علت استفاده از میلگرد در بتن چیست؟
علت استفاده از تیرآهن 27 و میلگرد در بتن افزایش مقاومت کششی بتن و در نتیجه بالا رفتن میزان مقاومت و استحکام سازه است. شاید بتوان گفت اصلی ترین فاکتور یک ساختمان، استحکام و مقاومت آن می باشد که مهندسین عمران در ساخت و سازها باید به این مورد توجه ویژه ای داشته باشند. بتن و میلگرد دو ماده اولیه ای هستند که نقش مکمل یکدیگر را دارند و باعث مقاومت بیشتر ساختمان در برابر فشارهای مختلف می گردند. در این مقاله از آهن هایپر قصد داریم به بررسی علت استفاده از میلگرد در بتن و مزایای آن بپردازیم.
اهمیت استفاده از میلگرد در بتن
ویژگی اصلی بتن بالا بودن مقاومت فشاری آن است و از آن برای قطعات تحت فشار مانند ستون ها استفاده می گردد. اما بتن در برابر شکنندگی ضعیف است و مقاومت کششی پایینی دارد. از این رو باید این مورد نیز تقویت گردد تا برای استحکام سازه مشکلی به وجود نیاید. برای این امر از میلگرد فولادی استفاده می کنند. میلگرد مقاومت کششی بالایی دارد و می تواند ضعف بتن را در این زمینه جبران نماید.
زمانی که میلگرد به بتن اضافه می شود و باعث افزایش مقاومت آن می گردد، به اصطلاح بتن مسلح بدست می آید. استفاده از بتن مسلح در استحکام طولانی مدت سازه ها نقش اساسی دارد. در واقع اگر از میلگرد فولادی به عنوان ماده مرکب بتن استفاده نشود، به دلیل وارد آمدن بار و فشار بیش از تحمل بر بتن، دچار ترک و در آخر شکستگی خواهد شد.
مزایای استفاده از میلگرد در بتن
اصلی ترین مزیت خرید تیرآهن و استفاده از میلگرد در بتن افزایش مقاومت بتن و در نتیجه افزایش مقاومت ساختمان می باشد. همچنین از دیگر مزایای ترکیب میلگرد فولادی و بتن می توان به مقاومت بالا در برابر شرایط جوی نامساعد اشاره کرد. استفاده از میلگرد در بتن باعث بالا رفتن مقاومت سازه در برابر رطوبت و همچنین آتش سوزی می گردد.
اشتراکات زیاد در خواص فیزیکی و مکانیکی بتن و فولاد از دیگر مزایای استفاده از میلگرد برای مقاوم سازی بتن به شمار می رود. بتن و فولاد از چسبندگی خوبی برخوردارند و می توانند در زمان اعمال فشار بار به صورت مشترک عمل کنند. ضریب انبساط حرارتی یکسان میلگرد فولادی و بتن نیز باعث می شود تنش های اولیه اثر گذار نباشند.
انواع میلگرد مورد استفاده در بتن
میلگرد در انواع مختلفی تولید می شود که هر کدام از آنها ویژگی های مخصوص به خود را دارد. برای استفاده از میلگرد در بتن باید مناسب ترین نوع آن را با توجه به کاربری ساختمان، شرایط اقلیمی و آب و هوایی، طراحی ساختمان، بودجه، قیمت میلگرد، نوع بتن و … انتخاب کرد.
میلگردهای فولادی به روش های مختلف تولید می شوند؛ مانند نورد شده در حالت گرم، سخت شده با گرمایش و … که شایع ترین نوع میلگرد مورد استفاده در بتن میلگرد فولادی گرم نورد شده است. از مهمترین انواع میلگرد می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1- میلگرد ساده
یکی از پرمصرف ترین انواع میلگرد، مدل ساده است که به آن میلگرد نرمه نیز گفته می شود. مقطع این نوع میلگرد دایره ای و سطح آن کاملا صاف می باشد. از میلگرد ساده برای پیشگیری از جمع شدگی و ترک خوردگی بتن در ساخت درز انقباض برای خیابان ها و فرودگاه ها استفاده می کنند.
این نوع میلگرد را در فواصل معین میان بتن ها جایگذاری می کنند تا از بروز ترک خوردگی جلوگیری شود. به علت قابلیت خمش و برش راحت میلگرد نرمه یا ساده بدون وارد آمدن آسیب به ساختار آن، در ساختن سازه های سنگین مانند پل ها از میلگرد ساده استفاده نمی شود. زیرا اتصال محکمی بین بتن و میلگرد ایجاد نمی شود و به دلیل فشار بالا وجود دارد احتمال جدا شدن میلگرد از بتن وجود دارد.
2- میلگرد آجدار
مقطع این نوع میلگرد می تواند دایره ای و یا چند ضلعی باشد و سطح آن دیگر صاف نیست. سطح این نوع میلگرد دارای زبری خاصی به نام آج می باشد که باعث چسبندگی بیشتر با بتن می گردد و اصطلاحا بهتر در بتن گیر افتاده و قفل می شود. از این میلگرد برای ساخت و ساز در مناطق زلزله خیز بیشتر استفاده می کنند. میلگردهای آجدار به دو نوع میلگردهای آجدار ترمومکانیکی TMT و میلگردهای آجدار مقاومت بالا HSD تقسیم می شوند.
میلگردهای آجدار ترمومکانیکی به دلیل اینکه در دمای بالایی ساخته می شوند، زمانی که با بتن ترکیب می گردند، مقاومت بیشتری را در برابر نیروهای فشاری و کششی، زنگ زدگی، حرارت بالا و زلزله به وجود می آورند. میلگردهای آجدار مقاومت بالا به شکل مارپیچی هستند و فقط برای استفاده در بتن تولید می شوند.
از مزیت های اصلی این نوع میلگرد به هنگام استفاده در بتن می توان به قابلیت خمشی بسیار بالای آن اشاره کرد. از میلگردهای آجدار مقاومت بالا یا HSD، به خاطر دارا بودن خاصیت جوش پذیری در سازه های سنگین مانند ساختمان های صنعتی، تجاری و پل ها استفاده می شود.
عوامل موثر در تعیین قیمت میلگرد
برای کمک به این که تعیین و قیمت ورق سیاه و قیمت میلگرد مد نظر شما چگونه برآورد می‌شود می توانید چند نمونه از این عوامل را در زیر مشاهده کنید:
نوع آن ساده و یا آجدار بودن
ابعاد و ضخامت بخش
چگالی خطی
ظرفیت باربری و در نتیجه مقاومت آن
در خرید میلگرد باید به این امر توجه کرد میلگرد در چه مکانی و چه شرایط آب وهوایی قرار مورد استفاده قرار گیرد. به طور مثال میلگرد فولادی معمولی نمی توان در شرایط آب وهوایی که رطوبت بیش از اندازه است استفاده کرد. این امر که از چه جنسی در خرید انواع میلگرد باید استفاده کرد، درتعیین قیمت میلگرد مورد نیاز ما نیز نقش دارد.
اگرچه بتن دارای مقاومت فشاری عالی است ، اما به طور کلی مقاومت کششی بسیار پایینی دارد. به طور کلی میلگرد برای افزایش مقاومت کلی این ماده ضروری است. مصالح بنایی مانند آجر و بلوک نیز از مقاومت کششی محدودی رنج می برند. اغلب میلگرد نیز به داخل آنها پرتاب می شود. بسیاری از مصالح بنایی مجهز به حفره های استراتژیک برای قرار دادن میلگرد در هنگام ساخت هستند. پس از قرار گرفتن میله ها ، شکافها با ملات پر می شوند تا ساختار بیشتر تقویت شود.
دلیل استفاده میلگرد در بتن چیست؟
فولاد کربنی به دلیل استحکام کششی بالا و ویژگیهای انبساط حرارتی مشابه ، معمولاً برای تقویت بتن و بنایی استفاده می شود. برای تقویت بتن می توان از هر نوع ماده محکمی استفاده کرد ، اما ویژگی های مختلف انبساط حرارتی در این دو ماده احتمالاً باعث ترک خوردگی یا شکستن بتن می شود. برای جلوگیری بیشتر از این اتفاق ، میلگرد اغلب دارای برجستگی های متعددی در طول سطح خود است تا از کشش آن از بتن تحت فشارهای شدید جلوگیری کند. انتهای میلگرد نیز به بتن متصل می شود تا از جدا شدن بیشتر آن جلوگیری شود.
در بیشتر موارد ، میلگرد از فولاد ناتمام ساخته شده و در معرض خوردگی قرار می گیرد. در کاربردهای معمولی ، بتن پوشاننده میله برای محافظت از آن در برابر پوسیدگی کافی است. در کاربردهای دریایی ، اغلب از میلگرد گالوانیزه یا فولاد ضد زنگ برای محافظت در برابر خوردگی استفاده می شود.
این میله های تقویت کننده مقاوم در برابر خوردگی همچنین برای ساخت پل استفاده می شود که در آن از مواد گندزدایی خورنده در جاده ها استفاده می شود. میله های پلیمری تقویت شده با الیاف در سال های اخیر برای استفاده در محیط های بسیار خورنده معرفی شده است.
میله های میلگرد به طور معمول قبل از اینکه در یک سازه بتنی ریخته شوند در نوعی شبکه یا قفس ساخته می شوند. میله ها معمولاً جوش داده یا به هم متصل می شوند و انتهای آنها به شکل قلاب خم می شود. میله های ساخته شده از فولاد گالوانیزه یا پلیمر تقویت شده با الیاف را نمی توان جوش داد و باید توسط نوعی سیم ضد خوردگی به یکدیگر متصل شوند. اتصال دهنده های تقویت کننده اغلب برای اتصال میله ها در محصولات بتنی پیش ساخته استفاده می شود. پس از اینکه میله ها به هم چسبیده و به هم گره خوردند ، از ثابت نگه داشتن ساختار ساخته شده در حین ریختن بتن پشتیبانی می کند.
هدف از کاربرد میلگرد در بتن
خاصیت اصلی و بارز بتن معمولی در این است که مقاومت فشاری بالایی دارد. به همین دلیل در قطعاتی که تحت فشار هستند، کاربرد دارد. اما ضعف اصلی بتن در شکنندگی و مقاومت کششی پایین آن است. از طرفی دیگر میلگرد یا آرماتور که قطعه ای است فولادی، مقاومت کششی بالایی دارد. بنابراین می توان ضعف کششی بتن را با جاگذاری میلگرد در داخل آن برطرف نمود که به این ترکیب بتن مسلح گویند.
به عبارت دیگر بتن مسلح برای استفاده در اعضای سازه ای نسبت به بتن معمولی بسیار مناسب تر می باشد. هم چنین ضریب انبساط حرارتی بتن و میلگرد یکسان می باشد. به عبارتی دیگر در هنگام انبساط با همدیگر عمل می کنند.از طرف دیگر بتن محافظی برای میلگردها در مقابل عوامل محیطی مانند آتش سوزی، شرایط جوی خطرناک و غیره می باشد.
انواع میلگردهای مورد استفاده در بتن
میلگرد ها اشکال و انواع مختلفی دارند که در ایران فقط سه نوع از آن ها با قطرهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد؛
- میلگردهای ساده
- میلگردهای آجدار و آجدار تابیده یا TOR
- کابل های فولادی یا سیم بکسل
میلگردهای مورد استفاده در بتن بایستی شرایط زیر را داشته باشند؛
- مقاومت بالا
- کرنش کششی بالا
- پیوستگی مناسب با بتن
- سازگاری با درجه حرارت های بالا
- ماندگاری طولانی در بتن
اشکال مختلف کاربرد میلگرد در بتن
شکل میلگردهای استفاده شده در سازه، بایستی به طور کامل در نقشه های سازه ای نشان داده شود.از انواع اشکال مورد استفاده میلگردها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
انواع میلگرد در سازه
میلگرد راستا: مقاومت کششی بتن را افزایش می دهد.
سنجاقی: مقاومت برشی در خاموت ها را افزایش داده و اتصال بهتر بین میلگردهای طولی و خاموت ها را ایجاد می کند.
ادکا: ممان یا لنگرهای منفی در تکیه گاه تیرها و نیروهای برشی را تحمل می کند.
خاموت ها: جهت جلوگیری از بیرون زدگی آرماتورهای طولی تحت فشار، تحمل نیروهای برشی و جلوگیری از گسترش ترک ها در عضو از خاموت ها استفاده می شود.
خرک: جهت قرار دادن دو شبکه ی متوالی افقی از میلگردها با فاصله ی معین از یکدیگر
رکابی: جهت نگه داشتن آرماتورهای طولی دال ها در یک امتداد یا نگه داشتن آن ها بین دو شبکه آرماتور
سوالات احتمالی:
از مهمترین و پرتکرارترین سوالاتی که ممکن است درباره استفاده انواع میلگرد در بتن برای افزایش مقاومت سازه ها پیش آید، می توان موارد زیر را بررسی نمود.
1. هزینه استفاده از میلگرد در بتن چگونه تعیین می شود؟
برای استفاده از میلگرد در بتن در ساختمان های مختلف عوامل متعددی در مشخص کردن هزینه ها دخیل هستند. قیمت میلگرد، نوع میلگرد، مقدار مورد استفاده، کاربری ساختمان، طرح و نقشه سازه از عوامل موثر در خرید میلگرد برای استفاده در بتن به شمار می روند.
2. کاربردهای میلگرد در بتن چیست؟
از میلگرد به شکل های مختلف و برای موارد متفاوتی می توان در بتن استفاده نمود. میلگرد راستا، خاموت، سنجاقی، خرک، رکابی و ادکا از مهمترین این موارد هستند.
3. استفاده از میلگرد در بتن برای چه ساختمان هایی لازم است؟
به طور کلی برای تمام ساختمان های مسکونی در ایران این قانون وجود دارد که باید از میلگرد و بتن به صورت ترکیبی استفاده گردد تا مقاومت آن افزایش یابد. علاوه بر ساختمان های مسکونی، می توان از ترکیب فولاد و بتن در ساختمان های تجاری و دیگر سازه های سنگین و عظیم نیز استفاده نمود.
4. بتن مسلح چیست؟
زمانی که بتن را با میلگردهای فولادی ترکیب می کنند به آن بتن مسلح گفته می شود. میلگرد باعث افزایش مقاومت بتن می گردد.
5. تفاوت میلگرد با آرماتور چیست؟
برای بتن ریزی پی ساختمان نیاز است تا میلگردها را به حالت‌های مختلف خم و برش داده و به یکدیگر با جوش متصل کنند. به این سازه و اسکلت که از تغییر شکل دادن میلگردها حاصل می شود آرماتور می گویند.