EPSTAL stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości mgr inż. Magdalena Piotrowska Centrum Promocji Jakości Stali
Certyfikat EPSTAL EPSTAL to znak jakości nadawany w drodze dobrowolnej certyfikacji na stal zbrojeniową w gatunku B500SP o wysokiej ciągliwości. Dodatkowa kontrola parametrów Gwarancja stabilności procesu produkcji Znakowanie literowe prętów Strona 2
Gatunek B500SP wg PN-H-93220:2006 Stal przeznaczona do stosowania w budownictwie Stal spajalna EPSTAL = gat. B500SP Granica plastyczności = 500 MPa Podwyższona ciągliwość Strona 3
Zalety stali EPSTAL Wysoka ciągliwość (klasa C wg Eurokodu 2) Wysoka wytrzymałość (klasa A-IIIN) Odporność na obciążenia dynamiczne Pełna spajalność Dobra przyczepność do betonu Łatwiejsza identyfikacja Gwarancja stabilności procesu produkcji Szeroka dostępność Strona 4
Własności wytrzymałościowo-odkształceniowe PN-H-93220:2006 Parametr Opis Wartość R e Charakterystyczna granica plastyczności (f yk ) 500 [MPa] R m /R e Stosunek charakterystycznej wytrzymałości na rozciąganie do granicy plastyczności (f tk /f yk ) 1,15 1,35 [-] A gt Wydłużenie pod największym obciążeniem (ε uk ) 8 [%] Klasa A-IIIN wg PN-B-03264:2002 Klasa C wg Eurokodu 2 (wysoka ciągliwość) f tk /f yk : 1,15 1,35 ε uk 7,5% Strona 5
Wykres σ-ε Strona 6
Badanie porównawcze ABC Strona 7
Identyfikowalność Poprzez napis EPSTAL Nawalcowany na każdym pręcie Poprzez pogrubienie żeber Wg PN-EN 10080 Strona 8
Opinia ITB Pozytywna opinia Instytutu Techniki Budowlanej na temat stali EPSTAL: Usytuowanie napisu EPSTAL na pręcie i jego geometria nie wpływają na pracę zakotwienia pręta w betonie pod obciążeniem obliczeniowym. Zasady projektowania, wykonywania i konstruowania zbrojenia z prętów z napisem EPSTAL są takie same jak dla prętów klasy A-IIIN wg PN-B-03264:2002. Pręty z napisem EPSTAL mogą zastępować pręty ze stali RB500W oraz BSt500S. Strona 9
Opinia IBDiM Pozytywna opinia Instytutu Badawczego Dróg i Mostów na temat stali B500SP: Stal zbrojeniowa gatunku B500SP jest przeznaczona do zbrojenia konstrukcji żelbetowych według zasad określonych w PN-91/S10042 dla stali A-IIIN. Stal zbrojeniowa gatunku B500SP jest zaliczana do stali tzw. klasy 500 i posiada parametry wytrzymałościowe takie same jak najbardziej popularne na rynku gatunki BSt500S czy RB500W, jednocześnie przewyższa je pod względem wydłużalności. Strona 10
Badanie zachowania się płyty żelbetowej w sytuacji awaryjnej wywołanej usunięciem podpory Politechnika Śląska Katedra Konstrukcji Budowlanych Wykonawcy badania: Dr inż. Barbara Wieczorek Dr inż. Mirosław Wieczorek Prof. dr hab. inż. Włodzimierz Starosolski Strona 11
Ustroje płytowo-słupowe a obciążenia wyjątkowe 1 4 http://failures.wikispaces.com/concrete+system+collapses +%26+Failures+During+Construction 2 3 http://failures.wikispaces.com/concrete+system+collapses+%26 +Failures+During+Construction http://tehranshake.wordpress.com/2008/09/11/letters-todoktor-mohandess-god/ https://www.google.pl/search?q=alfred+p.+murrah+federal+bu lding+bombing&newwindow=1&tbm=isch&tbo=u&source=univ &sa=x&ei=wrmlupnektl5yao20yhadq&ved=0cegqsaq&biw= 1920&bih=973 Strona 12
Katastrofa postępująca KATASTROFA POSTĘPUJĄCA to zjawisko zainicjowane przez lokalne zniszczenie jednego elementu nośnego (najczęściej słupa) w sytuacji pojawienia się obciążeń wyjątkowych, np. wybuchu gazu w budynku, uderzeń pojazdów, błędów ludzkich, prowadzące do zawalenia obiektu lub zniszczeń nieproporcjonalnych w stosunku do przyczyny. Strona 13
Katastrofa postępująca Strona 14
Cel badań Zaobserwowanie zachowania się krawędziowego fragmentu ustroju płytowo-słupowego obciążonego równomiernie w stanie awaryjnym, który wywołany został usunięciem podpory krawędziowej. Określenie, jaki wpływ na zniszczenie tego ustroju ma ilość oraz ciągliwość zastosowanej stali zbrojeniowej. Stwierdzenie, jaki mechanizm zniszczenia wystąpi po usunięciu podpory. 1- przeguby plastyczne na górnej powierzchni płyty, 2- przeguby plastyczne na dolnej powierzchni płyty, 3- wychodnia przebicia, 4- strefy narażone na zmiażdżenie betonu. Strona 15
Model badawczy Model badawczy: żelbetowa płyta o wymiarach 9,3 9,3 0,1 m Podparcie modelu: 16 prefabrykowanych podpór o wysokości 2,4 m Wysokość stanowiska: położenie górnej powierzchni modelu na wysokości 3,0 m Skala odwzorowania w stosunku do rzeczywistego ustroju: 1:2 Strona 16
Usunięcie podpory Pole badawcze nr 2 Model 2 Pole badawcze nr 1 Model 1 Strona 17
System obciążania A Obciążenie grawitacyjne B, C, D Obciążenie hydrauliczne Strona 18
System obciążania A obciążenie grawitacyjne P1 A Obciążenie grawitacyjne zrealizowane w postaci obciążników betonowych o wartości 200 kg każdy, które podwieszono w 115 punktach. Przybliżona wartość obciążenia równomiernie rozłożonego to 3,49 kn/m 2. Zastosowana wartość obciążenia: 115 szt. 200 kg = 23,0 T Strona 19
System obciążania A obciążenie grawitacyjne P1 Strona 20
System obciążania B obciążenie hydrauliczne P2 B Obciążenie hydrauliczne składało się z zestawu 12 siłowników hydraulicznych, które rozmieszczono równomiernie na obwodzie zewnętrznym badanego pola. Przybliżona wartość obciążenia równomiernie rozłożonego to 61,0 kn/m 2. Zastosowana wartość obciążenia: 12 szt. 900 kg = 10,8 T Strona 21
System obciążania B obciążenie hydrauliczne P2 Strona 22
System obciążania C obciążenie hydrauliczne P3 C Obciążenie hydrauliczne składało się z zestawu 27 siłowników hydraulicznych, które rozmieszczono równomiernie w części wewnętrznej badanego pola. Przybliżona wartość obciążenia równomiernie rozłożonego to 61,0 kn/m 2. Obciążenie wewnętrzne P3 było zawsze 2 razy większe od obciążenia zewnętrznego P2. Zastosowana wartość obciążenia: 28 szt. 1800 kg = 50,4 T Strona 23
System obciążania C obciążenie hydrauliczne P3 Strona 24
System obciążania D obciążenie hydrauliczne P4 składało się z jednego siłownika długiego wysuwu, usytuowanego w punkcie planowanej utraty podparcia. Zastosowana wartość obciążenia: 1 szt. 4000 kg = 4,0 T D Obciążenie hydrauliczne Strona 25
System obciążania Strona 26
Model badawczy Parametry stali i betonu Klasa stali Średnica pręta Moduł sprężystości E Granica plastyczności f yk Wytrzymałość na rozciąganie f tk Całkowite wydłużenie przy maksymalnej sile ε uk [mm] [GPa] [MPa] [MPa] [%] C (EPSTAL) 8 191,852 526,8 604,4 14,91 C (EPSTAL) 10 199,138 561,1 625,8 13,8 C (EPSTAL) 16 199,138 601,2 714,2 11,8 Planowana klasa betonu Moduł sprężystości E cm Wytrzymałość na ściskanie f c,core Wytrzymałość na ściskanie f c,cube Wytrzymałość na rozciąganie f ctm [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] C 35/45 35948 51,3 79,6 3,98 C 35/45 34114 43,5 69,8 3,82 Strona 27
Model badawczy Zbrojenie górne płyty Stal EPSTAL średni rozstaw w paśmie podporowym: 100 mm średni rozstaw w paśmie między podporowym: 250 mm średnica zbrojenia głównego: 8 i 10 mm długość prętów zbrojenia głównego nad podporami wewnętrznymi: 2,0 m długość prętów zbrojenia głównego nad skrajnymi i narożnymi : 1,13 m Strona 28
Model badawczy Zbrojenie dolne płyty Stal EPSTAL rozstaw w paśmie podporowym: 100 mm rozstaw w paśmie między podporowym: 250 mm średnica zbrojenia głównego: 8 mm długość prętów zbrojenia głównego: 9,24 m średnica dodatkowego zbrojenia w strefie narożnej modelu: 8 mm średnica zbrojenia wieńcowego przeciw katastrofie postępującej (wg EC2): Pole badawcze nr 1: 2Ø8 mm Pole badawcze nr 2: 2Ø16 mm Strona 29
Przebieg badań Badanie zasadnicze Zerowanie siłomierzy i czujników indukcyjnych, podwieszenie obciążenia grawitacyjnego. Wstępne obciążanie hydrauliczne modelu do poziomu 2 kn. Opuszczanie krawędzi i zwiększanie obciążenia hydraulicznego do chwili zniszczenia. Strona 30
Przebieg badań Badanie zasadnicze Strona 31
Przebieg badań Usuwanie podpory Strona 32
Przebieg badań Opuszczanie punktu podparcia Strona 33
Wyniki badania Odkształcenia górnych powierzchni Wykresy odkształceń górnych powierzchni modeli w chwili zniszczenia Model 1 Siła 9,16 kn Model 2 Siła 13,32 kn Strona 34
Wyniki badania Pomiar przemieszczeń Strona 35
Wyniki badania Pomiar przemieszczeń Strona 36
Wyniki badania Pomiar przemieszczeń Strona 37
Wyniki badania Uplastycznienie zbrojenia Model 1 Strona 38
Wyniki badania Uplastycznienie zbrojenia Model 2 Strona 39
Zniszczenie modeli Strona 40
Zniszczenie modeli Strona 41
Zniszczenie modeli Strona 42
Zniszczenie modeli Zniszczenie przez przebicie Strona 43
Zniszczenie modeli Zniszczenie przez przebicie Strona 44
Zniszczenie modeli Strona 45
Strona 46
Podsumowanie Zestawienie obciążeń Rodzaj obciążenia Wartość całkowitego, charakterystycznego obciążenia projektowanego. Wartość całkowitego obciążenia obliczeniowego, które powinno spowodować giętne zniszczenie modelu [model obliczeniowy bez podpory]. Wartość całkowitego obciążenia obliczeniowego, które powinno spowodować giętne zniszczenie modelu [model obliczeniowy z podporą]. Wartość obciążenia pola, przy którym nastąpił początek uplastycznienie stali zbrojeniowej pomiar z tensometrów. Wartość obciążenia pola przy, którym nastąpiło zniszczenie modelu w czasie badań. Model 1 Model 2 [kn/m 2 ] 6,0 6,0 8,64 9,32 14,2 14,4 8,2 9,62 18,7 26,2 Strona 47
Podsumowanie Wnioski Otrzymany obraz zarysowań oraz widoczna ich rozwartość wskazują na znaczne uplastycznienie zbrojenia i wpływ parametru ciągliwości stali na możliwość powstania znacznej lokalnej redystrybucji sił. Zastosowanie cztery razy większego pola przekroju dodatkowego dolnego zbrojenia wieńcowego pozwoliło uzyskać 40 procentowy przyrost nośności. Pod obciążeniami, przy których nastąpiło zniszczenie modeli ugięcia ekstremalne modeli wyniosły: dla Modelu 1 401 mm, co stanowiło 1/15 sześciometrowej rozpiętości między podporami; dla Modelu 2 452 mm, co stanowiło 1/14 rozpiętości między podporami. Uplastycznienie stali rozpoczęło się odpowiednio przy obciążeniu 8,2 kn/m 2 (Model 1) i 9,63 kn/m 2 (Model 2), co stanowiło odpowiednio 136% oraz 160% obciążenia charakterystycznego, na które projektowane były modele. Strona 48
Podsumowanie Wnioski W momencie zniszczenia uzyskano następujące obciążenia: 18,7 kn/m 2 (Model 1) i 26,2 kn/m 2 (Model 2), co stanowiło odpowiednio 3,1 oraz 4,4 razy większą wartość obciążenia charakterystycznego niż wartość na którą projektowane były modele. Uzyskanie przewyższenia nośności w stanie awaryjnym nad ekstremalnym obliczeniowym obciążeniem było możliwe dzięki zastosowaniu stali zbrojeniowej EPSTAL, która charakteryzuje się bardzo dużą ciągliwością. Stąd płynie wniosek o konieczności stosowania stali o bardzo dużej ciągliwości we wszystkich konstrukcjach, w których chcemy ograniczyć rozwój katastrofy postępującej. Strona 49
Publikacje CPJS NOWOŚĆ Strona 50
Strona internetowa www.cpjs.pl Strona 51
Dziękuję za uwagę biuro@cpjs.pl www.cpjs.pl Strona 52