ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061: Testen van staalkabel
De normen ISO 15630-3, ASTM A416 en ASTM A1061 beschrijven hoe staalkabels getest moeten worden. Fabrikanten van staalkabels worden via productnormen verplicht hun product volgens deze normen te testen bij statische en dynamische belastingen. Deze tests worden vaak uitbesteed aan een dienstverlener om te besparen op uitrusting. Daarnaast worden de fabrikanten extern gecontroleerd door onafhankelijke instituten.
Statische trektests met rekmeting behoren tot de voornaamste tests voor kwaliteitscontrole. Hiervoor levert ZwickRoell een testmachine met standaardconfiguratie voor krachten tot 600 kN. Aangezien staalkabels afwinden onder trekbelasting, gebruikt ZwickRoell een speciaal type klemvlak om te voorkomen dat het sample te vroeg breekt op een ongewenste locatie.
Tijdens de high cycle fatigue test moet de staalkabel twee miljoen testcycli doorstaan bij een max. frequentie van 20 Hz. Hierbij vormt het inklemmen van de samples een bijzondere uitdaging, aangezien klembreuken relatief makkelijk optreden.
Statische test Dynamische test Klemmen van het sample Rekmeting Testoplossingen Metaal brochure
Statische trektests op staalkabels volgens ISO 15630-3 / ASTM A416 / ASTM A1061
Tijdens de statische trektest volgens ISO 15630-3, ASTM A416 en ASTM A1061 wordt een staalkabel uitgerokken tot breuk. Staalkabels bestaan uit verschillende draden die samengedraaid zijn en die proberen losdraaien onder trekbelasting. Tijdens de test worden de kracht en verlenging van het sample gemeten. Aangezien voorgespannen staal een hoge sterkte heeft, worden vooral testmachines met hoge capaciteit gebruikt.
Trektests zijn mogelijk op staalkabels met een diameter van 3 tot 20 mm. Afhankelijk van het product of de norm kan de meetlengte L0 bijvoorbeeld 500 mm of 610 mm bedragen. De totale verlenging kan tot 20% bedragen.
Ook trektests met ombuiging, bv. volgens EN ISO 15630-3, kunnen uitgevoerd worden. Voor deze tests wordt de verplaatsbare traverse van de testmachine uitgerust met een doorvoergat.
De belangrijkste karakteristieke waarden uit de trektest op staalkabel volgens ISO 15630-3 en ASTM A416
- De vloeigrens als proportionele rek (Rp0,2), over het algemeen bepaald als vervangende rekgrens bij 0,2 % plastische rek
- De vloeirek: nauwkeurigere bepaling van de rekgrens met een extensometer (Ae)
- De treksterkte (Rm)
- Uniforme rek (Ag)
- (A), waarbij de normatieve specificatie over de meetlengte bijzonder belangrijk is
Dynamische tests op voorgespannen staalkabels
Tijdens de high cycle fatigue test (bv. Volgens ISO 15630-3, XP A 35-045-2011, FprEN 10138-3:2009) op staalkabel moet een sample twee miljoen testcycli doorstaan zonder breuk bij een max. frequentie van 20 Hz.
Als het sample breekt in de buurt van of in de klem, is de test ongeldig en moet hij herhaald worden. Aangezien de vermoeiingstest verschillende dagen duurt, zijn ongeldige tests zeer duur. Door hun extreme stijfheid zijn draadstrengen zeer gevoelig aan kerfwerking en vormt het inklemmen van de samples een grote uitdaging. ZwickRoell ontwikkelde een speciale klem voor staalkabels, waarmee high cycle fatigue tests uitgevoerd kunnen worden zonder speciale klemelementen.
High cycle fatigue tests worden gewoonlijk uitgevoerd met een servohydraulische testmachine uit de HA reeks.
Inklemmen van de samples
Omwille van de hoge treksterkte van de individuele staaldraden - tot 2000 MPa - en hun glad oppervlak is het bijzonder belangrijk te zorgen dat het sample niet beschadigd wordt door het inklemmen (bijvoorbeeld door een pyramidepatroon op de klemvlakken). Daarom zijn hydraulische, parallel sluitende klemmen met regelbare klemdruk nodig. Daarnaast moet de geometrie van de klemvlakken zo ontworpen worden dat het sample betrouwbaar en homogeen ingeklemd wordt en het niet uit de klemmen glijdt tijdens de test.
Ook de kwaliteit van de staalkabelsample zelf is ook belangrijk voor het vermijden van breuk buiten de meetlengte L0. Tijdens een trektest wordt enkel een breuk/scheur binnen de meetlengte aanvaard als een betrouwbaar testresultaat. Een beschadigd sample of sterk inhomogene treksterkte van de individuele draden leidt vaak tot een breuk buiten L0, in de buurt van de klemvlakken.
Het inklemmen van het sample voor een high cycle fatigue test op staalkabel volgens 15630-3 vormt een bijzondere uitdaging, aangezien klembreuk relatief makkelijk optreedt. De klemkracht voegt een belasting toe aan de dynamische testkracht in de klemzone, wat kan leiden tot vroegtijdig breken van het sample. Daarom hebben klassieke treksamples uit massief materiaal vaak een uiteinde met een grotere doorsnede. Zo wordt verzekerd dat het sample breekt in de de zone tussen de klemmen. Bij staalkabels is dit niet zo eenvoudig. Voor correcte testresultaten is een zorgvuldige voorbereiding van het sample, zoals sealen, noodzakelijk.
Met speciaal voor het testen van staalkabels ontwikkelde klemmen biedt ZwickRoell de mogelijkheid kabels te testen zonder speciale klemelementen. Deze ontwikkeling reduceert de manipulaties, de tijd en de kost voor de gebruiker aanzienlijk.
De klemmen zijn voorzien van hydro-mechanische en puur mechanische inklemming. De laatste variant bevat een conische bus waar de uiteinden van de kabel samen met een tegenconus ingebracht en ingeklemd worden. Het grootste aandeel van de klemkracht wordt hierdoor uitgeoefend. Het overblijvende gedeelte wordt geleverd door klassieke hydro-mechanische inklemming via klemvlakken. De combinatie van deze twee klemprincipes zorgt dat de klemkracht zo uitgeoefend wordt dat geen klembreuken optreden en staalkabels zonder voorafgaande behandeling getest kunnen worden.
De sampleklemmen zijn uiterst flexibel en kunnen voor een breed gamma toepassingen gebruikt worden. De variabel instelbare hydraulische klemkracht kan makkelijk van test tot test aangepast worden door de oliedruk bij te regelen.
Rekmeting
Als een staalkabel breekt, leidt dit vaak tot afbuiging van de individuele draden, en als resultaat daarvan beschadiging van een contacterende extensometer. Daarom vertrouwt ZwickRoell op optische extensometers voor veilige, betrouwbare en nauwkeurige metingen op zeer rekbare en elastische materialen.
Met een gezichtsveld van 680 mm en een resolutie van 0,6 µm zorgt de videoXtens 6-680 extensometer voor precieze rekmetingen, zelfs bij lange meetlengten zoals gangbaar bij tests op staalkabels. Eigenschappen in een oogopslag:
- Meting van de vloeigrens volgens ASTM A1061
- Geen schade aan de extensometer bij breuk, aangezien de rekmeting gebeurt zonder contact
- Automatische bepaling van de rek bij breuk
- Dankzij de verbinding met de traverse zijn de markeringen steeds gecentreerd in het gezichtsveld (FOV) - het meetbereik wordt zo optimaal benut
Andere voordelen van deze extensometer zijn automatische identificatie van meetmarkeringen op het sample en de initiële meetlengte, en het doorsturen van alle gegevens naar de testXpert testsoftware.
Wat is voorgespannen staal?
Voorgespannen staal is staal met hoge sterkte dat vooral gebruikt wordt voor het wapenen van voorgespannen betonconstructies. Met voorgespannen staal worden de eigenschappen van betononderdelen tijdens statische en dynamische tests duidelijk beter.
Voorgespannen staal wordt geproduceerd uit lange staalproducten en de oppervlaktevorm varieert volgens de fabricagenorm. Een individuele draad wordt bijvoorbeeld ontworpen volgens de norm DIN EN 10138-1 terwijl een staalkabel ontworpen kan zijn volgens DIN EN 10138-3. De individuele draden hebben sterktewaarden tot 2000 N/mm² en hebben een ronde sectie. Er bestaan ook trapezoidale secties, voor zogenaamde compacte kabels.
Onder de algemene noemer voorgespannen staal bestaan drie vormen afhankelijk van de productnorm:
- Profielstaal (diameter 15 tot 36 mm)
- Draad (diameter 5 tot 16 mm)
- Staalkabel bestaande uit 3, 7 of meer getwiste individuele draden (kabel met drie draden: 5.2 tot 7.5 mm, kabel met zeven draden: 7 tot 18 mm)
Deze verschillende vormen stellen hoge eisen aan de materiaaltests. Daarom wordt een brede waaier testnormen gebruikt (bv. ISO, ASTM enz.) om te garanderen dat voldaan wordt aan de vereiste kwaliteitsstandaard.
Profiteer van de voornaamste testsoftware voor materiaaltests
De ZwickRoell testXpert testsoftware brengt:
- Eenvoudige bediening: begin meteen te testen en word een testXpert met oog voor maximale veiligheid.
- Betrouwbaar en efficiënt testen: Haal voordeel uit betrouwbare testresultaten en maximale testefficiëntie.
- Flexibele integratie: testXpert is de optimale oplossing voor al uw toepassingen en processen: eenvoudig gesteld, een effectievere workflow.
- Toekomstzeker design: testsoftware voor de volledige levenscyclus, klaar voor uw toekomstige testtaken!
