Transcript of Z C S Z B500SP - EPSTAL®
nr 1.inddC E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
1
KONSTRUKCJI ELBETOWYCH
WACIWOCI GATUNKU
B500SP - EPSTAL®
1 B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
ZNACZENIE CIGLIWOCI STALI ZBROJENIOWEJ W PROJEKTOWANIU
KONSTRUKCJI ELBETOWYCH
WACIWOCI GATUNKU
B500SP - EPSTAL®
CENTRUM PROMOCJI JAKOCI STALI
Promocja wsród srodo- wisk projektantów bez- piecznych rozwiaza z
zastosowaniem no- wych gatunków stali o podwyszonej cigli- wosci. Z
bada przepro- wadzonych przez CPJS wynika, e rodzaj za- stosowanej
do zbrojenia ustrojów elbetowych stali wpywa znaczco na
bezpieczenstwo caej konstrukcji.
Dodatkowa certyfikacja wyrobów na znak jakosci
. Wyroby oznaczone zna- kiem pochodz z produkcji podlegaj- cej
staemu nadzorowi i odznaczaj sie du powtarzalnosci i stabil- nosci
wasciwosci. CPJS przeprowadza cia- g analiz statystyczn wyników
bada przepro- wadzonych w akredy- towanych laboratoriach
producentów.
Innowacyjno w dzie- dzinie stali zbrojeniowej, opracowanie i
publikacja wyników badan zwiaza- nych z certyfikowanymi wyrobami,
we wspópra- cy z czonkami Komitetu Doradczego CPJS.
Monitorowanie i czyn- ny udzia w dziaaniach normalizacyjnych i cer-
tyfikacyjnych na pozio- mie instytucji krajowych i
europejskich.
Centrum Promocji Jakoci Stali jest organizacj zrzeszajc producentów
stali zbrojenio- wej w Polsce. Naszym celem jest zapewnienie
wysokiej jakoci wyrobów stalowych ofero- wanych przez zrzeszonych
producentów oraz promocja nowych rozwiza technicznych i
materiaowych.
Dziaalno CPJS:
06 - 07 Wstp 08 - 13 Wprowadzenie – Definicja ciagliwoci –
Ciagliwoc w praktyce – Parametry ciagliwoci – Ciagliwoc w
normalizacji 14 - 31 STAL B500SP - EPSTAL®
– Czym jest EPSTAL®
– Walory marki EPSTAL®: - Bezpieczestwo - Pena spajalno -
Identyfikowalno - Odporno na obciaenia dynamiczne - Przyczepno do
betonu 32 - 35 Rozszerzony program badawczy 36 - 38 Dane
projektowe: – Waciwoci mechaniczne – Charakterystyka geometryczna
prtów – Przekrój zbrojenia w cm2/m w zalenoci od rozstawu prtów –
Przekrój zbrojenia w cm2 w zalenoci od iloci prtów
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
Spis treci
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
4
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
5
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y C E N T R U M P R O M O C J
I J A K O C I S T A L I
Praktyka pokazuje, e naj- prostsza i najchtniej sto- sowana metoda
liniowa, czyli teoria sprystoci, nie oddaje w peni rzeczy- wistego
charakteru pracy konstrukcji. Prawa fizycz- ne dla elbetu s silnie
nieliniowe – zaoenie, e materia ten jest sprysty jest zbyt dalekie
od praw- dy. Sprawdza si jedynie przy bardzo niewielkich
odksztaceniach. Gdy na-
prenia przekrocz war- to granicy plastycznoci elementy zaczynaj
praco- wa nieliniowo – nastpuje zjawisko znacznego przy- rostu
odksztace przy bar- dzo niewielkich zmianach napre. Przetrwanie
konstrukcji w tej fazie jest uwarunkowane jej zdolno- ci do
uplastycznienia. W elementach elbeto- wych plastyczno jest za-
pewniona przez stal zbroje-
niow. A zatem jej wysoka wytrzymao, która nadal jest bardzo podana,
nie wystarczy, aby zapewni waciw prac elemen- tów – musi ona
posiada równie odpowiedni ci- gliwo.
Wstp
Projektowanie konstruk- cji rozpoczyna analiza statyczna –
wyznaczenie uogólnionych si wewn- trznych (normalnych, po-
przecznych oraz momen- tów zginajcych i skr- cajcych). Eurokod 2
(EC2), czyli europejska norma do projektowania konstrukcji
elbetowych, opisuje trzy metody obli- czania:
• liniow, u podstaw któ- rej ley zaoenie, e zaleno napre (σ) od
odksztace (ε) jest liniowa, tzn. e spenio- ne jest prawo Hooke`a, a
elementy konstrukcji po zdjciu obcienia wracaj do stanu pier-
wotnego (s spry- ste);
• nieliniow lub liniow z redystrybucj mo- mentów, w której sto-
suje si sprysto – pla- styczne zalenoci σ – ε. W uproszczeniu ozna-
cza to zaoenie, i ma- teria zachowuje si w sposób sprysty do
pewnego poziomu na- pre, powyej którego postpujce odksztace- nia s
ju nieodwracal- ne (plastyczne). W ob- liczeniach wykorzystuje si
fakt, i w konstruk- cjach statycznie niewy- znaczalnych istniej re-
zerwy nonoci – dziki cechom plastycznym materiaów w miejscach
newralgicznych powsta- j przeguby plastycz- ne, które pozwalaj na
przeniesienie czci na- pre na strefy mniej wytone (redystrybu- cj
momentów);
• plastyczn, zwan te analiz nonoci gra- nicznej. Teoria nono- ci
granicznej zajmuje si analiz konstrukcji w stanie zniszczenia, w
którym konstrukcja traci zdolno do prze- noszenia obcie i staje si
ukadem geo- metrycznie zmiennym. Aby byo to moliwe przekroje
ustroju mu- sz charakteryzowa si du odksztacal- noci (zdolnoci do
obrotu) - dotyczy to zwaszcza przekrojów krytycznych, w których mog
powsta przegu- by plastyczne. Duego znaczenia nabiera ci- gliwo
zastosowanej stali – zaleca si zbroi elementy stal o duej
cigliwoci.
W przeszoci stal zbro- jeniowa miaa cigliwo na takim poziomie, e
nie zakócaa procesu upla- stycznienia w konstruk- cji – miaa ona
mniejsz wytrzymao, a przez to wiksz cigliwo (np. stal A-I czy A-0).
Postp w produkcji prowadzi do
wzrostu wytrzymaoci stali, co odbywao si po- przez zwikszenie
zawar- toci wgla, bd przez zgniot podczas walcowa- nia na zimno.
Efektem tych procesów byo obni- enie cigliwoci. A zatem
doskonalenie wasnoci wytrzymaociowych odby-
wao si kosztem plastycz- noci stali. Do dzi zreszt nie wykorzystuje
si tego parametru w projektowa- niu i klasyfikacji, a wiedza o
zjawisku cigliwoci jest cigle niedostateczna.
6 7
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
6
Cigliwo stali mona zdefiniowa najprociej jako jej zdolno do uzy-
skiwania znacznych od- ksztace bez wyranego przyrostu napre po
przekroczeniu granicy plastycznoci.
Pojcie to odnosi si do pracy konstrukcji w sytu- acji, gdy naprenia
prze- kroczyy granic plastycz- noci – w fazie odksztace
plastycznych. Odkszta- cenia zaczynaj wów- czas przyrasta
nieliniowo w stosunku do napre. W przeciwiestwie do fazy I –
odksztace liniowych (sprystych) – deforma- cje prtów stalowych s tu
nieodwracalne.
Stal o duej cigliwoci ma lepsz ni stal maocigli- wa zdolno
absorbowania energii. Przy napreniach wikszych ni granica pla-
stycznoci moe „prze-
trwa” znacznie duej, deformujc si w sposób plastyczny – w
przeciwie- stwie do stali o maej ci- gliwoci, która jest bardziej
krucha, niszczy si w spo- sób nagy ulegajc niewiel- kim
wydueniom.
Co takie waciwoci ozna- czaj w praktyce?
Ciagliwosc w praktyce
Zbrojenie zastosowane w konstrukcji poddanej napreniom niszym ni
granica plastycznoci deformuje si w sposób sprysty – s to zmiany
odwracalne, po zdjciu obcienia prty wróciy- by do stanu pocztkowe-
go. Mimo, i w konstrukcji mog powsta zarysowa- nia i pknicia –
beton nie jest materiaem sprystym – jest ona bezpieczna.
Bezpieczestwo to zale- y w duej mierze od wy- trzymaoci na
rozciganie zastosowanej stali. Im jest ona wiksza, tym wiksze
obcienie jest potrzeb- ne, aby przekroczy war- to granicy
plastycznoci w konstrukcji, czyli aby za- chowa sprysty charak- ter
pracy jej elementów.
Czy zatem zastosowanie stali o wysokiej wytrzyma- oci rozwizuje
wszystkie problemy i gwarantuje bez- pieczestwo?
Co si stanie jeli napre- nia, pod wpywem rosncego obcienia,
przekrocz war- to granicy plastycznoci?
Konstrukcja zacznie wów- czas pracowa w fazie odksztace
plastycznych. Ugicia przyrastaj bardzo szybko, nieliniowo w sto-
sunku do napre. S te nieodwracalne. Cigliwo stali, czyli jej zdolno
do przybierania duych odksztace, nabiera tu ogromnego znaczenia. To
ona decyduje o charakte- rze zniszczenia elementu, a take o czasie,
po jakim konstrukcja runie.
Konstrukcja krucha, zbrojo- na maocigliw stal ule- ga najczciej
zniszczeniu w sposób gwatowny, bez widocznych goym okiem ugi i
zarysowa. Elementy uplastycznione poprzez zastosowanie ci- gliwej
stali maj znacznie wiksz zdolno ugicia, przed zniszczeniem daj nam
znaki ostrzegawcze
w postaci widocznych de- formacji i zarysowa. Ma to decydujce
znaczenie dla bezpieczestwa uyt- kowników – widzc ozna- ki
przecienia moemy w por zareagowa. Kru- cha konstrukcja niestety nie
daje nam takiej moliwoci.
Co zatem charakteryzuje dobr stal zbrojeniow? 1. dobre wasnoci
wytrzy- maociowe, aby jak naj- duej zapewni sprysty charakter pracy
zbrojenia; 2. wysoka plastyczno, aby w przypadku przeci- enia
umoliwi dusze zachowanie nonoci.
Szczególn uwag na pla- styczno elementów na- ley zwróci w przypadku
konstrukcji naraonych na nieprzewidziane obcie- nia, takie jak
uderzenia, trzsienia ziemi, czy nage zniszczenia podczas wy- buchu.
W takich konstruk- cjach podany jest zapas bezpieczestwa, jaki ma
konstrukcja plastyczna.
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
9
Waciwoci stali najlepiej okrela wykres zalenoci napre od odksztace,
otrzymywany podczas
próby rozcigania, na któ- ry nanosi si zmiany od- ksztace
powodowane przyrostem obcienia.
Rys. 1. Wykres zalenoci
a) b)
Typowy wykres zalenoci napre od odksztace mona w duym uprosz-
czeniu podzieli na dwie strefy:
• Strefa odksztace li- niowo – sprystych. Odksztacenia s wprost
proporcjonalne do ob- cie (wykres stanowi linia prosta, której tan-
gens kta nachylenia jest wartoci moduu Younga E dla stali), a do
osignicia granicy plastycznoci.
• Strefa odksztace plastycznych.
Po przekroczeniu gra- nicy plastycznoci odksztacenia nie s wprost
proporcjonalne do obcie, lecz wzra- staj krzywoliniowo a do
osignicia wytrzy- maoci na rozciganie. W pierwszej fazie za- uwaa
si tzw. „pyni- cie stali” zobrazowane prawie poziomym frag- mentem
wykresu.
W strefie odksztace spr- ystych deformacja nie jest trwaa, w
przeciwiestwie do strefy odksztace pla- stycznych, gdzie pod wpy-
wem obcie w materiale nastpuj nieodwracalne zmiany.
W przypadku stali walco- wanej na gorco odczy- tanie z wykresu
wartoci granicy plastycznoci jest bardzo proste ze wzgldu na wyrane
przejcie ze strefy I do II oraz obszar „pynicia stali”.
Wykres dla stali walcowa- nej na zimno nie posiada wyranego
przejcia ze strefy sprystej w pla- styczn. Wyznaczenie gra- nicy
plastycznoci w tym przypadku jest trudniejsze. Do jej okrelenia
przyjmu- je si, e warto ta odpo- wiada napreniu powsta- emu przy
odksztaceniu równym 0,2%. Jest to tzw. „umowna granica plastycz-
noci” – fy0,2. Wyznaczanie tej wartoci na wykresie polega na po-
prowadzeniu linii równole- gej do wykresu w czci sprystej,
zaczynajcej si na osi poziomej w punk- cie odpowiadajcym od-
ksztaceniu równemu 0,2%. Punkt przecicia tej prostej z krzyw
wykresu zrzuto- wany na o napre wy- znacza warto umownej granicy
plastycznoci fy0,2.
Cigliwo stali zbrojenio- wej jest definiowana przez dwa parametry
(które mo- na odczyta z wykresu):
• Stosunek ftk/fyk (Rm/Re w oznaczeniach norm dla stali) - jest to
para- metr wyraajcy sto- sunek charakterystycz- nej wytrzymaoci
sta- li na rozciganie (ftk) do charakterystycznej wartoci granicy
pla- stycznoci (fyk). Para- metr ten okrela zapas wytrzymaoci stali
po przekroczeniu granicy plastycznoci.
• Wyduenie przy mak- symalnej sile εuk (Agt w oznaczeniach norm dla
stali) - parametr ten definiuje wydue- nie próbki przy mak-
symalnej wartoci ob- cienia, czyli inaczej
wyduenie odpowiada- jce najwikszemu na- preniu (ftk). Warto t
wyznaczy mona na wykresie przez po- prowadzenie prostej poziomej,
przechodz- cej przez najwyszy punkt wykresu. Punkt przecicia si
prostej z wykresem, zrzutowa- ny na o odksztace jest wartoci
εuk.
Im wikszy jest stosunek ftk/fyk oraz warto εuk tym wiksza jest
cigliwo stali.
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
10
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
11
Wedug obecnie obowi- zujcej Polskiej Normy do projektowania
konstruk- cji elbetowych PN-B- -03264:2002 podzia stali
zbrojeniowej na klasy pro- wadzony jest na podstawie wartoci
obliczeniowej gra- nicy plastycznoci fyd:
Klasa stali
A-III 34GS trudno spajalna 410 350
A-IIIN RB500W spajalna 500 420
Klasa stali
Obliczeniowa fyd [MPa]
Norma zaznacza przy tym, i stale klasy A-0 do A-III charakteryzuj
si du cigliwoci, natomiast stal klasy A-IIIN – redni cigliwoci.
Rónica ta jest spowodowana proce- sami, które, w miar roz- woju
technologii produkcji, prowadzono w celu zwik- szenia walorów
wytrzyma- ociowych stali. Uzyska- nie wyszej wytrzymaoci na
rozciganie do tej pory
byo osigane przez zwik- szenie zawartoci wgla – co skutkowao pogor-
szeniem spawalnoci, lub przez zgniot podczas wal- cowania na zimno.
Oba te zabiegi niekorzystnie wpy- way na plastyczno stali.
Europejska Norma do projektowania konstrukcji elbetowych
PN-EN-1992- -1-1:2005 czyli Eurokod 2 wprowadza zupenie now
klasyfikacj, w której para- metrem decydujcym jest cigliwo (patrz
Tabela 2).
Dla kadej klasy warunki dotyczce zarówno para- metru k, jak i εuk
musz by spenione jednoczenie.
Klasa stali
Granica plastycznosci
[%]
wg. Eurokodu 2
W klasyfikacji tej granica plastycznoci nie jest ju czynnikiem
decydujcym – parametr ten dla kadej klasy musi wynosi nie mniej ni
400 i nie wicej ni 600 MPa, co dyskwali- fikuje niektóre obecnie
sto- sowane w Polsce gatunki. Klasy od A-0 do A-II, a wic takie
gatunki jak St3SY-b czy 18G2-b, nie speniaj wymogów Eurokodu 2 –
fyk dla tych klas nie przekra- cza 400 MPa.
Rónice w parametrach stali rónych cigliwoci dobrze obrazuj wykresy
zalenoci napre od odksztace. Ich analiza porównawcza pozwala
zauway, i dla podob- nego poziomu napre odksztacenia stali klasy C
s wiksze od odksztace stali klasy B i A – stal cigli- wa ma wiksze
moliwoci absorbowania energii, nie ulega kruchemu, nagemu
rozerwaniu lecz wydua si, w przeciwiestwie do stali kruchej.
Próba sklasyfikowania pod wzgldem cigliwoci powszechnych w Polsce
gatunków stali pokazuje, e tylko jeden z nich spe- nia wymagania
klasy C – gatunek B500SP (patrz Tabela 3).
Klasa stali A B C
Gatunek wg PN St3SY-b-500 RB500W Bst500S B500SP
Tabela 3. Przykadowe gatunki
Rys. 2. Wykresy zalenoci
napre od odksztace dla stali o rónych cigliwociach
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
12
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
13
STAL B500SP - EPSTAL®
Czym jest EPSTAL®?
EPSTAL® jest znakiem jakoci wyrobów ze sta- li gorcowalcowanej o
podwyszonej cigliwo- ci, przeznaczonych do
zbrojenia betonu (gatu- nek B500SP).
Producenci, którzy chc otrzyma ten znak musz podda si dobrowolnej
certyfikacji, prowadzonej
przez Centrum Promocji Jakoci Stali. Wyraaj jednoczenie zgod na
publikacj wyników staty- stycznych z bada swoich wyrobów.
Certyfikat EPSTAL® daje gwarancj, e produkt:
• zosta wprowadzony do obrotu i stosowania w budownictwie zgodnie z
obowizujcymi prze- pisami i posiada waci- woci zgodne z norma-
mi:
- PN-H 93220:2006 “Stal B500SP o podwyszo- nej cigliwoci do zbro-
jenia betonu - Prty i walcówka ebrowana”
- PN EN 10080:2007 “Stal do zbrojenia beto- nu - Spajalna stal
zbro- jeniowa - Postanowie- nia ogólne”
- PN-B 03264:2002 “Konstrukcje betonowe, elbetowe i sprone -
Obliczenia statyczne i projektowanie”
- PN EN 1992-1-1:2005 – „Eurokod 2 „Projek- towanie konstrukcji z
betonu - Cz 1-1: Reguy ogólne i reguy dla budynków”
• posiada wszystkie obo- wizkowe dokumenty dopuszczajce produkt do
stosowania w bu- downictwie
• przenosi obcienia dynamiczne, wielokrot- nie zmienne i cykliczne,
potwierdzone w bada- niach na nowoczesnych maszynach elektrore-
zonansowych
• jest objty rozszerzon polis ubezpieczeniow
• posiada wasnoci me- chaniczne gwaranto- wane w caym zakre- sie
swojej pracy, a do osignicia wytrzyma- oci na rozciganie
• posiada atwe do roz- poznania znaki literowe nawalcowane na
prcie.
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
15
Znak EPSTAL®
Znak jakoci EPSTAL jest wasnoci CPJS – Centrum Promocji Jako- ci
Stali (Centre for Pro- motion of Steel Quality),
które jest odpowiedzial- ne za zarzdzanie nim i jego
funkcjonowanie.
CPJS w ramach swojej dziaalnoci prowadzi: • nadzór techniczny
oraz
certyfikacj produk- tów na znak jakoci EPSTAL®
• inicjowanie i wspóre- alizowanie projektów badawczych ukierun-
kowanych na popraw
jakoci wyrobów oraz bezpieczestwo kon- strukcji inynierskich
• wspieranie wspópra- cy grup badawczych z przemysem
• przekazywanie infor- macji na temat wyro- bów stalowych wysokiej
jakoci
• organizowanie oraz wspóorganizowanie spotka szkoleniowych,
seminariów, warsztatów
• tworzenie pomostu po- midzy uytkownikami wyrobów stalowych i ich
producentami
• uczestniczenie w pol- skich i europejskich procesach normaliza-
cyjnych dotyczcych wyrobów stalowych
Dziaania i publikacje zwizane ze znakiem EPSTAL® s nadzorowa- ne i
weryfikowane przez Komitet Doradczy CPJS, w skad którego wcho- dz
uznani profesjonalici w dziedzinach zwizanych z sektorem stalowym,
kon- strukcjami elbetowymi, architektur, procesami stochastycznymi,
a take przedstawiciele admini- stracji pastwowej.
Waciwoci mecha- niczne stali EPSTAL® - gatunku B500SP
B500SP – EPSTAL® jest stal ebrowan do zbro- jenia betonu o wysokiej
cigliwoci:
• 500 oznacza warto charakterystycznej gra- nicy plastycznoci, wy-
raonej w MPa
• SP oznacza, e jest to stal spajalna
fyk [MPa] 500
ftk [MPa] 575
Klasa C wg Eurokodu 2 εuk [%] 8
Ceq [%] ≤ 0,50 Stal dobrze spajalna Tabela 4.
Parametry mecha- niczne stali EPSTAL®
fyk - charakterystyczna granica plastycznoci fyd - obliczeniowa
granica plastycznoci ftk - charakterystyczna wytrzymao na
rozciganie (ft/fy)k - stosunek wytrzymaoci na rozciganie do granicy
plastycznoci εuk - wyduenie pod maksymalnym obcieniem Ceq -
ekwiwalent wgla
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
16
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
17
pokazuj niezawodno i niezmienno powy- szych parametrów.
Rys 4. Wyniki bada
m )
[MPa]
• Bezpieczestwo
Stal B500SP – EPSTAL® ma dwie najwaniejsze dla stali zbrojeniowej
cechy: - wysok wytrzymao - du cigliwo
Jako jedyny gatunek produ- kowany obecnie w Polsce jest zaliczany
do klasy C cigliwoci wg Eurokodu 2, a wedug obecnej Polskiej Normy
do projektowania konstrukcji elbetowych do klasy A-IIIN – najwyszej
klasy wytrzymaociowej. Dlatego stosowanie EP- STAL-u do zbrojenia
ele- mentów konstrukcji jest bezpieczniejsze, gdy mo- emy wówczas
uzyska:
• ostrzeenie przed zniszczeniem konstruk- cji poprzez widoczne goym
okiem deforma- cje, szerokie rysy i pk- nicia w stanie obci- e
przedkrytycznych,
• lepsz odporno konstrukcji na skutki nieprzewidzianych ob- cie
takich jak ude- rzenia, trzsienia czy nage zniszczenia cz- ci
konstrukcji np. pod- czas wybuchu,
• lepsz odporno kon- strukcji na deformacje nabyte (temperatura,
osiadanie, pezanie itp.).
[-]
R oz
k ad
n or
m al
ny R
oz k
ad n
or m
al ny
R oz
k ad
n or
m al
ny R
oz k
ad n
or m
al ny
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
18
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
19
• Pena spajalno
Wan cech stali zbro- jeniowej jest jej spajal- no (spawalno i
zgrze- walno). Stal B500SP – EPSTAL®, poprzez stale i uwanie
kontrolowany proces produkcji posiada
skad chemiczny gwaran- tujcy pen spajalno prtów – ekwiwalent wgla
Ceq nie przekracza 0,50%.
Aby to udowodni stal EPSTAL® zostaa prze- badana pod tym ktem w
Instytucie Spawalnictwa w Gliwicach. Celem bada
byo wykonanie i zbadanie zczy nakadkowych spa- wanych elektrod
otulon i metod MAG oraz zczy zgrzewanych rezystan- cyjnie na krzy.
Zakres badan obejmowa: prób statycznego rozcigania, prób cinania i
prób od- ginania.
Kombinacja czonych rednic
Rm [MPa] Uwagi
Tabela 5. Wyniki bada
spajalnoci rónego rodzaju zczy
Rm [MPa] Uwagi
Tabela 6. Wyniki bada
spajalnoci rónego rodzaju zczy
Rm [MPa] Fmax [kN] Kt zgicia Kt odgicia
10 + 10 632,5 636,9 637,1 646,2
49,1 52,8 47,5 51,6
90 90 90 90
70 70 70 70
16 + 16 634,1 639,4 643,3 632,2
104,5 82,7
103,6 130,5
10 + 16 632,5 648,9 638,9 649,4
40,7 52,5 39,8 38,2
90 90 90 90
70 70 70 70
37,2 49,1 39,8 41,5
90 90 90 90
70 70 70 70
Wymaganie wg DIN 488 ≥ 550 ≥ 35,2 - -
2) wartoci obliczone na podstawie prEN ISO 17660 oraz danych z
atestów hutniczych
Tabela 7. Wyniki bada
spajalnoci rónego rodzaju zczy
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
20
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
21
Pozytywne wyniki, opisa- ne w Orzeczeniu Instytutu Spawalnictwa,
wiadcz o tym, e wszystkie bada- ne zcza wykazay dobre waciwoci
wytrzymao- ciowe i plastyczne:
• w badaniach rozciga- nia zczy spawanych i zgrzewanych wszyst- kie
próbki zerway si poza spoin i zgrzein
• w próbach cinania z- czy krzyowych otrzy- mano wiksze siy nisz-
czce, ni wskazuj wymagania normowe
• w próbach odginania zcza wykazay dobr plastyczno w miejscu
zgrzania – wszystkie próbki zgiy si bez rys i pkni
Zgodnie z instrukcj Insty- tutu Techniki Budowlanej nr 415/2005
„Zbrojenie
konstrukcji elbetowych” dla stali zbrojeniowej za- leca si
przyjmowa elek-
trody zgodne z norm PN-EN 499:1994:
Klasa stali Oznaczenie elektrody
a) b)
c) d)
próbie odginania b) i d) próbki zniszczo-
ne w próbie rozciagania c) próba odginania
• Identyfikowalno
Gatunek B500SP - EPSTAL®
mona atwo zidentyfiko-
wa poprzez nowy, zop- tymalizowany wzór ue- browania skadajcy si z
dwóch rzdów przeciwle-
gych eber poprzecznych o rónym kcie nachylenia.
Ponadto prty EPSTAL® cechuje trway znak litero-
wy EPSTAL, nawalcowany na kadej rednicy (od 8
do 32 mm) miejscu 6 kolej- nych eber.
Jednoczenie kada wizka prtów, oprócz tych oznacze, dostar-
czana jest wraz z etykie- t identyfikujc z logo- typem znaku
EPSTAL,
gatunkiem stali i danymi producenta.
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
22
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
23
• Odporno na obcienia dynamiczne
Producenci, którzy staraj si o przyznanie certyfikatu EPSTAL® na
stal B500SP musz udowodni, e jest ona odporna na obcie- nia
dynamiczne.
Zgodnie z wymaganiami normy PN-H-93220:2006 stal ta poddawana jest
dwóm rodzajom testów na obcienia dynamiczne:
1. Badanie odpornoci zmczeniowej – po- lega ono na poddawa- niu
próbki osiowemu rozciganiu w zakresie napre 150 do 300 MPa,
zmieniajcych si sinusoidalnie ze sta czstotliwoci. Czsto- tliwo ta
powinna si waha w przedziale 1 do 200 Hz. (patrz Rys. 9).
Odporno okrelana jest na podstawie liczby cykli obciania, jakie
próbka jest w stanie przenie.
Minimalna liczba cykli obciania w badaniu zmczeniowym wyno- si 2
mln.
2. Badanie odpornoci na obcienia cyklicz- ne – próbka poddawa- na
jest dziaaniu siy osiowej naprzemiennie ciskajcej i rozci- gajcej –
pracuje ona w zakresie napre naprzemiennie dodat- nich i ujemnych.
Wy- kres zalenoci napr- e od odksztace dla tego badania rysuje si w
tzw. cykl histerezy (patrz Rys. 10).
Minimalna liczba cykli obciania w badaniu cyklicznym wynosi
3.
Próbki z kadej partii produkcyjnej musz pozytywnie przej po- wysze
testy.
150
0
300
a
• Przyczepno stali do betonu
Wanym czynnikiem pro- cesu uplastycznienia kon- strukcji jest take
dobra przyczepno stali do be- tonu. Umoliwia ona okre- lony ulizg –
zarysowania i pknicia przebiegaj w konstrukcji w zaoony podczas
projektowania sposób.
Dziki optymalnemu wzo- rowi uebrowania oraz wysokiemu parametrowi
wzgldnej powierzchni e- ber fR prty EPSTAL posia- daj dobr
przyczepno do betonu, co wykazay badania wykonane w In- stytucie
Techniki Budowla- nej w Warszawie. Polegay one na wyrywaniu prtów
zbrojeniowych z kostek betonowych (tzw. badania pull-out).
Do badania przygotowane zostay próbki betonowe (beton klasy B15) w
po- staci kostek szeciennych o boku dugoci 150 mm, z zakotwionym w
kadej z nich prtem ze stali EP- STAL o rednicy 16 mm. Na dugoci
zakotwienia, któr przyjto jako 5 red- nic prta (5d = 80 mm)
znajdowa si napis EP- STAL lub samo uebro- wanie. Przeprowadzono 3
serie bada, kada po 12 próbek – 6 z napisem EPSTAL na dugoci zako-
twienia i 6 bez napisu. Si wyrywajc zwikszano stopniowo co 5 kN,
tak aby uzyska okoo 10 kroków dla kadej próbki.
Okrelenie siy wyrywajcej prt oraz przemieszczenia jego nieobcionego
ko- ca pozwoliy wyznaczy naprenia przyczepno- ciowe w badanych
mode- lach. Naprenia te okaza- y si kilkakrotnie wiksze ni
minimalne napre- nia normowe (wg PN-EN 10080:2005) – zarówno w
strefie uebrowanej, jak i strefie z napisem EPSTAL.
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
24
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
25
rednia wytrzymao betonu na ciskanie po 28 dniach: fcm = 13,4
Mpa
Sia obciaj- ca prt
Przemieszczenia nieobcionego koca prta dla próbki nr:
F [kN] fc [MPa] τ/fcm 1 2 3 4 5 6
0
13,41
2 0,04 0 0 0 0 0 0
5 0,09 0,0005 0,0005 0 0 0 0
10 0,19 0,0020 0,0010 0,0010 0,0010 0,0010 0,0010
15 0,28 0,0030 0,0020 0,0020 0,0030 0,0030 0,0030
20 0,37 0,0050 0,0050 0,0060 0,0070 0,0080 0,0060
25 0,46 0,0100 0,0100 0,0210 0,0250 0,0360 0,0120
30 0,56 0,0240 0,0230 0,0750 0,0790 0,1010 0,0390
35 0,65 0,0550 0,0640 0,1690 0,1630 0,2060 0,0870
40 0,74 0,1030 0,0320 0,3210 0,2980 0,3860 0,1750
45 0,83 0,2490 0,2350 0,7840 0,3230
50 0,93 0,2910 0,4100
Wartoci w momencie zniszczenia:
Sia niszczca Fn [kN] 52,5 53,5 45,0 44,5 45,0 49,0
Naprenie w prcie σn [MPa] 261,2 266,2 223,9 221,4 223,9 243,8
Sprowadzone naprenie przyczepnoci (τ/fcm)n 0,97 0,99 0,83 0,83 0,83
0,91
Naprenie przyczepnoci τn [MPa] 13,05 13,30 11,19 11,06 11,19
12,18
Tabela 8. Wyniki badan pull-out dla jedenj serii: dla strefy bez
napisu.
rednia wytrzymao betonu na ciskanie po 28 dniach: fcm = 13,4
Mpa
Sia obciaj- ca prt
Przemieszczenia nieobcionego koca prta dla próbki nr:
F [kN] fc [MPa] τ/fcm 1 2 3 4 5 6
0
13,41
2 0,04 0 0 0 0 0 0
5 0,09 0 0 0 0 0 0
10 0,19 0,001 0 0,001 0,001 0,001 0
15 0,28 0,002 0,002 0,003 0,002 0,003 0,002
20 0,37 0,005 0,005 0,007 0,005 0,007 0,004
25 0,46 0,011 0,013 0,019 0,013 0,037 0,010
30 0,56 0,034 0,059 0,076 0,051 0,088 0,026
35 0,65 0,096 0,178 0,194 0,098 0,170 0,066
40 0,74 0,193 0,503 0,496 0,215 0,323 0,133
45 0,83 0,363 0,698 0,678 0,353
50 0,93 0,628
Sia niszczca Fn [kN] 50,0 41,0 41,5 45,0 47,0 53,0
Naprenie w prcie σn [MPa] 248,8 204,0 206,5 223,9 233,9 263,7
Sprowadzone naprenie przyczepnoci (τ/fcm)n 0,93 0,76 0,77 0,83 0,87
0,98
Naprenie przyczepnoci τn [MPa] 12,43 10,19 10,32 11,19 11,69
13,18
Tabela 9. Wyniki badan pull-out dla jedenj serii: dla strefy z
napisem.
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
26
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
27
Δl [mm] 1 2 3 4 5 6
0,010 0,46 0,46 0,37 0,37 0,37 0,4
0,100 0,74 0,74 0,65 0,56 0,56 0,65
1,000 0,93 0,93 0,83 0,74 0,74 0,83
τbm/fcm 0,71 0,71 0,62 0,56 0,56 0,63
Tabela 10. rednie wartoci
Δl [mm] 1 2 3 4 5 6
0,010 0,46 0,4 0,4 0,4 0,4 0,32
0,100 0,65 0,6 0,58 0,65 0,56 0,7
1,000 0,83 0,74 0,74 0,83 0,83 0,93
τbm/fcm 0,65 0,58 0,57 0,63 0,60 0,65
Tabela 11. rednie wartoci
Sprowadzone naprenia przyczepnoci τbm/fcm dla danej serii bada
wynosiy:
• dla próbek bez napisu - od 0,56 do 0,71 (red- nia warto to
0,63)
• dla próbek z napisem od 0,57 do 0,65 (red- nia warto to
0,61)
Oznacza to, e warto tego naprenia dla próbek z napisem jest
mniejsza
o 3,18 % od naprenia zmierzonego w próbkach bez napisu. Jeeli we-
miemy pod uwag wyma- gania normowe dotyczce dugoci zakotwienia dla
betonu B15 (wg PN-B- -03264) - maksymalna 53 d i minimalna 22,5 d –
dojdziemy do wniosku, i w zakotwieniu prta wy- konanym zgodnie z
tymi wymaganiami rónica napre przyczepnoci
dla strefy z napisem i bez napisu bdzie kilkakrot- nie mniejsza ni
obliczona w badaniu, gdzie dugo zakotwienia wynosia tylko 5 d. Tak
mae rónice na- pre nie maj wpywu na prac zakotwienia pod obcieniami
obliczenio- wymi.
Idc o krok dalej CPJS zle- ci równie zbadanie przy- czepnoci stali
EPSTAL® do betonu w warunkach termicznych, jakie wyst- puj w
trakcie oraz po prze- bytym poarze. Badania te
wykonane zostay w Szko- le Gównej Suby Poarni- czej w Warszawie i
dzieliy si na dwa rodzaje:
Badanie „na zimno” – próbki wczeniej pod-
grzane i ponownie ocho- dzone poddawano testom wyrywania, których
celem byo okrelenie wartoci siy przyczepnoci.
Rys. 11. Modele badawcze
poddawane podgrzaniu w piecu
Rys. 12. Typowe zniszczenie
próbki w badaniu „na zimno”
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
28
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
29
Stal EPSTAL®, w porówna- niu ze stal zimnowalcowa- n o maej
cigliwoci, dla której równie wykonano w tym samym czasie wszystkie
testy, wykazaa
lepsz przyczepno do betonu. Analiza wyników prowadzi do wniosku, e
stal wysokocigliwa gwarantuje dusze za- chowanie nonoci przez
konstrukcj w momencie wybuchu poaru, a take dusz ywotno ele- mentów
ju po jego uga- szeniu.
Temp. [°C] Sia [kN] Sia [kN]
Rónica EPSTAL Stal A
700°C 8,08 6,68 17,3% Tabela 12.
Wyniki badania „na zimno”
Tabela 13. Wyniki badania
wewntrz- nych
wewn. zewn. wewn. zewn.
12 kN 425,05°C 595,0°C 293,3°C 525,0°C 45%
20 kN 265,7°C 510,3°C 203,0°C 432,3°C 31%
Badanie „na gorco” – obciona sta, ustalo- n wczeniej si wyrywa- jc
próbka, umieszczona
w piecu, podgrzewana bya do momentu utraty przy- czepnoci.
Parametrem poszukiwanym bya tempe-
ratura krytyczna, czyli taka, przy której sia jest w stanie wyrwa
prt z betonu.
Rys. 13. Model badawczy,
wykonano testy
próbki w badaniu „na goraco”
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
30
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
31
Rozszerzony program badawczy CPJS jest inicjatorem
i zleceniodawc wielu innowacyjnych bada, które daj szerokie pole do
rozwaa naukowych na temat waciwoci konstrukcji elbetowych,
potwierdzaj teoretycz- n wiedz na ich temat, a take s impulsem do
wprowadzania nowych rozwiza w projektowa- niu i wykonawstwie.
Dotychczas wykonane ba- dania (wszystkie wykonano na Politechnice
lskiej):
• „Badanie wpywu pla- stycznoci zbrojenia na zachowanie si
dwuprzsowej belki elbetowej” – Poli- technika lska.
Badanie porównujce za- chowanie si belek zgi- nanych zbrojonych
sta- l wysokiej cigliwoci (klasa C – EPSTAL) lub maej cigliwoci
(klasa A – stal zimnowalcowa- na) – warto granicy plastycznoci dla
obu ga- tunków wynosia 500 MPa
– wymienicie potwierdzi- y znane z teorii zjawisko redystrybucji
momentów. Belka ze stal maocigliw zniszczya si gwatownie nad podpor
z niewielki- mi ugiciami w przsach. W belce zbrojonej stal o duej
cigliwoci utwo- rzy si przegub plastyczny, co pozwolio na przenie-
sienie napre z podpory na przsa. Skutkowao to wikszymi ugiciami i
za- rysowaniami przsowymi oraz mniej gwatownym zniszczeniem.
Rys. 15. Schemat statyczny
Rys. 16. Belka zbrojona
stal EPSTAL po zniszczeniu
Rys. 17. Belka zbrojona
stal klasy A po zniszczeniu
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
33
• „Badanie porównaw- cze belek elbeto- wych na cinanie” –
Politechnika lska.
Modele badawcze w posta- ci belek jednoprzsowych zazbrojono
poprzecznie stalami o rónych cigli- wociach: klasy C – wy-
sokocigliw (EPSTAL®) oraz klasy B – redniocia-
gliw (stal zimnowalcowa- na), lecz tej samej klasy wytrzymaociowej
A-IIIN (Fyd dla obu gatunków wy- nioso 500 MPa). W przypadku
strzemion wykonanych ze stali zim- nowalcowanej rezultatem dziaania
si cinajcych byo ich zerwanie si i nage zniszczenie belki. Strze-
miona ze stali EPSTAL®
ulegay odksztaceniu – otwieray si ich ramio- na – co nie pozwalao
na pene wykorzystanie ich waciwoci plastycznych. W przygotowaniu s
kolej- ne badania, które pozwol ustali optymalny ksztat strzemion
umoliwiajcy wiksze wykorzystanie przez nich cigliwoci stali.
Rys. 18. Schemat statyczny
mi ze stali EPSTAL®
a) b)
• „Badania ustrojów pytowo – supowych zbrojonych stal zró-
nicowanej cigliwoci” – Politechnika lska.
Badanie miao na celu wykazanie, e w sytuacji zniszczenia poczenia
py- ta-sup o moliwoci prze- trwania konstrukcji decyduje krzyujce
si nad supem dolne zbrojenie pyty. Jeli
bdzie ono w stanie przej obcienia spoczywajce na stropie mimo
zniszcze- nia strefy przysupowej jest szansa przetrwania caej
konstrukcji. Sprawdzono, jak w takiej roli wypadnie stal EPSTAL w
porównaniu ze stal o maej cigliwoci (oba gatunki w tej samej klasie
wytrzymaociowej A-IIIN). Wyniki dowiody, e przy znacznych
przemiesz-
czeniach, jakie wystpuj w stadium awaryjnym po- czenia pyta – sup
bardzo podan cech zbrojenia dolnego jest jego zdolno do znacznych
odkszta- ce czyli dua cigliwo. A zatem istotnym wnio- skiem jest
nie tylko sama potrzeba zastosowania zbrojenia dolnego pyty nad
supem, lecz równie rodzaj uytej do tego stali.
Rys. 21. Schemat pyty
i sposobu jej obciania
Rys. 22. Obraz górnej powierzchni pyty w chwili zakoczenia
bada
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
34
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
35
Waciwoci mechaniczne.
rednica d
Zakresy masy obliczane dla
Tabela 13. Charakterystyka
*) Masa obliczona na podstawie ciaru objtociowego stali 7850
kg/m3
C E N T R U M P R O M O C J I J A K O C I S T A L I
37
10 cm 15 cm 20 cm 25 cm 30 cm
8 0,503 5,03 3,35 2,51 2,01 1,68
10 0,785 7,85 5,24 3,93 3,14 2,62
12 1,13 11,13 7,54 5,65 4,52 3,77
16 2,01 20,11 13,40 10,05 8,04 6,70
20 3,14 31,42 20,94 15,71 12,57 10,47
25 4,91 49,09 32,72 24,54 19,63 16,36
32 8,04 80,42 53,62 40,21 32,17 26,81
rednica nominalna
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
8 0,50 1,01 1,51 2,01 2,51 3,02 3,52 4,02 4,52 5,03
10 0,79 1,57 2,36 3,14 3,93 4,71 5,50 6,28 7,07 7,85
12 1,13 2,26 3,39 4,52 5,65 6,79 7,92 9,05 10,18 11,31
16 2,01 4,02 6,03 8,04 10,05 12,06 14,07 16,08 18,10 20,11
20 3,14 6,28 9,42 12,57 15,71 18,85 21,99 25,13 28,27 31,42
25 4,91 9,82 14,73 19,63 24,54 29,45 34,36 29,27 44,18 49,09
32 8,04 16,08 24,13 32,17 40,21 48,25 56,30 64,34 72,38 80,42
Tabela 14. Przekrój zbrojenia
Tabela 15. Przekrój zbrojenia w cm2 w zalenoci
od iloci prtów
B I U L E T Y N I N F O R M A C Y J N Y
38
CPJS - Centrum Promocji Jakoci Stali Sp. z o.o. ul. Koszykowa 54
00-675 Warszawa
tel. +48 22 630 83 75 tel. kom. +48 509 206 188
fax +48 22 625 50 49 www.cpjs.pl