استحکام کششی میلگرد چگونه تعیین می شود؟

استحکام کششی یا مقاومت کششی میلگرد از جمله مشخصه‌های آن است که در محاسبات طراحی، کاربرد بسیار زیادی دارد. استحکام کششی میلگرد به صورت حداکثر تنشی که میلگرد پیش از افزایش طول، می‌تواند تحمل کند، تعریف می‌شود. استحکام کششی میلگرد به وسیله انجام آزمایش و به کمک تجهیزات خاص مشخص می‌شود، اما کارخانه‌های بزرگ با انجام آزمایشاتی مشخصات میلگردهای تولیدی خود را به اطلاع خریداران می‌رسانند و نیازی به مشخص کردن استحکام کششی برای میلگردهای ارائه شده توسط آن کارخانه نیست. در این مقاله قصد داریم به نحوه تعیین استحکام کششی میلگرد یا مقاومت کششی میلگرد بپردازیم. با ما همراه باشید.

مقدمه ای بر استحکام کششی یا مقاومت کششی میلگرد

استحکام کششی یا مقاومت کششی (Tensile Strength) میلگرد و مقاومت فشاری (Compressive Strength) بتن، دو فاکتور بسیار مهم هستند که در طراحی‌ها مورد توجه قرار می‌گیرند. از میلگرد (Rebar) در جایی که بتن در معرض تنش‌های کششی (Tensile Stress) قرار دارد و همچنین زمانی که به اندازه کافی برای تحمل بارهای وارد شده استحکام ندارد، استفاده می‌شود، اما میلگرد در برابر نیروهای فشاری ضعیف عمل می‌کند. بنابراین، فولاد به عنوان یک جزء سازه‌ای برای عملکرد موثرتر با بتن به کارگرفته می‌شود. قرار گرفتن بتن و میلگرد در کنار یکدیگر، بهترین عملکرد ممکن را به وجود می‌آورند.

در زیر می‌توانید یک نمونه از نمودار تنش-کرنش میلگردهای تقویت کننده را مشاهده کنید:

مقاومت کششی میلگرد چیست؟

شکل بالا نمونه‌ای از یک منحنی تنش-کرنش است که برای میلگرد رسم شده است. در ابتدا نمودار یک خط صاف است و بعد از یک نقطه که به آن نقطه تسلیم (Yielding Point) می‌گوییم، نمودار غیرخطی می‌شود. مقدار استرس ماکزیمم ( استرس نهایی) که یک میلگرد زمانی که ازدیاد طول می‌دهد، در معرض آن قرار می‌گیرد را استحکام کششی میلگرد می‌گویند.

مقاومت کششی میلگرد چیست؟

استحکام نهایی، نقطه اوج نمودار است و پس از آن تنش، همانطور که در شکل قابل مشاهده است، کاهش می‌یابد. استحکام کششی میلگرد، فاکتور بسیار مهمی است که در طراحی‌های غیرخطی لازم است طراح از آن اطلاع داشته باشد. در طراحی خطی، استحکام میلگرد عموما حداکثر تا نقطه تسلیم در نظر گرفته می‌شود. هر چند زمانی که مهندسان بر طراحی غیرخطی تمرکز دارند، بیشترین تنشی را که میلگرد بدون شکست می‌تواند تحمل کند، لحاظ می‌کنند. در طراحی زمین لرزه، طراحی بارهای انفجاری، طراحی بارهای تصادفی و غیره در بیشتر مواقع، طراحی‌ها بر اساس ناحیه غیرخطی انجام می‌شود.

نمودار تغییرات استحکام کششی میلگرد

زمانی که استحکام یک میلگرد افزایش می‌یابد، افزایش طول آن کاهش می‌یابد. بنابراین، افزایش طول یا کرنش کمتری لازم است تا به تنش نهایی کشش برسد. در شکل زیر می‌توانید مشاهده کنید که با افزایش استحکام کشش که ناشی از افزایش کلاس فولاد است، مقدار کرنش لازم برای رسیدن به نقطه شکست، کاهش یافته است.

چگونه استحکام کششی میلگرد مشخص می شود؟

در ابتدا لازم است تا یک نمونه مناسب برای تست انتخاب شود. انتخاب نمونه بر اساس استاندارد انجام می‌شود. به عنوان نمونه مطابق با استاندارد BS 4449:2005 سه نمونه برای هر قطر برای هر 30 تن می‌بایست تست شود. ماشین‌هایی نیز که برای تست مورد استفاده قرار می‌گیرند، متنوع هستند. نمونه زیر یک نمونه کلی از این ماشین‌ها را نشان می‌دهد. همانطور که در شکل مشخص است نمونه درون فک های دستگاه قرار داده می‌شود و تحت نیروی کششی که از طرف دستگاه وارد می‌شود، قرار می‌گیرد تا دچار شکست شود. همزمان اطلاعات مربوط به نیروی کششی وارد شده به نمونه و افزایش طول آن ثبت می‌شود.

طبق نمودار تنش-کرنش میلگردهای تقویت‌کننده:

• هنگامی که نیرو به میلگرد اعمال می‌شود، مقدار کرنش تدریجا افزایش می‌یابد. تا نقطه A، تنش و کرنش با هم متناسب هستند و افزایش و کاهش بار وارد شده در این محدوده هیچگونه تغییر شکلی در میلگرد ایجاد نمی‌کند.
• نسبت تنش و کرنش در این محدوده به عنوان مدول الاستیسیته شناخته می‌شود.
• افزایش در بار باعث می‌شود تا به نقطه B برسیم که به آن نقطه تسلیم (Yield Point) می‌گویند. در این نقطه تسلیم میلگرد آغاز می‌شود. تنشی که در آن تسلیم آغاز می‌شود را استحکام تسلیم می‌نامند.
• از نقطه B تا C ناحیه تسلیم میلگرد است که در آن کرنش با تغییر کم تنش به میزان بیشتری افزایش می‌یابد و به معنای تغییر شکل پلاستیک (Plastic Deformation) در میلگرد است.
• پس از نقطه تسلیم ساختار کریستالی ماده تغییر می‌کند و نسبت به تغییر شکل مقاوم‌تر می‌شود. بنابراین، تنش بیشتری لازم است تا باعث ایجاد تغییر شکل پلاستیک پس از نقطه C شود. این پدیده سخت شدگی کرنشی (Strain Hardening) نامیده می‌شود. در انتهای این فرآیند بار به میزان ماکزیمم خود می‌رسد.
• تنش ماکزیمم در نقطه D استحکام کشش نهایی است که پیش از کاهش تنش به آن می‌رسیم.
• کشیدن میله بعد از نقطه D باعث می‌شود تا سطح مقطع میلگرد کاهش یابد. این کاهش ناحیه‌ای در سطح مقطع به عنوان باریک شدگی، گلویی شدن (Necking) نامیده می‌شود.
• با کاهش در مساحت سطح مقطع، ظرفیت حمل بار میلگرد به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و نهایتا منجر به شکست نمونه در نقطه E می‌شود. استحکام میلگرد در در این نقطه به عنوان استحکام یا مقاومت شکست (Breaking Strength) شناخته می‌شود.
• علاوه بر این، یک ناحیه دیگر نیز در نمودار وجود دارد که با خط چین نمایش داده شده است. میزان تنش-کرنش واقعی از مقداری که نشان داده شده است بیشتر است.

همانطور که در بالا گفته شد مقدار ماکزیمم تنش که میلگرد تحمل می‌کند به عنوان استحکام کشش نهایی (Ultimate Tensile Strength) شناخته می‌شود.

استحکام کششی میلگرد بر اساس استاندارد ASTM

براساس استاندارد BS 4449:2005 هیچ محدودیتی در میزان استحکام کششی میلگرد وجود ندارد. هر چند استانداردی مانند ASTM مقدار حداقل آن را بر اساس گرید میلگرد مشخص نموده است. جدول زیر مقدار این مقادیر را نشان می‌دهد:

D: مقدار سایز اسمی نمونه تست، S: مساحت سطح مقطع نمونه

کلام آخر

میلگرد نیز مانند سایر مقاطع فولادی دارای مشخصات فنی منحصر به فرد خود است. یکی از آزمون‌هایی که به منظور بررسی کیفیت میلگرد انجام می‌شود، اجرای تست استحکام کششی میلگرد یا مقاوت کششی میلگرد است. در این مقاله به بررسی این مورد پرداختیم و در نهایت نمودارهای کرنش-تنش میلگرد را بررسی کردیم. شرکت مدیران آهن زاینده رود یکی از تامین‌کنندگان و عرضه‌کنندگان انواع میلگرد آجدار و ساده است از برترین برندهای تولیدکننده میلگرد است. شما عزیزان همه‌روزه می‌توانید جهت استعلام قیمت و خرید انواع میلگرد با ما از طریق شماره تلفن ۰۳۱۳۴۱۵۵ در تماس باشید.

خرید میلگرد از مدیران آهن