S355JR czy S355J2 część 2

Jaką stal wybrać – S355 JR czy J2? Część 2

Ostatnim razem rozmawialiśmy o teście Charpy’ego. Tym razem przejdźmy do strony ….

KROK PO KROKU…

#Eurokod definiuje jaką energię powinien mieć testowany kawałek stalowego pręta. Jest to 27J i dla tej energii stal jest testowana w różnych temperaturach aż do momentu pęknięcia pod obciążeniem dynamicznym. Mamy więc już dwie zmienne: ilość energii do hamowania pręta i temperaturę projektową. Ale jest jeszcze trzecia – grubość. Odporność na złamanie maleje wraz ze wzrostem grubości materiału. Innymi słowy – grubsza blacha jest mniej odporna na pękanie niż cienka. Szczegółami tego zjawiska zajmiemy się następnym razem… Na razie – uwierzcie mi ?

Temperatura obliczeniowa dla budynku zależy od lokalizacji elementów stalowych – czy są one wewnątrz, czy na zewnątrz. Dla obszarów wewnętrznych, jeśli nie określono inaczej, można podać temperaturę około -5*C. Dla zewnętrznych – szczegółowe kryteria można znaleźć w NA do EN 1991-1-5. Dla Polski jest to pokazane w formie mapy w NA – jak na zdjęciu powyżej z mapą Polski. Dla Wrocławia (Polska) jest to -32*C.

OK, mamy to – dane wejściowe zebrane. Co dalej?

Tabela 2.1 z EN 1993-1-10 podaje maksymalne dopuszczalne wartości grubości elementu w [mm] z uwzględnieniem gatunku stali (S235/S275/S355…), minimalnej wymaganej energii hamowania (typowo 27J), poziomu #naprężeń (tj. jak duże są naprężenia w elemencie, gdy przyłożone jest obciążenie projektowe) – 0,75fy/0,5fy/0,25fy oraz #temperatury projektowej.

Zobaczmy więc, jaką maksymalną dopuszczalną grubość można zastosować „na zewnątrz” dla stali S355JR w mieście Wrocław w Polsce dla słupa obciążonego 0,75 fy (a więc bardzo mocno obciążonego):

Jest to tylko 15mm, więc ze stali S355JR maksymalny wymiar słupa to tylko HEB200. Dla porównania – jeśli pójdziemy w S355J2, to maksymalna grubość wynosi 40mm (czyli HEM320).

To duża różnica!

Polska NA do EN 1993-1-10 nie daje innych możliwości przypisania gatunku stali. Nie dotyczy to m.in. normy BS-EN 1993-1-10 oraz publikacji SCI P419, która pozwala na inne przypisanie gatunku stali, gdy obciążenie konstrukcji jest quasi-statyczne (a więc większość obciążenia pochodzi od obciążeń martwych, a nie od obciążeń żywych / obciążeń wiatrem):

SCI P419:

Dla NA BS-EN ta minimalna grubość wynosiłaby nawet 54mm dla S355JR (zamiast 15mm). Można to uznać za cenione uaktualnienie. Dla S355J2 może to być nawet 200mm! Chodzi tu o obciążenia dynamiczne i kruche pękanie – obciążenia quasi statyczne mają znacznie mniejsze wymagania.

O kruchości będziemy mówić wkrótce.