آزمایش خستگی میلگرد

شکست خستگی:

آزمایش خستگی میلگرد برای میلگردهای خوابانده شده (فرو برده شده) در بتن مورد استفاده قرار می گیرد که قبلا خم شده اند. وقتی نمونه ای در تست کشش می شکند، تنش معین و مشخصی لازم است تا موجب شکستگی قطعه گردد. با این حال نمونه ای از همان ماده، هنگامی که در معرض بارهای چرخشی یا تناوبی قرار می گیرد، تحت تنش بسیار کمتری خواهد شکست. این نوع شکست به شکست خستگی معروف است.

ساختار فلزها در شکست:

فلزها از دانه های ریزی تشکیل شده اند که صفحات لغزش آن ها در جهات گوناگون قرار دارند. هرگاه تنش به مقدار بحرانی برسد، عمل لغزش روی صفحات بلورین انفرادی رخ خواهد داد. در مرحله اول ممکن است این لغزش اشکالی ایجاد نکند. ولی با تکرار عمل لغزش، ترک های ریزی تشکیل شده و گسترش پیدا می کنند و در نتیجه سطح مقطع عضو نیز کاهش می یابد. به طوری که دیگر توانایی تحمل نیروی وارد شده را نخواهد داشت.
در مرحله نهایی شکست، ساختمان بلورین فلز با قسمت های مجاور ایجاد اصطکاک می کند و گاهی اوقات مقطع نهایی موجب ایجاد اشتباه در نتیجه آزمایش می گردد. زیرا که قطعه به علت ایجاد تبلور مجدد و رشد در جریان کار، دانه های درشت شده و می شکند.
همه این شکست ها به نام شکست های خستگی یا آسیب های خستگی معروف هستند. طراحی قطعاتی که در معرض تنش های متغیری قرار دارند باید براساس معیار خستگی انجام پذیرد. معیار خستگی یا حد تحمل، حداکثر تنشی است که یک فلز بدون شکست در برابر تعداد متعدد و مشخصی از سیکل های تنشی، پایدار می ماند.
در آزمایش های خستگی، معمولا حد تحمل آهن و فولاد ۱۰۰۰۰۰۰۰ سیکل (دور) است، ولی برای آلیاژهای سبک غیرآهنی این مقدار ممکن است پانصد میلیون دور باشد.
سه آزمایش خستگی معروف عبارتند از: آزمایش میله چرخان، آزمایش با میله ارتعاشی و آزمایش خستگی تحت کشش فشار

قطعات اصلی یک ماشین آزمایش خستگی:

• محرک مکانیکی، هیدرولیکی یا مغناطیسی برای وارد کردن سیکل های تکراری تنش به نمونه
• وسیله اندازه گیری تنش های ماکزیمم و مینیمم وارد شده در جریان یک دور
• شمارنده برای نشان دادن تعداد دورهای تنشی وارد شده بر نمونه
• متوقف کننده خودکار ماشین آزمایش، وقتی که نمونه می شکند.

شرایط آزمون:

آزمون خستگی برای میلگردهای فولادی خوابانده شده در بتن، بر روی سه میلگرد با ابعاد ایجاد شده در پائین، حد وسط و بالای محدوده جدول نورد انجام می شود. سپس ابعاد اسمی کوچک (ds ≤8 mm) برای رکاب نمونه های تست شده استفاده می شود. برای این منظور از خم کننده های مورد استفاده در سایت های ساختمانی استفاده می شود.
برای خمش رکاب ها از dbr = 4 × ds و برای میلگردها از dbr = 15 × ds استفاده می شود. در مورد میلگردها، خمش ایجاد شده با روشی انجام می شود که همیشه آج های مورب در کناره، دچار اعوجاج می شوند.
میلگردهای خم شده، پیر سخت می شوند، یعنی تا ۲۵ درجه سانتی گراد گرم شده و نیم ساعت در این دما نگه داشته می شوند تا در دمای محیط سرد گردند. بنابراین اجازه ایجاد هیچ گونه تغییر شکلی در این میلگردها داده نمی شود.
جزئیات و ابعاد این قطعات در شکل های زیر مشاهده می شود.

نمونه آزمایش برای آزمون خستگی میلگردهای خمیده خوابانده شده در بتن با قطر اسمی کمتر از ۱۲ میلی متر

جزییات نمونه آزمایش برای آزمون خستگی میلگردهای خمیده خوابانده شده در بتن با قطر اسمی ۱۲ تا ۱۶ میلی متر

نمونه آزمایش برای آزمون خستگی میلگردهای خمیده خوابانده شده در بتن با قطر اسمی ۲ تا ۲۸ میلی متر

در حین آزمون، تنش فشاری بتن (βs) اساسا تغییر نمی کند و حداقل ۴۰ نیوتن بر میلی متر مربع می باشد. آزمون در فاصله زمانی ۱۴ تا ۶۰ روز از زمان پیر سخت شدن انجام می شود.
تعداد بیشترین سیکل بارگذاری ۲×۱۰۶ خواهد بود. نیروی اعمالی برای انجام آزمون فقط وزن قطعات می باشد و تکرار آزمون از ۳۰۰ بارگذاری در دقیقه نباید تجاوز کند.

تهیه نمونه و روش آزمون:

ابعاد نمونه ها در شکل های بالا آمده است. برای اطمینان از ایجاد لنگرگاه، طول کوتاهی از همان ضخامت نمونه آزمون در زیر موقعیت آزمون برای تقویت نمونه جوش داده خواهد شد. سپس بین میلگردهای طولی به فاصله ۲۵ میلی متر از هر طرف پوشش بتنی ایجاد می شود.
مشخصات بتن مورد استفاده طبق استاندارد عبارت است از:

• سیمان مورد استفاده باید طبقه بندی z35f را براساس استاندارد DIN1164part4 داشته باشد
• چگالی بتن ۳۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب
• اندازه دانه های بتن ۱۶-۰ میلی متر
• نوع انحنا: بازه ۳ براساس استاندارد DIN1045
• لرزاننده معلق مطابق با بتن پلاستیک K2 طبق استاندارد DIN1045

پس از آنکه بتن شکل گرفت، قطعات تست با پوشش تر برای ۷ روز پوشانده می شوند. برای هر قطعه آزمون ۳ مکعب ۲۰ سانتی متری برای مشخص کردن استحکام فشاری در روز آزمون ساخته می شود. آزمون با روشی مشابه بر روی قطعات انجام می پذیرد.
نمونه آزمون باید بر روی محورهای یک غلطک مدور قرار گیرد.
میزان تنش فولاد در شکل های بالا با استفاده از مقدار میانگین محاسبه می شود.

مطالب مرتبط:

آزمون تعیین مقاومت پیوستگی میلگرد

آزمون جوش پذیری میلگرد