Pełny artykuł dostępny dla abonentów!

Stal zbrojeniowa w konstrukcjach betonowych i żelbetowych

21.11.2012, , Źródło: Wydawnictwo Verlag Dashofer Sp. z o.o.

Norma PN-B-03264:2002 dopuszczona wciąż do stosowania równolegle z PN-EN 1992-1-1:2008 zbrojenie konstrukcji prętami ze stali klas A-0, A-I, A-II, A-III i A-IIIN, o właściwościach mechanicznych i technologicznych zgodnych z normami: PN-82/H-93215, PN-89/H-84023/06, PN-ISO 6935-1, PN-ISO 6935-1/Ak, PN-ISO 6935-2 oraz PN-ISO 6935-2/AK, PN-ISO 6935-2/AK/Ap1. Norma PN-B-03264:2002 dopuszcza również stosowanie innych rodzajów stali, jeżeli uzyskały aprobatę techniczną. W ofercie polskich hut występuje stal zbrojeniowa gatunków BSt500S, PB300, RB300 i S235JRG2.

Klasyfikację gatunków stali zbrojeniowej według ww. norm podano w tabeli 5.4.1/1.

Tabela 5.4.1/1. Klasyfikacja gatunków stali wg wymienionych norm

Normy

 

Klasa stali

 

A-0

 

A-I

 

A-II

 

A-III

 

A-IIIN

 

gładkie

 

żebrowane

 

PN-82/H-93215

 

St0S-b

 

St3S-b
St3SX-b
St3SY-b

 

18G2-b
20G2Y-b

 

34GS

 

20G2VY-b

 

PN-89/H-84023/06

 

St0S-b

 

St3S-b
St3SX-b
St3SY-b

 

St50B
18G2-b
20G2Y-b

 

34GS
25G2S
35G2Y

 

20G2VY-b

 

PN-ISO 6935-1

 

 

PB240
PB300*

 

 

 

 

PN-ISO 6935-1/Ak

 

 

PB240
PB300*

 

 

 

 

PN-ISO 6935-2

 

 

 

RB300*

 

RB400
RB400W

 

RB500
RB500W

 

PN-ISO 6935-2/Ak

 

 

 

RB300*

 

RB400
RB400W

 

RB500
RB500W

 

PN-ISO 6935-2/Ak/Ap1

 

 

 

 

RB400

 

RB500

 

* Gatunek stali nie jest wymieniony w normie PN-B-03264:2002.

Norma PN-B-03264:2002 określa granicę plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie (charakterystyczne) dla wymienionych w niej stali na odpowiednio:

  • gatunek St0S-b: 220MPa i 300MPa,

  • gatunek St3S-b, St3SX-b i St3SY-b: 240MPa i 320MPa,

  • gatunek PB 240: 240MPa i 265MPa,

  • gatunek St50B, 18G2-b i 20G2Y-b: 365MPa i 480MPa,

  • gatunek 25G2S: 395MPa i 530MPa,

  • gatunek 35G2Y i 34GS: 410MPa i 550MPa,

  • gatunek RB400 i RB400W: 400MPa i 440MPa,

  • gatunek 20G2VY-b: 490MPa i 590MPa,

  • gatunek RB500 i RB500W: 500MPa i 550MPa.

Stale dopuszczone do stosowania według tej normy muszą się charakteryzować odpowiednią odkształcalnością, wyrażoną charakterystycznym odkształceniem stali przy maksymalnej sile rozciągającej εuk i stosunkiem wartości charakterystycznej wytrzymałości na rozciąganie do charakterystycznej granicy plastyczności ftk/fyk:

  • - stale klas od A-0 do A-III o dużej ciągliwości: εuk > 5 %, ftk/fyk > 1,08
  • - stale klasy A-IIIN o średniej ciągliwości: εuk > 2,5 %, ftk/fyk > 1,05

Wymienione stale uważa się w normie za spajalne, jeżeli równoważnik węgla CE o wartości zależnej od zawartości w stali 7 podstawowych pierwiastków jest równy co najmniej 0,5 %:

Stale gatunków PB240, St50B, 25G2S, 35G2Y, 34GS, BR 400 i RB 500 uznaje się za trudnospajalne, a na budowie niespajalne, gatunków RB 400W i RB 500W za trudno spajalne przy średnicy powyżej 32 mm.

Norma PN-EN 1992-1-1:2008 pozwala używać do zbrojenia betonu wyłącznie stali żebrowanej podatnej na spajanie. Stal musi spełniać wymagania podane w normie EN 10080 lub wymagania podane bezpośrednio w PN-EN 1992-1-1:2008. Wprowadza ona trzy klasy stali, do których przynależność uwarunkowana jest uzyskaniem odpowiednich wartości trzech parametrów:

  • charakterystycznej rzeczywistej lub umownej granicy plastyczności (fyk lub f0,2k),

  • stosunku charakterystycznej granicy plastyczności do wytrzymałości na rozciąganie (k = (fy/ft)k),

  • charakterystycznego odkształcenia przy maksymalnej sile (εuk).

Tabela 5.4.1/2. Klasy stali budowlanej wg PN-EN 1992-1-1:2008 w temperaturze od -40 do + 100°C dla prętów prostych i rozwijanych z kręgów oraz siatek

Klasa stali

 

A

 

B

 

C

 

fyk lub f0,2k (MPa)

 

<400;600>

 

k = (ft/fy)k

 

≥ 1,05

 

≥ 1,08

 

< 1,15;1,35)

 

εuk ( %)

 

< 2,5;5,0)

 

< 5,0;7,5)

 

≥ 7,5

 

Granica plastyczności oznaczana jest jako kwantyl rzędu 0,05, a pozostałe wielkości jako kwantyle rzędu 0,1.

Norma PN-EN 1992-1-1:2008 określa również maksymalną wartość rzeczywistej granicy plastyczności i przyjmuje:

fy,max = 1,3 • fyk

Stal musi spełniać wymagania naprężeń zmęczeniowych przy co najmniej 2•106 cykli. Dla prętów prostych i rozwijanych z kręgów naprężenie zmęczeniowe musi wynosić od 150 MPa do 0,6 fyk, a dla siatek od 100 MPa do 0,6 fyk naprężenie jest określane jako kwantyl rzędu 0,1.

Uzupełnieniem są badania na ścinanie dla siatek oraz na zaginanie i odginanie dla prętów. Próbę wykonuje się, stosując średnicę trzpienia 4φ dla prętów o średnicy do 16 mm i 7φ dla prętów o średnicy powyżej 16 mm.

Badania przyczepności wykonuje się zgodnie z normą PN-EN ISO 15630-1:2004. Uznaje się przyczepność za wystarczającą, jeżeli wskaźnik użebrowania fRmin wynosi co najmniej:

  • dla średnicy pręta 5-6 mm: 0,035,

  • dla średnicy pręta 6,5-12 mm: 0,040,

  • dla średnicy pręta powyżej 12 mm: 0,056.

Dla wybranych gatunków dostępnych na rynku lub mogących być wyprodukowanymi na zamówienie podział na klasy przedstawia się, jak w tabeli 5.4.1/3.

Tabela 5.4.1/3. Klasyfikacja gatunków stali wg PN-EN 1992-1-1:2

Klasa stali

 

Znak gatunku stali

 

Nominalna średnica prętów φ

 

Charakterystyczna granica plastyczności fyk lub f0,2k

 

Wytrzymałość charakterystyczna stali na rozciąganie ft

 

PN-EN 1992-1-1:2008

 

 

mm

 

MPa

 

MPa

 

A

 

BST 500 KR

 

6 ÷ 12

 

500

 

550

 

A

 

B 500 A

 

4 ÷ 16

 

500

 

550

 

A

 

St 500 B

 

6 ÷ 14

 

500

 

550

 

A

 

BST 500 S(A)

 

8 ÷ 32

 

500

 

550

 

A

 

RB 500

 

6 ÷ 40

 

500

 

550

 

A

 

RB 500 W

 

6 ÷ 40

 

500

 

550

 

B

 

BST 500 S(B)

 

8 ÷ 32

 

500

 

550

 

B

 

RB 400

 

6 ÷ 40

 

400

 

440

 

B

 

RB 400 W

 

6 ÷ 40

 

400

 

440

 

B

 

RB 500 WZ

 

8 ÷ 32

 

500

 

550

 

B

 

BST 500 WR

 

8 ÷ 32

 

500

 

550

 

B

 

34GS

 

6 ÷ 32

 

410

 

550

 

C

 

B 500 SP

 

8 ÷ 32

 

500

 

575

 

C

 

35G2Y

 

6 ÷ 20

 

410

 

550

 

C

 

20G2VY-b

 

6 ÷ 28

 

490

 

590

 

Warunek spajalności stali wyrażony jest za pomocą równoważnika węgla Ceq (wyznaczanego jak CE). Wartość minimalna oznaczająca zdolność do spajania wynosi 0,5 %.

Należy zauważyć, że właściwości stali B 500A i B500SP – jakkolwiek zgodne, jak i w przypadku pozostałych gatunków, z wymaganiami norm PN ISO 6935-2:1998 i PN ISO 6935-2/Ak:1998 – zostały opisane w normach oddzielnych (branżowych), odpowiednio PN-H-93247-1:2008 i PN-H-93220:2006.

Znak gatunku stali ujęty w normie PN-89/H-84023/06 składa się z następujących członów w kolejności występowania:

  • Pręty gładkie ze stali niskostopowej zwykłej St0S-b, St3SX-b, St3SY-b, St3S-b oraz St50B:

    • - symbol stali „St”,
    • - liczba porządkowa oznaczająca gatunek stali, w zależności od jej składu chemicznego, właściwości technologicznych i wytrzymałościowych,
    • - symbol „S” oznaczający przydatność do spajania,
    • - symbole: „X” – stal nieuspokojona, „Y” – stal półuspokojona,
    • - symbol „b” oznaczający przydatność do zbrojenia betonu.

W przypadku stali St50B liczba 50 określa wytrzymałość na rozciąganie, a symbol „B” przydatność do zbrojenia betonu.

  • Pręty żebrowane ze stali niskostopowej konstrukcyjnej 18G2-b, 20G2Y-b, 25G2S, 35G2Y, 34GS i 20G2VY-b:

    • - liczba węglowa – liczba dwucyfrowa, podająca średnią przybliżoną zawartość węgla w setnych procenta,
    • - litery oznaczające zawartość innych pierwiastków: „G” – mangan, „S” – krzem (przy średniej zawartości większej niż 0,50 %), „V” – wanad; liczba 2 występująca po symbolu „G” oznacza zawartość manganu równą lub większą niż 1,30 %,
    • - symbol „Y” oznaczający stal półuspokojoną,
    • - symbol „b” oznaczający przydatność do zbrojenia betonu.

Symbole stali B500A oznaczają według PN-H-93247-1:2008:

  • - symbol „B” przydatność do zbrojenia betonu,
  • - liczba 500 granicę plastyczności stali w MPa,
  • - symbol A klasę stali według PN-EN 1992-1-1:2008.

Symbole stali B500SP oznaczają według PN-H-93220:2006:

  • - symbol „B” przydatność do zbrojenia betonu,
  • - liczba 500 granicę plastyczności stali w MPa,
  • - symbol S zdatność stali do spajania,
  • - symbol P podwyższoną ciągliwość.

Producenci i handel oferują stal do zbrojenia betonu w postaci prętów i walcówki w średnicach (tab. 5.4.1/4).

Tabela 5.4.1/4. Średnice prętów i walcówki

Znak gatunku

 

Sposób ukształtowania

 

Średnica

 

Pręty

 

Walcówka

 

mm

 

St0S-b

 

okrągłe gładkie

 

8 ÷ 40

 

5,5 ÷ 14

 

St3S-b

 

okrągłe gładkie

 

8 ÷ 40

 

5,5 ÷ 14

 

St3SX-b

 

okrągłe gładkie

 

8 ÷ 40

 

5,5 ÷ 14

 

St3SY-b

 

okrągłe gładkie

 

8 ÷ 40

 

5,5 ÷ 14

 

PB240

 

okrągłe gładkie

 

6 ÷ 20

 

 

PB300

 

okrągłe gładkie

 

6 ÷ 20

 

 

St50B

 

żebrowane jednoskośnie

 

10 ÷ 32

 

6 ÷ 12

 

18G2-b

 

żebrowane jednoskośnie

 

10 ÷ 32

 

6 ÷ 12

 

20G2Y-b

 

żebrowane jednoskośnie

 

10 ÷ 28

 

6 ÷ 12

 

RB300

 

żebrowane jednoskośnie

 

10 ÷ 32

 

6 ÷ 12

 

25G2S

 

żebrowane dwuskośnie

 

10 ÷ 40

 

6 ÷ 12

 

34GS

 

żebrowane dwuskośnie

 

10 ÷ 32

 

6 ÷ 16

 

RB400

 

żebrowane dwuskośnie

 

10 ÷ 32

 

6 ÷ 12

 

RB400W

 

żebrowane dwuskośnie

 

10 ÷ 32

 

6 ÷ 12

 

RB500

 

żebrowane dwuskośnie

 

10 ÷ 32

 

6 ÷ 12

 

RB500W

 

żebrowane dwuskośnie

 

10 ÷ 32

 

6 ÷ 12

 

RB500WZ

 

żebrowane dwuskośnie

 

8 ÷ 32

 

 

RB500WR

 

żebrowane dwuskośnie

 

 

6 ÷ 16

 

B500SP

 

żebrowane dwuskośnie

 

8 ÷ 32

 

8 ÷ 16

 

BST500S

 

żebrowane dwuskośnie

 

8 ÷ 32

 

 

BST500KR

 

żebrowane dwuskośnie

 

6 ÷ 12

 

6 ÷ 12

 

Przy doborze gatunku stali należy się kierować wytycznymi stosowania, określonymi w aprobatach technicznych. Określają one zdolność do spajania w warunkach budowy oraz zastosowanie do określonych oddziaływań.

Przykładowo stale gatunków RB500W, RB500WZ, BSt500S, BSt500WR, BSt500KR i B500SP mogą być stosowane w konstrukcjach pracujących zarówno pod obciążeniami stałymi, jak i wielokrotnie zmiennymi, statycznymi jak i dynamicznymi, a zakres obciążeń temperaturą określono dla nich od -60 do 100 stopni Celsjusza. Spośród starszych gatunków stali wymienionych w tabeli 5.4.1/4 do konstrukcji obciążanych statycznie, w tym wielokrotnie zmiennie, przewidziane były stale St3SY-b, St3S-b, 18G2-b, 20G2Y-b i 34GS. W konstrukcjach obciążanych dynamicznie stosowano stale gatunków St3SY-b, St3S-b, 18G2-b.

Siatki zbrojeniowe produkowane są w postaci tzw. siatek jednokierunkowych i dwukierunkowych, czyli z prętami uznawanymi za nośne, ułożonymi odpowiednio w jednym lub w obu kierunkach. Produkowane są na indywidualne zamówienie lub jako standardowe, o średnicach prętów od 3 do 16 mm i oczku kwadratowym lub prostokątnym o wymiarach od 100 do 250 mm.

Na rysunkach od 5.4.1/1 do 5.4.1/12 zaprezentowane zostały typy użebrowanie wybranych gatunków prętów i drutów.

Dodatkowo na prętach gatunku B500SP, wytwarzanych przez niektórych producentów, nawalcowany jest znak certyfikatu EPSTAL, nadawany przez Centrum Jakości Stali (jak na rysunku 5.4.1/13), gwarantujący wysoką jakość produktu. Certyfikat ten zaświadcza między innymi, że produkt jest zgodny z obowiązującymi przepisami i normami oraz że posiada wymagane certyfikaty i atesty.

Siatki zbrojeniowe produkowane są ze zbrojeniem nośnym w jednym lub w dwóch kierunkach (tzw. siatki jednokierunkowo pracujące i dwukierunkowo pracujące). Średnica prętów ułożonych w danym kierunku jest zazwyczaj jednakowa. Wyjątek stanowią siatki z tzw. zbrojeniem brzegowym, w których pręty skrajne mają mniejszą średnicę od pozostałych, co w strefach zakładu siatek pozwala na pewne oszczędności stali.

Siatki produkowane są zgodnie z wytycznymi norm, ale możliwa jest także produkcja siatek niestandardowych o parametrach: średnicy prętów od 3,0 do 16,0 mm, rozstawie prętów od 100 do 250 mm, co 50 mm w kierunku podłużnym i do 500 mm, w kierunku poprzecznym. Maksymalne wymiary siatki wynoszą do 6000×3000 mm.

Siatki standardowe opisane w normie PN-H-932472:2008 wykonywane są ze stali B500A. Ich ozna czenie i geometria podane zostały w tabeli 5.4.1/5.

Tabela 5.4.1/5. Parametry techniczne siatek standardowych według PN-H-93247-2:2008, ze stali B500A

Typ

 

Rozstaw drutów PL×PB

 

Średnica drutów dL/dB

 

Występy u1, u2/u3, u4

 

Przekrój 1 m zbrojenia

 

Masa 1 siatki

 

mm

 

mm

 

mm

 

mm2

 

kg

 

S131

 

150×150

 

5,0/5,0

 

100/25a

 

131

 

22,5a

 

S141

 

200×200

 

6,0/6,0

 

100/75b

 

141

 

29,0b

 

S188

 

150×150

 

6,0/6,0

 

100/25a

 

188

 

32,4a

 

S196

 

100×100

 

5,0/5,0

 

100/25b

 

196

 

39,9b

 

S251

 

200×200

 

8,0/8,0

 

100/75b

 

251

 

51,5b

 

S257

 

150×150

 

7,0/7,0

 

100/25a

 

257

 

44,2a

 

S283

 

100×100

 

6,0/6,0

 

100/25b

 

283

 

57,5b

 

S335

 

150×150

 

8,0/8,0

 

100/25a

 

335

 

57,8a

 

S392

 

200×200

 

10,0/10,0

 

100/75b

 

392

 

80,5a

 

S503

 

100×100

 

8,0/8,0

 

100/25b

 

503

 

102,2b

 

S525

 

150×150

 

10,0/10,0

 

100/25a

 

525

 

90,1a

 

S565

 

200×200

 

12,0/12,0

 

100/75b

 

565

 

115,9b

 

S755

 

150×150

 

12,0/12,0

 

100/25a

 

755

 

129,6a

 

S785

 

100×100

 

10,0/10,0

 

100/25a

 

785

 

132,9a

 

Dotyczy:

a Siatek o wymiarach L×B = 5000 mm × 2150 mm

b Siatek o wymiarach L×B = 6000 mm × 2150 mm.

 

Symbole występujące w tabeli 5.4.1/5. wyjaśnione zostały na rysunku 5.4.1/14.

Siatki produkowane według normy PN-H-932472:2008 to tzw. siatki z drutów pojedynczych lub podwójnych, to znaczy grupowanych po dwa z zastrzeżeniem, że grupowanie może dotyczyć tylko jednego kierunku i pręty te muszą mieć taką samą średnicę. Schemat siatek pokazany został na rysunku 5.4.1/14.

Stosując w konstrukcji siatkę z prętami zgrupowanymi, uzyskuje się (przy powierzchni przekroju zbrojenia nie mniejszej niż wymagana) obniżenie grubości siatki i zwiększenie ramion sił wewnętrznych w stosunku do tych, jakie uzyskuje się, stosując siatkę z prętami pojedynczymi, za to o większej średnicy.

Rozstaw drutów pojedynczych może wynosić od 50 mm, a rozstaw drutów podwójnych od 100 mm. Wymaga się przy tym, aby średnice drutów spełniały wymagania:

  • w połączeniach drutów pojedynczych:

    dmin/dmax ≥ 0,57 dla dmax ≤ 8,5 mm

    dmin/dmax ≥ 0,70 dla dmax > 8,5 mm

  • w połączeniach z drutami podwójnymi:

    0,7 ≤ dp/di ≤ 1,25

    gdzie:

    dp – średnica nominalna drutów podwójnych,

    di – średnica nominalna drutów pojedynczych.

Norma PN-EN 10080:2007, zawierająca postanowienia ogólne, dotyczące spajalnej stali zbrojeniowej, podaje wymagany stosunek średnicy minimalnej do maksymalnej w połączeniach drutów pojedynczych nieco odmiennie, a mianowicie wskazuje, że powinien być nie mniejszy niż 0,6.

Na rynku dostępne są siatki standardowe wykonane według normy DIN 488, ze stali BST500M. Siatki oznaczone symbolem Q posiadają zbrojenie nośne w obu kierunkach, a siatki z oznaczeniem K lub R posiadają zbrojenie nośne tylko w jednym kierunku.

Opis siatek podany został w tabeli 5.4.1/6.

Tabela 5.4.1/6. Parametry techniczne siatek standardowych według DIN 488, ze stali BST500M i BST500S

Typ

 

Długość × szerokość

 

Wymiar oczka

 

Średnice drutów

 

Liczba prętów skrajnych lewych/ prawych

 

Masa 1 siatki

 

wewnętrznych podł./poprz.

 

brzegowych

 

m

 

mm

 

mm

 

mm

 

szt./szt.

 

kg

 

Q131

 

5,0×5,0

 

150×150

 

5,0/5,0

 

-

 

-

 

22,5

 

Q188

 

6,0/6,0

 

-

 

-

 

32,4

 

Q221

 

6,5/6,5

 

5,0

 

4/4

 

33,7

 

Q295

 

7,5/7,50

 

5,5

 

4/4

 

44,2

 

Q335

 

8,0/8,0

 

-

 

4/4

 

57,7

 

Q377

 

8,5/8,5

 

6,0

 

4/4

 

55,6

 

Q378

 

6,0×2,15

 

150×100

 

8,5/8,5

 

6,0

 

4/4

 

66,7

 

Q443

 

6,5d/7,5

 

6,5

 

4/4

 

78,3

 

Q513

 

7,0d/8,0

 

7,0

 

4/4

 

90,0

 

Q670

 

8,0d/9,0

 

8,0

 

4/4

 

115,4

 

R188

 

5,0×2,15

 

150×250

 

6,0/5,0

 

-

 

-

 

23,3

 

R221

 

6,5/5,0

 

-

 

-

 

25,1

 

R295

 

7,5/5,0

 

5,5

 

2/2

 

29,4

 

R378

 

6,0×2,15

 

150×250

 

8,5/5,0

 

6,0

 

2/2

 

42,6

 

R443

 

6,5d/5,5

 

6,5

 

2/2

 

50,2

 

R513

 

7,0d/6,0

 

7,0

 

2/2

 

58,6

 

R589

 

7,5d/6,5

 

7,5

 

2/2

 

67,5

 

K664

 

6,0×2,15

 

100×250

 

6,5d/6,5

 

6,5

 

4/4

 

69,5

 

K770

 

7,0d/7,0

 

7,0

 

4/4

 

80,6

 

K884

 

7,5d/7,5

 

7,5

 

4/4

 

92,9

 

Oznaczenia:

d – pręty podwójne.

K, R – siatki ze zbrojeniem nośnym w jednym kierunku.

Q – siatki ze zbrojeniem nośnym w dwóch kierunkach.

 

Zasady oznaczania wyrobów ze spajalnych stali zbrojeniowych aktualnie produkowanych określa ogólnie norma PN-EN 10080:2007.

Oznaczenie wyrobu w postaci pręta, kręgu i wyrobu odwiniętego z kręgu powinnno zawierać:

  • opis postaci wyrobu (np. pręt),

  • numer normy EN 10080,

  • nominalne wymiary wyrobu,

  • klasa techniczna (w postaci numeru wyrobu nadawanego przez organizację europejską).

Oznaczenie prętów i kręgów ze stali żebrowanej gatunku B500SP według normy PN-H-93220:2006 powinno zawierać następujące informacje:

  • opis postaci wyrobu (np. pręt),

  • numer normy PN-H-93220:2006,

  • gatunek stali B500SP,

  • średnica nominalna,

  • długość (tylko w przypadku prętów).

Przykłady oznaczenia

  • pręty o średnicy 22 mm i długości 1200 mm:

    Pręt PN-H-93220 – B500SP – 22x12000

  • kręgi o średnicy pręta 10 mm:

    Krąg PN-H-93220 – B500SP – 10

Zasada oznaczania

 

Używamy plików cookie, żeby ciągle poprawiać jakość witryny.
Dowiedz się więcej.