مقاله تحلیلی: منحنی تنش – کرنش آرماتورهای فولادی

منحنی تنش – کرنش، رفتار آرماتورهای فولادی در معرض بار را توصیف می‌کند. این منحنی با آزمایش نمونه‌های فولادی ایجاد می‌شود. یک نمونه آرماتور فولادی در دستگاه آزمایش به‌تدریج تا زمانی که بشکند، کشیده می‌شود و تنش و کرنش متناظر با آن ثبت می‌شود. سپس تنش‌ها در محور عمودی و کرنش ناشی از این تنش‌ها در محور افقی ترسیم می‌شوند.

سه‌نقطه مهم در منحنی تنش – کرنش وجود دارد که نشان‌دهنده مراحل مختلفی است که نمونه، قبل از شکست از آن‌ها عبور می‌کند. درک منحنی تنش – کرنش برای درک پاسخ آرماتورهای فولادی در معرض بار اعمالی اهمیت زیادی دارد.

وقتی نمونه فولادی تحت بار قرار می‌گیرد مانند یک ماده الاستیک عمل می‌کند؛ یعنی تنش و کرنش رابطه خطی با هم دارند. با افزایش بار، نمونه تناسب خود را از دست می‌دهد و در نهایت به نقطه تسلیم می‌رسد. اگر بار باز هم بعد از نقطه جاری شده افزایش پیدا کند، آرماتور فولادی سخت شدگی تنش را تجربه کرده و می‌تواند تنش بیشتری را تحمل کند. پس از آن نمونه به نقطه شکست می‌رسد.

منحنی تنش – کرنش آرماتورهای فولادی

وقتی نمونه فولادی تحت بار قرار می‌گیرد، چندین مرحله ازجمله مرحله الاستیک، نقطه جاری شدن و شکست را تجربه می‌کند. مراحل مهم دیاگرام تنش – کرنش در شکل زیر نشان داده شده‌اند.

حد نسبت

این مرحله در منحنی تنش کرنش از نقطه اولیه تا نقطه A را شامل می‌شود. در این ناحیه تنش کم است و باعث ایجاد کرنش دائمی نمی‌شود. تنش و کرنش با هم نسبت خطی دارند؛ به‌گونه‌ای که اگر تنش برداشته شود آرماتور به شکل اولیه خود برمی‌گردد.

حد الاستیک

این ناحیه بین نقطه A و B منحنی قرار دارد. وقتی تنش نمونه فولادی افزایش بیشتری پیدا می‌کند، کرنش الاستیک ایجاد می‌شود. در این مرحله تنش و کرنش با هم نسبت خطی ندارند.

نقطه تسلیم

این مهم‌ترین نقطه منحنی تنش – کرنش از نظر طراحی است. این نقطه روی منحنی با حرف B نشان داده شده است و به‌عنوان نقطه شکست در طراحی سازه بتن مسلح در نظر گرفته می‌شود. پس وقتی آرماتور فولادی در عضو بتن مسلح به نقطه تسلیم می‌رسد، عضو شکسته در نظر گرفته می‌شود.

نقطه تسلیم شروع تغییر شکل پلاستیک فولاد است. تنش و کرنش با هم نسبت خطی ندارند. نقطه B نقطه تسلیم بالایی و نقطه C نقطه تسلیم پایینی نامیده می‌شود.

مقاومت نهایی

افزایش بیشتر تنش بعد از نقطه تسلیم، منجر به سخت شدگی کرنش می‌شود که در تصویر از نقطه C تا D را شامل شده و بعد از آن باریک شدگی شروع می‌شود. در هنگام سخت شدگی کرنش، ساختار کریستالی و اتمی مصالح تغییر می‌کند و باعث افزایش مقاومت مصالح در برابر تغییر شکل بیشتر می‌شود. حداکثر عرض دیاگرام تنش – کرنش، یعنی نقطه D، مقاومت نهایی یا مقاومت کششی است.

مقاومت شکست

مقاومت شکست، مقاومتی است که مصالح در آن دچار شکست می‌شوند. این مقاومت همان نقطه E در دیاگرام تنش – کرنش است.

منبع

 نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

 اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.