مقاومت کششی میلگرد چیست؟ نحوه تست کشش میلگرد

مقاومت کششی میلگرد در طراحی یک سازه توسط مهندسین طراح ساختمان محاسبه می‌شود. انتخاب بهترین استاندارد برای یک سازه با در نظر گرفتن مقاومت کششی میلگرد انجام می‌شود. کارشناسان برای اندازه‌گیری مقاومت کششی مصالح، آن‌ها را تحت نیروهای مختلف قرار می‌دهند. با توجه به اینکه یک ساختمان چند طبقه در برابر جریان هوا و نیروهای باد قرار می‌گیرد، برای ارزیابی ایستادگی و مقاومت آن باید دریابیم که از چه نوع فولاد با چه قطر و وزنی می‌توانیم در ساخت آن استفاده کنیم تا ساختمان در معرض تخریب قرار نگیرد. در این مقاله قصد داریم به بررسی مقاومت کششی میلگرد بپردازیم. با ما همراه باشید.

مقاومت کششی اجسام چه مفهومی دارد؟

به منظور اندازه‌گیری مقاومت کششی مصالح از آزمایشات مختلفی استفاده می‌شود. یکی از این آزمایشات، تست کشش است. البته لازم به ذکر است که تست کشش، تنها آزمایش نیست و حدود 6 آزمایش مختلف بر روی میلگرد انجام می‌شود. آزمایش تست کشش در صنعت ساختمان‌سازی، معمولا برای میلگرد و بتن انجام می‌شود.

طبق استاندارد ملی ایران 1-8103، باید طول میلگرد 5 یا 10 برابر قطر میلگرد انتخاب شود. یعنی اگر قطر یک قطعه انتخابی 20 میلی‌متر باشد، طول آن باید 100 میلی‌متر انتخاب شود. هنگامی که قطعه انتخاب شد. برای آزمایش در دستگاه‌های مخصوص تحت نیرو قرار می‌گیرند.

به طور کلی، مقاومت یک جسم عبارت است مقدار تحمل یک ماده در برابر نیروهای وارده بر آن جسم بدون اینکه جسم دچار شکستگی یا تغییر شود. مقاومت ماده و میزان نیرویی که در مکانیک مواد وارد می‌شود، باعث شکستگی و تغییر شکل اجسام می‌گردد. نیروهای القایی زمانی در جسم شکل می‌گیرند که یکبار نیرو بر یک ماده مکانیکی وارد شود. به اندازه این نیروهای القایی بر سطح جسم تنش می‌گویند.

تنش وارد شده بر یک جسم باعث شکست می‌شود. تنش کششی (Tensile stress) یکی از تنش‌های وارد شده بر جسم است که جسم در برابر آن مقاومت می‌کند. زمانی که نیروی وارده بر جسم باعث تغییر شکل جسم شود این نوع تنش شکل می‌گیرد. به عبارت ساده‌تر، تنش‌هایی که باعث تغییر در ساختار مواد می‌شوند، را تنش کششی می‌گویند. مقاومت کششی، میزان مقاومتی است که یک جسم در برابر نیرو تنشی از خود بروز می‌دهد تا دچار شکستگی و تغییر شکل نشود.

اهمیت مقاومت کششی میلگرد

در سازه‌های ساختمانی و صنایعی که از میلگرد برای استحکام و تقویت سازه استفاده می‌شود، محاسبه مقاومت کششی میلگرد بسیار مهم است. زیرا آگاهی از مقاومت کششی یک میلگرد سبب می‌شود که مهندسین طراح از میلگردهای تقویتی و یا میلگردهای حرارتی برای تقویت بتن در ساختمان استفاده نمایند. دانستن مقاومت کششی میلگرد به چند دلیل در صنعت ساختمان‌سازی اهمیت دارد.

میلگرد در ساختمان‌سازی در نقاط مختلف جهت تقویت بتن استفاده می‌شود. مقاومت تسلیم و مقاومت کششی در میلگرد مورد بررسی قرار می‌گیرد. مقاومت کششی که به آن مقاومت کششی تنش گسیختگی نیز می‌گویند، از تقسیم حداکثر نیرو بر سطح مقطع اولیه به دست می‌آید. در بسیاری از اوقات، میلگرد در برابر نیرو وارده کششی، دچار تغییر شکل می‌شود. این تغییر شکل، هنگامی که میلگرد در سقف یا دیواره بتنی وارد می‌شود، خطر و خرابی زیادی ایجاد می‌کند. شکستن میلگرد در برابر تنش کششی در حوادثی از قبیل زلزله بسیار اتفاق می‌افتد. به همین دلیل، آگاهی از مقاومت میلگرد در برابر نیروهای طبیعی بسیار اهمیت دارد.

راهنمای کامل اطلاعات لیبل میلگرد

مقاومت کششی انواع میلگرد

استانداردهای متفاوتی برای تولید میلگرد وجود دارد که این استانداردها در هر کشور و منطقه متفاوت است. به عنوان مثال در اروپا، استاندارد DIN استفاده می‌شود، زیرا این منطقه زلزله‌خیز نیست. برای همین مقاومت کششی این استاندارد پایین‌تر است، اما در برخی از کشورها، مانند ژاپن که زلزله‌خیز است، از استانداردهایی استفاده می‌کنند که مقاومت کششی بالاتری دارند. در کشور ایران، تولید میلگرد اغلب بر اساس استاندارد روسی است. در این استاندارد میلگردها از لحاظ ظاهری به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند:

• میلگرد A1: سطح ظاهر این نوع میلگرد صاف بوده و روی آن آج وجود ندارد. این میلگردها در آیین‌نامه در دسته مقاومت استاندارد S240 قرار می‌گیرند. به میلگرد A1، میلگرد نرم نیز می‌گویند و مقاومت کششی این میلگرد 3800 کیلوگرم بر متر مکعب است.
• میلگرد A2: این میلگرد آجدار بوده و در گروه S340 قرار دارد و در مقایسه با میلگرد A1 دارای مقاومت کششی بیشتری است. مقاومت کششی میلگرد A2 5000 کیلوگرم بر سانتی‌متر مکعب است.
• میلگرد A3: این نوع میلگرد آجدار بوده، اما شکل ظاهری آن با میلگرد A2 متفاوت است. شکل میلگرد A3 جناغی و یا هشتی بوده و مقاومت کششی آن از میلگرد A2 و A3 بیشتر است. میزان مقاومت کششی این میلگرد 6000 کیلوگرم بر سانتی‌متر مکعب است. میلگرد A3 در آیین‌نامه مقاومتی در رده S400 قرار دارد.
• میلگرد A4: این میلگرد در رده مقاومتی S500 قرار دارد و نوع آج آن، مرکب است. حداقل مقاومت کششی این میلگرد، 6500 کیلوگرم بر سانتی‌متر مکعب است.

نحوه محاسبه مقاومت کششی میلگرد

وقتی که میزان مقاومت کششی یک میلگرد تعیین می‌شود، مشخص است که میلگرد بکار رفته در بتن، تحت چه نیرویی است و در نتیجه محاسبات ضروری برای تقویت و بکارگیری میلگرد با مقاومت بالاتر انجام می‌گردد. برای مشخص نمودن مقاومت کششی، میلگرد در آزمایشگاه تحت کشش‌های مختلفی قرار می‌گیرد. نحوه این آزمایش به شرح زیر است:

• نمونه طبق استاندارد برش داده می‌شود و نشانه‌گذاری می‌گردد، طول نشانه‎‌گذاری با کولیس اندازه‌گیری شده و L0 نام دارد.
• نمونه برش داده شده بین دو فک یعنی یک فک ثبات و یک فک متحرک قرار می‌گیرد.
• ابتدا ناظر در یک سرعت ثابت، میلگرد را تحت کشش قرار می‌دهد و تا زمانی که میلگرد تغییر شکل یابد، به طور دستی نیرو وارد می‌کند.
• بعد از اندازه گیری میزان تغییر طول، نیرو دستگاه به حالت اتوماتیک رفته تا میلگرد گسست شود.
• پس از گسست، نمونه باز شده در راستای طول قطعه به یکدیگر چسبانده می‌شود.
• فاصله بین دو نشانه، مجددا اندازه‌گیری می‌شود که آن را با حرف L مشخص می‌کنند.
• در نهایت، طبق فرمول زیر ازدیاد طول یا کرنش بدست می‌آید:

• برای بدست آوردن مقاومت کششی از قانون هوک استفاده می‌شود. طبق قانون هوک، تنشی که مقاومت کششی میلگرد را محاسبه می‌کند از رابطه زیر بدست می‌آید:

• در این رابطه، E برابر با مدول‌الاستیسته است.

هنگامی که میلگرد تحت تنش قرار می‌گیرد، نموداری توسط نرم‌افزارهایی که به ماشین‌آلات آزمایشگاهی متصل هستند با نام نمودار تنش کرنش رسم می‌شود. نقاطی در این نمودار بدست می‌آید که شامل:

نقطه P که حد تناسب نام دارد و نمودار تنش کرنش تا آن، نقطه خطی است. از شیب این خط می‌توان مقدار E را بر اساس قانون هوک محاسبه کرد. نقطه Y به نقطه تسلیم معروف است و از این نقطه به بعد، میلگرد دچار تغییر کل شده و اگر نیرو برداشته شود، میلگرد به شکل اولیه خود برنمی‌گردد. سرانجام با بدست آمدن مقدار مدول‌الاستیسته، عدد در رابطه فوق گذاشته و تنش نهایی بدست می‌آید.

نحوه محاسبه مقاومت کششی میلگرد

تست کشش میلگرد چیست؟

هدف از تست کشش میلگرد، به دست آوردن مقاومت نهایی کشش است. در این تست، نمودار تنش کرنش رسم می‌شود. در این تست، میلگرد تحت نیروی مشخص بین دو فک ماشین قرار گرفته و کشیده می‌شود. عملکرد این ماشین به این گونه است که یکی از فک‌ها ثابت و دیگری متحرک است. ماشین‌آلات آزمایشگاهی به یک نرم‌افزار وصل می‌شوند و نمودار تنش کرنش را رسم می‌نمایند. نقاطی که در این نمودار مشخص می‌شود، در پیدا کردن مقاومت کششی به مهندسین طراح کمک می‌کنند.

نقطه A حد تناسب: اولین نقطه روی منحنی، نقطه A است که حد تناسب را نشان می‌دهد. تا قبل از رسیدن به نقطه A، تنش و کرنش با هم تناسب دارند و رابطه خطی است. یعنی هرچه تنش زیاد شود، کرنش نیز افزایشی می‌شود.

نقطه B تسلیم: بعد از نقطه اول که تنش و کرنش در رابطه خطی قرار دارند، در نقطه تسلیم فلز دچار تغییر شکل می‌شود، اما این تغییر شکل دائمی نیست و در صورت توقف نیرو، شکل به حالت اولیه بر می‌گردد.

نقطه D مقاومت نهایی: با افزایش تنش بعد از نقطه تسلیم، فلز باریک می‌شود. این باریک شدن با تغییر کل ساختار کریستال فلز آغاز می‌شود. هر عنصری در برابر تغییر شکل مقاومت می‌کند. این مقاومت سرانجام در یک نقطه به پایان می‌رسد و آن نقطه مقاومت نهایی است.

نقطه E مقاومت شکست: سرانجام بعد از مقاومت نهایی، فلز دچار شکست می‌شود. این نقطه آخرین نقطه رسم شده بر نمودار تنش کرنش است. هنگامی که بر روی یک میلگرد، تست کشش انجام می‌گیرد، با تعیین نقاط، مشخص می‌شود که عناصر در چه مرحله‌ای دچار تغییرات می‌شوند و می‌توانیم محاسبه کینم میلگرد بکار رفته در یک ساختمان، تحت چه نیرویی و دچار چه تغییری می‌شود.

جدول مقاومت کششی میلگرد

در این جدول قطر میلگرد، نیرویی که میلگرد تحت بار دارد و یا دمایی که در آن میلگرد از خود مقاومت نشان می‌دهد، بیان می‌شود. در جدول زیر می‌تواند مقادیر درصد ازدیاد طول، مقاومت نهایی، نقطه تسلیم، گرید و قطر میلگرد را مشاهده نمایید:

جدول مقاومت کششی میلگرد با استاندارد ASTM

جدول تاثیر دما بر مقاومت کششی میلگرد با قطر 16 میلی‌متر

کلام آخر

در این مقاله به یکی از ویژگی‌های فنی میلگرد یعنی تست کششی میلگرد اشاره کردیم. دریافتیم که مقاومت کششی اجسام چه مفهومی و اهمیتی دارد. در ادامه به بررسی مقاومت کششی انواع میلگرد پرداختیم. شرکت مدیران آهن زاینده رود یکی از تامین کنندگان و عرضه‌کنندگان میلگرد است که این مقطع فولادی را در سایزها و برندهای مختلف در بازار آهن عرضه می‌دارد. شما عزیزان می‌توانید برای استعلام قیمت روزانه این مقطع به سایت مدیران آهن و صفحه قیمت میلگرد مراجعه کنید. علاوه بر این، شماره تلفن 03134155 پاسخگوی شما عزیزان برای ارائه مشاوره رایگان در خصوص خرید انواع میلگرد است. با ما تماس بگیرید.

تماس با مدیران آهن