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

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 2

Gatunek B500SP wg PN-H-93220:2006

EPSTAL = gat. B500SP

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości

Stal przeznaczona do stosowania w budownictwie

Granica plastyczności = 500 MPa

Stal spajalna

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

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 4

PN-H-93220:2006

Parametr Opis Wartość

Re Charakterystyczna granica plastyczności (fyk) ≥ 500 [MPa]

Rm/Re

Stosunek charakterystycznej wytrzymałości na rozciąganie do granicy plastyczności (ftk/fyk)

1,15 ÷ 1,35 [-]

Agt Wydłużenie pod największym obciążeniem (εuk) ≥ 8 [%]

Własności wytrzymałościowo-odkształceniowe

Klasa A-IIIN wg PN-B-03264:2002

Klasa C wg Eurokodu 2 (wysoka ciągliwość)

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 5

ftk/fyk: 1,15 ÷ 1,35

εuk ≥ 7,5%

Wykres σ-ε

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 6

Badanie porównawcze ABC

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 7

Poprzez pogrubienie żeber Wg PN-EN 10080

Identyfikowalność

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości

Poprzez napis EPSTAL Nawalcowany na każdym pręcie

Strona 8

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.

Opinia ITB

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 9

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.

Opinia IBDiM

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości 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

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 11

Ustroje płytowo-słupowe a obciążenia wyjątkowe

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 12

1

http://failures.wikispaces.com/Concrete+System+Collapses+%26+Failures+During+Construction

2

http://failures.wikispaces.com/Concrete+System+Collapses+%26+Failures+During+Construction

3

http://tehranshake.wordpress.com/2008/09/11/letters-to-doktor-mohandess-god/

4

https://www.google.pl/search?q=alfred+p.+murrah+federal+bulding+bombing&newwindow=1&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=wrmlUpneKtL5yAO20YHADQ&ved=0CEgQsAQ&biw=

1920&bih=973

Katastrofa postępująca

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 13

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.

Katastrofa postępująca

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 14

Cel badań

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 15

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.

Model badawczy

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 16

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

Usunięcie podpory

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 17

Pole badawcze nr 1 Model 1

Pole badawcze nr 2 Model 2

System obciążania

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 18

A Obciążenie

grawitacyjne

B, C, D Obciążenie

hydrauliczne

System obciążania

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 19

A Obciążenie

grawitacyjne

A – obciążenie grawitacyjne P1 zrealizowane w postaci obciążników betonowych o wartości 200 kg każdy, które podwieszono w 115 punktach. Przybliżona wartość obciążenia równomiernie rozłożonego to 3,49 kN/m2. Zastosowana wartość obciążenia:

115 szt. × 200 kg = 23,0 T

System obciążania

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 20

A – obciążenie grawitacyjne P1

System obciążania

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 21

B – obciążenie hydrauliczne P2 składało się z zestawu 12 siłowników hydraulicznych, które rozmieszczono równomiernie na obwodzie zewnętrznym badanego pola. Przybliżona wartość obciążenia równomiernie rozłożonego to 61,0 kN/m2.

Zastosowana wartość obciążenia:

12 szt. × 900 kg = 10,8 T

B – Obciążenie hydrauliczne

System obciążania

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 22

B – obciążenie hydrauliczne P2

System obciążania

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 23

C – obciążenie hydrauliczne P3 składało się z zestawu 27 siłowników hydraulicznych, które rozmieszczono równomiernie w części wewnętrznej badanego pola. Przybliżona wartość obciążenia równomiernie rozłożonego to 61,0 kN/m2. Obciążenie wewnętrzne P3 było zawsze 2 razy większe od obciążenia zewnętrznego P2.

Zastosowana wartość obciążenia:

28 szt. × 1800 kg = 50,4 T

C Obciążenie

hydrauliczne

System obciążania

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 24

C – obciążenie hydrauliczne P3

System obciążania

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 25

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

System obciążania

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 26

Model badawczy Parametry stali i betonu

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 27

Klasa stali

Średnica pręta

Moduł sprężystości

E

Granica plastyczności

fyk

Wytrzymałość na rozciąganie

ftk

Całkowite wydłużenie przy maksymalnej sile

εuk

[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

Ecm

Wytrzymałość na ściskanie

fc,core

Wytrzymałość na ściskanie

fc,cube

Wytrzymałość na rozciąganie

fctm

[MPa] [MPa] [MPa] [MPa]

C 35/45 35948 51,3 79,6 3,98

C 35/45 34114 43,5 69,8 3,82

Model badawczy Zbrojenie górne płyty

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 28

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

Model badawczy Zbrojenie dolne płyty

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 29

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

Przebieg badań Badanie zasadnicze

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 30

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.

Przebieg badań Badanie zasadnicze

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 31

Przebieg badań Usuwanie podpory

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 32

Przebieg badań Opuszczanie punktu podparcia

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 33

Wyniki badania Odkształcenia górnych powierzchni

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 34

Wykresy odkształceń górnych powierzchni modeli w chwili zniszczenia

Model 1 Siła 9,16 kN

Model 2 Siła 13,32 kN

Wyniki badania Pomiar przemieszczeń

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 35

Wyniki badania Pomiar przemieszczeń

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 36

Wyniki badania Pomiar przemieszczeń

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 37

Wyniki badania Uplastycznienie zbrojenia

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 38

Model 1

Wyniki badania Uplastycznienie zbrojenia

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 39

Model 2

Zniszczenie modeli

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 40

Zniszczenie modeli

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 41

Zniszczenie modeli

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 42

Zniszczenie modeli Zniszczenie przez przebicie

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 43

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 44

Zniszczenie modeli Zniszczenie przez przebicie

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 45

Zniszczenie modeli

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 46

Podsumowanie Zestawienie obciążeń

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 47

Rodzaj obciążenia Model 1 Model 2

[kN/m2]

Wartość całkowitego, charakterystycznego obciążenia projektowanego.

6,0 6,0

Wartość całkowitego obciążenia obliczeniowego, które powinno spowodować giętne zniszczenie modelu [model obliczeniowy bez podpory].

8,64 9,32

Wartość całkowitego obciążenia obliczeniowego, które powinno spowodować giętne zniszczenie modelu [model obliczeniowy z podporą].

14,2 14,4

Wartość obciążenia pola, przy którym nastąpił początek uplastycznienie stali zbrojeniowej – pomiar z tensometrów.

8,2 9,62

Wartość obciążenia pola przy, którym nastąpiło zniszczenie modelu w czasie badań.

18,7 26,2

Podsumowanie Wnioski

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 48

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/m2 (Model 1) i

9,63 kN/m2 (Model 2), co stanowiło odpowiednio 136% oraz 160% obciążenia charakterystycznego, na które projektowane były modele.

Podsumowanie Wnioski

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 49

W momencie zniszczenia uzyskano następujące obciążenia: 18,7 kN/m2 (Model 1) i 26,2 kN/m2 (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.

Publikacje CPJS

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 50

NOWOŚĆ

Strona internetowa www.cpjs.pl

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 51

Dziękuję za uwagę

biuro@cpjs.pl

www.cpjs.pl

EPSTAL - stal zbrojeniowa o wysokiej ciągliwości Strona 52