Zbrojenie – właściwości normowe i charakterystyka PN-EN 10080

Pod pojęciem zbrojenia kryją się najczęściej stalowe pręty żebrowane o charakterystycznej granicy plastyczności 500 MPa. W tym artykule poruszę temat trzech cech takiej stali: wartość charakterystyczna f_yk , wartość obliczeniowa f_yd oraz zależność obciążenie-odkształcenie.

Granica plastyczności i wytrzymałości stali zbrojeniowej

Na początku wprowadźmy sobie pewne symbole

f_{yk} - granica \ plastyczności \ w\ której \ powstaje  \ odkształcenie  \ stałe  \ 0,2 \ procenta. \\
f_{tk}  - wytrzymałość \ na \ rozciąganie \ (powodujące \ zerwanie \ próbki )\\

Zobaczmy jak wygląda wykres laboratoryjny dla rozciągania stali.

Na wykresie możemy wyróżnić 3 zasadnicze fazy:

• zakres sprężysty, w którym obowiązuje prawo Hooke’a (linia prosta nachylona). Sprężysty tzn. gdy przestajemy rozciągać próbkę to odkształcenia wracają do 0.
• zakres płynięcia stali (płaski fragment wykresu) – przy stałych naprężeniach odkształcenie rośnie
• zakres dalszego przyrostu odkształceń (wybrzuszenie na wykresie) – odkształcenia rosną wraz z obciążeniami osiągając odkształcenie graniczne – epsilon u ( u – ultimate).
• koniec wykresu oznacza zerwanie próbki. Jak widać zerwanie nie następuje przy maksymalnym naprężeniu, co odróżnia stal od betonu, którego zniszczenie jest nagłe.

W normie stosuje się uproszczony wykres łącząc fazę drugą i trzecią obrazując ją płaską linią. Można też dla etapu plastycznego przyjąć linie przerywaną pochyłą która jest funkcją liniową o zadanym współczynniku k, ale opcja „płaska” jest wystarczająca na potrzeby większości obliczeń.

Do sprawdzania SGN (stanów granicznych nośności) potrzebujemy obliczeniową granicę plastyczności obliczaną ze wzoru:

f_{yd} = \frac{f_{yk}} { \gamma_{S}} \\

 \gamma_s - współczynnik  \ równy  \ 1.15  \ lub  \ w \ sytuacji \ wyjątkowej \ 1.0

Współczynnik celowo obniża wytrzymałość laboratoryjną dla zachowania bezpieczeństwa więc zazwyczaj jest to wartość 1.15.

Przyjmuje się, że moduł sprężystości stali E_s = 200 GPA

Inne właściwości stali zbrojeniowej

Inne, mniej istotne właściwości stali zbrojeniowej to:

• wskaźnik użebrowania prętów – przyczepność pręta
• zdatność do gięcia
• wytrzymałość zmęczeniowa
• spajalność (łączenie z innymi prętami poprzez spawanie).
• ciągliwość – „zdolność do znoszenia dużych odkształceń połączoną z występowaniem wzmocnienia po osiągnięciu granicy plastyczności”

Rodzaje stali wykorzystywanych w zbrojeniu

Różnica pomiędzy klasami stali polega głównie na zmiennych własciwościach w poniższych parametrach:

• spajalność: trudno spajalna / spajalna
• zakres średnic prętów w mm
• granica plastyczności charakterystyczna i obliczeniowa ( czasami to producent podaje wartość obliczeniową, nie musimy więc stosować wzoru z dzieleniem przez współczynnik 1.15).
• wytrzymałość charakterystyczna
• pręty żebrowane / gładkie.

Przykłady klas stali możecie znaleźć na prawie każdej stronie producenta zbrojenia, przykładowo: http://confirme.com.pl/stal-zbrojeniowa

Najczęściej stosuje się stale o granicy plastyczności około 500 MPa np. klasy A-IIIN.

Źródła: Michał Knauff , Obliczenia wg. Eurokodu 2 wydanie III