محاسبه مقاومت کششی میلگرد یکی از عوامل کلیدی در تعیین استحکام و دوام سازه‌های بتنی است. این محاسبه نه تنها به ایمنی سازه کمک می‌کند، بلکه می‌تواند بر قیمت انواع مختلف میلگرد نیز نظیر قیمت میلگرد بستر تأثیر بگذارد. با مطالعه ادامه مطلب، می‌توانید به پاسخ سوالات خود در این زمینه دست یابید و تصمیمات بهتری در خرید و استفاده از میلگرد بگیرید.
مقاومت کششی میلگرد چیست؟
مقاومت کششی، یک مفهوم کلیدی در مهندسی مواد است که به توانایی یک جسم در تحمل نیروهای کششی قبل از شکستن اشاره دارد. در مورد میلگرد، مقاومت کششی به حداکثر نیروی کششی که این قطعه فولادی می‌تواند تحمل کند، مربوط می‌شود. واحد اندازه‌گیری این مقاومت، کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع یا نیوتون بر مترمربع است. این عدد، نمایانگر استحکام و شکنندگی میلگرد است.
اصطلاحات دیگری مانند تاو کششی و استحکام کششی نیز برای توصیف همین مفهوم به کار می‌روند. با استفاده از روش‌هایی مانند آلیاژکاری، عملیات حرارتی و سردکاری، می‌توان مقاومت کششی میلگرد را بهبود بخشید. در آزمون‌های کشش، میزان انعطاف‌پذیری یا شکنندگی میلگرد تعیین می‌شود و سپس با واحد پوند بر اینچ‌مربع محاسبه می‌گردد. این مقدار، حاصل تقسیم حداکثر نیروی وارد بر سطح مقطع است. عملیات‌هایی نظیر آلیاژکاری، سردکاری و حرارتی، نقش مهمی در تقویت مقاومت کششی میلگردها ایفا می‌کنند.
| شکل ظاهری | نوع میلگرد | رده سختی | حداقل مقاوت کشش | حداقل مقاومت تسلیم |
| ساده | A-1 | نرم | ۳۶۰ | ۲۴۰ |
| آجدار مارپیچ | A-2 | نیمه سخت | ۵۰۰ | ۳۴۰ |
| آجدار جناغی | A-3 | سخت | ۵۰۰ | ۴۰۰ |
فرمول مقاومت کششی فولاد
مقاومت کششی میلگرد به توانایی آن در تحمل نیروهای کششی بدون شکست اشاره دارد. برای محاسبه مقاومت کششی میلگرد، از فرمول زیر استفاده می‌شود:
در این فرمول:
–σt نشان‌دهنده مقاومت کششی میلگرد است.
-F نیروی کششی اعمال شده بر میلگرد (بر حسب نیوتن یا کیلوگرم-نیرو) است.
– A سطح مقطع میلگرد (بر حسب متر مربع یا سانتی‌متر مربع) است.
این محاسبه به مهندسان کمک می‌کند تا میلگرد مناسب برای پروژه‌های مختلف را انتخاب کنند و همچنین می‌تواند بر قیمت میلگرد بستر تأثیر بگذارد، زیرا میلگردهای با مقاومت بالاتر معمولاً قیمت بیشتری دارند.
ԑ=((L-L0)/L0)*100
این فرمول از قانون هوک گرفته شده است. طبق این قانون میله به صورت خطی تغییر پیدا می‌کند. این علامت (φ) تنش است و تقسیم φ/ε=E که کرنش است بر تنش (ε) مقدار شیب خطی به دست می‌آید.
محاسبه کرنش فولاد
در این فرمول:
- نشان‌دهنده کرنش (strain) است و به صورت درصد بیان می‌شود.
- طول نهایی میلگرد پس از اعمال نیرو است.
- طول اولیه میلگرد قبل از اعمال نیرو است.
این فرمول نشان می‌دهد که چقدر طول میلگرد تحت تأثیر نیرو تغییر کرده است. کرنش به ما کمک می‌کند تا میزان تغییر شکل میلگرد را درک کنیم و در طراحی سازه‌ها از آن استفاده کنیم.
ԑ=((L-L0)/L0)*100
این فرمول از قانون هوک گرفته شده است. طبق این قانون میله به صورت خطی تغییر پیدا می‌کند. این علامت (φ) تنش است و تقسیم φ/ε=E که کرنش است بر تنش (ε) مقدار شیب خطی به دست می‌آید.
کرنش (strain) در میلگرد چیست و چه فرقی با مقاومت کششی دارد؟
کرنش (strain) و مقاومت کششی دو مفهوم متفاوت در مهندسی مواد و مکانیک هستند که هر کدام به جنبه‌های مختلفی از رفتار مواد تحت بارگذاری اشاره دارند.
تعریف کرنش (Strain):
کرنش به میزان تغییر شکل یک ماده تحت تأثیر نیرو اشاره دارد و به صورت نسبت تغییر طول به طول اولیه تعریف می‌شود. کرنش یک کمیت بدون بعد است و معمولاً به صورت درصد بیان می‌شود. فرمول کرنش به صورت زیر است:
تعریف مقاومت کششی (Tensile Strength)
مقاومت کششی به حداکثر نیروی کششی که یک ماده می‌تواند قبل از شکست تحمل کند، اشاره دارد. این مقدار نشان‌دهنده استحکام ماده در برابر نیروهای کششی است و معمولاً بر حسب نیوتن بر متر مربع (پاسکال) یا مگاپاسکال بیان می‌شود.
تفاوت کرنش با مقاومت کششی:
– کرنش به تغییر شکل ماده تحت بارگذاری اشاره دارد و نشان‌دهنده میزان انعطاف‌پذیری یا تغییر شکل‌پذیری ماده است.
– مقاومت کششی به حداکثر نیرویی که ماده می‌تواند تحمل کند بدون اینکه بشکند، اشاره دارد و نشان‌دهنده استحکام ماده است.
در طراحی سازه‌ها، هر دو مفهوم اهمیت دارند؛ کرنش برای درک تغییر شکل و مقاومت کششی برای اطمینان از عدم شکست ماده تحت بارگذاری.
بررسی مقاومت کششی انواع میلگرد
میلگردهای تولیدشده بر اساس استاندارد روسی GOST 5781، به چهار دسته تقسیم می‌شوند: A1، A2، A3 و A4.
گروه A1 شامل میلگردهای ساده و صافی است که دارای کمترین مقاومت کششی در مقایسه با سایر گروه‌ها هستند. این میلگردها با تغییر شکل نسبی ۲۵ درصدی، برای جوشکاری و آهنگری مناسبند.
در گروه A2، میلگردهای آجدار با آج فنری شکل یافت می‌شوند. این نوع میلگرد، با تغییر شکل نسبی حدود ۱۹ درصد، به عنوان میلگرد نیمه‌خشک و نیمه‌نرم شناخته می‌شود و در عملیات خاموت زنی کاربرد دارد.
گروه A3، میلگردهای خشک با بالاترین مقاومت کششی را ارائه می‌دهد. این محصولات با تغییر شکل نسبی ۱۴ درصدی، برای مصارف ساختمانی و عملیات سویل صنعتی ایده‌آل هستند، اما برای جوشکاری و تغییر شکل‌های شدید مناسب نیستند.
جدول مقاومت کششی:
| گروه | نوع | مقاومت کششی ( kg/cm) | تغییر شکل نسبی در زمان گسیختگی |
| A1 | میلگرد ساده | ۳۶۰۰ | ۲۵ درصد |
| A2 | میلگرد آجدار مارپیچ | ۵۰۰۰ | ۱۹ درصد |
| A3 | میلگرد آجدار جناغی | ۶۰۰۰ | ۱۴ درصد |
چرا جدول مقاومت کششی میلگرد اهمیت دارد؟
اهمیت مقاومت کششی میلگرد در جدول مشخصات، موضوعی قابل توجه است. دلیل اصلی این اهمیت، نیاز به تقویت مقاومت کششی بتن است. بتن به عنوان ماده‌ای با مقاومت کششی ضعیف، تحت تأثیر تغییرات دما، نیروهای کششی قابل توجهی را متحمل می‌شود. به همین دلیل، استفاده از مصالحی با مقاومت کششی بالا، مانند میلگرد، می‌تواند به بهبود مقاومت کششی بتن کمک کند.
میلگرد به عنوان یکی از مهم‌ترین مصالح ساختمانی، با داشتن مقاومت کششی بالا، نقش حیاتی در استحکام سازه‌ها ایفا می‌کند. در مواقعی مانند زلزله، طوفان یا حوادث مشابه، این مقاومت کششی بالا تضمین می‌کند که ساختمان در برابر نیروهای خارجی مقاومت کرده و دیرتر دچار تغییر شکل شود به عنوان مثال استفاده از میلگردهای مقاوم در زلزله اخیر اهواز باعث خسارت کمتر به ساختمانها شد. این زلزله در ساعت ۷:۳۲ صبح امروز پنجشنبه ۱۵ آذر، زلزله‌ای به بزرگی ۵.۶ ریشتر و با فاصله‌ای حدود ۲۰ دقیقه و این بار با قدرت ۴.۸ ریشتر، هفتکل و مسجد سلیمان در استان خوزستان را لرزاند. پس از وقوع زلزله نخست، ۱۲ پس‌لرزه با قدرت‌هایی بین ۳.۲ تا ۳.۵ ریشتر بخش‌هایی از این مناطق را لرزاند.
بنابراین، ارائه اطلاعات دقیق در مورد مقاومت کششی توسط تولیدکنندگان، امری ضروری است. مهندسان سازه از این داده‌ها برای محاسبه استحکام کششی و ارزیابی تحمل میلگرد در شرایط مختلف استفاده می‌کنند. این اطلاعات برای تضمین ایمنی و دوام سازه‌ها در برابر نیروهای طبیعی و غیرطبیعی ضروری است.
