biuletyn stal zbrojeniowa o podwyższonej ciągliwości ze znakiem

Transkrypt

1 biuletyn stal zbrojeniowa o podwyższonej ciągliwości ze znakiem informacje wstępne

2 Centrum Promocji Jakości Stali jest organizacją zrzeszającą krajowych producentów stali zbrojeniowej o podwyższonej ciągliwości oznaczonej znakiem EPSTAL Cele CPJS promocja wyrobów stalowych wysokiej jakości prace badawcze ukierunkowane na poprawę jakości wyrobów oraz bezpieczeństwo konstrukcji inżynierskich zapewnienie wyższej jakości wyrobów poprzez dobrowolną certyfikację wyrobów popularyzacja informacji o charakterze technicznym o wyrobach objętych certyfikacją stworzenie forum dialogu użytkowników wyrobów z ich producentami Stal ze znakiem posiada właściwości zgodne z normami PN EN 10080*), PN-H-93220*), PN-B 03264:2002, PN EN : 2005 (U) Eurocode 2 wszystkie obowiązkowe certyfikaty i oznaczenia, dopuszczające wyroby do stosowania w budownictwie podwyższone parametry ciągliwości otrzymane w ustabilizowanym procesie produkcyjnym, nadzorowanym przez CPJS ubezpieczenie pokrywające szkody wynikłe z niedotrzymania gwarantowanych parametrów znakowanie literowe EPSTAL na pręcie Centrum Promocji Jakości Stali ul. Koszykowa Warszawa tel fax biuro@cpjs.pl

3 W STĘP EPSTAL jest znakiem jakości prętów żebrowanych do zbrojenia betonu, spajalnych, o podwyższonej ciągliwości, produkowanych przez krajowych producentów stali, poddających się dobrowolnej certyfikacji. Znak EPSTAL potwierdza spełnienie wymagań normy PN-H ) oraz odpowiednich aprobat technicznych IBDiM i ITB, dla stali w gatunku B500SP oraz dodatkowych wymagań zawartych w Programie Certyfikacji EPSTAL. W ŁAŚCIWOŚCI STALI ZE ZNAKIEM EPSTAL EPSTAL identyfikuje się ułożeniem żeber w dwóch przeciwległych rzędach pręta. Żebra tworzą, na każdej ze stron pręta, dwie serie o identycznym rozmieszczeniu, ale o innym nachyleniu każdej serii (rys. 1) Dodatkowo na powierzchni prętów, w miejscu sześciu kolejnych żeber, pręty EPSTAL posiadają, znakowanie literowe (rys.2) niepogarszające przyczepności prętów do betonu ani innych własności mechanicznych, pozwalające w łatwy sposób odróżnić je od innych stali w innych gatunkach. Rys. 1 Użebrowanie prętów EPSTAL w gatunku B500SP Rys. 2 Schemat znakowania literowego EPSTAL na pręcie

4 Tab. 1 Podstawowe wymiary i masy prętów zbrojeniowych d Przekrój nominalny S Masa 1m*) teoretyczna (dla średnicy nominalnej) Zakresy masy obliczane dla dopuszczalnych odchyłek *) [mm] [cm 2 ] [kg/m] [kg/m] 8 0,50 0,395 0,371 0, ,79 0,617 0,589 0, ,13 0,888 0,848 0, ,01 1,58 1,507 1, ,14 2,47 2,355 2, ,91 3,85 3,680 4, ,04 6,31 6,029 6,597 *) Masa obliczona na podstawie ciężaru objętościowego stali 7850 kg/m 3 Tab. 2 Wybrane wymagania normowe dla stali EPSTAL w gat. B500SP*) f yk [MPa] 500 f yd [MPa] 420 f tk [MPa] 575 (f t /f y ) k 1,15 1,35 ε uk [%] 8 A 5 [%] 16 *) Przytoczone w tabeli 2 wartości są minimalne, w bieżącej produkcji otrzymuje się własności znacznie wyższe. Analiza statystyczna rzeczywistych wyników badań materiałowych zamieszczona zostanie w kolejnych publikacjach. Kryterium klasyfikacji stali zbrojeniowych wg PN-B-03264:2002 2) jest granica plastyczności stali (f yk ) (tab. 3), stal EPSTAL wg tego kryterium należy do klasy A-IIIN Eurokod 2 3) i inne normy europejskie klasyfikują stal zbrojeniową ze względu na jej ciągliwość (patrz tabela 4) Tab. 3 Klastyfikacja stali zbrojeniowej wg PN-B03264:2002 2) - wybrane gatunki Klasa stali Znak gatunku stali Spajalność Granica plastyczności stali charakterystyczna f yk obliczeniowa f yd MPa Wytrzymałość charakterystyczna na rozciąganie f tk A-0 St0S-b spajalna A-I St3SX-b spajalna A-II 18G2-b spajalna A-III 34GS trudno spajalna A-IIIN RB500W spajalna

5 B ADANIA ZMĘCZENIOWE I WYTRZYMAŁOŚĆ NA OBCIĄŻENIA CYKLICZNE Producenci stali ze znakiem EPSTAL zobowiązani są do ciągłego oznaczania wytrzymałości na obciążenia wielokrotnie zmienne oraz cykliczne. Stal EPSTAL podlega ciągłemu badaniu tych dwóch parametrów zgodnie z PN-H ). Wytrzymałość na obciążenia wielokrotnie zmienne określono na minimum 2 mln cykli rozciągania w zakresie naprężeń od 150 do 300 MPa z częstotliwością do 200 Hz, bez widocznych pęknięć na badanej próbce. Wytrzymałość na obciążenia cykliczne określono na minimum 3 cykle rozciągania na przemian ze ściskaniem, z częstotliwością 0,5 3 Hz, bez widocznych pęknięć na próbce. Powyższe badania prowadzone są w sposób ciągły w laboratoriach krajowych producentów na nowoczesnych maszynach. Dzięki temu EPSTAL może mieć między innymi zastosowanie w konstrukcjach narażonych na obciążenia wielokrotnie zmienne, w szczególności jako zbrojenie mostów i wiaduktów oraz w konstrukcjach na obszarach górniczych. C IĄGLIWOŚĆ STALI A WŁAŚCIWOŚCI ŻELBETU Stal ciągliwa ma m.in.: większe możliwości absorbowania energii w sytuacjach krytycznych przed zniszczeniem przez zerwanie (pole pod wykresem na rys. 3); wyższe wzmocnienie, a ponadto zapewnia możliwość redystrybucji momentów w konstrukcji, dlatego stosując ten rodzaj stali zbrojeniowej możemy uzyskać: lepszą wytrzymałość na obciążenia wielokrotnie zmienne i dynamiczne ostrzeżenie przed zniszczeniem konstrukcji poprzez widoczne gołym okiem deformacje, szerokie rysy i pękniecia w stanie obciążeń przedkrytycznych lepszą odporność konstrukcji na skutki nieprzewidzianych obciążeń takich jak uderzenia, trzęsienia czy nagłe zniszczenia części konstrukcji podczas np. wybuchu lepszą odporność konstrukcji na obciążenia spowodowane osiadaniem, pełzaniem czy działaniem podwyższonej temperatury możliwość zazbrojenia konstrukcji w sposób dokładniej odpowiadający rzeczywistemu rozkładowi naprężeń, dzięki uwzględnieniu plastyczności. Zgodnie z PN-B-03264:2002 metodę analizy plastycznej można stosować tylko dla elementów zbrojonych stalą o dużej ciągliwości (ε uk > 5% ; f tk / f yk > 1,08). Warunkom tym odpowiada EPSTAL. Stosowanie do projektowania płyt i be- lek ciągłych metody analizy plastycznej upraszcza znacznie projektowanie i zbrojenie elementów żelbetowych ponieważ podatność konstrukcji na odkształcenia miejscowe umożliwia redystrybucję momentów. W takim przypadku konstrukcja dostosowuje się do powstałego rozkładu momentów, momenty są przenoszone przez przekroje o większej nośności, uzbrojone większą liczbą prętów. Na rysunku 3 przedstawiono schematyczne wykresy zależności naprężeń od odkształceń dla stali o niskiej i wysokiej ciągliwości Rys. 3 Schematyczne wykresy zależności naprężeń od odkształceń dla stali a) niskiej ciągliwości i b) podwyższonej ciągliwości, f tk charakterystyczna wytrzymałość na rozciąganie, f yk charakterystyczna granica plastyczności, ε uk wydłużenie przy maksymalnej sile, E 1, E 2 wartość absorbowanej energii

6 C IĄGLIWOŚĆ STALI W NORMALIZACJI Według PN-B-03264:2002 2) ze względu na odkształcalność stale zbrojeniowe dzielimy na stale o: dużej ciągliwości stale klas A-0 do A-III o następujących parametrach: ε uk > 5% oraz f tk / f yk > 1,08 średniej ciągliwości stale klasy A-IIIN o następujących parametrach: ε uk > 2,5% oraz f tk / f yk > 1,05 Według tej klasyfikacji popularne na naszym rynku stale zaliczają się do klas: A (stal zimnowalcowana) lub B. EPSTAL jest stalą klasy C W 2005 r. przyjęto normę PN EN 10080:2005 (U) 6), dotyczącą stali zbrojeniowej, zharmonizowaną z Dyrektywą Budowlaną 89/106 EWG. Oznacza to, że po okresie przejściowym każdy gatunek stali zbrojeniowej powinien być zgodny z tą normą. Stal ze znakiem EPSTAL jest zgodna z tą normą i może być znakowana znakiem CE. Stal EPSTAL pod względem wytrzymałościowym zalicza się do klasy A-IIIN (f yk = 500 MPa) natomiast jej ciągliwość charakteryzuje się następującymi parametrami: ε uk > 8%; f tk /f yk = 1,15; (f t /f y ) k { 1,15 <1,35 Nowy podział stali zbrojeniowych wg Eurokodu 2 3) określa 3 klasy stali zbrojeniowej według kryterium ciągliwości stali (tabela 4) STAL ZE ZNAKIEM JEST DOSTĘPNA W OFERCIE HANDLOWEJ KRAJOWYCH PRODUCENTÓW 1) Norma PN-H Stal B500SP o podwyższonej ciągliwości do zbrojenia betonu. Pręty i walcówka żebrowana 2) Norma PN-B-03264: Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie 3) Norma PN EN :2005 (U) Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji z betonu. Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków 4) Norma PN-82/H Walcówka i pręty stalowe do zbrojenia betonu 5) Norma PN-ISO Stal do zbrojenia betonu. Pręty żebrowane 6) Norma PN EN 10080:2005 (U) Stal do zbrojenia betonu. Spajalna stal zbrojeniowa. Postanowienia ogólne. Tabela 4 Klasyfikacja stali zbrojeniowej według Eurokodu 2 3) Klasa stali A B C Charakterystyczna granica plastyczności (f yk, f 0,2k ) [MPa] Minimalna wartość k=(f t / f y )k 1,05 1,08 1,15 <1,35 Charakterystyczne wydłużenie przy maksymalnej sile, ε uk [%] 2,5 5 7,5

7 DANE PRZYDATNE DO PROJEKTOWANIA Stal Charakterystyczna granica plastyczności, f yk [MPa] Obliczeniowa granica plastyczności, f yd [MPa] Parametr Charakterystyczna wytrzymałość na rozciąganie, f tk [MPa] EPSTAL 18G2-b 4) 34 GS 4) RB500W 5) Tab. 5 Porównanie gatunków stali zbrojeniowej Stosunek (f t /f y )k 1,15 1,35 Wydłużenie przy maksymalnej sile, ε uk [%] 8% 5% Spajalność spajalna spajalna trudno spajalna spajalna Wytrzymałość zmęczeniowa 2x106 cykli Wytrzymałość na obciążenia cykliczne 3 cykle Równoważnik węgla C E max 0,50 0,4 0,59 0,50 - nie oznacza się Ciężar objętościowy stali: 7850 kg/m 3 Obliczanie powierzchni równoważnego przekroju poprzecznego pręta, A A = 127,389 m l gdzie: A powierzchnia przekroju w mm 2 m masa próbki w g l długość próbki w mm

8 d Przekrój nominalny S Masa 1m*) teoretyczna (dla średnicy nominalnej) Zakresy masy obliczane dla dopuszczalnych odchyłek *) [mm] [cm 2 ] [kg/m] [kg/m] 8 0,50 0,395 0,371 0, ,79 0,617 0,589 0, ,13 0,888 0,848 0, ,01 1,58 1,507 1, ,14 2,47 2,355 2, ,91 3,85 3,680 4, ,04 6,31 6,029 6,597 mm Przekrój cm2 Masa kg/m Przekrój zbrojenia w cm 2 / m w zależności od rozstawu prętów 10 cm 15 cm 20 cm 25 cm 30 cm 8 0,503 0,395 5,03 3,35 2,51 2,01 1, ,785 0,617 7,85 5,24 3,93 3,14 2, ,131 0,888 11,31 7,54 5,65 4,52 3, ,011 1,578 20,11 13,40 10,05 8,04 6, ,142 2,47 31,42 20,94 15,71 12,57 10, ,909 3,85 49,09 32,72 24,54 19,63 16, ,042 6,31 80,42 53,62 40,21 32,17 26,81 mm Masa kg/m Przekrój zbrojenia w cm 2 w zależności od ilości prętów ,395 0,50 1,01 1,51 2,01 2,51 3,02 3,52 4,02 4,52 5, ,617 0,79 1,57 2,36 3,14 3,93 4,71 5,50 6,28 7,07 7, ,888 1,13 2,26 3,39 4,52 5,65 6,79 7,92 9,05 10,18 11, ,578 2,01 4,02 6,03 8,04 10,5 12,06 14,07 16,08 18,10 20, ,47 3,14 6,28 9,42 12,57 15,71 18,85 21,99 25,13 28,27 31, ,85 4,91 9,82 14,73 19,63 24,54 29,45 34,36 39,27 44,18 49, ,31 8,04 16,08 24,13 32,17 40,21 48,25 56,30 64,34 72,38 80,42 mm Masa kg/m Nośność w kn w zależności od ilości prętów dla s =1, ,395 21,85 43,71 65,56 87,42 109,27 131,13 152,98 174,84 196,69 218, ,617 34,15 68,30 102,44 136,59 170,74 204,89 239,03 273,18 307,33 341, ,888 49,17 98,35 147,52 196,69 245,86 295,04 344,21 393,38 442,55 491, ,578 87,42 174,84 262,25 349,67 437,09 524,51 611,93 699,35 786,76 874, ,47 136,59 273,18 409,77 546,36 682,95 819,55 956, , , , ,85 213,42 426,85 640,27 853, , , , , , , ,31 349,67 699, , , , , , , , ,73