Politechnika Koszalińska

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska

Katedra Konstrukcji Betonowych

Badanie właściwości stali zbrojeniowej.

Prowadzący: Wykonał:

Wyraźna granica plastyczności R_e - to naprężenie przy osiągnięciu którego następuje dalszy przyrost wydłużenia rozciąganej próbki bez wzrostu lub przy niewielkim spadku obciążenia.

Gdzie:

F_e - siła odczytana z wykresu

S_o - pole powierzchni przekroju pierwotnego próbki

Ponadto rozróżniamy górną granicę plastyczności

Oraz dolną granicę plastyczności

Naprężenie rozrywające R_u - naprężenie rzeczywiste występujące w przekroju poprzecznym próbki w miejscu przewężenia bezpośrednio przed jej zerwaniem odniesione do pola powierzchni po jej zerwaniu.

Gdzie:

F_u - siła rozrywająca (tuż przed zerwaniem próbki)

S_u - pole powierzchni przekroju próbki po zerwaniu

Wytrzymałość na rozciąganie R_m - naprężenie odpowiadające największej sile obciążającej F_m w procesie rozciągania w odniesieniu do pola przekroju pierwotnego

Gdzie:

F_m - max. siła przy rozciąganiu

S_o - pole powierzchni przekroju pierwotnego próbki

Umowna granica plastyczności R _0,2 - jest to naprężenie, które wywołuje w próbce trwałe wydłużenie odpowiadające 0,2 % początkowej długości próbki.

Gdzie:

F_0,2 - (siła, która będzie odpowiadała umownej granicy plastyczności - powoduje trwałe wydłużenie próbki o 0,2 %)

S_o - pole powierzchni przekroju pierwotnego próbki

Moduł sprężystości podłużnej E - jest to stosunek naprężenia δ do odpowiadającego wydłużenia względnego E (tg kąta pochylenia sprężystej części wykresu rozciągania).

E = δ/ε = tg α

Wyniki pomiarów:

Średnica próbki zerwanej

Baza próbki 100mm

średnica [mm]
I położenie	II położenie
9,90	10,00
9,95	10,00
9,90	9,90

Próbkę tę zerwano i otrzymano następujące wielkości

F_e = 40,5 kN

F_m = 48,5 kN

F_u = 32,5 kN

Promień przewężenia w miejscu zerwania d_u=5,6mm

Typ maszyny: ZD-40

Zakres: 0-100kN

Elementarna podziałka 500N

Temperatura: 19 ^oC=292,15 ^oK

Zerwaną próbkę należy uznać za ważną. Ponieważ została zerwana w bazie pomiarowej z wystąpieniem jednej szyjki bez widocznych zanieczyszczeń w przełamie. Strukturę zerwanej próbki można określić jako drobnoziarnistą o kolorze matowo szarym.

Dla uzyskanych wielkości wyznaczono następujące cechy

wyraźna granica plastyczności R_e

wytrzymałość na rozciąganie R_m

Naprężenie rozrywające

Metoda odciążania

Lp.	Obciążenie siłą F [kN]	Wskazanie ekstensometru [mm]
--	-------	L	P	Średnia
1	F1 = 5	0,000	0,000	0,000
2	F2 = 10 F1 = 5	0,000	0,000	0,000
3	F3 = 15 F1 = 5	0,000	0,000	0,000
4	F4 = 20 F1 = 5	0,000	0,000	0,000
5	F5 = 25 F1 = 5	0,000	0,000	0,000
6	F6 = 30 F1 = 5	0,000	0,000	0,000
7	F7 = 35 F1 = 5	0,000	0,000	0,000
8	F8 = 40 F1 = 5	0,010	0,000	0,005
9	F9 = 45 F1 = 5	0,010	0,000	0,005
10	F10 = 50 F1 = 5	0,020	0,000	0,010
11	F11 = 55 F1 = 5	0,030	0,000	0,015
12	F12 = 60 F1 = 5	0,130	0,060	0,095
13	F13 = 61 F1 = 5	0,150	0,110	0,130
14	F14 = 62 F1 = 5	0,190	0,170	0,180
15	F15 = 63 F1 = 5	0,170	0,300	0,235

Powierzchnia początkowa próbki

Siła powodująca trwałe wydłużenie próbki o 0,2% . Siła ta odpowiada umownej granicy plastyczności

Umowna granica plastyczności R_0,2

Przyjęto F_0,2 odpowiadające odkształceniu najbliższemu 0,2%

Próbka zerwana przy sile F_m=71kN

Materiał próbki po zerwaniu był jednorodny o drobnoziarnistej strukturze. Próbka zerwała się w bazie pomiarowej z wystąpieniem jednej szyjki.

Metoda obciążania

Lp.	Obciążenie siłą F [kN]	Wskazanie ekstensometru [mm]
--	-----	L	P	Średnia
1	F1 = 5	0,000	0,000	0,000
2	F2 = 10	0,030	0,010	0,020
3	F3 = 15	0,050	0,010	0,030
4	F4 = 20	0,070	0,030	0,050
5	F5 = 25	0,090	0,040	0,065
6	F6 = 30	0,120	0,050	0,085
7	F7 = 35	0,150	0,070	0,110
8	F8 = 40	0,170	0,090	0,130
9	F9 = 45	0,200	0,110	0,155
10	F10 = 50	0,230	0,140	0,185
11	F11 = 55	0,270	0,170	0,220
12	F12 = 60	0,360	0,250	0,305
13	F10 = 61	0,400	0,290	0,345
14	F11 = 62	0,460	0,350	0,405
15	F12 = 63	0,540	0,420	0,480

Próbkę zerwano otrzymując F_m=72,5kN. Zerwanie próbki nastąpiło w bazie pomiarowej z wystąpieniem jednej szyjki. Struktura materiału jest jednorodna i drobnoziarnista bez widocznych zanieczyszczeń.

Powierzchnia początkowa próbki

Umowna granica plastyczności R_0,2

F_0,2 odczytano z wykresu

wydłużenie dla F₁ = 6,2 kN wynosi a₁ = 0,005 mm

wydłużenie dla F_k = 55,0 kN wynosi a_k = 0,22 mm

moduł sprężystości podłużnej

Wnioski:

Przeprowadzone badanie możemy uznać za poprawne z uwagi na charakter zerwanych próbek.

Otrzymany moduł sprężystości wynosi 201GPa co odbiega od wielkości podawanej w Polskich normach i wynoszącej 205 GPa Oznacza to że jest to materiał, którego nie należy stosować do zbrojenia konstrukcji.

---