Właściwości mechaniczne stali i otulina zbrojenia

Podziel się stroną ze swoimi znajomymi z grupy :-)

W procesie projektowania będziemy stawiani przed wyborem nie tylko klasy betonu, ale także gatunku stali zbrojeniowej, dlatego też warto zapoznać się na tym etapie z cechami, które charakteryzują stal zbrojeniową oraz z pojęciem nominalnej otuliny zbrojenia.

 

Charakterystyka ciągliwości i klasy stali

Ciągliwość to zdolność materiału do przenoszenia naprężeń pomimo znacznego przyrostu odkształceń po przekroczeniu granicy plastyczności. Używanie stali o niskiej ciągliwości może doprowadzić do zniszczenia układu w sposób gwałtowny i kruchy bez żadnego widocznego wcześniej mechanizmu zniszczenia. Natomiast przy użyciu stali o wysokiej ciągliwości, konstrukcja może pracować w fazie odkształceń plastycznych z mniejszą obawą o zerwanie się stali zbrojeniowej.

W EN 1992-1-1:2004 przedstawione zostały wykresy zależności naprężenie-odkształcenie (rysunek poniżej) dla dwóch typów stali (walcowanej na gorąco i poddanej obróbce na zimno).

Ciągliwość określana jest poprzez dwa parametry:

  • parametr k=\frac{f_t_k}{f_y_k} gdzie f_t_k-wytrzymałość stali na rozciąganie, f_y_k ­charakterystyczna granica plastyczności
  • wydłużenie pod maksymalnym obciążeniem \varepsilon _u_k [%]

Parametry ciągliwości w zależności od klasy stali przedstawiono w EN 1992-1-1:2004 w załączniku C w tablicy C.1. Poniżej umieszczono fragment w/w tabeli.

 

Spajalność stali

Określana na podstawie równoważnika węgla (ekwiwalentu węgla). Jeżeli stal zbrojeniowa będzie poddawana łączeniom poprzez spawanie i zgrzewanie, konieczny jest dobór gatunku stali o składzie chemicznym, który pozwoli na spajalność stali.

 

Przykładowe gatunki stali

Gatunki stali [http://www.inzynierbudownictwa.pl/dodatki_specjalne,stal,artykul,nowoczesne_stale_zbrojeniowe_w_budownictwie_krajowym,7022]

Zabezpieczenie stali przed korozją (otulina)

Wg EN 1992-1-1:2004 4.4.1.1(1)P „Otuleniem betonem nazywa się najmniejszą odległość pomiędzy powierzchnią zbrojenia (z włączeniem połączeń i strzemion oraz zbrojenia powierzchniowego, gdy jest istotne) i powierzchnią betonu”.  Ponadto Eurokod mówi, że nominalne otulenie należy podać na rysunkach, a składa się ono z otulenia minimalnego c_m_i_n oraz dodatku ze względu na odchyłkę \Delta c_d_e_v.

c_n_o_m=c_m_i_n+\Delta c_d_e_v

Cała procedura określenia nominalnego otulenia znajduję się w rozdziale 4 normy, a poniżej zaprezentowany został przykład obliczeniowy wyznaczenia nominalnej otuliny zbrojenia dla ławy fundamentowej.

 

PRZYKŁAD OBLICZENIOWY

Dane wejściowe:

  • ława fundamentowa bloku mieszkalnego
  • pręty ułożone w zwykły sposób o średnicy \phi 12mm
  • beton C25/30
  • brak dodatkowej ochrony stali
  • nie zastosowano stali nierdzewnej
  • brak zastosowania systemu zapewnienia jakości, w którym otulenie betonem objęto pomiarami
  • maksymalny wymiar ziaren kruszywa 32mm

 

1. Określenie otulenia minimalnego c_m_i_n

Norma określa wartość c_m_i_n jako maksymalną z trzech wartości:

c_m_i_n=max(c_m_i_n_._b; c_m_i_n_,_d_u_r+\Delta c_d_u_r_;_\gamma -\Delta c_d_u_r_;_s_t-\Delta c_d_u_r_,_a_d_d; 10mm)

  • Minimalne otulenie ze względu na przyczepność c_m_i_n_._b

Patrzymy na 4.4.1.2(3) i odczytujemy wartość c_m_i_n_._b z Tablicy 4.2. Dla naszego przykładu mamy ułożenie prętów zwykłe, a maksymalny wymiar kruszywa to 32mm, więc c_m_i_n_._b=12 mm.  Ponadto zwracamy uwagę na zapis pod tablicą i stwierdzamy, że nie jest konieczna zmiana wartości c_m_i_n_._b, gdyż nie mamy do czynienia z konstrukcjami sprężonymi/kablobetonowymi.

  • Minimalne otulenie ze względu na warunki środowiska c_m_i_n_._d_u_r
    • Jako konstruktorzy musimy określić klasę ekspozycji danego elementu konstrukcyjnego. Wg Tablicy 4.1 określamy klasę ekspozycji jako XC2 ze względy na mokre, sporadycznie suche warunki panujące przy powierzchni betonu, a ponadto norma podpowiada, że ta klasa jest odpowiednia dla wielu fundamentów.
    •  Określamy również klasę konstrukcji wg PN-EN 1990:2004 na podstawie Tablicy 2.1 jako S4, gdyż nasza konstrukcja jest ławą fundamentową bloku mieszkalnego
    • Sprawdzamy kryteria w tablicy 4.3N. W przykładzie nie jest konieczna modyfikacja klasy konstrukcji nie jest konieczna.
    • W naszym przypadku mamy styczność ze zwykłą stalą zbrojeniową (nie sprężającą) więc do określenia c_m_i_n_._d_u_r używamy Tablicy 4.4N. W przykładzie dla klasy konstrukcji S4 i klasy ekspozycji XC2 wartość c_m_i_n_._d_u_r=25mm.
  • Składnik dodawany ze względu na bezpieczeństwo \Delta c_d_u_r_;_\gamma
    • Wg uwagi w punkcie 4.4.1.2(6) wartościc_m_i_n=max(12 mm; 25mm+0mm-0mm-0mm; 10mm)=25mm zalecaną jest zero i taką też przyjmiemy w naszym przykładzie, \Delta c_d_u_r_;_\gamma=0 mm
  • Składnik dodawany ze względu na stosowanie stali nierdzewnej \Delta c_d_u_r_;_s_t
    • Do zazbrojenia ławy fundamentowej nie zastosowano stali nierdzewnej, więc \Delta c_d_u_r_;_s_t=0 mm
  • Zmniejszenie minimalnego otulenia ze względu na stosowanie dodatkowego zabezpieczenia \Delta c_d_u_r_;_a_d_d
    • Nie zastosowano dodatkowej ochrony, więc \Delta c_d_u_r_;_a_d_d=0 mm

Ostatecznie nominalna otulina wynosi: c_m_i_n=max(12mm; 25mm+0mm -0mm-0mm; 10mm)=25mm

2. Określenie odchyłki otulenia \Delta c_d_e_v

  • Wg p. 4.4.1.3(1)P należy zastosować dodatek minimalnego otulenia o wartości 10mm. Nie zmniejszamy odchyłki zgodnie z p.4.4.1.3(3), gdyż nie stosujemy systemu zapewnienia jakości. \Delta c_d_e_v=10mm
  • Na szczególna uwagę zasługuje tutaj p.4.4.1.3(4), który wspomina o układaniu betonu na nierównych powierzchniach i dodatkowych odchyłkach z tego tytułu. W naszym przykładzie przyjmujemy, że ława zostanie wykonana na podlewce z chudego betonu, tak więc ostatecznie \Delta c_d_e_v=10mm.

3.  Określenie nominalnej otuliny zbrojenia

c_n_o_m=c_m_i_n+\Delta c_d_e_v=25mm+10mm=35mm

Obliczoną wartość c_n_o_m koniecznie umieszczamy na rysunku zbrojenia naszej ławy fundamentowej.



Zachęcamy do dalszej nauki. Wybierz materiał:

Leave a reply

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *