Spawalność stali zbrojeniowej jest ważną cechą technologii zbrojenia betonu.
Stal zbrojeniowa – normy, właściwości
Żelbet jako materiał konstrukcyjny znalazł szerokie zastosowanie w budownictwie ogólnym i przemysłowym. Do zalet żelbetu zaliczyć można: ogniotrwałość, znaczną odporność na obciążenia stałe i zmienne, dużą trwałość, możliwość wykonania konstrukcji o dowolnym kształcie. Swoje unikalne właściwości wytrzymałościowe żelbet zawdzięcza specyficznej współpracy obu materiałów – betonu i stali – a jego wytrzymałość zależy zarówno od wytrzymałości betonu, jak i stali. Większość zbrojeń, jako części struktury żelbetu, wykonywana jest z prętów stalowych, które są ze sobą łączone za pomocą drutu wiązałkowego. Proces wiązania nie ma wpływu na właściwości prętów. Istnieje jednak grupa zbrojeń, które ze względów konstrukcyjnych muszą być spawane, a więc powinny spełniać odpowiednie wymagania materiałowe i technologiczne. Spawanie jest dodatkowym zabiegiem realizowanym w budowie zbrojenia i w swej istocie przez procesy cieplno-metalurgiczne wpływa na właściwości stali i na właściwości połączenia. Musi to uwzględnić projektant. Podstawowym dokumentem zawierającym reguły projektowania, w tym wymagania materiałowe, jest norma europejska PN-EN 1992-1-1 [1]. W normie tej zestawiono zbiór właściwości, których wymagane parametry znajdują się w normach dotyczących jakości stali przeznaczonej do produkcji prętów do zbrojenia betonu. Te właściwości to: granica plastyczności (fyk lub f 0,2k), maksymalna rzeczywista granica plastyczności (fy,max), wytrzymałość na rozciąganie (ft), ciągliwość (εuk i ft /fyk), zdatność do gięcia, charakterystyka przyczepności (fR), wymiary przekrojów i tolerancje, wytrzymałość zmęczeniowa, spajalność oraz wytrzymałość na ścinanie i wytrzymałość połączeń spajanych w spajanych siatkach i dźwigarach kratowych. Wymagane parametry są podane w normach PN-EN 10080 [2] oraz PN-EN ISO 6935-2 [3]. Stale stosowane do wykonywania zbrojeń powinny mieć charakterystyczną granicę plastyczności fyk w zakresie 400–600 MPa. Zapewnienie odpowiednich własności spawalniczych jest związane z maksymalną zawartością pierwiastków stopowych, co przedstawiono w [2, 3]. Eurokod 2 [1], europejska norma do projektowania konstrukcji żelbetowych, opisuje metodę stanu nośności granicznej. Teoria nośności granicznej zajmuje się analizą konstrukcji w stanie zapoczątkowania procesu zniszczenia, w którym konstrukcja traci zdolność do przenoszenia obciążeń i staje się układem geometrycznie zmiennym. Aby było to możliwe, przekroje ustroju muszą się charakteryzować dużą odkształcalnością (zdolnością do obrotu). Dotyczy to zwłaszcza przekrojów krytycznych, w których mogą powstać przeguby plastyczne. Dużego znaczenia nabiera zatem ciągliwość zastosowanej stali – zaleca się zbroić elementy stalą o dużej ciągliwości. Odpowiednia ciągliwość stali powoduje, że po przekroczeniu stanu granicznego nośności w określonym miejscu obiektu (przekroju krytycznym) nie nastąpi nagłe zerwanie i w konsekwencji jego zniszczenie, a na skutek odpowiedniego zapasu plastyczności obszar danego obiektu zamieni się w plastyczny mechanizm bez gwałtownych skutków.
Pręty do zbrojenia betonu. Fot. stock.adobe/Dmitrii
Czytaj też:
Czy zbrojenia niemetaliczne będą coraz popularniejsze?
Spawanie prętów do zbrojenia betonu – nowa jakość i wymagania
Płyta konstrukcyjna z betonu zbrojonego włóknami stalowymi
Ochrona zbrojenia w konstrukcjach żelbetowych
Własności wytrzymałościowe żelbetu zależą od dwóch czynników: wytrzymałości betonu i stali. Niska odporność betonu w obszarze naprężeń rozciągających, zginających czy ścinających powoduje, że to stal jest głównie odpowiedzialna za nośność w tych stanach naprężeń. A zatem szczególnie w budownictwie wysokościowym zastosowanie odpowiednio wytrzymałych stali zbrojeniowych jest ze wszech miar uzasadnione. Obecnie w powszechnym zastosowaniu są stale o granicy plastyczności fyk = 500 MPa [3], które praktycznie prawie całkowicie wyeliminowały gatunki stali zestawionych w normie PN-B-03264 [4]. Stale te produkowane są w skomplikowanych procesach hutniczych będących efektem nie tylko składu chemicznego (zawartości węgla), ale także złożonej metalurgii i przeróbki plastycznej realizowanej w ściśle kontrolowanych reżimach technologicznych. Konieczność stosowania takich procesów wynika z potrzeby zapewnienia wymaganej spajalności (spawalności i zgrzewalności). Nowe stale produkowane w nowoczesnych technologiach są przydatne do spajania (spawania i zgrzewania) oraz spełniają wymagania odnośnie do klasy technicznej [1].
W dalszej części artykułu:
B600B – nowa stal do produkcji prętów do zbrojenia betonu
– badania, analizy, właściwości,
– wyniki prób spawania,
– wymagania dotyczące kwalifikacji personelu spawalniczego,
– pręty do zbrojenia betonu ze stali B600B – zdjęcia spawanych złączy.
 |
prof. Piotr Sędek Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Spawalnictwa |
 |
mgr inż. Kamil Kubik Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Spawalnictwa |
 |
mgr inż. Stanisław Klusek CELSA Huta Ostrowiec Sp. z o.o. |
Sprawdź: Produkty budowlane
