ทดสอบแรงดึงของเหล็กเส้น วิชาทดสอบวัสดุก่อสร้าง

05 Feb 2023

219

สวัสดีครับสำหรับวันอาทิตย์ที่ 05/02/2566 ของใครหลายๆคน แต่….นักศีกษาช่างก่อสร้างภาคสมทบของเราเรียนมัน 7 วันครับ T^T เอาเป็นว่าวันนี้จะมาทดสอบแรงดึงของเหล็กเส้นกันครับ คำถามก็ตามมาเลยแล้วทดสอบแรงดึงไปทำไม ทดสอบเพื่ออะไร ได้ประโยชน์อะไรจากการทดสอบนี้ ? แล้วการทดสอบนี้ใช้เหล็กแบบไหนยังไงบ้าง ? อยากรู้คำตอบกันบ้างแล้วใช่ไหมครับมาฟังกันครับ

ทดสอบแรงดึงเหล็กเส้น วิชาทดสอบวัสดุก่อสร้าง

เราทดสอบแรงดึงของเหล็กเส้น ไปทำไมกันช่างก่อสร้างทำไมต้องรู้ ?

ขอท้าวความไปถึงแรงดึงก่อนนะครับ การทดสอบการดึง หรือในภาษาอังกฤษใช้คำว่า (Tensile Test) เป็นการทดสอบเพื่อหาค่าความเค้น (Stress) กล่าวคือเมื่อมีแรงที่มากระทำอยู่ในลักษณะของการดึง (Tensile) ภายใต้แรงดึงหรือการยืดในแนวแรงที่ตั้งฉากกับพื้นที่หน้าตัดของวัสดุ วัสดุออกแรงต้านเเพื่อไม่ให้เกิดการขาดออกจากกัน

การทดสอบแรงดึง ทำเพื่อวัดคุณสมบัติความต้านทานของวัสดุต่อแรงดึง เป็นประโยชน์ในการออกแบบ และการเลือกใช้วัสดุให้เหมาะสมกับลักษณะการใช้งาน ในการทดสอบจะเป็นการใช้แรงดึงที่เพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอดึงชิ้นงานให้ยืดออกและขาดในที่สุด ในทางการก่อสร้างแล้วเราจะสร้างคาน หรือ เสา ก็จะมีแรงอัดที่คอนกรีตจะรับไปส่วนแรงดึงนั้นจะเป็นส่วนเหล็กเสริมที่อยู่ภายใน ดังนั้นเมื่อเราศึกษาทดสอบแรงดึงของเหล็กเส้น

เราก็จะนำความรู้ที่ได้ไปออกแบบเหล็กที่จะเสริมในคอนกรีตให้มีความสามารถรับแรงได้ดีเหมาะสมกับงานก่อสร้างที่ทำอยู่ ใช้ขนาดเหล็กได้เหมาะสมกับงานก่อสร้าง อาทิเช่น เสริมเหล็กใหญ่เกินไปกับแรงรับน้ำหนักอาคารก็ทำให้สิ้นเปลืองเปล่าๆ หรือเสริมเหล็กเล็กกว่าอาคารที่รับน้ำหนักเกินไปก็ทำให้มีโอกาสบ้านพังได้ ในงานก่อสร้างการทดสอบเหล็กเป็นสิ่งสำคัญอีกข้อหนึ่ง สำหรับงานโครงสร้างหากไม่นำเหล็กมาทดสอบก่อนก่อสร้างก็จะไม่รู้เลยว่าเหล็กนั้นดีไหม มีคุณภาพอ่ะป่าว พอที่จะรับแรงได้ไหมเกิดเอาไปใช้แล้วเสียหายต่อโครงสร้าง ทรัพย์สินก็อาจจะทำให้มีผู้รับได้รับบาดเจ็บ งานก็จะเข้าวิศวกร/ช่างก่อสร้าง เองนั่นละ อ่า..พอเข้าใจแล้วว่าเรียนไปเพื่ออะไรเราก็อยากจะเรียนรู้ต่อกันแล้วใช่ไหมครับ 🙂

ทดสอบแรงดึงเหล็กเส้นแบบไหนบ้าง ?

เราจะดำเนินการทดสอบเหล็กอยู่ 2 แบบด้วยกัน คือเหล็กกลม หรือที่เขียนย่อ “RB” ชื่อภาษาอังกฤษคือ Round Bar และเหล็กข้ออ้อย เขียนย่อว่า DB ชื่อภาษาอังกฤษเรียกว่า Deform Bar

ก่อนจะไปทดสอบรู้จักกราฟ ความเค้น/ความเครียดกันก่อน

กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียด ที่มา 🙁engineeringmaterialsproject.blogspot.com)

Elastic Limit เป็นค่าความเค้นที่สูงสุด ซึ่งวัสดุสามารถรับได้โดยไม่เกิดการเสียรูปทรงถาวรเมื่อคลายแรงกระทำออก แต่ในทางปฏิบัตินั้นเราจะหาค่า Elasgtic Limit ได้ยากและไม่นิยมหากัน
Proportional Limit คือ ค่าความเค้นสูงสุดซึ่งวัสดุสามารถรับแรงได้โดยที่ความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียดยังไม่เบี่ยงเบนจากเส้นตรง
Yield Point เป็นจุดที่ค่าอัตราการยึดตัวของเหล็กสูงกว่าอัตราการเพิ่มของแรงดึงมากจนเห็นได้ชัด เรามักจะกำหนดจุดคลากโดยวิธี offset ดังในรูปที่ 2 ซึ่งนิยมใช้ค่าความเครียดที่ 0.1% หรือ 0.2% (0.001 มม./มม. หรือ 0.002 มม./มม. ตามลำดับ)
Ultimate Strength เป็นจุดที่มีความเค้นสูงสุด
Breaking Stress หรือ Rupturre Stress เป็นความเค้นที่จุด failure เส้นประในรูปที่ แสดงถึง True Stress-strain Curve หาได้โดยการนำพื้นที่หน้าตัดของเหล็กขณะใด ๆ ไปหารค่าแรงดึงขณะนั้น แต่โดยทั่วไปเราไม่นิยมใช้เพราะเป็นการยากที่จะวัดพื้นที่หน้าตัดที่คอดลง
Modulus of Resilience คือพลังงานต่อ 1 หน่วยปริมาตรที่เหล็กตัวอย่างสะสมไว้ในช่วง Elastic ซึ่งก็คือพื้นที่ใต้กราฟจากจุด 0 ถึงจุด Elastic Limit แต่เนื่องจากการกำหนดจุด Elastic Limit ค่อนข้างยาก จึงนิยมใช้พื้นที่ใต้เส้นกราฟจากจุด 0 ถึงจุด Proportional Limit แทน