Report stell2

4,108 views

Published on

0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
4,108
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
2
Actions
Shares
0
Downloads
47
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Report stell2

  1. 1. รายงานการทดสอบแรงดึงของเหล็กเสริม Term Report เสนอ รศ.ดร.ชวเลข วณิชเวทิน 1. นายกมลพัฒน์ ตันติสุวณิ ชย์กุล 5310500936 2. นายฐานกร มณี อินทร์ 5310501061 3. นายณัฐพงศ์ ศรีภิรมย ์ 5310501088 4. นายณฐพล ั เดชานุภาพ 5310501096 5. นายทวิปรัชญ์ เพชรพรหม 5310501100 6. น.ส.ธนัญธร ปิ ยะสกุลชัยชาญ 5310501126 7. นายสุรวุฒิ นิ่มทิม 5310501355 8. น.ส.อัญอานันท์ นามมาตย์ 5310501398รายงานน้ ีเป็นส่วนหน่ ึงของวชา Civil Eng. Materials Testing Lab ิ ภาคปลาย ปี การศึกษา 2555
  2. 2. ก บทคดย่อ ั เนื่ องจากปั จ จุ บัน เหล็ก ซึ่ งเป็ นส่ ว นประกอบหลัก ของโครงสร้ างอาคาร มีค วามสําคัญกับงานก่อสร้ างซึ่ งส่ งผลต่ อการพัฒ นาของประเทศเป็ นอย่างมากเมื่อเปรี ยบเที ยบกับวัสดุก่ อสร้ างที่ ใช้งานในประเภทเดียวกัน เช่น ไม้ อิฐซึ่งเป็ นวัสดุก่อสร้างหลักในสมัยก่อนและปั จจุบนไม้เป็ นทรัพยากรธรรมชาติ ที่ ัหายากและเริ่ มไม่เพียงพอต่อความต้องการใช้ พบว่า เหล็กเส้นมีความคงทน แข็งแรง สามารถปรั บปรุ งเพื่อนํามาใช้เสริ มคอนกรี ตให้ตรงกับการใช้งานได้อย่างเหมาะสมและตอบสนองความต้องการของการพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานประเทศที่กาลังเติบโตในปั จจุ บน และสอดรั บกับนโยบายการเปิ ดประชาคมอาเซี ยนได้ ํ ัเป็ นอย่างดี คอนกรี ตจึงเป็ นวัสดุที่ใช้งานอย่างแพร่ หลายและมีความต้องการใช้มากในปั จจุบน ัจากรายงานของสํานักงานคณะกรรมการพัฒนาการเศรษฐกิจและสังคมแห่ งชาติการลงทุนในภาครัฐ และภาคเอกชน ขยายตัวร้อยละ 9.1 เพิ่มขึ้ นต่อเนื่ องทั้งการลงทุ นในด้านเครื่ องมือเครื่ องจักรและการก่อสร้างจากในไตรมาสที่ผานมาที่ขยายตัวร้อยละ 8.6 แสดงให้เห็นว่า คอนกรี ตซึ่งเป็ นวัสดุหลักในการก่อสร้างกําลัง ่มีความต้องการใช้ในอัตราที่ เพิ่มขึ้ นทุ กปี และเพื่อความคุมค่าในการลงทุน การผลิต และการก่อสร้างด้วย ้คอนกรี ตนั้น จําเป็ นต้องอาศัยเทคโนโลยีใหม่ ๆ เข้ามาช่วยในกระบวนการตั้งแต่การผลิต การลําเลียงขนส่ งและ การใช้งานมากขึ้น เพื่อประหยัดงบประมาณในการลงทุนของโครงการต่าง ๆ อีกท้งเพื่อเป็นการอนุรักษ์ ัทรัพยากรธรรมชาติ และสิ่งแวดล้อม ก็จะยิงทําให้เทคโนโลยีต่าง ๆในการพัฒนาคอนกรี ตเข้ามามีบทบาท ่ในการพัฒนาวงการคอนกรี ตของประเทศไทยมากยงข้ ึน ิ่ โดยได้รวบรวมข้อมูลอ้างอิงรู ปแบบ และวิธีการทดลองจากสถาบันระดับชาติที่ได้รับการยอมรับรวมถึง มาตรฐานอุตสาหกรรม (มอก.) ของ สํานักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม มาตรฐานของกรมโยธาธิการและผงเมือง (มยผ.) มาตรฐานเอเอสทีเอ็มนานาชาติ (ASTM International) มาตรฐานสถาบัน ัคอนกรี ตอเมริ กน (American Concrete Institute - ACI) และมาตรฐานไอเอสโอ (ISO) จุ ดประสงค์ของสื่ อ ัการสอนนี้ ได้มีเป้ าหมายให้นกศึกษาและผูสนใจได้ ั ้ 1.เข้าใจคุณสมบัติพ้นฐานของวัสดุที่สาคัญในงานวิศวกรรมโยธา ื ํ 2.เขาใจกระบวนการทดลอง และสามารถปฏิบติตามกระบวนการทดลองวัสดุเพื่อหาค่าคุณสมบัติ ้ ัต่างๆ ของซีเมนต์ 3.วิเคราะห์ผลลัพธ์ของการทดลอง และสามารถวิจารณ์ผลลัพธ์ได้
  3. 3. ข การทดลองวัสดุทางวิศวกรรมอาจแบ่งได้เป็ น 4 ประเภทดังนี้ 1.การทดลองตามมาตรฐาน เพื่อเอาผลไปใช้ในงานวิศวกรรม 2.การทดลองเพื่อเรี ยนรู ้พฤติกรรมของวัสดุ 3.การทดลองเพื่อเรี ยนรู ้วิธีทดลองวสดุ ั 4.การทดลองเพื่อค้นคว้าวิจยพฤติกรรมของวัสดุที่ไม่เคยรู้มาก่อน ั ทั้งนี้ เพื่อให้นิสิต ที่ซ่ึงจะต้องไปเป็ นวิศวกรควบคุมและดูแลการก่อสร้าง และเป็นกาลงหลกในการ ํ ั ัพัฒนาวิชาชีพวิศวกรไทยต่อไปในอนาคต มีความเข้าใจถึงคุณสมบัติ พฤติกรรม และความสําคัญของ เหล็กและคอนกรี ต ชนิ ดต่ าง ๆ มากข้ ึ น จึงจ าเป็นต ้องทาการศึก ษา ค ้น คว า ทดลอง และวิเคราะห์ คุ ณ สมบัติ ํ ํ ้พฤติกรรม และความสาคญของเหล็กเส้นแต่ละประเภทที่มีใช้กนอยูในงานด้านวิศวกรรม ในปั จจุบน เพื่อให้ ํ ั ั ่ ัมีความเขาใจ และสามารถแก้ไขปั ญหาต่าง ๆที่เกิดขึ้นในงานคอนกรี ตได้อย่างถูกต้องตามหลักการต่อไป ้ กลุ่มที่ 4
  4. 4. ค สารบัญ หนา ้บทคัดย่อ กสารบญ ั คบทที่ 1 บทนํา 1 ความเป็ นมาและความสําคัญของการทดลอง วตถุประสงคของการทดลอง ั ์ สมมุติฐานการทดลอง ขอบเขตของการทดลอง ประโยชน์ที่ได้รับจากการทดลองบทที่ 2 ทฤษฏีและเอกสารที่เกียวข้ องกับการทดลอง ่ 3 ่ เหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ตที่มีใช้อยูในประเทศไทย Terminology ที่ใช้สาหรับเหล็กเสริ มคอนกรี ต ํ ความหมายของคุณสมบัติของเหล็กเส้นบางประการที่ควรรู้ การพฒนาเหลกรีดร้อนชนิดคุณภาพสูง ั ็ ความประหยัดจากการเพิ่มคุณภาพของเหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ต การทดสอบแรงดึงบทที่ 3 วิธีดําเนินการทดลอง 23 Lab 1 การทดสอบกําลังรับแรงดึงของเหล็กเสริ มบทที่ 4 ผลการทดลองผลการวิเคราะห์ และอภิปรายผล 42 ผลการทดลอง Lab 1 การทดสอบกําลังรับแรงดึงของเหล็กเสริ ม วิเคราะห์ผลการทดลอง/อภิปรายผล
  5. 5. งบทที่ 5 สรุปและวิจารณ์ ผลการทดลอง 44 สรุปผลการการทดลองบรรณานุกรม 45ภาคผนวก ก มาตรฐานเหล็กเส้นกลมภาคผนวก ข มาตรฐานเหลกขอออย ็ ้ ้ภาคผนวก ค รายชื่อสมาชิกกลุ่มภาคผนวก ง รายชื่ออาจารยที่ปรึกษา/ครู และช่างเทคนิค ์
  6. 6. 1 บทที่ 1 บทนําความเป็นมาและความสําคญของการทดลอง ั ในปัจจุบน ประเทศไทยมีการผลิตเหล็กเสริ มคอนกรี ตประมาณ 3 ล้านตันต่ อปี เกื อบทั้งหมดเป็ น ัการผลิตเพื่อใช้ในประเทศ เกรดเหล็กที่ ใช้โดยทัวไปได้แก่ SR24 , SD30 , SD40 , SD50ซ่ึ งไดบญญติไว ้ ่ ้ ั ัเป็ นมาตรฐานมาประมาณ 20 ปี แล้ว เกรดเหล็กที่ใช้มาก ได้แก่ SR24 , SD30 , SD40 สําหรับมาตรฐานเหล็ก เส้นในต่ างประเทศ เช่ น ในยุโ รป ออสเตรเลีย นิ ว ซีแลนด์ หรื อแม้แต่ ประเทศเพื่อนบ้าน ได้แก่มาเลเซีย และ สิ งค์โปร์ ได้มีการทบทวน และแก้ไขมาตรฐานของเหล็กเส้นให้สูงขึ้ นโดย แบ่งเป็ น 2 เกรดหลักๆ คือ เกรด 250 (MPa) หรื อ 300 (MPa) สําหรับเหล็กเส้นกลมซึ่งจะใกล้เคียงกับ SR25 หรื อ SR30และเกรด 500 (MPa) สํา หรั บเหล็ ก ข ้ออ ้อ ยซ่ึ ง จะใกล ้เ คี ย งก ับ SD50 และเขตที่อ ยู่ใ นอิ ทธิ พ ลของแผ่นดินไหวเช่นประเทศนิวซีแลนด์ ได้มีการกําหนดเป็ นเกรด 500E ซึ่ งกําหนดให้มีสัดส่ วนระหว่างกาลง ํ ัดึงประลัย และกําลังครากให้กว้างซึ่งเพื่อเพิ่มความปลอดภัยและการเตือนภัยแก่อาคารที่เพียงพอ ผลจากการปรับเพิ่มคุณสมบัติดานการรั บแรงของเหล็ก เส้น เสริ มคอนกรี ต ของมาตรฐานนานาชาติ ้ดังกล่าว ทําให้การใช้เหล็กเส้นมีประสิ ทธิ ภาพมากขึ้นจํานวนการใช้เหล็กเส้นต่ อปริ มาณคอนกรี ตน้อยลงเป็ นการประหยัดการใช้เหล็กอย่างมีประสิ ทธิภาพเพิมขึ้น ่ สําหรับประเทศไทยในการเพิ่มคุณสมบัติดานการรั บแรงจําเป็ นต้องมีการทบทวนคุ ณสมบัติทางเคมี ้และคุณสมบัติทางกลที่ได้บญญัติไว้ในมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม ส่วนการออกแบบได้มีการบัญญัติ ัมาตรฐานสําหรับอาคารคอนกรี ตเสริ มเหล็กโดยวิธีกาลังไว้แล้ว โดยวิศวกรรมสถานแห่ งประเทศไทย แต่ ํเหล็กเส้นเกรดSD50 นี้ ยงมีการใช้ไม่แพร่ หลายเท่าที่ควร ั หากประเทศไทยจะได้รับการทบทวนมาตรฐานดังกล่าว ให้เป็ นไปในทิศทางเดียวกับมาตรฐานสากลก็จะทําให้ผลิตภัณฑ์เหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ตของไทยมีความสอดคล้องและก้าวตามผลการวิจยและพัฒนาการ ัของเหล็กเส้นในต่างประเทศ และจะเป็ นการประหยัดเงินตราที่ตองนําเข้าเศษเหล็ก และวัสดุก่ ึงวัตถุดิบได้ ้ไม่ต่ากว่าปี ละ ประมาณ 1, 800 ล้านบาท ํ
  7. 7. 2วตถุประสงค์ของการทดลอง ั 1) เพื่อทดลองคุณสมบัติทางด้วยการรับแรงดึงของเหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ต ทั้งชนิดเหล็กเส้นกลม และ เหล็กข้ออ้อย 2) เพื่อวิเคราะห์กาลังรับแรงดึงของเหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ต ํขอบเขตของการทดลอง 1. เป็ นเหล็กที่มีผวเรี ยบ ไม่มีรอยปริ แตกหรื อรอยร้าว ิ 2. มีลกษณะหน้าตัดกลม พื้นที่ลาดตัดขวางสมํ่าเสมอตลอด ั 3. สามารถนําไปใช้เสริ มคอนกรี ตได้ 4. เหล็กข้ออ้อยต้องมีผวทั้งหมดเรี ยบเกลี้ยง ไม่มีรอยปริแตกหรือรอยร้าว ิ 5. เหล็กข้ออ้อยต้องมีบ้ งเป็ นระยะๆ เท่าๆ กันตลอดทั้งเส้น โดยบั้งต้องทํามุมกับแกนเหล็กเส้นไม่ ัน้อยกว่า 45 องศา มุมที่ทามีต้งแต่ 45 ถึง 70 องศา บั้งจะวางสวนทางกันบนแต่ละข้างของเหล็กเส้น หรื อบั้ง ํ ัทั้งหมดของด้านหนึ่ งสวนทางกับบั้งทั้งหมดของด้านตรงข้าม แต่ตวบั้งทํามุมเกิน 70 องศา ไม่จาเป็ นต้อง ั ํสลบกน ั ัประโยชน์ที่ได้รับจากการทดลอง นิสิตมีความรู ้ความเขาใจในการทดสอบเหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ต ทั้ง 2 ชนิดมากขึ้น และสามารถบอกคุณสมบัติเบื้องต้น ของเหล็กในแต่ละชั้นคุณภาพได้ และสามารถเลือกเหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ตที่มีคุณภาพ และ คุณสมบัติ ตรงตามแบบ ที่จะทําการก่อสร้างได้
  8. 8. 3 บทที่ 2 ทฤษฏีและคุณสมบัตทเี่ กียวข้ องกับการทดลอง ิ ่ ในปัจจุบน ประเทศไทยมีการผลิตเหล็กเสริ มคอนกรี ตประมาณ 3 ล้านตันต่อปี เกื อบ ัทั้งหมดเป็ นการผลิตเพื่อใช้ในประเทศ เกรดเหล็กที่ใช้โดยทัวไปได้แก่ SR24 , SD30 , SD40 , ่SD50ซึ่ งได้บญญัติไว้เป็ นมาตรฐานมาประมาณ 20 ปี แล้ว เกรดเหล็กที่ใช้มาก ได้แก่ SR24 , ัSD30 , SD40 สํา หรั บ มาตรฐานเหล็ก เส้น ในต่ า งประเทศ เช่ น ในยุโ รป ออสเตรเลี ยนิ วซี แลนด์ หรื อแม้แต่ประเทศเพื่ อนบ้าน ได้แก่ มาเลเซี ย และ สิ งค์โปร์ ได้มีการทบทวนและแก้ไขมาตรฐานของเหล็กเส้นให้สูง ขึ้นโดย แบ่งเป็ น 2 เกรดหลัก ๆ คือ เกรด 250 (MPa)หรื อ 300 (MPa) สําหรับเหล็ก เส้นกลมซึ่ งจะใกล้เ คีย งกับ SR25 หรื อ SR30 และเกรด 500(MPa) สําหรับเหล็กข้ออ้อยซึ่ งจะใกล้เคียงกับ SD50 และเขตที่อยู่ในอิทธิ พลของแผ่นดินไหวเช่นประเทศนิวซี แลนด์ ได้มีการกําหนดเป็ นเกรด 500E ซึ่ งกําหนดให้มีสดส่วนระหว่างกําลังดึง ั ํ ัประลย และกาลงครากให้กว้างซึ่ งเพื่อเพิ่มความปลอดภัยและการเตือนภัยแก่อาคารที่เพียงพอ ั ผลจากการปรับเพิ่มคุณสมบัติดานการรั บแรงของเหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ตของมาตรฐาน ้นานาชาติ ดง กล่าว ทําให้ก ารใช้เ หล็ก เส้นมี ประสิ ทธิ ภาพมากขึ้ นจํานวนการใช้เ หล็ก เส้นต่อ ัปริ มาณคอนกรี ตน้อยลง เป็ นการประหยัดการใช้เหล็กอย่างมีประสิ ทธิภาพเพิ่มขึ้น สํา หรั บ ประเทศไทยในการเพิ่ ม คุ ณ สมบัติ ด้า นการรั บ แรงจํา เป็ นต้อ งมี ก ารทบทวนคุณสมบ ติทางเคมี และคุณสมบติท างกลที่ได้บญญติไว ้ในมาตรฐานผลิ ตภณฑ์อุตสาหกรรม ั ั ั ั ั ํส่ วนการออกแบบได้มีการบัญญัติมาตรฐานสําหรับอาคารคอนกรี ตเสริ มเหล็กโดยวิธีกาลังไว้แล้ว โดยวิศวกรรมสถานแห่ งประเทศไทย แต่เหล็กเส้นเกรดSD50 นี้ ยงมีการใช้ไม่แพร่ หลาย ัเท่าที่ควรหากประเทศไทยจะได้รับการทบทวนมาตรฐานดังกล่าว ให้เป็ นไปในทิศทางเดียวกับมาตรฐานสากลก็จะทําให้ผลิตภัณฑ์เหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ตของไทยมีความสอดคล้องและก้าวตามผลการวิจยและพัฒนาการของเหล็กเส้นในต่างประเทศ และจะเป็ นการประหยดเงินตราที่ ั ัต้องนําเข้าเศษเหล็ก และวัสดุก่ ึงวัตถุดิบได้ไม่ต่ากว่าปี ละ ประมาณ 1,800 ลานบาท ํ ้
  9. 9. 4เหล็กเส้นเสริมคอนกรีตทมีใช้อยู่ในประเทศไทย ี่ ้ ั เหลกเส้นเสริมคอนกรีตในมาตรฐานไทย มีดวยกน 4 มาตรฐาน คือ ็ 1. มอก.20-2543 ไดแก่ เหลกเส้นเสริมคอนกรีตชนิดเส้นกลม ้ ็ 2. มอก.24-2536 ไดแก่ เหลกเส้นเสริมคอนกรีตชนิดขอออย ้ ็ ้ ้ 3. มอก.737-2531 ไดแก่ ตะแกรงลวดเหลกกลาเชื่อมติดเสริมคอนกรีต ้ ็ ้ 4. มอก.926-2533 ไดแก่ ตะแกรงลวดเหลกกลาขอออยเชื่อมติดเสริมคอนกรีต ้ ็ ้ ้ ้ มาตรฐานอนดบที่ 1 และ 2 เป็นเหลกเส้นเสริมคอนกรีตที่ผลิตโดยวิธีรีดร้อนมีค่าความ ั ั ็เค้นพิสูจน์ที่ 2,400 kg./ cm.2 สาหรับเส้นกลมที่เรียกว่า SR24 และมีคาความเคนพิสูจน์ 3,000, ํ ่ ้4,000 , 5,000 kg./ cm.2 ที่เรียกว่า SD30 , SD40 , SD50 ตามลาดบ ํ ั ในการผลิ ตโดยทัว ไป คุณสมบัติต้านแรงดึ ง นี้ ข้ ึ นอยู่ก ับส่ ว นผสมทางเคมี โ ดยเฉพาะ ่ ํคาร์ บอน ซึ่ งเป็ นตัวหลักในการเพิ่มแรงดึงของเหล็ก ในมาตรฐานไทยได้กาหนดค่าเปอร์ เซ็นต์คาร์ บ อนสู ง สุ ดสําหรั บSR24 เป็ น 0.28 และคาร์ บอนสู ง สุ ดสําหรั บ SD30 เท่ากับ 0.27 ส่ ว น ํSD40, SD50 ไม่ได้กาหนดค่าคาร์ บอนสูงสุดไว้ ส่ วนข้อกําหนดด้านคาร์ บอนเทียบเท่า (CarbonEquivalent) ซึ่ งประกอบด้วยเปอร์ เซ็นต์คาร์ บอนและแมงกานีส สําหรับ SD30, SD40, SD50 ได้กาหนดค่าคาร์บอนเทียบเท่าสูงสุด เป็น 0.50, 0.55, 0.60 ตามลาดบดงไดแสดงไวในตารางที่ 1 ํ ํ ั ั ้ ้ ตารางที่ 1 ค่าส่วนผสมทางเคมี
  10. 10. 5 ขนาดของเหลกเส้นกลมที่ผลิตมีขนาดเส้นผานศูนยกลางต้งแต่ 6 ถึง 34 มม. และสาหรับ ็ ่ ์ ั ํเหลกขอออย กาหนดขนาดเส้นผ่านศูนยกลางต้งแต่ 10 ถึง 40 มม. ดงไดแสดงไวในตารางที่ 2 ็ ้ ้ ํ ์ ั ั ้ ้ ตารางที่ 2 ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเหล็กเส้นกลม และ ข้ออ้อย สาหรับเหล็กตะแกรงเชื่อมติดตามมาตรฐาน มอก. 737 ผลิตจากลวดเหล็กดึงเย็นตาม ํมาตรฐาน มอก. 747 ขนาดที่ผลิตมีต้งแต่ 2 – 8 มม. ส่วนคาความเค้นพิสูจน์ มีค่าเท่ากับ 386 ั ่MPa สาหรับลวดเหลกขนาด 3 มม. ลงมา และมีค่าความเค้นพิสูจน์เท่ากับ 448 MPa สําหรับ ํ ็ลวดเหลก 3.3 มม. ข้ ึนไป ดงไดแสดงไวในตารางที่ 3 ็ ั ้ ้
  11. 11. 6 ตารางที่ 3 ค่าตาม มอก.747 นอกจากตะแกรงลวดเหล็ก เชื่ อ มติ ดชนิ ดกลม ตามมาตรฐาน มอก. 737 แล้ว ยัง มีมาตรฐาน มอก. 926 ที่กล่าวถึงตะแกรงลวดเหลกกลาขอออยเชื่อมติดเสริมคอนกรีต ส่วนที่ต่าง ็ ้ ้ ้จากมาตรฐาน มอก. 737 คื อ หลัง จากผ่านการดึง เย็นแล้ว จะผ่านกระบวนการยํ้าผิวเพื่ อให้มีลัก ษณะเป็ นข้อ อ้อ ยเพื่ อ เพิ่ ม คุ ณ สมบัติ ใ นการยึด เกาะคอนกรี ต ค่ าความเค้น พิ สู จ น์ ที่ 0.5เปอร์ เซ็นต์ มีค่าเท่ากับ 485 MPa และมีขนาดเส้นผ่านศูนยกลางที่ผลิตต้ งแต่ 3 – 9 มม. ดังได้ ์ ัแสดงไวในตารางที่ 4 ้ ตารางที่ 4 ค่าตาม มอก. 926
  12. 12. 7 สําหรับวัตถุดิบของลวดเหล็กดึงเย็นตามมาตรฐานตะแกรงทั้ง 2 ได้จากเหล็กลวด (Wirerod) ที่ผลิตจากขบวนการรี ดร้อนนํามาดึงลดขนาด จนได้เส้นผ่านศูนย์กลางและความเค้นพิสูจน์ตามที่ ต้อ งการแล้ว จึ ง นํามาเชื่ อ มเป็ นรู ป ตะแกรงสี่ เ หลี่ ย ม ในการทดสอบคุ ณภาพตะแกรงตะแกรงลวดเหล็กเชื่อม ต้องนําตัวอย่างที่ได้จากการตัดลวดเหล็กส่ วนที่มีจุดเชื่อมอยู่ดวยมาทํา ้การทดสอบให้ได้คุณสมบัติตานแรงดึงตามมอก. ทั้งสอง ส่ วนคุณภาพของการเชื่อมในมอก. ที่ ้737 กําหนดค่าด้วยแรงเฉื อนเป็ นหน่วยนิ วตัน ที่ 241 เท่า ของพื้นที่หน้าตัดของลวดเส้นใหญ่และสาหรับลวดเหล็กชนิดข้ออ้อยตาม มอก. 926 กําหนดค่าด้วยแรงเฉื อนเป็ นหน่วยนิ วตัน ที่ ํ138 เท่า ของพื้นที่หน้าตัดของเหล็กเส้นใหญ่ ตามแสดงไว้ในตารางทั้งสองข้างต้น ยังมีเหล็กเส้นชนิ ดเกลียว ที่ได้นามาใช้ในเมืองไทยประมาณ 10 ปี มาแล้ว เหล็กเส้น ํชนิ ดนี้ เป็ นเหล็กเส้นเกลียวชนิ ดแรงดึงสู ง สําหรับงานคอนกรี ตอัดแรง บริ ษทซึ่ ง เป็ นผูนาใน ั ้ ํการผลิตเหล็กเส้นดังกล่าวได้แก่ บริ ษท DYWIDAG SYSTEM INTERNATIONAL (DSI) ซ่ ึ ง ั ัใช้มาตรฐานเยอรมันเป็ นหลัก และสามารถเทียบเคียงได้กบ มาตรฐาน ASTM A-722 เหล็กเส้นเกลียวชนิ ดนี้ มีค่าแรงเค้นพิสูจน์ระหว่าง 835–1080 MPa และมีขนาดผลิต 15 ถึง 36 mm. ตามตารางที่ 5.1, 5.2, 5.3 และ 5.4 ตารางที่ 5.1 เหล็กเกลียว Grade 880/1080
  13. 13. 8ตารางที่ 5.2 เหล็กเกลียว Grade 835/1030ตารางที่ 5.3 เหล็กเกลียว Grade 930/1080
  14. 14. 9 ตารางที่ 5.4 เหล็กเกลียว Grade 1080/1230 เหล็กเส้นเกลียวอีกชนิดหนึ่งนิยมใช้ในงานปฐพีกลศาสตร์ และในงานคอนกรี ตทัวไปใน ่ต่างประเทศ เนื่องจากรู ปร่ างของเหล็กเส้นมีลกษณะเป็ นเกลียว จึ งสามารถนําเหล็กเส้นเกลียว ั2 เส้นมาต่อกันได้ดวยข้อต่อ ซึ่ งทําให้เกิ ดความสะดวกในการทํางาน และเกิ ดความรวดเร็ วใน ้การต่อเหล็ก ผูนาในการผลิตคือ บริ ษท DYWIDAG SYSTEM INTERNATIONAL (DSI) ้ ํ ัเช่นกน ค่าแรงเคนพิสูจน์ที่ผลิต คือ 500 และ 550 MPa ขนาดที่ผลิ ตมีต้ งแต่ 12 มม. ถึง 63.50 ั ้ ัมม. ดงไดแสดงไวในตารางที่ 6 ั ้ ้
  15. 15. 10 ตารางที่ 6 เหล็กเส้นเกลียวTerminology ที่ใช้ สําหรับเหล็กเสริมคอนกรีต เหล็กเส้ นรีดร้ อน ผลิตภัณฑ์เหล็กเส้นที่รีดให้ได้รูปร่ างและขนาดที่อุณหภูมิประมาณ 1,150 องศาเซลเซี ยสคุณสมบ ติท างกล ที่ อุณหภูมิห้อ งข้ ึ นอยู่ก ับส่ว นผสมทางเคมีแ ละเทคนิคในการรี ด ผิว ของ ัเหล็กเส้นอาจเรี ยบหรื อเป็ นบั้งก็ได้
  16. 16. 11 เหล็กเส้ นและเหล็กม้ วนชนิด Micro Alloy เหล็ก เส้ น หรื อเหล็ ก ม้ว นชนิ ด น้ ี ผลิ ต โดยวิ ธี รี ดร้ อ นจากว ัต ถุ ดิ บ ที่ มี ส่ ว นผสมของVanadium หรือ Alloy อื่น ๆ ที่มีคุณสมบติในการเพิ่มคุณสมบติทางกล การผสมโลหะพิเศษน้ ี ั ั ัมักใช้กบเหล็กเส้น หรือ เหล็กม้วน ชนิ ด SD40, SD 50 ในประเทศไทยนอกจากส่ วนผสมของAlloy แล้วยังมีเปอร์ เซ็นต์คาร์ บอนในการเพิ่มคุณสมบัติทางกลอีกส่วนหนึ่งด้วย Quench and Self Tempered Deformed Bar เหล็กเส้นชนิดนี้ เป็ นเหล็กที่มีเปอร์ เซ็นต์คาร์ บอนตํ่า ในกระบวนการผลิตเมื่อเหล็กเส้นถูกรี ดให้ได้ขนาดรู ปร่ างตามต้องการแล้ว จึ งผ่านกระแสนํ้าเพื่อชุบเหล็กให้ภายนอกของเหล็ก ั ั ่ ํ ้เย็นตัวโดยเร็ ว ส่วนแกนในยังคงมีลกษณะเป็ นเหล็กแดง เรี ยกว่า Austenitic หลงจากผานน้ าแลวความร้ อนจากภายในแกนจะปรับผิว เหล็ก ดานนอกให้เป็นชนิด Tempered marten site ส่ ว น ้ภายในเปลี่ยนเป็ นเหล็กชนิ ด Ferrite และ Pearlite เมื่อเย็นตัวลงเหล็กคอมโพสิ ท (Composite)ดังกล่าวจะมีความแข็งที่ได้จากผิวนอก และมีความเหนียวที่ได้จากแกนใน ลวดเหล็กดึงเย็น ลวดเหล็กชนิดน้ ี ผลิตโดย นาเหล็กลวด (Wire rod) มาดึงลดขนาด ลวดเหล็กที่ได้จะมี ํขนาดเหล็กลงและมีผิวเรี ยบ ในกรณี ที่ตองการผิวเป็ นบั้งเช่นข้ออ้อยต้องผ่านเครื่ องยํ้า ซึ่ งจะยํ้า ้ผิวเหล็กเป็ นช่วง ๆ เพื่อให้ผิวเหล็กมีลกษณะเป็ นคลื่น ัความหมายของคุณสมบัตของเหล็กเส้นบางประการที่ควรรู้ ิ Weldability (ความสามารถในการเชื่อม) ในงานก่อ สร้ างทัวไป อาจมี ความจําเป็ นที่ตองมีการต่อเหล็กเส้นสองเส้นหรื อยึดส่ ว น ่ ้ของเหล็กเส้นกับชิ้นส่วนที่เป็ นเหล็กอื่นๆโดยการเชื่อมด้วยลวดเชื่อม เมื่อเหล็กเส้นได้รับความร้ อ นจากการละลายตัว ของลวดเชื่ อ มและจากกระแสไฟฟ้ าที่ผ่านเนื้ อ เหล็ก และเย็นตัว อย่างรวดเร็ ว ในอากาศ จะทําให้เ กิ ด การเปลี่ ย นแปลงภายในเนื้ อ เหล็ก ที่ ท ําให้คุ ณสมบัติท างกลเปลี่ยนไปโดยเฉพาะความยืด (Elongation) ยิ่งเหล็กที่มีเปอร์ เซ็นคาร์บอนสูงข้ ึนความสามารถ
  17. 17. 12ด้านความยืดนี้ จะลดลง เนื่ องจากเหล็กเส้นเกรด SD40 และ SD50 ที่ผลิตตามมาตรฐานไทยไม่ ไ ด้กํา หนดค่ าคาร์ บ อนสู ง สุ ดไว้ จึ ง มัก นิ ย มใช้ว ต ถุ ดิบ ที่ มี เ ปอร์ เ ซ็ นคาร์ บ อนสู ง เพื่ อ เพิ่ ม ัคุณสมบติทางกล ผลที่ตามมาคือการเสียคุณสมบติดานความยืดหลงการเชื่อม ดงแสดงไวในรูป ั ั ้ ั ั ้เสริมเหล็กภายในคอนกรีตที่ผ่านการเชื่อมน้ ี จะไม่สามารถทนแรงกระแทกอย่างแรง (impact ัload) ได้และการพังทลายเมื่อรับนํ้าหนักเกินพิกดจะเกิดขึ้นทันทีโดยไม่มีการเตือนล่วงหน้า ในหลายประเทศได้มีการทบทวนมาตรฐานของเหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ตโดยการควบคุม ํเปอร์เซ็นคาร์บอนและเปอร์เซ็นคาร์ บอนเทียบเท่า (Carbon equivalent) สู งสุ ดไว้และได้กาหนดความสามารถในการเชื่อม (Weldability) เป็ นคุณสมบัติที่จาเป็ นของเหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ต ดัง ํแสดงไวในตารางที่ 7 ้ ตารางที่ 7 ค่าความสามารถในการเชื่อม
  18. 18. 13 กําลังคราก (Yield Stress) ของเหล็ก ค่ากําลังครากของเหล็กคือกําลังดึงใช้งานสูงสุดที่สามารถนํามาใช้ได้ของเหล็กเส้นเสริ มคอนกรีต ค่ากาลงครากน้ ีหาไดโดยการเหลกตวอยางดวยเครื่องดึงทดสอบแลวอานค่าแรงดึง ํ ั ้ ็ ั ่ ้ ้ ่ ั ํเทียบกับส่วนยืดภายในพิกดที่ทาเครื่ องหมายไว้ เมื่อนําค่าแรงดึงหรื อความเค้น ( แรงดึงหารด้วย ั ํพ้ืนที่หน้าตัดหรื อ stress ) มาพล็อตเทียบกับส่วนยืดหรื อความเครี ยด ( ส่วนยืดหารด้วยพิกดที่ทาเครื่ องหมายไว้หรื อ strain) จะได้เส้นตรงในช่วงแรกที่เรี ยกว่าเส้นอีลาสติก เมื่อเลยจุดๆหนึ่งส่วนยืดหรื อความเครี ยดจะเพื่อขึ้นมากโดยไม่เป็ นสัดส่วนกับค่าแรงดึงหรื อความเค้นที่ข้ืนน้อยลงและเรี ยกเส้นที่พล็อตนี้ว่า Stress – Strain curve สําหรับเหล็กเส้นที่มีแรงดึงตํ่า เช่นเหล็กเส้นเกรด SR24 SD30 หรื อ SD40 จุดเปลี่ยนหรื อจุดแสดงค่ากําลังครากของเหล็กนี้จะสังเกตได้ง่าย ํในขณะทําการทดสอบ แต่เมื่อเหล็กมีกาลังสูงขึ้น ณ จุดที่เลยเส้นอีลาสติก สัดส่วนระหว่างความเค้นและความเครี ยดจะค่อยๆเปลี่ยนไปและอาจสังเกตไม่ได้ชดเจนจากค่าในเครื่ องทดสอบ มีวิธี ัที่จะหาค่ากําลังคลากเหล็กเส้นที่มีแรงดึงสูงนี้สองวิธีกล่าวคือ วิธีที่หนึ่ง จากจุดค่าความเครียดที่ 0.1% หรือ 0.2% ข้ ึนอยกบมาตรฐานแต่ละประเทศ ู่ ัลากเส้นขนานกับเส้นอีลาสติกไปตัดเส้น Stress – Strain curve แลวอ่านคาความเคน ค่าที่ไดคือ ้ ่ ้ ้ค่ากาลงครากของเหลกน้ นหรือเรียกอีกอยางว่าค่าความเคนพิสูญที่จุด 0.1% หรือ 0.2% offset ํ ั ็ ั ่ ้แลวแต่กรณี มาตรฐานไทย มอก. 24 อนุญาตให้ใชค่า 0.2% Offset เป็ นค่ากําลังครากของเหล็ก ้ ้ข้อออยได้ ้ วิธีที่สอง ใช้ค่าความเครี ยดเดียวกับระหว่างคอนกรี ตและเหล็ก เช่น ACI 318 และ วสท.ใชค่าความเครียดที่ 0.0035 ( ซ่ ึ งเป็นค่าความเครียดสูงสุดตามทฤษฎีของคอนกรีต ) แลวลากเส้น ้ ้ตรงตั้งได้ฉากแกนความเครี ยดไปตัดเส้น Stress – Strain curve แลวอานค่าความเคน ณ จุดน้ น ้ ่ ้ ั ่ ่ ํ ั ัคาที่ไดเ้ ป็นคากาลงครากที่ตรงกบความเครียดร้อยละ 0.35 ของเหลกขอออยน้ น ็ ้ ้ ัการพัฒนาเหล็กรีดร้ อนชนิดคุณภาพสู ง ํ ่ ั เพื่อสนองความต้องการทางด้านวิศวกรรมการก่อสร้างที่กาลังดําเนินอยูท้งในและต่างประเทศ รวมถึงแนวทางในการพัฒนาเหล็กเส้นชนิดรี ดร้อนสําหรับเสริ มคอนกรี ตที่ได้
  19. 19. 14แสดงไว้ขางต้น จะเห็นได้ว่าอุตสาหกรรมเหล็กและมาตรฐานอุตสาหกรรมเหล็กของประเทศ ้ไทยควรมีการเน้นการพัฒนาเหล็กเส้นชนิดรี ดร้อนเสริ มคอนกรี ตเป็ นเกรด 500 ชนิดเชื่อมได้ ํ ่เพื่อการใช้ในประเทศและใช้กาลังผลิตที่เหลืออยูมากกว่า 50 เปอร์ เซ็นต์เพื่อการส่งออกตามมาตรฐานต่างประเทศ สาหรับลวดเหลกตะแกรงขอออยที่ผลิตอยตามมาตรฐาน มอก. 926 แมว่าจะเป็นการ ํ ็ ้ ้ ู่ ้ปรับปรุ งข้อด้อยในการยึดเกาะคอนกรี ตของลวดเหล็กตะแกรงเส้นกลมตามมาตรฐาน มอก. 737ก็ตาม ลวดเหลกตะแกรงท้งสองชนิดลวนมีความยืด (Elongation) ต่า คือประมาณ 6 ถึง 8 ็ ั ้ ํเปอร์เซ็นต์เมื่อเปรี ยบเทียบกับเหล็กเส้นชนิดรี ดร้อนในเกรดใกล้เคียงกันที่มีความยืดประมาณ 13เปอร์เซ็นต์ จึงไม่เป็ นที่ยอมรับของวิศวกรในงานก่อสร้างที่คานึงถึงความปลอดภัยและเตือนภัย ํเมื่อเกิดการแตกร้าว จึงได้มีการวิจยและพัฒนาเหล็กเส้นข้ออ้อยรี ดร้อนชนิดเชื่อมได้ เกรด 550 ซึ่ งเป็ นเหล็ก ัตะแกรงข้ออ้อยเสริ มคอนกรี ตชนิดคุณภาพสูงสุดในประเทศ มีค่าความยืดขั้นตํ่า 13 เปอร์ เซ็นต์และมีคุณสมบัติทางกลอื่นๆ เช่นเดียวกับเหล็กเส้นข้ออ้อยเกรด SD50 โดยทัวไป ดังได้แสดงไว้ ่ในตารางที่ 8 ตารางที่ 8 เหล็กตะแกรงข้ออ้อยเสริ มคอนกรี ต
  20. 20. 15 และเมื่อทําการเปรี ยบเทียบคุณสมบัติทางกลที่สําคัญระหว่างมาตรฐานไทย มาตรฐาน ่ตางประเทศ และ เหลกเส้นขอออยรีดร้อนชนิดเชื่อมไดของ บริษท เหล็กบุรพาอุตสาหกรรม ็ ้ ้ ้ ัจํากัด และจะเห็นว่า เหล็กเส้นข้ออ้อยเกรด 550 ของบริ ษทฯ สอดคล้องกับมาตรฐาน ACI 318 ัและ ASTM A 497 ตามตารางที่ 9 ตารางที่ 9 เปรี ยบเทียบคุณสมบัติทางกล
  21. 21. 16 เหล็กเส้นข้ออ้อยรี ดร้ อนชนิ ดเชื่อมได้ เกรด 550 สร้ างประโยชน์ท้ งทางด้านวิศวกรรม ัและเศรษฐศาสตร์ ดงต่อไปนี้ ั 1. สามารถลดความคบคงของเหลกเส้น โดยเฉพาะในจุดเชื่อมของคานและเสาทําให้เท ั ั่ ็คอนกรี ตได้สะดวก 2. เนื่องจากขนาดเหล็กจะเล็กลง ระยะทาบจะสั้นลงด้วย 3. ลดแรงงานในการผูกและวางเหล็ก 4. ลดต้นทุนค่าเหล็กเส้น 5. ลดการศูนย์เสี ยเงินตราต่างประเทศความประหยัดจากการเพมคุณภาพของเหล็กเส้นเสริมคอนกรีต ิ่ เพื่อการเปรี ยบเทียบอย่างง่าย เมื่อนําราคาและความสามารถในการรับแรงของ เหล็กข้ออ้อ ยเกรด SD30, SD40, SD50 และ BRP55 มาเที ย บกันอย่างตรงไปตรงมาโดยไม่คานึ ง ถึ ง ํปริมาณเหลกเสริมต่าสุดซ่ ึ งเป็นขอจากดในบางกรณี และเมื่อต้ งสมมุติฐานว่าเหล็กเส้นขอออย ็ ํ ้ ํ ั ั ้ ้เกรด SD40 เป็ นมาตรฐานในการก่อสร้างโดยทัวไป จะเห็นว่าต้นทุนในการใช้เหล็กจะลดลงเมื่อ ่เปลี่ยนเกรดของเหล็กเส้นให้สูงขึ้นเพราะราคาเหล็กเส้นและเกรดที่เพิ่มขึ้นไม่ได้มีความสัมพันธ์โดยตรง เกรด 55 จะให้ค่าการประหยัดถึง 20 เปอร์ เซ็นต์ตามตารางที่ 10 ตารางที่ 10 ความประหยัด
  22. 22. 17 ในด้านการประหยัดเงินตราต่างประเทศ เหล็กเส้นเสริ มคอนกรี ตที่ผลิตในประเทศไทยมีแหล่งที่มาของวัตถุดิบ 3 แหล่งด้วยกันคือ 1. เศษเหล็กในประเทศ 2. เศษเหล็กนําเข้า 3. เหล็กแท่งเล็ก (Billet) นําเข้า เศษเหล็ก ในข้อ 1 และ 2 จะนํามาหลอมในเตาหลอมไฟฟ้ าเพื่อ ผลิตเป็ นเหล็กแท่งเล็กแล้วนํามาอบให้ร้ อนประมาณ 1,150 องศาเซลเซี ยส ก่ อนนํามารี ดเป็ นเหล็ก เส้นเช่นเดี ยวกับเหล็กแท่งเล็กนําเข้าในข้อ 3 ความต้อ งการของเกรดต่า งๆของเหล็ก เส้นก่ อ สร้ างที่ มีอ ยู่ในตลาด อันได้แก่ SR24,SD30, SD40 และ SD50 แบ่งได้อย่างหยาบๆเป็ นร้อยละ 30 สําหรับสามเกรดแรก และน้อยกว่าร้ อ ยละ 10 สําหรับ SD50 จากตารางที่ 11 หากประมาณการว่าความต้อ งการของเหล็กเส้นมีประมาณ 3 ล้านตัน ในการเปลี่ ยนพฤติก รรมการใช้เ หล็ก ข้ออ้อ ยจาก SD30 และ SD40 เป็นSD50 ทั้ง หมดโดยคงเหล็ก เส้นกลม SR24 ไว้สําหรั บงานก่ อ สร้ างขนาดเล็ก ประเทศไทยจะสามารถประหยัดเงิ นตราต่างประเทศได้ประมาณ 1,800 ล้านบาท เมื่อ เปรี ยบเทียบมูลค่าของอุปกรณ์และเทคโนโลยีการเปลี่ยนเกรดของผลิตภัณฑ์สามารถหาได้ในประเทศในราคาที่ไม่สูงย่อมเป็ นการลงทุนที่คุมค่าอย่างยิ่ง และสําหรับผูใช้งานก็จะได้ใช้ผลิตภัณฑ์ที่คุณภาพที่ดีในราคา ้ ้ที่ถูกลง
  23. 23. 18ตารางที่ 11 การประหยัดเงินตราต่างประเทศ
  24. 24. 19การทดสอบแรงดึง การทดสอบแรงดึง เป็ นวิธีที่นิยมใช้เพื่อวัดคุณสมบัติความต้านทานของวัสดุต่อแรงที่มากระทํา โดยเริ่ มจาก ั 1. การกด (Milling) ชิ้นงานสําหรับทดสอบให้ได้ขนาดตามมาตรฐานที่ตองการทดสอบ ้ เช่น สมอ. JIS ั 2. เช็ดสารหล่อลื่นที่ติดมากับชิ้นงานที่กดเสร็ จแล้วให้สะอาด และอาจใช้กระดาษทราย ลูบช้ิ นงานทดสอบ ถาผิวเหล็ก มีสนิม (Scale, เช่น ในกรณี ของเหล็กแผ่นรี ดร้ อน) ้ เพื่อป้ องกันการเลื่อน (slip) ของชิ้นงานจากหวจบขณะทาการดึง ั ั ํ 3. ตรวจสอบความเรี ยบของชิ้นงาน โดยจะต้องไม่โกงงอ เพื่อให้ได้ค่าที่ถูกต้องจากการ ทดสอบ 4. ทําการวัดและบันทึกค่าขนาดของชิ้นทดสอบที่ได้จากการเตรี ยม และตรวจเช็คว่าให้ แน่ ใจว่าขนาด (Dimension) ของชิ้ นทดสอบอยู่ในช่ว งที่ ยอมรั บได้ของมาตรฐาน ทดสอบนั้นๆ 5. ทําการดึงด้วยเครื่ องดึง (Tensile machine) ซึ่ งเมื่อดึงเสร็ จสิ้ น (ชิ้นงานขาดจากกันเป็ น สองส่วน) โปรแกรมของเครื่ องส่วนใหญ่จะทําการวาดกราฟและคํานวณค่าต่างๆ ที่ เราต้องการ รูปที่ 1 กราฟความเคน-ความเครี ยดของเหลกกลาคาร์บอนต่าในสภาพอบอ่อน ้ ็ ้ ํ
  25. 25. 20 กราฟข้างบนแสดงค่าความเค้น (Stress) เทียบกับความเครี ยด (Strain) จากการทดสอบแรงดึงเหลกกลาคาร์บอนต่า โดยค่าต่างๆ ในกราฟคานวณจาก ็ ้ ํ ํ ความเค้น (Stress) = แรงที่กระทํา /พืนทีหน้ าตัดที่รับแรงนั้น ้ ่ (หน่วยของความเค้นอาจเป็ น N/mm2 หรือ MPa หรือ kgf/mm2 หรือ psi หรือ ksi ก็ได้) โดยพ้ืนที่หน้าตดที่ใชในการคานวณค่าความเคนมกจะใชพ้ืนที่หน้าตดเริ่มตนก่อนที่ ั ้ ํ ้ ั ้ ั ้จะทํา การทดสอบ (A0) เราเรี ย กค่า ความเค้นนี้ ว่า Engineering stress ซ่ ึ งแสดงดง เส้ นโค้ง ัABCDEF ใน รู ปที่ 3 ซึ่ งค่าความเค้นจะลดลงในช่วงปลายของการยืดตัว เนื่ องจากเกิ ดการคอด(Necking) ทําให้ช้ินงานรับแรงได้นอยลงอย่างมาก (แต่ถาคานวณความเคนจากพ้ืนที่หน้าตด ณ. ้ ้ ํ ้ ัช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ งที่หน้าตัดเล็กลง เราจะเรี ยกค่าความเค้นจากการคํานวณนี้ ว่า True Stressซึ่ งแสดงดังเส้นโค้ง ABCDG ซึ่ งความเค้นในช่วงปลายของการยืดตัวยังคงสู งขึ้ นเนื่ องจากใช้พ้ืนที่จริ งๆ ขณะนั้นเป็ นตัวหาร) สาหรับค่าความเครียดสามารถคานวณไดจากสูตร ํ ํ ้ ความเครียด (Strain) = ความยาวที่ยืดออก (Dl)/ความยาวเริ่มต้น (l0) ในทํานองเดียวกัน เราเรี ยกค่าความเครี ยดที่คานวณโดยการใช้ค่าความยาวเริ่ มต้น (l0) ํเป็ นตัวเทียบนี้ ว่า engineering strain ช่วงต่างๆ ของกราฟความเค้น-ความเครี ยดที่น่าสนใจได้แก่ ั ช่วง AB เป็ นช่วงที่วสดุเริ่ มยืดตัว โดยที่ระยะยืดตัวจะมีความสัมพันธ์กบแรงที่มาดึงเป็ น ัแนวเส้นตรง เราเรี ยกช่วงนี้ ของกราฟว่า Proportional limit หรือ Limit of Proportionality โดยความชันของเส้นตรงดังกล่าวจะเรี ยกว่า Young’s Modulus of Elasticity
  26. 26. 21 เมื่อว สดุยืดตวอี กเล็ก น้อยจะถึง จุ ด C ซึ่ งเป็ นจุ ดที่ เ ริ่ มที่จ ะมี การแปรรู ปแบบถาวร ั ั(Plastic deformation) โดยวัสดุที่ได้รับแรงดึงในช่วง AC เมื่อทําการหยุดดึงชิ้นงานจะหดกลับไปยังความยาวเริ่ มแรกของวัสดุน้ น เราเรี ยกการแปรรู ปในช่วง AC ว่า Elastic deformation ในทาง ัปฏิบติ จุด B และ Cจะอยูใกล้กนมากจนสามารถถือได้ว่าเป็ นจุดเดียวกัน ั ่ ั สาหรับเหลกกลาคาร์บอนเมื่อทาการแปรรูปต่อจากจุด C ความเค้นจะลดลงและคงที่ ํ ็ ้ ํโดยวัสดุสามารถยืดตัว ออกไปได้เ องโดยไม่ตอ งเพิ่ มความเค้น ซ่ ึ ง เป็นคุณสมบัติเ ฉพาะของ ้เหลกกลาคาร์บอนต่า เราเรียกค่าความเคนที่จุด D ว่า ความเคนที่จุดคลาก (Yield stress) ็ ้ ํ ้ ้ เมื่อดึงวัสดุต่อจากจุด D ไป ค่าความเคนจะคอยๆ เพิ่มข้ ึนเมื่อระยะยืดเพ่ิมข้ ึนจนถึงจุด ้ ่E ซึ่ ง เป็ นจุ ดที่ ความเค้นสู ง สุ ดของกราฟที่เ ป็ นเส้นเต็ม เราเรี ย กค่าความเค้นสู งสุ ดนี้ ว่า ความต้านทานแรงดึง (Tensile strength) ซ่ ึ งถาวสดุถูกดึงออกจากจุด D พ้ืนที่หน้าตดบางส่วนของ ้ ั ัชิ้นงานจะเริ่ มเกิด การคอด (Non-uniform deformation) และทําให้รับแรงได้นอยลงอย่างมาก ้ เมื่อดึงวัสดุต่อจนถึงจุด F วัสดุจะขาดในที่สุด ซึ่ งเราสามารถหาค่าความยาวที่วสดุยืด ัตวออกโดยการนาเอาช้ินงานที่ขาดมาต่อกน แลวหาความยาวของวสดุหลงการดึง (Final gauge ั ํ ั ้ ั ัlength) ลบด้วยความยาวของวัสดุก่อนดึง (Initial gauge length) และทําการคํานวณหาค่า ความยืดตัวร้อยละ (Percentage elongation) ได้โดย (ความยาวก่อนดึง − ความยาวหลงดึง) × 100 ความยืดร้อยละ = ั ความยาวก่อนดึง ํ ั ่ สาหรับตวอยางกราฟเหลกกลาคาร์บอนแบบอื่นๆ แสดงดงรูปที่ 4 ็ ้ ั สาหรับเหลกกลาคาร์บอนเมื่อเหลกผ่านการรีดปรับผิว (Skin pass rolling) จะไม่ปรากฏ ํ ็ ้ ็จุดคลากที่ แท้จ ริ งให้เ ห็ น ดัง นั้นการคํานวณค่าความต้านทานแรงดึง ที่ จุดคลากจะใช้วิ ธีก ารลากเส้นขนานกับเส้นโค้งความเค้น-ความเครี ยดในช่วงที่กราฟเป็ นเส้นตรง (Proportional limit)หรือเรียกว่า Offset method เช่น วดที่ระยะห่าง 0.2%ของ Gauge length ไปตัดกับเส้นกราฟที่ได้ ั
  27. 27. 22จากการดึง (ดังรู ปที่ 5) เราเรี ยกค่าความเค้นตรงจุดที่ท้ งสองตัดกันเรี ยกว่า ค่าความเค้นพิสูจ น์ ั(Proof stress) ที่ 0.2% เป็นตน ้ รูปที่ 2 กราฟความเคน-ความเครี ยดของเหล็กกล้าคาร์ บอนที่ผ่านการชุบแข็ง (A) และที่ ้ ่ผานการชุบแขงและอบคืนตว (B) ็ ั รู ปที่ 5 แสดงกราฟความเค้น-ความเครี ยดของเหล็กกล้าคาร์ บอนที่ผานอบอ่อนและรี ด ่ปรับผิว (As annealed skin pass rolled)
  28. 28. 23 บทที่ 3 วธีดาเนินการทดลอง ิ ํการทดลองที่ 1 การทดสอบกําลังรับแรงดึงของเหล็กเสริม เหล็ก เสริ มเป็ นวัสดุก่อ สร้ างที่ สําคัญที่ ใช้ก่ อสร้ างเป็ นองค์อ าคารคอนกรี ตเสริ มเหล็กเหล็กเสริ มมีความสามารถในการรับแรงอัดและแรงดึงได้เท่ากัน ดังนั้นในการทดสอบเชิงกลต่างๆ เกี่ยวกับเหล็กเสริ มจึงมักทดสอบโดยการดึงในการทดสอบโดยการดึงเหล็กเสริ ม ในขณะที่เกิดความเค้นดึง (Tensile stress) ตัวอย่างทดสอบจะยืดออกไปเรื่ อยๆ ตามขนาดของความเค้นที่เพิ่มขึ้น ระยะที่ยืดออกต่อหน่วยความยาวเดิมของตัวอย่างเราเรี ยกว่า ความเครี ยดดึง (Tensilestrain) ความเค้น (Stress, σ) = แรงดึง / พ้ืนที่หนาตด = P/A ้ ั ความเครียด (Strain, ε) = ระยะยืด / ความยาวต้งตน = Δ L/L ั ้ รูปที่ 1 ตัวอย่างกราฟความสัมพันธ์ระหว่าง Stress กับ Strain ของเหล็กเสริ ม ในการทดสอบโดยการดึงในขณะที่เกิดความเค้นดึง ตัวอย่างทดสอบจะยืดออกไปเรื่ อยๆตามขนาดของความเคนที่เพิ่มข้ ึน ความสัมพนธ์ระหว่างความเคนและความเครียด แสดงไดใน ้ ั ้ ้
  29. 29. 24กราฟ ความเคน(แกนต้ง) กบความเครียด (แกนนอน) ขางตน ซ่ ึ งสามารถอธิบายไดดงน้ ี ช่วงแรก ้ ั ั ้ ้ ้ ัความสัมพันธ์จะเป็ นสัดส่วนโดยตรง ขอบเขตความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครี ยดในช่วงที่ เป็ นเส้นตรงอยู่เรี ยกว่า พิกดเส้นตรง (Proportional limit) และในช่ว งน้ ี เหล็กเสริมมี ั ่คุณสมบัติเป็ นวัสดุยืดหยุน (Elastic) ซึ่ งหมายถึงไม่มีการเสี ยรู ปถาวรเกิ ดขึ้น ค่าความเค้นสู งสุ ดของช่วงยืดหยุ่นน้ ี เกิดข้ ึนที่พิกดยืดหยุน (Elastic limit) และค่าความชันของกราฟในช่วงนี้ คือ ั ่ ่โมดูลสความยืดหยุน (Modulus of elasticity) ั ชวงที่สอง เมื่อความเคนสูงกว่าพิกดเส้นตรง เส้นแสดงความสัมพนธ์ระหว่างความเคน ่ ้ ั ั ้และความเครี ยดจะไม่เป็ นเส้นตรง โดยความเครี ยดจะเพิ่มขึ้นในอัตราที่สูงกว่าเดิม และที่จุดๆหนึ่ งความเครี ยดเพิ่มขึ้ นในขณะที่ ความเค้นไม่เพิ่ มขึ้ นเลย ตําแหน่ งดังกล่าวเรี ยกว่า จุดคราก(Yield point) และความเค้นดังกล่าวเรี ยกว่า ความเคนคราก (Yield stress) ้ ช่วงที่สาม เมื่อความเค้นเพิ่มขึ้นถึงจุดครากและแรงดึงยังคงกระทําต่อไปความเครี ยดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ ว และถึงระดบค่าหน่ ึงความเคนจะเริ่มเพิ่มข้ ึนอย่างชาๆ ซ่ ึ งเรียกพฤติกรรมน้ ี ั ้ ้ว่า แกร่งข้ ึนดวยความเครียด (Strain hardening) ให้แรงกระทําต่อไปความเค้นจะเพิ่มขึ้นถึงระดับ ้หนึ่ ง ซึ่ งมีค่าสู งสุ ดเรี ยกว่า กําลังประลัย (Ultimate strength) ในการตัวอย่างจะเกิ ดคอคอดและขาดออกจากกนในตาแหน่งดงกล่าว ั ํ ั
  30. 30. 25การทดสอบเหล็กเส้ นกลมวตถุประสงค์ ั เพื่อหาคุณสมบัติในการรับแรงดึงของเหล็กเส้นกลม เพื่อศึกษาความสามารถในการรับแรงต่างๆ ได้แก่ - Ultimate Tensile Strength (กําลังรับแรงดึงประลัย) - Yield Point ( กําลังรับแรงดึงที่จุดคลาก) ่ - %Elongation (เปอร์ เซ็นต์การยืดหยุน) ่ - Modulus of Elasticity, E (ค่าโมดูลสยืดหยุน) ั - Stress-strain diagram (กราฟระหว่างความเค้น-ความเครี ยด) - Modulus of Resilience - Type and Character of Fractureเพื่อศึกษาพฤติกรรมการยืดของเหล็ก (Ductility) ได้แก่ - Percentage of elongations - Percentage of area reductionวัสดุที่ใช้ ทดลอง 1. เหล็กเส้นกลมผิวเรี ยบ เส้นผ่านศูนย์กลาง RB 6 จานวน 3 เส้น ํอุปกรณ์ ที่ใช้ 1. Universal Testing Machine พร้อมชุดทดสอบแรงดึง 2. Extensometer (เครื่ องวัดการยืดคัว) 3. Vernier Caliper ที่มีความคลาดเคลื่อนไม่เกิ น + 0.05 ม.ม. และมีความละเอียดในการ วดถึง 0.1 ม.ม. ั 4. ตลับเมตร ที่มีความยาวเพียงพอที่จะวัดความยาวโดยตลอดของเหล็ก 5. ตาชังแบบ Triple Beam Balance ชังได้ละเอียดถึง 0.1 กรัม ่ ่ 6. เลื่อยตัดเหล็ก
  31. 31. 26ทฤษฎี มาตรฐานงานเหล็กเสริ มคอนกรี ต (Standard for Steel Bars for Reinforced concrete)เหล็กเส้นกลม (Round Bars) มีดงต่อไปนี้ ัขอบข่าย 1. เป็ นเหล็กที่มีผิวเรี ยบ ไม่มีรอยปริ แตกหรื อรอยร้าว 2. มีลกษณะหนาตดกลม พ้ืนที่ลาดตดขวางสม่าเสมอตลอด ั ้ ั ั ํ 3. สามารถนาไปใชเ้ สริมคอนกรีตได้ ํหมายเหตุ แรงเค้นที่จุดคราก = Yield Stress ความเค้นดึงสูงสุด = Maximum Tensile Stress ความยืด = Elongation การทดสอบด้วยแรงดัดเย็น = Cold Bend Test มุมการดัด = Bending Angle ่ ์ เส้นผาศูนยกลางการดด = Diameter of Bends ั ช่วงความยาว 5 เท่าของเส้นผาศูนยกลาง =Gauge Length ่ ์ช้ ันคุณภาพ เหล็กเส้นกลมที่กาหนดในมาตรฐาน มีช้ นคุณภาพ SR 24 ซ้ ึ งมีเพียงช้ นคุณภาพ ํ ั ั ่เดียวความคลาดเคลื่อนที่ยอมให้
  32. 32. 27 การคลาดเคลื่อนสาหรับความยาว ถาหากคามยาวไม่เกิน 10 เมตร ยอมให้คลาดเคลื่อน ํ ้ ่ได้ +55 มม. ส่วนความยาวที่เกิด 10 เมตร ยอมให้เกินกว่า 55 มม. ไดอีก 5 มม. ทุกความยาว 1 ่ ้เมตรแต่ตองไม่เกิน 120 มม. ้ รายละเอียดอื่นๆ สามาตรศึกษาไดจากมาตรฐานผลิตภณฑอุตสาหกรรมเหลกเสริม ้ ั ์ ็คอนกรีต; เหล็กเส้นกลม มอก. 20-2527 . กระทรวงอุตสาหกรรม การนําตัวอย่างของเหล็กเส้นกลมไปใช้ในการทดสอบ ควรทราบถึงรายละเอียดของเหล็กเส้นกลมมาตรฐานที่ผลิตออกมาจาหน่าย ดงแสดงในตาราง ํ ั
  33. 33. 28
  34. 34. 29การเตรียมตวอย่าง ั 1. ตัดวัสดุทดสอบอย่างน้อย 3 ตัวอย่าง แต่ละชิ้นต้องยาว 1.00-1.50 ม. ซึ่ งทั้ง 3ตัวอย่างควรจะเตรี ยมจากเหล็กเส้นเส้นละตัวอย่าง 2. ความยาวชิ้นทดสอบ และระยะระหว่างหัวจะต้องเป็ นไปตามตาราง 17.1 3. ตัดวัสดุทดสอบให้ยาวไม่นอยกว่า 5.5D โดย D คือขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางขอเหล็กเส้น ้ 4. สภาพของวสดุทดสอบตองคงรูป ตองไม่ผ่านกรรมวิธีทางความร้อนมาก่อน การดด ั ้ ้ ัจากสภาพโค้งให้ตรงต้องทําโดยการดัดเย็น หากบิดโค้งมากไปให้ตดทิ้ง ั 5. การทดสอบแต่ละชุดจะตองทาการทดสอบไม่นอยกว่า 3 ตวอยาง ้ ํ ้ ั ่ 6. เหล็ก เส้นกลมตั้งแต่ RB15 ลงมาให้ทดสอบโดยไม่ต้อ งกลึ งช้ิ นทดสอบให้เ ล็ก ลง ัเหล็กเส้นกลมตั้งแต่ RB19ขึ้นไปอาจกลึงลดขนาดลงไปพอเหมาะที่จะใช้กบเครื่ องทดสอบแรงดึงก็ได้แต่ตองไม่น้อยกว่า 15 ม.ม. ในกรณี ที่กลึงลดขนาดลง ความยาวของส่ วนที่กลึงต้องไม่ ้นอยกว่า 5.5D ( D คือขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางของส่วนที่กลึง ) ้ 7. ความยาวพิกด(Gauge Length) ตองเท่ากบ 5D และความยาวระหว่างหัวจับ จะต้องไม่ ั ้ ันอยกว่า 5.5D ้ 8. ให้ทาเครื่ องหมายบอกระยะ Gauge Length บนเหล็ก ด้ว ยตะไบ โดยวัดออกจาก ํกึ่งกลางของความยาวออกไปข้างละเท่าๆกันดังรู ปที่ 1
  35. 35. 30วิธีการทดลอง ั 1. ให้ทาการวัดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางอย่างน้อย 3 แห่ ง ภายในส่ วนของความยาวพิกด ํ ั(ความยาวพิกด= 5 X เส้นผ่าศูนย์กลางของชิ้นทดสอบ) โดยการวัดเส้นผ่าศูนย์กลางแต่ละแห่งให้วัด 2 ครั้ ง ในทิ ศ ทางตั้ง ฉากกัน แล้ว นํา เส้ น ผ่า ศู น ย์ก ลางที่ ว ัด ได้ท้ ัง 6 ค่ า นี้ ไปหาค่ า เฉลี่ ยเส้นผ่าศูนย์กลางของชิ้นตัวอย่างที่ทดสอบ 2. การขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง อาจทําได้โดยการนําเล็กไปชังนํ้าหนัก และวัดความยาว ่เพื่อหานํ้าหนักกิ โลกรัม ต่อ เมตร แล้วนํามาเข้าสู ตร D=�𝑤/0.6165 เพื่อหาเส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ย 3. นําเส้นผ่าศูนย์กลางที่เป็ นขนาดของเหล็กตามมาตรฐาน เช่น RB 9 เส้นผ่าศูนย์กลาง ่ ์เท่ากับ 9 ม.ม. ไปลบเส้นผาศูนยกลางเฉลี่ย จะไดเ้ ฉลี่ย Error of Diameter ซ่ ึ ง ความคลาดเคลื่อนของเส้นผาศูนยกลางที่กาหนดตามมาตรฐานไม่ควรเกินค่ามาตรฐานกาหนด ่ ์ ํ ํ ํ 4. นําชิ้นทดสอบใส่ ในเครื่ องทดสอบแรงดึง โดยให้ระยะหัวจบไดตามกาหนดในตารา ั ้17.1 5. ติ ด ตั้ง เครื่ อ ง Extensometer ไว้ที่ ร ะยะพิ ก ัด ตามที่ กํา หนดไว้ในตาราง 17.1 ปรั บแนวแกนให้ทบกัน และให้เข็มชี้ที่ศูนย์ ั 6. คํานวณอัตราการเพิ่มของแรงโดยกําหนดให้ไม่เกิน 3 kg/mm2/sec (คานวณตามสูตร ํแล้วไปปรับตัวเลขที่ Preset Value) 7. เริ่ มให้แรงดึงกระทําตามกําหนด เตรี ยมบันทึกค่าแรงและการยืดตัว โดยให้จดบันทึกค่าแรงและยืดตัว ในช่ว ง Proportional Limit ทั้ง หมด 15 ค่า เมื่ อเพิ่มค่าแรงกระทําเป็ นช่วงๆเท่ากัน ซึ่ งค่าแรงแต่ละช่วงสามารถประมาณได้โดย นําเอาค่าแรง Proportional Limit ตามที่มาตรฐานกํา หนดแบ่ ง ฀š

×