میلگرد ضد زلزله چیست؟ | انواع، ویژگیها، استانداردها و مقایسه با میلگرد معمولی
میلگرد ضد زلزله میلگردی با شکلپذیری بالا (الونگیشن حداقل ۱۴٪) و نسبت مقاومت تسلیم به کششی کنترلشده (حدود ۱.۲۵) است که انرژی زلزله را جذب میکند و از شکست ترد جلوگیری میکند؛ انواع رایج مانند A3 (S400) برای ساختمانهای متوسط و A4 (S500) برای سنگین مناسب هستند، اما استانداردهای آبا و ۲۸۰۰ ایران الزام به استفاده از میلگرد با قابلیت جذب انرژی مانند A706 را در مناطق پرریسک توصیه میکنند.
چرا انتخاب میلگرد لرزهای حیاتی است؟
ایران یکی از زلزلهخیزترین کشورهای جهان است و بیش از ۹۰٪ جمعیت آن در مناطق با خطر لرزهای متوسط تا خیلی بالا زندگی میکنند (آییننامه ۲۸۰۰، ویرایش ۱۳۹۹). در زلزله کرمانشاه (۱۳۹۶) و بم (۱۳۸۲) مشاهده شد که بسیاری از سازههای بتنی به دلیل استفاده از میلگردهای با شکلپذیری ناکافی (الونگیشن پایین و نسبت تسلیم به کششی بالا) دچار شکست ترد شدند. میلگرد ضد زلزله دقیقاً برای پاسخ به این نیاز طراحی شده: جذب انرژی از طریق تغییر شکل پلاستیک زیاد، جلوگیری از شکست ناگهانی و دادن فرصت به سازه برای dissipation انرژی قبل از فروپاشی.
میلگرد معمولی بازار اغلب الونگیشن ۱۲–۱۴٪ و نسبت Fu/Fy >۱.۵ دارد که در زلزله باعث رفتار ترد میشود. در مقابل، میلگرد لرزهای الونگیشن ≥۱۸٪ و نسبت Fu/Fy ≈۱.۲۵–۱.۳۵ دارد که رفتار داکتایل (ductile) ایجاد میکند.
این مقاله به شما کمک میکند دقیق بدانید کدام گرید، کدام سایز و کدام کارخانه برای منطقه لرزهای شما مناسب است.
میلگرد ضد زلزله چیست؟
میلگرد ضد زلزله نامی رسمی نیست؛ یک مفهوم مهندسی است که به میلگردهایی اشاره دارد که الزامات لرزهای آییننامه طراحی ساختمانها در برابر زلزله (استاندارد ۲۸۰۰) و استاندارد ملی INSO 3132 (ویرایش ۱۴۰۳) را بهصورت کامل برآورده میکنند.
ویژگی اصلی آن شکلپذیری بالا (Ductility) است: توانایی تغییر شکل پلاستیک زیاد قبل از شکست. این ویژگی با دو پارامتر کلیدی سنجیده میشود:
- الونگیشن (Elongation at fracture): حداقل ۱۴٪ برای گریدهای لرزهای (در A706 آمریکا ۱۴–۲۰٪)
- نسبت مقاومت تسلیم به مقاومت کششی (Fy/Fu): حداکثر ۱.۲۵–۱.۳۵ (برای تضمین رفتار پلاستیک گسترده)
میلگردهای ضد زلزله معمولاً از خانواده فولادهای کمآلیاژ با عناصر میکروآلیاژی (V، Nb، Ti) تولید میشوند تا هم استحکام بالا داشته باشند و هم تردی کم.
زلزله چه رفتاری از میلگرد میخواهد؟
زلزله بارهای دینامیکی ناگهانی ایجاد میکند که شامل:
- نیروهای کششی چرخهای (تکرار شوکهای مثبت و منفی)
- بارهای برشی و خمشی شدید
- تغییر شکلهای پلاستیک بزرگ
میلگرد باید بتواند:
- تغییر شکل پلاستیک زیاد (الونگیشن ≥۱۸٪) تحمل کند
- انرژی را از طریق hysteresis loop وسیع جذب کند
- شکست ترد (sudden brittle fracture) نداشته باشد
- بعد از تغییر شکل پلاستیک، مقاومت خود را حفظ کند (strain hardening ملایم)
میلگرد ترد (مانند برخی گریدهای A4 معمولی) در زلزله بهجای خم شدن، میشکند و بتن را خرد میکند. میلگرد داکتایل (لرزهای) خم میشود، انرژی را جذب میکند و اجازه میدهد سازه قبل از فروپاشی هشدار دهد (ductile failure).
معیار کلیدی آییننامه ۲۸۰۰: نسبت Fu/Fy ≤۱.۳ و الونگیشن ≥۱۴٪ در گریدهای لرزهای.
ویژگیهای میلگرد مناسب زلزله (معیارهای مهندسی)
میلگرد مناسب زلزله باید دارای ویژگیهای زیر باشد:
- شکلپذیری بالا (Ductility) الونگیشن ≥۱۸٪ (در نمونه استاندارد ۵d) – اجازه تغییر شکل پلاستیک زیاد بدون شکست.
- نسبت مقاومت تسلیم به کششی کنترلشده Fu/Fy = ۱.۲۵–۱.۳۵ – تضمین رفتار پلاستیک گسترده و جلوگیری از تمرکز تنش.
- مقاومت کششی مناسب Fu ≥۶۰۰ MPa – برای تحمل بارهای دینامیکی.
- رفتار غیرترد (High Toughness) انرژی شکست بالا – تست Charpy یا تست خستگی چرخهای.
- جوشپذیری قابل قبول کربن معادل (CE) ≤۰.۵۵٪ – برای وصله جوشی در قابهای خمشی ویژه.
- چسبندگی خوب به بتن آج استاندارد (جناقی یا مرکب) با ارتفاع آج مناسب (حداقل ۰.۰۵۷d).
- پایداری در بارهای چرخهای افت مقاومت کمتر از ۲۰٪ پس از ۲۰ چرخه بارگذاری تا ۲٪ تغییر شکل.
این ویژگیها در آییننامه ۲۸۰۰ (بند ۹-۳-۲-۲) و استاندارد ASTM A706 بهصورت صریح الزامی شدهاند.
انواع میلگرد ضد زلزله
میلگرد آجدار A3 (S400)
- مشخصات: Fy ≈۴۰۰ MPa، Fu ≈۶۰۰ MPa، الونگیشن ≈۱۴٪، نسبت Fu/Fy ≈۱.۵
- مزایا: چسبندگی عالی به بتن، قیمت منطقی، موجودی بالا در بازار ایران
- محدودیتها در زلزله: شکلپذیری متوسط – در مناطق با خطر خیلی بالا (منطقه ۴ آییننامه ۲۸۰۰) توصیه نمیشود مگر با کنترل کیفیت دقیق
- کاربرد پیشنهادی: ساختمانهای ۳–۷ طبقه در مناطق خطر متوسط (منطقه ۲ و ۳)
میلگرد آجدار A4 (S500)
- مشخصات: Fy ≈۵۰۰ MPa، Fu ≈۶۵۰ MPa، الونگیشن ≈۱۲٪، نسبت Fu/Fy ≈۱.۳
- مزایا: استحکام بالا، کاهش سطح مقطع آرماتور (تا ۲۰٪ صرفهجویی فولاد)
- محدودیتها در زلزله: الونگیشن پایینتر → ریسک شکست ترد در تغییر شکلهای بزرگ
- کاربرد پیشنهادی: ستونها و دیوارهای برشی در ساختمانهای بلند یا فونداسیونهای سنگین – فقط با تأیید مهندس محاسب و کنترل کیفیت کارخانه
میلگردهای با شکلپذیری بالا (Seismic Rebar)
- میلگردهای میکروآلیاژی: حاوی V، Nb، Ti – الونگیشن ۱۸–۲۵٪، نسبت Fu/Fy ≈۱.۲۵
- میلگرد A706 (ASTM): استاندارد آمریکایی مخصوص مناطق لرزهخیز – الونگیشن حداقل ۱۴٪ در طول ۸ اینچ، نسبت Fu/Fy ≤۱.۲۵
- میلگردهای ایرانی لرزهای: برخی کارخانهها (مانند ذوب آهن اصفهان و فولاد مبارکه) گریدهای ویژه با الونگیشن ≥۱۸٪ تولید میکنند که با نام “میلگرد لرزهای” یا “A3+ لرزهای” عرضه میشوند.
جدول مقایسه انواع میلگرد از منظر لرزهای
| نوع میلگرد | الونگیشن (%) | نسبت Fu/Fy | رفتار در زلزله | مناسب مناطق لرزهای ایران | قیمت نسبی (۱۴۰۵) |
|---|---|---|---|---|---|
| A2 (S340) | ۱۸–۲۰ | ~۱.۴۷ | شکلپذیری خوب | مناطق کمخطر (۱ و ۲) | پایین |
| A3 (S400) | ۱۴–۱۶ | ~۱.۵ | متوسط | مناطق متوسط (۲ و ۳) | متوسط |
| A4 (S500) | ۱۰–۱۳ | ~۱.۳ | استحکام بالا، تردی بیشتر | فقط با کنترل کیفیت بالا | بالا |
| A706 (Seismic) | ۱۴–۲۰ | ≤۱.۲۵ | بسیار خوب | مناطق خیلی بالا (۴) | بالا |
| میکروآلیاژی ایرانی | ۱۸–۲۲ | ۱.۲۵–۱.۳۵ | عالی | مناطق خیلی بالا | متوسط-بالا |
استانداردهای میلگرد ضد زلزله
استاندارد ملی ایران (INSO 3132)
- الونگیشن حداقل برای A3: ۱۴٪
- برای گریدهای لرزهای ویژه: توصیه به ≥۱۸٪
- نسبت Fu/Fy حداکثر ۱.۵ (برای A3) و ترجیحاً کمتر از ۱.۳۵
آییننامه ۲۸۰۰ (ویرایش ۱۳۹۹)
- بند ۹-۳-۲-۲: در قابهای خمشی ویژه، میلگرد باید الونگیشن ≥۱۴٪ و نسبت Fu/Fy ≤۱.۳۵ داشته باشد.
- در مناطق با خطر خیلی بالا (منطقه ۴)، توصیه به استفاده از میلگردهای لرزهای با الونگیشن ≥۱۸٪.
ASTM A706 (استاندارد آمریکایی ضد زلزله)
- الونگیشن حداقل ۱۴٪ در طول ۸ اینچ
- نسبت Fu/Fy ≤۱.۲۵
- جوشپذیری بالا (CE ≤۰.۵۵)
- تست خستگی چرخهای و تست کشش معکوس
تفاوت کلیدی A615 و A706
- A615: میلگرد معمولی، الونگیشن ۹–۱۲٪، نسبت Fu/Fy تا ۱.۶۵
- A706: میلگرد لرزهای، الونگیشن ≥۱۴٪، نسبت Fu/Fy ≤۱.۲۵، جوشپذیری بهتر
در ایران بسیاری از کارخانهها (ذوب آهن، مبارکه، کاوه) گریدهای ویژه لرزهای تولید میکنند که ویژگیهای نزدیک به A706 دارند.
میلگرد A706 چیست و چرا ضد زلزله محسوب میشود؟
ASTM A706 میلگردی است که بهطور خاص برای مناطق لرزهخیز طراحی شده و دو ویژگی کلیدی دارد:
- شکلپذیری بالا: الونگیشن حداقل ۱۴٪ (در نمونه ۸ اینچی) و ۱۲٪ در نمونه ۲ اینچی
- نسبت مقاومت کششی به تسلیم محدود: Fu/Fy ≤۱.۲۵ – این یعنی بعد از رسیدن به تسلیم، مقاومت افزایش زیادی ندارد و اجازه تغییر شکل پلاستیک گسترده میدهد.
این دو ویژگی باعث میشود میلگرد A706 در زلزله به جای شکست ترد، تغییر شکل پلاستیک زیادی نشان دهد و انرژی را جذب کند. همچنین جوشپذیری بهتری دارد (CE ≤۰.۵۵) که در قابهای خمشی ویژه مهم است.
در ایران، کارخانههایی مانند ذوب آهن اصفهان و فولاد مبارکه گریدهای مشابه (S400-SR یا S500-SR) تولید میکنند که الونگیشن ≥۱۸٪ و نسبت Fu/Fy ≈۱.۲۵ دارند و به نام “میلگرد لرزهای” عرضه میشوند.
مقایسه با میلگردهای رایج ایرانی
| ویژگی | میلگرد A3 معمولی | میلگرد A706 / لرزهای ایرانی | برتری لرزهای |
|---|---|---|---|
| الونگیشن | ۱۴–۱۶٪ | ۱۸–۲۲٪ | جذب انرژی بیشتر |
| نسبت Fu/Fy | ~۱.۵ | ≤۱.۳۵ | رفتار پلاستیک بهتر |
| جوشپذیری (CE) | ۰.۵۲–۰.۵۸ | ≤۰.۵۵ | وصله جوشی مطمئنتر |
| رفتار در زلزله شدید | متوسط | عالی | شکست ترد کمتر |
مقایسه میلگرد ضد زلزله با میلگرد معمولی
| معیار | میلگرد معمولی (A3/A4) | میلگرد ضد زلزله (A706/SR) | برتری لرزهای | توضیح فنی |
|---|---|---|---|---|
| الونگیشن | ۱۲–۱۶٪ | ۱۸–۲۲٪ | بسیار بالا | تغییر شکل پلاستیک بیشتر |
| نسبت Fu/Fy | ۱.۴۵–۱.۶۵ | ۱.۲۵–۱.۳۵ | کنترلشده | جلوگیری از تمرکز تنش |
| جذب انرژی (Hysteresis) | متوسط | بالا | عالی | کاهش شتاب سازه |
| احتمال شکست ترد | بالا در زلزله شدید | بسیار کم | بسیار بالا | رفتار داکتایل |
| جوشپذیری | متوسط تا ضعیف | خوب | بالا | وصله جوشی ایمنتر |
| قیمت (۱۴۰۵) | ۴۲–۴۸ هزار تومان/کیلو | ۴۸–۵۵ هزار تومان/کیلو | ۱۰–۲۰٪ گرانتر | اما ایمنی بالاتر |
نقش آج، قطر و نحوه تولید در عملکرد لرزهای
نوع آج
- آج جناقی (A3): چسبندگی بهتر به بتن، انتقال نیروی برشی بهتر
- آج مرکب (A4): چسبندگی بالاتر، اما شکلپذیری کمتر
- آج مارپیچی (A2): شکلپذیری بالا، اما چسبندگی کمتر
در زلزله، آج جناقی (A3) تعادل خوبی بین چسبندگی و شکلپذیری ایجاد میکند.
قطر میلگرد
- قطر کوچک (۸–۱۲ mm): شکلپذیری بالاتر (الونگیشن نسبی بیشتر)
- قطر بزرگ (۲۰–۴۰ mm): شکلپذیری کمتر (اثر اندازه نمونه)
آییننامه ۲۸۰۰ قطر >۳۲ mm را در قابهای خمشی ویژه محدود کرده است.
نحوه تولید
- نورد گرم معمولی: شکلپذیری متوسط
- ترمکس (Thermo-Mechanically Treated): لایه مارتنزیتی سخت + هسته داکتایل → شکلپذیری و استحکام همزمان
- میکروآلیاژی: افزودن V، Nb → دانه ریز، شکلپذیری بالا
میلگردهای ترمکس و میکروآلیاژی در ایران بهترین عملکرد لرزهای را نشان دادهاند.
آیا میلگرد ضد زلزله گرانتر است؟ (تحلیل اقتصادی)
بله، میلگرد ضد زلزله معمولاً ۱۰–۲۵٪ گرانتر از میلگرد معمولی است (۱۴۰۵: S400 معمولی ≈۴۴–۴۶ هزار تومان/کیلو، میلگرد لرزهای ≈۴۸–۵۵ هزار تومان/کیلو).
اما تحلیل واقعی باید بر اساس هزینه چرخه عمر باشد:
- هزینه اولیه بالاتر ≈۱۵٪
- کاهش خسارت زلزله: ۳۰–۷۰٪ (بسته به شدت زلزله)
- کاهش هزینه تعمیرات پس از زلزله: بسیار بالا
- افزایش ارزش فروش ملک: ۵–۱۰٪ در مناطق پرریسک
مثال عددی: ساختمان ۵ طبقه در منطقه خطر ۳ تهران
- میلگرد معمولی A3: ۴۵ هزار تومان/کیلو → هزینه آرماتور ≈۲.۷ میلیارد تومان
- میلگرد لرزهای (S400-SR): ۵۲ هزار تومان/کیلو → هزینه ≈۳.۱ میلیارد تومان
- تفاوت اولیه: +۴۰۰ میلیون تومان
- صرفه در زلزله متوسط (کاهش خسارت ۴۰٪): صرفه ≈۱.۲ میلیارد تومان
- نتیجه: بازگشت سرمایه در زلزله متوسط در کمتر از ۱۰ سال
نتیجهگیری اقتصادی: در مناطق با خطر لرزهای متوسط به بالا، میلگرد ضد زلزله نه تنها بهصرفه، بلکه یک سرمایهگذاری ایمنی است.
کاربردهای میلگرد ضد زلزله
- ساختمانهای مسکونی ۴ طبقه به بالا در مناطق خطر ۳ و ۴
- برجها و سازههای بلند (بیش از ۸ طبقه)
- بیمارستانها، مدارس و مراکز حیاتی
- پلها و روگذرها
- سازههای صنعتی با اهمیت بالا
- پارکینگهای چندطبقه
راهنمای انتخاب میلگرد مناسب زلزله
چکلیست انتخاب میلگرد لرزهای
- منطقه لرزهای پروژه را مشخص کنید (آییننامه ۲۸۰۰)
- نوع سیستم سازهای را بررسی کنید (قاب خمشی ویژه → الونگیشن ≥۱۸٪)
- برگه آنالیز کارخانه را چک کنید (الونگیشن، نسبت Fu/Fy)
- کارخانه معتبر انتخاب کنید (ذوب آهن، مبارکه، کاوه، نیشابور)
- سایز مناسب انتخاب کنید (قطر >۳۲ mm در قاب خمشی ویژه محدود است)
- از میلگرد ترمکس یا میکروآلیاژی استفاده کنید
- تست تصادفی کشش از آزمایشگاه معتبر انجام دهید
اگر منطقه خطر خیلی بالا است → میلگرد A706 یا معادل ایرانی با الونگیشن ≥۱۸٪ الزامی است.
سوالات متداول
آیا میلگرد A3 ضد زلزله است؟ در مناطق خطر متوسط بله، اما در مناطق خیلی بالا توصیه نمیشود (الونگیشن متوسط).
میلگرد A4 برای زلزله مناسب است یا نه؟ برای بار سنگین بله، اما شکلپذیری کمتر است – فقط با تأیید مهندس محاسب.
بهترین میلگرد برای مناطق زلزلهخیز ایران چیست؟ میلگرد لرزهای با الونگیشن ≥۱۸٪ و نسبت Fu/Fy ≤۱.۳۵ (معادل A706 یا گریدهای ویژه کارخانههای معتبر).
تفاوت میلگرد A706 با میلگرد ایرانی چیست؟ A706 استاندارد آمریکایی است؛ ایران گریدهای مشابه (S400-SR و S500-SR) تولید میکند که اغلب الونگیشن بالاتری دارند.
آیا میلگرد ضد زلزله در ایران تولید میشود؟ بله – کارخانههای ذوب آهن اصفهان، فولاد مبارکه، کاوه تیکمه داش و نیشابور گریدهای لرزهای تولید میکنند.
آیا میلگرد ترمکس ضد زلزله است؟ بله – لایه مارتنزیتی + هسته داکتایل، شکلپذیری بالایی ایجاد میکند.
آیا افزایش قیمت میلگرد لرزهای توجیهپذیر است؟ در مناطق خطر متوسط به بالا بله – صرفه در خسارت زلزله بسیار بیشتر از اختلاف قیمت است.
حداقل الونگیشن برای میلگرد لرزهای چقدر است؟ طبق آییننامه ۲۸۰۰: ۱۴٪ برای قابهای خمشی ویژه، اما توصیه ≥۱۸٪.
جمعبندی استراتژیک
برای سازههای واقع در مناطق لرزهخیز ایران، استفاده از میلگرد با شکلپذیری بالا (الونگیشن ≥۱۸٪ و نسبت Fu/Fy کنترلشده) نه تنها توصیه، بلکه الزامی است. میلگردهای گرید A3 معمولی برای مناطق کمخطر کافی هستند، اما در مناطق متوسط و بالا، میلگردهای لرزهای (A706 یا گریدهای ویژه ایرانی) ایمنی را بهطور قابلتوجهی افزایش میدهند.
در بازار شادآباد تهران، آهن غفاری میلگردهای لرزهای اصل با برگه آنالیز معتبر (ذوب آهن، مبارکه، کاوه و نیشابور) عرضه میکند.
📞 ۰۲۱-۹۱۰۰۳۱۱۶ 📍 بازار شادآباد، تهران 💬 تلگرام: t.me/ahan_ghafari
درخواست پیشفاکتور یا مشاوره مهندسی:
