Sudarea otelului beton

Sudarea otelului beton

Partea 1: Executie

Cuprins:

Cuvant inainte

Clasificare

Domeniu de utilizare

Referinte normative

Notiuni

Materiale

Materiale de baza

Oteluri beton

Alte oteluri

Certificarea materialelor

Materiale de adaos si materiale auxiliare

Procedee de sudare

Imbinari sudate

Generalitati

Imbinari portante

Imbinare cap la cap

Imbinare cu suprapunere

Imbinare cu eclise

Imbinari in cruce

Imbinari neportante

Generalitati

Imbinari cu suprapunere

Imbinari in cruce

Imbinari otel beton si alte componente din otel

Generalitati

Tipuri de imbinari

Executarea imbinarilor sudate pentru oteluri beton

Generalitati

Sudarea in zone curbate (indoite)

Sudarea cu procesul de sudare 23

Sudarea cu procesul de sudare 24

Sudarea cu procesul de sudare 42

Anexa A (obligatorie) Certificarea otelului

A1    Cerinte pentru sorturile de otel S 355 si S 460

A2    Oteluri inoxidabile

A3    Otelurile de granulatie fina S690 Q

Figuri

Fig. 1 Imbinari cap la cap

Fig. 2 Imbinari cu suprapunere portante

Fig. 3 Imbinari cu eclise

Fig. 4 Imbinari in cruce

Fig. 5 Imbinari cu suprapunere neportante

Fig. 6 Exemple de imbinari cu cusatura unilaterala

Fig. 7 Exemple de imbinari cu cusatura bilaterala

Fig. 8 Imbinare de colt la bare patrunse prin placa

Fig. 9 Imbinare de colt la bare fixate in placa

Fig. 10 Imbinare de colt la bare asezate pe placa

Fig. 11 Sectiune cordon sudare

Fig. 12 Imbinare sudata prin frecare

Tabele

Tabelul 1 Procedee de sudare, imbinari si diametre admise pentru bare

Cuvant inainte

Acest standard a fost elaborat in comisia de specialitate 07 Beton si otel beton a comitetului tehnic pentru otel beton (DAfStb) si inlocuieste impreuna cu DIN 4099 -2 standardul DIN 4099: 1985-11.

DIN 4099 "Sudarea otelului beton" se compune din:

partea 1: Executie

partea 2: Asigurarea calitatii

In prezent comitetul european CEN/TC 21 "Sudura" impreuna cu comitetul international ISO/TC 44"Sudura si procedee conexe" elaboreaza un proiect de standard EN-ISO privind sudarea otelului beton. Dupa finalizarea acestui standard acesta trebuie preluat in standardizarea nationala iar standardele specifice nationale vor trebui sa fie anulate.

Anexa A este obligatorie

Modificari

Comparativ cu standardul DIN 4099: 1985 - 11 au fost operate urmatoarele modificari:

a)      includerea reglementarilor europene existente;

b)      prelucrarea cerintelor rezultate din procedeele de sudare;

c)      impartirea in DIN 4099 - 1 si DIN 4099 - 2. Pe cand DIN 4099 - 1 se adreseaza executantilor din intreprinderi si de pe santiere, DIN 4099 - 2 trateaza conditiile pentru asigurarea calitatii si pentru evaluarea acestor activitati

Editii anterioare:

DIN 4099 - 1: 1972 - 04, DIN 4099 -2: 1978 - 12, DIN 4099 : 1985 - 11

Introducere

Datorita formei exterioare a otelurilor beton si a procedeelor diferite de elaborare a acestora sudarea otelurilor beton necesita o indemanare deosebita si cunostinte de specialitate specifice din partea personalului sudor. Coordonatorul sudarii trebuie sa posede cunostinte tehnice suplimentare privind sudarea otelului beton. In acest scop este prevazuta o procedura specifica privind asigurarea calitatii.

Prezentul standard reglementeaza executia sudarii otelului beton. Asigurarea calitatii este reglementata de standardul DIN 4099 - 2.

Domeniul de aplicare.

Acest standard se aplica la sudarea otelurilor beton conform DIN 488 -1 si a otelurilor beton cu sudabilitate asigurata avand aprobare generala pentru constructii, in intreprinderi si pe santier.

Standardul reglementeaza conceptia constructiva si executia imbinarilor sudate atat a otelurilor beton intre ele cat si a acestora cu alte sorturi de otel

Prescriptiile acestui standard pentru imbinarile sudate se aplica numai pentru componente constructive solicitate preponderent static la transferul eforturilor (sarcinilor). In cazul imbinarilor solicitate dinamic se aplica reglementarile standardelor DIN 1045 -1 si DIN V ENV 1992 -2. Acest standard nu se aplica la executia plaselor sudate.

Referinte normative

Acest standard contine referinte datate sau nedatate la prescriptiile continute in alte publicatii.

Aceste referinte normative sunt citate in textul respectiv iar publicatiile sunt mentionate. In cazul referintelor datate modificarile ulterioare sau reviziile acestor publicatii fac parte din acest standard numai daca au fost preluate printr-o modificare sau revizuire. In cazul referintelor nedatate se aplica ultima editie a publicatiei respective (inclusiv modificarile)

Standardele din seria DIN 488, otel beton

DIN 488 -1, Otel beton - Sorturi, proprietati, simbolizare

DIN 1045 - 1 Structuri portante din beton, beton armat si beton armat precomprimat - partea 1: Dimensionare si proiectare

DIN 4099 -2: 2003 - 08 Sudarea otelului beton - partea 2: Asigurarea calitatii

DIN 18.800 - 1: Constructii metalice - Dimensionare si proiectare

DIN 18 800 - 7: 2002 - 09 Constructii metalice - partea 7: Executie si calificarea producatorilor.

DIN EN 287 - 1 : Calificarea sudorilor - Sudarea prin topire -

Partea 1: Otel (contine modificarea A1: 1997);

Versiunea germana EN 287 - 1: 1992 + A1: 1997.

Standarde din seria DIN EN 288 Cerinte si calificarea procedurilor de sudare pentru materiale metalice.

DIN EN 1418 ----------

----------

Versiunea germana EN 1418: 1997

DIN EN 10025 ---------

DIN EN 10204: 1995 - 08 --------

(contine modificarea A1: 1995), Versiunea germana EN 10204: 1991 + A1 1995

DIN EN 10113 - 1    Produse laminate la cald din oteluri de granulatie fina sudabile - partea 1:

Conditii generale de livrare; versiunea germana EN 10113 - 1: 1993

DIN EN 10113 - 2    Produse laminate ------

partea 2: Conditii de livrare pentru oteluri normalizate/laminate normalizat;

versiunea germana EN 10113 - 2:1993

DIN EN 10113 - 3    Produse laminate --------

partea 3: Conditii de livrare pentru oteluri laminate termomecanic: versiunea

germana EN 10113 - 3: 1993

DIN EN 25817 --------

(ISO 5817: 1992); versiunea germana EN 25817: 1992

DIN V ENV 1992 - 1- 1 Eurocode 2: Proiectarea obiectivelor portante din beton armat si beton

armat precomprimat

- Partea 1 : constructii; versiunea germana ENV 1992 - 1 - 1: 1992

DIN V ENV 1992 - 2 Eurocode 2: Proiectarea structurilor portante din beton armat si beton armat   

precomprimat - partea 2 Poduri din beton armat; versiunea germana

ENV 1992 - 2: 1996

DIN V ENV 1993 -1 - 1, Eurocode 3: Dimensionarea si proiectarea constructiilor metalice - partea

1 - 1: Reguli generale de dimensionare, reguli pentru dimensionarea

constructiilor civile si industriale (supraterane); versiunea germana

ENV 1993 - 1 -1 : 1992

DIN EN ISO 4063, Sudarea si procedee conexe - Lista procedeelor si numerele de referinta

Notiuni

Pentru aplicarea prezentului standard sunt utilizate urmatoarele notiuni

Imbinari sudate portante

servesc la transmiterea fortelor intre componentele din beton armat, respectiv intre beton

armat si alte oteluri.

Imbinari sudate neportante

servesc la asigurarea pozitionarii componentelor de otel beton, respectiv a componentelor

de otel beton si din alte oteluri in timpul transportului si a betonarii.

Materiale

Materiale de baza

Oteluri beton

Pot fi utilizate toate tipurile de otel beton conform seriei de standarde DIN 488 si toate otelurile beton sudabile cu aprobare pentru utilizare in domeniul constructiilor.

In cazul lucrarilor de restaurare sau la modificarea constructiilor vechi trebuie dovedita sudabilitatea otelurilor si trebuie intocmita o specificatie a procedurii de sudare(WPS) in conformitate cu DIN 4099 - 2: 2003, punctul 4. 2.

Alte tipuri de oteluri

Otelurile beton pot fi imbinate prin sudare cu alte oteluri nealiate conform DIN EN 10025, oteluri de granulatie fina, oteluri inoxidabile, respectiv sorturi de otel mentionate in standardul DIN V ENV 1993 - 1 - 1 cu aprobare generala de utilizare in domeniul

constructiilor

Certificarea materialelor

Otelurile beton in conformitate cu cerintele seriei de standarde DIN 488 trebuie sa fie insotite cu aviz de livrare.

Otelurile de constructie nealiate trebuie insotite cu certificate de calitate conform

DIN EN 10204: 1995 - 08. Alte precizari vezi anexa A.

Materiale de adaos si auxiliare.

Referitor la caracteristicile mecanice si tehnologice materialele de adaos si cele auxiliare

trebuie sa fie compatibile cu otelurile beton si otelurile de constructie respective utilizate.

Este admisa numai utilizarea materialelor de adaos sau a celor auxiliare certificate.

Procedee de sudare

Este permisa utilizarea urmatoarelor procedee de sudare conform DIN EN ISO 4063:

111 sudare manuala cu arc electric cu electrod invelit

114 sudare cu arc electric cu sarma tubulara autoprotectoare

135 sudare cu arc electric cu electrod fuzibil in mediu de gaz activ

136 sudare cu arc electric in mediu de gaz activ cu sarma tubulara

23 sudare electrica prin presiune in relief

24 sudare electrica prin presiune cu topire intermediara

42 sudare prin frecare

6. Imbinari sudate

6.1 Generalitati

In lipsa altor precizari, imbinarile sudate portante sau neportante vor fi executate cu

aceleasi forme de rosturi.

Rezumatul posibilelor imbinari sudate in functie de procedeele de sudare sunt prezentate in

tabelul 1.

Trebuie respectate prevederile specificatiilor de sudare (WPS)

6.2. Imbinari sudate portante

Sunt admise urmatoarele tipuri de imbinari:

- imbinare cap la cap ( vezi 6.2.1)

- imbinare cu suprapunere (vezi 6.2.2.)

- imbinare cu eclise (vezi 6.2.3.)

- imbinare in cruce (vezi 6.2.4.)

6.2.1. Imbinare cap la cap

Imbinare cap la cap realizata prin procedeele de sudare 111, 114, 135 si 136

Imbinarile cap la cap se vor executa conform fig. 1a) la 1d) si pot fi efectuate pentru domeniul de

diametre de 20mm la 40mm.

Pregatirea flancurilor rostului neperpendiculare se va face sub forma de pana.

Pregatirea rosturilor poate fi executata prin taiere mecanica sau taiere termica.

Tabelul 1 Procedee de sudare, imbinari si diametre nominale ale barelor admise

Reprezenta grafica a imbinarilor portante (vezi original)

Imbinare cap la cap - X - Imbinare cu elice -X - X -

Imbinare cu suprapunere - X - X Imbinare in cruce - X-

Reprezentarea grafica a imbinarilor neportante (vezi original)

Imbinare cu suprapunere ---- Imbinare in cruce -X-

Desen (vezi original)

a)      b)

b)      d)

Legenda

a)      Imbinare cu rost in X (dublu V)

b)      Imbinare cu rost in V

c)      Imbinare cu rost in K

d)      Imbinare cap la cap cu protectie la radacina (posibile si alte tipuri)

Fig. 1 Imbinari cap la cap

Imbinare cap la cap realizata cu procedeul 24 Suprafetele frontale ale barelor trebuie sa fie

pe cat este posibil paralele. Capetele de bare care urmeaza sa fie imbinate trebuie sa fie

drepte. Excentricitatea admisa este de max. 10% din diametrul nominal.

Imbinare cap la cap realizata cu procedeul 42

Suprafetele frontale ale barelor trebuie sa fie pe cat este posibil paralele si perpendiculare

pe axa barei. Capetele de bare care urmeaza sa fie imbinate trebuie sa fie drepte. Pot fi

imbinate si bare de diametre nominale diferite. In mod normal nu este necesara

indepartarea bavurii.

Imbinarea prin suprapunere

Imbinarea prin suprapunere se executa conform fig. 2. cu sudura unilaterala (flux de forte

asimetrice) intrerupta. In cazul in care barele de imbinat sunt situate in zona marginala a

suprafetei de armatura si sunt in pozitie verticala si diametrul lor nominal este> 20mm

lungimea suprapunerii se majoreaza iar lungimea cordonului sudarii se mentine la > 15 x

diametrul nominal. In zona imbinarii barele se aseaza strans alaturate.

In domeniul de diametre 6 la 40mm pentru procedeul de sudare 23 imbinarea cu

suprapunere poate fi aplicat pentru domeniul de diametre nominale 6la 28mm. Pot fi

imbinate si bare cu diametre nominale diferite.

Desen

1 Pozitia cusaturii la alegere

Legenda:

amorsare electrod, pozitia amorsei trebuie situata in rostul sudurii

directia de sudare daca axa barelor imbinate este orizontala, in cazul in care axa barelor imbinate este verticala sudarea se va executa in pozitia PF.

d_s diametrul nominal a barei cu diametrul mai mic din imbinare.

Imbinare cu eclise

Imbinarea cu eclise se executa conform fig. 3 cu sudura uni-sau bilaterala pe flancuri. Sectiunea ambelor eclise trebuie sa fie cel putin egala cu sectiunea barei imbinate. Ca eclise se va folosi de preferinta otel beton de aceiasi calitate. Imbinarea cu eclise poate fi aplicata in domeniul de diametre cuprins intre 6 si 40mm

Desen (vezi original)

1 Pozitia cordoanelor de sudura la alegere

Legenda:

amorsare electrod, amorsa de sudura trebuie situata in rostul sudurii

directia de sudare daca axa barelor este orizontala, in cazul in care axa barelor este verticala, sudarea se va executa in pozitia PF.

intrerupere sudura

d_s diametrul nominal al barei mai subtiri

Fig. 3 Imbinare cu eclise

6.2.4. Imbinare in cruce

Imbinare in cruce cu procedeele de sudare 111, 114, 135, 136

Imbinarea in cruce se executa conform fig. 4. Ea poate fi aplicata in domeniul de diametre de la 6 la 16mm.

Dimensiunile sudurii sunt:

a_w = 0,3 d_s (a barei cu diametrul mai mic)

l_w = 0,5xπxd_s (a barei cu diametrul mai mic)

a_w = grosimea sudurii; l_w = lungimea sudurii

Desen (vezi original)

1 Pozitia cordonului de sudura la alegere

Fig. 4 Imbinare in cruce

Imbinare in cruce cu procedeul de sudare 23 Imbinare in cruce cu procedeul de sudare 23 este aplicabil in domeniul de diametre cuprins intre 6 si 28mm.

6.3 Imbinari sudate neportante

Generalitati

Forta portanta a acestor imbinari nu se ia in considerare la calculul de rezistenta. Sudarea nu

trebuie sa influenteze forta de portanta ale barelor.

Este admisa executarea urmatoarelor tipuri de imbinari

imbinari cu suprapunere

imbinari in cruce

Imbinari cu suprapunere

Imbinarea cu suprapunere se executa conform fig. 5. Imbinarea poate fi aplicata in domeniul de

diametre cuprinse intre 6 si 40mm. La imbinarea cu suprapunere neportanta in cazul executarii mai

multor portiuni sudate insirate, distanta minima intre acestea trebuie sa fie egala cu de 3 opri

diametrul barei mai groase.

Desen

sectiunea vezi figura 2.

Legenda

d_s - diametrul barei cu diametrul mai mic

Fig. 5. Imbinare cu suprapunere neportanta

Imbinare in cruce

Imbinare in cruce se executa conform fig. 4. Ea este aplicabila in domeniul de diametre cuprinse intre 6 si 40mm.

Raportul diametrelor nominale ale barelor in cruce trebuie sa fie 0,28.

Imbinari dintre otel beton si alte piese din otel

Grosimile de material indicate in figurile 6 pana la 10 sunt stabilite tinand cont de considerente privind tehnica sudarii. Din considerentele dimensionarii statice ar putea rezulta grosimi mai mari. Daca fata de prevederile privind lungimea cordonului sudurii sau a grosimii pieselor de otel si dupa caz si fata de distantele dintre bare se produc abateri, dovada va trebui adusa prin incercari.

Observatii: Detaliile se stabilesc intre organismul de incercare si proiectant.

Pentru selectia materialelor, dimensionare si proiectarea pieselor de otel se aplica standardul DIN 18.800 - 1.

Imbinari sudate ale otelurilor beton conform punctului 4.1.1si oteluri inoxidabile sau otelurile de granulatie fina cu aprobare generala pentru utilizare in domeniul constructiilor sunt admise.

La realizarea unor imbinari sudate de astfel de combinatii de materiale vor fi respectate prescriptiile corespunzatoare aplicabile.

Tipuri de imbinari

Imbinari cu cordoane sudate pe flancuri

In figura 6 sunt prezentate imbinari cu cordoane unilaterale pe flancuri si in figura 7 sunt

prezentate imbinari cu cordoane bilaterale. Imbinarea cu cordon unilateral corespunde imbinarii cu suprapunere conform punctului 6.2.2 iar imbinarea cu cordoane bilaterale corespunde imbinarii cu eclise conform punctului 6.2.3. Imbinarile cu cordoane de sudura pe flancuri se executa conform figurii 11. iar grosimea sudurii este aproximativ 0,3 X diametrul barei. Referitor la grosimea pieselor de otel, lungimea cordoanelor sudate si distanta dintre cordoane se aplica prevederile din figurile 6 si 7.

Distantele dintre cordoanele sudate sau dintre acestea si alte piese de otel trebuie astfel stabilite incat sa fie asigurata accesibilitatea la executarea sudurii.

Desen (vezi original)

In cazul imbinarilor neportante

unul din cele doua cordoane poate lipsi a) unilateral b)bilateral

Pozitionarea barelor de otel beton

Fig. 6 Exemple de imbinari cu cordoane sudate unilateral

Desen

a)      unilateral    b) bilateral

Pozitionarea barelor de otel beton

Fig. 7 Exemple de imbinari cu cordoane sudate bilateral

6.4.2.2. Imbinari cu sudura in colt.

Imbinarile cu sudura in colt pot fi executate conform figurilor 8 pana la 10. Grosimea pieselor de otel este conforma prescriptiilor aplicabile. Pe o tabla sau un profil pot fi sudate mai multe bare de otel beton. Distanta libera intre bare ar trebui sa fie mai mare decat de 3x diametrul nominal al barei.

Asemenea imbinari cu sudura in colt, sunt aplicabile in general pentru executarea unor ancoraje conform DIN V ENV 1992 - 1- 1

Pentru imbinari de colt cu bara asezata pe placa conform figurii 10 bara de otel beton trebuie taiata in unghi drept fata de axa longitudinala. La fixarea prin sudura de prindere prin masuri adecvate se

va asigura asezarea fara interstitiu a barei pe tabla. Pentru tablele pieselor inglobate prin masuri specifice de selectare se va asigura evitarea suprapunerilor si a destramarii lamelare.

Imbinari cu procedeul de sudare 42

Este admisa realizarea imbinarilor sudate prin frecare dintre otelurile beton conform punctului 4.1.1 si oteluri inoxidabile sau oteluri cu granulatie fina cu aprobare pentru domeniul constructiilor.

Pentru diferitele combinatii de material si diferitele geometrii ale imbinarii se vor stabili

corespunzator parametri de sudare. Suprafetele frontale ale barelor vor fi perpendiculare in raport

cu axa barei. Un exemplu de imbinare a unei bare de otel beton pe o placa este reprezentata in

fig. 12

Desen

Fig. 8 Imbinare in colt a unei bare patrunse prin placa

Desen

Fig. 9 Imbinare in colt a unei bare fixate in placa

Desen

Pentru placi frontale sau intermediare 16mm ≤ t ≥ d_s

Fig. 10 Imbinare in colt a unei bare asezata pe placa

Desen

Fig. 11 Configuratia cusaturii sudate

Desen

Fig. 12 Imbinare sudata prin frecare

7. Executia sudurilor otelului beton

7.1 Generalitati

Executia sudurilor otelului beton trebuie sa satisfaca cel putin cerintele nivelului de apreciere C conform DIN EN 25817.

La executie imbinarile sudate si piesele de imbinat trebuie protejate in mod adecvat fata de influente meteorologice cum ar fi vantul, ploaia sau zapada.

Zona sudarii si suprafetele de contact trebuie curatate de resturi de beton, murdarie, grasimi, ulei, umiditate, rugina sau tundar. Vor fi indepartate eventualele straturi de protectie care ar putea afecta calitatea sudurii.

In zona sudurii barele de otel trebuie protejate fata de racirea rapida. In cazul unor temperaturi scazute in specificatia de sudare vor fi prescrise masuri adecvate.

La aplicarea procedeelor de sudare 135 si 136 vor fi asigurate conditii specifice de protectie fata de vant sau curenti de aer. Imbinarile portante cat si cele neportante trebuie executate cu deosebita grija si atentie. Operatiile de sudare vor fi executate in conformitate cu prescriptiile unei procedurii de sudare calificate conform seriei de standarde EN 288.

Operatiile de sudare vor fi executate numai de sudori sau operatori sudori care sunt in posesia unui certificat de calificare valabil in conformitate cu standardele EN 287 - 1 sau EN 1418 pentru tipurile respective de imbinari.

7.2 Sudarea in zona curbata a barelor de otel beton

Sunt aplicate procedeele conform standardului 1045 - 1

7.3 Sudarea cu procedeul de sudare 23

Vor fi utilizate numai instalatii de sudare si clesti de sudare cu comanda sincronizata. Curentii si timpii de sudare, forta de presare a electrozilor trebuie sa poata fi reglate si reproductibile.

Ar fi indicata posibilitatea efectuarii unei incalziri post sudare. De regula se vor utiliza electrozi de forma adecvata.

Parametri de sudare vor fi verificati prin probe de lucru conform DIN 4099 - 2 : 2003 - 08 punctul 4.3.2 inaintea inceperii operatiilor de sudare si la modificarea conditiilor de lucru.

7.4 Sudarea cu procedeul de sudare 24

Vor fi utilizate instalatii de sudare cu o putere electrica si o forta de presare si de fixare adecvate. Din punct de vedere al tipului si al puterii instalatia de sudare trebuie sa fie similara cu cea utilizata la omologarea procedurii de sudare. In cazul variatiei tensiunii de retea se vor intreprinde masuri speciale pentru stabilirea acesteia.

7.5 Sudarea cu procedeul de sudare 42

Se vor utiliza numai instalatii de sudare cu o forta de presare axiala adecvata operatiei de sudare de executat. Forta de presare axiala, turatia si timpii de sudare trebuie sa fie reglabili si reproductibili.

Din punct de vedere al tipului si a puterii instalatia de sudare trebuie sa fie similara celeia utilizata la calificarea procedurii de sudare. Indepartarea bavurii rezultate la sudare este permisa dar nu este necesara.

Anexa A (normativa)

Certificate de material pentru otel

A.1 Cerinte pentru calitatile de otel S355 si S460

Pentru produsele din calitatea de otel S355 conform DIN EN 10025 vor fi respectate elementele ( 507 ) la ( 509 ) precum si ( 513 ) din standardul DIN 18,800 - 7 : 2002 - 09

Pentru produsele din calitatea de otel S460 conform DIN EN 10113 vor fi respectate elementele ( 509 ) si (513 )ale standardului DIN 18800 - 7 : 2002 - 09

A.2 Oteluri inoxidabile

Pentru otelurile inoxidabile se aplica prescriptiile aprobarii de admitere pentru utilizarea in domeniul constructiilor precum si cele ale standardului DIN EN 10204: 1995 - 08.

A.3 Otelurile de inalta rezistenta si granulatie fina S 690 Q

Pentru otelurile de inalta rezistenta si granulatie fina se aplica prescriptiile aprobarii de admitere pentru utilizarea in domeniul constructiilor precum si ale standardului DIN EN 10204: 1995 - 08.