ΧΑΛΥΒΕΣ ΟΠΛΙΣΜΟΥ ΣΚΥΡΟΔΕΜΑΤΟΣ
Κανονιστικές Απαιτήσεις για την Αντοχή σε Κόπωση
Σισμάνης Παναγιώτης, Δρ. Μεταλλουργός Μηχανικός, Διευθυντής Χαλυβουργείων Ομίλου ΣΙΔΕΝΟΡ
Μαστοράκης Αβραάμ, Δρ. Μεταλλουργός Μηχανικός, Διευθυντής Ποιότητας Ομίλου ΣΙΔΕΝΟΡ
Λέξεις Κλειδιά: Χάλυβες οπλισμού, ΧΟΣ, κόπωση, αντοχή, κύκλοι φόρτισης
ΠΕΡΙΛΗΨΗ
Αν και στη χώρα μας η δοκιμή κόπωσης για την πιστοποίηση των χαλύβων έγινε υποχρεωτική μόνο μετά το 2005 με το νέο πρότυπο ΕΛΟΤ 1421-3 για την κατηγορία χάλυβα B500C, στη Γερμανία απαιτείται από το 1984 με το πρότυπο DIN 488. Στην παρούσα μελέτη παρουσιάζονται αποτελέσματα αντοχής σε κόπωση από παρτίδες που έχουν ελεγχθεί τα τελευταία περίπου δέκα χρόνια από Γερμανικό φορέα πιστοποίησης χαλύβων, στο Μόναχο. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε δείγματα διαμέτρων ø8-40mm, κάτω από αυστηρότερες πειραματικές συνθήκες από εκείνες που απαιτούνται από τα ισχύοντα κανονιστικά πρότυπα, με επιτυχή αποτελέσματα.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Το αντικείμενο της κόπωσης των ΧΟΣ έχει μελετηθεί τελευταία από θεωρητικής και πρακτικής άποψης. Οι κυριότεροι παράγοντες που επηρεάζουν την κόπωση ενός υλικού, εκτός από το είδος του μετάλλου ή του κράματος, είναι:
- Το είδος και το μέγεθος της επαναλαμβανόμενης παραμόρφωσης.
- Η συγκέντρωση της επιβαλλόμενης τάσης η οποία τείνει να ελαττώσει την αντοχή σε κόπωση όπου υπάρχουν οπές, εγκοπές, απότομες μεταβολές της διατομής κλπ.
- Το μέγεθος των κόκκων του πολυκρυσταλλικού υλικού.
- Η συχνότητα των κυκλικών μεταβολών.
- Η τραχύτητα της επιφάνειας (επιφανειακές ανωμαλίες).
- Κατεργασίες επιφανειακής σκλήρυνσης. Για παράδειγμα, η θερμική κατεργασία της βαφής και επαναφοράς των χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος, προκαλεί αύξηση της αντοχής του μετάλλου δεδομένου ότι οι ρωγμές τείνουν να ξεκινήσουν, ως επί το πλείστον, στην επιφάνεια.
- Η θερμοκρασία του υλικού.
- Η παρουσία και δεύτερης φάσης στο υλικό.
- Το πορώδες επίσης παίζει σημαντικό ρόλο στην αντοχή σε κόπωση ενός δοκιμίου από χάλυβα.
- Το περιβάλλον. Συγκεκριμένα, όταν ο συνδυασμός υλικού και διαβρωτικού περιβάλλοντος ευνοεί την διάβρωση με βελονισμούς τότε ευνοείται η ανάπτυξη και η διάδοση ρωγμών. Ο συνδυασμός της διαβρωτικής επίδρασης με την κυκλική καταπόνηση στα μέταλλα, είναι γνωστός ως «κόπωση διάβρωσης».
Σημαντικός αριθμός πειραμάτων έχει δείξει ότι η αντοχή σε κόπωση των ΧΟΣ εξαρτάται και από την διάμετρό τους. Χάλυβες μικρής διαμέτρου παρουσιάζουν μεγαλύτερη αντοχή σε κόπωση από τους χάλυβες ίδιας ποιότητας αλλά μεγαλύτερης διαμέτρου. Επιπροσθέτως, στο βρετανικό πρότυπο BS4449 σε αντίθεση με τα υπόλοιπα ευρωπαϊκά πρότυπα, προβλέπονται για τον έλεγχο σε κόπωση χαλύβων οπλισμού σκυροδέματος διαφορετικές συνθήκες φόρτισης ανά διάμετρο. Στην παρούσα μελέτη, η ανάλυση των αποτελεσμάτων φαίνεται να συμφωνεί με την εν λόγω άποψη και ως εκ τούτου, δικαιολογείται η παρουσίαση των αποτελεσμάτων των δοκιμών σε ομάδες μικρών (Φ8, Φ10, Φ12), μεσαίων (Φ16, Φ20, Φ25) και μεγάλων (Φ32 και Φ40) διαμέτρων.
