Cường độ chịu kéo của thép là gì? Rm (tensile strength) và khác với giới hạn chảy
Cường độ chịu kéo (ký hiệu Rm, tiếng Anh: tensile strength hoặc ultimate tensile strength — UTS) là ứng suất kéo lớn nhất vật liệu thép chịu được trong thử kéo trước khi đứt hoàn toàn. CB400V có Rm ≥ 570 MPa, CB500V có Rm ≥ 650 MPa theo TCVN 1651-2:2008.
Cách xác định Rm
Trong thử kéo theo TCVN 197-1:2014, máy thử kéo ghi biểu đồ lực–biến dạng. Lực lớn nhất đạt được chia cho diện tích tiết diện ban đầu (S₀) cho ra Rm: Rm = Fmax / S₀. Đây là điểm cao nhất trên biểu đồ ứng suất–biến dạng, sau đó đường cong giảm xuống đến khi đứt.
Rm theo từng mác thép TCVN 1651
| Mác thép | Re (MPa) | Rm (MPa) | Rm/Re tối thiểu |
|---|---|---|---|
| CB240T | ≥ 240 | ≥ 380 | 1,58 |
| CB300T | ≥ 300 | ≥ 450 | 1,50 |
| CB400V | ≥ 400 | ≥ 570 | 1,43 |
| CB500V | ≥ 500 | ≥ 650 | 1,30 |
Rm khác Re ở điểm nào?
Re (giới hạn chảy) xảy ra trước Rm trong quá trình gia tải; tại Re thép bắt đầu biến dạng dẻo nhưng chưa đứt. Rm là ứng suất cao nhất đạt được trước khi mặt cắt thắt lại (necking) và đứt. Trong thiết kế bình thường, ứng suất làm việc giới hạn bởi Re; Rm chỉ được huy động trong tình huống tải trọng cực hạn.
Tầm quan trọng của tỉ số Rm/Re
TCVN 1651-2:2008 yêu cầu Rm/Re ≥ 1,25. Tỉ số này đảm bảo thép có đủ vùng làm việc dẻo (vùng cứng bền dẻo) giữa điểm chảy và điểm đứt. Vùng này cho phép kết cấu phân phối lại nội lực (plastic redistribution), cảnh báo trước khi sụp đổ và hấp thụ năng lượng địa chấn. Thép Rm/Re quá thấp (dưới 1,15) sẽ đứt đột ngột sau khi chảy — nguy hiểm đối với công trình chịu động đất.
Rm trong thiết kế kháng chấn
Tiêu chuẩn thiết kế kháng chấn (Eurocode 8, TCVN thiết kế kháng chấn) quy định Rm/Re ≥ 1,15–1,35 tùy cấp dẻo kết cấu (DCM, DCH). Cốt thép vùng tiêu tán năng lượng (plastic hinge) cần Rm đủ cao để đảm bảo kết cấu không đứt trước khi đạt khả năng biến dạng dẻo thiết kế.
Rm và kiểm soát chất lượng tại công trường
Khi thử kéo mẫu cốt thép lấy từ lô nhập công trình, cả Re và Rm đều phải đạt yêu cầu của mác thép tương ứng. Nếu Rm đạt nhưng Re không đạt (ví dụ Re thực = 380 MPa thay vì 400 MPa quy định cho CB400V): lô thép không đạt, cần loại bỏ hoặc hạ cấp mác.
Tóm tắt
Cường độ chịu kéo Rm là ứng suất lớn nhất thép chịu được trước khi đứt, luôn lớn hơn giới hạn chảy Re. Tỉ số Rm/Re ≥ 1,25 là yêu cầu bắt buộc của TCVN 1651-2 để đảm bảo thép có vùng dẻo đủ phân phối lực và cảnh báo phá hoại. Trong thiết kế thông thường Rs tính từ Re, còn Rm liên quan đến an toàn cực hạn và kết cấu kháng chấn.