میلگرد و نقش آن در سازه‌ها
امروزه اکثر سازه‌ها، بتنی هستند. بتن با وجود داشتن مزایای مختلف از جمله مقاومت فشاری خوب، در مواردی مثل مقاومت کششی ضعیف است. برای تقویت بتن از فولاد استفاده میشود، برای این کار فولاد به شکل میله‌هایی به نام میلگرد یا آرماتور ساخته میشود. آرماتورها به دو دسته آرماتور طولی و عرضی تقسیم می‌شوند.
آرماتورهای طولی مقاومت کششی خوبی دارند و نقطه ضعف بتن که مقاومت کششی نه چندان خوبی است را پوشش می‌دهند. معمولاً میلگردهایی با قطر بیشتر به عنوان آرماتور طولی مصرف می‌شوند.
آرماتورها علاوه بر محافظت سازه در برابر نیروی کششی، برای مقاومت در برابر نیروی برشی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. به آرماتورهایی که نیروی برشی را تحمّل می‌کنند، آرماتور عرضی گفته میشود. آرماتور عرضی در تیر، خاموت یا stirrup، و در ستون، تنگ یا tie نام دارد.
*وظیفه دیگر تنگ‌ها در ستون جلوگیری از کمانش آرماتورهای طولی به کمک محصورشدگی در اثر فشار است.
تاریخچه استفاده از میلگرد
جوزف لوئیس(Joseph Louis) اولین کسی بود که در سال ۱۸۰۰ میلادی متوجّه شد، به کمک میله‌های فولاد می‌توان ضعف مقاومت کششی بتن را جبران کرد، اوّلین استاندارد ساخت میلگرد در سال ۱۸۷۸ توسّط تادئوس هیات(Thaddeus Hyatt) ارائه شد که به تدریج پیشرفت کرد و بهبود یافت.
انواع میلگرد
میلگردها عموماً در ۴ دسته به شرح زیر تقسیم می‌شوند که در آج، تنش تسلیم(Fy) و تنش نهایی(Fu) متفاوتند:
*در ایران عمدتاً از میلگردهای AII برای آرماتور عرضی و AIII برای آرماتور طولی استفاده می‌گردد.
میلگردها ۶ نوع مشترک دارند از جمله اروپایی، اپوکسی پوشش داده شده، فایبر گلاس لیمر، فولاد کربن، گالوانیزه و فولاد ضدّ زنگ که با توجّه به ویژگی‌هایی که دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند.
*آج‌های روی میلگرد با ایجاد اصطکاک باعث جسبندگی بیشتر بتن و فولاد شده، و عملکرد این دو مادّه را با هم بهبود می‌بخشد. دقّت شود که آج‌های ایجاد شده طبق استاندارد باشند.
تست میلگرد
برای اطّلاع از ویژگی‌های میلگرد ساخته شده و اینکه آیا با مشخّصات استاندارد مورد نظر تطابق دارد یا خیر، لازم است ویژگی‌های مختلف آن مورد آزمایش میلگرد قرار گیرند. آزمون‌هایی از جمله:
آزمون کشش
آزمون خمش
آزمون خستگی
آزمون اندازه‌گیری مشخّصه‌های هندسی
آزمون تعیین ترکیب شیمیایی
*مشخّصات هندسی و مکانیکی میلگردها طبق استاندارد «ميلگردهاي فولادي گرم نورديده براي تسليح بتن» به شماره ۱-۸۱۰۳ بررسی می‌گردد.
آزمون کشش میلگرد
میلگرد باید از لحاظ استحکام کششی آزمایش شود، بدین منظور آزمون کشش طبق استاندارد ملّی ایران به شماره ۸۱۰۳-۱ انجام میشود. به طور خلاصه می‌توان گفت که میلگرد در دستگاه قرار گرفته و از دو سر به گیره‌هایی وصل میشود، سپس دستگاه با سرعت مشخّصی میلگرد را می‌کشد تا جایی که از هم گسیخته شود.
در آزمون کشش درصد کشیدگی بررسی میشود. حداکثر مقاومت کششی یا تنش گسیختگی نیز از تقسیم حداکثر بار ثبت شده به سطح مقطع اوّلیّه محاسبه میشود.
*در صورت تعیین درصد ازدیاد طول کل در حداکثر نیرو(Agt) به روش دستی، باید نشانه‌هایی بر روی طول آزاد آزمونه به فواصل مساوی مطابق استاندارد ISO 6892-1 ایجاد شود. فاصله بین نشانه‌ها با توجّه به قطر آزمونه باید mm۵، mm۱۰ یا mm۲۰ در نظر گرفته شود.
*دستگاه آزمون میبایست طبق استاندارد ملّی ایران شماره ۱-۸۷۶۸ تصدیق و کالیبره و دارای حداقل کلاس ۱ باشد.
*اگر محلّ شکست آزمونه در فک‌ها باشد یا فاصله خطّ شکست تا فک‌ها کمتر از قطر اسمی آزمونه یا mm۲۰(هر کدام که بزرگ‌تر است) باشد، آزمون را می‌توان نامعتبر تلقّی نمود.
*نمودار تنش-کرنش در طول آزمون به کمک نرم‌افزار رسم میشود.
آزمون خمش میلگرد
این آزمون به دو صورت خمش(خمش سرد) و خمش مجدّد طبق استاندارد ملّی ایران به شماره ۱-۸۱۰۳ انجام میشود.
الف.خمش: برای انجام آزمون خمش باید از دستگاه خمش که اصول کار آن در شکل زیر نشان داده شده است، استفاده نمود. در این شکل سنبه و تکیه‌گاه می‌چرخند و حامل دوران ندارد. در حالات دیگر ممکن است حامل بچرخد و سنبه یا تکیه‌گاه دوران نداشته باشند.
۱-سنبه
۲-تکیه‌گاه
۳-حامل
در آزمون خمش می‌توان از دستگاهی با یک سنبه و چند تکیه‌گاه نیز مطابق استاندارد ملّی ایران شماره ۱۰۱۶ استفاده نمود.
آزمون باید در دمای بین oC۱۰ تا oC۳۵ انجام شود، مگر اینکه به گونه دیگری بین طرف‌های ذی‌نفع توافق شده باشد. میلگرد نهایتاً به صورت V شکل میشود.
عدم مشاهده ترک‌ها با چشم غیر مسلّح یا چشم با دید اصلاح شده، دلیل بر استقامت قطعه در آزمون خمش است.
ب. خمش مجدد: مراحل آزمون طبق شکل زیر خواهد بود:
۱-سنبه
۲-آزمونه
a موقعیّت اوّلیّه آزمونه
b موقعیّت آزمونه بعد از انجام مراحل مطابق بند ۷-۳-۲ استاندارد
c موقعیّت آزمونه بعد از انجام مراحل مطابق بند ۷-۳-۲ استاندارد
خمش مجدّد شامل ۳ مرحله است:
۱-خمش
۲-پیرسازی مصنوعی
۳-خمش مجدّد
آزمون باید در دمای بین oC۱۰ تا oC۳۵ انجام شود و آزمونه بر روی سنبه خم شود. دما و مدّت زمان پیرسازی مصنوعی باید مطابق استاندارد محصول مشخّص شود. آزمونه باید بعد از سرد شدن در هوای ساکن تا دمایی بین oC۱۰ تا oC۳۵، تحت زاویه مشخّص δ در جهت مخالف خم شود.
عدم مشاهده ترک‌ها با چشم غیر مسلّح یا چشم با دید اصلاح شده، دلیل بر استقامت قطعه در آزمون خمش مجدّد است.
آزمون خستگی میلگرد
بیشترین تنشی که قطعه به ازای تعداد دفعات بارگذاری زیاد بتواند تحمل کند و نشکند را حد خستگی می‌نامند.
این آزمون نیز مطابق استاندارد ملّی ایران شماره ۱-۸۱۰۳ انجام میشود. آزمونه تحت اعمال نیروی کشش محوری قرار می‌گیرد که در دامنه کشسان به طور متناوب مطابق منحنی سینوسی با بسامد ثابت f تغییر می‌کند. آزمون تا هنگام شکست آزمونه و یا رسیدن به تعداد چرخه‌های بارگذاری مشخّص شده در استاندارد محصول(بدون شکست آزمونه) ادامه می‌یابد.
دستگاه مورد استفاده مطابق استاندارد ملّی ایران شماره ۱-۸۷۶۸ کالیبره میشود. نیرو میبایست فقط به صورت محوری به آزمونه منتقل شود و تحت گشتاور خمشی قرار نگیرد.
در صورت شکست آزمون در فک‌ها یا در فاصله‌ای معادل دو برابر قطر اسمی آزمونه(d۲) از فک‌ها یا شروع شکست در قسمت‌های خاصی از آزمونه ناشی از عیوب بوجود آمده از فرآیند تولید، آزمون را می‌توان نامعتبر قلمداد نمود.
آزمون اندازه‌گیری مشخّصه‌های هندسی
اندازه‌گیری مشخّصات هندسی از جمله ارتفاع آج‌های عرضی، ارتفاع آج‌های طولی، تعیین گام(فاصله) آج عرضی، تعیین گام آج طولی، زاویه شیب آج عرضی، شیب جانبی آج عرضی و پهنای آج عرضی بسیار حائز اهمّیّت بوده و میبایست توسّط ابزاری با حداقل تفکیک‌پذیری ذکر شده در استاندارد انجام گیرد.
آزمون تعیین ترکیب شیمیایی
به طور کلی، ترکیب شیمیایی نمونه با روش طیف‌سنجی تعیین میشود. چنانچه در مورد روش مورد استفاده اختلاف نظر وجود داشته باشد، میبایست از یک روش مرجع مناسب استفاده نمود، که فهرستی از آنها در پیوست استاندارد ملّی ایران شماره ۱-۸۱۰۳ آورده شده است.
همینطور میتوانید برای مشاهده دستگاه تست کشش میلگرد بهرادسازان اینجا کلیک کنید.
