Stal EPSTAL dobra na strzemiona

06-03-2012
CPJS – Centrum Promocji Jakości Stali*
www.cpjs.pl
!
Błędna interpretacja
badania zakotwienia strzemion
wykonanych ze stali EPSTAL
Stal EPSTAL dobra na strzemiona
W 2009 roku w Katedrze Konstrukcji Budowlanych Politechniki Śląskiej grupa pod kierownictwem profesora
Włodzimierza Starosolskiego wykonała na zlecenie CPJS badanie pt. „Badanie zakotwienia strzemion wykonanych
ze stali o wysokiej ciągliwości”. Tego samego roku w czerwcowym numerze „Inżyniera Budownictwa” pojawił się
artykuł autorstwa CPJS informujący o problemie poruszonym w badaniu. Niestety informacje te zostały błędnie
zinterpretowane przez niektórych projektantów konstrukcji, którzy zakazali stosowania stali EPSTAL na strzemiona
obawiając się, iż zjawisko prostowania się haków zdarzy się w każdej konstrukcji, przy każdych warunkach
zakotwienia lub iż zaprojektowanie strzemion ze stali EPSTAL wiązać się będzie ze specjalnymi warunkami ich
wykonania.
Tymczasem wnioski i zalecenia, które pojawiły się w raporcie z badania, a później zostały przywołane w biuletynie
technicznym CPJS nr 3 (dostępnym stale na stronie www.cpjs.pl w zakładce „Publikacje”), wskazują na wyższe
bezpieczeństwo konstrukcji zbrojonych poprzecznie stalą EPSTAL. W badaniu, artykule i biuletynie poruszono
jedynie problem zakotwienia takich strzemion w odpowiedni sposób, aby maksymalnie wykorzystać dobre
właściwości, jakie posiada ta stal.
Przywołajmy fragmenty raportu z badania autorstwa prof. dr hab. inż. Włodzimierza Starosolskiego oraz mgr inż.
Radosława Kupczyka:
„Postulaty:
Chcąc uzyskać zerwanie prętów strzemion wykonanych ze stali o wytrzymałości fyk ≥ 500 MPa dla średnicy
ϕ8, ϕ10 i ϕ12 mm:
1. przy zakotwieniu wg zaleceń normy, tj. hakiem prostym 90o lub hakiem ostrym 135o, należy
jednocześnie stosować betony klasy co najmniej C30/37;
2. zakotwionych w betonach o wytrzymałości niższej niż C30/37 (lecz nie niższej niż C20/25), można
sugerować stosowanie haków wg poniższych rysunków:
1
Uwagi:
1. Należy unikać stosowania rozwiązań normowych kotwienia strzemion (w szczególności haka
prostego) przy niskich wartościach otulin tj.: 10, 15 mm, gdyż możliwe jest nie osiągnięcie granicy
plastyczności stali.
2. Dla betonów niskich klas najlepsze wyniki spośród przebadanych rozwiązań uzyskano dla
rozwiązania poza-normowego wg rys. 18f (rysunek powyżej), gdzie dla średnic ϕ8 i ϕ10 mm
osiągnięto granicę plastyczności (wg wyników elementów 6 i 28 dniowych). […].”
W świetle powyższych stwierdzeń decyzja konstruktora o niestosowaniu stali EPSTAL na strzemiona jest wielce
niezrozumiała. Należy mieć na uwadze iż przytoczone wnioski z badania odnoszą się nie tylko do stali EPSTAL,
lecz do wszystkich gatunków w klasie wytrzymałości A-IIIN (fyk ≥ 500 MPa). Ponadto sytuacja, w której dochodzi
do odginania się niedostatecznie zakotwionych w betonie haków wykonanych ze stali klasy A-IIIN, jest i tak
nieporównanie bezpieczniejsza, niż ta, w której następuje zerwanie się strzemion wykonanych z mniej
wytrzymałej stali pod wpływem nawet mniejszych naprężeń ścinających – a taka sytuacja miała miejsce podczas
badania belek na ścinanie, które było przyczynkiem do przeprowadzenia opisanego tu badania zakotwienia
strzemion (przebieg i wyniki obu badań można obejrzeć na stronie www.cpjs.pl w zakładce „Stal
zbrojeniowa/Badania”). Dla każdego konstruktora oczywistym powinno być, iż lepsza jest sytuacja awaryjna niż
katastrofa budowlana.
Powodem, dla którego przeprowadzone zostało badanie zakotwienia strzemion wykonanych ze stali EPSTAL, było
przygotowanie zaleceń dla takiego zakotwienia strzemion wykonanych z dobrej stali o wysokiej wytrzymałości i
ciągliwości, aby do katastrofy mogło dojść jedynie poprzez zerwanie strzemion, a więc przy naprężeniach
wyższych od wytrzymałości stali na rozciąganie. Oczywistym jest, że im wyższa wytrzymałość stali tym
prawdopodobieństwo przekroczenia tych naprężeń jest niższe. Zalecenia te odnoszą się do klasy betonu i
grubości otulenia prętów. W najgorszym wypadku, gdy oba te warunki z jakichś powodów nie mogą być
spełnione, autorzy badania proponują specjalne kształty haków, wg powyższych rysunków. Należy przy tym
pamiętać, iż wykonanie takich specjalnych haków absolutnie nie jest warunkiem koniecznym przy wykonywaniu
strzemion ze stali EPSTAL – jest to rozwiązanie alternatywne, które może być zastosowane dla jeszcze większego
bezpieczeństwa konstrukcji. Innym rozwiązaniem może być zwiększenie klasy betonu do C30/37 lub grubości
otulenia do 20 mm, przy czym każdy konstruktor powinien liczyć się również z innymi skutkami zastosowania
betonu zbyt niskiej klasy lub zbyt małej grubości otulenia.
Wszystkie powyżej przywołane argumenty świadczą o tym, iż decyzja konstruktorów o niestosowaniu stali EPSTAL
na strzemiona wynika z nieprawidłowego zrozumienia celu i wyników przeprowadzonego badania zakotwień
strzemion. Wg wykonawców tego badania stal o wysokiej wytrzymałości i ciągliwości (klasy A-IIIN, w
szczególności EPSTAL) jest znacznie bezpieczniejsza od stali zimnowalcowanej, kruchej i o małej wytrzymałości i
jest zalecana do stosowania również jako zbrojenie na ścinanie.
Więcej informacji można uzyskać kontaktując się z biurem CPJS:
Centrum Promocji Jakości Stali
Ul. Koszykowa 54
00-675 Warszawa
Tel.: +48 22 630 83 76
Tel./Fax: +48 22 630 83 75
E-mail: [email protected]
www.cpjs.pl
*
Centrum Promocji Jakości Stali jest organizacją zajmującą się certyfikacją wyrobów stalowych na znak
jakości EPSTAL, promocją oraz doradztwem technicznym w zakresie certyfikacji wyrobów stalowych,
normalizacji, a także projektowania konstrukcji żelbetowych.
2