Produse din otel utilizate ca armaturi in elemente din beton armat

Proprietatile mecanice si tehnologice ale armaturilor pentru structuri sunt definite in standardele de produs si sunt garantate de producatori si, in general, de certificarea de conformitate de tip 1+.

Orice tip nou de armatura (realizat conform unui standard de firma sau unui standard strain) poate fi utilizat dupa ce se demonstreaza satisfacerea cerintelor declarate de producator si dupa ce se evalueaza, pe baza reglementarilor tehnice nationale, domeniul de aplicare. Acest lucru se realizeaza prin elaborarea de agrement tehnic national.

In ultimii ani, se manifesta din ce in ce mai pregnant aparitia pe piata romaneasca a unei game tot mai largi de produse pentru armarea betonului. Urmarirea calitatii acestor armaturi si a utilizarii lor, conform prevederilor proiectelor, devine o sarcina din ce in ce mai greu de realizat.

In plus, asistam la modificari privind modul de livrare a produselor din otel folosite ca armaturi, respectiv la extinderea utilizarii echipamentelor mecanizate de fasonare a armaturilor, tendinta ce reflecta situatia existenta si pe plan international.

Standardul european de produs pentru armaturi

Eforturile depuse pentru elaborarea unui standard european dureaza de mai bine de zece ani, intalnirile de lucru dintre tarile membre conducand, pana in prezent, la elaborarea a trei versiuni, si anume:

• ENV 10080:1995 – produse din otel destinate armarii betonului, de clasa B500;

• EN 10080:1999 – produse din otel destinate armarii betonului; varianta avea 5 parti, una fiind ge­nerala, trei fiind elaborate pentru clase diferite (de ex. B500A; B500 B; B450C, B660 B etc.) si o parte pentru produse de tip grinda cu zabrele (lattice);

• EN 10080:2005 – produse din otel destinate armarii betonului-standard armonizat.

Ultima varianta a fost preluata mai intai prin fila de confirmare, apoi prin traducere.

Avandu-se in vedere faptul ca aceasta varianta nu include conditii privind caracteristicile produselor din otel, o serie de state membre au sustinut retragerea acestui standard din lista standardelor armonizate, ceea ce Comisia Europeana a facut in decembrie anul trecut (COMMISSION DECISION of 5 December 2006 on the withdrawal of the reference of standard EN 10080:2005 „Steel for the reinforcement of concrete – Weldable reinforcing steel – General“ in accordance with Council Directive 89/106/EEC).

Din pacate, acest lucru nu s-a reflectat in publicarea de catre ASRO a unui anunt prin care anexa ZA a acestui standard se anuleaza, avand repercusiuni asupra activitatii de certificare a produselor.

In prezent, se afla in curs de definitivare noul mandat M115 pentru elaborarea unei noi versiuni a standardului EN 10080.

Se mentioneaza faptul ca aproape toate tarile membre ale UE au preluat standardul EN 10080 pastrand si standardele proprii de produs. Aceasta situatie este fireasca luand in considerare cele mentionate anterior privind ultima versiune a EN 10080.

In procesul de revizuire, avand in vedere calitatea ASRO de membru in CEN, este imperios necesar ca Romania sa aiba un rol activ. In acest sens, CT ASRO 42 participa deja la anchetele aflate in curs si inten­tioneaza sa participe la intalnirile de lucru ale EICSS/TC19 Concrete reinforcing and prestressing steel.

Produse din otel aflate pe piata europeana si romaneasca

Analizand datele din standardele nationale de produs (prezentate si in tabelul 1), in care s-au centralizat caracteristicile de rezistenta si alungire, se constata:

• utilizarea armaturilor cu limi­tele de curgere si de rupere variind, in general, intre 215 si 510 N/mm2, respectiv 340 la 510 N/mm2;

– de exemplu, in Franta sunt utilizate barele profilate laminate la cald, de inalta aderenta (amprentate, cu profil in relief, cu profil torsadat s.a.), avand diametre cuprinse intre 6 si 40 mm, cu limite de curgere de R_p0,2 = 400 N/mm2 sau 500 N/mm2 si R_m = 440-550 N/mm2;

– in mod similar, in Belgia se folo­sesc barele laminate la cald netede si cu profil periodic, cu diametre pana la 40 mm, avand R_p0,1 = 220 N/mm2 pentru bare netede si R_p0,1 = 400-500 N/mm2 pentru bare cu profil periodic;

– Anglia ofera in standarde o gama mai larga de produse sub forma de bare: bare din otel carbon netede sau cu profil periodic (f6 – f50 mm si rezistenta de rupere R_rup = 250 si 460 N/mm2), bare din otel ecruisat cu profil periodic (f6 – f50 mm, R_rup = 460 – 425 N/mm2 si bare din otel inoxidabil austenitic, netede sau cu profil periodic (f6 – f50 mm, R_rup = 250 si 460 N/mm2).

• Sarmele profilate (de inalta aderenta) cu dimensiuni cuprinse intre 4 si 16 mm se produc si se utilizeaza in Japonia, Franta, Belgia etc., avand rezistente de rupere cuprinse intre 440 si 550 N/mm2.

Se subliniaza marea diversitate a plaselor confectionate din sarme profilate laminate la cald sau din sarme ecruisate netede sau profilate, datorate gamei largi de diametre ale sarmelor componente (f2 – f12 mm), tipo-dimensiunilor (plase cu sarme dispuse la distante inegale, cu bare de lungimi diferite).

• Otelurile romanesti se gasesc in interiorul domeniului, avand dimen­siuni cuprinse intre 6 si 40 mm, R_p0,2 = 235 si 266 N/mm2, si R_m = 360 N/mm2 pentru barele netede si R_p0,2 = 335 – 420 N/mm2 si R_m = 510 – 590 N/mm2 pentru barele profilate.

Mentionam ca tipurile de otel prezentate in tabelul 1 – pentru care raportul mentionat este mai mic de 1,2 – corespund unor tehnologii de fabricatie cu tratamente mecanice de ecruisare la rece (intindere, torsionare, etc.).

Conditii privind caracteristicile armaturilor

Avand in vedere comportarea de ansamblu a elementelor din beton armat si beton precomprimat, reglementarile tehnice care definesc cerintele si criteriile de performanta pentru armaturi trebuie sa contina/ includa in cazul armaturilor pentru beton armat:

• o limita de curgere minima reala sau conventionala garantata, cu limitarea diferentei dintre valorile efective si cele caracteristice ale eforturilor unitare de curgere, deci limitarea sporului de rezistenta a otelului fata de valorile minime garantate de producator, pentru evitarea intrarii diferentiate in curgere a diverselor bare;

• o geometrie a suprafetei armaturii (profil periodic), care sa asigure o buna aderenta cu betonul si reducerea la minim a concentratorilor de eforturi in special la solici­tarile de oboseala;

• plasticitate suficienta, caracte­rizata printr-o valoare a alungirii la rupere sau/si printr-o valoare a alungirii la forta maxima;

• o buna sudabilitate pentru reali­zarea imbinarilor;

• rezistenta la oboseala suficient de mare care sa permita utilizarea eficienta a armaturii la elemente supuse incarcarilor repetate;

• o sensibilitate cat mai redusa la coroziune;

• omogenitate cat mai buna a caracteristicilor de rezistenta.

Aceste cerinte se reflecta in noul mandat CEN nr. M115, aflat in curs de definitivare pentru revizuirea standardului EN 10080.

In acest mandat, sunt precizate urmatoarele caracteristici pentru care urmeaza sa se stabileasca, in standard, clase:

• rezistenta la rupere;

• limita de curgere;

• raportul intre rezistenta la rupere si limita de curgere (limite minime si maxime);

• alungire (la rupere si la forta maxima);

• sudabilitate (compozitie chimica);

• indoire;

• aderenta;

• rezistenta la oboseala;

• rezistenta la coroziune (cerinta pentru durabilitate).

In ceea ce priveste conditiile pentru deformarea post-elastica a produselor, in anexa 3 a ST 009:2005  (Specificatie tehnica privind cerinte si criterii de performanta pentru produse din otel utilizate la armarea betonului) se prezinta atat contextul general, cat si conditiile existente in reglementarile tehnice de calcul.

In aceasta prezentare, se reia contextul general pentru o mai buna intelegere a cerintelor impuse de specificatia tehnica citata anterior.

In proiectarea antiseismica a constructiilor din beton armat, se admite plastifierea unor zone ale constructiei, modalitate prin care se mareste capacitatea de disipare a energiei induse de seism. Plastifierea se poate admite pe baza capacitatii armaturilor de a-si mentine o capacitate minima de efort, in conditiile unei alungiri suficient de mari la tractiune pentru a fi respectata cerinta esentiala pentru o ase­menea solicitare, respectiv constructia nu trebuie sa se prabuseasca.

Conditiile privind zonele pe care se admite plastifierea (in principal amplasarea lor pe elementele structurale si capacitatile acestora) se stabilesc de catre proiectant pentru fiecare constructie in parte. Aceste conditii trebuie sa fie realizate in fapt, la executarea constructiei respective, deoarece:

• schimbarea zonelor plastifiate poate conduce la un alt mecanism de comportare, mai putin asigurator decat cel avut in vedere de proiectant;

• capacitatea considerata a zonelor plastifiate trebuie sa fie reali­zata cu un grad mare de asigurare, avand in vedere caracterul aleator al solicitarii seismice.

Aceste conditii privind zonele plastifiate ale constructiilor din beton armat au condus la stabilirea conditiilor privind ductilitatea armaturilor, respectiv a produselor din care se confectioneaza acestea, astfel:

• stapanirea cat mai precisa a capacitatilor de rezistenta a acestora, respectiv a valorilor caracteristice (R_ek, R_p0,2k si raportul R_mk/R_ek (Rp_0,2k)) si a celor efective (R_eef, R_p0,2ef si raportul R_mef/R_eef (R_p0,2ef)) prin limitari atat inferioare, cat si superioare;

• conferirea unei alungiri care sa permita, cu o asigurare mare, de cel putin 3-4 ori, capacitatea de deformare avuta in vedere la proiectare.

In ceeace priveste conditiile, conform reglementarilor tehnice romanesti privind conceptia si calculul structurilor antiseismice din beton armat, abordarea este asa cum s-a aratat, cu considerarea unor mecanisme de plastifiere a unor zone pentru care trebuie sa se asigure ductilitatea necesara.

In ST009-2005 sunt continute prevederile necesare pentru asigurarea conditiilor de ductilitate a produselor, atat sub aspectul rezistentelor, cat si sub cel al alungirilor.

In ceea ce priveste rezistentele, pentru produsele utilizate la constructii proiectate antiseismic in conceptia deformarii post-elastice, sunt prevazute limitari atat pentru valorile minime, cat si pentru cele maxime.

In ceea ce priveste alungirile pentru aceasta categorie de produse, sunt prevazute atat valori conforme cu prevederile standardelor europene, respectiv alungiri la forta maxima (A_gt), cat si conditii pentru alungirea la rupere (A_n), respectiv raportul A_n/A_gt (fig. 1).Aceasta deoarece trebuie  sa fie evitata posibilitatea unor ruperi fara o asigurare corespunzatoare sub aspectul alungirii (fig. 2), situatii care au fost intalnite pana in prezent.

Din acelasi motiv, a fost introdusa si prevederea efectuarii diagramelor efort unitar-deformatie specifica (sau forta-alungire) la incercarile la tractiune.

Avand in vedere preluarea Eurocodurilor structurale ca standarde romanesti (cu data de aplicare martie 2010) si faptul ca anexele nationale la aceste eurocoduri sunt in curs de elaborare, iar standardul european pentru armaturi este si el in curs de revizuire, specificatia tehnica urmeaza sa fie revizuita si sa ia in considerare prevederile tuturor documentelor mentionate.

Determinarea caracteristicilor

Analizand lista standardelor de incercari din standardele de produs mentionate in tabelul 1, precum si recomandarile RILEM si noile standarde de incercari (seria EN ISO 15630 preluate si ca standarde romanesti) se constata ca incercarile standardizate pentru determinarea caracteristicilor armaturilor pentru beton armat sunt:

• incercarea la tractiune;

• incercarea la tractiune dupa indoire si indreptare;

• incercarea la indoire-dezdoire (dezdoirea barei se realizeaza dupa aplicarea unui tratament termic de imbatranire a epruvetei);

• incercarea la aderenta;

• din incovoiere;

• prin smulgere;

• cerinte pentru imbinarile sudate;

• incercarea la oboseala.

Dintre incercarile mentionate, numai incercarea la aderenta din incovoiere nu este practicata in mod curent in Romania;

In afara tipurilor de incercari mentionate, pentru o completa carac­terizare a armaturilor, apar ca necesare determinarea urmatoarelor caracteristici:

• viteza de coroziune la nivele de efort unitar specifice armaturilor nepretensionate;

• aderenta in conditii de solici­tare la oboseala;

• rezistenta la cicluri alternante intindere-compresiune;

• procesul de fisurare a barelor din otel beton sub sarcini repetate si la operatii mecanice de fasonare la rece;

Stabilirea acestor caracteristici ar permite atat compararea otelurilor, cat si precizarea clara a domeniilor de utilizare in functie de totalitatea conditiilor de exploatare.

…citeste articolul integral in Revista Constructiilor nr. 37 – mai 2008

Autori:
Anna Maria SCHIAU – INCERC Bucuresti,
Augustin POPAESCU – Universitatea Ovidius Constanta, Universitatea Transilvania Brasov