به نام یگانه مهندس هستی

در این مقاله قصد داریم به تشریح مفاهیم آزمایش میلگرد بپردازیم و تفسیر دقیقی از چندین بند مبحث نهم مقررات ملی ساختمان خواهیم داشت.

مقدمه:

کیفیت مصالح استفاده شده در یک سازه از اهمیت بسیار بالایی برخورد دار می‌باشد زيرا پایداری و توانایی تحمل نیرو از معیار های اصلی طراحی یک سازه به شمار می‌آید که این معیار‌ها مستقیم و غیرمستقیم به رفتار مصالح و کیفیت آنها وابسته است.

عدم مرغوبیت مصالح و همچنین تفاوت فرضیات طراحی با نتایج حاصل شده از آزمایشات مصالح باعث به وجود آمدن نتایج زیان‌بار در سازه می‌شود.

از این رو انجام آزمایشات مختلف برای برسی ویژگی مختلف مکانیکی و شیمیایی مصالح ضروری می‌باشد ، یکی از این آزمایشات ، آزمایش برسی مقاومت تسلیم و مقاومت نهایی میلگرد می‌باشد که در ادامه این مقاله مفاهیم آنرا معرفی و برسی مي‌كنيم.

به جهت يادآوري مفاهيم تنش تسليم و تنش گسيختگي را برسي ميكنيم.

تنش تسليم : تنش تسليم به نقطه پایان محدوده خطی در نمودار تنش-کرنش اطلاق میشود.

تنش گسیختگی : حداکثر تنشی است که فولاد قبل از رسیدن به کرنش گسیختگی می‌تواند تجربه کند.

ابتدا به برسي تعداد و تواتر نمونه برداري مطابق مبحث نهم مي‌پردازيم:

بند ۹-۲۲-۱۲-۱ (صفحه ۴۸۲ مبحث نهم ۹۹)

طبق بند الف به طور مثال از هر ۵۰ تن میلگرد یک سری نمونه برای آزمایش نیاز است.

طبق بند ب از هر قطر میلگرد(۱۲،۱۶،۱۸،۲۰و … ) یک سری نمونه باید برداشت شود جهت آزمایش.

همچنین طبق بند پ از هر نوع(رده) فولاد مانند s340 ، s400 ، s500 باید یک سری نمونه برداشت شود.

ارزیابی و پذیرش میلگرد:

طبق مبحث نهم ۹۹، مقاومت تسلیم یا همان و مقاومت نهایی(گسیختگی) یا همان در صورتی مورد تایید است که ضوابط زیر را برآورده کند.

بند ۹-۲۲-۱۲-۳-۱(صفحه ۴۸۳ مبحث نهم ۹۹)

تفسیر این بند اینچنین است که:

مقاومت تسلیم واقعی میلگرد‌ها يا (نتایج به دست امده از آزمایش) باید بزرگ تر یا مساوی مقاومت درنظر گرفته شده در طراحی باشد.

در صورت عدم برآورده شدن اين بند بايد طبق بندهاي ۹-۲۲-۲ و ۹-۲۲-۳ و ۹-۲۲-۴ مجدد آزمون گرفته شود.

بند ۹-۲۲-۱۲-۳-۱(صفحه ۴۸۵ مبحث نهم ۹۹)

تفسیر رابطه ۹-۲۲-۵ و ۹-۲۲-۶ و ۹-۲۲-۷ به شرح زیر می‌باشد:

تنش گسیختگی به دست آمده از آزمایش باید حداقل ۲۵ درصد بزرگ‌تر از تنش تسلیم در نظر گرفته شده در طراحی باشد.

و همچنین

تنش گسیختگی به دست آمده از آزمایش باید حداقل ۲۵ درصد بزرگ‌تر از تنش تسلیم به دست آمده در آزمایش باشد.

دلیل تعریف شدن این دو بند در مبحث نهم به خاطر این است که مصالح ما باید شکل پذیری مناسبی داشته باشد (مطابق تصویر) به عبارتی نبایستی پس از رسیدن میلگرد به fy بلافاصله با فاصله تنها چند درصدی افزایش تنش به تنش نهایی کششی (مقاومت گسیختگی) برسیم و لذا باید این فاصله حداقل ۲۵% درصد رعایت شود تا میلگرد بتواند کرنش قابل قبولی را هم از خود نشان بدهد. (اصطلاحاً در نمودار تنش کرنش مساحت زیر منحنی برای ماده شکل پذیر چاق و برای ماده شکل پذیر لاغر هست)

در تصویر بالا نمونه پس از رسیدن به تنش تسلیم میتواند کرنش زیادی تا رسیدن به تنش گسیختگی تحمل کند که این خود تعریفی مناسب برای شکل‌پذیری می‌باشد.

همانطور که در تصویر زیر مشاهده می‌شود عدم وجود فاصله مناسب بین تنش تسلیم و تنش گسیختگی عدم شکل‌پذیری میلگرد ما را منجر می‌شود.

برخی دلایل که باعث محدود شدن مقاومت تسلیم در رابطه ۹-۲۲-۶ می‌شود این است که:

افزایش بیش ازاندازه مقاومت تسلیم باعث افزایش برش چشمه اتصال شده و ممکن است باعث پاسخگو نبودن برش چشمه اتصال شود.

همانطور که میدانیم نیروی حمله کننده به چشمه اتصال (برش وارده به چشمه اتصال) ناشی از همان نیروی کششی میلگردهاست لذا افزایش تنش تسلیم fy باعث افزایش این برش شده و نسبت به فرض طراحی برش به مراتب بالاتری رو در واقعیت ایجاد میکند که طراح سازه این اثر را در طراحی خودش ندیده است (چرا که طراحی مقدار fy رو عدد ثابت گرفته است و غافل از این موضوع هست که در واقعیت این عدد افزایش پیدا کرده است).

همچنین افزایش fy باعث بالارفتن مقاومت خمشی تیرها و رخ دادن پدیده تیر‌قوی-ستون ضعیف شده که باعث ایجاد اختلال در طراحی می‌باشد (مقاومت خمشی تیرهای نسبت مستقیم با fy دارد).