مقاومت کششی میلگرد چیست و چه اهمیتی دارد؟ برای اندازه گیری استحکام کششی میلگرد، آزمایشاتی روی این قطعات فولادی انجام می‌شود تا میزان مقاومت آن مشخص شود. میزان مقاومت کششی بر هزینه میلگرد تأثیر می‌گذارد و هر چه مقاومت کششی میلگرد بیشتر باشد، استحکام و هزینه آن نیز بیشتر می‌شود. به عنوان مثال، ساختمان بلندی که در معرض جریان هوا و نیروی باد قرار دارد یا در مناطق زلزله خیز ساخته شده است، باید مقاومت و استحکام بیشتری داشته باشد. به همین دلیل آهن مورد استفاده باید مطابق با استاندارد و نیاز ساخت و ساز باشد و طوری انتخاب شود که ساختمان در آینده فرو نریزد و آسیب نبیند. مهمترین عاملی که در ساخت سازه‌ها باید در نظر گرفته شود، استحکام و دوام سازه است و به دلیل گرانی مصالحی مانند آهن یا تیرآهن، نباید از مصالح نامناسب و ضعیف برای سازه استفاده کرد. در ادامه این مقاله در مورد مقاومت کششی میلگرد، نحوه محاسبه و اهمیت آن صحبت خواهیم کرد.
معرفی مقاومت کششی
مقاومت کششی به طور کلی به معنای توانایی اجسام برای مقاومت در برابر تنش تا زمانی که تغییر شکل داده یا شکسته شوند است. به طور کلی اجسام در کل دنیا در معرض نیروهای مختلف قرار می‌گیرند؛ از نیروی گرانش بر همه اجسام تا نیروی اصطکاک. نیروهای وارد بر یک جسم می‌توانند آن جسم را حرکت دهند، باعث تغییر شکل یا شکستن آن شوند. مقدار مقاومتی که یک جسم در برابر نیروهای وارد شده به آن دارد مقاومت نامیده می‌شود. شما می توانید در مطلب " میلگرد کششی چیست؟ " با جزئیات بیشتر در این باره مطالعه کنید.
محاسبه مقاومت کششی میلگرد
برای محاسبه مقاومت کششی میلگرد تست های مخصوص به کشش و تنش تسلیم را روی محصول اعمال می کنند. نتایج به دست آمده از نتیجه این تست، تعیین کننده کیفیت محصول می باشد. تست مقاومت کششی میلگرد a3 و سایر استانداردها به کمک دستگاه هایی نظیر دستگاه ثبات و نیروسنج انجام می شود.
این دستگاه به کامپیوتر وصل شده و پس از اتمام تست، یک منحنی با نام تنش-کرنش را نمایش می دهد. اما نحوه تست مقاومت کششی میلگرد به این صورت است که ابتدا دو نقطه روی قطعه علامت گذاری می کنند. فاصله بین نقاط مشخص شده باید حداقل 5 برابر قطر قطعه باشد. پس از علامت گذاری، دستگاه روشن شده و فشار آن را روی 6 تا 8 بار تنظیم می کنند. فشار دستگاه تا زمان شکستن قطعه ادامه خواهد داشت.
مقاومت کششی میلگرد چقدر است؟
هنگام تعیین میزان مقاومت کششی میلگرد، مشخص می‌شود که میلگرد مورد استفاده در بتن چقدر استحکام دارد. بنابراین محاسبات لازم برای تقویت یا استفاده از میلگرد با مقاومت زیاد انجام می‌شود. برای محاسبه مقاومت کششی میلگرد، میلگردها در آزمایشگاه تحت بارهای مختلفی قرار می‌گیرند.
طبق استاندارد ملی ایران 1-8103، طول میلگرد باید پنج برابر یا ده برابر قطر میلگرد باشد. یعنی اگر قطر قطعه انتخاب شده 20 میلی متر باشد، طول قطعه باید 100 میلی متر باشد. روش تست به شرح زیر است:
- نمونه بر اساس استاندارد برش خورده و علامت گذاری می شود؛ طول علامت گذاری شده با گیج اندازه گیری شده و L0 نامیده می‌شود.
- الگوی برش خورده بین دو فک قرار می‌گیرد؛ یک فک ثابت و دیگری متحرک است.
- ابتدا ناظر میلگرد را با یک نرخ ثابت تحت کشش قرار می‌دهد و نیرو تا زمانی که میلگرد تغییر شکل دهد، اعمال می‌شود.
- همزمان با اندازه گیری تغییر ارتفاع تحت تاثیر نیرو، این کار تا زمان بهبودی شکستگی ادامه خواهد داشت.
- پس از شکستن، الگو باز شده و در تمام طول قطعه چسبانده می‌شود.
- فاصله بین دو علامت اندازه گیری می‌شود که L نامیده می‌شود (L0 طول اولیه جسم است).
فرمول مقاومت کششی میلگرد
پس از اتمام تست، قطعات را به نحوی کنار هم قرار می دهیم که نشانه هایی که از قبل روی آنها گذاشته ایم، در یک راستا قرار بگیرند. سپس فاصله بین L ها را اندازه گیری کرده و ثبت می کنیم.
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. سپس اعداد را در فرمول زیر جایگذاری می کنیم.
ԑ=((L-L0)/L0)*100
پس از بدست آوردن ازدیاد طول یا ԑ، به کمک فرمول زیر می توان مقاومت کششی میلگرد را حساب کرد:
دلایل با اهمیت بودن جدول مقاومت کششی میلگرد
چرا میزان مقاومت کششی مهم است؟ دلیل اصلی اهمیت این موضوع این است که مقاومت کششی بتن افزایش یابد. می‌دانید که بتن استحکام کششی بسیار کمی دارد و زمانی که هوا گرم و سرد می‌شود، در اثر انبساط و انقباض نیروی کششی زیادی به آن وارد می‌شود. بنابراین استفاده از محصولات با مقاومت کششی بالا باعث افزایش مقاومت کششی بتن می‌شود.
میلگردها به عنوان یکی از مهم ترین مصالح ساختمانی به شمار می‌روند. استحکام کششی بالا باعث می‌شود در صورت بروز حوادثی مانند زلزله، طوفان و سایر عوامل طبیعی و غیرطبیعی، ساختمان دیرتر تغییر شکل دهد.
به دلایل ذکر شده در بالا، اطلاعات استحکام کششی باید توسط تولیدکنندگان ارائه شود و در اختیار خریداران قرار گیرد. مهندسان سازه به دلایل مختلف از این اعداد برای محاسبه دقیق مقاومت و تحمل تقویت کننده استفاده می‌کنند.
دو مشخصه قابل آزمایش میلگرد
به طور کلی برای سنجش مقاومت کششی میلگرد، به دو صورت آن را آزمایش می کنند. اما پیش از آن بهتر است بدانیم الاستیک و پلاستیک به چه معنا هستند. اگر محصولی به طور کلی به خاصیت اولیه خود برگردد، به آن " الاستیک " و در صورتی که برنگردد، به آن " پلاستیک " می گویند.
مقاومت در برابر تسلیم
هنگامی که نیروی وارد شده به میله فولادی افزایش می‌یابد، شکل آن کاملاً تغییر می‌کند که به آن مقاومت تسلیم می‌گویند. به همین دلیل است که مقدار تنش تسلیم روی میله تقویت کننده ثبت می‌شود و بر نام محصول نیز تأثیر می‌گذارد.
اما چرا جدول تنش تسلیم میلگرد اهمیت بالایی دارد؟ تنش تسلیم یا Fy میلگرد در زمان طراحی سازه اهمیت بالایی دارد. چرا که این جدول محدودیت ما برای طراحی را مشخص می کند. میزان فشار وارد شده به اجزای یک سازه باید بیشتر از تنش تسلیم فولاد نباشد.
فرمول محاسبه استحکام تسلیم
فرمول محاسبه استحکام تسلیم با توجه به روش آزمایش و نوع ماده مشخص می شود. اما در حالت کلی منظور از استحکام تسلیم، مشخص کردن میزان تغییر شکل ماده از الاستیک به پلاستیک است. فرمول محاسبه استحکام تسلیم میلگرد به صورت زیر می باشد:
σy = F/A
در این فرمول:
- σy نشان دهنده تنش تسلیم؛
- F نیروی نقطه تسلیم؛
- A سطح مقطع اولیه نمونه؛
نیروی کشش
حداکثر نیروی وارد شده به میلگرد که باعث شکستن آن می‌شود. استحکام و کشش قبل از شکستن محصول را استحکام کششی می‌گویند.
نحوه انجام تست کشش
این تست را می‌توان با دستگاه های مختلفی از جمله دستگاه های پایداری و دینامومتر انجام داد و نتیجه را از نمودار قدرت نهایی یا UTS بدست آورد.
ابتدا قبل از راه اندازی دستگاه، قسمتی از آرمیچر را علامت گذاری می‌کنیم. توجه داشته باشید که فاصله بین علامت ها باید 5 برابر قطر قطعه باشد و اگر قطر آرماتور 25 میلی متر باشد، فاصله بین دو علامت باید 125 میلی متر باشد. پس از آن فاصله را با کولیسی که بین دو علامت قرار دارد، اندازه گیری و ثبت می‌کنیم. سپس با روشن کردن دستگاه و تست، فشار هوا را بین 6 تا 8 بار تنظیم می‌کنیم. پس از آن آرمیچر را در دستگاه قرار داده و تست را انجام می‌دهیم. با انجام آزمایش و مشاهده نمودار و شکستن آن، می توانیم مقاومت کششی میلگرد را بدانیم.
استاندارد برای آزمایش کشش میلگرد
تست کشش میلگرد طبق استانداردهای مختلف در کشورها انجام می‌شود. البته این استانداردها به محیط زیست این کشورها نیز بستگی دارد. به عنوان مثال، در کشورهای اروپایی که زلزله کمتر اتفاق می‌افتد، نیاز به استفاده از میلگرد با مقاومت کششی کمتر وجود دارد. اما در کشوری مانند ژاپن که احتمال وقوع زلزله زیاد است باید از میلگردهای با مقاومت کششی بالا استفاده کرد.
در مطلب " انواع استاندارد میلگرد " به صورت کامل در مورد انواع میلگرد صحبت کرده ایم.
تست مقاومت کششی انواع میلگرد
یکی از روش های ساخت میلگرد در کشور ما استفاده از استاندارد روسیه GOST 5781 است که بر اساس این استاندارد واحدهای تولیدی به 4 دسته A2، A3، A4 و A1 تقسیم می‌شوند. در این نامگذاری، A1 برای میلگردهای ساده و بقیه دسته ها برای انواع میلگرد آجدار استفاده می‌شود. ذوب آهن اصفهان یکی از تولیدکنندگان پیشرو قطعات فلزی پرکاربرد می باشد که محصولات خود را طبق استاندارد فوق در سه گروه زیر تولید می‌کند.
مقاومت کششی میلگرد a1
مقاومت تسلیمی آن 2400 و مقاومت کششی 3600 کیلوگرم بر سانتی متر است. با توجه به اینکه تغییر شکل نسبی این نوع قطعه 25 درصد است، در جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرد.
مقاومت کششی میلگرد a2
این نوع قطعات به صورت آجدار ساخته می‌شوند و مقاومت تسلیمی 3400 و مقاومت کششی 5 هزار کیلوگرم بر سانتی متر مربع را دارد. این نوع عموماً برای عملیات خنک کاری استفاده می شود و مناسب جوشکاری نمی باشد.
مقاومت کششی میلگرد a3
این گروه از محصولات دارای مقاومت بالایی بوده و به دلیل مقاومت بالا یکی از پرکاربردترین ها در بازار است. مقاومت تسلیم 4 هزار و مقاومت کششی 6 هزار کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد.
این محصول دارای تغییر شکلی معادل 14 درصد بوده و به میلگرد خشک معروف است. توجه داشته باشید که این قطعه برای جوشکاری و تغییر شکل های زیاد، مناسب نیست. در مطلب " میلگرد چیست؟" به طور کامل در مورد میلگرد صبحت کرده ایم.
بررسی مقاومت کششی فولاد به کمک جدول مقاومت کششی میلگرد
یکی از قدیمی ترین استاندارد های مورد استفاده برای تولید میلگرد، استاندارد روسی GOST 5781 است. بر اساس این استاندارد میلگرد ها در 4 دسته A1 تا A4 تقسیم بندی می شود. منظور از میلگرد A1، میلگرد بدون آج و 3 نوع دیگر در دسته آجدار قرار می گیرند. جدول مقاومت کششی میلگرد و مقاومت تسلیم میلگرد بر اساس استاندارد روسی به صورت زیر می باشد. جدول مقاومت کششی فولاد به شما کمک می کند تا خرید بهتری داشته باشید.
فرمول مقاومت کششی فولاد + نمودار
علاوه بر جدول مقاومت کششی میلگرد، به کمک فرمول استحکام کششی نیز می توان این معیار را اندازه گیری کرد. برای بدست آوردن این مقدار، ابتدا باید L و L۰ کرنش محاسبه شود. پس از آن مقدار کرنش را در فرمول قرار می دهیم تا نش یا σ بدست آید. در فرمول بالا E برابر با مدول الاستیسته بوده و به کمک نمودار تنش کرنش نیز قابل محاسبه می باشد. دستگاه هایی که برای آزمایش مقاومت کششی استفاده می شوند، دو نقطه مهم را به شما نشان می دهند. این نقاط بیانگر اطلاعات زیر می باشد:
- نقطه B: نقطه B یا حد به نقطه ای گفته می شود که نمودار تنش کرنش تا قبل از آن، روند خطی داشته است. شیب این خط بر اساس قانون هوک، مقدار E را نشان می دهد.
- نقطه C: این نقطه بیانگر نقطه شکست میلگرد است. در این نقطه اگر مقاومت میلگرد شکسته شود، تغییرات فیزیک غیر قابل بازگشتی رخ خواهد داد.
ضرورت تست کشش میلگرد چیست؟
شاید این سوال مطرح شود که ضرورت تست کشش میلگرد چیست؟ در واقع تست کشش میلگرد میزان مقاومت میلگردها را در بتن مشخص می کند. در نتیجه دانستن این موضوع کمک می کند تا مهندسان به شویه صحیح تری از انواع میلگرد استفاده کنند.
نکته بعدی قیمت تمام شده میلگرد است. هر چه میزان مقاومت یک میلگرد بیشتر باشد، قیمت تمام شده آن نیز بیشتر خواهد بود. به چند دلیل لازم است که میزان کشش میلگرد را بدانیم که در ادامه در این باره صحبت خواهیم کرد:
- اصلی ترین دلیل برای استفاده از میلگرد، تقویت بتن در نقاط مختلف ساختمان است. میلگرد ها با توجه به آنالیز و شکل آج مقاومت کششی و تنش گسیختگی متفاوتی دارند. در صورت عدم مقاومت کششی میلگرد، در صورت وارد شدن فشار بالا به آن، دچار تغییر شکل می شود. در نتیجه امکان خرابی و آسیب جدی وجود دارد.
- نکته بعدی در ضرورت تست کشش میلگرد، بررسی توانایی میلگرد در برابر زلزله است. مقاومت کششی میزان استحکام میلگرد در برابر نیروهای مختلف را مشخص می کند. در صورت عدم انتخاب درست، میلگرد دچار شکستگی خواهد شد.
کلام آخر
در این مطلب به موضوع مقاومت کششی میلگرد و نحوه محاسبه آن پرداختیم. همانطور که گفتیم، میزان مقاومت کششی میلگرد ارتباط مستقیم با میزان استحکام یک سازه دارد. در صورتی که میلگرد های استفاده شده در یک ساختمان، از مقاومت کششی بالایی برخوردار نباشد، سازه در برابر زلزله و عوامل دیگر نمی تواند مقاومت کند. فولاد رامیار صنعت تامین کننده انواع شمش، مقاطع فولادی، مواد اولیه و فروآلیاژ صنایع ریخته گری فولاد و چدن است. برای اطلاع از قیمت میلگرد، با شماره 03155057 تماس بگیرید.
