محاسبه تست کششی و مقاومت انواع میلگرد

مقاومت میلگرد میزان تحمل این مقطع فولادی در برابر نیروهای مختلفی چون برشی، کششی و خمشی است. به این معنی که اگر میزان نیروی وارده بر میلگرد فراتر از مقدار مشخص شده باشد، میلگرد مقاومت خود را از دست داده و در آن تغییر شکل ایجاد خواهد شد. مقاومت کششی میلگرد نیز عبارت است از حداکثر تحمل این مقطع فولادی در برابر نیروهای کششی که بر آن وارد می‌شوند، بدون آن که دچار مشکل شده و یا تغییر شکل فیزیکی بدهد. برای آشنایی بیشتر با مقاومت کششی میلگرد با ما همراه باشید.

اهمیت مقاومت کششی میلگرد

اصلی‌ترین دلیل اهمیت این موضوع به ضرورت بالا بردن مقاومت کششی بتن برمی‌گردد. می‌دانید که بتن‌ها دارای مقاومت کششی بسیار پایینی هستند و با گرم و سرد شدن هوا، نیروی کششی زیادی بر اثر انبساط و انقباض به آن‌ها وارد می‌شود. بنابراین به‌کار بردن محصولاتی با مقاومت کششی بالا، باعث افزایش مقاومت کششی بتن می‌شود.

با توجه به این‌که میلگردها از ضروری‌ترین مصالح ساختمانی به‌شمار می‌آیند، مقاومت کششی بالا باعث می‌شود که در هنگام وقوع حوادثی چون زلزله, طوفان و سایر عوامل طبیعی و غیر طبیعی, ساختمان دیرتر تغییر شکل می‌دهد.

با توجه به دلایل ذکر شده، اطلاعات مربوط به مقاومت کششی باید توسط تولیدکنندگان ارائه شده و در اختیار خریداران قرار بگیرد. مهندسین سازه از این اعداد برای محاسبه دقیق استحکام کششی و میزان تحمل میلگرد در برابر عوامل گوناگون استفاده می کنند.

rebar ahanak 150x150 - مقاومت و تست کششی میلگرد

خرید میلگرد

شروع قیمت 22,350 تومان
آرشیو قیمتی میلگرد

نمایی از تست کشش میلگرد 300x169 - مقاومت و تست کششی میلگرد

دو مشخصه قابل آزمایش میلگرد

به دو صورت این محصول آزمایش می کنند تا مقاومت آن را بسنجند. قبل از توضیح این دو روش لازم است که با دو مفهوم آشنا شوید. الاستیک و پلاستیک. اگر محصولی به طور کلی به خاصیت اولیه برگشت و برگشت پذیری داشت «الاستیک» می گویند و در صورتی که برگشت ناپذیر بود به «پلاستیک» معروف است.

مقاومت تسلیم

میزان و مقدار نیرویی که به میلگرد وارد می شود اما باعث تغییر شکل آن نمی شود. در صورتی که مقدار نیروی وارده بر میلگرد را افزایش دهیم برای همیشه باعث تغییر شکل می شود، مقاومت تسلیم می گویند. این مقاومت در طراحی ساختمان ها مهم است و عدد حاصل ملاک انتخاب میلگرد می شود چرا که مقدار تنش تسلیم است. همین اهمیت است که مقدار تنش تسلیم را بر روی میلگرد حک می کنند و در نامگذاری این محصول تاثیر گذار است.

مقاومت کششی

بیشترین نیرویی که به میلگرد وارد می شود و باعث شکستن آن می شود. به نیرو و فشار قبل از شکستن محصول مقاومت کششی می گویند.

بررسی مقاومت کششی انواع میلگرد

استاندارد های متفاوتی برای تولید میلگرد وجود دارد که این استاندارد ها در هر کشور و منطقه متفاوت است. مثلا در اروپا استاندارد DIN استفاده می شودزیرا این منطقه زلزله خیز نیست برای همین مقاومت کششی این استاندارد پایین‌تر است. اما در برخی از کشور ها مانند ژاپن که زلزله خیز است از استاندار هایی استفاده می کنند که مقاومت کششی بالاتری دارند. در کشور ایران تولید میلگرد اغلب بر اساس استاندارد روسی می باشد، در این استاندارد میلگرد ها به سه شکل ظاهری تقسیم میشوند:

میلگرد A1

سطح ظاهر این میلگرد ها صاف بوده و روی آن آج وجود ندارد. این میلگرد ها در آین نامه ها در دسته مقاومت استاندارد S240  شناخته می شود. به میلگرد A1 میلگرد نرم نیز می گویند 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 هست. 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 این میلگرد از میلگرد A2 و A3 بیشت بوده است. میزان مقاومت کششی این میلگرد 6000 کیلوگرم بر سانتی مت مکعب است. میلگرد A3 در آیئن نامه 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.

در زیر جدول مقاومت کششی میلگرد را با توجه به دسته‌بندی استاندارد GOST 5781 مشاهده می‌کنید. از بین دسته‌های بالا، نوع A4 کاربرد بسیار کمتری دارد.

گروه نوع مقاومت کششی ( kg/cm) تغییر شکل نسبی در زمان گسیختگی
A1 میلگرد ساده 3600 25 درصد
A2 میلگرد آجدار  مارپیچ 5000 19 درصد
A3 میلگرد آجدار جناغی 6000 14 درصد

نحوه انجام تست کششی میلگرد

به دلیل میزان اهمیت مقاومت کششی میلگرد در عمر فونداسیون ساختمان و سازه‌های بتنی، تمامی تولیدکنندگان آزمون کشش و تنش تسلیم میلگرد را روی میلگردهای خود انجام می‌دهند. نتایج این آزمون، یکی از پارامترهای تعیین‌کننده میزان کیفیت میلگرد است.

این آزمون توسط دستگاه‌های مختلفی انجام می‌شود که معروف‌ترین آن‌ها دستگاه ثبات و نیروسنج است. این دستگاه به یک کامپیوتر متصل است. صفحه نمایش این کامپیوتر پس از انجام تست، یک منحنی را به عنوان خروجی نشان می‌دهد که بر اساس آن منحنی تنش-کرنش به دست می‌آید. منحنی تنش-کرنش دارای نقاطی است که مقاومت کششی، تسلیم و شکست بر اساس آن‌ها محاسبه می‌شود.

برای انجام این تست، دو نقطه از میلگرد را علامت می‌زنند. فاصله بین این دو علامت، باید حداقل پنج برابر قطر میلگرد باشد. پس از روشن کردن دستگاه و تنظیم فشار آن روی 6 تا 8 بار، نقاط علامت زده شده را داخل فک‌های دستگاه قرار می‌دهند. آزمایش را تا لحظه شکستن میلگرد ادامه پیدا می‌کند.

bending 300x150 - مقاومت و تست کششی میلگرد

 

استاندارد تست کشش میلگرد

تست کشش میلگرد در کشورهای مختلف تحت استانداردهای گوناگونی انجام می‌گیرد که البته این استانداردها با توجه به محیط آن کشورها تعیین می‌شود. برای مثال در کشورهای اروپایی که بروز حوادثی مانند زلزله کم‌تر رخ می‌دهد، نیاز به استفاده از میلگردهایی با مقامت کششی کم‌تر است. اما در کشوری مانند ژاپن که امکان ایجاد زمین لرزه بسیار زیاد است، نیاز به استفاده از میلگردهایی با مقاومت کششی بالا وجود دارد.

به همین دلیل، استانداردهای گوناگونی مانند DIN آلمان، ASTM و استاندارهای ملی کشورهای مختلف بر تست کشش میلگرد در کشورهای گوناگون کنترل دارند. اما به طور کلی برخی استانداردها مانند ASTM در همه کشورها در کنار استاندارد خودشان قابل پذیرش بوده و به عبارتی بین المللی است. هم چنین گاهی مواقع نیز از استانداردهای ISO برای تست کششی انواع میلگرد استفاده می‌شود.

محاسبه مقاومت کششی انواع میلگرد

هنگامی که میزان مقاومت کششی یک میلگرد تعیین می‌شود، مشخص است که میلگرد به کار رفته در بتن تحت چه نیرویی است و در نتیجه محاسبات ضروری برای تقویت و یا به ‌کارگیری میلگرد با مقاومت بالاتر انجام می‌شود. برای این ‌که مقاومت کششی یک میلگرد مشخص شود، میلگرد در آزمایشگاه تحت کشش‌های مختلف قرار می‌گیرد.
مطابق استاندارد ملی ایران 1-8103 قطعات باید طول میلگرد 5 و یا 10 برابر قطر میلگرد انتخاب شود. یعنی اگر یک قطعه‌ انتخابی قطرش 20 میلی‌متر است، باید طول قطعه 100 میلی‌متر باشد. زمانی که قطعه انتخاب شد، برای آزمایش در دستگاه‌های مخصوص تحت نیرو قرار می‌گیرد. نحوه‌ آزمایش به قرار زیر است:

  • نمونه طبق استاندارد برش داده می‌‌شود و نشانه‌گذاری می‌گردد، طول نشانه‌‌گذاری شده با کولیس اندازه‌گیری شده و L۰ نام دارد.
  • نمونه‌ برش داده‌ شده بین دو فک قرار می‌گیرد. یک فک ثابت و فک دیگر متحرک است.
  • ابتدا ناظر در یک سرعت ثابت میلگرد را تحت کشش قرار می‌دهد و تا جایی که میلگرد تغییر شکل می‌دهد نیرو وارد می‌شود.
  • هم‌زمان با اندازه‌گیری تغییر طول تحت تاثیر نیرو این کار آنقدر ادامه می‎یابد تا میلگرد دچار گسست شود.
  • پس از گسست نمونه باز شده و در راستای طول قطعه را به یکدیگر چسبانده می‌شود.
  • فاصله‌ بین دو نشانه که L (L0 طول اولیه جسم است.) نامیده می‌شود، اندازه‌گیری می‌شود.
  • از فرمول زیر ازدیاد طول و یا کرنش به‌دست آورده می‌شود.

download - مقاومت و تست کششی میلگرد

  • برای به‌ دست آوردن مقاومت تسلیم از قانون هوک استفاده می‌شود. طبق قانون هوک تنش تا لحظه رسیدن به تسلیم، از رابطه زیر به ‌دست می‌آید:

download 1 - مقاومت و تست کششی میلگرد

در این فرمول E مدول الاستیسته بوده که نشان دهنده تأثیر دما روی مقاومت کششی سایزهای مختلف میلگرد است.

فرمول مقاومت کششی میلگرد

این کار را می توانیم به صورت دستی نیز حساب کنیم. وقتی که فرآیند تست تمام شد قطعه کار را از دستگاه جدا می کنیم و دو بخش جدا شده را طوری بهم می چسبانیم که نشانه هایی را که قبل از انجام تست بر روی محصول گذاشتیم در یک راستا قرار بگیرد.  فاصله بینL  ها را اندازه می گیریم و ثبت می کنیم. اعداد را در فرمول

ԑ=((L-L0)/L0)*100 قرار می دهیم تا عدد نهایی به دست بیاید. به طور مثال:

rebar tensile strength3 - مقاومت و تست کششی میلگرد

این فرمول از قانون هوک گرفته شده است. طبق این قانون میله به صورت خطی تغییر پیدا می کند. این علامت (φ) تنش است و تقسیم φ/ε=E که کرنش است بر تنش (ε) مقدار شیب خطی به دست می آید.

آزمون مخرب چیست؟

برای به دست آوردن مقاومت کششی میلگرد از روش‌های گوناگونی استفاده می‌شود. در برخی از این روش‌ها، آزمایش آن قدر ادامه پیدا می‌کند که میلگرد در یک نقطه از هم گسسته خواهد شد. به این گونه روش‌های تست کشش میلگرد، آزمون مخرب گفته می‌شود. مواردی از جمله آزمون‌های سختی، پیچش، خمش و کشش در این دسته قرار می‌گیرند. اما گاهی اوقات در آزمون‌های مربوط به سنجش مقاومت میلگرد، نیاز به آسیب رسیدن میلگرد وجود ندارد.

به این دسته آزمایش‌ها، آزمون غیر مخرب گفته می‌شود. این آزمون‌ها در اکثر موارد با استفاده از برخی اشعه‌ها، مغناطیس یا حتی امواج مختلف مانند امواج صوتی انجام می‌شوند. در نتیجه بدون ایجاد هر گونه آسیب، مقاومت میلگرد با بررسی ذرات سازنده آن محاسبه می‌شود. اما به طور معمول، برای سنجش مقاومت کششی میلگرد از آزمون‌های مخرب استفاده می‌شود.

ribed barr 300x197 - مقاومت و تست کششی میلگرد

تقسیر نتایج تست کشش میلگرد

این مرحله آخرین مرحله در فرآیند تست کشش میلگرد است و در واقع چکیده آزمایش را مشخص می‌کند. بعد از این که آزمایش کشش بر روی میلگرد انجام می‌شود، داده‌های مختلف از جمله میزان کشیده شدن، نیروی وارد شده و موارد این چنینی دیگر مورد بررسی قرار می‌گیرند. در نتیجه، میزان مقاومت کششی این نوع میلگرد محاسبه خواهد شد. باید بدانید که در محاسبه مقاومت کششی و تفسیر نتایج تست کشش، همه جزئیات میلگرد اهمیت دارد.

برای مثال، آجدار بودن یا نبودن میلگرد، زاویه و ارتفاع آج در صورت وجود، قطر میلگرد، سطح مقطع آن و موارد این چنینی دیگر می‌توانند بر روی تعیین نتایج تست کشش میلگرد تاثیر داشته باشند. هر کدام از این جزئیات هم برای فهم بهتر جهت تفسیر نتایج، با یک نماد خاص مشخص می‌شوند. نتیجه تست کشش برای دو میلگرد که در برخی جرئیات با هم تفاوت دارند، یکسان نبوده و نمی‌توان به جای هم از آن‌ها استفاده نمود.

جمع بندی پایانی

یکی از پارامترهای مهمی که بر کیفیت و طول عمر سازه‌ها تاثیر ویژه‌ای دارد، مقاومت کششی میلگرد است. از آنجا‌یی‌که این فاکتور نقش مهمی در انتخاب مصالح مناسب برای کاربرد مورد نظر دارد، کارخانه‌های تولید کننده وظیفه دارند که عدد مربوط به آن را در کاتالوگ محصول درج کنند. مقاومت کششی میلگرد مشخص می‌کند که میلگرد تا چه نیرویی را بدون کشیده شدن و از هم گسستگی، می‌تواند تحمل کند. در نتیجه، در سازه‌های مختلف از نوع و تعداد متناسب میلگرد با نیروی وارده استفاده خواهد شد. انجام تست کشش میلگرد هم با استفاده از دستگاه و هم به صورت دستی امکان پذیر است، اما استفاده از دستگاه برای انجام این کار متداول‌تر است.