Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Δομικών Υλικών

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Δομικών Υλικών Ενότητα 4: Δοκιμή Εφελκυσμού Χάλυβα Οπλισμού Σκυροδέματος Ευάγγελος Φουντουκίδης Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε.

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί Ενότητας Σκοπός της ενότητας αυτής είναι ο υπολογισμός βασικών φυσικών μεγεθών σε μία ράβδο οπλισμού σκυροδέματος που έχει υποστεί δοκιμή εφελκυσμού, και ο έλεγχος παρτίδας ράβδων οπλισμού σκυροδέματος σύμφωνα με τον ΚΤΧ

5 Περιεχόμενα Ενότητας Βασικά Φυσικά Μεγέθη Δοκιμή Εφελκυσμού Κανονισμός Τεχνολογίας Χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος (ΚΤΧ 2008) Ορισμοί 5

6 Βασικά Φυσικά Μεγέθη Τάση σ είναι ο λόγος του φορτίου F του δοκιμίου προς την επιφάνεια (διατομή) του δοκιμίου Αο. σ=f/ao [MPa] Παραμόρφωση ε είναι το πηλίκο της μεταβολής του μήκους του δοκιμίου Δl προς το αρχικό μήκος του δοκιμίου lo. ε=δl/lo x 100 [%] Ανάπτυξη εσωτερικής τάσης κατά την δοκιμή εφελκυσμού 6

7 Δοκιμή Εφελκυσμού -1 Ελαστική παραμόρφωση: Όταν το φορτίο απομακρύνεται, το δοκίμιο επανέρχεται στις αρχικές του διαστάσεις. Πλαστική παραμόρφωση: Όταν το φορτίο απομακρύνεται, το δοκίμιο δεν επανέρχεται στις αρχικές του διαστάσεις. Νόμος του Hooke: Η σχέση ανάμεσα στην τάση και την επιμήκυνση, στην ελαστική περιοχή, είναι γραμμική και περιγράφεται από τον νόμο του Hooke: σ = E x ε Το όριο αναλογίας είναι η τάση πάνω από την οποία η παραμόρφωση παύει να είναι ανάλογη προς την αντίστοιχη τάση (ή σταθερά ελαστικότητας Ε) και είναι ένα μέτρο για την ακαμψία του υλικού. Όσο μεγαλύτερο είναι το Ε, τόσο πιο στιβαρό είναι ένα υλικό. Για τους χάλυβες: Ε=210MPa Όριο ελαστικότητας ονομάζεται το σημείο μέγιστης ελαστικής ενέργειας το οποίο απορροφά το υλικό κατά την δοκιμή πριν την πλαστική παραμόρφωση. Διάγραμμα εφελκυσμού σ ε (συμβατική καμπύλη τάσης παραμόρφωσης) 7

8 Δοκιμή Εφελκυσμού -2 Συμβατικό όριο διαρροής f 0,2 (ή σ p0,2% ): αντιστοιχεί σε μια συμβατική παραμένουσα παραμόρφωση 0,2%. Μέγιστη αντοχή σε εφελκυσμό (ή όριο θραύσης) f t (ή σ Μ ): αντιστοιχεί στην μέγιστη τιμή τάσης η οποία προκαλεί ομοιόμορφη πλαστική παραμόρφωση Ολκιμότητα: ονομάζεται η ικανότητα ενός μετάλλου να παραμορφώνεται πλαστικά. Η ολκιμότητα μετριέται με την παραμένουσα επιμήκυνση μετά από την θραύση ή με τη μείωση της διατομής του δοκιμίου στο σημείο που αποκολλήθηκε (εκλέπτυνση). Η δυσθραυστότητα: εκφράζει την μηχανική ενέργεια που μπορεί να απορροφήσει η μονάδα του όγκου του υλικού μέχρι την θραύση και είναι ίσο με το εμβαδόν κάτω από την καμπύλη τάσης παραμόρφωσης. Η εφελκυστική θραύση χωρίζεται στην όλκιμη και την ψαθυρή, ανάλογα με τον βαθμό πλαστικής παραμόρφωσης που προηγείται της θραύσης. Διάγραμμα εφελκυσμού σ ε (συμβατική καμπύλη τάσης παραμόρφωσης) 8

9 Κανονισμός Τεχνολογίας Χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος (ΚΤΧ 2008) -1 Προδιαγράφει τις ελάχιστες γενικές και ειδικές απαιτήσεις τις οποίες πρέπει να ικανοποιούν οι χάλυβες οπλισμού σκυροδέματος. Οι χάλυβες που αποτελούν αντικείμενο του κανονισμού είναι συγκολλήσιμοι και διακρίνονται σε δύο τεχνικές κατηγορίες: Β500Α και B500C. Σύμφωνα με τον ΚΤΧ 2008 απαγορεύεται η θέση σε ελεύθερη κυκλοφορία και ανάλωση, καθώς και η διάθεση και πώληση χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος, που δεν ανταποκρίνονται σε μία από τις τεχνικές κατηγορίες B500A και B500C, και δεν συνοδεύονται από πιστοποιητικά ελέγχου των τεχνικών χαρακτηριστικών ή πιστοποιητικά συμμόρφωσης. 9

10 Κανονισμός Τεχνολογίας Χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος (ΚΤΧ 2008) -2 Οι δοκιμές που διενεργούνται και οι αντίστοιχες ιδιότητες που ελέγχονται είναι: Μέτρηση διαστάσεων και ανηγμένης μάζας. Προσδιορισμός γεωμετρικών χαρακτηριστικών της επιφάνειας και των νευρώσεων. Δοκιμή εφελκυσμού Δοκιμή αναδίπλωσης Χημική ανάλυση Δοκιμή διάτμησης σταυρωτών συγκολλήσεων πλεγμάτων. Δοκιμή κόπωσης 10

11 Συμβολισμοί Μεγεθών ΚΤΧ 2008 Σύμβολο Α Α act Χ k d (ή Φ) ε u ε 5 Σημασία Ονομαστική διατομή Πραγματική διατομή Χαρακτηριστική τιμή του μεγέθους Χ Ονομαστική διάμετρος Συνολική ανηγμένη παραμόρφωση (επιμήκυνση) στο μέγιστο φορτίο Ανηγμένη παραμόρφωση μετά τη θραύση, μετρούμενη σε μήκος 5d στην περιοχή θραύσης (κατά τα καταργηθέντα Πρότυπα ΕΛΟΤ 959 και ΕΛΟΤ 971) Ε Μέτρο ελαστικότητας f t Εφελκυστική αντοχή χάλυβα f y Όριο διαρροής χάλυβα f 0,2 Συμβατικό όριο διαρροής για παραμένουσα παραμόρφωση ε res =0,2% Πραγματικό όριο διαρροής χάλυβα Ονομαστικό όριο διαρροής χάλυβα Τ Θερμοκρασία f y,act f y,nom 11

12 Ορισμοί -1 Χάλυβας: Κράμα σιδήρου-άνθρακα (Fe-C) με περιεκτικότητα σε άνθρακα έως 2% και προσθήκες άλλων στοιχείων. Χάλυβας οπλισμού με έγγλυφες αυλακώσεις: Χάλυβας οπλισμού με καθορισμένες αυλακώσεις, ομοιόμορφα κατανεμημένες κατά μήκος. Ολκή (drawing): Ψυχρή κατεργασία μιας ράβδου από χάλυβα η οποία ελκόμενη διέρχεται μέσα από κατάλληλη μήτρα, με αποτέλεσμα τη μείωση της διατομής και συνακόλουθη αύξηση της αντοχής. Έλαση (rolling): Διαδικασία διαμόρφωσης εν θερμώ ή εν ψυχρώ ενός μεταλλικού αντικειμένου με τη χρήση αντίρροπα περιστρεφόμενων κυλίνδρων. Παρτίδα ελέγχου: Ποσότητα χάλυβα οπλισμού σκυροδέματος της ίδιας διατομής, προερχομένη από την ίδια χύτευση, σε ευθύγραμμες ράβδους ή κουλούρες, που έχει παραχθεί από την ίδια μονάδα παραγωγής και προσφέρεται για εξέταση οποιαδήποτε στιγμή. 12

13 Ορισμοί -2 Ονομαστικές διάμετροι, d (ή Φ): Τυποποιημένες διάμετροι χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος τις οποίες δέχεται ο παρών Κανονισμός Ονομαστική διατομή, Α: Το εμβαδόν πλήρους κυκλικής διατομής, διαμέτρου ίσης με την ονομαστική. Πραγματική διατομή, Α act : Το εμβαδόν της επιφάνειας υποθετικής κυκλικής διατομής μιας ράβδου ίσου μήκους και ίσου βάρους με το δεδομένο δοκίμιο. Η πραγματική διατομή υπολογίζεται από τμήμα ράβδου μήκους l και μάζας m, και από την πυκνότητα., d, του χάλυβα σύμφωνα με τη σχέση: Α act =127,4m/l όπου: Α act η πραγματική διατομή σε mm 2, m η μάζα σε g, l το μήκος σε mm. 13

14 Ορισμοί -3 Ονομαστική μάζα ανά μέτρο μήκους: H μάζα ανά μέτρο μήκους, η οποία υπολογίζεται από την ονομαστική διατομή και την πυκνότητα του χάλυβα (η οποία λαμβάνεται ίση με 7850 kg/m 3 ). Χαρακτηριστική τιμή μεγέθους, Χ k : Η τιμή του μεγέθους πάνω ή κάτω από την οποία αναμένεται να βρεθεί ποσοστό p όλων των τιμών σε έναν υποθετικό έλεγχο με άπειρα δοκίμια. Στο πλαίσιο του παρόντος Κανονισμού, ως χαρακτηριστική τιμή ορίζεται η τιμή πάνω από την οποία υπάρχει πιθανότητα "α" να βρεθεί ποσοστό p των τιμών. Ελάχιστη τιμή: Η τιμή κάτω από την οποία δεν πρέπει να βρεθεί καμία τιμή δοκιμής. 14

15 Ορισμοί -4 Μέγιστη τιμή: Η τιμή πάνω από την οποία δεν πρέπει να βρεθεί καμία τιμή δοκιμής. Συμβατικό όριο διαρροής, f 0,2 : Η τάση που αντιστοιχεί σε παραμένουσα παραμόρφωση, μετά την αποφόρτιση, ίση με ε res =0,2%. Εφελκυστική αντοχή, f t : Η τάση που αντιστοιχεί στο μέγιστο φορτίο. 15

16 Ορισμοί -5 Πλαστιμότητα: Η ικανότητα ενός φορέα ή μιας διατομής ή μιας κρίσιμης περιοχής στοιχείου από οπλισμένο σκυρόδεμα να αποκρίνεται με μεγάλες μετελαστικές παραμορφώσεις, χωρίς σημαντική μείωση της φέρουσας ικανότητας. Η ολκιμότητα είναι ιδιότητα του υλικού, ενώ η πλαστιμότητα είναι ιδιότητα μιας διατομής ή μιας κρίσιμης περιοχής ή ενός δομικού στοιχείου ή ολόκληρου δομήματος από οπλισμένο σκυρόδεμα. Η ολκιμότητα του χάλυβα είναι μια από τις προϋποθέσεις για να αποκτήσει πλαστιμότητα ένα στοιχείο από οπλισμένο σκυρόδεμα. 16

17 Τέλος Ενότητας 17