۱-۵-۳-۲ میلگردهای فولادی (آرماتورها)
میلگردهای فولادی باید تمیز و عاری از پوستههای رنگ، روغن، گرد و خاک و هر نوع آلودگی دیگر باشند، زیرا این آلودگیها سبب کاهش چسبندگی بین بتن و آرماتور میشود. استفاده از میلگردهای زنگزده و پوسته پوسته شده مجاز نیست، مگر این که با برس زدن یا ماسه پاشی کاملاً تمیز شوند. در این صورت چنانچه سطح مقطع آرماتور ضعیف شده باشد، سطح مقطع واقعی ضعیف شده، باید در محاسبات مورد استفاده قرار گیرد. مقطع آرماتور ساده معمولی باید دایره و یکنواخت بوده و در هیچ نقطهای به واسطه عواملی مانند زنگزدگی تضعیف نشده و ویژگیهای مکانیکی آن مطابق مندرجات آییننامه بتن ایران باشد.
گروهبندی انواع فولاد در آییننامه بتن ایران به شرح زیر است:
الف: به لحاظ روش تولید در انواع گرم نورد شده، اصلاح شده در حالت سرد و آبداده.
ب: از نظر شکل ظاهری در دو نوع ساده و آجدار.
پ: از نظر جوشپذیری به انواع جوشپذیر، جوشپذیر مشروط و جوشناپذیر. طبق تعریف فولاد جوشپذیر با تجهیزات و روشهای متداول، قابل جوشکاری است. فولاد جوشپذیر مشروط در شرایط معین و روش کار معلوم، قابل جوشکاری بوده و فولاد جوشناپذیر با وسایل معمولی و متعارف، قابل جوشکاری نیست. جوشپذیری فولاد عمدتاً بستگی به روش تولید، ترکیب شیمیایی و قطر میلگرد دارد. فولادهای گرم نورد شده را با توجه به ترکیب شیمیایی، نوع جوشکاری و قطر میلگرد میتوان مطابق جدول 2-5-3-1 گروهبندی کرد. با افزایش قطر میلگردها، افزایش مقدار کربن C و کربن معادل Ceq فولاد، جوشپذیری میلگردها کاهش مییابد. کربن معادل براساس فرمول زیر تعیین میگردد.
در فرمول تعیین کربن معادل Cu, Ni, V, Mo, Cr, Mn, C ، به ترتیب درصد کربن، منگنز، کرم، مولیبدن، وانادیوم، نیکل و مس میباشد.
جدول ۲-۵-۳-۱
جوشکاری موضعی |
جوشکارپیوسته |
گروه |
6≤Φ≤16, C≤0.22% |
C≤0.24% |
فولاد جوش پذیر |
16≤Φ≤25, C≤0.20% |
||
Φ>25, C≤0.18% |
Cequiv≤0.52% |
|
Cequiv≤0.48% |
||
6≤Φ≤16, C≤0.28% |
C≤0.35% |
فولاد جوش پذیر مشروط |
16≤Φ≤25, C≤0.26% |
||
Φ>25, C≤0.24% |
Cequiv≤0.60% |
|
Cequiv≤0.54% |
ت: از نقطه نظر شکلپذیری در گونههای نرم، نیم سخت و سخت، منحنی تنش ـ تغییر شکل نسبی فولاد نرم با پله تسلیم مشهود، فولاد نیم سخت با پله تسلیم خیلی محدود و فولاد سخت بدون پله تسلیم است.
به طور کلی شکلپذیری و سایر ویژگیهای مکانیکی فولاد، تابعی از مقدار کربن آن است، میزان کربن در فولاد نرم از (09/0%) تا (25/0%)، در فولاد نیم سخت از (25/0%) تا (55/0%) و در فولاد سخت از (6/0%) تا (2/1%) میباشد. زیاد شدن کربن سبب افزایش مقاومت فولاد و کاهش شکلپذیری آن میگردد. فولادهای نرم و نیم سخت در کارهای ساختمانی و سایر فولادها در صنعت به مصرف میرسند.
ث: طبقهبندی میلگردهای فولادی متداول بر مبنای مقاومت مشخصه آنها عبارتند از S220 ، S300 ، S400 و S500 که اعداد سمت راست معرف حداقل مقاومت مشخصه میلگرد بر حسب مگاپاسکال میباشد. مقاومت مشخصه فولاد بر مبنای مقدار تنش تسلیم آن تعیین میگردد و عبارتست از مقدار مقاومتی که حداکثر (5%) از کلیه مقاومتهای اندازهگیری شده برای حد پایین تسلیم (یا جاری شدن) فولاد مورد نظر ممکن است کمتر از آن باشند. در مواردی که تنش تسلیم فولاد به وضوح مشخص نباشد، مقدار آن، برابر تنش نظیر (2/0%) تغییر شکل نسبی ماندگار اختیار میشود. آزمایش کششی هر نمونه باید نشان دهد که روابط زیر برقرار هستند:
Fs≥1.18Fyobs
Fs≥1.25Fy
(1)
که در این روابط Fy مقاومت تسلیم مورد نظر میلگردهای فولادی، Fs مقاومت کششی میلگردهای فولادی و Fyobs حد الاستیسیته تعیین شده از آزمایش میلگردها است.
بر اساس مفاد آییننامه بتن ایران از نمونههای میلگردهای فولادی باید آزمایشهای کششی، تاشدگی به زاویه 180 درجه، خم کردن و باز کردن میلگرد، کشش پس از خم کردن و باز کردن، پیوستگی میلگرد با بتن، وصلههای جوش شده میلگرد و خستگی میلگرد به عمل آید، آزمایش کششی برای کلیه میلگردها و آزمایش خم کردن و باز کردن خم برای میلگردهای سرد اصلاح شده الزامی است.
تعداد نمونهها باید حداقل سه نمونه از هر 50 تن و کسر آن، از هر قطر و هر نوع فولاد باشد. در صورت موافقت دستگاه نظارت میتوان از هر سه بندل پنج تنی یک نمونه انتخاب نمود.
شکلپذیری میلگرد بر مبنای آزمایش تاشدگی به زاویه 180 درجه یا خم کردن و باز کردن خم با استفاده از فلکه استاندارد تعیین میشود و وقتی قابل پذیرش است که در آزمایش کشش پس از خم کردن و باز کردن خم، ازدیاد طول نسبی گسیختگی از (8%) روی 10 برابر قطر و از (12%) روی 5 برابر قطر میلگرد کمتر نباشد.
مقاومت مشخصه فولاد هنگامی بر طبقه مورد نظر منطبق و قابل پذیرش میباشد که علاوه بر برقرار بودن رابطه (1) و شرایط مربوط به آن و مناسب بودن از نظر شکلپذیری، واجد یکی از شرایط زیر باشد:
I- از نتایج آزمایشهای کششی 5 نمونه، هیچ کدام از نمونهها دارای حد تسلیم کمتر از مقاومت مشخصه فولاد نباشد.
II- در صورت برآورده نشدن شرط I ، 5 نمونه دیگر مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج آزمایش 10 نمونه در رابطه زیر صادق باشد:
Fym≥Fy+0.6S10
که در این رابطه fym متوسط مقاومت ده نمونه و S10 خطای کوادراتیک نسبی به شرح زیر میباشند:
1 تا i = 10
1 تا i = 10
در صورت برآورده نشدن هیچ کدام از دو شرط I و II ، مقاومت مشخصه فولاد از نظر انطباق با طبقه مورد نظر غیر قابل پذیرش میباشد.
در صورت درخواست کارفرما که باید در مدارک پیمان تصریح شده باشد، میلگردها در کارخانه، قبل از تحویل مورد آزمایش قرار میگیرند. نمونههای آزمایشی، از محمولههایی که دارای قطر اسمی یکسان بوده، و وزن میلگردها از 20 تن بیشتر نباشد، برداشته میشوند. آزمایش پذیرش در کارخانه، در صورتی که مشخصات فولاد از طرف سازنده تعیین نشده باشد، اجباری است.
آزمایش کنترل میلگردها پس از تحویل به کارگاه، اجباری است، فقط در حالتی که وزن کل میلگردهای مصرفی در یک کارگاه از 50 تن کمتر باشد، میتوان به تشخیص و با موافقت دستگاه نظارت از انجام این آزمایشها صرفنظر کرد.
میلگردهای موجود در بازار بسیار متنوع بوده و انواع رایج آنها در ایران به AI ، AII ، AIII و AIV موسوم هستند که حدوداً به ترتیب معادل S220 ، S300 ، S400 و S500 میباشند.
در جدول ۲-۵-۳-۱ (ب)-1 و ۲-۵-۳-۱ (ب)-۲ به ترتیب ویژگیهای مکانیکی و ترکیب شیمیایی میلگردهای ساده و آجدار گرم نورد شده کارخانه ذوب آهن اصفهان درج گردیده است.
مدول الاستیسیته برای کلیه میلگردهای مورد مصرف در بتنآرمه برابر 000/200 مگاپاسکال منظور میگردد. جوشپذیری میلگرد به روش تولید و ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد. میلگردهای گرم نورد شده با ترکیب شیمیایی متعارف دارای جوشپذیری مطلوب میباشند. میلگردهای سرد اصلاح شده و گرم عمل آمده در برابر گرمای جوشکاری بسیار حساس بوده و با روشهای معمولی جوشپذیر نیستند، وصله جوش این نوع میلگردها فقط با رعایت ضوابطی که به تفصیل در زیربند ۸-۲-۵-۳ آییننامه بتن ایران آمده است مجاز میباشد.
جدول ۲-۵-۳-۱-۱
گروه Class |
نوع Type
|
خواص مکانیکی در آزمایش کشش Mechanical Properties During Tensile Test |
||
Ultimate Resistance kg/mm2 |
Yeild Point kg/mm2 |
Relative Elongation % |
||
A-I |
Plain Round Bars |
38 |
24 |
25 |
A-II |
Deformed Bars |
50 |
30 |
19 |
A-III |
Deformed Bars |
60 |
40 |
14 |
جدول ۲-۵-۳-۱-۲
درصد ترکیبات شیمیایی Chemical Composition % |
نوع |
گروه |
||||
S |
P |
Mn |
Si |
C |
Tyep |
Class |
0.050 |
0.045 |
0.40-0.65 |
0.20-0.35 |
0.11-0.16 |
میلگرد ساده |
A-I |
0.050 |
0.045 |
0.40-0.65 |
0.12-0.30 |
0.15-0.22 |
Plain Round Bars |
|
0.050 |
0.045 |
0.50-0.80 |
0.15-0.35 |
0.28-0.37 |
میلگرد آجدار |
A-II |
Deformed Bars |
||||||
0.045 |
0.045 |
1.12-1.60 |
0.60-0.90 |
0.20-0.29 |
میلگرد آجدار |
A-III |
0.045 |
0.045 |
0.80-1.20 |
0.40-0.60 |
0.30-0.37 |
Deformed Bars |
۲-۵-۳-۲ فولادهای ساختمانی
فولادهای مورد بحث در این قسمت عبارتند از انواع نیمرخهای نورد شده، ورق و لوازم اتصالی مانند پیچ و مهره و پرچهایی که در کارهای فلزی و اسکلتسازی مصرف میشوند. قطعات فولادی باید از زنگزدگی و نواقصی که به مقاومت و یا شکل ظاهری آنها لطمه میزند، عاری باشند. استفاده از قطعات زنگ زده و پوسته پوسته شده، مجاز نیست، مگر اینکه به وسیله ماسهپاشی یا برس زنی کاملاً تمیز گردند، در این حالت نیز چنانچه سطح مقطع نیمرخها ضعیف شده باشد، سطح واقعی ضعیف شده باید در محاسبات منظور گردد.
هرگاه دستگاه نظارت به منظور حصول اطمینان از ویژگیهای مصالح فولادی وارد شده به کارگاه و قطعات فولادی مصرف شده در ساختمان که به علت مرور زمان و تأثیر عوامل جوی ممکن است ویژگیهای خود را از دست داده باشند و همچنین مصالح فولادی پای کار که به علل گوناگون مدتی در فضای باز باقی ماندهاند، بررسی مشخصات فولادهای مورد مصرف را ضروری تشخیص دهد، میتواند از هر 10 تن فولاد به تعداد کافی نمونه انتخاب و انجام آزمایشهای زیر را در مورد آنها خواستار گردد:
الف: آزمایش مقاومت کششی و ازدیاد طول نسبی
ب: آزمایش خمشی سرد
پ: آزمایش خمشی بر اثر ضربه
ت: آزمایش ترکیب شیمیایی فولاد
ـ فولادهای زیر و معادل آنها را میتوان در ساختمانهای فولادی به کار برد:
فولاد ساختمانی ST37-3 ، ST52-3 و فولادهای ساختمانی منطبق با ASTM به شمارههای A36 ، A53 درجه B ، A242 ، A375 ، A440 ، A441 ، A500 ، A501 ، A529 ، A570 ، A607 ، درجه D ، E ، A572 ، A588 ، A514 ، A606 و A618 .
گزارش آزمایشهای انجام شده توسط کارخانه سازنده و یا آزمایشهای مورد تأیید کارفرما بر روی مصالح فوق باید صحت ویژگیهای مکانیکی فولادها را در انطباق با آنچه در ASTM-A6 یا روشهای مشابه و متداول آمده است، تأیید نماید.
ـ فولادهای غیر استاندارد و نامشخص را در صورت نداشتن عیوب سطحی و ظاهری میتوان در بخشهایی از ساختمان که دارای اهمیت زیاد نبوده و در مکانهایی که ویژگیهای مکانیکی این فولادها روی استحکام ساختمان اثر سوئی به جا نمیگذارند، به کار برد.
ـ فولاد ریختگی یا خشکه در صورتی که مطابق با مفاد ASTM از انواع A27 (درجه 65-35 ) و A148 (درجه 80-50) یا معادل آنها تهیه شده باشد، در کارهای ساختمانی قابل مصرف است. فولاد چلنگری[1] مطابق با مندرجات ASTM از انواع A235 (درجات C و F و G )، A237 (درجه A ) و یا مشابه آنها را نیز میتوان در کارهای ساختمانی به مصرف رساند. در تمام موارد گزارش آزمایش نمونههایی از این مصالح باید، حاکی از انطباق ویژگیهای مکانیکی آنها با مفاد ASTM باشد.
ـ پرچها باید با مشخصات پرچهای ساختمانی ASTM A502 درجه 1 و 2 مطابقت داشته و کارخانه سازنده باید گواهی لازم را مبنی بر انطباق ویژگیهای پرچها با آنچه که در ASTM آمده است، ارائه دهد.
پیچهای پرمقاومت فولادی باید با مندرجات ASTM شمارههای A325 ، A449 و A490 و یا مشخصات مشابه مطابقت داشته باشند، کارخانه سازنده پیچ باید شواهد مبنی بر انطباق خواص مکانیکی پیچ با مندرجات ASTM را ارائه نماید.
ـ قطعات فولادی اتصالات برشی باید با مشخصات داده شده در نشریه شماره 228 با عنوان ”آییننامه جوشکاری ساختمانی ایران“ و یا مشخصات مندرج در بندهای 429 و 430 ”آییننامه جوش در اجرای ساختمانها“ D-69 و AWS[2] مطابقت داشته باشند. کارخانه سازنده این قطعات باید مدارک دال بر انطباق ویژگیهای این قطعات را با مشخصات مذکور ارائه دهد.
ـ مشخصات فولادهای ساختمانی که در تحلیل و طراحی پلاستیک سازهها در نظر گرفته شده و مصرف میشوند باید مشابه یکی از فولادهای ST52-3 ، ST37-3 و یا فولادهای ساختمانی منطبق با ASTM به شمارههای A36 ، A242 ، A441 ، A572 و A588 باشند.
دستگاه نظارت مخیر است نتایج آزمایشهای انجام شده در کارخانه تولید کننده فولاد را پذیرفته و سپس تقاضای بازدید محصولات قبل از ارسال آنها از کارخانه را نموده و یا درخواست انجام آزمایشهای مورد نظر را در حضور نماینده خود در کارخانه بنماید. بازدید از فولاد ساختمانی قبل از حمل به کارگاه از وظایف و اختیارات دستگاه نظارت میباشد.
در جدول ۲-۵-۳-۲ ترکیب شیمیایی فولادهای ساختمانی با درصد کربن معمولی که در ساخت تیرآهن، ناودانی، نبشی، سپری و تسمه در کارخانه ذوب آهن اصفهان به کار میرود، درج گردیده است.
جدول ۲-۵-۳-۲
ترکیب شیمیایی Chemical Composition |
نوع فولاد Steel Mark |
||||
S |
P |
Mn |
Si |
C |
|
گوگرد |
فسفر |
منگنز |
سیلیسیم |
کربن |
|
0.050 |
0.060 |
– |
– |
0.20 |
فولاد 33 |
0.050 |
0.045 |
0.25-0.50 |
0.12-0.30 |
0.06-0.12 |
|
0.050 |
0.045 |
0.25-0.50 |
0.12-0.30 |
0.09-0.15 |
فولاد 34-2 |
0.050 |
0.045 |
0.40-0.65 |
0.20-0.35 |
0.11-0.16 |
فولاد 37-3 |
0.050 |
0.045 |
0.40-0.65 |
0.12-0.30 |
0.15-0.22 |
فولاد 37-2 |
0.050 |
0.045 |
0.40-0.70 |
0.12-0.30 |
0.18-0.27 |
فولاد 42-3 |
0.050 |
0.045 |
0.50-0.80 |
0.15-0.35 |
0.28-0.37 |
فولاد 50-2 |
0.050 |
0.045 |
0.50-0.80 |
0.15-0.35 |
0.38-0.50 |
فولاد 60-2 |
[1]. Forging
[2]. American welding society