علت استفاده از میلگرد در ساختمان‌سازی

یکی از دلایلی که در ساختمان‌سازی از میلگرد استفاده می‌کنند، سازگاری مناسب بتن و فولاد است. این دو ماده سازگاری قابل توجهی برای تشکیل یک جسم مرکب دارند که در این میان می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

ضریب انبساط حرارتی بتن و فولاد بسیار به هم نزدیک است؛ به همین دلیل تحت تاثیر تغییرات دمای متداول، تنش‌های قابل توجهی بین آن‌ها ایجاد نمی‌شود.
بتن و میلگرد از نظر اتصال و پیوستگی، تناسب خوبی با یکدیگر دارند و بین آن دو معمولا لغزش اتفاق نمی‌افتد؛ بنابراین می‌توانند عملکرد مرکبی با هم داشته باشند و همانند یک جسم واحد عمل کنند. پیوستگی بسیار خوب بین بتن و میلگرد از چسبندگی شیمیایی بین دو ماده نشئت می‌گیرد. همچنین ناصافی‌های سطحی و برآمدگی‌های آج میلگرد نیز در چسبندگی دو ماده بسیار تاثیرگذار است.
فولاد سریعا در معرض خوردگی شیمیایی قرار می‌گیرد؛ در حالی که بتن معمولا نفوذ ناپذیری قابل قبولی دارد و می‌تواند فولاد مسلح‌کننده را در مقابل خوردگی محافظت نماید. از آن گذشته محیط خمیر سیمان هیدراته شده، تا حد زیادی قلیایی است، این محیط در بتن به‌عنوان یک سپر محافظ در مقابل خوردگی میلگردهای فولادی عمل می‌کند. از این رو سازه‌های بتن‌آرمه معمولا سازه‌هایی با زمان بهره‌برداری طولانی و هزینه‌های نگهداری کم محسوب می‌شوند.
مقاومت فولاد در مقابل دمای زیاد و حریق بسیار پایین است؛ در حالی که پوشش بتنی که روی میلگردها قرار گرفته است، مقاومت بسیار خوبی در مقابل آتش‌سوزی ایجاد می‌کند. بنابراین عملکرد مرکب بتن و فولاد در سازه بتنی، مقاومت قابل قبولی در مقابل آتش‌سوزی فراهم می‌کند.
عامل اصلی در عملکرد یک قطعه بتن مسلح به‌عنوان یک جسم یکپارچه، پیوستگی و چسبندگی کامل بین میلگرد و بتن است، تا در صورت کشیده شدن میلگرد تا حد پاره شدن، پیوستگی بین میلگرد و بتن قطع نشود.

ب) مقاومت بالای میلگرد فولادی در مقایسه با دیگر مصالح

مقاومت میلگرد در برابر نیروهای وارده توسط دستگاه تست میلگرد مشخص می‌شود. در مجموع، این مقطع فولادی مقاومت خوبی در برابر نیروی کششی دارد. تست مقاومت میلگرد کمک می‌کند تا محصولات بی‌کیفیت موجود در بازار را شناسایی کرده و از خرید آنها اجتناب کنیم. این مقطع فولادی در سازه‌ها نقش مهمی ایفا می‌کند و بایستی استانداردهای لازم را داشته باشد. یکی از دلایلی که در ساختمان‌سازی از میلگرد استفاده می‌کنند مقاومت بالا و قابل قبول آن است. هر یک از میلگردهای A1، A2، A3 و A4 مقاومت کششی متفاوتی دارند و بر اساس همین مقاومت در کاربری‌های متفاوت استفاده می‌شوند.

میلگرد با مقاومت قابل قبول بهتر و مناسب‌تر درون بتن قرار می‌گیرد. همچنین مقدار آرماتور مصرفی کاهش می‌یابد. تراکم میلگرد در سازه بتن‌آرمه از جمله مهم‌ترین موارد اجرایی است. چون با تراکم زیاد میلگرد، حجم المان بتنی بیشتر شده و از فضای مفید محیط کم می‌کند. از این رو با کاهش میزان میلگرد مصرفی در سازه، تراکم بی‌جا در اعضا نیز کاهش می‌یابد. میلگرد فولادی و ورق گالوانیزه چگونه ساخته می شود؟ میلگرد فولادی تحت روش‌های مختلف شیمیایی و حرارتی به مقطع باکیفیت و مقاوم‌تری تبدیل می‌شود.

پ) در دسترس بودن مواد اولیه میلگرد

همان طور که می‌دانید تولیدکنندگان فولاد در ایران در استان‌های مختلف مشغول به کار هستند. بیش از 30 کارخانه تولید میلگرد در نقاط مختلف وجود دارد که انواع مختلف این محصول در سایزهای متنوع را تولید می‌کنند.

برای تولید میلگرد از سنگ آهن استفاده می‌شود که استخراج آن از معادن ایران امکان‌پذیر است بنابراین ماده اولیه ساخت میلگرد در دسترس است و تولید کارخانجات کشور به‌راحتی نیاز داخلی را تامین می‌کند.

در دسترس بودن مواد اولیه و استفاده از فناوری تبدیل مواد اولیه به میلگرد فولادی، مزیت مهمی است که در کشور ما توسط انجام می‌شود.

ت) آشنایی کامل با اصول اجرای سازه بتن آرمه

اجرای سازه بتن‌آرمه به تخصص بالایی نیاز ندارد و در ساخت آن نیاز به نیروی ماهری نیست. به همین دلیل بیشتر کارفرمایان ترجیح می‌دهند این نوع سازه را اجرا کنند. سرعت و نحوه اجرا دو پارامتر موثر در انتخاب نوع سازه است. گارگران، مهندسین طراح و سازندگان سازه بتنی به‌طور کامل با اجرای این سیستم سازه‌ای آشنایی دارند. برای اجرای دقیق و باکیفیت سازه‌ها باید بر اساس آیین‌نامه مقررات ملی ساختمان عمل کرد. در مبحث نهم مقررات ملی راجع به میلگرد نکات مهمی ذکر شده است.

اجرای سازه بتنی با رعایت ترتیب مراحل اجرا انجام می‌شود. مراحل اجرا از آرماتوربندی و بتن‌ریزی فونداسیون شروع شده و با آرماتوربندی، قالب‌گذاری و بتن‌ریزی تیر و ستون ادامه می‌یابد. نصب تیرچه‌های سقف، اجرای میلگرد انتظار و بقیه مراحل نیز باید تحت اصول مقررات ساختمان انجام گردد. برای آشنایی بیشتر پیشنهاد می‌شود دانشنامه زیر را از عصر آهن مطالعه کنید.

ج) افزایش عمر مفید سازه

ساخت سازه با استفاده از میلگرد به بهبود طول عمر ساختمان کمک خواهد کرد. عمر سازه فلزی بیش از 100 سال و عمر سازه بتنی بیش از 150 سال تخمین زده می‌شود. دلیل بیشتر بودن استفاده از میلگرد فولادی و ترکیب درست آن با بتن است.

به این دلیل در ساختمان‌سازی از میلگرد استفاده می‌کنند و یا به عبارتی تعداد سازه بتنی بیشتر از سازه‌های فولادی است.

خصوصیات میلگرد به کار برده شده در ساختمان

فولاد و میلگردی که به‌عنوان آرماتور در سازه بتنی به کار می‌رود باید مطابق استانداردهای معتبر تولید شده و دارای برگ شناسایی کارخانه تولیدکننده باشد. میلگرد مصرفی در سازه‌های بتنی از نظر روش تولید، جوش‌پذیری، شکل‌پذیری، شکل رویه و قطر اسمی باید شرایط زیر را داشته باشد:

روش تولید

فولاد نورد شده در حالت گرم (گرم نورد شده)
فولاد اصلاح شده در حالت سرد به‌وسیله عملیات مکانیکی از قبیل نورد کردن، کشیدن، پیچاندن یا گذراندن از حدیده
فولاد ویژه که با گرمایش و آبدادگی سخت شده است

جوش‌پذیری

فولاد از نظر جوش‌پذیری به سه دسته زیر طبقه‌بندی می‌شود.

فولاد نرم که منحنی تنش – تغییر شکل نسبی آن دارای پله تسلیم است
فولاد نیم سخت که منحنی تنش – تغییر شکل نسبی آن دارای پله تسلیم بسیار محدود است
شکل نسبی آن فاقد پله تسلیم است

شکل رویه

طبیعت پیوستگی و چسبندگی بین میلگرد و بتن، اصطکاک موجود در سطح تماس آنها می‌باشد. در میلگردهای صاف، این اصطکاک بسیار ناچیز است. برای بهبود اصطکاک بین میلگرد و بتن، از میلگردهای آجدار استفاده می‌شود و به همین دلیل است که آیین‌نامه بتن ایران، استفاده از میلگردهای صاف را در اعضای بتن مسلح مجاز نمی‌داند. میلگرد به دو دسته میلگرد آجدار و میلگرد ساده تقسیم می‌شود.

قطر اسمی

آرماتور به صورت کلاف، شاخه و شبکه‌های جوش شده در کارخانه برای مصرف عرضه می‌شود و تفکیک آرماتورها براساس قطر اسمی آنهاست. معمولا قطر اسمی مورد مصرف در بتن‌آرمه برحسب میلی‌متر است و میلگرد با آن شناخته می‌شود.

کیفیت میلگرد

میلگردی که در سازه استفاده می‌شود باید کیفیت و استاندارد لازم را داشته باشد. میلگرد فورا با رطوبت واکنش داده و زنگ می‌خورد. میلگرد زنگ زده به دلیل کیفیت پایینی که دارد نباید در سازه استفاده شود. برای جلوگیری از زنگ خوردن میلگرد تمام اقدامات لازم بایستی انجام شود.

در خصوص تعیین کیفیت میلگرد، نتایج آنالیز میلگرد، برگه تولید استاندارد کارخانه و انجام آزمایش‌هایی مثل آزمایش جوش‌پذیری، آزمایش خم و آزمایش کشش بسیار تاثیرگذار است.

تاریخچه شکل گیری میلگرد

اولین بار فردی به نام جوزف لوئیس به این نتیجه رسید که برای محافظت بیشتر و بهتر ساختمان ها از فشارات ناشی از زمین لرزه، باید در بتن از میلگرد استفاده کرد. این موضوع به حدود 220 سال پیش برمیگردد!! اختراعی که می توان گفت جان هزاران نفر را تا کنون نجات داده و باید از آن به عنوان یک کشف بزرگ یاد کرد!

در ابتدا استاندارد سازی های درستی برای ساخت این میله های فولادی وجود نداشت. تا اینکه در سال 1878 میلادی اولین سیستم تولید استاندارد توسط تادئوس هیات شناخته شد. این روند تا سال های 1900-1950 ادامه داشت تا سر انجام در آمریکا به یکی از اصلی ترین ابزار مقاوم سازی ساختمان ها تبدیل شد.

موارد استفاده از میلگرد در کجاست؟

امروزه از میله های فولادی یا همان آرماتو در جاهای زیادی استفاده می شود. مثل:

پل سازی
ساخت برج های بلند و سد سازی
ساخت تیرچه بلوک و خاموت زنی

در کنار تمام مواردی که تا به اینجا اشاره کردیم، صرفاً استفاده از میله های فولادی در بتن تضمین کننده ایمنی و مقاومت سازه ها نیست! بلکه کیفیت اولین فاکتور در استفاده از این وسیله مهم ساختمان سازیست. متاسفانه برخی سازندگان هستند که قیمت پایین میلگرد را فدای کیفیت می کنند!!! میلگردهای شکننده و یا چینی ارزان قیمت، باعث می شود کیفیتی که از انعطاف پذیری میله ها در بتن داریم، به درستی عمل نکند و خسارات جبران ناپذیری را رقم بزند.

مرجع مقاله: آهن هایپر