مقاومت کششی میلگرد: راهنمای کامل عوامل موثر، استانداردها و اهمیت در بتن مسلح

مقاومت کششی یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های مکانیکی میلگرد است که میزان توانایی آن در تحمل نیروی کشش بدون گسیختگی را نشان می‌دهد.
به زبان ساده، هرچه مقاومت کششی بالاتر باشد، میلگرد در برابر کشیده‌شدن مقاوم‌تر است و در نتیجه سازه‌ای ایمن‌تر به‌دست می‌آید.

در استانداردهای فولاد ساختمانی، دو نوع مقاومت اصلی برای میلگرد تعریف می‌شود:

1. حد تسلیم (به انگلیسی:Yield Strength): نقطه‌ای که میلگرد شروع به تغییر شکل دائمی می‌کند.
2. مقاومت کششی نهایی (به انگلیسی: Ultimate Tensile Strength): بیشترین فشاری که میلگرد قبل از شکست می‌تواند تحمل کند.

برای مثال، میلگرد A2 حدود ۳۴۰ مگاپاسکال مقاومت تسلیم دارد، در حالی‌که میلگرد A4 می‌تواند تا حدود ۶۵۰ مگاپاسکال نیرو را تحمل کند. این تفاوت، ناشی از نوع فولاد، میزان کربن و فرآیند تولید (نورد گرم یا ترمکس) است.

در ادامه، جدول کامل مقاومت کششی و تسلیم انواع میلگرد طبق استاندارد ملی ایران و ASTM آورده شده است تا بتوانید در یک نگاه، نوع مناسب پروژه خود را انتخاب کنید.

جدول مقاومت کششی و تسلیم میلگرد (بر اساس استاندارد ملی ایران ISIRI 3132 و ASTM A615)

مقادیر مقاومت کششی و تسلیم میلگردها بر اساس گریدهای متداول در ایران و استاندارد بین‌المللی ASTM در جدول زیر آورده شده است. این جدول برای اکثر مهندسان عمران و خریداران میلگرد، مهم‌ترین بخش مقاله به‌شمار می‌آید، چون مستقیماً در انتخاب نوع میلگرد برای اسکلت، فونداسیون یا خاموت‌گذاری کاربرد دارد.

هرچه مقاومت کششی میلگرد بالاتر باشد، خاصیت شکل‌پذیری آن کاهش پیدا می‌کند. به همین دلیل، در سازه‌های بتنی معمولی معمولاً از گرید A3 استفاده می‌شود تا بین استحکام و انعطاف تعادل وجود داشته باشد.

بر اساس جدول کدام میلگرد مناسب شماست؟

طبق جدول بالا:

• در فوندانسیون‌ها (که نیاز به انعطاف پذیری میلگرد دارد) و سازه‌های سبک (که نیازی به مقاومت بالا ندارند)، میلگرد a2 می‌تواند انتخاب خوبی باشد.
• در مواردی که استحکام اولویت است (مانند سازه‌های اسکلت بتنی)، میلگرد A3 و برای پروژه‌های سنگین‌تر میلگرد A4 مناسب است.
• میلگرد A1 کاربرد متفاوتی داشته و بیشتر در آهنگری، جوشکاری و ساخت قطعات صنعتی به کار برده می‌شود.

بیشتر بخوانید: تفاوت میگلرد‌های a1، a2 و a3 چیست؟

آیا حد تسلیم و مقاومت کششی به سایز میلگرد بستگی دارد؟

شاید با مشاهده جدول این سوال پیش بیاید که چرا اطلاعات جدول به تفکیک سایز‌های میلگرد نیست؟ پاسخ: مقادیر درج‌شده در جدول هر گرید فولاد برای مقاومت کششی ثابت هستند، نه برای سایز.

یعنی وقتی می‌گوییم میلگرد A3 مقاومت تسلیم ۴۰۰ مگاپاسکال دارد، این مقدار برای تمام قطرهای این گرید (مثلاً ۸، ۱۲، ۱۶ یا ۲۰ میلی‌متر) صدق می‌کند. اما در عمل، ممکن است اختلاف‌های جزئی دیده شود (مثلاً بین میلگرد ۸ و میلگرد ۳۲ میلی‌متری از یک کارخانه). دلایل احتمالی:

1. تفاوت در نحوه خنک‌کاری (ترمکس) در میلگردهای ضخیم‌تر.
2. اختلاف سرعت نورد در سایزهای مختلف.
3. نوسان جزئی در ترکیب شیمیایی و عملیات حرارتی.

این تفاوت‌ها معمولاً در محدوده‌ی ۵٪± هستند و در تست‌های استاندارد کاملاً قابل قبول محسوب می‌شوند.

اهمیت مقاومت کششی میلگرد

1. بدون داشتن مقاومت کششی کافی، میلگرد رفتار ترد پیدا می‌کند و راحت می‌شکند (یعنی حتی روی مقاومت خمشی هم اثرگذار است).
2. میلگرد‌های با مقاومت کششی بالا و ازدیاد طول مناسب، شکل پذیر و جذب کننده نیرو هنگام زلزله هستند.

رابطه بین مقاومت کششی و ترکیب شیمیایی فولاد میلگرد

ترکیب شیمیایی فولاد مهم‌ترین عامل تعیین‌کننده در مقاومت کششی میلگرد است.
هرچه میزان عناصر کربن، منگنز، سیلیسیم و وانادیم در ساختار فولاد تغییر کند، استحکام، سختی و شکل‌پذیری میلگرد نیز تغییر می‌کند.

نقش هر عنصر شیمایی در استحکام میلگرد را در جدول زیر مشاهده کنید:

اگر روی برگه‌ی آنالیز کارخانه (Certificate) دقت کنید، معمولاً درصد کربن میلگرد A3 حدود ۰٫۳۵٪ است، در حالی که در A4 این مقدار به ۰٫۴۵٪ یا بالاتر می‌رسد. همین افزایش جزئی باعث رشد چشمگیر در استحکام نهایی می‌شود.

تفاوت فولاد نورد گرم و فولاد ترمکس در مقاومت کششی میلگرد

همانطور که می‌دانید دو روش اصلی تولید میلگرد در ایران، نورد گرم وترمکس است.

1. نورد گرم: فولاد پس از حرارت‌دهی و عبور از غلتک‌ها به‌صورت یکنواخت خنک می‌شود. نتجه مقاومت کششی کمتر ولی چقرمگی و شکل‌پذیری بهتر است.
2. ترمکس: میلگرد بلافاصله پس از نورد با آب سرد می‌شود تا پوسته‌ی بیرونی سخت و مغز داخلی نرم بماند. نتیجه مقاومت کششی بالاتر (تا ۶۵۰ مگاپاسکال) ولی انعطاف کمتر.

استانداردهای تعیین مقاومت کششی میلگرد (ISIRI 3132 و ASTM A615)

برای کنترل کیفیت میلگرد و اطمینان از عملکرد سازه در برابر نیروهای کششی، هر کشور مجموعه‌ای از استانداردها را تعریف کرده است.
در ایران، ملاک اصلی استاندارد ملی ISIRI 3132 است و در سطح بین‌المللی، بیشترین ارجاع به استاندارد آمریکایی ASTM A615 داده می‌شود. در ادامه این دو استاندارد را به‌صورت کامل اما خلاصه و مقایسه‌پذیر بررسی می‌کنیم.

استاندارد ملی ایران

استاندارد ISIRI 3132 توسط مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران تدوین شده و مبنای تولید، کنترل و آزمون میلگردهای فولادی در کشور است. جدولی که قبل‌تر ارائه دادیم، بر طبق این استاندارد است. همچنین در این استاندارد تأکید شده که جوشکاری روی میلگرد A3 و A4 مجاز نیست مگر با رعایت الزامات خاص متالورژیکی.

استاندارد بین‌المللی ASTM A615

استاندارد ASTM A615 یکی از معتبرترین مراجع جهانی برای میلگردهای فولادی است و بیشتر تولیدکنندگان بزرگ دنیا از آن تبعیت می‌کنند.
این استاندارد میلگردها را بر اساس مقاومت کششی اسمی (Grade) به چند گرید تقسیم می‌کند:

تفاوت کلیدی با ISIRI:

• ASTM A615 روی ترکیب شیمیایی دقیق‌تر (به‌ویژه مقدار فسفر و گوگرد) تأکید دارد.
• درصد ازدیاد طول در ASTM معمولاً کمتر از استاندارد ایران است، چون میلگردهای آمریکایی عموماً سخت‌تر و کم‌انعطاف‌تر تولید می‌شوند.
• در ASTM، میلگردها با علائم اختصاری روی بدنه مشخص می‌شوند (مثلاً “60” یا “75”) تا مقاومتشان در کارگاه قابل شناسایی باشد.

نحوه انجام تست مقاومت کششی میلگرد

برای اطمینان از مطابقت میلگرد با استانداردهای کیفی، آزمایشی به نام تست کشش (Tensile Test) روی نمونه‌های میلگرد انجام می‌شود.
هدف این تست، تعیین حد تسلیم، مقاومت کششی نهایی، و درصد ازدیاد طول است؛ یعنی اینکه میلگرد تا چه اندازه در برابر نیروهای کششی مقاومت دارد و قبل از شکست چقدر تغییر شکل می‌دهد.

مراحل انجام تست کشش میلگرد

1. نمونه‌برداری از میلگرد
   ابتدا چند شاخه از هر سری تولید انتخاب می‌شود. طبق استاندارد ISIRI 3132، نمونه باید حداقل ۵ برابر قطر میلگرد طول داشته باشد و سطح آن بدون زنگ‌زدگی یا ترک باشد.
2. نصب در دستگاه یونیورسال (UTM)
   
   نمونه در دستگاهی به نام Universal Testing Machine قرار می‌گیرد. این دستگاه دو فک دارد که میلگرد را از دو سر گرفته و با سرعت کنترل‌شده می‌کشد.
3. اعمال نیروی کششی تدریجی
   نیروی کشش به‌آرامی افزایش می‌یابد تا میلگرد وارد مرحله‌ی تسلیم (Yield Point) شود، یعنی نقطه‌ای که تغییر شکل دائمی شروع می‌شود.
4. ثبت داده‌ها و رسم نمودار تنش–کرنش
   دستگاه به‌صورت خودکار مقدار نیرو (F) و تغییر طول (ΔL) را ثبت می‌کند. از تقسیم نیرو بر سطح مقطع، مقدار تنش (σ) و از نسبت تغییر طول به طول اولیه، مقدار کرنش (ε) به‌دست می‌آید.
5. محاسبه نتایج نهایی
   از روی نمودار، دو نقطه کلیدی استخراج می‌شود:
   حد تسلیم: ابتدای تغییر شکل بدون بازگشت
   مقاومت کششی نهایی: بیشترین نیروی تحمل‌شده قبل از شکست

نکات فنی مهم در تست کشش میلگرد

• دمای محیط آزمایش باید بین 10 تا 35 درجه سانتی‌گراد باشد.
• در میلگردهای ترمکس (A4)، بخش سطحی ممکن است زودتر از مغز فولاد دچار شکست شود.
• اگر درصد ازدیاد طول کمتر از مقدار استاندارد باشد، میلگرد رد کیفی می‌شود.
• کارخانه‌ها موظف‌اند نتیجه‌ی آزمایش کشش هر پارت تولیدی را در گواهی فنی (Mill Test Certificate) ثبت کنند.

جمع بندی آنچه از مقاومت کششی میلگرد آموختیم

در این مطلب دیدیم که مقاومت کششی میلگرد یکی از مهم‌ترین معیارهای کنترل کیفیت و طراحی سازه است.
این ویژگی نشان می‌دهد فولاد تا چه میزان نیروی کششی را قبل از گسیختگی تحمل می‌کند.

نکات کلیدی که باید به خاطر بسپارید:

1. اعداد مربوط به حد تسلیم و مقاومت کششی برای هر گرید فولاد تعریف می‌شوند، نه برای سایز میلگرد.
2. استانداردهای معتبر مانند ISIRI 3132 و ASTM A615 مرجع اصلی تعیین این مقادیر هستند.
3. تست کشش با دستگاه یونیورسال انجام می‌شود و نتیجه آن در گواهی فنی کارخانه ثبت می‌گردد.
4. انتخاب میلگرد باید متناسب با نوع سازه، بارگذاری و شرایط محیطی باشد؛ نه صرفاً براساس قیمت یا برند.

در نهایت، اگر در پروژه‌تان دقت طراحی و ایمنی اهمیت دارد، همیشه به گواهی تست کشش میلگرد و انطباق آن با استاندارد ملی دقت کنید. این داده‌ها دقیق‌تر از هر تبلیغ یا برچسب ظاهری، نشان‌دهنده‌ی کیفیت واقعی فولاد هستند. برای مشاهده قیمت میلگرد به تفکیک انواع برند داخلی و انواع گرید و مشاوره رایگان، از صفحات ما دیدن کند یا با کارشناسان ما تماس بگیرید.