Hiện nay có thể nói rằng thép là nguyên liệu không thể thay thế đối với ngành xây dựng thi công công trình nào. Vậy nên những thông tin cần thiết về giới hạn bền của thép sẽ là điều mà bạn nên biết. Vì như thế thì mới giúp công trình của bạn có thể đảm bảo được các yêu cầu về mặt kỹ thuật. Và cũng nhờ vậy mà có thể tránh được những tình huống rủi ro tác tiếc có thể xảy ra.
Khái niệm về giới hạn bền của thép là gì?
Giới hạn bền của thép hoặc là độ kéo, sẽ được hiểu là mức độ chịu đựng tải trọng của từng loại thép. Ngoài ra với mỗi loại thép khác nhau thì sẽ đều có giới hạn bền khác nhau. Nếu có ứng suất vượt giới hạn bền của thép thì loại thép đó sẽ bị phá vỡ hỏng hoàn toàn.
Những thành phần có trong thép sẽ được các nhà sản xuất thép sẽ điều chỉnh theo một tỷ lệ nguyên tố của hóa học nhất định có trong thép. Như thế thì sẽ có thể kiểm soát được độ bền của loại thép xây dựng.
Ngoài ra tỉ lệ cacbon có sẵn trong thép cũng sẽ đóng một vai trò quan trọng rất quan trong. Tỷ lệ này sẽ là yếu tố quyết định tới chất lượng của thép. Chính vì vậy có thể hiểu được rằng nếu tỷ lệ cacbon của thép cao thì cũng đồng nghĩa với việc loại sắt thép đó có độ cứng tốt.
Nguyên lý của giới hạn bền của thép
Nếu muốn xác định rõ giới hạn bền của thép một cách tỉ mỉ thì người ta hay dựa vào độ chảy của vật liệu ở các trạng thái biến dẻo. Bởi vì khi ở trong trạng thái dẻo thì thép sẽ được kéo dài tới điểm biến dạng vĩnh viễn. Như thế thì vật liệu thép xây dựng sẽ không thể trở về hình dạng nữa cũng như là chiều dài như lúc ban đầu cũng không trở về được nữa.
Ngoài ra khi ở trong vùng biến dạng trạng thái dẻo, thì đối tượng dùng này sẽ được dùng để thử nghiệm với mục đích chống lại độ giãn dài theo phương pháp phi tuyến. Điều này có thể dẫn đến việc lực đối kháng tăng vọt. Và hiện tượng làm cán nguội chính là nguyên nhân gây lực đối kháng tăng vọt này. Với những người trong ngành” thì sẽ sử dụng tên là “làm cứng cơ học”.
Trong quá trình “làm cứng cơ học” này thì cấu trúc tinh thể, chúng sẽ nằm trong vùng cấu trúc vi mô của nguyên vật liệu thép và như thế nó sẽ vượt qua sự biến dạng và sắp xếp lại thành một cách lâu dài và vĩnh viễn. Và kết quả cuối cùng nhận được là vật thí nghiệm đã cứng lại tới một điểm tối đa. Điều này làm giảm lực điện khi biến dạng. Và giá trị của ứng suất cực đại này có một cái tên khác thông dụng hơn là giới hạn bền kéo.
Các ứng dụng thực tiễn của giới hạn bền của thép
Đây chính là một trong các yếu tố quan trọng trong lĩnh vực xây dựng nói chung và dân thiết kế, phân tích công trình các dự án nói riêng. Dựa vào đặc điểm giới hạn bền của thép thì người ta có thể chọn ra được loại thép phù hợp nhất cho công trình đang thi công, xây dựng.
Ngoài ra, nếu như bạn muốn chọn được loại thép trong xây dựng phù hợp nhất với công trình của mình, thì người ta sẽ phải phải quan tâm hơn tới giới hạn chảy của thép để thiết kế được chính xác. Đồng thời dựa vào những chi tiêu đó để có thể đảm bảo được độ an toàn nhất định trong quá trình thi công và xây dựng.
Công thức tính toán giới hạn bền của thép
Người ta sử dụng công thức tính toán suất kéo để tính tính toán được giới hạn bền của tất cả các loại thép hiện có trên thị trường.
δ = F/ A
Trong đó ta có
- F(N): lực kéo đứt của vật liệu.
- A được coi là thiết diện vớ đơn vị là mm2
Trong đời sống hiện nay thì các ứng dụng như đồng hồ hoặc máy móc có thể được dùng để đo và kiểm tra độ bền kéo của hầu hết các loại thép không thấy.
So sánh để tạo ra sự giới hạn chảy và giới hạn bền của thép
Trong thực tế bạn có thể khá dễ dàng nhận thấy giới hạn bền kéo của thép sẽ cao hơn từ khoảng 1,5 đến 2 lần so với giới hạn chảy của thép. Thêm vào đó giới hạn bền của thép cũng được hiểu là độ cứng độ bền của thép khi phải chọn một trọng tải nặng. Còn giới hạn chảy của thép sẽ chỉ là độ nóng chảy của thép khi gặp nhiệt độ cao bên ngoài môi trường.
Giới hạn chảy của thép và giới hạn bền kéo đều có ứng dụng trong việc chế tạo máy móc và khoa học vật liệu kỹ thuật.
Đồng thời với các tính chất chịu cứng và chịu lực cùng với mức độ chịu dẻo và chịu đàn hồi tốt, thì cả hai loại giới hạn bền và giới hạn chảy của thép này đều đang được sử dụng làm vật liệu sản xuất bu lông, ốc vít hoăc nở đạn, thanh ren. Về độ bền và độ chảy của thép đều là những vật dụng thông dụng và hiệu quả nhất đối với ngành cơ khí, ngành kim khí và ngành xây dựng thi công.
Với các vai trò quan trọng trong bản thi công thì rõ ràng rằng giới hạn chảy và giới hạn bền của thép quan trọng thế nào đối với các công trình thi côn.
Các loại thép: Theo hàm lượng các bon người ta chia ra thành các loại như sau:
- Thép các bon thấp: có hàm lượng các bon khoảng ≤ 0,25%.
- Thép các bon trung bình: với hàm lượng các bon khoảng 0,25 – 0,6%.
- Thép các bon cao: hàm lượng các bon sẽ là 0,6 – 2%.
Khi tăng hoặc giảm hàm lượng các bon thì chắc chắn rằng tính chất của thép cũng thay đổi: độ dẻo giảm, cường độ chịu lực và độ giòn, dễ vỡ tăng. Để khắc phục những điều này thì có thể cho thêm những nguyên tố kim loại khác như: mangan niken, nhôm, đồng, crom…
Tóm lại rằng, đối với phần lớn các ngành công nghiệp vật liệu cơ điện hầu hết đều rất thích một nguyên liệu-đó là thép. Hy vọng bài viết về giới hạn bền của thép này sẽ giúp ích cho bạn được phần nào trong quá trình thi công.