Probabilistyczny opis parametrów wytrzymałościowych stali zbrojeniowej EPSTAL i eksperymentalne potwierdzenie ich wartości

Podobne dokumenty
Probabilistyczny opis parametrów wytrzymałościowych stali EPSTAL i eksperymentalne potwierdzenie ich wartości

Nowe specyfikacje techniczne dla robót mostowych

Jak projektować odpowiedzialnie? Kilka słów na temat ciągliwości stali zbrojeniowej. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Centrum Promocji Jakości Stali

WYMAGANIA MATERIAŁOWE DLA STALI ZBROJENIOWEJ WEDŁUG OBOWIĄZUJĄCYCH NORM W KONTEKŚCIE PROJEKTOWANIA MOSTÓW

KILKA SŁÓW NA TEMAT CIĄGLIWOŚCI STALI ZBROJENIOWEJ

Stal zbrojeniowa EPSTAL

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2011. Stalowe pręty i walcówka żebrowana CELSTAL B500SP do zbrojenia betonu WARSZAWA

biuletyn stal zbrojeniowa o podwyższonej ciągliwości ze znakiem

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2011. Stalowe pręty żebrowane B500B do zbrojenia betonu WARSZAWA

Wymagania materiałowe dla stali zbrojeniowej według obowiązujących norm w kontekście projektowania mostów. Centrum Promocji Jakości Stali

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2012. Zgrzewane siatki stalowe B500A do zbrojenia betonu WARSZAWA

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego. wystąpienia katastrofy postępującej.

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2010. Zgrzewane siatki stalowe B500B - RUNOWO do zbrojenia betonu WARSZAWA

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2012. Żebrowana stal w kręgach B500B do zbrojenia betonu WARSZAWA

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego w sytuacji wystąpienia katastrofy postępującej.

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. mgr inż. Magdalena Piotrowska Centrum Promocji Jakości Stali

Najważniejsze cechy materiałowe stali zbrojeniowej EPSTAL o wysokiej ciągliwości. Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

Najważniejsze cechy materiałowe stali zbrojeniowej EPSTAL o wysokiej ciągliwości. według nowej normy PN-H-93220:

APROBATA TECHNICZNA IBDiM Nr AT/ /2. Celsa Huta Ostrowiec Sp. z o.o. ul. Samsonowicza 2, Ostrowiec Świętokrzyski

APROBATA TECHNICZNA IBDiM Nr AT/ /2. H.E.S. Hennigsdorfer Elektrostahlwerke GmbH. Wolfgang-Küntscher-Straße 18, Hennigsdorf, Niemcy

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego. wystąpienia katastrofy postępującej.

Wymagania materiałowe dla stali zbrojeniowej według obowiązujących norm w kontekście projektowania mostów

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. Badanie ustroju płytowosłupowego. wystąpienia katastrofy postępującej.

EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości. mgr inż. Magdalena Piotrowska Centrum Promocji Jakości Stali

Metody badań materiałów konstrukcyjnych

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wytrzymałość Materiałów

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

Estymacja parametrów w modelu normalnym

7. Estymacja parametrów w modelu normalnym( ) Pojęcie losowej próby prostej

BADANIA OSIOWEGO ROZCIĄGANIA PRĘTÓW Z WYBRANYCH GATUNKÓW STALI ZBROJENIOWYCH

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PaleZbrojenie 5.0. Instrukcja użytkowania

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

W jaki sposób weryfikować stal zbrojeniową oraz dokumenty kontroli odbierając stal na budowie? Opracowanie: Centrum Promocji Jakości Stali

POSTANOWIENIA OGÓLNE I TECHNICZNE

SAS 670/800. Zbrojenie wysokiej wytrzymałości

Politechnika Białostocka

FAŁSZYWE ŚWIADECTWA ODBIORU DLA STALI ZBROJENIOWEJ

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 4

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2012

Mechanika i wytrzymałość materiałów instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Opracowanie: Emilia Inczewska 1

Wykład 4. Plan: 1. Aproksymacja rozkładu dwumianowego rozkładem normalnym. 2. Rozkłady próbkowe. 3. Centralne twierdzenie graniczne

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2014. Łączniki prętów zbrojeniowych HBS-05 WARSZAWA

Porównawcze badania laboratoryjne przyczepności stali EPSTAL oraz stali klasy A do betonu w warunkach termicznych występujących w czasie pożaru

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Wykład Centralne twierdzenie graniczne. Statystyka matematyczna: Estymacja parametrów rozkładu

Testowanie hipotez statystycznych.

BADANIA WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH 1. Próba rozciągania metali w temperaturze otoczenia (zg. z PN-EN :2002)

MATERIAŁOZNAWSTWO vs WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW

Estymacja punktowa i przedziałowa

OBLICZENIE ZARYSOWANIA

Informacje ogólne. Rys. 1. Rozkłady odkształceń, które mogą powstać w stanie granicznym nośności

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

ĆWICZENIE 1 STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA METALI - UPROSZCZONA. 1. Protokół próby rozciągania Rodzaj badanego materiału. 1.2.

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 193

Badania wytrzymałościowe

Weryfikacja hipotez statystycznych, parametryczne testy istotności w populacji

Pobieranie prób i rozkład z próby

Jakość betonu kontrola i koszty. Izabela Skrzypczak Lidia Buda-Ożóg Joanna Kujda

SPRAWOZDANIE LABORATORIUM WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW B Badanie własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

WYTRZYMAŁOŚĆ RÓWNOWAŻNA FIBROBETONU NA ZGINANIE

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Statystyka opisowa. Wykład I. Elementy statystyki opisowej

Praktyczne aspekty wymiarowania belek żelbetowych podwójnie zbrojonych w świetle PN-EN

6.4 Podstawowe metody statystyczne

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Stalowe kotwy prętowe HAB-H, HAB-MH, HAB-S, HAB-MS i stalowe łączniki słupowe HCC

Podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów. Statyczna próba rozciągania metali. Warunek nośności i użytkowania. Założenia

Statystyka i opracowanie danych Podstawy wnioskowania statystycznego. Prawo wielkich liczb. Centralne twierdzenie graniczne. Estymacja i estymatory

Statystyka i eksploracja danych

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2012

Wykład 9 Wnioskowanie o średnich

SPRAWOZDANIE: LABORATORIUM Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW B Badanie własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych

Politechnika Białostocka

SPRAWOZDANIE Z BADAŃ

Spis treści. Przedmowa 11

SST- B04 ROBOTY ZBROJARSKIE

Spis treści Przedmowa

Matematyka z el. statystyki, # 6 /Geodezja i kartografia II/

Próbkowanie. Wykład 4 Próbkowanie i rozkłady próbkowe. Populacja a próba. Błędy w póbkowaniu, cd, Przykład 1 (Ochotnicy)

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 5

Metody statystyczne kontroli jakości i niezawodności Lekcja II: Karty kontrolne.

Tasowanie norm suplement

Rury stalowe. Rury precyzyjne Form 220 i 370

INFORMACJA NA TEMAT STANDARDU WYKOŃCZENIA ŚCIAN PREFABRYKOWANYCH

), którą będziemy uważać za prawdziwą jeżeli okaże się, że hipoteza H 0

KONSTRUKCJE BETONOWE PROJEKT ŻELBETOWEJ HALI SŁUPOWO-RYGLOWEJ

Analiza porównawcza dwóch metod wyznaczania wskaźnika wytrzymałości na przebicie kulką dla dzianin

1.1 Wstęp Literatura... 1

Temat 2 (2 godziny) : Próba statyczna ściskania metali

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

Rachunek Prawdopodobieństwa i Statystyka

Spis treści. Wprowadzenie... Podstawowe oznaczenia Ustalenia ogólne... 1 XIII XV

Transkrypt:

Probabilistyczny opis parametrów wytrzymałościowych stali zbrojeniowej EPSTAL i eksperymentalne potwierdzenie ich wartości Tadeusz CHMIELEWSKI Magdalena PIOTROWSKA

Probabilistyczny opis parametrów wytrzymałościowych stali zbrojeniowej EPSTAL i eksperymentalne potwierdzenie ich wartości Tadeusz CHMIELEWSKI Magdalena PIOTROWSKA

ISBN 978-83-946813-4-0 Copyright by Centrum Promocji Jakości Stali, 2019 Centrum Promocji Jakości Stali Sp. z o.o. ul. rtm Witolda Pileckiego 67 02-781 Warszawa Tel.: +48 22 252 67 03 E-mail: biuro@cpjs.pl www.epstal.pl

Wprowadzenie EPSTAL jest znakiem jakości nadawanym w drodze dobrowolnej certyfikacji na wyroby do zbrojenia betonu w postaci prętów lub kręgów żebrowanych ze stali gorącowalcowanej o wysokiej ciągliwości gatunku B500SP. Proces certyfikacji obejmuje sprawdzenie funkcjonowania systemu zarządzania jakością w zakładzie produkcyjnym i wykonanie badań próbek stalowych w laboratorium producenta. Dodatkowo kolejny zestaw próbek wysyłany jest do badania w niezależnym zewnętrznym laboratorium. Utrzymanie certyfikatu EPSTAL wiąże się zaś z koniecznością odpowiedniego znakowania prętów (m.in. trwałym napisem EPSTAL i etykietą), przekazywania do CPJS kwartalnych i rocznych wyników zakładowej kontroli produkcji, posiadania dodatkowego ubezpieczenia na certyfikowane wyroby oraz poddawania się corocznemu audytowi. Stal EPSTAL jest stalą zbrojeniową, która spełnia wymagania dla gatunku B500SP według norm PN-H-93220:2018-02 [1] i PN-EN 10080:2007 [2]. Spełnia ona również wymagania klasy C wg Eurokodu 2 [3] i klasy A-IIIN wg starych polskich norm: PN-B-03264:2002 [4] i PN-S 10042:1991 [5]. Gatunek B500SP oznacza, że jest stalą przeznaczoną do stosowania w budownictwie (B), o wartości charakterystycznej granicy plastyczności równej 500 MPa, stalą spawalną (S) i o podwyższonej ciągliwości (P). Stal EPSTAL charakteryzują następujące właściwości mechaniczne: -parametry wytrzymałościowo-odkształceniowe odznaczające się wysoką stabilnością, -odporność na obciążenia dynamiczne: zmęczeniowe i cykliczne, -odporność na zginanie z odginaniem, -bardzo dobra przyczepność do betonu, -spawalność w pełnym zakresie średnic prętów. 3

Statyczna próba rozciągania jest podstawowym sposobem określenia właściwości wytrzymałościowo-odkształceniowych stali. Pełna informacja dotycząca zasady przeprowadzania badania próby rozciągania stali, kształtu i wymiarów próbek oraz określenia parametrów badania, tj.: wartości wytrzymałości, wartości wydłużeń i przewężeń próbki wraz z informacją, co powinien zawierać protokół badania, została podana w normie PN-EN ISO 6892-1 [6]. Przedmiotem niniejszej publikacji jest zbadanie zmienności parametrów wytrzymałościowych stali EPSTAL, tj. granicy plastyczności Re, wytrzymałości na rozciąganie R m i wydłużenia pod największym obciążeniem A gt, na podstawie badań wyników statycznej próby rozciągania próbek stali wykonanych przez producentów w ramach zakładowej kontroli produkcji. Analiza statystyczna tych wyników wykazała, że zależność naprężenieodkształcenie prób rozciągania stali należy opisać w języku rachunku prawdopodobieństwa jako jednowymiarowy proces stochastyczny, zaś trzy najważniejsze parametry wytrzymałościowe: granicę plastyczności wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie pod, największym obciążeniem, jako zmienne losowe. Na podstawie opracowania danych eksperymentalnych stwierdzono, że granica plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie prętów produkowanych w latach 2015-2018 mają rozrzut wartości na poziomie mniejszym niż 3%. Ponadto analiza uzyskanych wartości charakterystycznych granicy plastyczności R wskazuje na duży zapas w stosunku do wartości wymaganej normowo, tj. 500 MPa. e,5% 4

Próba rozciągania stali EPSTAL jako zjawisko losowe opisane jednowymiarowym procesem stochastycznym Rozważmy eksperyment, w którym poddaliśmy statycznej próbie rozciągania n próbek stali EPSTAL jednakowej średnicy. Na przykład dla pręta zbrojeniowego o średnicy 16 mm, po zbadaniu na rozciąganie 10 próbek, otrzymaliśmy następujące wyniki dla granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia pod największym obciążeniem. Tablica 1. Wartości granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia dla 10 prób rozciągania pręta zbrojeniowego o średnicy 16 mm. R e [MPa] 535 539 539 535 555 566 538 535 548 553 R m [MPa] 621 631 636 638 652 652 636 635 638 646 A gt [%] 14,5 15 14 13,1 14,3 13,1 13 13,4 15,6 15,1 Powstaje pytanie: które wartości uznać za granicę plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie pod największym obciążeniem? Dla tak postawionego pytania nie ma odpowiedzi w zbiorze wielkości deterministycznych, tj. w zbiorze wielkości, które są dokładnie znane. Można na nie odpowiedzieć jedynie w zbiorze pojęć probabilistycznych, tj. z zastosowaniem pojęć rachunku prawdopodobieństwa, który opisuje zjawiska losowe. Obserwując takie zjawiska stwierdzamy, że przy danym eksperymencie wyniki obserwacji nie są jednakowe, że zachodzą między nimi pewne, nieokreślone rozbieżności. W przypadku stali EPSTAL głównymi źródłami zmienności wartości parametrów mechanicznych R, R i A są: e m gt -zmienność właściwości cech materiałów do produkcji wlewków, tj. złomu, żelazostopów (szczególnie zmienność składu chemicznego złomu ma tu decydujące znaczenie i przełożenie na zmienność własności), -w procesie walcowania: rozrzut temperatury wlewka na jego długości oraz zmienność parametrów wody w kontrolowanym chłodzeniu za ostatnią klatką walcowniczą (ciśnienie i przepływ). Istnieje możliwość kontroli tych zmienności tylko w pewnych granicach, np. poprzez korekty przepływu wody celem uzyskania jak najbardziej jednorodnych własności wytrzymałościowych oraz dodatkowo przez ustawienia odpowiedniej strategii nagrzewania wlewków, w celu zmniejszenia rozrzutu temperatur na długości pasma. 5

Po wykonaniu jednej próby rozciągania próbki stalowej otrzymujemy wykres naprężenieodkształcenie, który zapisujemy funkcją σ( e). Rozpatrzmy doświadczenie, w którym dokonaliśmy 15 prób rozciągania próbek stalowych i otrzymaliśmy 15 wykresów naprężenie-odkształcenie. Przyjmijmy, że wykresy te zestawiliśmy na jednym wspólnym rysunku (rys. 1). Na jego podstawie stwierdzamy, że wykresy nie pokrywają się, występują między nimi nieokreślone, przypadkowe rozbieżności. Dlatego na obecnym etapie wiedzy próby rozciągania próbek stalowych i otrzymywane na ich podstawie wykresy naprężenieodkształcenie opisujemy jako jednowymiarowy proces stochastyczny. Matematycznie opisujemy go zależnością σ(e), gdzie e oznacza zdarzenie elementarne polegające na wykonaniu próby rozciągania próbki stalowej. Z inżynierskiego punktu widzenia korzystna jest następująca interpretacja procesu stochastycznego σ(e,e): a) Załóżmy, że zaszło zdarzenie elementarne e 1, tj. wykonaliśmy próbę rozciągania jednej próbki. Otrzymaliśmy funkcję σ(e 1) = σ(e) (ponieważ e 1 jest ustalone), którą nazywamy realizacją procesu stochastycznego. Po wykonaniu n prób rozciągania otrzymamy n realizacji procesu. Przykład 15 realizacji przedstawiono na rys.1. b) Niech ejest ustalone, np. e= 1%, zaś e jest zmienne. Wówczas otrzymujemy przekrój procesu, który jest zmienną losową. Dla inżynierów budownictwa ważne są dwa przekroje, pierwszy dla granicy plastyczności R e, drugi dla wytrzymałości na rozciąganie R m. c) Niech ei e są ustalone, wówczas otrzymujemy tylko liczbę, którą nazywamy stanem procesu. 800 700 Naprężenie [MPa] 500 400 300 200 100 Rys. 1. Zbiorcze zestawienie wykresów naprężenie-odkształcenie dla 15 próbek stalowych poddanych rozciąganiu, które stanowią 15 realizacji procesu stochastycznego σ(e,e). 6 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Wydłużenie [%]

Badania eksperymentalne zmiennych losowych R e, R m i A gt, ich histogramy i parametry liczbowe Pełnym probabilistycznym opisem zmiennych losowych ciągłych R, R i A są ich rozkłady e m gt prawdopodobieństwa, tj. dystrybuanty lub funkcje gęstości prawdopodobieństwa. Gdy je znamy, to na ich podstawie możemy obliczyć prawdopodobieństwa możliwych zdarzeń, a także parametry liczbowe zmiennych losowych, tj. na przykład wartości średnie, wariancje, odchylenia standardowe itd. Aby wymienione wielkości i wartości poznać, koniecznością jest zebranie danych eksperymentalnych, które w naszym przypadku są wykonywane przez producentów w ramach zakładowej kontroli produkcji. Dla autorów powyższe dane są podstawą przeprowadzenia wnioskowania statystycznego dla potrzeb inżynierów budownictwa. Wnioskowanie statystyczne obejmują następujące etapy: -zebranie n danych eksperymentalnych dla każdej zmiennej losowej, które nazywamy próbami; -sporządzenie histogramów i obliczenie dla nich wybranych parametrów liczbowych; -przyjęcie teoretycznego rozkładu prawdopodobieństwa i przeprowadzenie jego weryfikacji na podstawie testów statystycznych. W celu zbadania zmienności parametrów wytrzymałościowych prętów zbrojeniowych stali EPSTAL przyjęto następujące założenie dotyczące liczebności prób: za liczebność próby przyjęto liczbę statycznych prób rozciągania próbek prętów wykonanych w ciągu jednego roku i sporządzono dla nich histogramy, na podstawie których obliczono wybrane estymatory parametrów liczbowych. Na rys. 3, 4 i 5 przedstawiono histogramy granicy plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenia pod największym obciążeniem dla prętów zbrojeniowych o średnicach 10-32 mm produkowanych w latach 2015-2018. W tabeli 2 zestawiono następujące dane oraz wyniki obliczeń: n liczebność próby, R e,śr, R m,śr, A gt,śr wartości średnie próby, s odchylenie standardowe, ν współczynnik zmienności, R e,5%, R m,5%, A gt,5% wartości charakterystyczne (5%) danej próby, R e,min, R m,min, A gt,min najmniejsza wartość próby, R e,max, R m,max, A gt,max największa wartość próby. 7

Wartości charakterystyczne trzech zmiennych losowych R, R i A e m gt Norma [7], która jest podstawową normą inżynierów budownictwa, w punkcie 4.2 Właściwości materiałów i wyrobów podaje następujące definicje właściwości materiałów: (1) Zaleca się, aby właściwości materiałów (łącznie z gruntem i skałą) lub wyrobów były określane z podaniem ich właściwości charakterystycznych. (2) Jeżeli w EN 1991 do EN 1999 nie podano inaczej to, kiedy dolna wartość materiału jest niekorzystna, wartość charakterystyczną zaleca się ustalać jako kwantyl 5%. Zgodnie z wyżej wymienioną normą wytrzymałość charakterystyczną zmiennych losowych granicy plastyczności i wytrzymałości na rozciąganie, które oznaczamy jako R e,5% i R m,5%, definiujemy następująco: są to wartości danego parametru, poniżej których może się znaleźć 5% populacji wszystkich możliwych oznaczeń. A zatem są to wartości obu parametrów osiągane przez minimum 95% zbadanych próbek dla danej serii prób. W analogiczny sposób definiujemy wartość charakterystyczną zmiennej losowej wydłużenia, A gt,5%. Z rachunku prawdopodobieństwa wartość charakterystyczną danej zmiennej losowej definiuje się precyzyjnie jako kwantyl rzędu 0,05 (5%) zmiennej losowej, co poglądowo przedstawiono na rys. 2, dla przyjętej gęstości prawdopodobieństwa y(f c) oraz zmiennej losowej f c. y(fc) f c,k ò y(f c ) d f c= 0,05-5% fc,k fc Rys.2. Gęstość prawdopodobieństwa zmiennej losowej f z zaznaczeniem jej c wytrzymałości charakterystycznej f. c,k 8

1 1400 1200 500 MPa R e,5% = 520 MPa 2015 rok 1000 20 MPa liczba próbek 800 400 200 0 490 495 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560 565 570 575 580 585 590 595 605 610 615 620 625 R e [MPa] 2000 1800 1 1400 500 MPa R e,5% = 521 MPa 2016 rok liczba próbek 1200 1000 800 400 200 0 21 MPa 490 495 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560 565 570 575 580 585 590 595 605 610 615 620 625 R e [MPa] 10

2000 1800 1 1400 500 MPa R e,5% = 519 MPa 2017 rok liczba próbek 1200 1000 800 400 200 0 19 MPa 490 495 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560 565 570 575 580 585 590 595 605 610 615 620 625 R e [MPa] 2000 1800 1 1400 500 MPa R e,5% = 520 MPa 2018 rok liczba próbek 1200 1000 800 400 200 0 20 MPa 490 495 500 505 510 515 520 525 530 535 540 545 550 555 560 565 570 575 580 585 590 595 605 610 615 620 625 R e [MPa] Rys. 3. Histogramy dla granicy plastyczności, uzyskane na podstawie wyników zakładowej kontroli produkcji prętów o średnicach 10-32 mm ze stali zbrojeniowej EPSTAL, w ciągu kolejno: 2015, 2016, 2017 i 2018 roku. 11

1 1400 1200 575 MPa R m,5% = 613 MPa 2015 rok liczba próbek 1000 800 38 MPa 400 200 0 565 570 575 580 585 590 595 605 610 615 620 625 630 635 640 645 650 655 660 665 670 675 680 685 690 695 700 R m [MPa] 2000 2016 rok 1800 1 1400 575 MPa R m,5% = 613 MPa liczba próbek 1200 1000 800 400 200 38 MPa 0 565 570 575 580 585 590 595 605 610 615 620 625 630 635 640 645 650 655 660 665 670 675 680 685 690 695 700 R m [MPa] 12

2000 1800 1 1400 575 MPa R m,5% = 613 MPa 2017 rok liczba próbek 1200 1000 800 400 200 38 MPa 0 565 570 575 580 585 590 595 605 610 615 620 625 630 635 640 645 650 655 660 665 670 675 680 685 690 695 700 R m [MPa] 2000 1800 1 1400 575 MPa R m,5% = 613 MPa 2018 rok liczba próbek 1200 1000 800 400 200 0 38 MPa 565 570 575 580 585 590 595 605 610 615 620 625 630 635 640 645 650 655 660 665 670 675 680 685 690 695 700 R m [MPa] Rys. 4. Histogramy dla wytrzymałości na rozciąganie, uzyskane na podstawie wyników zakładowej kontroli produkcji prętów o średnicach 10-32 mm ze stali zbrojeniowej EPSTAL, w ciągu kolejno: 2015, 2016, 2017 i 2018 roku. 13

1400 1200 1000 8 % A gt,5% = 10,3 MPa 2015 rok liczba próbek 800 400 2,3 % 200 0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 A gt [%] 2000,0 1800,0 1,0 8% A gt,5% = 10,9 % 2016 rok 1400,0 liczba próbek 1200,0 1000,0 800,0,0 400,0 200,0 2,9 % 0,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 A gt [%] 14

1800 1 1400 8% A gt,5% = 11 % 2017 rok 1200 liczba próbek 1000 800 3,0 % 400 200 0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 A gt [%] 1800 1 1400 8% A gt,5% = 11 % 2018 rok 1200 liczba próbek 1000 800 3,0 % 400 200 0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 A gt [%] Rys. 5. Histogramy dla wydłużenia pod największym obciążeniem, uzyskane na podstawie wyników zakładowej kontroli produkcji prętów o średnicach 10-32 mm ze stali zbrojeniowej EPSTAL, w ciągu kolejno: 2015, 2016, 2017 i 2018 roku. 15

Tablica 2. Eksperymentalne wartości parametrów liczbowych histogramów granicy plastyczności dla prętów o różnych średnicach i zbiorczo dla wszystkich średnic. Średnica [mm] Liczba próbek R e,śr [MPa] s [MPa] v [%] R e,5% [MPa] R e,min [MPa] R e,max [MPa] 2018 rok 2017 rok 2016 rok 2015 rok 10 1229 537 16,991 3,16 510 500 612 12 2586 539 13,69 2,54 518 500 607 16 2074 541 11,413 2,11 522 501 603 20 1892 543 10,138 1,86 526 515 573 25 1329 550 14,083 2,56 528 509 595 28 345 563 13,225 2,35 543 537 609 32 524 557 13,908 2,5 535 519 597 10-32 9979 543 14,588 2,68 520 500 612 10 1836 543 14,175 2,61 521 500 608 12 3537 540 13,328 2,47 520 500 608 16 2124 545 11,397 2,09 527 513 581 20 1777 539 11,858 2,2 519 503 574 25 1405 552 13,568 2,46 531 510 598 28 338 547 13,745 2,51 524 504 593 32 446 557 11,815 2,12 536 525 586 10-32 11570 543 14,175 2,61 521 500 608 10 1776 539 15,478 2,87 514 500 598 12 3870 537 13,669 2,54 517 502 596 16 2356 540 9,677 1,79 525 502 590 20 1712 540 12,134 2,25 521 505 597 25 1184 550 9,691 1,76 534 518 589 28 260 557 9,316 1,67 542 536 599 32 603 553 15,081 2,73 528 505 591 10-32 11924 541 13,68 2,53 519 500 599 10 1023 538 15,442 2,87 515 502 599 12 2076 537 13,641 2,54 515 502 587 16 2725 536 9,723 1,81 520 508 581 20 2345 539 11,21 2,08 521 502 580 25 1960 547 10,575 1,93 530 510 592 28 339 548 13,661 2,49 523 506 585 32 547 552 11,948 2,16 533 520 596 10-32 11270 540 12,783 2,37 520 502 599 16

Wnioski Producenci stali EPSTAL wykonują badania próbek prętów stalowych na rozciąganie tysiące razy w ciągu jednego roku (kilkaset razy dla niektórych średnic) w ramach zakładowej kontroli produkcji. Są to badania wielokrotne powtarzane w tych samych warunkach, dające różne wyniki. Istnieje więc pełna podstawa do probabilistycznego opisu parametrów mechanicznych prętów stali EPSTAL, który przedstawiono w niniejszej publikacji. Na podstawie statystycznego opracowania danych dotyczących tych parametrów z ostatnich czterech lat, tj. 2015, 2016, 2017 i 2018 roku, sformułowano następujące wnioski: 1. Zjawisko rozciągania próbek stali EPSTAL można opisać jednowymiarowym niestacjonarnym procesem stochastycznym σ(,e). Wielkości mechaniczne prętów stalowych, tj.: granica plastyczności, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie pod największym obciążeniem, są jednowymiarowymi zmiennymi losowymi, dla których zbudowano histogramy pokazane na rysunkach 3-5. Obliczono estymatory parametrów liczbowych tych wielkości, w tablicy 2 zestawiono wyniki tych obliczeń dla granicy plastyczności. 2. Współczynniki zmienności granicy plastyczności prętów o średnich od 10 do 32 mm, produkowanych w latach 2015-2018, przyjęły wartości w następujących przedziałach: 1,86-3,16% w 2015 roku; 2,09-2,61% w 2016 roku; 1,67-2,87% w 2017 roku; 1,81-2,87% w 2018 roku. Są to wartości małe, tzn. rozrzut granicy plastyczności jest niewielki. Produkowana stal jest bardzo dobrej jakości. 3. Doświadczalne wartości charakterystyczne granicy plastyczności, tj. wartości R, są e,5% zawarte w następujących przedziałach: 510-543 MPa w 2015 roku; 519-536 MPa w 2016 roku; 514-542 MPa w 2017 roku; 515-533 MPa w 2018 roku. Wymagana normowo i deklarowana obecnie przez producentów wartość charakterystyczna granicy plastyczności w wysokości 500 MPa jest zatem dużo niższa, niż faktyczne wartości wynikające z procesu produkcji. Różnice te wahają się od 2% do nawet 8,6%. Można zatem stwierdzić, że produkowany materiał spełnia wymagania normowe z dużym marginesem bezpieczeństwa. 17

Bibliografia [1] PN-H-93220:2018-02 Stal do zbrojenia betonu Spajalna stal zbrojeniowa B500SP Pręty i walcówka żebrowana. [2] PN-EN 10080:2007 Stal do zbrojenia betonu Spajalna stal zbrojeniowa Postanowienia ogólne. [3] PN-EN 1992-1-1:2008: Eurokod 2 Projektowanie konstrukcji z betonu Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków. [4] PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone Obliczenia statyczne i projektowanie. [5] PN-S 10042:1991 Obiekty mostowe Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone Projektowanie. [6] PN-EN ISO 6892-1:2016-09 Metale Próba rozciągania Część 1: Metoda badania w temperaturze pokojowej. [7] PN-EN 1990:2004 Eurokod Podstawy projektowania konstrukcji. 18

Publikacje Zobacz wszystkie publikacje: 19

Tablice EPSTAL Gatunek stali Średnica nominalna Nominalna powierzchnia przekroju poprzecznego Masa nominalna 1 m* [mm] [mm 2 ] [ kg/m] 8 50,30 0,40 10 78,50 0,62 12 113,00 0,89 14 153,94 1,21 B500SP 16 201,00 1,58 20 314,00 2,47 25 491,00 3,85 28 615,75 4,83 32 804,00 6,31 40 1256,64 9,86 Parametry wytrzymałościowe Parametr Opis Wartość f yk Charakterystyczna granica plastyczności 500 [MPa] f tk Charakterystyczna wytrzymałość na rozciąganie 575 [MPa] f tk/ f yk Stosunek wytrzymałości na rozciąganie do granicy plastyczności 1,15 1,35 [-] ε uk Wydłużenie próbki pod maksymalnym obciążeniem 8 [%] * Masa obliczona na podstawie ciężaru objętościowego stali 7850 kg/m 3 20

www.epstal.pl Centrum Promocji Jakości Stali ul. rtm. Witolda Pileckiego 67 02-781 Warszawa Tel.: +48 22 252 67 03 E-mail: biuro@cpjs.pl