ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061: Prove su trefoli in acciaio
Gli standard di prova ISO 15630-3, ASTM A416 e ASTM A1061 forniscono informazioni su come devono essere testati i trefoli in acciaio. I produttori di trefoli in acciaio sono obbligati a testare i loro prodotti in condizioni statiche e dinamiche in base a queste norme. Spesso questi test vengono affidati a un fornitore di servizi per ridurre i costi delle attrezzature. Inoltre, i produttori sono sottoposti a verifiche esterne da parte di istituti indipendenti.
Le prove di trazione statica con misurazione della deformazione sono uno dei principali test di garanzia della qualità. A questo proposito, ZwickRoell offre una macchina per prove di trazione in configurazione standard per carichi fino a 600 kN. Poiché i trefoli d'acciaio si distendono sotto tensione, ZwickRoell utilizza speciali inserti per evitare cedimenti prematuri in punti indesiderati.
Nelle prove di fatica ad alto numero di cicli, il trefolo d'acciaio deve resistere a due milioni di cicli di prova a una frequenza massima di 20 Hz. In questo caso, il serraggio del provino rappresenta una sfida particolare perché le fratture di serraggio possono verificarsi con relativa facilità.
Prove statiche Prove dinamiche Serraggio del provino Misurazione della deformazione Soluzioni di prova Brochure metalli
Prove statiche di trazione su trefoli in acciaio secondo ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061
Nelle prove statiche di trazione secondo ISO 15630-3, ASTM A416 e ASTM A1061 il trefolo in acciaio viene allungato fino alla rottura. I trefoli sono costituiti da fili attorcigliati tra loro che, quando sottoposti ai carichi di trazione, tendono a srotolarsi. Durante questa prova vengono misurate la forza e la deformazione del provino. Poiché l'acciaio precompresso è un acciaio ad alta resistenza, si utilizzano principalmente macchine di prova per carichi elevati.
Le prove di trazione possono essere eseguite su trefoli in acciaio con un diametro da 3 a 20 mm. A seconda del prodotto o della normativa di prova, la lunghezza di riferimento L0 può essere, ad esempio, di 500 mm o 610 mm. L'allungamento complessivo può raggiungere valori fino al 20%.
È possibile eseguire anche prove di trazione flettente in accordo alla normativa EN ISO 15630-3, in questo caso la traversa della macchina di prova è dotata di foro passante.
Caratteristiche principali delle prove di trazione su trefoli in acciaio in accordo alla normativa ISO 15630-3 e ASTM A416
- Il punto di snervamento inteso comesnervamento offset (Rp0.2), generalmente determinato come sostituzione del punto di snervamento allo 0.2% dell’allungamento plastico
- L’ allungamento al carico di snervamento, determinato con l’uso di un estensimetro (Ae)
- Resistenza alla trazione (Rm)
- Allungamento uniforme (Ag)
- per cui le specifiche normative relative alla lunghezza di riferimento sono di notevole importanza.
Prove dinamiche su trefoli in acciaio precompresso
Nelle prove di fatica ad alto numero di cicli (ad es. secondo ISO 15630-3, XP A 35-045-2011, FprEN 10138-3:2009) su trefoli d'acciaio, il provino deve sopportare due milioni di cicli di prova a una frequenza massima di 20 Hz senza rompersi.
Se il provino si rompe in prossimità o all'interno della presa, la prova non è valida e deve essere ripetuta. Poiché la prova di fatica dura diversi giorni, i test non validi sono molto costosi. A causa della loro estrema rigidità i trefoli in acciaio precompresso sono molto sensibili all'intaglio. La forza di serraggio causa la sovrapposizione di un carico al carico dinamico della prova nell'area di presa, che può portare a un cedimento prematuro del provino. Pertanto, per i classici provini di trazione in materiale solido, le estremità hanno spesso sezioni trasversali più grandi per garantire che il provino si rompa nella sezione non afferrata tra le morse. Con i trefoli metallici non è così semplice. ZwickRoell ha sviluppato una speciale morsa per trefoli d'acciaio, con la quale è possibile eseguire prove di fatica ad alto numero di cicli senza dover utilizzare elementi di serraggio appositamente fissati.
Le prove di fatica ad alto numero di cicli vengono solitamente eseguite con una macchina di prova servoidraulica della serie HA.
Serraggio del provino
Vista l'elevata resistenza alla trazione dei singoli fili d'acciaio - fino a 2000 Mpa - e la loro superficie liscia, è particolarmente importante assicurarsi che il provino non venga danneggiato durante il serraggio (per esempio dal disegno a piramide degli inserti delle morse). Per questo motivo sono necessarie morse idrauliche a chiusura parallela con pressione di serraggio regolabile. Inoltre, la geometria delle guancette dovrebbe essere progettata in modo tale che sia possibile un serraggio affidabile ed omogeneo del provino, per evitare lo scivolamento durante la prova.
Un altro fattore importante per assicurare che il provino non si rompa al di fuori della lunghezza L0 è la qualità del prodotto. Durante un test di trazione, solo la rottura del provino all'interno della lunghezza di riferimento può essere accettata come risultato di prova affidabile. Una superficie del provino danneggiata o una resistenza alla trazione fortemente disomogenea dei singoli fili porta spesso alla rottura del provino al di fuori della lunghezza L0, vicino alle guancette.
Il serraggio del provino in una prova di fatica ad alto numero di cicli su trefoli in acciaio secondo la norma ISO 15630-3 rappresenta una sfida particolare, poiché le fratture da serraggio possono verificarsi con relativa facilità. La forza di serraggio causa la sovrapposizione di un carico al carico dinamico della prova nell'area di presa, che può portare a un cedimento prematuro del provino. Pertanto, per i classici provini di trazione in materiale solido, le estremità hanno spesso sezioni trasversali più grandi per garantire che il provino si rompa nella sezione non afferrata tra le morse. Con i trefoli metallici non è così semplice. Per ottenere risultati di prova corretti, è necessaria una preparazione approfondita del provino, come la sigillatura.
Con gli afferraggi sviluppati appositamente per le prove sui trefoli in acciaio, ZwickRoell offre la possibilità eseguire i test senza dover utilizzare elementi di presa appositamente fissati. Questo progetto riduce sostanzialmente la gestione, il tempo e le risorse per l'utente.
Le morse sono caratterizzate da una presa idromeccanica e da una puramente meccanica. Quest'ultima comprende una boccola conica in cui ogni estremità del filo viene introdotta e bloccata insieme a un controcono. La maggior parte della forza di presa viene applicata in questo modo. La parte rimanente, ancora necessaria per il rispettivo test, viene fornita dal classico serraggio idromeccanico tramite guancette. La combinazione di questi due principi di presa consente di applicare la forza di presa in modo tale da eliminare le fratture da serraggio e di testare i trefoli di acciaio senza alcun trattamento preliminare.
Gli afferraggi sono estremamente flessibili e possono essere utilizzati per un'ampia gamma di applicazioni. La forza di presa idraulica, regolabile in modo variabile, può essere facilmente modificata da una prova all'altra regolando di conseguenza la pressione dell'olio.
Misurazione della deformazione
Se un trefolo in acciaio si rompe, spesso porta alla deflessione dei singoli fili, di conseguenza c'è il rischio di danneggiare un eventuale estensimetro a contatto. ZwickRoell si affida quindi agli estensimetri ottici per effettuare misure sicure, affidabili e accurate su materiali altamente estensibili ed elastici.
Con un campo visivo di 680 mm e una risoluzione di 0,6 µm, l'estensimetro videoXtens 6-680 consente di eseguire misure di deformazione precise, anche nel caso di basi di misura elevate come quelle che si verificano durante le prove sui trefoli in acciaio. In sintesi:
- Misurazione della resistenza allo snervamento secondo ASTM A1061
- Nessun danno all'estensimetro nel punto di rottura, poiché l'estensimetro misura senza contatto
- Determinazione automatica della deformazione a rottura
- Grazie al collegamento alla traversa, i marker di riferimento sono sempre automaticamente centrati nel campo visivo (FOV), per un uso ottimale del range di misura.
Altri vantaggi di questo estensimetro sono l'identificazione automatica dei segni di marcatura sul provino e la base di misura iniziale, nonché la trasmissione di tutti i dati al software di prova testXpert.
Che cos’è l’acciaio precompresso?
Si tratta di un acciaio ad alta resistenza utilizzato principalmente nella costruzione di calcestruzzo precompresso per aumentare notevolmente le proprietà di resistenza ai carichi statici e dinamici dei componenti in calcestruzzo.
L'acciaio precompresso è ricavato da un prodotto lungo e la sua forma superficiale varia a seconda dello standard di produzione. Un singolo filo, ad esempio, è progettato secondo la norma di fabbricazione DIN EN 10138-1, mentre un filo a trefoli può essere progettato secondo la DIN EN 10138-3. Il filo singolo ha valori di resistenza fino a 2000 N/mm² ed è progettato con una forma tonda; infine esistono anche prodotti a sezione trasversale trapezoidale, denominati trefoli compatti.
Con il il termine generico di acciaio da precompressione, l’acciaio precompresso ha tre possibili forme:
- Barra in acciaio (diametro da 15 a 36 mm)
- Filo (diametro da 5 a 16 mm)
- Trefoli in acciaio composti da 3, 7 o più fili intrecciati fra loro (trefolo a 3 fili: da 5,2 a 7,5 mm, trefolo a 7 fili: da 7 a 18 mm).
Queste diverse forme pongono requisiti molto severi nel campo delle prove materiali e, pertanto, vengono applicati diversi standard di prova (tra questi, ISO, ASTM...) al fine di garantire il livello di qualità richiesto.
Approfitta del software di prova leader nelle prove materiali
Il software di prova testXpert ZwickRoell offre:
- Funzionamento semplice: inizia subito a fare i test e diventa un utente testXpert mantenendo la massima sicurezza.
- Prova efficienti e affidabili: approfitta dei risultati affidabili e della massima efficienza dei test.
- Integrazione flessibile: testXpert è la soluzione ottimale per tutte le applicazioni e i processi: in poche parole, un flusso di lavoro più efficace.
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