مهندسین طرح، در طراحی یک سازه حد کشش همه مصالح را محاسبه می کنند و بهترین استاندارد را برای یک سازه انتخاب می کنند. آن ها جهت انجام این کار مصالح را در آزمایش های مقاومت مصالح تحت نیروهای مختلف قرار داده و مقاومت های مختلف را به دست می آورند.
برای مثال یک ساختمان چند طبقه در برابر جریان هوا و نیروهای باد قرار می گیرد برای ایستادگی و حفظ مقاومت آن به چه نوع فولاد با چه قطر و وزنی در ساختمان نیاز می باشد تا ساختمان دچار تخریب نشود. آزمایش تست کشش در صنعت ساختمان سازی برای میلگرد و بتن انجام می شود. البته لازم به ذکر است که تست کشش تنها آزمایش نیست بلکه حدود 6 آزمایش مختلف بروی میلگرد انجام می شود.
طبق استاندارد ملی ایران 1-8103 باید طول میلگرد 5 یا 10 برابر قطر میلگرد انتخاب شود. یعنی اگر یک قطعه انتخابی قطرش 20 میلی متر باشد طول آن باید 100 میلی متر باشد. هنگامی که قطعه انتخاب شد برای آزمایش در دستگاه های مخصوص تحت نیرو قرار می گیرند.
مقاومت کششی چیست؟
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 می شود باعث شکستگی و تغییر شکل اجسام م گردد. نیروهای القایی زمانی در جسم شکل می گیرند که یکبار نیرو بر یک ماده مکانیکی وارد شود.
به اندازه این نیروهای القایی بر سطح جسم تنش می گویند. تنش وارد شده بر یک جسم باعث شکست می شود. تنش کششی یکی از تنش های وارد شده بر جسم است که جسم در برابر آن مقاومت می کند. زمانی که نیروی وارده بر جسم باعث تغییر شکل جسم شود این نوع تنش شکل می گیرد.
به عبارت ساده تر تنش هایی که باعث تغییر در ساختار مواد می شوند را تنش کششی می گویند. مقاومت کششی میزان مقاومتی است که یک جسم در برابر نیرو تنشی از خود بروز می دهد تا دچار شکستکی و تغییر شکل نشود.
اهمیت مقاومت کششی
در سازه های ساختمانی و صنایعی که از میلگرد برای استحکام و تقویت سازه استفاده می شود. محاسبه مقاومت کششی میلگرد بسیار مهم است زیرا آگاهی از مقاومت کششی یک میلگرد سبب می شود که تا مهندسین طراح از میلگردهای تقویتی و یا میلگرد های حرارتی برای تقویت بتن در ساختمان استفاده نمایند.
دانستن مقاومت کششی میلگرد به چند دلیل در صنعت ساختمان سازی اهمیت دارد.میلگرد در ساختمان سازی در نقاط مختلف جهت تقویت بتن استفاده می شود. مقاومت تسلیم و مقاومت کششی در میلگرد مورد بررسی قرار می گیرد. مقاومت کششی که به آن مقاومت کششی تنش گسیختگی نیز میگویند از تقسیم حداکثر نیرو بر سطح مقطع اولیه به دست می آید.
در بسیاری از اوقات میلگرد در برابر نیرو وارده کششی دچار تغییر شکل می شود. این تغییر شکل هنگامی که میلگرد در سقف یا دیواره بتنی وارد می شود، خطر و خرابی زیادی ایجاد می کند.شکشتن میلگرد در برابر تنش کششی در حوادثی از قبیل زلزله بسیار اتفاق می افتد. برای همین آگاهی از مقاومت میلگرد در برابر نیروهای طبیعی بسیار اهمیت دارد.
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 پایین تر 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 می شوند:
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 داردو نوع آج آن مرکب است. حداقل مقاومت کششی این میلگرد 6500 کیلوگرم بر سانتی متر مکعب است.
محاسبه مقاومت کششی میلگرد
وقتی که میزان مقاومت کششی یک میلگرد تعیین می شود، مشخص است که میلگرد بکار رفته در بتن تحت چه نیرویی می باشد و در نتیجه محاسبات ضروری برای تقویت و بکارگیری میلگرد با مقاومت بالاتر انجام می گردد. برای مشخص نمودن مقاومت کششی، میلگرد در آزمایشگاه تحت کشش های مختلفی قرار می گیرد. نحوه آزمایش به شرح زیر می باشد:
هنگامی که میلگرد تحت تنش قرار می گیرد، نموداری توسط نرم افزارهایی که به ماشین آلات آزمایشگاهی متصل هستند با نام نمودار تنش کرنش رسم می شود. نقاطی در این نمودار به دست می آید که شامل:
نقطه P که حد تناسب نام دارد و نمودار تنش کرنش تا آن نقطه خطی است. از شیب این خط می توان مقدار E را بر اساس قانون هوک کحاسبه 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 برنمی گردد. سرانجام با به دست آمدن مقدار مدول الاستیسته، عدد در رابطه فوق گذاشته و تنش نهایی بدس می آید.
تست کشش میلگرد
هدف از تست کشش میلگرد به دست آوردن مقاومت نهایی کشش است. در این تست نمودار تنش کرنش رسم می شود. در این تست، میلگرد تحت نیروی مشخص بین دو فک ماشین قرار گرفته و کشیده می شود. عملرک این ماشین به این گونه می باشد که یکی از فک ها ثابت و دیگری متحرک می باشد. ماشین آلات آزمایشگاهی به یک نرم افزار وصل می شوند و نمودار تنش کرنش را رسم می نمایند. نقاطی که در این نمودار مشخص می شود در پیدا کردن مقاومت کششی به مهندسین طراح کمک می کند.
نقطه A حد تناسب
اولین نقطه روی منحنی نقطه A است که حد تناسب را نشان می دهد.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 می شود.
نقطه B تسلیم
بعد از نقطه اول که تنش و کرنش در رابطه خطی قرار دارند در نقطه تسلیم فلز دچار تغییر شکل می شود. اما این تغییر شکل دائمی نیست و در صورت توقف نیرو شکل به حالت اولیه بر می گردد.
نقطه D مقاومت نهایی
با افزایش تنش بعد از نقطه تسلیم فلز باریک می شود. این باریک شدن با تغییر کل ساختار کریستال فلز اغاز می شود. هر عنصری در برابر تغییر شکل مقاومت می کند این مقاومت سرانجان در یک نقطه به پایان می رسد و آن نقطه نقطه مقاومت نهایی است.
نقطه E مقاومت شکست
سرانجام بعد از مقاومت نهایی فلز دچار شکست می شود، این نقطه آخرین نقطه رسم شده بر نمودار تنش کرنش است.هنگامی که بروی یک میلگرد تست کشش انجام می گیرد، با تعیین نقاط، مشخص می شود عناصر در چه مرحله ای دچار تغییرات می شوند و می توانیم محاسبه کینم میلگرد بکار رفته در یک ساختمان تحت چه نیرویی دچار چه تغییری می شود.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
