میلگرد حرارتی که با دیگر عناوینی چون: آرماتور جمع شدگی، انقباض، حرارت و یا افت، معرف حضور مهندسین و متخصصین این حوزه می‌باشد، به عنوان یکی از اجزای اصلی سقف تیرچه و بلوک در ساختمان به حساب می‌آید. میلگرد حرارتی مسبب اصلی کاهش تنش‌های حرارتی وارد شده به بتن سازه (سقف) می‌باشد.
یکی از انواع میلگردهای مورد نیاز در صنعت ساختمان سازی، میلگردهای حرارتی هستند که برخلاف تصور همه، نسبت به میلگردهای معمولی از کاربرد بیشتری برخوردار می‌باشند. درواقع استفاده از میلگرد حرارتی منجر می‌شود تا استحکام بتن سازه، بیشتر از قبل تضمین شده و از بروز هرگونه آسیب احتمالی و یا مخاطرات غیرقابل پیش‌بینی جلوگیری کند.
همانطورکه می‌دانید میلگردها (آرماتورهای طولی و عرضی) در افزایش مقاومت سازه‌ای ساختمان‌ها نقش بسیار گسترده و پررنگی دارند. جنس آن‌ها از آهن یا فولاد بوده و به دلیل وجود آج (برجستگی‌های موجود بر روی سطح میلگرد در طول) میزان چسبندگی آن با بتن چندین برابر می‌شود. از میلگردها به دلیل افزایش عملکرد سازه‌ای و افزایش مقاومت کششی بتن به جهت کنترل اثرات ضربه‌ای و تنش‌های ناشی از بار زلزه یا باد شدید استفاده می‌شود.
بنابراین به جهت پیشگیری از ایجاد هرگونه ترک در بتن سقف پس از بتن‌ریزی (شات بتن) از میلگرد حرارتی استفاده می‌شود. همانطور که بیان شد کاربرد اصلی میلگردهای حرارتی، افزایش مقاومت بتن در برابر تنش‌های احتمالی ناشی از جمع شدگی و حرارت می‌باشد.
بدیهی‌است که میلگردهای حرارتی با ساختار بتن سازۀ سقف درگیر شده و مانع از بروز پدیدۀ انقباض یا انبساط می‌شود. کنترل این پدیده باعث حفظ سازه در برابر ترک‌های عریض خواهد شد که در ادامه، این مقاله ضمن بیان انواع و ویژگی‌های میلگرد حرارتی، شما را با استاندارهای تولید و نحوۀ اجرای آن نیز آشنا خواهد کرد.
بنابراین پس از مطالعۀ این مطالب شما دید کامل و جامعی نسبت به بتن و علت استفاده از میلگردهای حرارتی در آن به دست خواهید آورد. پس تا پایان این مقاله با ما همراه شوید:
همه چیز دربارۀ میگلرد حرارتی
میلگرد حرارتی یا آرماتور حرارتی به جهت افزایش مقاومت سازه‌های بتنی، در داخل بتن به‌کار می‌رود. با کمک میلگرد حرارتی می‌توان به‌راحتی هرچه‌تمام‌تر از انبساط‌ها و انقباض‌های محتمل و همچنین از ترک‌های سطحی و عمیق بتن جلوگیری نمود. باید بدانید که میلگرد حرارتی دارای میزان کمتری از عنصر کربن بوده و وجود همین کربن کم، در ساختار ذاتی میلگرد حرارتی است که باعث می‌شود تا خواص ترمومکانیکی میلگرد تقویت و حفظ شود.
میلگرد حرارتی یک گزینۀ مناسب برای تقویت مقاومت کششی در دال‌های بتنی می‌باشد. لازم به ذکر است که در سقف ساختمان‌هایی که از میلگردهای حرارتی استفاده گردیده است، درهنگام وقوع زلزله، خاصیت یکپارچگی دیافراگم سقف بیشتر از سایرین حفظ می‌شود.
در ادامه به بررسی چگونگی تولید و ساخت میلگردحرارتی خواهیم پرداخت. با ما تا انتهای این مطلب همراه باشید:
نحوه ساخت و تولید میلگرد حرارتی
روش صحیح و اصولی تولید میلگردهای حرارتی، شیوۀ نورد گرم می‌باشد اما در بعضی از کارخانجات به شیوۀ نوردسرد نیز علیات تولید انجام شده‌است. در روش تولید به روش نوردگرم ویژگی‌های مکانیکی میلگرد تولید شده با افزایش چشم‌گیری مواجه خواهد بود.
در این روش، در ابتدا شمش‌های فولادی را در کوره‌های مخصوص نورد که دارای دمایی تا حدود ۱۲۰۰ درجۀ سانتی‌گراد می‌باشد ذوب کرده و با عبور از میان غلتک‌های مخصوص شکل نهایی را حاصل می‌کنند.
در روش تولید میلگرد حرارتی با استفاده از تکنیک نورد گرم، دقت و نظارت بر مراحل زیر الزامی می‌باشد.
- تولید شمش فولادی به شیوۀ سنتی و یا با بهره‌گیری از قالب‌های مخصوص
- برش شمش‌ها و ایجاد تغییرات در ابعاد آن‌ها (به اندازۀ طول‌های ۶ یا ۱۲ متر)
- انجام فرآیند رافینگ به جهت کاهش قطر شمش فولادی
- هدایت میلگردهای تولید شده به داخل استندهای نورد
- تغییر قطر میلگرد به عددی معادل ۴ تا ۷ میلی‌متر
- برش محصول نهایی در ابعاد و اندازۀ مورد نیاز
- بسته‌بندی تولیدات نهایی
انواع میلگرد حرارتی
میلگردهای حرارتی همچون میگلردهای معمولی دارای اندازه‌های متفاوتی هستند. به همین‌جهت آن‌ها را به چندین شکل مختلف تقسیم و سپس دسته‌بندی می‌کنند. یکی از رایج‌ترین مدل‌های میلگرد حرارتی، میلگردهای دارای قطر ۴ و ۵ میلی‌متری است. این میلگرد دارای محبوبیت بیشتری نسبت به سایر اندازه در نگاه مهندسین و اهالی فن در این حوزه می‌باشد. در واقع علت این محبوبیت در میلگرد قطر۴، مقاومت بیشتری است که از خود نشان می‌دهد.
میلگردهای حرارتی در فواصل ۲۵ میلی‌متری از یکدیگر قرار گرفته و به علت وجود حالت شبکه‌ای که دارند، باعث افزایش مقاومت بتن می‌شوند.
استاندارهای تولید میلگرد حرارتی
در نکات اجرایی میلگرد حرارتی لازم است بدانید که از استاندارد ACI 360 R 10 استفاده شده و علت آن صرفا در عملکرد و کاربردهای مختلفی است که دارد. این استاندارد بیان‌گر مباحث مختلفی به شرح زیر می‌باشد:
نسبت سطح مقطع میلگرد به سطح سقف تیرچه_بلوک؛
- میلگردهای آجدار ردۀ S350، S300 و S200:002
- میلگردهای آجدار ردۀ S400: 0018
- میلگردهای آجدار ردۀ S500: بیشتر از ۰٫۰۰۱۵
نسبت سطح مقطع میلگرد به سطح فونداسیون(پی سازه)؛
- میلگردهای حرارتی ردۀ S340: 002
- میلگردهای حرارتی ردۀ S400: 0018
- میلگردهای حرارتی ردۀ S550: مساوی یا بیشتر از ۰٫۰۰۱۵
ضوابط آیین‌نامه‌ای اجرای میلگردهای حرارتی؛
- فاصلۀ میلگردهای حرارتی می‌بایست از پنج برابر ضخامت دال و نیز از ۵۰۰ میلی‌متر کم‌تر باشد.
- به جهت جلوگیری از ایجاد هرگونه تنش در سازۀ بتن، میلگرد حرارتی باید در دو جهت عمود برهم و در فاصله‌ای معادل ۲ سانتیمتری از سطح بالای تیر قرار گیرد.
- حداکثر فواصل میان دو میلگرد، باید ۲۵ سانتی‌متر درنظر گرفته شود.
فراموش نکنید که به علت عبور افراد و کارگران از روی میلگردها (آرماتورها) در هنگام بستن آرماتور، بهتر است از میلگرد با نمرۀ ۸ استفاده است چرا که میلگرد با نمرۀ ۶ قطرکم‌تری داشته و بیشتر در معرض آسیب (تاب خوردگی، تاب برداشتن) می‌باشد.
ویژگی‌های میلگرد حرارتی
همانطور که عنوان شد میلگردهای حرارتی دارای ویژگی‌های منحصربه‌فردی هستند که یکی از این ویژگی‌های بسیار مهم، جلوگیری از ترک خوردن بتن می‌باشد. میلگرد حرارتی علاوه بر آن که می‌تواند در مواقع اضطراری همچون: آتش‌سوزی از آسیب‌های احتمالی به بتن جلوگیری کند، در نقش تحمل کنندۀ بار سازه نیز ظاهر می‌شود.
عموماً از میلگرد حرارتی در سقف‌ها در هنگام بتن‌ریزی استفاده می‌شود و نحوۀ اجرای آن به این شکل است که به صورت یک شبکۀ محکم مش، از سمت چپ به سمت راست بر روی سقف قرار خواهد گرفت. میلگرد حرارتی که به میلگرد افت حرارت در بتن نیز مشهور است در هنگام بروز هرگونه آسیب ناشی از حرارت بالا از ایجاد ترک‌های عرضی در سقف جلوگیری کرده تا مبادا سولفات و آب وارد بتن شود.
در صورتی که مقادیری از سولفات یا آب به داخل بتن وارد شود، میلگردهای آرماتور قطعا دچار خوردگی و فرسایش ناشی از زنگ زدی می‌شوند، این مساله در صورتی قابل حل می‌باشد که تنها از میلگردهای حرارتی به درستی استفاده شود. میلگردهای حرارتی باعث می‌شوند تا دال بتنی به شکلی یک‌پارچه عمل کرده و از شکسته شدن بتن و یا ریزش آن جلوگیری کند.
کاربردهای مهم میلگرد حرارتی که موجب محبوبیت آن شده است به اختصار به شرح زیر می‌باشد:
- افزایش مقاومت بتن در برابر نیروهای جانبی وارد شده به سازۀ ساختمان
- افزایش قدرت باربری سازۀ بتنی
- جلوگیری از هم‌گسیختگی دیافراگم سقف و دال بتنی
- جلوگیری از کلپس و ریزش سقف در مواقع آتش‌سوزی و یا زلزله
- افزایش تحمل بار و استحکام سازه
چرا باید از میگلرد حرارتی استفاده کرد؟
استفاده از میلگردهای حرارتی هنوز به شکل یه قانون اجباری درنیامده است و هم‌چنان شاهد صحبت‌های مهندسانی هستیم که بر این باورند که استفاده از میلگرد حرارتی در صنعت ساختمان‌سازی الزام و ضرورتی نداشته و ندارد. در برخی موارد نیز بعضی از مهندسین معتقدند که استفاده از میگلرد حرارتی امری جز هدر دادن هزینه، سرمایه و زمان نیست.
بدیهی‌است که یکی از عوامل بروز چنین اختلاف نظری قانون به‌کار گیری میگلرد حرارتی است. در واقع به دلیل این‌که برای اجرای این تکنیک الزام و اجباری وجود ندارد، با نظرات مختلفی از سوی جوامع مهندسی رو به رو هستیم.
اما اگر بخواهیم به صورت علمی به بحث و گفتمان بپردازیم، ضروری است که در راستای پی بردن به اهمیت داشتن یا نداشتن میلگردهای حرارتی باید از نقش آن‌ها در هنگام حوادث باخبر باشیم. درواقع کار میلگردهای حرارتی درست از زمانی آغاز می‌شود که پدیدۀ جمع شدگی بر اثر حرارت بسیار بالا اتفاق افتد. به این جهت است که میلگردهای حرارتی با فرآیند انقباض مقابله کرده و به کمک اثرات کشسانی خود، از وارد آمدن فشار به بتن جلوگیری می‌کنند.
فراموش نکنید که سازۀ بتنی که توسط میلگردهای حرارتی مسلح شود، نسبت به سازۀ بتنی غیر مسلح از جمع شوندگی بسیار ناچیزی برخوردار است.
موارد مصرف میلگرد حرارتی
باتوجه به این‌که واکنش‌های هیدراتاسیون و حرارتی سازۀ بتنی در همان زمان‌های اولیۀ گیرش اتفاق می‌افتد و عموما بتن به انبساط و انقباض تمایل پیدا می‌کند، نیاز به میلگردهای حرارتی احساس می‌شود. در واقع به جهت پیشگیری از بروز ترک‌های حرارتی باید از میلگردهای حرارتی در دال بتنی و سقف استفاده کرد.
سایت بتن پارس زاگرس در رابطه با هیدراتاسیون بتن نوشته است:
هیدراتاسیون یکسری واکنش های شیمیایی است که در اثر برخورد آب و سیمان هیدرولیکی اتفاق میفتد. وقتی آب و سیمان در خمیر سیمان ترکیب می‌شوند، بیشتر دانه‌های سیمان بلافاصله شروع به حل شدن در آب می‌کنند که این امر فرآیند هیدراتاسیون را آغاز می‌کند.
این واکنش‌ها ترکیبات جدیدی را تولید می‌کنند و هرچه هیدراتات سیمان بیشتر شود، آب و سیمان بیشتری مصرف شده و ترکیبات بیشتری تولید می‌شود. ترکیبات گسترش می‌یابند و همچنین شروع به تجمع و اتصال به یکدیگر می‌کنند.
نقش میلگرد حرارتی در بتن این است که با ملات بتنی درگیر شود و از انقباض و انبساط بیش از حد جلوگیری کند. علاوه بر این میلگرد حرارتی در نقش باربری نیز عملکرد بسیار مناسبی را از خود به نمایش می‌گذارد.
همچنین به دلیل آن که میلگردهای حرارتی در بتن از ایجاد ترک، انبساط و انقباض جلوگیری می‌کنند، باید از نوع آجدار بوده تا درگیری و چسبندگی بسیار بالاتری را با بتن داشته باشند.
بدیهی است که میلگرد پیش از آن‌که در بتن سر بخورد باید جاری شود. فراموش نکنید که در سقف‌ها میلگردهای قرار گرفته در بتن هرگز جاری نمی‌شوند چرا که انقباض بتن به اندازه‌ای نخواهد رسید که میلگرد پیش از جاری شدن بتواند سر بخورد. پس آن‌چه که موجب سرخوردگی میلگرد می شود، طول مهاری میلگردهای درون بتن می‌باشد که با استفاده از میلگرد آجدار این مساله تا حد بسیار زیادی حل می‌شود.
چگونگی اجرای میلگرد حرارتی
همانطور که در ابتدای این مقاله عنوان شد به‌کارگیری میلگرد حرارتی قبل از عملیات بتن ریزی می‌باشد. بدین منظور باید با توجه به نقشه‌های مصوب اجرایی و مشخص شدن ابعاد و اندازه‌های آن‌ها محاسبه شده و سپس نصب شوند. دو روش متداول برای قرارگیری میلگردهای حرارتی در کنار یکدیگر وجود دارد که در ادامه به شرح آن‌ها خواهیم پرداخت:
روش کراواتی؛ در این شیوۀ متداول، همان‌گونه که از نام آن نیز پیدا است، بستن میلگردهای حرارتی به مانند بستن گرۀ یک کراوات می‌باشد. به این گونه که در ابتدا مفتول یا سیم‌های مخصوص را از زیر میلگردهای زیری رد کرده و سپس به سمت بالا می‌آورید. در قدم بعدی سیم‌ها را به دور میلگردهای بالایی پیچیده و دومرتبه به زیر میلگرد پایینی هدایت می‌کنید. آخرین مرحله گرده زدن آن‌ها به یکدیگر می‌باشد.
روش ضربدری؛ در این شیوه که تا حدودی مشابه روش کراواتی می‌باشد، میلگردهای حرارتی را در کنار یکدیگر قرار داده و توسط سیم یا مفتول به هم می‌بندید.
ضروری است که بدانید:
- قطر میلگرد حرارتی نیز برای میلگرد ساده حداقل باید ۵ میلی‌متر بوده و برای میلگردهایی با مقاومت بالا، حداقل ۴ میلی‌متر باشد.
- کمترین میلگرد حرارتی که قرار است در سازه استفاده شود، هنگامی رضایت‌بخش خواهد بود که جابه‌جایی‌های ناشی از افت بتن و یا بروز تغییرات درجۀ حرارت، امکان پذیر باشد.
- فاصلۀ میلگرد حرارتی هرگز نباید از پنچ برابر ضخامت دال و از ۵۰۰ میلی‌متر بیشتر شود.
- میلگردهای حرارتی موجود در دال‌های یک طرفۀ بتنی را می‌توان در یک طرف یا نهایتا در دو طرف دال قرار داد. لازم به ذکر است که به صورت کلی قرار گرفتن میلگردهای حرارتی به شکلی چسبیده به‌هم و متعامد از میلگردهای خمشی به لحاظ اجرا و مباحث فنی ساده‌تر بوده و قابل قبول است.
- حداکثر فواصل بین دو میلگرد حرارتی حرارت و افت ۲۵ سانتی‌متر می‌باشد و هرگز نباید از این مقدار عبور کرد.
- وضعیت قرارگیری میلگردهای بالایی تیرچه، در صورتی که در درون ۵ سانتیمتری تیرچۀ بالایی قرار گیرد به عنوان میلگرد حرارت و افت لحاظ می‌شوند.
سخن پایانی
در این مقاله تلاش شد تا شما با میلگرد حرارتی بیش از پیش آشنا شده و از ضرورت وجود آن آگاه شوید. استفاده از میلگرد حرارتی در سازۀ بتنی منجر به افزایش مقاومت بتن سقف شده و مانع از ورود آب و سولفات به داخل بتن و آرماتورها می‌شود. با انتخاب صحیح اندازه‌ها و تسلط کامل بر استاندارها به داشتن ساختمانی مستحکم دست پیدا کنید.
