میلگرد، به‌عنوان یکی از مؤلفه‌های اصلی در سیستم‌های بتن‌آرمه، وظیفه‌ای حیاتی در تحمل نیروهای کششی و تأمین پایداری سازه بر عهده دارد. در عین حال، عملکرد صحیح آن تنها وابسته به کیفیت ذاتی نیست، بلکه به مجموعه‌ای از عوامل طراحی، اجرا، نگهداری و شرایط بهره‌برداری بستگی دارد. در صورت بی‌توجهی به این عوامل، میلگرد ممکن است دچار شکست شود که نه‌تنها هزینه‌های هنگفتی به پروژه تحمیل می‌کند، بلکه می‌تواند امنیت سازه را نیز به خطر اندازد. این مقاله به‌طور جامع به بررسی دلایل اصلی شکست میلگرد و راهکارهای موثر برای جلوگیری از آن می‌پردازد.
بیشتر بدانیم : قیمت آهن
دلایل شکست میلگرد در مرحله تولید
شکستن میلگرد می‌تواند از ریشه در کارخانه تولید آغاز شود. اگر ترکیب شیمیایی فولاد نادرست باشد، مثلاً درصد عناصر مضر مانند فسفر یا گوگرد بیش از حد مجاز باشد ،ساختار فولاد ترد و شکننده خواهد شد. همچنین اگر عملیات نورد یا آنیلینگ به درستی انجام نشود، فولاد در برابر تنش‌های واردشده در هنگام نصب یا خمکاری مقاومت کافی نخواهد داشت و دچار شکست میشود. میلگردهایی که از قراضه‌های نامرغوب تولید شده‌اند، اغلب دچار این مشکلات می‌شوند.
البته قیمت میلگرد تاثیر زیادی در کیفیت آن دارد و معمولا میلگرد های با برند باکیفیت دچار شکست نمیشود. پدیده شکستن میلگرد بیشتر برای میلگرد های باقیمت پایین و کم کیفیت است.
تأثیر خمکاری غیراصولی بر شکست میلگرد
یکی از رایج‌ترین عوامل شکست میلگرد، خمکاری ناصحیح در محل پروژه است. اگر میلگرد در شعاع بسیار کم و بدون کمان مورد نیاز، و با ( زاویه به اصطلاح تیز ) خم شود، تنش‌های شدید موضعی به آن وارد شده و منجر به ترک‌های سطحی یا شکست ناگهانی میشود. این پدیده به‌ویژه در میلگردهای گرید A3 شایع است، زیرا این نوع میلگرد دارای مقاومت بالا ولی شکل‌پذیری کمتر است. بنابراین استفاده از میلگرد مناسب (مانند A2 برای مناطق دارای خم زیاد) و رعایت شعاع خم استاندارد ضروری است.
به طور کلی در صورتی که شعاع استاندارد در خمکاری میلگرد رعایت نشود، حتی در صورتی که میلگرد بر اثر خم دچار شکست نشود. بازهم به دلیل فشار غیر استاندارد به یک نقطه از میلگرد مقاومت لازم در زاویه خم از بین می رود.
نقش ابزار و دستگاه خمکاری در شکستن میلگرد
ابزارهای دستی یا مکانیکی که برای برش و خم میلگرد استفاده می‌شوند، در صورت غیراستاندارد بودن یا تنظیم نادرست، می‌توانند تنش‌های بیش از حد یا متمرکز به میلگرد وارد کنند. استفاده از دستگاه‌های خمکاری قدیمی، یا خم‌کردن با ضربه ناگهانی به‌جای فشار تدریجی، و رعایت نکرد شعاع خم برای سایز های مختلف میلگرد ،احتمال ایجاد شکست را افزایش می‌دهد. اپراتورها باید آموزش‌دیده باشند و ابزار باید به‌صورت دوره‌ای کالیبره شود.
زنگ‌زدگی؛ دشمن خاموش میلگرد
قرار گرفتن میلگرد در شرایط جوی و محیط‌های مرطوب بدون پوشش مناسب، باعث زنگ‌زدگی سطحی آن میشود. این لایه زنگ باعث کاهش چسبندگی بین بتن و فولاد و افزایش تنش‌های موضعی در هنگام بارگذاری میشود. در مراحل بعدی و افزایش شدت زنگ زدگی یا باصطلاح پوسته کردن، همین زنگ‌زدگی منجر به شکست موضعی یا گسترش ترک در طول میلگرد خواهد شد.
استفاده از برزنت، انبارش در مکان خشک یا استفاده از میلگرد گالوانیزه و اپوکسی در مناطق حساس می‌تواند از این مشکل جلوگیری کند.
اشتباهات طراحی و نقش بارگذاری بیش از حد در شکستن میلگرد
طراحی سازه بدون در نظر گرفتن بارهای واقعی یا بارهای آتی، می‌تواند زمینه‌ساز گسیختگی میلگرد باشد. در مواردی مانند تغییر کاربری ساختمان، تجمع بار مرده بیشتر از طراحی، یا عدم محاسبه بارهای دینامیکی مانند زلزله، میلگردها به مرز تنش تسلیم خود می‌رسند و می‌شکنند. این نوع شکست معمولاً در محل اتصالات یا نواحی بحرانی تیر و ستون رخ می‌دهد.
پدیده خستگی آهن در سازه‌های پرتکرار
در سازه‌هایی که تحت بارگذاری متناوب یا ارتعاش‌های دائمی قرار دارند – مانند پل‌ها یا دکل‌ها – میلگرد ممکن است در اثر خستگی تدریجی، دچار گسیختگی شود. حتی در شرایطی که تنش وارده کمتر از حد مجاز باشد، تکرار مداوم آن باعث ایجاد ریزترک‌ها در ساختار داخلی فولاد شده و در بلندمدت منجر به شکست می‌گردد.
راهکارهای جلوگیری از شکست میلگرد
برای جلوگیری از این پدیده، مجموعه‌ای از اقدامات پیشگیرانه لازم است که از مرحله طراحی تا اجرا و نگهداری را در بر می‌گیرد:
خرید از برندهای معتبر: میلگردهایی که دارای گواهی کیفیت، آنالیز شیمیایی، و نتایج تست کشش و خمش هستند، احتمال شکست کمتری دارند.
رعایت اصول خمکاری و برش: شعاع مناسب خم، پیش‌گرمایش در صورت نیاز، و استفاده از ابزار استاندارد ضروری است.
جلوگیری از خوردگی: انبارش مناسب، استفاده از پوشش‌ها یا اجرای سریع پس از ورود میلگرد به کارگاه از زنگ‌زدگی جلوگیری می‌کند.
اجرای اصولی وصله‌ها و اتصالات: چه وصله مکانیکی و چه جوش، باید توسط نیروی متخصص و با رعایت کامل آیین‌نامه‌ها انجام شود.
طراحی اصولی سازه: پیش‌بینی بارهای آینده، اعمال ضرایب اطمینان و تحلیل دینامیکی سازه‌ها در طراحی، ریسک شکست را به‌شدت کاهش می‌دهد.
نظارت و کنترل کیفیت: بازرسی مداوم میلگرد پیش از اجرا، انجام تست‌های مخرب و غیرمخرب و کنترل مراحل اجرایی توسط ناظر فنی، ضروری است.
نحوه خم کردن میلگرد
برای خم کردن میلگرد به‌صورت اصولی، باید مجموعه‌ای از نکات فنی و اجرایی رعایت شود تا از ایجاد ترک، شکست یا کاهش مقاومت فولاد جلوگیری گردد. نخستین گام در فرآیند خمکاری، انتخاب ابزار مناسب است. خمکاری میلگرد باید با استفاده از دستگاه‌های مکانیکی یا هیدرولیکی استاندارد انجام شود. استفاده از ابزارهای غیرفنی یا ضربه‌ای ، نه‌تنها دقت کار را پایین می‌آورد، بلکه خطر ایجاد تنش‌های موضعی و شکست میلگرد را افزایش می‌دهد.
در مرحله بعد، باید شعاع خم مناسب بر اساس نوع میلگرد مشخص شود. میلگردهای گرید A2 که از شکل‌پذیری بیشتری برخوردارند، می‌توانند با شعاع خم کوچک‌تری خم شوند؛ اما میلگردهای A3 که مقاومت بالاتری دارند ولی شکننده‌تر هستند، باید با شعاع خم بزرگ‌تری شکل داده شوند. به‌طور معمول، شعاع خم برای میلگردهای A2 حداقل ۳ تا ۵ برابر قطر میلگرد و برای میلگردهای A3 حداقل ۵ تا ۸ برابر قطر آن در نظر گرفته میشود. این شعاع باید روی قالب خم‌کن یا صفحه خم دستگاه تنظیم شود تا خم به‌صورت یکنواخت و استاندارد ایجاد گردد.
همچنین دمای محیط در زمان خمکاری نیز اهمیت دارد. خمکاری در هوای بسیار سرد (زیر ۵ درجه سانتی‌گراد) می‌تواند باعث کاهش انعطاف‌پذیری میلگرد و افزایش احتمال شکست شود. بنابراین، در فصل‌های سرد، باید از خمکاری در دمای پایین پرهیز کرد یا با استفاده از روش‌های کنترل‌شده و دمای مناسب، این عملیات را انجام داد. با این حال، به‌هیچ‌وجه نباید میلگرد را برای خم کردن گرم کرد یا آن را با شعله شعله‌ور ساخت، زیرا حرارت موضعی ساختار فولاد را تغییر می‌دهد و مقاومت آن را به‌شدت کاهش می‌دهد.
در هنگام خم کردن، فشار باید به‌صورت تدریجی و یکنواخت اعمال شود. اعمال فشار ناگهانی، حتی اگر ابزار مکانیکی باشد، ممکن است ترک‌های مویی در سطح یا داخل میلگرد ایجاد کند که بعدها منجر به گسیختگی شود. به همین دلیل، اپراتور دستگاه باید آموزش‌دیده باشد و فرآیند خمکاری را با تمرکز و دقت بالا انجام دهد.
نکته مهم دیگر این است که میلگردهای یک‌بار خم‌شده، نباید دوباره صاف یا مجدد خم شوند؛ چون این فرآیند باعث خستگی فلز شده و ممکن است میلگرد در محل خم دوم دچار شکست شود. در صورت نیاز به اصلاح فرم، بهتر است از میلگرد جدید استفاده شود.
در پروژه‌هایی که نیاز به خم‌های متوالی در طول میلگرد دارند، باید بین دو خم، فاصله‌ای حداقل به‌اندازه ۱۰ برابر قطر میلگرد رعایت شود تا فولاد در اثر تمرکز تنش دچار آسیب نشود. همچنین برای خمکاری خاموت‌ها یا قلاب‌های انتهایی، زاویه خم باید دقیقاً مطابق با نقشه باشد (معمولاً ۹۰ یا ۱۳۵ درجه) و با قالب مناسب اجرا شود.
در نهایت، پس از انجام خمکاری، باید میلگرد بررسی شود تا از یکنواخت بودن خم، عدم وجود ترک یا شکستگی، و حفظ پوشش محافظ سطحی اطمینان حاصل شود. تنها در صورت تأیید ناظر فنی، میلگرد خم‌شده وارد مرحله نصب و بتن‌ریزی میشود.
جمع‌بندی
شکستن میلگرد نه یک خطای ساده، بلکه نشانه‌ای از ضعف در یکی از حلقه‌های زنجیره طراحی، تولید، اجرا یا نگهداری است. این شکست ممکن است در کارخانه با ترکیب ضعیف آغاز شود، در پروژه با خمکاری نادرست تشدید شود، و در هنگام بهره‌برداری با بارگذاری بیش از حد به فاجعه منجر شود. اما خوشبختانه، تمام این موارد با آگاهی، آموزش، نظارت و انتخاب صحیح قابل پیشگیری هستند. میلگردی که با دقت انتخاب و به‌درستی اجرا شود، می‌تواند دهه‌ها عملکرد ایمن و مطمئن داشته باشد.