Predmet: Tehnička mehanika
SPAJANJE AB I PB GREDNIH
ELEMENATA SA
VISOKOVREDNIM ZAVRTNJIMA
(Seminarski rad)
UVOD
U radu su prikazana eksperimentalna i numeriĉka istraţivanja mogućnosti spajanja
armiranobetonskih i prednapregnutih betonskih konstrukcija primenom visokovrednih
zavrtnjeva. Kvalitet zavrtnja, sila pritezanja i koeficijent trenja između tarnih površina u
spoju su izdvojeni kao posebno vaţni parametri pri određivanju nosivosti spoja. Prvi
parametar je definisan standardima pa moţe da se tretira kao poznat. Kada je u pitanju sila
pritezanja, osim unošenja sile, neophodno je imati u vidu i reološke karakteristike betona.
Ove osobine betona utiĉu na promenu sila u visokovrednim zavrtnjima tokom vremena,
čak i u uslovima kada nema promene spoljnjih sila. Ispitivanja vršena u ovom radu su
obuhvatala ponašanje spojenih konstrukcija pri kratkotrajnom opterećenju pa reološke
karakteristike betona nisu bile od znaĉaja ali je vaţno da se napomene da je ovoj
problematici posvećena posebna paţnja kroz tekuća i buduća istraţivanja autora ovog rada.
O trećem parametru, koeficijentu trenja na tarnim površinama, kod montaţnih betonskih
konstrukcija moţe se, generalno uzevši, samo uslovno govoriti. Naime, uslovi proizvodnje
montaţnih AB konstrukcija diktiraju skoro uvek primenu izravnavajućeg –intermedijalnog
sloja kojim se kompenzuju izvođačke imperfekcije. Takođe, veoma je teško u tom slučaju
razlučiti uticaj trenja od uticaja adhezije. S obzirom na sve to, eksperimentalna ispitivanja
zauzimaju centralno mesto u ovom radu i podeljena su u dve veće celine: bazna ispitivanja
koeficijenta trenja i ispitivanja greda u prirodnoj veliĉini.
Rezultati baznih ispitivanja predstavljaju sumirane rezultate ispitivanja ponašanja spoja
betona i čelika na tri glavne grupe uzoraka sa devet varijanata spoja na ukupno 26 probnih
tijela. Dimenzije uzoraka, karakteristike visokovrednih zavrtnjeva i naĉin obrade tarnih
površina su određeni tako da u što većoj mjeri podražavaju stvarne karakteristike spojeva
montaţnih greda za koje se smatralo da imaju najveće mogućnosti u praktičnoj primjeni.
Ispitivanje greda u prirodnoj veličini imalo je za cilj analizu ponašanja dva osnovna tipa
spoja. Kod prvog su visokovredni zavrtnji u spoju postavljeni upravno na poduţnu osu
nosača, a kod drugog visokovredni zavrtnji su paralelni poduţnoj osi nosaĉa. Za ispitivanje
prvog tipa spoja izrađene su i ispitane četiri armiranobetonske grede raspona četiri metra.
Sve grede su imale iste karakteristike osnovnog betonskog preseka pri čemu su dve bile
monolitne, a dve su bile izvedene sa spojem. Svrha monolitnih greda je bila da posluţe kao
osnov za ocenu ponašanja spojenih greda. Drugi tip spoja je ispitivan na gredi raspona šest
metara koja je bila sastavljena od dve adheziono prednapregnute grede. Numerička analiza
prikazana u ovom radu je imala dva cilja. Osnovni cilj je bio da se verifikuju rezultati
eksperimenata dok je drugi cilj bio da se oceni podobnost odabranih metoda za
kompleksnije teorijske analize. U skladu sa tim, odabrana su dva pravca modeliranja:
formiranje modela u trodimenzionalnom prostoru i formiranje modela u ravni. Osnov oba
pristupa je metod konaĉnih elemenata uz primenu kompleksnih postupaka kojima se
uzima u obzir sloţeno nelinearno ponašanje svih materijala od kojih su nosaĉi saĉinjeni. U
analizama su obuhvaćene nelinearnosti koje su posledica: pojave prslina u betonu,
plastične deformacije betona pri pritisku i plastične deformacije čelika. Modeliranje veze
napona i deformacija kod zategnutog betona je vršeno na dva različita načina.
- spojnice od ispeskarenih čeličnih ploča koje su zaštićene antikorozivnim slojem koji je
potpuno osušen i cementnim malterom debljine 0,5 cm.
Uzorci treće grupe, trenje "beton-čelik", su formirani od dve čelične ploče debljine 12 mm
između kojih je jedna betonska prizma dimenzija 15x13,6x30 cm. Za utezanje su korišćeni
visokovredni zavrtnji M20 mm. Ukupno je ispitano šest uzoraka sa intermedijalnim
slojevima izrađenim od epoksidnog lepka. Tri uzorka su utegnuta sa VV zavrtnjima a dva
su ispitana bez VV zavrtnjeva u cilju određivanja adhezije koja je postignuta primenom
epoksida.
Izgled karakteristiĉnog, formiranog, uzorka za ispitivanje treće grupe je dat na Slici 3:
Rekapitulacija rezultata ispitivanja koeficijenta trenja kod betonskih konstrukcijaspojenih
visokovrednim zavrtnjima je data na Slici 4 i u Tabeli 1. Slika 4 predstavlja odnos
koeficijenta trenja (ili, tačnije, odnos smičuće sile u spoju i sile pritezanja zavrtnjeva) i
relativnog pomeranja tarnih površina za sve ispitane uzorke.
Rezultati ispitivanja na uzorcima kod kojih su primjenjeni visokovredni zavrtnji su
pokazali da je najmanja prosječna vrijednost koeficijenta trenja kod ovakvih spojeva
=0.593 odnosno istog je reda veličine kao i najveće vrednosti koje su ustanovljene za
spojeve u ĉeliĉnim konstrukcijama. U nekim slučajevima vrednost koeficijenta trenja je
znatno veća i iznosi =1.811. Pokazalo se da je otkazivanje, odnosno lom veze
“čelikepoksid- beton” uslovljen karakteristikama betona kao osnovnog materijala koji se
spaja.
Ovo upućuje na to da spoj neće izazvati smanjenje nosivosti kod nosaĉa spojenih na
ovakav naĉin, te da se sa sigurnošću moţe računati na pouzdanost ovakvog naĉina spajanja
montažnih armiranobetonskih nosaĉa. Efikasnost spoja je u direktnoj vezi sa
koeficijentom trenja i adhezije. Koeficijent trenja zavisi od naĉina izvoĊenja spoja
