مشخصات مکانیکی فولاد مورد استفاده در طراحی سازه

مشخصات مکانیکی فولادی مورد استفاده در طراحی سازه

در مبحث نهم آرماتور های فولادی شامل میلگردها و سیم ها بوده که میلگرد ها از نوع گرم نورد شده و سیم های فولادی از نوع سرد نورد شده می باشند.

آرماتور دو نوع ساده و آجدار داریم.

آرماتورهای مجاز مطابق جدول زیر بر اساس تنش حد تسلیم یا مقاومت تسلیم رده بندی می شوند:

اعداد بعد از S همان f_y یا تنش تسلیم است.

حرف C آخرین سطر جدول به دلیل تغییر در ساختار شیمیایی یا روش ساخت اضافه شده است.

آرماتورها به سه دسته تقسیم می شوند:

• فولاد نرم (S240)
• فولادی نیمه سخت (S340، S350، S400، S420)
• فولاد سخت (S500، S520)

نمودار تنش – کرنش میلگرد با فولاد نرم، مطابق شکل (الف) زیر است که برای طراحی مطابق شکل (ب) در نظر می گیریم. قسمت AB به عنوان پله تسلیم در این نمودار محسوب می شود:

با توجه به نمودار (ب) تنش فولاد (f_s) از روابط زیر استفاده می شود:

مدول الاستیسیته (E_s) برای انواع آرماتورها برابر است با 200000 مگاپاسکال.

E_s = 2 x 10⁵ MPa

ضریب انبساط حرارتی (A)   برای کلیه آرماتورها برابر با :

A = 12 x 10^-6

با افزایش مقدار f_y میلگرد ترد تر شده و شکل پذیری کاهش می یابد.

ویژگی های کششی آرماتورها در روند طراحی، باید مطابق جدول زیر درنظر گرفته شوند:

انتخاب یکی از طول های آزمون A₅ یا A₁₀ کافیه اگر اشاره ای به طول آزمون نشده بود باید A₅ در نظر بگیریم عدد 5 و 10 منظور 5 و 10 برابر قطر آرماتور می باشند.

برای میلگردهایی که قطر اسمی آنها از 32 میلی متر بیشتر است به ازای هر 3 میلیمتر افزایش قطر آرماتور باید 2 درصد A₅ کاهش یابد.

حداکثر کاهش به 4 درصد محدود می شود.

نکات مهم:

• کلیه آرماتورهای طولی و عرضی در سازه های بتن آرمه باید آجدار باشند.

 

• استفاده از آرماتور S240 ساده فقط در دورپیچ ها مجاز است. حتی در آرماتورهای حرارت و سقف ها نیز باید از آرماتور آجدار استفاده کرد. این موضوع از نکات چالش برانگیز مهندسی در ویرایش های قبلی آیین نامه بوده است.

 

• نسبت حداقل مقاومت کششی به تنش تسلیم یعنی  برابر 1.25 است. در آرماتورهای سرد نورد شده 1.03 است. ممکن است برای آرماتور سخت نظیر S500 این موضوع با توجه به کیفیت ساخت برقرار نباشد.

 

• کرنش گسیختگی εcu باید اندازه گیری شود و مقدارش از حداقل جدول بالا کمتر نباشد. برای محاسبه کرنش گسیختگی می توان از نمونه های A₅ و A₁₀ که طول آنها 5 و 10 برابر قطر آرماتور است استفاده کرد. انتخاب یکی کافیه.

 

• ستون حداقل تنش حد تسلیم اعداد f_y برای طراحی و ستون مربوط به مقادیر مقاومت کششی حداقل f_u در اطلاعات طراحی نرم افزاری استفاده میشه.

مثال: در آرماتورهای طولی یک قاب خمشی متوسط، از میلگردهای رده S400 با قطر 22 میلی متر استفاده شده است. نتایج آزمایشگاه نشان می دهد که مقدار _cuɛ برای نمونه A₅ از میلگرد مورد استفاده برابر 0.14 بدست آمده است. استفاده از این میلگردها:

1- غیر مجاز است.

2- مجاز است.

3- به شرط داشتن خم پذیری مناسب مجاز است.

4- به شرط داشتن جوش پذیری مناسب مجاز است.

حل: با توجه به جدول بالا مقدار 0.16 باید باشه که کمتر بدست آمده و غیر مجاز است. گزینه یک صحیح است.

تنش تسلیم f_y مورد استفاده در محاسبات برای آرماتورها

تنش تسلیم به کار برده شده در محاسبات برای آرماتورها توسط طراح سازه، بستگی به مشخصات فولاد مصرفی داشته و براساس نوع کار برد آن نباید از مقادیر داده شده در جدول بالا برای آرماتورهای آجدار و ساده بیشتر باشد.

قبلا فقط از آرماتورهای کلاسیک AII و AIII استفاده میشد که معادل همان S340 و S400  هستند. در ویرایش جدید آیین نامه طراح سازه می تواند از مقادیر بیشتر f_y در موارد مختلف استفاده کند که باعث اقتصادی تر شدن طرح می شود.

مقادیر بالا مقادیر حداکثر f_y هستند به عنوان مثال:

برای پیچش نباید از آرماتور S500 استفاده کنیم چون داخل جدول عدد S420 مجاز است که مقدار حداکثر می باشد.

 

مطلب بعدی: نکات مفهومی روش های تحلیل در آیین نامه

پیج اینستاگرام سیویل 2