5  Thử nghiệm ghép nối cơ khí

5.1  Quy định chung

Các phương pháp thử quy định trong tiêu chuẩn này là:

a) Thử kéo (xem 5.3)

b) Thử độ trượt (xem 5.4)

c) Thử mỏi có chu kỳ cao (xem 5.5)

d) Thử chịu tải có chu kỳ thấp (xem 5.6)

Phải luôn luôn thử nghiệm một thanh thép cốt bê tông chuẩn (tham chiếu) trong trường hợp thử khả năng neo giữ và thử nghiệm riêng lẻ liên tục, cho mỗi phép thử trừ phép thử mỏi. Thanh thép cốt bê tông chuẩn phải được lấy từ cùng một chiều dài của thanh thép cốt bê tông như đã sử dụng trong thử nghiệm mối nối đối đầu. Khi sử dụng các đường kính khác nhau trong một mối nối đối đầu, thanh thép cốt bê tông chuẩn phải được lấy từ thanh có đường kính nhỏ hơn của mối nối đối đầu.

Để tính toán các ứng suất phải sử dụng diện tích mặt cắt ngang danh nghĩa của thanh thép cốt bê tông.

...

...

...

Nhiệt độ trong phòng thí nghiệm thử nên ở giữa 10 °C và 30 °C.

5.2  Chuẩn bị mẫu thử

Tất cả các thử nghiệm phải được thực hiện trên các ghép nối cơ khí được chuẩn bị và lắp ráp theo cùng một cách như khi chuẩn bị các mối nối này cho sử dụng bình thường theo hướng dẫn lắp đặt do nhà cung cấp mối nối soạn thảo.

Mối nối phải được bố trí gần như ở giữa mẫu thử.

Mẫu thử cho thử kéo phải đủ dài để bảo đảm có một chiều dài tự do giữa các dụng cụ kẹp của máy thử đề cho phép xác định A_gt. Chiều dài tự do nhỏ nhất và đủ dùng của mẫu thử cho thử kéo là 400 mm + L, ở đây L là chiều dài của ghép nối cơ khí (như đã được định nghĩa trong TCVN 13711-1 (ISO 15835-1). Chiều dài L₃ để xác định A_gt đối với cả hai thanh và có vị trí ở bên ngoài ghép nối cơ khí (như đã được định nghĩa trong TCVN 13711-1 (ISO 15835-1)). Tuy nhiên, chiều dài tự do này có thể được giảm đi nếu hành trình chuyển động của máy thử quá ngắn để thích ứng với mẫu thử với điều kiện là vẫn có thể đo được A_gt trên chiều dài đo được quy định trong TCVN 7937-1 (ISO 15630-1).

Mẫu thử cho thử độ trượt có thể có một chiều dài tự do ngắn hơn mẫu thử cho thử kéo. Tuy nhiên, chiều dài tự do không được nhỏ hơn 200 mm + L.

Các mẫu thử cho phép thử nghiệm mỏi phải đủ dài để bảo đảm có một chiều dài tự do giữa các dụng cụ kẹp của máy thử lớn hơn chiều dài của ghép nối cơ khí.

Các kích thước hình học cho phép đo các độ giãn dài được giới thiệu trên Hình 1.

...

...

...

F  lực tác dụng

L  chiều dài của ghép nối cơ khí (như đã được định nghĩa trong TCVN 13711-1 (ISO 15835-1)

L1  chiều dài của mối nối

L2  2d, ở đây đê là đường kính danh nghĩa của thanh thép cốt bê tông

L3  chiều dài tự do nhỏ nhất cho phép đo A_gt (như đã được định nghĩa trong TCVN-13711-1 (ISO 15835-1)

Lg  chiều dài đo cho phép đo độ trượt

Hình 1 - Xác định các chiều dài cho đo các độ giãn dài của ghép nối cơ khí

5.3  Thử kéo

5.3.1  Quy định chung

...

...

...

5.3.2  Thiết bị thử

Thiết bị thử phải tuân theo TCVN 7937-1 (ISO 15630-1).

5.3.3  Phương pháp thử

Phép thử phải được thực hiện phù hợp với TCVN 7937-1 (ISO 15630-1).

A_gt trong thanh thép cốt bê tông được nối đối đầu phải được thử và đo phù hợp với TCVN 7937-1 (ISO 15630-1) ở bên ngoài chiều dài của ghép nối cơ khí (như đã được định nghĩa trong TCVN 13711-1 (ISO 15835-1)) trên cả hai phía của mối nối. Phải ghi lại cả hai giá trị và giá trị lớn hơn phải được dùng để đánh giá sự phù hợp (tuân thủ). Tuy nhiên, nếu chiều dài của mẫu thử đã được giảm đi để thích ứng với hành trình chuyển động của máy thử thì có thể chỉ đo A_gt trên một phía của mối nối. Nếu sử dụng một giãn kế, thanh thép cốt bê tông vẫn phải được đánh dấu để có thể đo được bằng tay.

Khi thử nghiệm một mối nối chuyển tiếp từ A_gt chỉ được đo trên thanh thép cốt bê tông nhỏ hơn.

5.3.4  Dạng và vị trí của phá hủy

Vị trí của phá hủy phải được báo cáo là một trong hai vị trí sau:

a) trong phạm vi chiều dài của mối cơ khí đối đầu như đã được định nghĩa trong TCVN 13711-1 (ISO 15835-1)

...

...

...

5.4  Thử độ trượt

5.4.1  Quy định chung

Phải đo độ trượt bằng cách gá đặt các giãn kế có ít nhất là hai giá trị trung bình. Chiều dài đo của các giãn kế phải ở giữa L₁ + 2d và L₁ + 6d, càng gần với L₁ + 2d càng tốt.

CHÚ THÍCH: Một số kiểu giãn kế có một chiều dài đo cố định không bằng chiều dài L của ghép nối cơ khí như đã được định nghĩa trong TCVN 13711-1 (ISO 15835-1). Trong trường hợp được lựa chọn, nên ưu tiên chọn chiều dài đo ngắn hơn.

5.4.2  Thiết bị thử

Máy thử kéo được sử dụng phải tuân theo TCVN 7937-1 (ISO 15630-1).

Giãn kế được sử dụng phải phù hợp với ISO 9513, cấp 1 hoặc cao hơn.

Khoảng cách giữa đường trục đo và đường trục của mối nối đối đầu nên được giảm tới mức tối thiểu.

Thiết bị đo độ trượt phải cứng vững và được kẹp chặt cẩn thận sao cho có thể đo độ trượt với độ chính xác không nhỏ hơn 0,01 mm. Phải xác định độ không đảm bảo đo phù hợp với ISO 6892-1, Phụ lục J.

...

...

...

Tạo ra chu kỳ tải trọng cho thử nghiệm khả năng lưu giữ phải được thực hiện phù hợp với nguyên lý đã chỉ ra trên Hình 2.

CHÚ DẪN:

1

ứng suất cho phép đo tùy chọn 1

σ

ứng suất

2

ứng suất cho phép đo tùy chọn 2

...

...

...

thời gian

Hình 2 - Biểu đồ chu kỳ tải trọng cho thử nghiệm độ trượt

Mẫu thử phải được kẹp chặt trên thiết bị thử sao cho tải trọng được truyền theo chiều trục và không chịu ảnh hưởng của bất cứ momen uốn nào trên toàn bộ chiều dài của mẫu thử.

Phải tiến hành đo độ trượt với tải trọng đặt trước nhỏ nhất tới mức có thể tác dụng và mỗi thử trước khi kẹp chặt giãn kế. Bất cứ tải trọng nào tác dụng vào vật mẫu trong quá trình kẹp trước khi kẹp chặt giãn kế không được lớn hơn 10MPa.

CHÚ THÍCH: Chất tải trước cho mẫu thử thường xuyên lấy đi phần lớn độ trượt. Thường không xảy ra sự chất tải trước đối với các thanh được nối đối đầu trong một kết cấu.

Phải đo chiều dài cữ ban đầu sau khi kẹp chặt mẫu trong máy thử kéo. Tải trọng tác dụng tới 0,6 R_eH,spec không được sai lệch so với tải trọng lý thuyết lớn hơn ±3 %.

Vận tốc tải lớn nhất nên dùng là 500 MPa/min.

5.4.4  Đánh giá độ trượt trong phép đo tùy chọn 1 như đã được định nghĩa trong TCVN 13711-1 (ISO 15835-1)

Nếu sử dụng phép đo tùy chọn 1, phải ghi lại độ giãn dài của thanh thép cốt bê tông được nối đối đầu khi đạt được ứng suất quy định tương đương với 0,6 R_eH,spec. Độ trượt phải được tính toán theo công thức (1)

...

...

...

(1)

Trong đó ∆L_t là độ giãn của chiều dài đo dưới tác dụng của tải trọng.

Độ giãn dài đàn hồi của thanh thép cốt bê tông không có mối nối đối đầu, ∆L_e, được xác định theo công thức (2).

(2)

Trong đó

...

...

...

Trong đó F là lực tác dụng

Đối với các thanh thép cốt bê tông bằng thép cacbon và thép hợp kim thấp, giá trị của E phải được lấy bằng 2,0 x 10⁵MPa.

CHÚ THÍCH: Với phép đo tùy chọn này, độ cứng vững giảm đi của mối nối đối đầu được bù bằng một mối nối cứng. Trong các trường hợp chuyên dùng kết quả thử có thể được ghi như một độ trượt âm. Đây không phải là một bài toán và có nghĩa đơn giản là ghép nối cơ khí cứng vững hơn thanh thép cốt bê tông.

5.4.5. Đánh giá độ trượt trong phép đo tùy chọn 2 như đã được định nghĩa trong TCVN 13711-1 (ISO 15835-1)

Nếu sử dụng phép đo tùy chọn 2, phải ghi lại độ giãn dài của thanh thép cốt bê tông được nối đối đầu khi tải trọng đã được giải phóng tới mức nhỏ nhất đã quy định trong độ trượt phải được tính toán theo công thức (3)

∆L_s = ∆L_g2 - ∆L_g1 - ∆L_e

(3)

...

...

...

L_g2  là chiều dài đo được L_g sau khi giải phóng tải trọng

L_g1  là chiều dài đo được L_g trước khi chất tải

∆L_e  là độ giãn dài đàn hồi của thanh thép cốt bê tông không có mối nối đối đầu dưới tác dụng của ứng suất theo chiều theo chú dẫn 2 lúc giải phóng tải trọng thi đã được xác định bởi công thức (2).

5.5  Thử mỏi có chu kỳ cao

5.5.1  Nguyên lý của thử nghiệm

Phải tiến hành thử mỏi có chu kỳ cao phù hợp với TCVN 7937-1 (ISO 15630-1). Các thông số thử quy định trong TCVN 13711-1 (ISO 158351-1) được minh họa trên Hình 3.

CHÚ DẪN:

1

...

...

...

2

mức ứng suất giới hạn trên σ_max

σ

ứng suất

3

mức ứng suất giới hạn dưới σ_min

t

...

...

...

4

phạm vi ứng suất (2σ_a)

Hình 3 - Biểu đồ chu kỳ tải trọng cho thử mỏi có chu kì cao

Phép thử được kết thúc khi mẫu thử bị phá hủy hoặc khi đạt tới số chu kì quy định mà không có phá hủy.

Nếu mẫu thử hư hỏng ở bên ngoài chiều dài của ghép nối cơ khí (như đã được định nghĩa trong TCVN 13711-1 (ISO 15835-1), ghép nối cơ khí vẫn còn nguyên vẹn và có đoạn thanh thép cốt bê tông đủ cho kẹp chặt thì có thể tiếp tục thử nghiệm sau khi kẹp chặt lại mẫu thử.

5.5.2  Biểu đồ S-N

Phải xác lập biểu đồ S-N của một ghép nối cơ khí bằng thực hiện tối thiểu là 12 thử nghiệm mỏi.

...

...

...

Phải lựa chọn các phạm vi ứng suất sao cho có thể xác định được độ dốc của các đường tạo thành biểu đồ S-N. Hình 4 giới thiệu một ví dụ về biểu đồ S-N có hai độ dốc.

Phải xác định các giá trị trong biểu đồ S-N bằng phép phân tích hồi quy dựa trên các giới hạn dưới của điểm tứ phân vị 10%.

CHÚ THÍCH: Việc quy định sử dụng biểu đồ S-N là tùy chọn và không được yêu cầu trong TCVN 13711-1 (ISO 15835-1)

CHÚ DẪN:

2σ_a   Phạm vi ứng suất

N      Số chu kỳ tải trọng quy định

Hình 4 - Ví dụ về một biểu đồ S-N

5.6  Thử chất tải có chu kỳ thấp

...

...

...

Trình tự chất tải tác dụng vào mẫu thử phải gồm có bốn giai đoạn liên tiếp (xem Hình 5):

- Giai đoạn 1: từ ứng suất bằng 0 đến 0,9R_eH,spec Ở trạng thái kéo sau đó giảm xuống 0,5_ReH,spec ở trạng thái nén trong điều kiện có điều chỉnh tải trọng, được gặp lại 20 lần, theo sau là giai đoạn 2.

- Giai đoạn 2: chất tải tới hai lần biến dạng tính toán tại tải trọng gây ra biến dạng dẻo danh nghĩa (giả sử E = 2 x 10⁵ MPa) trong điều kiện có điều chỉnh biến dạng được đo bằng một giãn kế đặt trên chiều dài tự do của thanh thép cốt bê tông, theo sau là giảm tải trọng đến 0,5R_eH,spec ở trạng thái nén trong điều kiện có điều chỉnh tải trọng, được lập lại bốn lần, theo sau là giai đoạn 3.

- Giai đoạn 3: chất tải tới 5 lần biến dạng tính toán ở tải trọng gây ra biến dạng dẻo danh nghĩa trong điều kiện có điều chỉnh biến dạng được đo bằng một giãn kế đặt trên đoạn L₃ của thành cốt thép, theo sau là giảm tải trọng đến 0,5R_eH,spec ở trạng thái nén trong điều kiện có điều chỉnh tải trọng, được lặp lại bốn lần, theo sau là giai đoạn 4.

- Giai đoạn 4: chất tải cho mẫu thử tới khi xảy ra phá hủy trong điều kiện có điều chỉnh tải trọng.

Cần có hai giãn kế để thực hiện thử nghiệm này.

- Dụng cụ dùng để đo biến dạng của thanh, ɛ, phải được đặt trên đoạn L₃ của thanh thép cốt bê tông (như đã quy định trên Hình 1), có chiều dài đo L₀ thường tuân theo kiến nghị của TCVN 7937-1 (ISO 15630-1) đối với phép đo A_gt. Tuy nhiên có thể được giảm đi tới 50 mm để giảm rủi ro cong vênh của mẫu thử.

- Dụng cụ dùng để đo độ giãn dài như sau 20 chu kỳ đầu tiên u₂₀ (xem Hình 5) phải được đặt ngang qua ghép nối cơ khí, có cùng chiều dài đo L_g như đối với thử nghiệm độ trượt (xem 5.4.1).

Cần thận trọng trong khi tiến hành phép thử này. Mẫu thử có thể bị hư hỏng dưới tác dụng của tải trọng thay đổi dấu và có thể bị cong vênh trong các giai đoạn chịu nén. Mẫu thử có thể bị đứt gãy thành một vài phần hoặc cong vênh tới mức khi dụng cụ đo kiểm bị hư hỏng.

...

...

...

Các tải trọng và biến dạng đạt được trong mỗi chu kỳ không được sai lệch so với các giá trị yêu cầu lớn hơn 3%.

CHÚ DẪN:

F          Lực

δ          dịch chuyển

F_eH        như R_eH,spec

u₂₀        độ giãn dài dư của mối nối cơ khí đổi đầu sau 20 chu kỳ, được đo trên L_g.

ɛ1         = 2ɛy biến dạng của thanh được đo trên L₀

ɛ1         = 5ɛy biến dạng được đo trên L₀

...

...

...

5.7  Nhận biết và ghi nhãn

Sự nhận dạng và ghi nhãn trên các mối nối phải được kiểm tra bằng mắt về khả năng dễ đọc. Nhãn trên các mẫu thử phải được công bố trong báo cáo thử.

6  Báo cáo thử

Báo cáo thử phải có ít nhất các thông tin sau:

a) Viện dẫn tiêu chuẩn này, nghĩa là TCVN 13711-2 (ISO 15835 - 2);

b) Tên phòng thí nghiệm;

c) Tên tổ chức đặt hàng thử nghiệm;

d) Viện dẫn và xem lại số liệu của catalog hoặc tổ dữ liệu của nhà sản xuất;

e) Tiêu chuẩn và loại thanh thép cốt bê tông dùng cho chuẩn bị mẫu thử;

...

...

...

g) Cỡ kích thước danh nghĩa của thanh thép cốt bê tông;

h) Tên nhà sản xuất mối nối và các dấu vết trên mối nối (cỡ kích thước, kiểu và số mẻ, khả năng dễ đọc của số mẻ);

i) Các chi tiết về lắp ráp các mẫu thử (ví dụ giá trị của momen xoắn được dùng);

j) Tên của nhân viên chuẩn bị mẫu thử;

k) Viện dẫn và xem lại số liệu bảng hướng dẫn lắp ráp mối nối đối đầu của nhà sản xuất;

l) Đường kính và chiều dài của mối nối;

m) Đoạn thanh tự do giữa các dụng cụ kẹp và mối nối;

n) Kiểu giãn kế và chiều dài đo được dùng cho thử nghiệm độ trượt;

o) Các kết quả về ứng suất biến dạng của thanh chuẩn (tham chiếu);

...

...

...

r) Vị trí phá hủy (nghĩa là trong thanh, trong giao diện của thanh mối nối hoặc trong mối nối);

s) A_gt đạt được;

t) Các kết quả thử mỏi hoặc thử với chu kỳ thấp, khi thích hợp;

ư) Tên của người vận hành phòng thí nghiệm;

v) Tên và chữ ký của người chịu trách nhiệm soạn thảo báo cáo thử;

w) Công bố về sự phù hợp với TCVN 13711-1 (ISO 15835-1);

x) Ngày thử.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 13711-2:2023 (ISO 15835-2:2018) về Thép cốt bê tông - Mối nối bằng ống ren - Phần 2: Phương pháp thử