انواع آرماتور فولادی از نظر مکانیکی

مشخصات مکانیکی میلگرد

میلگرد به دلایل مختلف ازجمله روش ساخت، جنس آلیاژ، شکل ظاهری و دیگر عوامل، ویژگی‌های خاصی دارد. به مجموع این ویژگی‌ها، مشخصات مکانیکی میلگرد گفته می‌شود. به دلیل اهمیت بحث خوردگی در میلگرد آن را در بخش جداگانه‌ای، بعدازاین بخش، مفصلاً توضیح داده‌ایم. بقیه مشخصات مکانیکی میلگرد را در این بخش، بررسی می‌کنیم. لازم به ذکر است که تمامی مشخصات مکانیکی میلگرد از همه جهات آن به یک اندازه و با یک کیفیت عمل می‌کنند.

مشخصات میلگرد از نظر رسانایی و مغناطیسی

قیمت تیرآهن: یکی از مشخصات میلگرد معمولی، رسانایی الکتریکی و مغناطیسی آن است. به همین دلیل برای برخی از پروژه‌ها، مانند تأسیسات تحقیقاتی با تجهیزات الکترونیکی بسیار حساس یا اتاق‌های تصویربرداری پزشکی، بهتر است از انواع پیشرفته‌تر میلگرد استفاده شود.
یکی از مشخصات میلگرد FRP که از مواد غیرفلزی و الیاف شیشه ساخته‌شده‌، رسانایی الکتریکی پایین و غیر مغناطیسی بودن آن است. این میلگرد در کنار میلگرد فولادی ضدزنگ برای چنین پروژه‌هایی مناسب است.

خواص ارتجاعی میلگرد

قیمت میلگرد: یکی دیگر از مشخصات میلگرد، خاصیت ارتجاعی آن است که با واحد psi بیان می‌شود. این مشخصه برای بسیاری از میلگردهای نسبتاً بالایی است و ارتجاعی بودن بالای میلگرد را نشان می‌دهد. همچنین، یکی دیگر از مشخصات میلگرد، این است که خواص کشسانی یکسانی را تحت بارهای کششی و فشاری از خود نشان می‌دهد.

کشش طول تحت بار و تنش کششی

یکی از مشخصات میلگرد این است که در شرایط اضافه‌بار، ترک‌های کوچکی را در سازه بتنی ایجاد می‌کند. این پدیده به علت کشیدگی میلگرد تحت بار، اتفاق می‌افتد. این ترک‌ها به سازندگان این هشدار را می‌دهند که وزن سازه زیاد است. در غیر این صورت، هیچ علائمی پیش از ریزش سازه در بتن مشاهده نمی‌شود. همچنین، به حداکثر میزان نیرویی که می‌توان میلگرد را تحت کشش آن قرار داد، تنش کششی یا مقاومت کششی میلگرد می‌گویند.

تنش تسلیم

قیمت ورق: تنش تسلیم یکی از مشخصات میلگرد است که به حداکثر نیرویی که بر واحد سطح می‌توان به میلگرد وارد کرد، گفته می‌شود. درصورتی‌که نیرو از آن نقطه به بعد افزایش پیدا کند، میلگرد تغییر شکل خواهد داد. تا قبل از این نقطه، میلگرد از خود خاصیت ارتجاعی نشان خواهد داد اما پس‌ازآن، برای همیشه تغییر شکل می¬دهد. تنش تسلیم با واحد ksi نشان داده می‌شود و برای انواع میلگرد در بازه 40 تا 100 ksi قرار دارد.

مشخصات میلگرد از نظر حرارتی

ضریب انبساط حرارتی میلگرد، بسیار نزدیک به بتن است. به همین دلیل هم تنش یا انحرافی در هنگام گرم یا سرد شدن سازه بتنی در میلگرد اتفاق نمی¬افتد. بااین‌حال، هر میلگرد بسته به آلیاژی که در آن استفاده‌شده، دارای ضریب انبساط حرارتی مخصوص به خود است. این ضریب، باید تا جای ممکن به ضریب انبساط حرارتی بتن نزدیک باشد. در غیر این صورت به دلیل مقاومت کششی پایین بتن، بتن ترک خرده و پوسته‌پوسته می‌شود.

شاخص حفظ استحکام میلگرد

یکی از خواص و مشخصات میلگرد این است که در برابر آتش و حرارت بسیار بالا می‌تواند به‌خوبی استحکام خود را حفظ کند. به همین دلیل، استفاده از میلگرد موجب استحکام سازه در برابر آتش‌سوزی می‌شود. همچنین، در صورت آتش‌سوزی و تخریب سازه از روی میلگردهای به‌جامانده می‌توان، سازه را بازسازی کرد.

پدیده خوردگی در میلگرد

ازجمله مشخصات میلگرد در حالت معمول، مستعد بودن آن در برابر زنگ‌زدگی است. این ویژگی به دلیل ساخته‌شدن از فولاد سکوریت ناتمام در میلگرد به وجود می‌آید. به‌طورمعمول، پوشش بتن می‌تواند PH بالاتر از 12 را فراهم کند که باعث جلوگیری از واکنش خوردگی در میلگرد می‌شود.
درصورتی‌که ضخامت پوشش بتنی کم باشد، احتمال خوردگی از طریق کربناته شدن سطح و نفوذ نمک می¬تواند، میلگرد را به خطر بیندازد. پوشش بتنی بیش‌ازاندازه هم می‌تواند، باعث ترک در خود بتن شود که آن‌هم باعث افزایش احتمال خوردگی در میلگرد خواهد شد.
از مشخصات میلگرد این است که درصورتی‌که زنگ بزند، لایه زنگ‌زده، حجم بیشتری نسبت به خود میلگرد، اشغال می‌کند. به‌این‌ترتیب، فشار بیشتری به بتن اطراف، وارد شده که درنهایت، باعث ترک خوردن آن می‌شود. این پدیده به جک اکسیدی معروف است. جک اکسیدی، به‌خصوص در پروژه‌هایی که میلگرد در معرض آب و نمک قرار دارد، ممکن است اتفاق بیفتد.

راهکارهای مقابله با خوردگی

یکی از مشخصات میلگردهای کربنی، کروم، میکروکامپوزیت، برنز، سیلیکونی که با اپوکسی و گالوانیزه کردن پوشش داده‌شده‌اند، مقاومت بالا در برابر خوردگی است. در این میان، میلگرد ساخته‌شده از فولاد ضدزنگ، مقاومت صددرصدی در برابر این آسیب دارد. این میلگرد، گران‌تر از دیگر میلگردهاست اما در بلندمدت، مقرون‌به‌صرفه خواهد بود.
در صورت استفاده از میلگردهای بدون روکش و با احتمال خوردگی بالا؛ باید مقداری فضا برای انبساط میلگرد براثر خوردگی در نظر بگیرید تا در صورت بروز این اتفاق از وارد آمدن نیروی کششی به بتن، جلوگیری شود.
یکی از مشخصات میلگرد با روکش اپوکسی، مقاومت پایین آن در برابر ضربه است. ضربات احتمالی در فرآیند حمل‌ونقل یا ساخت به‌راحتی می‌توانند، تکه‌ای از روکش آن را کنده و خاصیت ضد خوردگی صددرصدی آن را مخدوش نمایند. بااین‌حال، یک میلگرد با روکش اپوکسی آسیب‌دیده، هنوز هم بسیار بهتر از میلگرد بدون روکش، در برابر خوردگی مقاومت می‌کند.
تا سال 2005 این نوع میلگرد در بیش از 70000 پل در آمریکا به‌کاررفته بود. بااین‌حال، میلگرد ساخته‌شده از فولاد ضدزنگ به دلیل عملکرد بسیار بهترش، جایگزین شدن این میلگرد در اکثر پروژه‌های بزرگ در دنیاست.

استانداردهای معروف برای تعیین مشخصات میلگرد

در هر منطقه از دنیا استانداردی متفاوت برای تعیین مشخصات میلگرد، وجود دارند. این استانداردها را قوانین مهندسی و صنعتی آن کشورها تعیین می‌کنند. معروف‌ترین این سیستم¬ها عبارتند از:

• استاندارد ASTM که مخصوص کشور آمریکاست.
  • استاندارد ژاپن.
  • استاندارد اروپایی.
  • استاندارد DIN که مخصوص کشور آلمان است.
  • استاندارد ISO که یک استاندارد بین‌المللی است.
  • استاندارد دیگر کشورها نظیر، انگلیس، کانادا، استرالیا، روسیه و چین.

در کشور ما عمدتاً از استاندارد کشور روسیه برای تعیین مشخصات میلگرد، پیروی می‌شود. دلیل آن‌هم این است که شرکت ذوب‌آهن که اولین تولیدکننده میلگرد در ایران است، اساساً توسط روس‌ها بنیان گذاشته‌شده است. البته، در سال‌های اخیر، تولیدکنندگان ایرانی، اقدام به تولید میلگرد با استانداردهای اروپایی و ASTM نیز کرده‌اند. در واقع یکی از دلایل اختلاف نرخ میلگردها در برندهای مختلف، همین متفاوت بودن استاندارهای بکارگرفته شده در ساخت آن‌هاست. همین مسئله موجب اختلاف ، نیشابور، اصفهان و … می‌شود.
در این بخش از مقاله ابتدا نکاتی را درباره تشخیص نوع میلگرد از مشخصات درج‌شده روی آن بیان کرده و پس‌ازآن مشخصات میلگرد را در سه استاندارد معروف و پرکاربرد شرح می‌دهیم.

نکاتی در باب شناسایی میلگرد از طریق اطلاعات درج شده روی آن

مسلماً، تنها از روی ظاهر میلگرد نمی‌توان مشخصات آن را شناسایی کرد. به همین دلیل، مشخصات میلگرد توسط تولیدکننده آن، معمولاً با علامت¬هایی روی آن درج‌شده است. متداول¬ترین این علامت¬ها که به‌طور مثال در سیستم آمریکایی از بالا به پایین قرار می¬گیرند، موارد زیر هستند:

• نماد یا حرفی که نشان‌دهنده کارخانه تولیدکننده است
  • سایز میلگرد
  • نوع فولاد
  • درجه یا گرید میلگرد
  نوع فولاد نیز با چهار حرف زیر نشان داده می‌شود:
  • S: فولاد کربن (A615)
  • W: فولاد با آلیاژ پایین یا Low-alloy Steel (A706)
  • R یا A: فولاد ریل (A996)
  • I: فولاد Axle

مشخصات میلگرد در استاندارد اروپایی

در این قسمت میلگردهای تولیدشده با استاندارد اروپایی را بررسی می‌کنیم.

مشخصات میلگرد شش:

• قطر اسمی میلگرد: شش میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 0.222 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 28.3 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد هشت:

• • قطر اسمی میلگرد: هشت میلی‌متر
• جرم در واحد طول: 0.395 کیلوگرم بر متر
• سطح مقطع: 50.30 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد 10:

• • قطر اسمی میلگرد: 10 میلی‌متر
• جرم در واحد طول: 0.617 کیلوگرم بر متر
• سطح مقطع: 78.5 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد 12:

• • قطر اسمی میلگرد: 12 میلی‌متر
• جرم در واحد طول: 0.888 کیلوگرم بر متر
• سطح مقطع: 113 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد 14:

• • قطر اسمی میلگرد: 14 میلی‌متر
• جرم در واحد طول: 1.21 کیلوگرم بر متر
• سطح مقطع: 154 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد 16:

• قطر اسمی میلگرد: 16 میلی‌متر
• جرم در واحد طول: 1.579 کیلوگرم بر متر
• سطح مقطع: 201 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد 20:

• قطر اسمی میلگرد: 20 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 2.467 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 314 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد 25:

• قطر اسمی میلگرد: 25 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 3.855 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 491 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد 28:

• قطر اسمی میلگرد: 28 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 4.83 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 616 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد 32:

• قطر اسمی میلگرد: 32 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 6.316 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 804 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد 40:

• قطر اسمی میلگرد: 40 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 9.868 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 1251 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد 50:

• قطر اسمی میلگرد: 50 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 15.413 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 1963 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد بر اساس استاندارد امریکا (ASTM)

مشخصات میلگرد شماره 3:

• قطر اسمی میلگرد: 9.525 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 0.561 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 71 میلی‌متر مربع

از این میلگرد نازک و مقرون‌به‌صرفه، بیشتر برای جاده‌های بتنی، راهرو و ایجاد استحکام و شکل در استخرهای بتنی استفاده می‌شود.

مشخصات میلگرد شماره 4:

• قطر اسمی میلگرد: 12.7 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 0.996 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 129 میلی‌متر مربع

از این میلگرد در ساخت بزرگراه‌ها و استحکام‌بخشی به ستون‌ها و دال‌ها استفاده می‌شود.

مشخصات میلگرد شماره 5:

• قطر اسمی میلگرد: 15.875 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 1.556 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 200 میلی‌متر مربع

از این میلگرد بیشتر در ساخت پل و بزرگراه استفاده می‌شود.

مشخصات میلگرد شماره 6:

• قطر اسمی میلگرد: 19.050 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 2.240 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 284 میلی‌متر مربع

دیوارهای حائل و جاده‌ها، بیشترین مصرف‌کننده‌های این میلگرد هستند.

مشخصات میلگرد شماره 7:

• قطر اسمی میلگرد: 22.225 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 3.049 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 387 میلی‌متر مربع

در ساخت پارکینگ‌های چندطبقه و پل‌ها از این میلگرد استفاده می‌شود

مشخصات میلگرد شماره 8:

• قطر اسمی میلگرد: 25.400 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 3.982 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 509 میلی‌متر مربع

این میلگرد در ساختمان‌های تجاری متوسط و بزرگ کاربرد دارد. در انواع دال، ستون و تیر می‌توان از آن استفاده کرد.

مشخصات میلگرد شماره 9:

• قطر اسمی میلگرد: 28.650 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 5.071 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 645 میلی‌متر مربع

این میلگرد ضخیم در پروژه‌های ساختمانی بلند، دیوارهای حائل و دیوار دریایی کاربرد دارد

مشخصات میلگرد شماره 10:

• قطر اسمی میلگرد: 32.260 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 6.418 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 819 میلی‌متر مربع

مشخصات میلگرد شماره 11:

• قطر اسمی میلگرد: 35.810 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 7.924 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 1006 میلی‌متر مربع

از این میلگرد اغلب در سازه‌های باربر استفاده می‌شود.

مشخصات میلگرد شماره 14:

• قطر اسمی میلگرد: 43 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 11.410 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 1452 میلی‌متر مربع

این میلگرد سنگین برای تمامی پروژه‌های بزرگ، مانند پارکینگ‌های طبقاتی، برج و اسکله مناسب است

مشخصات میلگرد شماره 18:

• قطر اسمی میلگرد: 57.330 میلی‌متر
  • جرم در واحد طول: 20.284 کیلوگرم بر متر
  • سطح مقطع: 2581 میلی‌متر مربع

تأسیسات صنعتی و ساختمان‌های مسکونی و تجاری بزرگ، مقصد این میلگرد هستند.

مشخصات میلگرد در سیستم روسیه

بر طبق استاندارد کشور روسیه که در کشور ما بیش از دیگر استانداردها متداول است؛ میلگرد به چهار دسته تقسیم می‌شود. این چهار دسته به‌صورت A1 تا A4 نشان داده می‌شوند. در این بخش، مشخصات میلگرد با استفاده از استاندارد روسی را شرح می‌دهیم.

مشخصات میلگرد A1

این میلگرد، دارای ظاهری صاف و بدون آج است و به آن میلگرد نرم نیز گفته می‌شود. درصد کربن آن نیز بسیار پایین است و بنابراین در پروژه‌هایی که نیاز به خم شدن میلگرد دارند، می‌توان از آن استفاده کرد. شاخص شکل‌پذیری 25 درصد و بالاتر از دیگر میلگردهاست. در عملیات حرارتی نیز پاسخ خوبی از میلگرد A1 دریافت شده است. مقاومت کششی این میلگرد، 360 و مقاومت تسلیم آن 240 psi است.

مشخصات میلگرد A2

در این میلگرد، یک رشته آج موازی با هم روی بدنه، کشیده شده است و به آن میلگرد آجدار حلزونی یا مارپیچ هم می‌گویند. درصد شکل‌پذیری این میلگرد، 19 درصد است و نیمه ترد محسوب می‌شود. میلگرد A2 تا جای ممکن، نباید تحت جوشکاری و خم‌کاری قرار بگیرد. مقاومت کششی این میلگرد 500 و مقاومت تسلیم آن 300 psi است.

مشخصات میلگرد A3

روی این میلگرد، دو ردیف آج متقاطع کشیده شده که به همین دلیل به آن میلگرد آجدار رج¬دار یا جناقی نیز گفته می‌شود. میلگرد A3 ازنظر سختی، نیمه سخت محسوب می‌شود و درصد شکل‌پذیری آن 14 است. این میلگرد پرکاربرد را به‌هیچ‌وجه نباید جوش داد یا خم کرد. مقاومت کششی این میلگرد 600 و مقاومت تسلیم آن 400 psi است.

مشخصات میلگرد A4

شکل آج این میلگرد، بسیار شبیه به میلگرد A3 یا کمی پیچیده‌تر از آن است. به این میلگرد، میلگرد مرکب یا دنده¬مرده نیز گفته می‌شود. سختی میلگرد A4 بسیار بالاست و در پروژه‌هایی که به مقاومت بسیار بالای میلگرد نیاز است، استفاده می‌شود.
در قرار دادن میلگرد A4 همراه با تیرها، باید آن‌ها را در خلاف جهت یکدیگر قرارداد. A4 نسبت به دیگر انواع میلگرد، گران‌تر است. مقاومت کششی این میلگرد 650 و مقاومت تسلیم آن 500 psi است.

مشخصات میلگرد در یک نگاه

برای پرداختن به مشخصات میلگرد، ابتدا باید خواص و ویژگی‌های ذاتی آن را بشناسیم. موضوعی که ما بخش‌های اولیه مقاله خود را به آن اختصاص دادیم. عدم مقاومت ذاتی در برابر خوردگی یکی از مهم‌ترین مشخصات میلگرد است. به همین دلیل هنگام استفاده از آن، باید تمهیدات گفته‌شده در این مقاله را به کاربست.
میلگرد، همچنین به‌عنوان رسانای الکتریکی با خواص مغناطیسی شناخته می‌شود. در صورت حساسیت پروژه به چنین ویژگی‌هایی، باید از میلگردهای ضدزنگ یا غیر فولادی استفاده کرد. تنش کششی و تنش تسلیم نیز دو ویژگی مهم دیگر میلگرد هستند که در تعیین کاربری آن نقش اساسی دارند.
در میانه این مقاله هم سه سیستم تعیین مشخصات میلگرد را که در کشور ما بیشتر متداول هستند، بررسی کردیم که از علل ایجاد تفاوت ، اصفهان، ظفر بناب و … بوده و تمایز برندها را مشخص می‌کنند. این سه سیستم، شامل سیستم‌های آمریکایی یا ASTM، سیستم اروپایی و سیستم کشور روسیه هستند.
سیستم روسی در کشور ما بیشتر متداول است. طبق این استاندارد، میلگردها فارغ از سایزشان، به چهار دسته A1، A2، A3 و A4 تقسیم می‌شوند. مشخصات میلگرد در هرکدام از این چهار دسته، متفاوت است. به‌گونه‌ای سختی، تنش تسلیم و مقاومت کششی از میلگرد A1 تا میلگرد A4، افزایش می‌یابد. امیدواریم این مقاله برای شما مفید واقع شده باشد