Stal zbrojeniowa i konstrukcyjna od A do Z

Stal do zbrojenia konstrukcji żelbetowych

Stal zbrojeniowa to jeden z podstawowych produktów wykorzystywanych w budownictwie do tworzenia na budowie stalowego szkieletu konstrukcji żelbetowych, dostarczana w formie prętów lub prefabrykowanych elementów płaskich lub przestrzennych. Zastosowana stal musi spełniać określone w normie wymagania wytrzymałościowe, a obecnie obowiązujące regulacje wprowadziły obligatoryjnie trzy klasy jakościowe.

Zbrojenie płyty fundamentowej wykonane jako siatka z żebrowanych prętów stalowych. fot. Izodom 2000 Polska

Zasadniczym kryterium - oprócz określanej dotychczas wytrzymałości materiału na rozciąganie - wyznaczana jest również granica plastyczności, czyli obciążenie, do którego nie następuje jeszcze trwałe odkształcenie, a po jego zmniejszeniu stal powraca do poprzedniej długości.

Gotowy fragment zbrojenia budowlanego elementu konstrukcyjnego, widoczne stalowe pręty żebrowane i drut wiązałkowy. fot. Uciechowski

Natomiast wprowadzenie parametru ciągliwości ma istotne znaczenie dla wczesnego wykrycia niebezpiecznych zjawisk w konstrukcji żelbetowej objawiających się np. znacznym odkształceniem w wyniku przeciążenia, ale bez przekroczenia granicy wytrzymałości. W takich sytuacjach wysoka ciągliwość stali pozwala na podjęcie działań zapobiegających katastrofie budowlanej lub ograniczających jej skutki.

Zbrojenie płyty stropu monolitycznego z widocznym szalunkiem. fot. M. Szymanik dla budujemydom.pl

Klasyfikacja stali zbrojeniowej według EN

Według tej klasyfikacji produkowane są konkretne gatunki stali, które odpowiadają oznaczeniom według normy europejskiej (EN) jak i norm krajowych (PN).

Do poszczególnych klas kwalifikują się m. in. stale zbrojeniowe:

Użebrowanie stali poszczególnych klas jakościowych - od góry: klasa C, klasa A, klasa B. rys. Centrum Promocji Jakości Stali w wydaniu Materiały Budowlane 7/2013

• do klasy A - B500A, RB500W
• do klasy B - B500B, 34GS
• do klasy C - B500SP, 35G2Y, a zbrojenia z tej stali są standardowo wykorzystywane do tworzenia odpowiedzialnych konstrukcji żelbetowych.

Znakowanie prętów

Pręty zbrojeniowe zakwalifikowane do poszczególnych klas są odpowiednio oznakowane poprzez uformowanie żeber o odpowiednim ukształtowaniu i ukierunkowaniu. Pełnią one również funkcję kotwienia w otulającym je betonie zapewniając stabilne połączenie.

Znajdując napis „EPSTAL” na pręcie zbrojeniowym (znakowanie zatwierdzone przez ITB) możemy mieć pewność, że jest to stal gatunku B500SP. zdjęcie z opracowania Centrum Promocji Jakości Stali Sp. z o.o. na stronie www.epstal.pl 

Żebrowanie prętów w klasie C tworzą skośne pary o różnym nachyleniem sąsiednich żeber, w kasie B wypustki przeciwstawnie skośne, które znajdują się naprzemiennie po obu stronach osi wzdłużnej (w jodełkę), natomiast w prętach klasy A żebra tworzą linię śrubową na obwodzie.

Stale konstrukcyjne

W budownictwie do tworzenia konstrukcji stalowych wykorzystuje się półprodukty w postaci profili kształtowych - hutniczych bądź zimnogiętych - a także wiele gotowych wyrobów w postaci np. blach pokryciowych, prefabrykowanych dźwigarów czy bram i ogrodzeń.

Dwuteownik H. fot. ArcelorMittal

Do ich produkcji jako surowiec wyjściowy stosuje się wiele gatunków stali węglowych - głównie niskostopowych - oznaczanych dawniej symbolem od St 0 do St 5 z dodatkowymi literami określającymi szczególne własności.

Ceowniki o stopkach równoległych UPE. fot ArcelorMittal

Obecnie jako standardowe stale do powszechnego użytkowania dostępne w składach materiałów hutniczych to gatunki o oznaczeniach S235JR, S275J0, S355J2, gdzie cyfry odpowiadają wartości granicy plastyczności w MPa.

Własności stali w certyfikatach producenta

Profile stalowe wykonane metodą walcowania na gorąco to kształtowniki przeznaczone do przenoszenia dużych obciążeń w postaci teowników, dwuteowników, ceowników, oraz kątowników charakteryzujących się zmienną grubością ścianek, a obliczeniowe parametry poszczególnych przekrojów podawane są w tablicach i poradnikach inżynierskich.

Obecnie wykorzystanie tych wyrobów zostało znacznie ograniczone - głównie do prac remontowych - gdyż w nowych obiektach zastępują je prefabrykowane elementy żelbetowe. Szersze wykorzystanie mają produkty zimnogięte utworzone z blach, z których kształtowane są profile otwarte (kątowniki, i ceowniki) oraz zgrzewane profile zamknięte w postaci rur, przekrojów kwadratowych czy prostokątnych. Ze stali tej wykonuje się np. ogrodzenia, czy różnorodne konstrukcje wewnątrz domu.

Stale nierdzewne

W warunkach, gdy użytkowanie elementów stalowych może powodować ich korozję, alternatywnym rozwiązanie dla powłok ochronnych (malowania, galwanizacji) będzie zastosowanie odmian stali odpornych na rdzewienie.

Stale nierdzewne to produkty wysokostopowe o znikomej zawartości węgla, a główne składniki decydujące o odporności na korozje w środowisku kwaśnym, alkalicznym i na niszczące oddziaływanie warunków atmosferycznych.

Głównymi dodatkami tych stali stopowych jest chrom i nikiel, a czym większa zawartość tych składników, tym wyrób wykazuje lepsze własności antykorozyjne. Produkowanych jest wiele rodzajów stali nierdzewnej o specjalistycznym przeznaczeniu m. in. przy produkcji aparatury do zastosowań spożywczych czy w medycynie.

Profile ze stali nierdzewnej. fot. Polstal

Natomiast w budownictwie wykorzystuje się najczęściej dwa gatunki stali o oznaczenia EN (norma europejska) 1.4301 orz 1.4404. Stal 1.4301 według PN ma symbol 0H18N9, co jednocześnie określa skład chemiczny materiału - zawiera poniżej 0,07% węgla, średnio 18% chromu i 9% niklu. Materiał ten wykorzystywany jest - głównie w postaci rur i prętów o różnorodnych średnicach - do prac przy ekskluzywnych wykończeniowych wnętrz jak i na zewnątrz.

Z tej stali nierdzewnej budowane są m. in. poręcze schodowe, balustrady a także widoczne konstrukcje nośne wyposażenia, zwłaszcza pomieszczeń wymagających utrzymania wysokich wymagań higienicznych i w warunkach podwyższonej wilgotności otoczenia. Do łączenia elementów - oprócz złączy śrubowych - wykorzystuje się również spawanie metodą TIG lub laserowe, co zapewnia wysoką estetykę utworzonych spoin.

Stale 1.4404 o krajowym oznaczeniu 00H17N14M2 mają poniżej 0,03% węgla, a zawartość składników stopowych wynosi średnio 17% chromu, 14% niklu i 2% molibdenu.

Ponieważ charakteryzują się wysoką odpornością na oddziaływanie kwaśnych substancji w wysokich temperaturach wykorzystywane są standardowo to produkcji elementów kominów spalinowych i dymowych w formie samodzielnych konstrukcji jak i wkładów do istniejących już kanałów służących do odprowadzenia produktów spalania z kotłów i pieców.

Produkty z tej stali w postaci rur i elementów niezbędnych do wykonania komina produkowane są z blachy grubości 0,6-1 mm metodą zgrzewania liniowego. Z cieńszej blachy wykonywane są kanału spalinowe do podłączenia kotłów gazowych, natomiast grubszy materiał służy do produkcji elementów kominowych odprowadzają produkty spalania z kotłów na paliwo stałe o odporności temperaturowej do 600°C.

Autor: Cezary Jankowski

Opracowanie: Aleksander Rembisz

Zdjęcie: Janusz Werner