Ιωάννης ΝΙΚΟΛΑΟΥ 1, Παναγιώτης ΜΑΥΡΟΕΙ ΗΣ 2, Ιωάννης ΠANAΓΙΩΤΟΥΛΙΑΣ 3, Παρασκευάς ΚΟΝΤΗΣ 4

Επίδραση κάµψης και επανευθυγράµµισης στην συµπεριφορά συγκολληµένων ράβδων χαλύβων οπλισµού σκυροδέµατος Effect of bending and straightening on the behavior of welded reinforcing steel bars Ιωάννης ΝΙΚΟΛΑΟΥ 1, Παναγιώτης ΜΑΥΡΟΕΙ ΗΣ 2, Ιωάννης ΠANAΓΙΩΤΟΥΛΙΑΣ 3, Παρασκευάς ΚΟΝΤΗΣ 4 Λέξεις κλειδιά: χάλυβας οπλισµού, συγκόλληση, κάµψη, γήρανση ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Στους ισχύοντες κανονισµούς και πρότυπα περιγράφονται οι απαιτήσεις που αφορούν την κάµψη και επανευθυγράµµιση ράβδων οπλισµού σκυροδέµατος που έχουν συγκολληθεί. Παρ όλα αυτά, στην πράξη συχνά οι κάµψεις εκτελούνται µε µικρότερη διάµετρο ή οι αποστάσεις από τις συγκολλήσεις δεν είναι οι ελάχιστες που προβλέπονται. Σκοπός της εργασίας είναι να εξετάσει την επίδραση της κάµψης σε ράβδους µε συγκολλήσεις όπως προβλέπεται από τα ισχύοντα πρότυπα αλλά και σε δυσµενέστερες περιπτώσεις, όπου δηλαδή χρησιµοποιείται µικρότερης διαµέτρου κυλινδρικό στέλεχος ή οι κάµψεις πραγµατοποιούνται σε µικρότερες αποστάσεις από τις προβλεπόµενες. Η κάµψη ή/και επανευθυγράµµιση των ράβδων γίνεται κατά κανόνα εν ψυχρώ, δηλαδή σε θερµοκρασία περιβάλλοντος και συχνά µεσολαβεί σηµαντικό χρονικό διάστηµα µεταξύ της κάµψης και της επανευθυγράµµισης των ράβδων, γεγονός που συνοδεύεται από φαινόµενα γήρανσης στους χάλυβες. ABSTRACT: Bending and straightening (rebending) of reinforcing steel bars are covered by existing regulations and standards. Nevertheless, in practice bending is performed using smaller mandrel diameters and distances from the welds areas, than predicted. The aim of this paper is to investigate the effect of bending and straightening of cruciform welded bars, according to relevant standards but also when smaller diameter mandrels are used and less distance from welds is kept. Because bending and consequent straightening may be carried out after a significant time period, strain ageing phenomena are also investigated. 1 ρ Μεταλλουργός Μηχ. Ε.Μ.Π., ΧΑΛΥΒΟΥΡΓΙΚΗ ΑΕ, jnikolaou@halyvourgiki.com 2 Μεταλλουργός Μηχ. Ε.Μ.Π., MSc, ΧΑΛΥΒΟΥΡΓΙΚΗ ΑΕ, pmavroeidis@halyvourgiki.com 3 Χηµικός, ΧΑΛΥΒΟΥΡΓΙΚΗ ΑΕ, MSc, jpanagiotoulias@halyvourgiki.com 4 Σπουδαστής, Εργαστήριο Μεταλλογνωσίας, Σχολή Μηχ. Μεταλ./Μεταλλουργών Ε.Μ.Π.. 1

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Με δεδοµένη τη δυσκολία διαµόρφωσης των συνδετήρων σύµφωνα µε τις απαιτήσεις των κατασκευαστικών κανονισµών (ΕΚΩΣ, 2), η κατασκευή τους πραγµατοποιείται σε βιοµηχανική ή ηµι-βιοµηχανική κλίµακα, ώστε να είναι εφικτή η τήρηση των αναγκαίων τεχνικών κανόνων. Η χρησιµοποίηση συγκολλήσεων για την συγκράτηση των συνδετήρων στη θέση τους και την δηµιουργία τρισδιάστατων µορφών, δεν είναι καινούργιο στοιχείο στην οικοδοµική δραστηριότητα στην Ελλάδα. Όλες σχεδόν οι ελληνικές χαλυβουργίες έχουν διατάξεις κατασκευής ηλεκτροσυγκολλητών πλεγµάτων, που στη συνέχεια µε διαδοχικές κάµψεις δηµιουργούν κλωβούς συνδετήρων (µανδύες ή πλέγµατα στύλων). Σύµφωνα µε τους κανονισµούς (ΚΤΧ, 28), η κάµψη ράβδων οπλισµού σκυροδέµατος πρέπει να γίνεται µε ελάχιστη διάµετρο, d, του κυλινδρικού στελέχους (τυµπάνου), έτσι ώστε να αποφεύγεται εξάντληση της παραµόρφωσης θραύσης του χάλυβα και να εξασφαλίζεται η ακεραιότητα του σκυροδέµατος από τις αναπτυσσόµενες τοπικά ισχυρές πιέσεις. Οι ελάχιστες διάµετροι κάµψης για τους χάλυβες B5C λαµβάνονται από τον Πίν. 17.1 του ΕΚΩΣ. Στην περίπτωση κάµψης οπλισµών που έχουν προηγουµένως συγκολληθεί, ανεξαρτήτως του τύπου σύνδεσης, επιτρέπεται υπό τις προϋποθέσεις των σχετικών διατάξεων της παραγράφου 17.2.3.2 του ΕΚΩΣ (2) που αφορούν τις ελάχιστες διαµέτρους των κυλινδρικών στελεχών κάµψης, καθώς και τις ελάχιστες αποστάσεις της συγκόλλησης από την έναρξη της καµπύλωσης των ράβδων. Παρ όλα αυτά στην οικοδοµή, συχνά τα παραπάνω δεν εφαρµόζονται και είτε οι κάµψεις εκτελούνται µε µικρότερη διάµετρο ή οι αποστάσεις από τις συγκολλήσεις δεν είναι οι ελάχιστες που προβλέπονται. Η κάµψη ή/και επανευθυγράµµιση των ράβδων γίνεται κατά κανόνα εν ψυχρώ, δηλαδή πρακτικά σε θερµοκρασία περιβάλλοντος (ιδίως για ράβδους µικρής διαµέτρου) (ΚΤΧ, 28). Πολλές φορές µάλιστα µεσολαβεί σηµαντικό χρονικό διάστηµα µεταξύ της κάµψης και της επανευθυγράµµισης των ράβδων (κάµψη και επανευθυγράµµιση αναµονών τελευταίου ορόφου, προσωρινή κάµψη ράβδων οπλισµού σε µια στάθµη εργασίας, µέχρις ότου γίνει σκυροδέτηση επόµενης στάθµης κ.λ.π.). Αυτό σηµαίνει ότι στις πιθανές επιπτώσεις στην συµπεριφορά του υλικού πρέπει να συνυπολογιστούν και προβλήµατα που συνδέονται µε φαινόµενα γήρανσης (Restrepo, 1999). Για τους παραπάνω λόγους, γενικώς, απαγορεύεται η κάµψη καθώς και η επανευθυγράµµιση καµφθείσας ράβδου, διότι οδηγεί σε ακόµη µεγαλύτερη υποβάθµιση των µηχανικών χαρακτηριστικών, που είχε προκληθεί µε την προηγηθείσα κάµψη. Όπως όµως επισηµαίνεται στον ίδιο τον Κανονισµό (ΚΤΧ, 28), σε ορισµένες περιπτώσεις, στην πράξη, ενδέχεται να είναι αναγκαία η κάµψη µε φλόγα ή η επανευθυγράµµιση καµφθείσας ράβδου και δίνονται για το λόγο αυτό σχετικές οδηγίες. Σκοπός της εργασίας είναι να εξετάσει την επίδραση διαδοχικών κάµψεων και επανευθυγραµµίσεων σε ράβδους µε συγκολλήσεις όπως προβλέπεται από τα 2

ισχύοντα πρότυπα αλλά και σε δυσµενέστερες περιπτώσεις, όπου δηλαδή χρησιµοποιείται µικρότερης διαµέτρου κυλινδρικό στέλεχος ή οι κάµψεις πραγµατοποιούνται σε µικρότερες αποστάσεις από τις προβλεπόµενες, ακόµα και πάνω στην συγκόλληση σε συνδυασµό µε φαινόµενα γήρανσης που ενδέχεται να εµφανίζονται. Η διερεύνηση έχει ιδιαίτερη σηµασία, καθώς οι προβλέψεις των κανονισµών στηρίζονται σε δεδοµένα συµπεριφοράς για χάλυβες διαφορετικής συσχέτισης αντοχών-ολκιµότητας, από αυτή που προϋποθέτουν οι χάλυβες τεχνικής κατηγορίας B5C που ορίζει το πρότυπο ΕΛΟΤ 1421-3 (25). 2. ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ Η πειραµατική εξέταση περιλαµβάνει χάλυβες οπλισµού θερµής έλασης µε άµεση εν σειρά διαδικασία θερµικής κατεργασίας, τεχνικής κατηγορίας B5C (ΕΛΟΤ 1421-3, 25) και διαµέτρου Φ1 mm, που έχουν στο µήκος τους σταυρωτές συγκολλήσεις ηλεκτρικής αντίστασης. Τυπική χηµική σύσταση και τα µηχανικά χαρακτηριστικά δίνονται στον Πίνακα 1. Πίνακας 1. Χηµική σύνθεση και µηχανικά χαρακτηριστικά των υπό εξέταση χαλύβων οπλισµού. Χηµική Σύσταση % κ.β. C Mn Si Ni Cr Cu S P V Mo N Ceq,23 1,6,25,8,5,39,27,9,2,17,9, ιάµετρος D (mm) Όριο ιαρροής Re (MPa) Μηχανικά Χαρακτηριστικά Εφελκ. Αντοχή Rm (MPa) Rm / Re Re,act/Re,nom Παραµόρφωση Agt (%) 1 542 648 1,2 1,8 12,9 Εξετάσθηκε η κάµψη συγκολληµένων ράβδων µε κυλινδρικά στελέχη διαφορετικής διαµέτρου (, και ) και σε διαφορετικές αποστάσεις από την συγκόλληση (,, και ). Οι διαστάσεις αναφέρονται ως συνάρτηση της διαµέτρου, d, των ράβδων, για λόγους αντιστοίχησης µε τα σχετικά πρότυπα. Επίσης εξετάσθηκε η επίδραση γήρανσης µετά τις κάµψεις ή/και µετά τις επανευθυγραµµίσεις. Συνοπτικά, τα διαδοχικά στάδια που ακολουθήθηκαν παρουσιάζονται στον Πίνακα 2 (Babaei, 1991). Τα δοκίµια µπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε 6 οµάδες και σε κάθε περίπτωση ελεγχθήκαν 3 δοκίµια (συνολικά 216 δοκίµια). Η κάµψη των δοκιµίων πραγµατοποιήθηκε σε κατάλληλη µηχανική διάταξη (Σχήµα 1), στην οποία υπήρχε η δυνατότητα προσαρµογής της διαµέτρου του κυλινδρικού στελέχους (d) και ήταν δυνατή στην συνέχεια η ευθυγράµµιση των καµφθέντων ράβδων µε µηχανή εφελκυσµού (και επανάληψη του κύκλου εφόσον απαιτείται)(hopkins, 28). Σύµφωνα και µε τον Πίνακα 2, ορισµένες οµάδες υποβλήθηκαν σε συγκεκριµένα στάδια σε τεχνητή γήρανση (θέρµανση στους 3

o C για µία ώρα). Σε όλες τις περιπτώσεις οι ράβδοι συγκράτησης και οι συγκολλήσεις ήταν προς την εσωτερική πλευρά των κάµψεων. Με την ολοκλήρωση των κάµψεων, επανευθυγραµµίσεων και γηράνσεων, κατά περίπτωση, όλα τα δοκίµια εξετάσθηκαν µακροσκοπικά για τυχούσες ρωγµές και θραύσεις. Τέλος, όλα τα δοκίµια (πλην αυτών που είχαν υποστεί θραύση κατά την κάµψη / επανευθυγράµµιση) υποβλήθηκαν σε δοκιµή εφελκυσµού όπου και προσδιορίσθηκαν τα µηχανικά χαρακτηριστικά τους. Πίνακας 2. Περιγραφή πειραµατικής διαδικασίας. ιαδοχικά Στάδια Πειραµατκής ιαδικασίας 1ος Κύκλος 2ος Κύκλος Α/Α Σύντοµη Περιγραφή Κάµψη* Γήρανση Ευθυγράµµιση Γήρανση Κάµψη* Γήρανση Ευθυγράµµιση Γήρανση οκ. Εφελ/σµού 1 Κάµψη / Χωρίς Γήρανση 2 Κάµψη / Γήρανση 3 Κάµψη / 2 Γηράνσεις 4 2 Κάµψεις / Χωρίς Γήρανση 5 2 Κάµψεις / Γήρανση 6 2 Κάµψεις / 2 Γηράνσεις * Κάµψη µε στελέχη διαφόρων διαµέτρων (, και ) και αποστάσεις από την συγκόλληση (,, και ) Σχήµα 1. Πειραµατική διάταξη κάµψης ράβδων. 3. ΣΥΖΗΤΗΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ 3.1 Οπτικός Έλεγχος είκτης Αστοχίας Σύµφωνα µε την παράγραφο 8.5.3.1 του ΚΤΧ 28, κατά τον οπτικό έλεγχο δεν πρέπει να εµφανίζονται ρωγµές µετά την κάµψη. Η απαίτηση αυτή επιβεβαιώνεται για όλες τις περιπτώσεις και για όλα τα δοκίµια που ελέγχθηκαν µετά από την πρώτη κάµψη. Παρ όλα αυτά, κατά την ευθυγράµµιση καµφθεισών ράβδων (µε ή χωρίς γήρανση) ανάλογα µε την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους κάµψης και της απόστασης από την συγκόλληση, παρατηρούνται ρωγµές ή ακόµα και θραύσεις των ράβδων. Μια τυπική µακροσκοπική εικόνα των περιοχών κάµψης δίνεται στο Σχήµα 2. Τα αποτελέσµατα του οπτικού ελέγχου οµαδοποιήθηκαν σε 4 κατηγορίες, σύµφωνα µε το Σχήµα 2, δηλαδή α) εµφάνιση ρωγµών µικρής έκτασης, β) δηµιουργία µεγαλύτερων ρωγµών, γ) ανάπτυξη ενός κυρίως ρήγµατος και δ) 4

πλήρη αστοχία (θραύση). Ανάλογα µε το πλήθος των δοκιµίων που εµπίπτουν στην κάθε κατηγορία, καθορίσθηκε ο είκτης Αστοχίας (%), ο οποίος και παρουσιάζεται στα Σχήµατα 3-8. Κατ αντιστοιχία µε την τυπική όψη των περιοχών κάµψης (Σχήµα 2), ο είκτης Αστοχίας εκφράζει την αντιπροσωπευτική συµπεριφορά των τριών (3) δοκιµίων αναλυτικά για κάθε διάµετρο κυλινδρικού στελέχους κάµψης και ανάλογα µε την απόσταση κάµψης από την συγκόλληση, πριν τις δοκιµές εφελκυσµού. Στα διαγράµµατα, δίνεται επίσης και η εικόνα σε µεγάλη απόσταση από την συγκόλληση (8d), προκειµένου να είναι εφικτή η σύγκριση µε τις συγκολληµένες ράβδους. Σχήµα 2. Τυπικές µακροσκοπικές φωτογραφίες όπου φαίνεται η προοδευτική επιβάρυνση των ράβδων µετά από κάµψη και ευθυγράµµιση: α) εµφάνιση ρωγµών µικρής έκτασης, β) δηµιουργία µεγαλύτερων ρωγµών, γ) ανάπτυξη ενός κυρίως ρήγµατος και δ) πλήρη αστοχία (θραύση). Βάσει των παραπάνω, αποδεικνύεται ότι όσο µετακινούµαστε µακριά από την περιοχή συγκόλλησης (από σε ) µειώνεται η αρνητική επίπτωση της κάµψης (και άρα µειώνεται και ο είκτης Αστοχίας) ανεξάρτητα από τη διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους που χρησιµοποιείται. Σε σχέση µε την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους αποδεικνύεται ότι αύξηση της διαµέτρου του στελέχους συνοδεύεται µε µείωση της επιβάρυνσης. Κάµψη σε απόσταση από την συγκόλληση µε διάµετρο κυλινδρικού στελέχους οδηγεί στα βέλτιστα αποτελέσµατα για όλες τις περιπτώσεις που εξετάσθηκαν. Κάµψη µε αυτές τις «βέλτιστες» συνθήκες, ουσιαστικά ταυτίζεται όπως φαίνεται µε την εικόνα που εµφανίζει µια ράβδος που έχει καµφθεί µακριά από την συγκόλληση (8d) κάτι το οποίο σηµαίνει ότι οι ρωγµές που αναπτύσσονται στα υλικά για δεδοµένα κυλινδρικά στελέχη (, και ) και για τις εξεταζόµενες αποστάσεις από την συγκόλληση ( - 8d) είναι ανεξάρτητες από την παρουσία ή µη συγκόλλησης. Σύγκριση των διαγραµµάτων που αφορούν τον αριθµό κάµψεων (Σχήµατα 3-4, 5-6, 7-8) δείχνει ότι η επιβολή ενός πρόσθετου κύκλου κάµψης και επανευθυγράµµισης, οδηγεί σε σηµαντική υποβάθµιση για διάµετρο κυλινδρικού στελέχους µέχρι, ενώ για µεγαλύτερες διαµέτρους στελεχών κάµψης η διαφορά είναι σαφώς µικρότερη. Παρόµοια εικόνα εµφανίζει η σύγκριση ενός (1) και δύο (2) κύκλων τεχνητής γήρανσης. Η επιβολή µιας ακόµα γήρανσης, που πρακτικά σηµαίνει την διέλευση σηµαντικού χρονικού διαστήµατος πριν την επανευθυγράµµιση η/και την δεύτερη κάµψη, επιφέρει για διαµέτρους στελεχών κάµψης µέχρι σηµαντική υποβάθµιση και δηµιουργία εντονότερων ρωγµών στις ράβδους. Για µεγαλύτερες διαµέτρους στελεχών κάµψης (>) η διαφορά αυτή είναι µικρότερη. 5

είκτης Αστοχίας (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Απόσταση κάµψης - συγκόλλησης 8d Σχήµα 3. είκτης αστοχίας ράβδων (%) ανάλογα µε την απόσταση κάµψης από την συγκόλληση και την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους κάµψης για δοκίµια µετά από κάµψη χωρίς γήρανση (βλ. Πίνακα 2, Α/Α:1, Κάµψη / Χωρίς Γήρανση). είκτης Αστοχίας (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 64 48 55 Απόσταση κάµψης - συγκόλλησης 8d Κυλ. στέλεχος Σχήµα 4. είκτης αστοχίας ράβδων ανάλογα µε την απόσταση κάµψης από την συγκόλληση και την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους κάµψης για δοκίµια µετά από 2 κάµψεις χωρίς γήρανση (βλ. Πίνακα 2, Α/Α:4, 2 Κάµψεις / Χωρίς Γήρανση). 6

είκτης Αστοχίας (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Απόσταση κάµψης - συγκόλλησης 8d Σχήµα 5. είκτης αστοχίας ράβδων (%) ανάλογα µε την απόσταση κάµψης από την συγκόλληση και την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους κάµψης για δοκίµια µετά από κάµψη και γήρανση (βλ. Πίνακα 2, Α/Α:2, Κάµψη / Γήρανση). είκτης Αστοχίας (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 64 48 47 1 Απόσταση κάµψης - συγκόλλησης 8d Σχήµα 6. είκτης αστοχίας ράβδων ανάλογα µε την απόσταση κάµψης από την συγκόλληση και την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους κάµψης για δοκίµια µετά από 2 κάµψεις και γήρανση (βλ. Πίνακα 2, Α/Α:5, 2 Κάµψεις / Γήρανση). 7

είκτης Αστοχίας (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 55 55 5 55 5 5 Απόσταση κάµψης - συγκόλλησης 8d Σχήµα 7. είκτης αστοχίας ράβδων (%) ανάλογα µε την απόσταση κάµψης από την συγκόλληση και την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους κάµψης για δοκίµια µετά από κάµψη και 2 γηράνσεις (βλ. Πίνακα 2, Α/Α:3, Κάµψη / 2 Γηράνσεις). είκτης Αστοχίας (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 59 55 5 5 8d Σχήµα 8. είκτης αστοχίας ράβδων (%) ανάλογα µε την απόσταση κάµψης από την συγκόλληση και την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους κάµψης για δοκίµια µετά από 2 κάµψεις και 2 γηράνσεις (βλ. Πίνακα 2, Α/Α:6, 2 Κάµψεις / 2 Γηράνσεις). 8

3.2 Μηχανικά Χαρακτηριστικά Στην παρούσα εργασία εξετάζεται µια σειρά παραµέτρων που επιδρούν µε διαφορετικό τρόπο στα µηχανικά χαρακτηριστικά των δοκιµίων και συνοψίζονται παρακάτω: ιάµετρος κυλινδρικού στελέχους κάµψης. Απόσταση κάµψεων από τις συγκολλήσεις. Τεχνητή γήρανση, που προσεγγίζει µεταβολές στο υλικό που σχετίζονται µε την πάροδο σηµαντικού χρόνου µεταξύ των κάµψεων και επανευθυγραµµίσεων. Αριθµός κάµψεων και επανευθυγραµµίσεων. Σχήµα 9. Εφελκυστική αντοχή συγκολληµένων ράβδων ανάλογα µε την απόσταση κάµψης από την συγκόλληση και την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους κάµψης µετά από α) Κάµψη / Χωρίς Γήρανση, Α/Α: 1, β) Κάµψη και Γήρανση, Α/Α: 2 και γ) 2 Κάµψεις και Γήρανση, Α/Α: 5, βλ. Πίνακα 2. 9

Η κάθε παράµετρος ξεχωριστά αναµένεται να έχει την εξής επίδραση: Είναι γνωστό ότι µείωση της διαµέτρου του τυµπάνου αυξάνει, στην περιοχή κάµψης, την σκλήρωση του υλικού (λόγω ενδοτράχυνσης) και άρα την αντοχή του αλλά µειώνει την αποµένουσα ολκιµότητα (Babaei, 1991). Η παρουσία συγκολλήσεων στην περιοχή κάµψης, για δεδοµένη διάµετρο κυλινδρικού στελέχους, αυξάνει την συγκέντρωση τάσεων κοντά στην περιοχή της συγκόλλησης. Η γήρανση προκαλεί αύξηση της αντοχής και µείωση της ολκιµότητας των χαλύβων και εξαρτάται, για δεδοµένη χηµική σύσταση, τόσο από την προηγούµενη πλαστική παραµόρφωση της περιοχής. Στην περίπτωση δε της τεχνητής γήρανσης, ο χρόνος παραµονής στην θερµοκρασία γήρανσης επηρεάζει σε µεγαλύτερο βαθµό τα µηχανικά χαρακτηριστικά (Erasmus, 1977). Όπως είναι λογικό, ο αριθµός και το µέγεθος των ρωγµών που εµφανίζονται στις ράβδους αυξάνεται όσο αυξάνεται και ο αριθµός των κάµψεων. Η ύπαρξη ρωγµών στο υλικό, µειώνει την φέρουσα ικανότητα λόγω µείωσης της διαθέσιµης ωφέλιµης διατοµής της ράβδου µε συνακόλουθη απότοµη πτώση της ολκιµότητας λόγω παρουσίας εστιών συγκέντρωσης τάσεων στο υλικό (Babaei, 1991). Από τα παραπάνω γίνεται φανερό ότι ορισµένοι παράγοντες συνεισφέρουν στην αύξηση της αντοχής (κάµψη µε µικρότερη διάµετρο κυλινδρικού στελέχους, µεγαλύτερη απόσταση από την περιοχή συγκόλλησης, γήρανση) των ράβδων ενώ άλλοι στην µείωση λόγω εξασθένισης του υλικού (ανάπτυξη ρωγµών, παρουσία συγκόλλησης). Η πρόταση επιβεβαιώνεται από τα πειραµατικά αποτελέσµατα που αφορούν στην εφελκυστική αντοχή των ράβδων που έχουν υποστεί κάµψη ή/και γήρανση, όπως φαίνεται στο Σχήµα 9. Παρουσιάζονται αποτελέσµατα που έχουν και το µεγαλύτερο πρακτικό ενδιαφέρον: α) µετά από κάµψη χωρίς γήρανση που προσεγγίζει την επανευθυγράµµιση αµέσως µετά την κάµψη, β) µετά από κάµψη και γήρανση που προσεγγίζει την επανευθυγράµµιση καµφθείσας ράβδου µετά από σηµαντικό χρονικό διάστηµα και γ) µετά από δύο κάµψεις και γήρανση που προσεγγίζει την επανευθυγράµµιση µετά από δύο κάµψεις µεταξύ των οποίων παρεµβάλλεται σηµαντικό χρονικό διάστηµα. Ανεξάρτητα από την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους κάµψης, για αποστάσεις από την συγκόλληση µικρότερη από, παρατηρείται µειωµένη αντοχή σε σχέση µε την αρχική. Παρά το γεγονός ότι το υλικό ενδοτραχύνεται περισσότερο µε κάµψη σε µικρά τύµπανα, η ανάπτυξη ρωγµών οδηγεί στην ταχεία εξασθένιση του. Για διάµετρο ίση µε, η σκλήρωση του χάλυβα σε συνδυασµό µε την περαιτέρω αύξηση της αντοχής λόγω γήρανσης (9.β 9.γ) συνοδεύεται µε αύξηση της αντοχής που επικαλύπτει την εξασθένιση λόγω παρουσίας ρωγµών. Με αύξηση τόσο της διαµέτρου του τυµπάνου κάµψης όσο και της απόστασης από την συγκόλληση, τόσο η ενδοτράχυνση του υλικού όσο και τα φαινόµενα γήρανσης εξασθενούν µε αποτέλεσµα να προσεγγίζεται η αρχική αντοχή των ράβδων, µε µικρές µόνο διαφοροποιήσεις που µπορούν να αποδοθούν στην ύπαρξη µικρής έκτασης ρωγµών. 1

Αντιθέτως, η ολκιµότητα των ράβδων στην περιοχή κάµψης, επηρεάζεται πάντα αρνητικά, είτε λόγω σκλήρωσης του υλικού ή παρουσίας «εγκοπών» λόγω ύπαρξης ρωγµών ή συγκολλήσεων. Στο Σχήµα 1, παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα ανάλογα µε την απόσταση κάµψης από την συγκόλληση και την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους κάµψης µετά από διαφορετικούς αριθµούς κάµψης και µε ή χωρίς γήρανση. Σχήµα 1. Ολκιµότητα (Agt) συγκολληµένων ράβδων ανάλογα µε την απόσταση κάµψης από την συγκόλληση και την διάµετρο του κυλινδρικού στελέχους κάµψης µετά από α) Κάµψη / Χωρίς Γήρανση, Α/Α: 1, β) Κάµψη και Γήρανση, Α/Α: 2 και γ) 2 Κάµψεις και Γήρανση, Α/Α: 5, βλ. Πίνακα 2. Οι διακυµάνσεις των τιµών που παρατηρούνται µπορούν να αποδοθούν στους ίδιους παράγοντες που επηρεάζουν και την εφελκυστική αντοχή. Ένα σηµαντικό αποτέλεσµα που προκύπτει είναι ότι η πτώση της ολκιµότητας των ράβδων, στην ευνοϊκότερη περίπτωση φθάνει περίπου το % ανεξάρτητα από την παρουσία 11

συγκόλλησης και βρίσκεται σε πλήρη συµφωνία µε τον είκτη Αστοχίας (Σχήµατα 3-8) που προκύπτει από τον οπτικό έλεγχο των δοκιµίων. Η αποµένουσα ικανότητα παραµόρφωσης, παραµένει σχετικά υψηλή (~7%) και οφείλεται στην υψηλές αρχικές τιµές των χαλύβων (Αgt = 12,9 %). 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σκοπός της εργασίας είναι να εξετάσει την επίδραση της κάµψης σε ράβδους µε συγκολλήσεις όπως προβλέπεται από τα ισχύοντα πρότυπα αλλά και σε δυσµενέστερες περιπτώσεις. Περιλαµβάνεται η επίδραση της γήρανσης και ο αριθµός των κάµψεων/ επανευθυγραµµίσεων που πραγµατοποιούνται. Αποδεικνύεται ότι: όσο η απόσταση της κάµψης από την συγκόλληση αυξάνει τόσο µειώνεται η αρνητική επίπτωση της κάµψης. αύξηση της διαµέτρου του κυλινδρικού στελέχους κάµψης συνοδεύεται µε µείωση της επιβάρυνσης. επανάληψη της κάµψης / επανευθυγράµµισης όσο και η γήρανση επιδρούν αρνητικά. παρά το γεγονός ότι η αντοχή των επανευθυγραµµισµένων ράβδων µπορεί να µην παρουσιάζει σηµαντική πτώση όταν η κάµψη εκτελείται σύµφωνα µε τις προδιαγραφές των προτύπων, η υποβάθµιση της ολκιµότητας ξεπερνάει το %, γεγονός που υποδηλώνει σηµαντική εξασθένιση του υλικού. ιασφάλιση αποτελούν οι υψηλές αρχικές τιµές οµοιόµορφης παραµόρφωσης. ΑΝΑΦΟΡΕΣ Babaei Khossrow, Hawkins Neil, Development of Standard Specifications for Bending/Straightening Concrete Reinforcing Steel, Washington State Transportation Center, April 1991 Erasmus, L. A., and Pussegoda, L.N., Strain age embrittlement of reinforcing steels, New Zealand Engineering, V.32, No 8, 1977, pp 178-183 Hopkins David and Poole Russell, Tests on Micro-alloy and Quenched and Tempered samples available in New Zealand, Department of Building and Housing, Wellington, 28 Restrepo J. I., Crisafulli F. J., Park Robert How harmful is cold bending/straightening of reinforcing bars Concrete International, Vol. 4 (1999) -48 Ελληνικός Κανονισµός Ωπλισµένου Σκυροδέµατος 2, ΕΚΩΣ, 2 ΕΛΟΤ 1421-3: Xάλυβες οπλισµού σκυροδέµατος - Συγκολλήσιµοι χάλυβες Μέρος 3: Τεχνική κατηγορία B5C, 25 Νέος Κανονισµός Τεχνολογίας Χαλύβων Οπλισµού Σκυροδέµατος, ΚΤΧ 28, Αθήνα 28 12