganego w strefie zakotwienia w porównaniu z rozciąganiem przy zginaniu i przy poprzecznym ściskaniu. Zieliński i Rowe widzą w tym uzasadnienie do podwyższenia naprężeń dopuszczalnych i proponują wprowadzenie współczynnika zwiększającego K (segregator aktów prawnych).

Rzecz jasna, że to podwyższenie naprężeń mogłoby być stosowane tylko przy uwzględnieniu odpowiednich wartości stosunku naprężeń stwierdzonych tą samą serią doświadczeń, a które - jak widzieliśmy - okazały się dwu do trzykrotnie większe od wartości określonych metodą Guyona (promocja 3 w 1).

Należy również zwrócić uwagę, że w Instytucie Podstawowych Problemów Techniki PAN (Pracownia Analizy Naprężeń Zakładu Mechaniki Ośrodków Ciągłych) prowadzone są ostatnio badania elastooptyczne, które mają na celu również określenie wpływu uzbrojenia poprzecznego na rozkład naprężeń w strefie’zakotwienia.