ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Δομικών Υλικών Εργαστηριακό Μέρος Ενότητα 4: Δοκιμή Εφελκυσμού Χάλυβα Οπλισμού Σκυροδέματος Ευάγγελος Φουντουκίδης Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε.
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
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
Περιεχόμενα Ενότητας Πειραματικό Μέρος Δεδομένα Μετρήσεις / Υπολογισμοί Έλεγχος Ιδιοτήτων Εφελκυσμού Ζητούμενα 4
Πειραματικό Μέρος 5
Δεδομένα Σύμβολο (μονάδα) Σημασία Τιμή m (g) Μάζα L (mm) Αρχικό ολικό μήκος (πριν τον εφελκυσμό) L o (mm) Αρχικό καταπονούμενο μήκος L o = 15 d ρ (kg/m³) Πυκνότητα ρ χ = 7850 kg/m³ F 0,2 (kn) Δύναμη στο συμβατικό όριο διαρροής F y (kn) Δύναμη στο όριο διαρροής F t (kn) Μέγιστη εφελκυστική δύναμη E (GPa) Μέτρο ελαστικότητας E χ,20 C = 200 GPa 6
Μετρήσεις / Υπολογισμοί -1 Σύμβολο (μονάδα) Σημασία L (mm) τελικό μήκος (μετά τη θραύση) Τιμή A (mm²) ονομαστική διατομή ΚΤΧ Πιν.3.1 d (mm) ονομαστική διάμετρος ΚΤΧ Πιν.3.1(έλεγχος m/l) ΔL πλ (mm) ολική πλαστική επιμήκυνση ΔL πλ =L L=L o -L o f 0,2 (MPa) συμβατικό όριο διαρροής για παραμένουσα παραμόρφωση ε res =0,2% f 0,2 = F 0,2 / A ΔL ολ 0,2 (mm) ολική επιμήκυνση στο συμβατικό από διάγραμμα όριο διαρροής για F 0,2 ΔL πλ πλαστική επιμήκυνση στο συμβατικό 0,2 (mm) όριο διαρροής ΔL πλ 0,2 = 0,2% L o ΔL ελ ελαστική επιμήκυνση στο συμβατικό 0,2 (mm) όριο διαρροής ΔL ελ 0,2 =ΔL ολ πλ 0,2 -ΔL 0,2 7
Μετρήσεις / Υπολογισμοί -2 Σύμβολο (μονάδα) W ελ (J) Σημασία Ελαστικό έργο Τιμή από διάγραμμα W ελ = ½ ΔL 0,2 ελ F 0,2 f y (MPa) Όριο διαρροής f y = F y / A f y,act (MPa) Πραγματικό όριο διαρροής f y,act = F y / A act f y,nom (MPa) f y,act / f y,nom f t (MPa) f t / f y Χαρακτηριστική τιμή ορίου διαρροής Λόγος πραγματικού προς ονομαστικό όριο διαρροής Εφελκυστική αντοχή (=η τάση που αντιστοιχεί στο μέγιστο φορτίο) Λόγος εφελκυστικής αντοχής προς όριο διαρροής ΚΤΧ Πιν.3.3 ΚΤΧ Πιν.3.3 f t = F t / A ΚΤΧ Πιν.3.3 8
Μετρήσεις / Υπολογισμοί -3 Σύμβολο (μονάδα) ΔL t ολ (mm) ΔL t ελ (mm) ΔL t πλ (mm) Σημασία Ολική επιμήκυνση στη μέγιστη εφελκυστική δύναμη Ελαστική επιμήκυνση στη μέγιστη εφελκυστική δύναμη Πλαστική επιμήκυνση στη μέγιστη εφελκυστική δύναμη Τιμή Από διάγραμμα για F t Από διάγραμμα ελ W ελ = ½ ΔL t F t ΔL t πλ = ΔL t ολ ΔL t ελ ε o (%) Ολική ανηγμένη παραμόρφωση ε o = [(L -L)/L o ) 100 ε 5 (%) Ανηγμένη παραμόρφωση μετά τη θραύση, μετρούμενη σε μήκος 5d ε 5 = Δl o /l o = [(l o -l o )/l o ) 100 στην περιοχή θραύσης ε u (%) Ολική ανηγμένη παραμόρφωση στο μέγιστο φορτίο ΚΤΧ Πιν.3.3 ε u (%) θεωρητικό ε u = (ΔL ολ t /L o ) 100 ε u (%) πρακτικό ε u = A g + (f t /E) 100 9
Πίνακες Δεδομένων -1 Ονομαστική διάμετρο και ονομαστική διατομή της ράβδου (Πίνακας 3-1 ΚΤΧ 2008) Ονομ. διάμετρος (mm) Ράβδοι Πεδίο εφαρμογής Κουλούρες και ευθυγραμμισμένα προϊόντα Ηλεκτροσυγκολλη μένα πλέγματα και δικτυώματα Ονομ. διατομή (mm²) Ονομ. μάζα/ μέτρο (kg/m) Ανοχές μάζας/ μέτρο (%) B500C B500Α B500C B500Α B500C 5,0 19,6 0,154 ±6 5,5 23,8 0,187 ±6 6,0 28,3 0,222 ±6 6,5 33,2 0,260 ±6 7,0 38,5 0,302 ±6 7,5 44,2 0,347 ±6 8,0 50,3 0,395 ±6 10,0 78,5 0,617 ±4,5 12,0 113 0,888 ±4,5 14,0 154 1,21 ±4,5 16,0 201 1,58 ±4,5 18,0 254 2,00 ±4,5 20,0 314 2,47 ±4,5 22,0 380 2,98 ±4,5 25,0 491 3,85 ±4,5 28,0 616 4,83 ±4,5 32,0 804 6,31 ±4,5 40,0 1257 9,86 ±4,5 10
Πίνακες Δεδομένων -2 Όρια μηχανικών ιδιοτήτων χαλύβων σε εφελκυσμό κατά ΕΛΟΤ 1421-2 και ΕΛΟΤ 1421-3 (Χαρακτηριστικές τιμές, X k ) (Πίνακας 3-3 ΚΤΧ 2008). Ιδιότητα Τεχνική κατηγορία ποιότητας Β500Α Β500C Όριο διαρροής, f y (MPa) 500 500 Λόγος της πραγματικής προς την ονομαστική τιμή του ορίου διαρροής, f y,act /f y,nom _ 1,25 Λόγος της εφελκυστικής αντοχής προς το όριο διαρροής, f t /f y Συνολική ανηγμένη παραμόρφωση (επιμήκυνση) στο μέγιστο φορτίο ε u (%) 1,05 ( 1,03 για d<6mm) 2,5 ( 2 για d<6mm) 1,15 1,35 7,5 11
Πίνακες Δεδομένων -3 Ελάχιστες και μέγιστες τιμές των ιδιοτήτων σε εφελκυσμό μεμονωμένου δοκιμίου για την κατηγορία χαλύβων B500C κατά ΕΛΟΤ 1421-3 (Πίνακας 4-2 ΚΤΧ-2008) Ιδιότητα Απόλυτο Ελάχιστο Απόλυτο Μέγιστο f y (MPa) 485 - f y,act /f y,nom - 1,27 f t /f y 1,13 1,37 ε u (%) 7-12
Έλεγχος Ιδιοτήτων Εφελκυσμού -1 Σύμφωνα με τον κανονισμό ελέγχονται τρία δοκίμια, από τρία διαφορετικά δείγματα μιας παρτίδας. Τα δοκίμια πρέπει να ικανοποιούν τις απαιτήσεις της παραγράφου 1.4.2. Αν και τα τρία αποτελέσματα των δοκιμών ικανοποιούν τις τιμές του Πίνακα 3-3 του ΚΤΧ, τότε η παρτίδα θεωρείται ότι ικανοποιεί τις απαιτήσεις του παρόντος Κανονισμού. Αν έστω και ένα δοκίμιο δεν ικανοποιεί τις απαιτήσεις, λαμβάνονται δέκα επί πλέον δοκίμια από διαφορετικά δείγματα της ίδιας παρτίδας, για τα οποία θα πρέπει να ισχύει το ένα από τα δύο παρακάτω κριτήρια (Α ή Β): 13
Έλεγχος Ιδιοτήτων Εφελκυσμού -2 Α. Κάθε μεμονωμένη τιμή θα πρέπει να ικανοποιεί τις απαιτήσεις που καθορίζονται στον Πίνακα 3-3 ΚΤΧ. Σε διαφορετική περίπτωση πρέπει να ικανοποιείται το κριτήριο Β ή Β. Θα ικανοποιούνται ταυτόχρονα οι απαιτήσεις των παρακάτω εδαφίων Ι και ΙΙ: 14
Έλεγχος Ιδιοτήτων Εφελκυσμού -3 Ι) Για την μέση τιμή, m, των δέκα δοκιμίων: α) Όταν η ιδιότητα έχει κατώτερο όριο, θα πρέπει να ισχύει: m x k + a Όπου x k η χαρακτηριστική τιμή (βλ. Πίνακα 3-3) και a=10 MPa για το f y, και 0 για τα f t /f y και ε u β) Όταν η ιδιότητα έχει ανώτερο όριο, θα πρέπει να ισχύει: m x k a όπου x k η χαρακτηριστική τιμή (βλ. Πίνακα 3-3 ) και a=0,02 για το f y,act /f y,nom και 0 για το f t /f y 15
Έλεγχος Ιδιοτήτων Εφελκυσμού -4 ΙΙ) Κάθε μεμονωμένη τιμή θα πρέπει να ικανοποιεί τις απαιτήσεις που καθορίζονται στον πίνακα Α.3.8 του παραρτήματος. Στην αντίθετη περίπτωση η παρτίδα απορρίπτεται. 16
Ζητούμενα 1. Να περιγραφούν πλήρως τα πρωτογενή μεγέθη με παραπομπές σε σχήματα, πίνακες ή διαγράμματα, και έπειτα να υπολογιστούν τα παράγωγα μεγέθη. 2. Να παρουσιαστούν ξεχωριστά τα δεδομένα, τα μετρούμενα μεγέθη και τα υπολογισμένα μεγέθη, και να αποτυπωθούν σε ξεχωριστούς πίνακες, σύμφωνα με τους κανόνες δομής ενός φύλλου έργου. 3. Να πραγματοποιηθεί έλεγχος συμμόρφωσης παρτίδας χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος B500C, για δέκα δοκίμια, βάσει της παραγράφου 4.5.4 του ΚΤΧ 2008. 17
Τέλος Ενότητας 18