Zbrojenie -Rebar

Dwie wiązki prętów zbrojeniowych. Pręt zbrojeniowy zostanie docięty przed jego montażem.

Pręt zbrojeniowy (skrót od pręta zbrojeniowego ), znany w masie jako stal zbrojeniowa lub stal zbrojeniowa , to stalowy pręt lub siatka z drutów stalowych stosowana jako urządzenie napinające w żelbetowych i zbrojonych konstrukcjach murowych w celu wzmocnienia i wspomagania naprężonego betonu. Beton jest wytrzymały na ściskanie , ale ma słabą wytrzymałość na rozciąganie . Zbrojenie znacznie zwiększa wytrzymałość konstrukcji na rozciąganie. Powierzchnia pręta zbrojeniowego jest często "odkształcona" przez żebra, występy lub wgłębienia, aby promować lepsze wiązanie z betonem i zmniejszyć ryzyko poślizgu.

Najpopularniejszym rodzajem prętów zbrojeniowych jest stal węglowa , zwykle składająca się z walcowanych na gorąco okrągłych prętów o wzorach odkształcenia. Inne łatwo dostępne typy to pręty ze stali nierdzewnej i kompozytowe wykonane z włókna szklanego , włókna węglowego lub włókna bazaltowego . Stalowe pręty zbrojeniowe mogą być również pokryte żywicą epoksydową zaprojektowaną tak, aby była odporna na korozję, zwłaszcza w środowisku słonej wody. Wykazano, że bambus jest realną alternatywą dla wzmacniania stali w konstrukcjach betonowych. Te alternatywne typy są zwykle droższe lub mogą mieć mniejsze właściwości mechaniczne, a zatem są częściej stosowane w konstrukcjach specjalistycznych, gdzie ich właściwości fizyczne spełniają określone wymagania dotyczące wydajności, których nie zapewnia stal węglowa. Stal i beton mają podobne współczynniki rozszerzalności cieplnej , więc betonowy element konstrukcyjny wzmocniony stalą będzie doświadczał minimalnych naprężeń różnicowych wraz ze zmianą temperatury.

Historia

Zbrojenie wewnątrz Krzywej Wieży w Newyansk

Pręty zbrojeniowe w budownictwie murowym były używane od starożytności, a Rzym używał prętów żelaznych lub drewnianych w konstrukcji łuków, później żelazne pręty ściągające i płyty kotwiące były stosowane w całej średniowiecznej Europie jako urządzenie do wzmacniania łuków, sklepień i kopuł. W XIV-wiecznym zamku Vincennes użyto 2500 metrów prętów zbrojeniowych .

W XVIII wieku z prętów zbrojeniowych wykonano szkielet Krzywej Wieży w Niewiańsku w Rosji, zbudowanej na zlecenie przemysłowca Akinfija Demidowa . Żeliwo użyte do produkcji prętów zbrojeniowych było wysokiej jakości i do dziś nie ma na nich korozji . Korpus wieży połączony był z żeliwnym dachem namiotowym , zwieńczonym jednym z pierwszych znanych piorunochronów .

Jednak dopiero w połowie XIX wieku pręty zbrojeniowe wykazały swoją największą moc dzięki zatopieniu prętów stalowych w betonie, tworząc w ten sposób nowoczesny żelbet . Kilka osób w Europie i Ameryce Północnej opracowało żelbet w latach 50. XIX wieku. Należą do nich Joseph-Louis Lambot z Francji, który budował łodzie żelbetowe w Paryżu (1854) oraz Thaddeus Hyatt ze Stanów Zjednoczonych, który produkował i testował belki żelbetowe. Joseph Monier z Francji jest jedną z najbardziej znaczących postaci związanych z wynalazkiem i popularyzacją żelbetu. Jako francuski ogrodnik Monier opatentował w 1867 r. żelbetowe donice, zanim przystąpił do budowy żelbetowych zbiorników na wodę i mostów.

Alvord Lake Bridge w parku Golden Gate w San Francisco

Ernest L. Ransome , angielski inżynier i architekt, który pracował w Stanach Zjednoczonych, wniósł znaczący wkład w rozwój prętów zbrojeniowych w konstrukcjach betonowych. Wynalazł skręcane żelazne pręty zbrojeniowe, o których początkowo myślał, projektując samonośne chodniki dla Masonic Hall w Stockton w Kalifornii. Jego skręcone pręty zbrojeniowe nie były jednak początkowo doceniane, a nawet wyśmiewane w Technical Society of California, gdzie członkowie stwierdzili, że skręcanie osłabi żelazo. W 1889 r. Ransome pracował na Zachodnim Wybrzeżu głównie projektując mosty. Jeden z nich, Alvord Lake Bridge w parku Golden Gate w San Francisco, był pierwszym mostem żelbetowym zbudowanym w Stanach Zjednoczonych. W tej konstrukcji użył skręconych prętów zbrojeniowych.

W tym samym czasie Ernest L. Ransome wymyślał skręcane stalowe pręty zbrojeniowe, CAP Turner projektował swój „system grzybkowy” żelbetowych płyt stropowych z gładkimi okrągłymi prętami, a Julius Kahn eksperymentował z innowacyjnym walcowanym prętem zbrojeniowym w kształcie rombu z płaskimi kołnierzami odchylony w górę pod kątem 45° (opatentowany w 1902 r.). Kahn przewidział, że belki betonowe z tym systemem zbrojeniowym będą wyginać się jak kratownica Warrena , a także pomyślał o tym zbrojeniu jako zbrojeniu na ścinanie. System zbrojeniowy Kahna został zbudowany z betonowych belek, legarów i kolumn. System był zarówno chwalony, jak i krytykowany przez współczesnych inżynierów Kahna: CAP Turner wyraził silne sprzeciwy wobec tego systemu, ponieważ może on spowodować katastrofalne uszkodzenia konstrukcji betonowych. Odrzucił pomysł, że system zbrojeniowy Kahna w belkach betonowych działałby jak kratownica Warrena, a także zauważył, że system ten nie zapewni odpowiedniej ilości zbrojenia na ścinanie na końcach belek swobodnie podpartych, w miejscu, w którym naprężenie ścinające jest największe . Ponadto Turner ostrzegł, że system Kahna może spowodować kruchą awarię, ponieważ nie ma podłużnego zbrojenia w belkach przy słupach. Ten rodzaj awarii objawił się częściowym zawaleniem się hotelu Bixby w Long Beach w Kalifornii i całkowitym zawaleniem się budynku Eastman Kodak Building w Rochester w stanie Nowy Jork, obydwa podczas budowy w 1906 roku. Stwierdzono jednak, że oba awarie były konsekwencjami złej jakości pracy. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na standaryzację konstrukcji, innowacyjne systemy zbrojeniowe, takie jak systemy Kahna, zostały zepchnięte na bok na rzecz obecnych systemów zbrojenia betonu.

Wymagania dotyczące odkształceń zbrojenia prętami stalowymi nie były standaryzowane w budownictwie amerykańskim do około 1950 r. Nowoczesne wymagania dotyczące odkształceń zostały określone w „ Wstępnych specyfikacjach odkształceń odkształconych prętów stalowych do zbrojenia betonu ”, ASTM A305-47T. Następnie wprowadzono zmiany polegające na zwiększeniu wysokości żeber i zmniejszeniu odstępów między żebrami dla niektórych rozmiarów prętów, a kwalifikacja „wstępnej” została usunięta po wydaniu zaktualizowanej normy ASTM A305-49 w 1949 r. Wymagania dotyczące odkształceń znalezione w aktualnych specyfikacjach stali zbrojenie prętowe, takie jak między innymi ASTM A615 i ASTM A706, są takie same jak te określone w ASTM A305-49.

Zastosowanie w betonie i murze

Pręt zbrojeniowy umieszczony w szalunku i ostatecznie zabetonowany. Pręt zbrojeniowy na dole będzie znajdował się w belce , natomiast wystający pręt zbrojeniowy zostanie wydłużony, tworząc słup .

Beton jest materiałem bardzo wytrzymałym na ściskanie , ale stosunkowo słabym na rozciąganie . Aby zrekompensować tę nierównowagę w zachowaniu betonu, wlewa się w niego pręt zbrojeniowy, który przenosi obciążenia rozciągające . Większość zbrojenia stalowego dzieli się na zbrojenie pierwotne i wtórne, ale są też inne drobne zastosowania:

• Zbrojenie pierwotne odnosi się do stali, która jest stosowana w celu zagwarantowania wytrzymałości wymaganej przez konstrukcję jako całość, aby wytrzymać obciążenia projektowe.
• Zbrojenie wtórne , znane również jako zbrojenie dystrybucyjne lub termiczne, jest stosowane ze względów trwałości i estetyki, zapewniając wystarczającą miejscową odporność, aby ograniczyć pękanie i przeciwdziałać naprężeniom spowodowanym takimi skutkami, jak zmiany temperatury i skurcz.
• Zbrojenie jest również stosowane w celu nadania odporności na obciążenia skupione, zapewniając wystarczającą miejscową wytrzymałość i sztywność, aby obciążenie rozprzestrzeniło się na szerszy obszar.
• Pręt zbrojeniowy może być również używany do utrzymywania innych prętów stalowych we właściwej pozycji, aby pomieścić ich obciążenia.
• Zewnętrzne stalowe ściągi mogą ograniczać i wzmacniać konstrukcje murowane, jak ilustruje to wieża Newyansk lub starożytne konstrukcje w Rzymie i Watykanie.

Konstrukcje murowe i łącząca je zaprawa mają podobne właściwości do betonu, a także mają ograniczoną zdolność przenoszenia obciążeń rozciągających. Niektóre standardowe elementy murowe, takie jak bloki i cegły , są wykonane z pustymi przestrzeniami, aby pomieścić pręt zbrojeniowy, który jest następnie mocowany zaprawą . Ta kombinacja jest znana jako mur zbrojony.

Charakterystyka fizyczna

Stal ma współczynnik rozszerzalności cieplnej prawie równy współczynnikowi współczesnego betonu . Gdyby tak nie było, spowodowałoby to problemy poprzez dodatkowe naprężenia wzdłużne i prostopadłe w temperaturach innych niż temperatura otoczenia. Chociaż pręt zbrojeniowy ma żebra, które wiążą go mechanicznie z betonem, nadal można go wyciągnąć z betonu pod wpływem dużych naprężeń, co często towarzyszy zawaleniu się konstrukcji na większą skalę. Aby zapobiec takim uszkodzeniom, pręt zbrojeniowy jest albo głęboko osadzony w sąsiednich elementach konstrukcyjnych (40-60 razy średnica) albo wyginany i zaczepiany na końcach, aby zablokować go wokół betonu i innych prętów zbrojeniowych. To pierwsze podejście zwiększa tarcie blokujące pręt na miejscu, podczas gdy drugie wykorzystuje wysoką wytrzymałość betonu na ściskanie.

Zwykłe pręty zbrojeniowe wykonane są z surowej stali hartowanej , dzięki czemu są podatne na rdzewienie . Zwykle otulina betonowa jest w stanie zapewnić wartość pH wyższą niż 12, co pozwala uniknąć reakcji korozyjnej . Zbyt mała otulina betonowa może zagrozić tej osłonie poprzez karbonatyzację z powierzchni i penetrację soli . Zbyt duża otulina betonowa może powodować większe szerokości pęknięć, co również zagraża miejscowej osłonie. Ponieważ rdza zajmuje większą objętość niż stal, z której została utworzona, powoduje silne ciśnienie wewnętrzne na otaczający beton, co prowadzi do pękania, odpryskiwania i ostatecznie do uszkodzenia konstrukcji . Zjawisko to znane jest jako przeciskanie tlenków . Jest to szczególny problem, gdy beton jest wystawiony na działanie słonej wody, jak w przypadku mostów, w których zimą stosuje się sól do jezdni, lub w zastosowaniach morskich. W takich sytuacjach można zastosować niepowlekane, odporne na korozję pręty zbrojeniowe o niskiej zawartości węgla / chromu (mikrokompozyty), brąz krzemowy , powlekane żywicą epoksydową , ocynkowane lub ze stali nierdzewnej przy większych kosztach początkowych, ale znacznie niższych kosztach w całym okresie eksploatacji projektu. Podczas pracy z prętami zbrojeniowymi pokrytymi żywicą epoksydową należy zachować szczególną ostrożność podczas transportu, wytwarzania, przenoszenia, instalacji i układania betonu , ponieważ uszkodzenie zmniejszy długoterminową odporność tych prętów na korozję. Nawet uszkodzone pręty z powłoką epoksydową wykazały lepszą wydajność niż pręty zbrojeniowe niepowlekane, chociaż zgłaszano problemy związane z odrywaniem powłoki epoksydowej od prętów i korozją pod warstwą epoksydową. Te powlekane żywicą epoksydową pręty są używane w ponad 70 000 pokładów mostów w USA, ale ta technologia była powoli wycofywana na rzecz prętów zbrojeniowych ze stali nierdzewnej od 2005 r. ze względu na jej słabe właściwości.

Wymagania dotyczące odkształceń można znaleźć w standardowych specyfikacjach produktów dla zbrojenia prętami stalowymi w USA, takich jak ASTM A615 i ASTM A706, i określają one rozstaw i wysokość między występami.

Zbrojony włóknem plastikowy pręt zbrojeniowy jest również stosowany w środowiskach o wysokiej korozji. Jest dostępny w wielu formach, takich jak spirale do wzmacniania słupów, wspólne pręty i siatki. Większość dostępnych na rynku prętów zbrojeniowych jest wykonana z jednokierunkowych włókien osadzonych w termoutwardzalnej żywicy polimerowej i jest często określana jako FRP.

Niektóre konstrukcje specjalne, takie jak obiekty badawcze i produkcyjne z bardzo czułą elektroniką, mogą wymagać zastosowania wzmocnienia, które nie przewodzi elektryczności, a pomieszczenia ze sprzętem do obrazowania medycznego mogą wymagać właściwości niemagnetycznych, aby uniknąć zakłóceń. Pręty zbrojeniowe FRP, zwłaszcza rodzaje włókien szklanych, mają niską przewodność elektryczną i są niemagnetyczne, co jest powszechnie stosowane do takich potrzeb. Dostępne są pręty zbrojeniowe ze stali nierdzewnej o niskiej przepuszczalności magnetycznej , które są czasami używane w celu uniknięcia problemów z zakłóceniami magnetycznymi.

Stal zbrojeniowa może również zostać przemieszczona przez uderzenia, takie jak trzęsienia ziemi , powodując uszkodzenie konstrukcji. Najlepszym tego przykładem jest zawalenie się wiaduktu Cypress Street w Oakland w Kalifornii w wyniku trzęsienia ziemi Loma Prieta w 1989 roku , które spowodowało 42 ofiary śmiertelne. Wstrząsy spowodowane trzęsieniem ziemi spowodowały, że pręty zbrojeniowe pękły z betonu i wygięły się . Zaktualizowane projekty budynków, w tym bardziej obwodowe zbrojenie, mogą rozwiązać ten rodzaj awarii.

Rozmiary i stopnie

Rozmiary amerykańskie

Amerykańskie / imperialne rozmiary prętów podają średnicę w jednostkach 1 8 cali (3,2 mm) dla prętów o rozmiarach od #2 do #8, tak że #8 = 8 ⁄ 8 cali = średnica 1 cala (25 mm). Pole przekroju, podane przez πr ², wylicza się do (rozmiar pręta/9,027)², co jest przybliżone jako (rozmiar pręta/9)² cali kwadratowych. Na przykład powierzchnia paska nr 8 wynosi (8/9)² = 0,79 cala kwadratowego.

Sztabki o rozmiarach większych niż #8 postępują niedokładnie zgodnie z zasadą 1 8 cali i pomijają rozmiary #12-13 i #15-17 ze względu na konwencję historyczną. We wczesnych konstrukcjach betonowych pręty o średnicy 1 cala i większe były dostępne tylko w przekrojach kwadratowych, a kiedy około 1957 r. pojawiły się odkształcone pręty okrągłe o dużym formacie, przemysł wyprodukował je w celu zapewnienia pola przekroju odpowiadającego standardowym rozmiarom prętów kwadratowych, które były wcześniej używane. Średnicę równoważnego okrągłego kształtu wielkoformatowego zaokrągla się do najbliższego 1 ⁄ 8 cala, aby określić rozmiar pręta. Na przykład pręt nr 9 ma przekrój 1,00 cala kwadratowego (6,5 cm2 ⁾ , a zatem średnicę 1,128 cala (28,7 mm). Rozmiary #10, #11, #14 i #18 odpowiadają odpowiednio 1 1 8 cali, 1 1 ⁄ 4 , 1 1 ⁄ 2 i 2 calowym słupkom. Zbrojenie #14 jest szczególnie dotknięte tym przybliżeniem; według średnicy byłoby to #13,5.

Rozmiary mniejsze niż #3 nie są już uznawane za standardowe. Są one najczęściej produkowane jako zwykłe okrągłe, nieodkształcone pręty stalowe, ale mogą być wykonane z odkształceniami. Rozmiary mniejsze niż nr 3 są zwykle określane jako produkty „drutowe”, a nie „prętowe” i określane przez ich średnicę nominalną lub numer przekroju drutu. Paski nr 2 są często nieformalnie nazywane „pałeczkami ołówka”, ponieważ mają mniej więcej taki sam rozmiar jak ołówek.

Jeśli w projektach z jednostkami metrycznymi używane są zbrojenia o rozmiarze amerykańskim/imperialnym, równoważny rozmiar metryczny jest zwykle określany jako średnica nominalna zaokrąglona do najbliższego milimetra. Nie są one uważane za standardowe rozmiary metryczne, dlatego często określa się je jako miękką konwersję lub „miękką metrykę”. Amerykański/imperialny system rozmiarów prętów rozpoznaje użycie prawdziwych metrycznych rozmiarów prętów (w szczególności nr 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40, 50 i 60), które wskazują nominalną średnicę pręta w milimetrach, jako specyfikację „rozmiaru alternatywnego”. Zastąpienie prawdziwego rozmiaru metrycznego rozmiarem amerykańskim/imperialnym jest nazywane twardą konwersją i czasami powoduje użycie fizycznie innego rozmiaru słupka.

W tym systemie nie ma ułamkowych rozmiarów prętów. Symbol „#” w tym systemie wskazuje znak liczby , a zatem „#6” jest czytane jako „cyfra sześć”. Użycie znaku „#” jest zwyczajowe dla rozmiarów amerykańskich, jednak „Nie”. jest czasami używany zamiast tego.

Stalowe pręty zbrojeniowe z kodami kolorystycznymi wskazującymi gatunek

Rozmiary kanadyjskie

Skorodowany beton i pręty zbrojeniowe na moście Queen Elizabeth Way przekraczającym rzekę Welland w Niagara Falls, Ontario , Kanada.

Metryczne oznaczenia prętów reprezentują nominalną średnicę pręta w milimetrach, zaokrągloną do najbliższych 5 mm.

Rozmiary europejskie

Metryczne oznaczenia prętów reprezentują nominalną średnicę pręta w milimetrach. Preferowane rozmiary prętów w Europie są określone zgodnie z Tabelą 6 normy EN 10080 , chociaż nadal obowiązują różne normy krajowe (np. BS 4449 w Wielkiej Brytanii). W Szwajcarii niektóre rozmiary odbiegają od standardów europejskich.

Zbrojenie stalowe w magazynie

Rozmiary australijskie

Zbrojenie do stosowania w konstrukcjach betonowych podlega wymaganiom australijskich norm AS3600-2009 (Konstrukcje betonowe) i AS/NZS4671-2001 (Zbrojenie stalowe do betonu). Istnieją inne normy, które dotyczą testowania, spawania i cynkowania.

Oznaczenie zbrojenia jest zdefiniowane w AS/NZS4671-2001 przy użyciu następujących formatów:

Kształt/przekrój

D-odkształcony pręt żebrowany, R-okrągły / gładki pręt, I-odkształcony pręt wcięty

Klasa ciągliwości

L-niska ciągliwość, N-normalna ciągliwość, E-ciągliwość sejsmiczna (trzęsienia ziemi)

Klasy standardowe (MPa)

250N, 300E, 500L, 500N, 500E

Przykłady:

D500N12 to odkształcony pręt o wytrzymałości 500 MPa, normalnej ciągliwości i średnicy nominalnej 12 mm - znany również jako „N12”

Pręty są zwykle skracane do po prostu „N” (pręt odkształcony walcowany na gorąco), „R” (pręt okrągły walcowany na gorąco), „RW” (drut żebrowany ciągniony na zimno) lub „W” (drut okrągły ciągniony na zimno), ponieważ granicę plastyczności i klasę ciągliwości można wywnioskować z kształtu. Na przykład wszystkie dostępne na rynku druty mają granicę plastyczności 500 MPa i niską ciągliwość, podczas gdy pręty okrągłe mają 250 MPa i normalną ciągliwość.

Nowa Zelandia

Zbrojenie do stosowania w konstrukcjach betonowych podlega wymaganiom AS/NZS4671-2001 (Zbrojenie stali do betonu). Istnieją inne normy, które dotyczą testowania, spawania i cynkowania.

' Pręt zbrojeniowy klasy 300 i 500 klasa E

Indie

Pręty zbrojeniowe są dostępne w następujących gatunkach zgodnie z IS:1786-2008 FE 415/FE 415D/FE 415S/FE 500/FE 500D/FE 500S/FE 550, FE550D, FE 600. Pręty hartowane są wodą pod wysokim ciśnieniem dzięki czemu zewnętrzna powierzchnia jest utwardzona, podczas gdy wewnętrzny rdzeń pozostaje miękki. Pręty zbrojeniowe są użebrowane, aby beton miał lepszą przyczepność. Regiony przybrzeżne stosują ocynkowane pręty zbrojeniowe, aby przedłużyć ich żywotność. Rozmiary prętów zbrojeniowych BIS to 10, 12, 16, 20, 25, 28, 32, 36, 40 i 50 milimetrów.

Rozmiary prętów jumbo i gwintowanych

Bardzo duże rozmiary prętów zbrojeniowych są szeroko dostępne i produkowane przez wyspecjalizowanych producentów. W przemyśle wieżowym i szyldowym powszechnie stosuje się pręty „jumbo” jako pręty kotwiące do dużych konstrukcji, które są wytwarzane z nieco ponadwymiarowych półfabrykatów, tak że na końcach można ciąć gwinty, aby można było zastosować standardowe nakrętki kotwiące. Pręty zbrojeniowe z pełnym gwintem są również produkowane z bardzo grubymi gwintami, które spełniają normy odkształceń prętów zbrojeniowych i umożliwiają stosowanie niestandardowych nakrętek i łączników. Należy pamiętać, że te zwyczajowe rozmiary, chociaż są w powszechnym użyciu, nie są powiązane z uzgodnionymi standardami, a rzeczywiste właściwości mogą się różnić w zależności od producenta.

Klas

Pręty zbrojeniowe są dostępne w gatunkach i specyfikacjach różniących się granicą plastyczności , wytrzymałością na rozciąganie , składem chemicznym i procentem wydłużenia .

Użycie samego gatunku wskazuje jedynie minimalną dopuszczalną granicę plastyczności i musi być używane w kontekście specyfikacji materiałowej, aby w pełni opisać wymagania dotyczące produktu dla prętów zbrojeniowych. Specyfikacje materiałowe określają wymagania dla gatunków, a także dodatkowe właściwości, takie jak skład chemiczny, minimalne wydłużenie, tolerancje fizyczne itp. Wytwarzane pręty zbrojeniowe muszą przekraczać minimalną granicę plastyczności gatunku oraz wszelkie inne wymagania specyfikacji materiałowej podczas kontroli i testowania.

W USA oznaczenie gatunku jest równe minimalnej granicy plastyczności pręta w ksi (1000 psi), na przykład pręt zbrojeniowy klasy 60 ma minimalną granicę plastyczności 60 ksi. Pręty zbrojeniowe są najczęściej produkowane w gatunkach 40, 60 i 75, przy czym wyższa wytrzymałość jest łatwo dostępna w gatunkach 80, 100, 120 i 150. Gatunek 60 (420 MPa) jest najczęściej stosowanym gatunkiem prętów zbrojeniowych w nowoczesnym budownictwie amerykańskim. Klasy historyczne obejmują 30, 33, 35, 36, 50 i 55, które nie są dziś powszechnie używane.

Niektóre gatunki są produkowane tylko dla określonych rozmiarów prętów, na przykład zgodnie z ASTM A615, klasa 40 (280 MPa) jest dostarczana tylko dla prętów o rozmiarach US #3 do #6 (miękkie metryczne nr 10 do 19). Czasami ograniczenia w dostępnych gatunkach materiałów dla określonych rozmiarów prętów są związane z zastosowanym procesem produkcyjnym, a także z dostępnością użytych surowców o kontrolowanej jakości.

Niektóre specyfikacje materiałowe obejmują wiele gatunków iw takich przypadkach konieczne jest wskazanie zarówno specyfikacji materiału, jak i gatunku. Klasy zbrojenia są zwyczajowo odnotowywane w dokumentach inżynierskich, nawet jeśli w specyfikacji materiału nie ma innych opcji klasy, aby wyeliminować niejasności i uniknąć potencjalnych problemów z jakością, które mogą wystąpić w przypadku zastąpienia materiału. Zauważ, że „Gr.” jest powszechnie stosowanym skrótem inżynieryjnym oznaczającym „klasę”, z wariacjami na temat wielkości liter i użycia kropki.

W niektórych przypadkach, takich jak inżynieria trzęsień ziemi i konstrukcja odporna na wybuchy, w których oczekuje się zachowania po plastyczności, ważne jest, aby móc przewidzieć i kontrolować właściwości, takie jak maksymalna granica plastyczności i minimalny stosunek wytrzymałości na rozciąganie do granicy plastyczności. ASTM A706 gr. 60 jest przykładem specyfikacji materiału o kontrolowanym zakresie właściwości, który ma minimalną granicę plastyczności 60 ksi (420 MPa), maksymalną granicę plastyczności 78 ksi (540 MPa), minimalną wytrzymałość na rozciąganie 80 ksi (550 MPa) i nie mniejszą niż 1,25-krotność rzeczywistej granicy plastyczności i minimalne wymagania dotyczące wydłużenia, które różnią się w zależności od rozmiaru pręta.

W krajach, w których stosuje się system metryczny, oznaczenie klasy to zazwyczaj granica plastyczności w megapaskalach MPa, na przykład klasa 400 (podobna do klasy 60 w USA, jednak klasa metryczna 420 jest w rzeczywistości dokładnym zamiennikiem klasy amerykańskiej).

Wspólne specyfikacje amerykańskie, opublikowane przez ACI i ASTM, to:

• American Concrete Institute : „ACI 318-14 Building Code Wymagania dotyczące betonu konstrukcyjnego i komentarzy”, ISBN  978-0-87031-930-3 (2014)
• ASTM A82: Specyfikacja zwykłego drutu stalowego do zbrojenia betonu
• ASTM A184 / A184M: Specyfikacja fabrykowanych zdeformowanych stalowych mat prętowych do zbrojenia betonu
• ASTM A185: Specyfikacja spawanego zwykłego drutu stalowego do zbrojenia betonu
• ASTM A496: Specyfikacja odkształconego drutu stalowego do zbrojenia betonu
• ASTM A497: Specyfikacja spawanej zdeformowanej tkaniny z drutu stalowego do zbrojenia betonu
• ASTM A615/A615M: Odkształcone i gładkie pręty ze stali węglowej do zbrojenia betonu
• ASTM A616/A616M: Specyfikacja odkształconych i gładkich prętów szynowych do zbrojenia betonu
• ASTM A617/A617M: Specyfikacja dla stalowych zdeformowanych i gładkich prętów do zbrojenia betonu
• ASTM A706/A706M: Odkształcone i gładkie pręty ze stali niskostopowej do zbrojenia betonu
• ASTM A722/A722M: Standardowa specyfikacja dla prętów stalowych o wysokiej wytrzymałości do betonu sprężonego
• ASTM A767/A767M: Specyfikacja ocynkowanych (ocynkowanych) prętów stalowych do zbrojenia betonu
• ASTM A775/A775M: Specyfikacja stalowych prętów zbrojeniowych z powłoką epoksydową
• ASTM A934/A934M: Specyfikacja prefabrykowanych stalowych prętów zbrojeniowych z powłoką epoksydową
• ASTM A955: Zdeformowane i gładkie pręty ze stali nierdzewnej do zbrojenia betonu (wymaganie dodatkowe S1 jest stosowane przy określaniu badania przenikalności magnetycznej)
• ASTM A996: Odkształcone pręty ze stali szynowej i stalowej osi do zbrojenia betonu
• ASTM A1035: Standardowa specyfikacja dla odkształconych i gładkich, niskowęglowych, chromowych, stalowych prętów do zbrojenia betonu

Oznaczenia oznaczeń ASTM to:

• Kęs „S” A615
• Szyna „I” A616 ( „Standardowa specyfikacja ASTM A616 / A616M - 96a dla odkształconych stalowych prętów szynowych i gładkich prętów do zbrojenia betonu (wycofana w 1999 r., zastąpiona przez A996)” . Astm.org . Źródło: 2012-08-24 .)
• Szyna 'IR' spełniająca wymagania dodatkowe S1 A616 „Standardowa specyfikacja ASTM A616 / A616M - 96a dla stalowych odkształconych i gładkich prętów szynowych do zbrojenia betonu (wycofana w 1999 r., zastąpiona przez A996)” . astm.org . Pobrano 24.08.2012 .)
• Oś „A” A617 „Standardowa specyfikacja ASTM A617 / A617M - 96a dla stalowych prętów osiowych odkształconych i gładkich do zbrojenia betonu (wycofana w 1999 r., zastąpiona przez A996)” . astm.org . Pobrano 24.08.2012 .)
• „W” niskostopowa — A706

W Europie pręt zbrojeniowy składa się z miękkiej stali o granicy plastyczności około 250 MPa (36 ksi). Nowoczesny pręt zbrojeniowy składa się ze stali o wysokiej wydajności, o granicy plastyczności typowo 500 MPa (72,5 ksi). Pręty zbrojeniowe mogą być dostarczane z różnymi stopniami ciągliwości . Bardziej ciągliwa stal jest w stanie pochłaniać znacznie więcej energii podczas odkształcania - zachowanie to jest odporne na siły trzęsienia ziemi i jest stosowane w projektowaniu. Te stale ciągliwe o wysokiej granicy plastyczności są zwykle produkowane przy użyciu procesu TEMPCORE, metody obróbki termomechanicznej . Zabronione jest wytwarzanie stali zbrojeniowej poprzez ponowne walcowanie wyrobów gotowych (np. blach lub szyn). W przeciwieństwie do stali konstrukcyjnej, gatunki stali zbrojeniowej nie są jeszcze zharmonizowane w całej Europie, a każdy kraj ma własne normy krajowe. Jednak pewna standaryzacja specyfikacji i metod testowania istnieje w ramach EN 10080 i EN ISO 15630:

• BS EN 10080: Stal do zbrojenia betonu. Spawalna stal zbrojeniowa. Ogólny. (2005)
• BS 4449: Stal do zbrojenia betonu. Spawalna stal zbrojeniowa. Pręt, cewka i produkt rozwijany. Specyfikacja. (2005/2009)
• BS 4482: Drut stalowy do zbrojenia wyrobów betonowych. Specyfikacja (2005)
• BS 4483: Tkanina stalowa do zbrojenia betonu. Specyfikacja (2005)
• BS 6744: Pręty ze stali nierdzewnej do zbrojenia i stosowania w betonie. Wymagania i metody badań. (2001/2009)
• DIN 488-1: Stale zbrojeniowe - Część 1: Gatunki, właściwości, znakowanie (2009)
• DIN 488-2: Stale zbrojeniowe - Część 2: Pręty zbrojeniowe (2009)
• DIN 488-3: Stal zbrojeniowa - Część 3: Stal zbrojeniowa w zwojach, drut stalowy (2009)
• DIN 488-4: Stale zbrojeniowe - Część 4: Tkanina spawana (2009)
• DIN 488-5: Stale zbrojeniowe - Część 5: Dźwigary kratowe (2009)
• DIN 488-6: Stal zbrojeniowa - Część 6: Ocena zgodności (2010)
• BS EN ISO 15630-1: Stal do zbrojenia i sprężania betonu. Metody testowe. Pręty zbrojeniowe, walcówka i drut. (2010)
• BS EN ISO 15630-2: Stal do zbrojenia i sprężania betonu. Metody testowe. Tkanina zgrzewana. (2010)

Umieszczanie zbrojenia

Drut stalowy służący do zabezpieczania prętów zbrojeniowych przed wylaniem na nie betonu. Skala oznaczona w centymetrach jest pokazana jako odniesienie do rozmiaru.

Kosze z prętów zbrojeniowych są zwykle wytwarzane na terenie projektu lub poza nim za pomocą giętarek i nożyc hydraulicznych . Jednak w przypadku małych lub niestandardowych prac wystarczające jest narzędzie znane jako Hickey lub ręczna giętarka do prętów zbrojeniowych. Pręty zbrojeniowe są umieszczane przez stalowych zbrojarzy „rodbusters” lub zbrojeniowców betonu, za pomocą wsporników prętów i betonowych lub plastikowych przekładek zbrojeniowych oddzielających pręt zbrojeniowy od szalunku betonowego w celu ustanowienia otuliny betonowej i zapewnienia prawidłowego osadzenia. Pręty zbrojeniowe w klatkach łączy się przez zgrzewanie punktowe , wiązanie drutu stalowego, czasami za pomocą elektrycznej wiązarki prętów zbrojeniowych lub połączenia mechaniczne . Do wiązania prętów zbrojeniowych powlekanych żywicą epoksydową lub ocynkowanych zwykle stosuje się odpowiednio drut pokryty żywicą epoksydową lub ocynkowany.

Strzemiona

Próbka strzemion

Strzemiona tworzą zewnętrzną część klatki zbrojeniowej. Strzemiona są zwykle prostokątne w belkach i okrągłe w filarach i są umieszczane w regularnych odstępach wzdłuż słupa lub belki, aby zabezpieczyć zbrojenie konstrukcyjne i zapobiec jego przemieszczeniu podczas betonowania. Głównym zastosowaniem strzemion lub ściągów jest zwiększenie nośności na ścinanie elementu żelbetowego, w którym jest on zawarty.

Spawalniczy

Amerykańskie Towarzystwo Spawalnicze (AWS) D 1.4 określa praktyki spawania prętów zbrojeniowych w USA. Bez specjalnego rozważenia, jedynym prętem zbrojeniowym gotowym do spawania jest gatunek W (niskostopowy — A706). Pręt zbrojeniowy, który nie jest produkowany zgodnie ze specyfikacją ASTM A706, generalnie nie nadaje się do spawania bez obliczenia „ekwiwalentu węgla”. Można spawać materiał o ekwiwalencie węgla mniejszym niż 0,55.

ASTM A 616 i ASTM A 617 (obecnie zastąpione przez połączoną normę A996) pręty zbrojeniowe są ponownie walcowaną stalą szynową i ponownie walcowaną stalą osi szynowych o niekontrolowanej zawartości chemii, fosforu i węgla. Te materiały nie są powszechne.

Koszyki z prętów zbrojeniowych są zwykle wiązane drutem, chociaż zgrzewanie punktowe koszyków jest normą w Europie od wielu lat i staje się coraz bardziej powszechne w Stanach Zjednoczonych. Stale o wysokiej wytrzymałości do betonu sprężonego nie mogą być spawane.

Ułożenie zbrojenia w rolkach

System zbrojenia rolkowego to niezwykle szybka i ekonomiczna metoda umieszczania dużej ilości zbrojenia w krótkim czasie. Zbrojenie rolkowe jest zwykle przygotowywane poza miejscem budowy i łatwo rozwijane na miejscu. Idea wzmocnienia rolkowego została pierwotnie wprowadzona przez BAM AG jako BAMTEC Reinforcement Technology. Umieszczanie zbrojenia rolkowego zostało z powodzeniem zastosowane w płytach (pokłady, fundamenty), fundamentach masztów elektrowni wiatrowych, ścianach, rampach itp.

Połączenia mechaniczne

Znane również jako „łączniki mechaniczne” lub „spawy mechaniczne”, połączenia mechaniczne służą do łączenia prętów zbrojeniowych ze sobą. Łączniki mechaniczne są skutecznym sposobem zmniejszenia zagęszczenia prętów zbrojeniowych w obszarach silnie zbrojonych w przypadku konstrukcji betonowych wylewanych na miejscu. Łączniki te są również stosowane w konstrukcjach z prefabrykatów betonowych w połączeniach między elementami.

Kryteria wydajności strukturalnej połączeń mechanicznych różnią się w zależności od kraju, norm i branż. Jako minimalne wymaganie, normy zazwyczaj określają, że połączenie zbrojenia ze złączem spełnia lub przekracza 125% określonej granicy plastyczności pręta zbrojeniowego. Bardziej rygorystyczne kryteria wymagają również opracowania określonej wytrzymałości końcowej pręta zbrojeniowego. Jako przykład, ACI 318 określa kryteria wydajności typu 1 (125% Fy) lub typu 2 (125% Fy i 100% Fu).

Pręty zbrojeniowe z zainstalowanymi nakładkami zabezpieczającymi, aby zapobiec obrażeniom

W przypadku konstrukcji betonowych zaprojektowanych z myślą o ciągliwości, zaleca się, aby połączenia mechaniczne były również zdolne do niszczenia w sposób plastyczny, zwykle znany w przemyśle stali zbrojeniowej jako osiąganie „pęknięcia pręta”. Jako przykład, Caltrans określa wymagany tryb awarii (tj. „przewężenie pręta”).

Bezpieczeństwo

Aby zapobiec urazom, wystające końce stalowego pręta zbrojeniowego są często zaginane lub przykrywane specjalnymi plastikowymi nakładkami wzmocnionymi stalą. Mogą zapewniać ochronę przed zadrapaniami i innymi drobnymi obrażeniami, ale zapewniają niewielką lub żadną ochronę przed przebiciem.

Oznaczenia

Zbrojenie jest zwykle zestawiane w „zestawie zbrojenia” na rysunkach konstrukcyjnych. Eliminuje to niejednoznaczność notacji używanych na całym świecie. Poniższa lista zawiera przykłady notacji używanych w branży architektonicznej, inżynieryjnej i budowlanej.

Ponowne wykorzystanie i recykling

Pracownicy wydobywający pręty zbrojeniowe z gruzu rozbiórkowego

W wielu krajach po wyburzeniu konstrukcji betonowej wzywa się pracowników do usunięcia prętów zbrojeniowych. Przeszukują teren, wydobywając metal za pomocą przecinaków do śrub, sprzętu spawalniczego, młotów kowalskich i innych narzędzi. Metal jest częściowo prostowany, wiązany i sprzedawany.

Pręt zbrojeniowy, podobnie jak prawie wszystkie wyroby metalowe, można poddać recyklingowi jako złom. Zwykle łączy się go z innymi wyrobami stalowymi, przetapia i ponownie formuje.

Bibliografia

Linki zewnętrzne

• Środki ochronne OSHA na wbijanie prętów zbrojeniowych