نقش آرماتور بندی در ساختمان های بتنی (بخش یکم)

قبل از بیان نقش آرماتور بندی در ساختمان های بتنی ابتدا تعريفي از فولاد خواهيم داشت. پیش تر نیز طی مطلبی با عنوان آرماتور بندی چیست بیان کرده بودیم که به میلگرد مصرفی در المان های بتنی آرماتور گفته می شود. آرماتوربندی یکی از مراحل اجرای سازه اسکلت بتنی است که موجب اتصال بهینه بین بتن و میلگرد می گردد.

فولاد چیست

فولاد آلیاژی از آهن بوده كه در اثر سوزاندن كربن آهن خام سفيد و هم جوش كردن ان با كمي كربن و اضافه نمودن برخي عناصر ديگر به دست مي آيد . فولاد را به روش هاي ريختن ، آهنگری ، نورديدن ، كشيدن و پرس كردن شكل مي دهند . از مشخصات فولادهاي ساختماني مي توان به حداقل مقاومت نهايي فولاد ، در آزمايش كشش استاندارد اشاره نمود كه اين مقاومت را با واحد مگا پاسكال و با نماد ST نمايش مي دهند . از جمله فولاد ST37 .عدد 37 معرف مقاومت كششی نهايی فولاد با واحد مگا پاسكال مي باشد . فولاد به شكل ورقه يا تسمه، تير آهن نيم رخ I ، نيم رخ ناودانی U و … در ساختمان مصرف مي شود .

تاريخچه استفاده از فولاد در بتن

مسطح نمودن بتن با فولاد ، بصورت يك اتفاق ناگهاني انجام نشد بلكه ماحصل تلاش ، آزمايش و تجربه تعدادي از معماران و مهندسان قرون گذشته است . در سال 1848 ميلادي لمبوت (Lambot) يك قايق پارويي كه با استفاده از شبكه هاي مربع مستطيل شكل آهني مسلح شده بود ساخت و به اين ترتيب اولين سازه بتن مسلح را بوجود آورد. در قرن بيستم با پيشرفت تخحقيقات تحول اساسي در شناخت و بررسي رفتارهاي بتن مسلح بوجود آمد و از آن زمان به دليل دوام بالا ، شكل پذيري ، صرفه اقتصادي و مقاومت در مقابل آتش سوزي و استحكام آن بتن مسلح يكي از پرمصرف ترين فرآورده هاي ساختماني به حساب مي آيد .

مانن و وايس در كتاب سيستم مونيير تئوري بتن آرمه را بر اساس سه اصل بنا نهادند . اين سه اصل كه امروزه نيز مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از:

1. كليه ي نيروهاي كششي در يك عضو بتن مسلح توسط فولاد تحمل مي شود .
2. انتقال نيرو به ميلگرد به وسيله چسبندگی بين بتن و فولاد صورت مي گيرد (اصل عمل و عكس العمل ).
3. اندازه ي تغييرات حجمي بتن و فولاد در اثر تغيير درجه حرارت با هم برابرند ( بطور تقريبي ).

از آنجا كه بتن داراي مقاومت بالايي در برابر فشار مي باشد مي توان از آن براي عضوهاي تحت فشار مانند ستون بهره گرفت . ولي به احتمال زياد عضو بتني در طول عمر خود با نيروهاي كششي ، خمشي ، برشي و غيره مواجه مي شود كه در مقابل اين نيروها ، اعضاي بتني خالص مقاومت پاييني دارند. به همين دليل مهم براي
تقويت سازه هاي بتني و انعطاف پذيي به آنها از اعضاي فولادي به نام ميلگرد در داخل آن بهره مي گيرند كه در اين حالت به عضو بتني بتن آرمه يا بتن مسلح گفته مي شود.

دلايل استفاده از ميلگرد در قطعات بتنی

1. بالا بردن مقاومت كششي ، برشي ، پيچشي ، خمشي و … در مقاطع بتن آرمه .
2. افزايش دوام بتن
3. امكان ساخت پوسته هاي مقاوم نازك به وسيله بتن مسلّح .

آشنايي با انواع آرماتور

ميلگردهاي مصرفي بايد نو ، تميز ، بدون هيچ گونه آلدوگي نظير چربي ها ، ذرات بتن ، گرد و خاك و يا مواد زائد ديگر باشد . زيرا هرگونه آلودگي در سطح ميلگرد موجب كاهش اصطكاك و درگيري بين بتن و فولاد شده و در حقيقت آن را از حالت مسلح خارج مي نمايد . مقطع ميلگرد نبايد به علت زنگ زدگي ضعيف شده باشند و استفاده از ميلگردهاي زنگ زده به شرطي مجاز بوده كه اولاً زنگ زدگي قبلاً با برس يا وسايل مشابه از قبيل سندبلاست (ماسه پاشی) كاملا پاك شود و ثانيا قطر ميلگرد پس از زنگ زدايي حداكثر 0/5 میلی متر كاهش پيدا كند . ميلگردهای مصرفي در بتن بصورت ميلگرد ساده يا آجدار و آجدار پيچيده به كار مي روند و موكداً توصيه مي شود كه تمامي ميلگردهاي مصرفي در بتن ( به استثنای خاموت ها ) از انواع ميلگردهای آجدار باشند . قطر ، شكل ، اندازه ، تعداد و محل نصب آرماتورها بايد بر اساس نقشه هاي اجرايي و ساير مندرجات قرار داد و دستورالعمل هاي نشريه 55 سازمان مديريت و برنامه ريزي باشد .

قبل از شروع عمليات بتن ريزي ، اتمام عمليات آرماتورگذاري بايد كتبا به اطلاع دستگاه نظارت رسيده باشد و اين اعلام حداقل 24 ساعت قبل از بتن ريزي صورت پذيرد تا دستگاه نظارت فرصت كافي براي كنترل داشته باشد . بتن ريزي قبل از كسب اجازه كتبي دستگاه نظارت مجاز نمي باشد و آرماتورگذاری يا جابه جايي آرماتورها حين اجراي بتن ريزي تحت هيچ شرايطي مجاز نيست. مواردي نظير بتن ريزی با استفاده از قالب هاي لغزان كه در آن همزمانی آرماتور گذاری و بتن ريزي اجتناب ناپذير است ، از شمول قاعده فوق مستثني مي باشد .

بتن ریزی و اجرای آرماتور بندی

مشخصات عمومی میلگرد آرماتور

قطر اسمي ميلگردهاي ساده ، قطري است كه در برگ شناسايي آن ذكر مي شود و معادل قطر دايره اي است كه مساحت آن برابر مساحت مقطع عرضی ميلگرد است . در مورد ميلگردهاي آجدار قطر اسمي ، معادل قطر اسمي ميلگرد صاف هم وزن آن اختيار مي شود . قطر اسمي ميلگردها از 5 تا 50 ميلي متر با گام هاي مختلف و قطر اسمي سيم ها و شبكه هاي جوش نشده از 4 تا 12 میلی متر با گام های 0/5 میلی متر است . وزن حجمي فولاد 7850 كيلوگرم در متر مكعب ، مدول ارتجاعي آن 10⁵*2 مگا پاسكال و ضريب انبساط حرارتي آن ^5-10*1/2 بر درجه سلسيوس اختيار مي شود .

دو نوع فولاد براي ساختن ميلگردهاي مصرفي در بتن مسلح مورد استفاده قرار مي گيرد كه فولاد نرم و فولاد با تنش جاري شدن بالا از آن جمله است . ميلگردها اكثرا از نورد گرم فولاد توليد مي شوند . مقاومت اين ميلگرد در حدود 1600-2400 كيلوگرم بر سانتي متر مربع مي باشد . براي توليد ميلگرد آجدار با تنش جاري شدن بالا معمولاً از دو روش نورد گرم فولاد كم آلياژ و يا انجام عمليات سرد روي فلز نرم (پيچش و كشش) استفاده مي شود . براي تشخيص فولاد كم آلياژ مي توان از روي شكل برجستگي هاي سطحي آن از فولاد نرم تشخيص داد . بر اساس استاندارد بتن ايران براي سه نوع فولاد AI (ميلگرد ساده)، AII (ميلگرد آجدار) و AIII (ميلگرد آجدار پيچيده) مقادير حد جاري شدن به شرح زير داده شده :

AI = 2300 kg / cm2

AII = 3200 kg / cm2

AIII = 4200 – 500 kg / cm2

مشخصات ميلگردهاي مصرفي در بتن مسلح در جدول زير آورده شده است .

مشخصات فنی میلگردها

توضيحاتي در خصوص موارد ذكر شده در جدول :

• استادندارد A-I و نظاير آن ، استاندارد كارخانه دوب آهن اصفهان مي باشد .
• ازدياد طول نسبي ميلگردهاي قطورتر از 10 ميلي متر ، روي 200 ميلي متر و براي ميلگردهای با قطر كمتر ، روي ده برابر قطر اندازه گيري مي شود.
• فولاد نرم به فولادي گفته مي شود كمه منحني تنش – تغيير شكل نسبی آن داراي پله تسليم خيلي مشهود باشد .
• فولاد نيمه سخت به فولادي گفته مي شود كه منحني تنش – تغيير شكل نسبی ان داراي پله تسليم خيلی محدود باشد.
• فولاد سخت به فولادي گفته مي شود كه منحني تنش – تغيير شكل نسبی ان فاقد پله تسليم باشد .

جنس فولاد میلگردهای موجود در بازار

فولاد تور | TOR

فولاد مزبور با روش پيچشي سخت شده است . شكل اين نوع ميلگرد بصورت گرد و داراي دو برآمدگي مارييچ طولي است كه بر سطح جانبي ميلگردهاي با قطر بزرگتر از قطر 10 ميلي متر برآمدگي ناپيوسته وجود دارد.

مشخصات میلگرد تور

فولاد تنتور | TENTOR

اين ميلگرد داراي علامت اختصاري (T .T) مي باشد . اين ميلگرد با كشش و پيچش همزمان سخت شده است . وداراي دو برامدگي طولي مارپيچ شكل در سطح خارجي بوده كه با برآمدگي هاي عرضي به هم متصل شده اند .

مشخصات میلگرد تنتور

فولاد کارن | CARON

اين فولاد داراي مقطع اوليه مربع شكل بوده كه با زاويه مشخص ثابتي تابيده مي شود . اين فولاد با روش پيچشي سخت شده است .

مشخصات میلگرد کارن

فولاد نرسید | NERSID

جداره اين نوع ميلگرد داراي دو عصب طولي مارپيچ شكل و برامدگي هاي عرضي بوده كه در جهت عمود بر همديگر قرار دارند و در محل اتصال به عصب طولي، برجستگي هاي ان صفر مي شود . اين فولاد به طور طبيعي سخت است.

مشخصات میلگرد نرسید

فولاد کرلوا | CRELOI

فولاد كرلوا داراي دو عصب طولي مستقيم و متقارن مي باشد كه عر برامدگي عرضي ان شيبي نسبت به اين عصب و محور ميله دارد . فولاد مذكور به صورت طبيعي سخت مي باشد .

مشخصات میلگرد کرلوا

تورهای جوش شده از مفتول يا شبكه ها | Welded wire fabric

اين تورها با استفاده از دو سري مفتول عمود بر هم كه در كارخانه با جوش مقاومتي به هم متصل شده اند ساخته مي شوند . اين شبكه ها را گاهي اوقات مش مي نامند . حداقل تنش جاري شدن مفتول ها برابر با 500Kg cm² مي باشد . از اين شبكه ها در دالها ، سقف ها و پوسته هاي نازك كه امكان عمليات ميلگرد گذاری در آنها وجود ندارد استفاده مي شود . اين شبكه ها بصورت رولي بسته بندي مي شوند . قطر فولادهاي اين شبكه بين 3 تا 12 ميلي متر و با گام هاي نيم ميلي متري مي باشد . فاصله آنها از يكديگر بين 75 تا 200 ميلي متر با گام هاي 25 ميلي متري متغير مي باشد . حداكثر ابعاد شبكه هاي ساخته شده ، 9 متر در 2/5 متر است.

مفتول| wire

مفتولها را به صورت تكي يا به شكل گروهي كه اصطلاحاً به آن رشته يا استرند (Strand) گفته مي شود در كارهاي قطعات بتني پيش تنيده بكار مي برند. رشته هاي هفت مفتولي كه در آن شش مفتول محيطي به صورت مارپيچ يك مفتول مركزي را احاطه مي نمايد از متداولترين رشته ها مي باشد.

به هنگام ساختن رشته ، مفتولها آجدار مي شوند و به صورت محكم در كنار هم قرار مي گيرند تا هيچ حركتي نسبت به هم نداشته باشند . با مفتول هاي به قطر 1/5 تا 5 ميلي متر مي توان رشته هاي هفت مفتوله ساخت . قطر رشته هاي هفت مفتوله سه برابر قطر مفتول تشكيل دهنده آن مي باشد . اين رشته ها داراي مقاومت نهايي بين 17000 تا 18500 كيلوگرم بر سانتي متر مربع مي باشند و آنها را در كارهاي پيش تنيده بين 10000 تا 11000 كيلوگرم بر سانتي متر مربع مي كشند . اين فولاد نقطه جاري شدن مشخصي ندارد .