همه چیز درباره میلگردهای فولادی در بتن مسلح به صورت کامل

 

در این مقتله سعی بر آن است که همه چیز درباره میلگرد و رابطه آن با بتن تشریح شود . با ما همراه باشید ...

بتن در برابر فشار مقاومت زیادی را دارا می‌باشد. در نتیجه در قطعات تحت فشار مثل ستون و قوس کاربرد فراوانی دارد. مقاومت کششی بتن کم است و نیز شکنندگی بالایی دارد که به همین دلایل به منظور قطعاتی که به طور کامل یا موضعی تحت کشش هستند توصیه نمی‌شود. این مشکل با قرار دادن فولاد در بتن برطرف می‌شود. اینک از ترکیب بتن و فولاد بتن مسلح یا بتن آرمه حاصل می‌شود. در نتیجه استفاده از فولاد که معمولاً میلگرد یا آرماتور نامیده می‌شود جهت تحمل فشار می‌باشد. ستون‌ها نیز که تحت نیروی فشاری هستند توسط میلگردهای فولادی مسلح می‌نمایند. این عمل مقاومت بتن را افزایش می‌دهد.

عوامل عمده‌ی موفقیت در بتن مسلح

خاصیت مشترک فولاد و بتن عوامل فیزیکی و مکانیکی مشترک می‌باشد. بتن در نتیجه‌ی سخت شدن با آرماتور به صورت برجسته‌ای چسبندگی پیدا می‌کند. این چسبندگی در زمان اعمال بار به یک عضو بتن آرمه موجب تغییر شکل فولاد و بتن می‌شود. ضرایب انبساطحرارتی فولاد و بتن یکسان است بنابراین در هیچکدام از آنها تنش‌های اولیه‌ی مهمی به وجود نمی‌آید و بین آنها لغزشی رخ نمی‌دهد.

سایر مزایای بتن مسلح

بتن مسلحدر برابر شرایط نا مطلوب محیطی از مقاومت بسیار خوبی برخوردار است، دلیل آن هم این است که پوشش بتنی که روی میلگردها وجود دارد، در برابر خوردگی و تأثیر مستقیم آتش سوزی ، انها را محافظت می‌نماید. آتش سوزی‌هایی که شدت زیادی ندارند، بتن مسلح را با خسارت‌های جزئی روبه رو می‌کند و مقاومت و ظرفیت باربری آن را با مشکل حادی روبه رو نمی‌کند. بتن مسلح معمولاً در ساختمانهای صنعتی، سیلو، پل، تونل و انواع پوسته‌ها و سازه‌های هیدرولیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بتن پیش تنیده

به وجود آمدن ترک در بخش‌های کششی مقاطع اعضای بتنی از جمله ابعاد ویژه‌ی بتن مسلح تحت تأثیر بارهای وارده می‌باشد. البته ترک‌هایی که تحت تأثیر بارهای معمولی ایجاد می‌شود چندان قابل اعتنا نیست. ولی در صورتی که ترک‌ها به عنوان نقص دیده شود می‌توان از شرایط پیش تنیدگی بتن بهره برد. در این صورت به جای استفاده از میلگرد از فولادهایی استفاده می‌شود که دارای مقاومت بالایی است. این فولادها به شکل مفتول یا کابل می‌باشند. به این صورت که پیش از بتن ریزی کابلها کشیده می‌شوند و بعد از بتن ریزی و سفت شدن بتن و فراهم شدن شرایط چسبندگی کامل میان فولاد و بتن، عامل کشش در فولاد حرف می‌شود و بنابراین تمام نیروی کششی فولاد به حالت فشاری بر بتن وارد خواهد شد. در نتیجه پیش از بارگذاری، بتن دارای تنش‌های فشاری است که در تمام نقاط آن دیده می‌شود. اکنون در صورتی که این عضو تحت خمش واقع شود، تا هنگامی که تنش‌های فشاری ، تنش‌های کششی حاصل شده از خمش را خنثی می‌کنند، عضو دارای باربری خواهد بود. در این صورت ترک‌های به وجود آمده در قسمت کششی بتن مسلح معمولی از بین رفته و تغییر شکل خمشی نیز تا حدودی کم می‌شود.

انواع فولادهای مصرفی در بتن مسلح

فولادهایی که در بتن مسلح به کار برده می‌شود، در برگیرنده‌ی سیم، میلگرد و شبکه‌های جوش شده از سیم است. در موارد ویژه نیز از فولاد ساختمانی مانند نیم رخ‌های I شکل، ناودانی یا قوطی به منظور مسلح نمودن استفاده خواهد شد.

روش‌های تولید

در اغلب موارد آرماتور فولادی توسط یکی از روشهای ذیل تولید می‌شود:

1. فولاد نورد شده در حالت گرم
2. فولاد اصلاح شده در حالت سرد توسط عملیات مکانیکی مانند کشیدن، پیچاندنف نورد کردن یا گذراندن از حدیده
3. فولاد ویژه که با عملیاتی مثل گرمایش و آب دادگی سخت می‌شود.

چگونگی سطح میلگردها

شکل ظاهری میلگردها یا صاف است و یا از اندکی برآمدگی و فرورفتگی برخوردار است، حالت اول را میل گرد یا سیم صاف و حالت دوم را میلگرد یا سیم آجدار می گویند. این ناهمواری که به منظور بالا بردن امکان چسبندگی لحاظ می‌شود، در میلگردهای آج دار به صورت برآمدگی و در سیم‌های آجدار به حالت فرورفتگی است. در حال حاضر در آیین نامه‌های بتن تنها نوع آجدار مجاز می‌باشد. در تصویر زیر سطح ظاهری چند نمونه میلگرد آجدار به نمایش گذاشته شده است. در نقشه کشی ، میلگرد ساده را با  و میلگرد آجدار را با نمایش می‌دهند.

ابعاد میلگردها

قطر میلگرد به استاندارد مورد استفاده در کشورهای گوناگون وابسته است و اغلب میان ۶ تا ۶۰ میلی متر می‌باشد. سیم‌های دارای قطرهای کوچکتری هستند و بر مبنای استانداردی که به کار برده می‌شود، در اندازه‌های ۳ تا ۱۵ میلی متر تولید می‌شوند. قطر میلگردها بین ۶ تا ۳۲ میلی متر است که در بازار به وفور یافت می‌شود اما برای دست یافتن به قطرهای بیشتر میلگردها را بهم متصل می‌کنند و یا حدالامکان طول‌های بزرگ‌تر به صورت سفارشی عرضه می‌شود. در جدول زیر سطح مقطع و وزن واحد طول میلگردهای دارای قطرهای مختلف نشان داده شده است.

مشخصات مکانیکی میل گردها

بر اساس استاندارد روسی، در ایران سه نوع میلگرد AI, AII, AIII وجود دارد، مشخصات مکانیکی این فولادها شامل تنش جاری شدن یا ستلیم، تنش کسیختگی و تغییر شکل نسبی یا کرنش نهایی، در جدول زیر قابل مشاهده است. هر سه نوع فولاد از انواع گرم نورد شده می‌باشند.

 

میلگرد تهیه شده بدون در نظر گرفتن محل خرید، به منظور ساخت اعضای بتن مسلح بایستی تست شود تا تطبیق مقاومت مد نظر طراح سازه، لحاظ شود. همچنین حداقل تغییر شکل نسبی در زمان گسیختگی نباید از ۸ درصد کمتر باشد.

شبکه‌های جوش شده از سیم

این شبکه متشکل از دو نوع سیم عمود بر هم می‌باشد که توسط جوش مقاومتی به هم وصل شده‌اند. تنش جاری شدن مفتول‌ها برابر با ۵۰۰۰ کیلو گرم بر سانتیمتر مربع است. معمولاً شبکه‌ها در دال‌ها، دیوارها و پوسته‌های نازکی به کار برده می‌شوند که میلگرد گذاری در آنها ممکن نیست. شبکه‌ها در ابعاد حداکثر ۹ متر در ۲٫۵ متر تولید می‌شوند. مشخصات شبکه‌های جوش شده از مفتول به صورت زیر بیان می‌شود:

B: عرض شبکه به میلی متر، L: طول شبکه به میلی متر، t: فاصله‌ی دو آرماتور طولی به میلیمتر،t1: فاصله‌ی دو آرماتور عرضی به میلی متر، d: قطر آرماتور طولی،d1: قطر ارماتور عرضی

مشخصاتی که در بالا ذکر شد، در شکل زیر قابل مشاهده است:

سیم‌ها و کابل‌ها های پیش تنیده

سیم‌ها در اعضای بتنی پیش تنیده  به حالت تکی یا گروهی به کار برده می‌شوند که در شکل زیر می‌توانید مشاهده نمایید.

رشته‌ی ۷ سیمه جزء رایج‌ترین رشته‌ها می‌باشد که یک سیم مرکزی به وسیله‌ی ۶ سیم محیطی به حالت مارپیچ دورگیر شده است. زمانی که رشته ساخته می‌شود، سیم خا آجدار خواهند شد و محکم در کنار هم جای می‌گیرند تا کوچکترین حرکتی نسبت به هم نداشته باشند. رشته‌های ۷ سیمه با سیم‌هایی تولید می‌شوند که قطر ۱٫۵ تا ۵ میلی متر دارند. قطر رشته‌ی ۷ سیمه معمولاً ۳ برابر قطر سیم تشکیل دهنده‌ی آن می‌باشد.یک چسبندگی مطمئن بین کابل و بتن توسط سطح مارپیچ یک رشته به وجود می‌آید. مقاومت نهایی رشته‌های رایج بین ۱۷۰۰۰ تا ۱۸۵۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است که در کارهای پیش تنیده از ۱۰۰۰۰ تا ۱۱۰۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع کشیده می‌شود.

بخوانید :  درباره میلگرد

شکل‌های متداول و کاربرد میل گردها در بتن

میل گردها در نقشه‌های سازه‌ای، به صورتی دقیق رسم می‌شوند. بعضی از شکل‌های عمده در شکل زیر قابل مشاهده است که استفاده‌های گوناگون از آنها در ادامه توضیح داده شده است:

الف)میل گرد راستا: جهت بالا بردن مقاومت کششی بتن

ب)خاموت: جهت ممانعت از بیرون زدگی آرماتورهای طولی در اثر کمانش و تحمل نیروهای برشی و ممانعت از گسترش ترک

ج)سنجاقک: به منظور تقویت مقاومت برشی خاموت ها و اتصال کامل میان میل گردهای طولی و خاموت

د)خرک: به منظور قرار دادن دو شبکه‌ی متوالی افقی با فاصله‌ی مشخص درون قالب

ه)رکابی: به منظور در راستا حفظ کردن آرماتورهای طولی یا عمودی در بتن ریزی دیوارها

و)میل گرد ادکا: به منظور تحمل لنگرهای منفی در تکیه گاههای تیر و برای تحمل نیروهای برشی

پیوستگی و مهار میل گرد در بتن

مهم‌ترین عامل در عملکرد یک قطعه بتن مسلح به عنوان یک قطعه‌ی یکپارچه ، پیوستگی و چسبندگی کامل میان میل گرد و بتن می‌باشد، تا اگر میل گرد در حد پاره شدن کشیده شد، پیوستگی بین میل گرد و بتن از بین نرود. اصطکاک در سطح تماس، ماهیت پیوستگی و چسبندگی بین میل گرد و بتن است. این اصطکاک در میل گردهای صاف بسیار اندک است. به منظور بهبود اصطکاک میان میل گرد و بتن، میلگردهای آجدار را مورد استفاده قرار می‌دهیم. به همین علت، آیین نامه‌ی بتن ایران به کار بردن میل گردهای صاف را در اعضای بتن مسلح توصیه نمی‌کند. در شکل زیر اصطکاک بین میل گردهای آجدار و بتن ارائه شده است.

استانداردهای خم قلاب انتهای میل گردها

بر مبنای نقشه‌های سازه‌ای در حالاتی که بایستی انتهای میل گردها دارای خم باشد، به منظور پیشگیری از خرد شدن یا ترکیدن بتن در هنگام فشارهای متمرکز به وجود آمده در داخل خم، پایین‌ترین قطر خم باید بر اساس ضوابط آیین نامه‌ای تعیین شود. بر مبنای آیین نامه‌ی بتن ایرانف قوانین قلاب‌ها به صورت زیر بیان می‌شود:

قلاب‌های استاندارد

در این آیین نامه هر کدام از خم‌های شرح داده شده در ذیل قلاب استاندارد می‌باشد:

الف) میل گردهای اصلی

• خم نیم دایره به اضافه‌ی حداقل طول مستقیم ولی نه کمتر از ۶۰ میلیمتر در انتهای ازاد میلگرد
• خم۹۰ درجه یا گونیا به اضافه‌ی طول مستقیم مساوی با حداقل در انتهای ازاد میل گرد
• خم ۱۳۵ درجه یا چنگک به اضافه‌ی طول مستقیم در انتهای آزاد میل گرد
• خم ۹۰ درجه یا گونیا به اضافه‌ی حداقل طول مستقیم اما نه کمتر از ۶۰ میلیمتر در انتهای آزاد میل گرد، برای میل گردهایی به قطر ۱۶ میلی متر و کمتر
• خم ۹۰ درجه به اضافه‌ی حداقل  طول مستقیم در انتهای آزاد میل گرد، برای میل گردهای به قطر بیش از ۱۶ میلی متر و کمتر از ۲۵ میلی متر
• خم ۱۳۵ درجه یا چنگک به اضافه‌ی حداقل  طول مستقیم اما نه کمتر از ۶۰ میلیمتر در انتهای آزاد میلگرد
• خم نیم دایره یا ۱۸۰ درجه به اضافه‌ی حداقل طول مستقیم اما نه کمتر از ۶۰ میلیمتر در انتهای ازاد میل گرد

در صورت به کارگیری هر نوع قلاب غیر استاندارد، بایستی جزئیات کامل آنها در نقشه‌های اجرایی ارائه شود.

حداقل قطر خم‌ها

الف) قطر داخلی خم‌ها به استثناء خاموت ها نبایستی کمتر از مقدارهای نشان داده شده در جدول زیر باشد:

ب) قطر داخلی خم‌ها برای خاموت ها به قطر بیشتراز ۱۶ میلی متر نبایستی از مقادیری که در جدول بالا آمده کمتر باشد. این مقادیر برای خاموتهایی به قطر ۱۶ میلیمتر و کمتر، باید کمتر از مقادیر جدول زیر باشد.

ج) قطر داخلی خم‌ها در شبکه‌های سیمی جوش شده‌ی صاف یا آجدار ، هنگامی که به عنوان آرماتور عرضی استفاده می‌شوند، نباید از ۴d_b برای سیم‌های آجدار به قطر ۷ میلیمتر و بیشتر، و کمتر از ۲d_b برای دیگر سیم‌ها در نظر گرفته شود. خم‌هایی با قطر داخلی کمتر از ۸d_b نباید از نزدیک‌ترین گره جوش شده فاصله‌ای کمتر از داشته باشد. جزئیات این مقادیر و ضوابط در شکل زیر ارائه شده است.

پوشش بتنی روی میلگردها

این پوشش با حداقل فاصله‌ی بین رویه‌ی میلگردها برابر است، که در برگیرنده‌ی فاصله‌ی طولی و عرضی تا نزدیک‌ترین سطح آزاد بتن می‌باشد.بر مبنای آیین نامه‌ی بتن ایران، ضخامت پوشش بتنی روی میلگردها بر مبنای وضعیت محیطی بر اساس جدول زیر است. در این جدول وضعیت محیطی در حالات گوناگون به صورت زیر تعریف خواهد شد.

۱-وضعیت محیطی ملایم: در این وضعیت هیچ نوع عامل مهاجم مانند تعریق، رطوبت،  و خشک شدن متناوب، یخ زدگی، تماس با خاک‌های مهاجم، مواد خورنده، فرسایش شدید، عبور وسایل نقلیه و خطر ضربه موجود نیست.

۲- وضعیت محیطی متوسط: در این وضعیت قطعات بتنی در معرض رطوبت و گاهیتعریق قرار می‌گیرند.

۳-شرایط محیطی شدید: در این وضعیت قطعات بتنی در معرض رطوبت یا تعریق شدیدتر و خشک شدن متناوب و یا یخ زدگی سطحی قرار می‌گیرند.

۴-وضعیت محیطی بسیار شدید: در این وضعیت قطعات بتنی در معرض گازها، مایعات، مواد خورنده و یا رطوبت همراه با یخ زدگی شدید قرار می‌گیرند.

۵-وضعیت محیطی فوق العاده شدید: در این وضعیت قطعات بتنی در معرض فرسایش شدید، عبور وسایل نقلیه و یا آب جاری با PH حداکثر ۴٫۵ قرار می‌گیرند.

ضخامت پوشش بتن جهت محافظت میل گردها متناسب با نوع وضعیت محیطی یا کیفیت بتن و نوع قطعه‌ی مد نظر نبایستی از مقادیر ارائه شده در جدول زیر کمتر باشد.

این مقادیر برای میل گردهای با قطر بیش از ۳۶ میلی متر به اندازه‌ی ۱۰ میلی متر افزایش داده خواهد شد. این مقادیر را برای بتن‌هایی با رده‌های C35, C40 می‌توان به اندازه‌ی ۵ میلی متر و برای بتن‌های با رده‌های بیشتر تا ۱۰ میلی متر کاهش داد.

وصله‌ی میل گرد

به این علت که میلگردهای موجود در بازار دارای طول محدودی هستند، و نیز به منظور پیشگیری از دور ریز آن‌ها معمولاً باید در میل گردها از وصله استفاده نماییم. وصله‌ی میل گرد نباید در نواحی دارای حداکثر تنش استفاده شود و اگر مجبور به این کار شدیم باید تمام میلگردها را در یک مقطع وصله نکنیم این کار را باید به شکل یک درمیان یا پله‌ای صورت دهیم. روش‌های رایج جهت وصله‌ی میل گردها در ادامه آمده است:

1. وصله‌های پوششی
2. وصله‌های اتکایی
3. وصله‌های جوشی
4. وصله‌های مکانیکی
5. وصله‌های مرکب

اگر از هر یک از انواع موارد ذکر شده استفاده می‌کنیم باید آیین نامه را رعایت کنیم. در شکل زیر انواع روش‌های رایج جهت وصله کردن میل گردها ارائه شده است.

نمونه برداری و پذیرش میل گرد

نتایج آزمایشهایی که روی نمونه‌های میل گرد انجام می‌شود، مقاومت و دیگر خصوصیات میلگرد را تعیین می‌کند. در هر بار نمونه برداری بایستی قطعه‌ای به طول ۱ متر بریده شود و نمونه‌های آزمایشی از این قطعه جداسازی شوند. تعداد و تواتر نمونه‌ها بایستی به گونه‌ای باشد که امکان ارزیابی کیفیت کل میل گرد مصرفی وجود داشته باشد. برای رسیدن به این هدف باید از هر ۵۰ تن و کسر آن، از هر قطر و هر نوع فولادحداقل ۵ نمونه جداسازی شود. هنگامی مقاومت مشخصه‌ی میل گرد مورد قبول است که علاوه بر حد جاری شدن، شکل پذیری مورد نیاز را نیز داشته باشد.

حفاظت و انبار کردن میل گردها

میل گردهای فولادی باید با هدف پیشگیری از اکسید شدن فلط آهن و کم‌تر شدن قطر مؤثر میل گرد فولادی ، در فضایی خشک و سر پوشیده نگهداری شوند. پیش از مصرف سطح فلز را از زنگ زدگی پاک کنید، این عمل توسط برس زدن یا پاک کردن مکانیک یانجام می‌شود. بنابراین چسبندگی بتن و فولاد حفظ خواهد شد. روش سند بلاست نیز به منظور زنگ زدایی میل گرد مورد استفاده قرار می‌گیرد. همانطور که در شکل زیر می‌بینید انبار کردن میل گردها باید بر مبنای قطر و اندازه‌ی آنها باشد. این عمل به کار شما سرعت می‌دهد. قرار دادن میل گرد در ارتفاع موجب ممانعت از رطوبت زدگی میل گرد خواهد شد. محل انبار نیز بایستی برای جلوگیری از زنگ زدگی تمیز باشد. در حمل و انبار میل گردها باید دقت لازم صورت گیرد تا میل گرد دچار خم شدگی نشود.

 

منبع : ساختمان ۱۱۵