BOND BETWEEN STEEL AND SELF-COMPACTING CONCRETE IN COMPOSITE TUBE COLUMNS

摘要

W niniejszym artykule przedstawiono wyniki badań przyczepności między stalą i betonem samozagęszczalnym w zespolonych elementach o przekroju rurowym. Badania przeprowadzono na trzynastu próbkach, z których można wydzielić trzy charakterystyczne typy przekrojów Rys. 1. Przekroje próbek zostały tak dobrane, aby powierzchnie zespolenia były w przybliżeniu równe i nie stanowiły parametru zmiennego w badaniach. Parametrami zmiennymi, analizowanymi w trakcie badań, były: 1. klasa wytrzymałości betonu wypełniającego przekrój 2. grubość ścianki profilu stalowego: 6 mm lub 10 mm w przypadku rury kwadratowej 3. rodzaj płaszcza stalowego: rura kwadratowa lub rura okrągła Wysokość wszystkich próbek wynosiła 300 mm. Badania polegały na przyłożeniu osiowej siły podłużnej do wystającej w górnej części powierzchni rdzenia betonowego i wpychaniu go do środka. W celu przeniesienia podłużnych naprężeń stycznych tylko za pomocą naprężeń przyczepności na dole próbki pozostawiono pustkę powietrzną. W trakcie badań dokonywano pomiarów przemieszczeń rdzenia betonowego oraz odkształceń podłużnych i poprzecznych płaszcza stalowego za pomocą tensometrów elektrooporowych, które umieszczone były w środku wysokości próbek. Analiza wyników badań polegała m.in. na porównaniu nośności na ścinanie badanych elementów z zaleceniami podanymi w normie PN-EN 1994-1-1, rozdział zatytułowany 'Zespolenie i przekazywanie obciążeń'. Należy zaznaczyć, że zawarte w normie zalecenia dotyczą elementów wykonanych z betonu zwykłego, natomiast próbki będące przedmiotem niniejszej analizy zostały wykonane z betonu SCC. Zgodnie z wytycznymi zawartymi w wymienionej powyżej normie należy wyznaczyć naprężenia ścinające na styku stali i betonu i porównać je z wartością referencyjną obliczeniowej nośności na ścinanie podaną w normie. Jeżeli naprężenia ścinające są większe od wartości nu należy zastosować odpowiednie łączniki, które zapewnią właściwe zespolenie na styku beton - stal. W normie obliczeniową nośność na ścinanie zespolonych słupów stalowo - betonowych uzależniono jedynie od rodzaju przekroju, natomiast nie uwzględniono innych parametrów, takich jak klasa wytrzymałości betonu, czy wymiary poprzeczne przekroju. Z informacji dostępnych w literaturze, a także z przeprowadzonych badań wynika, że nie jest to do końca właściwe podejście. W powyższej analizie rozważano wpływ wybranych parametrów materiałowych i geometrycznych na nośność zespolenia w elementach o przekrojach rurowych wypełnionych betonem SCC. Z otrzymanych wyników można wysnuć następujące wnioski: 1. Przy określaniu nośności zespolenia należy wziąć pod uwagę takie parametry, jak: grubość ścianki profilu stalowego, wytrzymałość betonu na ściskanie, geometria przekroju. 2. Wykresy przemieszczeń betonowego rdzenia uzyskane z badań próbek o przekroju kwadratowym, wykazują inny charakter w zależności od grubości płaszcza stalowego. Wykresy uzyskane z badań próbek typu STS mają charakter prawie liniowy, natomiast w przypadku próbek STHS wykres jest bardziej zakrzywiony. 3. Grubość płaszcza stalowego wpływa na średnią wartość naprężeń ścinających τ_(md) w przypadku rur o przekroju kwadratowym. Próbki z cienką ścianką (STS) uzyskały niższe wartości naprężen τ_(md). niż próbki z grubszą ścianką (STHS). Wzrost wartości podłużnych naprężeń ścinających wywołany jest zjawiskiem skrępowania betonu. 4. W przypadku rur o przekroju kołowym, w próbkach wypełnionych wyższą klasą betonu, uzyskano wyższe wartości naprężeń ścinających, niż w próbkach wypełnionych słabszym betonem. 5. Średnie wartości naprężeń ścinających uzyskane przez próbki o przekroju kołowym są wyższe niż w przypadku próbek o przekroju kwadratowym, pomimo tego, że zostały wypełnione betonem tej samej klasy wytrzymałości. Można w związku z tym wysnuć wniosek, że geometria przekroju miała większy wpływa na wartość naprężeń Tmd niż grubość ścianki płaszcza stalowego. Podsumowując przeprowadzone analizy można stwierdzić, że przy określaniu nośności na ścinanie w miejscu zespolenia betonu z profilem stalowym, należy wziąć pod uwagę nie tylko typ przekroju, ale również jego geometrię, grubość płaszcza profilu stalowego oraz klasę wytrzymałości betonu na ściskanie.%This paper presents research results of composite tubes filled with self-compacting concrete. The impact of the selected materials and geometric factors on resistance to the vertical shear was evaluated in this study. The resistance of the tested members was compared with recommendations given in Eurocode PN-EN 1994-1-1. From the results obtained in the tests it can be deduced that more parameters should be taken into consideration when determining resistance to the vertical shear in the interface between steel and concrete than PN-EN 1994-1-1 recommends.