Π10.3
Παράγοντες που επηρεάζουν τη κόπωση
Εκτός από το εύρος διακύµανσης της τάσης (∆σ=σmax-σmin) και το πλήθος των κύκλων φόρτισης, Ν, οι οποίοι είναι οι κυριότεροι παράγοντες που επηρεάζουν τη συµπεριφορά των χαλύβων οπλισµού σκυροδέµατος σε κόπωση, άλλοι παράγοντες είναι: • Η συχνότητα της επαναλαµβανόµενης φόρτισης • Οι συγκεντρώσεις τάσεων που προκαλούνται από την παρουσία βελονισµών, εγκοπών ή πληγών στην επιφάνεια της ράβδου • Η ύπαρξη νευρώσεων οι οποίες καταλήγουν απότοµα στον κορµό της ράβδου, χωρίς δηλαδή να υπάρχει κατάλληλη καµπύλη συναρµογής (η αντοχή σε κόπωση µειώνεται όσο µειώνεται ο λόγος της ακτίνας καµπυλότητας στην περιοχή συναρµογής προς το ύψος της νεύρωσης) • Η παρουσία συγκολλήσεων και οι ενδεχόµενες κάµψεις και επανευθυγραµµίσεις των ράβδων (η αντοχή σε κόπωση µπορεί να µειωθεί έως και κατά 50%) • Το περιβάλλον: Όταν ο συνδυασµός υλικού και περιβάλλοντος ευνοεί τη 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’’ • Το µέγεθος των κόκκων και το πορώδες του πολυκρυσταλλικού υλικού • Η τραχύτητα της επιφάνειας (επιφανειακές ανωµαλίες) • Οι κατεργασίες επιφανειακής σκλήρυνσης. Ειδικώς, η θερµική κατεργασία (βαφή και επαναφορά) των χαλύβων οπλισµού σκυροδέµατος, προκαλεί αύξηση της αντοχής σε κόπωση του µετάλλου δεδοµένου ότι οι ρωγµές τείνουν να ξεκινήσουν, ως επί το πλείστον, από την επιφάνεια η οποία είναι σκληρότερη και ανθεκτικότερη • Η παρουσία και δεύτερης φάσης στο υλικό • Το είδος του µετάλλου ή του κράµατος • Η θερµοκρασία του υλικού (βλ. και Παραγρ. 3.6 του παρόντος Κανονισµού). Αντοχή σε κόπωση ορίζεται το µέγιστο εύρος διακύµανσης τάσεων το οποίο µπορεί να αντέξει µια ράβδος για ένα δεδοµένο πλήθος κύκλων φόρτισης. Η κρίσιµη σχέση µεταξύ του εύρους διακύµανσης των τάσεων, ∆σ, και του πλήθους των κύκλων, Ν, παρουσιάζεται από την καµπύλη κόπωσης (καµπύλη Wöhler, σε λογαριθµικούς άξονες log∆σ-logN). Η καµπύλη αυτή για τους χάλυβες οπλισµού σκυροδέµατος παρουσιάζει τρεις χαρακτηριστικές περιοχές: στην πρώτη περιοχή (µέχρι µερικές χιλιάδες κύκλους) η αντοχή σε κόπωση πρακτικά δεν µειώνεται. Στη δεύτερη περιοχή έχουµε µια γραµµική µείωση. Στην τρίτη περιοχή (για πλήθος κύκλων µεγαλύτερο από N*=1x106 έως 10x106) η καµπύλη παρουσιάζει πολύ µικρή κλίση (πρακτικά είναι οριζόντια) και µπορεί να θεωρηθεί ότι για το αντίστοιχο εύρος διακύµανσης τάσεων, ∆σRsk, η ράβδος έχει «άπειρη» διάρκεια ζωής σε κόπωση. Σύµφωνα µε τον Ευρωκώδικα ΕΝ 1992-1-1 η χαρακτηριστική καµπύλη της αντοχής σε κόπωση έχει τη µορφή του Σχ. Π10-2. Οι παράµετροι για τον καθορισµό της καµπύλης δίνονται στον Πιν. Π10-1 για δύο κατηγορίες ράβδων: ευθύγραµµες και συγκολληµένες (π.χ. πλέγµατα).
log∆σ k1
fy
θ1 1
∆σRsk
θ2
∆σ’Rsk
1
N1=10x
N*
k2 1
N2=10y
logN
Σχήµα Π10-2 Παραµετρική µορφή της χαρακτηριστικής καµπύλης κόπωσης (καµπύλη Wöhler) χαλύβων οπλισµού σκυροδέµατος (Ευρωκώδικας EN 1992-1-1). Για τις τιµές των παραµέτρων βλ. Πιν. Π10-1.
-126-
ΚΤΧ 2008