استحکام کششی میلگرد چگونه تعیین می شود؟

<p>استحکام کششی یا مقاومت کششی (Tensile Strength) میلگرد و مقاومت فشاری (Compressive Strength) بتن دو فاکتور بسیار مهم هستند که در طراحی ها مورد توجه قرار می گیرند.</p> <p>از میلگرد (Rebar) در جایی که بتن در معرض تنش های کششی (Tensile Stress) قرار دارد و همچنین زمانی که به اندازه کافی برای تحمل بارهای وارد شده استحکام ندارد استفاده می شود. اما میلگرد در برابر نیروهای فشاری ضعیف عمل می کند.&nbsp;بنابراین فولاد به عنوان یک جز سازه ای برای عملکرد موثرتر با بتن به کارگرفته می شود.&nbsp; قرار گرفتن بتن و میلگرد در کنار یکدیگر بهترین عملکرد ممکن را به وجود می آورد.</p> <p>در زیر می توانید یک نمونه از نمودار تنش-کرنش میلگردهای تقویت کننده را مشاهده کنید.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="منحنی تنش کرنش میلگرد.JPG" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1644231792208.jpg" alt="منحنی تنش کرنش میلگرد"></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۱ - نمودار تنش-کرنش میلگرد</p> <p style="text-align: right;"><strong>آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:</strong></p> <ul> <li style="text-align: right;">مقاومت کششی میلگرد چیست؟</li> <li>تغییرات استحکام کششی میلگرد</li> <li><span id="tensile_strength"></span>چگونه استحکام کششی میلگرد مشخص می شود؟</li> <li>نیازهای طراحی</li> </ul> <h2>مقاومت کششی میلگرد چیست؟</h2> <p>شکل بالا نمونه ای 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 ما به آن نقطه تسلیم (Yielding Point) می گوییم &nbsp;نمودار غیر خطی می شود. مقدار استرس ماکزیمم ( استرس نهایی) که یک میلگرد زمانی که ازدیاد طول می دهد در معرض آن قرار می گیرد را استحکام کششی میلگرد می گویند.</p> <p><span id="changing"></span>استحکام نهایی نقطه ی اوج نمودار است و پس از آن تنش همانطور که در شکل قابل مشاهده است کاهش می یابد. استحکام کششی میلگرد فاکتور بسیار مهمی ست که در طراحی های غیر خطی لازم است طراح از آن اطلاع داشته باشد.</p> <p>در طراحی خطی استحکام میلگرد عموما حداکثر تا نقطه تسلیم در نظر گرفته می شود. هر چند زمانی که مهندسان بر طراحی غیر خطی تمرکز دارند بیشترین تنشی را که میلگرد بدون شکست می تواند تحمل کند لحاظ می کنند.</p> <p>در طراحی زمین لرزه، طراحی بارهای انفجاری، طراحی بارهای تصادفی و ... در بیشتر مواقع طراحی ها بر اساس ناحیه غیر خطی انجام می شود.</p> <h2>نمودار تغییرات استحکام کششی میلگرد</h2> <p><span id="how"></span>زمانی که استحکام یک میلگرد افزایش می یابد، افزایش طول آن کاهش می یابد. بنابریان افزایش طول یا کرنش کمتری لازم است تا به تنش نهایی کشش برسد.</p> <p>در شکل زیر می توانید مشاهده کنید که با افزایش استحکام کشش که ناشی از افزایش کلاس فولاد است مقدارکرنش لازم برای رسیدن به نقطه ی شکست کاهش یافته است.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="نمودار تنش کرنش میلگرد.JPG" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1644232286627.jpg" alt="نمودار تنش کرنش میلگرد"></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۲ - تغییرات استحکام کششی میلگرد</p> <h2>چگونه استحکام کششی میلگرد مشخص می شود؟</h2> <p>در ابتدا لازم است تا یک نمونه ی مناسب برای تست انتخاب شود. انتخاب نمونه بر اساس استاندارد انجام می شود. به عنوان نمونه مطابق با استاندارد BS 4449:2005 سه نمونه برای هر قطر برای هر 30 تن می بایست تست شود.</p> <p>ماشین هایی نیز که برای تست مورد استفاده قرار می گیرند متنوع هستند. نمونه ی زیر یک نمونه ی کلی از این ماشین ها را نشان می دهد.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="دستگاه تست تنش کرنش.JPG" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1644232330268.jpg" alt="دستگاه تست تنش کرنش"></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۳ - دستگاه تست تنش-کرنش میلگرد</p> <p>همانطور که در شکل مشخص است نمونه درون فک های دستگاه قرار داده می شود و تحت نیروی کششی که از طرف دستگاه وارد می شود قرار می گیرد تا دچار شکست شود. همزمان اطلاعات مربوط به نیروی کششی وارد شده به نمونه و افزایش طول آن ثبت می شود.</p> <p>در زیر می توانید نمودار مربوط به رابطه تنش-کرنش را برای درک بهتر استحکام کششی میلگرد مشاهده کنید.</p> <p style="text-align: center;"><img class="content-image" title="Stress-Strain-Rebar.jpg" src="https://api.modiranparts.com/uploads/images/imgid1644232399129.jpg" alt="Stress-Strain-Rebar"></p> <p style="text-align: center;">تصویر شماره ۴ - قسمت های مختلف نمودار تنش-کرنش</p> <ul> <li>هنگامی که نیرو به میلگرد اعمال می شود، مقدار کرنش تدریجا افزایش می یابد. تا نقطه ی A، تنش و کرنش با هم متناسب هستند و افزایش و کاهش بار وارد شده در این محدوده هیچ گونه تغییر شکلی در میلگرد ایجاد نمی کند.</li> <li>نسبت تنش و کرنش در این محدوده به عنوان مدول الاستیسیته شناخته می شود.</li> <li>افزایش در بار باعث می شود تا به نقطه B برسیم که به آن نقطه تسلیم (Yield Point) می گویند. در این نقطه تسلیم میلگرد آغاز می شود. تنشی که در آن تسلیم آغاز می شود را استحکام تسلیم می نامند.</li> <li>از نقطه B تا C ناحیه تسلیم میلگرد است که در آن کرنش با تغییر کم تنش به میزان بیشتری افزایش می یابد و به معنای تغییر شکل پلاستیک (Plastic Deformation) در میلگرد است.</li> <li>پس از نقطه تسلیم ساختار کریستالی ماده تغییر می کند و نسبت به تغییر شکل مقاوم تر می شود. بنابراین تنش بیشتری لامز است تا باعث ایجاد تغییر شکل پلاستیک پس از نقطه C شود. این پدیده سخت شدگی کرنشی (Strain Hardening) نامیده می شود. در انتهای این فرایند بار به میزان ماکزیمم خود می رسد.</li> <li>تنش ماکزیمم در نقطه D استحکام کشش نهایی ست که پیش از کاهش تنش به آن میرسیم.</li> <li><span id="requirement"></span>کشیدن میله بعد از نقطه D باعث می شود تا سطح مقطع میلگرد کاهش یابد. این کاهش ناحیه ای در سطح مقطع به عنوان باریک شدگی، گلویی شدن (Necking) نامیده می شود.</li> <li>با کاهش در مساحت سطح مقطع، ظرفیت حمل بار میلگرد به طور قابل توجهی کاهش می یابد و نهایتا منجر به شکست نمونه در نقطه E می شود. استحکام میلگرد در در این نقطه به عنوان استحکام یا مقاومت شکست (Breaking Strength) شناخته می شود.</li> <li>علاوه بر این یک ناحیه دیگر نیز در نمودار وجود دارد که با خط چین نماش داده شده است. میزان تنش-کرنش واقعی از مقداری که نشان داده شده است بیشتر است.</li> </ul> <p>همانطور که در بالا گفته شد مقدار ماکزیمم تنش که میلگرد تحمل می کند به عنوان استحکام کشش نهایی ( Ultimate Tensile Strength)شناخته می شود.</p> <blockquote> <p>بیشتر مطالعه کنید: جدول قیمت میلگرد</p> </blockquote> <h2>نیازهای طراحی</h2> <p>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.</p> <p>جدول زیر مقدار این مقادیر را نشان میدهد.</p> <table class="table1200" style="margin-left: auto; margin-right: auto;" border="2"> <tbody> <tr> <td style="text-align: center; width: 86px;" width="82"> <p><strong>مشخصه</strong></p> </td> <td style="text-align: center; width: 75px;" width="71"> <p><strong>گرید</strong></p> </td> <td style="text-align: center; width: 77px;" width="73"> <p><strong>تنش %</strong></p> </td> <td style="text-align: center; width: 150px;" colspan="2" width="142"> <p><strong>استحکام تسلیم MPa</strong></p> </td> <td style="text-align: center; width: 87px;" width="83"> <p><strong>استحکام کششی MPa</strong></p> </td> <td style="text-align: center; width: 64px;" width="91"> <p><strong>معیار</strong></p> </td> <td style="text-align: center; width: 234px;" width="78"> <p><strong>افزایش طول %</strong></p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 86px; text-align: center;" width="82"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 75px; text-align: center;" width="71"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 77px; text-align: center;" width="73"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 63px; text-align: center;" width="59"> <p>Min</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>Max</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>Min</p> </td> <td style="width: 64px; text-align: center;" width="91"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 234px; text-align: center;" width="78"> <p>Min</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 86px; text-align: center;" width="82"> <p>BS 4449</p> </td> <td style="width: 75px; text-align: center;" width="71"> <p>250</p> </td> <td style="width: 77px; text-align: center;" width="73"> <p>0.33</p> </td> <td style="width: 63px; text-align: center;" width="59"> <p>250</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>275</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 64px; text-align: center;" width="91"> <p>5 d</p> </td> <td style="width: 234px; text-align: center;" width="78"> <p>22</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 86px; text-align: center;" width="82"> <p>BS 4449</p> </td> <td style="width: 75px; text-align: center;" width="71"> <p>460</p> </td> <td style="width: 77px; text-align: center;" width="73"> <p>0.43</p> </td> <td style="width: 63px; text-align: center;" width="59"> <p>460</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>510</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 64px; text-align: center;" width="91"> <p>5 d</p> </td> <td style="width: 234px; text-align: center;" width="78"> <p>12</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 86px; text-align: center;" width="82"> <p>BS 4482</p> </td> <td style="width: 75px; text-align: center;" width="71"> <p>460</p> </td> <td style="width: 77px; text-align: center;" width="73"> <p>0.43</p> </td> <td style="width: 63px; text-align: center;" width="59"> <p>460</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 64px; text-align: center;" width="91"> <p>5.65&nbsp;</p> </td> <td style="width: 234px; text-align: center;" width="78"> <p>12</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 86px; text-align: center;" width="82"> <p>ASTM A 706M</p> </td> <td style="width: 75px; text-align: center;" width="71"> <p>400</p> </td> <td style="width: 77px; text-align: center;" width="73"> <p>0.34</p> </td> <td style="width: 63px; text-align: center;" width="59"> <p>400</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>540</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>550</p> </td> <td style="width: 64px; text-align: center;" width="91"> <p>200 mm</p> </td> <td style="width: 234px; text-align: center;" width="78"> <p>14 برای سایزهای 10، 15 و 20</p> <p>12 برای سایزهای 25، 30 و 35</p> <p>10 برای سایزهای 45 و 55</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 86px; text-align: center;" width="82"> <p>ASTM A 615M</p> </td> <td style="width: 75px; text-align: center;" width="71"> <p>300</p> </td> <td style="width: 77px; text-align: center;" width="73"> <p>0.5</p> </td> <td style="width: 63px; text-align: center;" width="59"> <p>300</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>500</p> </td> <td style="width: 64px; text-align: center;" width="91"> <p>200 mm</p> </td> <td style="width: 234px; text-align: center;" width="78"> <p>11 برای سایز 10</p> <p>12 برای سایز 15 و 20</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 86px; text-align: center;" width="82"> <p>ASTM A 615M</p> </td> <td style="width: 75px; text-align: center;" width="71"> <p>400</p> </td> <td style="width: 77px; text-align: center;" width="73"> <p>0.5</p> </td> <td style="width: 63px; text-align: center;" width="59"> <p>400</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>600</p> </td> <td style="width: 64px; text-align: center;" width="91"> <p>200 mm</p> </td> <td style="width: 234px; text-align: center;" width="78"> <p>9 برای سایز 10، 15 و 20</p> <p>8 برای سایز 25</p> <p>7 برای سایز 30، 35، 45 و 55</p> </td> </tr> <tr> <td style="width: 86px; text-align: center;" width="82"> <p>ASTM A 615M</p> </td> <td style="width: 75px; text-align: center;" width="71"> <p>500</p> </td> <td style="width: 77px; text-align: center;" width="73"> <p>0.35</p> </td> <td style="width: 63px; text-align: center;" width="59"> <p>500</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>&nbsp;</p> </td> <td style="width: 87px; text-align: center;" width="83"> <p>700</p> </td> <td style="width: 64px; text-align: center;" width="91"> <p>200 mm</p> </td> <td style="width: 234px; text-align: center;" width="78"> <p>6 برای سایزهای 35، 45 و 55</p> </td> </tr> </tbody> </table> <p>D مقدار سایز اسمی نمونه تست</p> <p>S مساحت سطح مقطع نمونه</p>