Badania jednoprzęsłowych tarcz ze wspornikami

Abstract

Zbadano 8 jednoprzęsłowych tarcz z dwustronnymi wspornikami. Wszystkie tarcze miały stałą wysokość H = 1,0 m; rozpiętość przęsła 1 = 1,00 m oraz grubość t = 0,08 m. Elementy podzielone były na dwie serie: seria pierwsza (TG-1) składała się z 4 tarcz, których wsporniki miały wysięg lk = 1,0 m (H/lk = 1), seria druga o symbolu TG-2 - z 4 tarcz o lk = 0,5 m (H/lk = 2). W każdej serii dla dwóch tarcz zaprojektowane było zbrojenie ortogonalne (elementy TG-1/0 i TG-2/0) i dla dwóch zbrojenie trajektorialne (TG-1/t, TG-2/t). Każde z tych zbrojeń wykonano w dwóch wersjach: ,,s" dostosowane do wyznaczonego stanu naprężenia wg teorii sprężystości, ,,f' dostosowane do stanu naprężenia po zarysowaniu. Wszystkie tarcze wykonano z betonu o wytrzymałości kostkowej bliskiej 30 MPa i zazbrojono stalą 34GS. Tarcze serii pierwszej miały współczynnik zbrojenia głównego nad podporą równy μa = 0,83 %, serii drugiej - μa = 0,3 %. Tarcze obciążone były 4 siłami skupionymi usytuowanymi na górnej krawędzi modeli, po jednej na końcach wsporników i po dwie w środku przęsła. Elementy zostały obciążane do wartości 4P = 200 kN i odciążane do zera trzykrotnie, a następnie obciążane były skokowo przy przyroście siły co 4P = 200 kN, aż do zniszczenia. Przy każdym skoku obciążenia prowadzone były pomiary: ugięć, odkształceń stali zbrojeniowej we wszystkich prętach poziomych, odgiętych 1 strzemionach, odkształceń betonu na bocznej powierzchni tarcz, szerokości rozwarcia rys, W pracy zamieszczono 19 tablic, w których zestawiono wyniki pomiarów. Zamieszczono również inwentaryzację propagacji rys na powierzchniach tarcz oraz analizę stanu zarysowania i ugięć. W sposób graficzny pokazano odkształcenia betonu Ex i Ey na wysokości elementów w wybranych przekrojach oraz rozkład naprężenia w zbrojeniu głównym i strzemionach w funkcji obciążenia. Przedstawiono rozkłady sił i naprężeń normalnych w przekrojach tarcz oraz opisano sposób wyczerpania nośności poszczególnych elementów. Otrzymane rezultaty pozwoliły ocenić skuteczność różnie ukształtowanego zbrojenia w przypadkach zabezpieczenia tarcz przed nadmiernie szerokimi rysami oraz zapewnienia maksymalnej sztywności i nośności wsporników.

Eight plain single-span deep beams with two - side brackets were examined. All deep beams were of constant height (H = 1,0 m), span length 1 = 1,0 m and thickness (t = 0,08 m). The elements were divided into two series: the first one (TG-1) consisting of 4 deep beams with bracket length of lk = 1,0 m (H/lk = 1), the second one (TG-2) consisting of 4 deep beams with lk = 0,5 m (H/lk = 2). In each series for two deep beams on ortogonal reinforcement (elements TG-1/0 and TG-2/0) and for other two - trajectorial reinforcement (TG-1/t, TG-2/t) was designed. Each of these reinforcements was made in two versions: "s" - adjusted to tfhe stress state calculated according to the theory of elasticity and "f' - adjusted to the stress state after cracking. All deep beams were made of concrete of cubic strength about 30 MPa, reinforced with 34GS steel. The main reinforcement ratio above the support for the first series was equal to μa = 0,83%, for the second series μa = 0,3%. The deep beams were loaded with 4 concentrated forces applied at the upper edge of the models: one at each brackets end, and two in the middle of span. Elements were loaded to 4P = 200 kN and unloaded three times. Then they were loaded in steps with the force increment equal to 4P = 200 kN, till failure. At each step the following parameters were measured: deflections, strains in all horizontal, inclined and stirrup reinforcement bars, strains in concrete at the side surface, cracks width. The results are shown in 19 tables. The inventory of crack propagation at the deep beam surfaces, analysis of crack state and deflections are given. Concrete strains Ex and EY at elements height for selected cross-sections and also the stress distributions in main reinforcement and in stirrups are presented in the graphical form. Force and normal stress distributions in cross-sections are shown, the type of failure for each particular element is described. The obtained results allow to estimate the effectiveness of various types at reinforcement designed for the protection of deep beams against wide cracks and to get the maximum stiffness and load capacity of brackets.