میل‌گرد

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از میلگرد)
قفس بسته شده میل‌گردها. این قفس قبل از بتن ریزی در بتن درجا تعبیه می‌شود تا مقاومت کششی آن افزایش یابد.

میل‌گرد آهن آجدار آرماتور فولادی یا فیبر پلیمری تقویت شده ای است که در بتن برای جبران مقاومت کششی پایین آن (بتن) مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولاد یا فیبر پلیمری که به این منظور در سازه‌های بتن آرمه به کار می‌رود به شکل سیم یا میل‌گرد می‌باشد. در موارد خاصی از فولاد ساختمانی نظیر نیمرخ‌های شکل، ناودانی یا قوطی نیز برای مسلح کردن بتن استفاده می‌شود. آج در میل‌گرد به منظور درگیرکردن فولاد در بتن است بدین منظور آج در میل‌گرد به صورت مارپیچ و با عمق استاندارد ایجاد می‌شود تا بتواند سطح درگیری میل‌گرد و بتن بالا رود.

خاموت

آرماتورهای عرضی که برای مقاومت در برابر برش و پیچش به دور آرماتورهای طولی و اصلی در شناژها بسته می‌شوند خاموت[۱] نام دارند.[۲]

از آرماتوربندی به منظور قوی ساختن ساختمان، پل، سد و … استفاده می‌شود، آرماتوربند با بستن میل‌گردها به هم توسط سیم آن‌ها را به هم متصل می‌کند. البته بستن میل‌گرد و خم کردن نوک میل‌گرد امری ضروری است.

برای جلوگیری از بیرون زد گی آرماتورهای طولی در اثر کمانش، تحمل نیروهای برشی و جلوگیری از گسترش ترک از خاموت استفاده می‌شود. قطر خاموت و فاصلهٔ آن‌ها از یکدیگر با توجه به نیروهای وارده طراحی و محاسبه می‌شود. با توجه به آسیب‌پذیر بودن آرماتورها در برابر رطوبت و همچنین کاهش مقاومت آرماتورها در صورت وقوع آتش‌سوزی و گرم شدن بیش از حد، لازم است میل‌گردها توسط لایه‌ای از بتن پوشیده شود.

مشخصه‌های محاسباتی میل‌گرد

مقاومت تسلیم

مقدار تنشی که در آن بدون افزایش بار تغییر طول فولادی زیاد می‌شود تنش تسلیم یا مقاومت تسلیم یا مقاومت جاری شدن می‌نامند و با نمایش می‌دهند. دو عامل استحکام کششی و تنش تسلیم میل‌گرد از عوامل بسیار مهم و تأثیرگذار بر مقاومت میل‌گرد است.

اسپیسر میل‌گرد

فضاساز میل‌گرد که در اصطلاح اسپیسر نامیده می‌شود قطعه ای فلزی، بتنی، چوبی یا پلاستیکی است؛ که در میان قالب بتن و میل‌گرد، یا بین میل‌گردها قرار می‌گیرد. هدف از نصب اسپیسر در فضای میان میل‌گرد و قالب، ویا بین میل‌گردها، جلوگیری از جابجایی میل‌گردها حین بتن ریزی و در نتیجه عواقب ناشی از آن می‌باشد. این قطعه با تأمین ضخامت لازم بتن روی میل‌گرد، در واقع از رسیدن عوامل خورنده به آرماتور جلوگیری کرده و سبب افزایش طول عمر بتن و میل‌گرد می‌گردد. شاید برای شما نیز این سؤال پیش آمده باشد که استفاده از کدام نوع اسپیسر مقرون به صرفه تر بوده و سبب بهبود عملکرد بتن مسلح می‌شود. در ادامه قصد داریم شما را با انواع مختلف این محصول و مزایا و معایب هریک آشنا سازیم.

مقاومت کششی

حد اکثر مقاومت کششی یا تنش گسیختگی، از تقسیم حداکثر بار ثبت شده در آزمایش کشش بر سطح مقطع اولیه به دست می‌آید.[۳]

جدول اشتال میل‌گرد

جدول اشتال میل‌گرد شامل اطلاعات استاندارد موردنیاز صنعت ساختمان سازی طبق استاندارد مؤسسه استاندارد آلمان (DIN) است، محبوبیت این جدول در بین مهندسین سازه به دلیل تولید محصولات فولادی ایران بر اساس استاندارد اشتال است.

این جدول دارای اطلاعات جامع دربارهٔ وزن، سطح مقطع، گشاور مقاوم و همچنین چندین آیتم دیگر است. از جدول اشتال برای بازار فولاد و آهن نیز استفاده می‌کنند. مهمترین بخش استفاده از آن، محاسبه کردن وزن مقاطع مثل میل‌گرد، تیرآهن و تعدادی از فولادهای ساختمانی است.

خصوصیات فیزیکی

فولاد ضریب انبساط حرارتی تقریباً یکسانی با بتن مدرن دارد. اگر چنین نبود، در اثر تنش‌های طولی و شعاعی اضافی در دماهای متفاوت از دمای محیط، مشکلاتی ایجاد می‌شد.[۴] اگرچه میل‌گرد دارای دنده‌هایی است که آن را به صورت مکانیکی به بتن متصل می‌کند، اما در اثر تنش‌های زیاد ممکن است از آن خارج شود که غالباً با فروپاشی در مقیاس بزرگت همراه است. برای جلوگیری از چنین خرابی، میل‌گرد یا عمیقاً در اعضای سازه مجاور قرار می‌گیرد (قطر ۴۰ تا ۶۰ برابر) یا انتهای آن خم شده و قلاب شده‌است تا آن را در اطراف بتن و میل‌گرد دیگر قفل کند. این روش اول باعث افزایش اصطکاک میله در محل می‌شود، در حالی که روش دوم از مقاومت فشاری بالا بتن استفاده می‌کند.

میل‌گرد معمولی از جنس فولاد گرمادیده بدون پرداخت سطحی ساخته می‌شود و این خود باعث زنگ زدگی می‌شود. به‌طور معمول، پوشش بتنی قادر است تا مقادیر PH بالاتر از ۱۲، میل‌گرد را از واکنش خوردگی محافظت کند. پوشش بتونی بسیار کم می‌تواند این محافظ را از طریق کربناسیون از سطح و نفوذ نمک به سطح به خطر بیندازد. پوشش بتونی بیش از حد می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های بزرگتر شود که باعث مقاومت موضعی را به خطر می‌اندازد. از آنجا که زنگ زدگی حجم بیشتری نسبت به فولادی که از آن تشکیل شده‌است به خود می‌گیرد، باعث فشار شدید داخلی به بتن می‌شود و منجر به ترک‌خوردگی، پاشیدگی و در نهایت خرابی ساختاری می‌شود. این پدیده به عنوان جک اکسید شناخته می‌شود. این یک مشکل خاص است که بتن در معرض آب نمک است، همان‌طور که در پل‌هایی که در کاربردهای دریایی اعمال می‌شود ویا پاشیدن نمک در جاده‌های زمستانی رخ می‌دهد.[۵] حتی میله‌های آسیب دیده عملکرد بهتری نسبت به آرماتورهای بدون پوشش نشان داده‌اند، اگرچه مسائلی در مورد جداسازی پوشش اپوکسی از میله‌ها و خوردگی در زیر فیلم اپوکسی گزارش شده‌است.[۶]این میله‌ها در بیش از ۷۰٬۰۰۰ عرشه پل در ایالات متحده آمریکا استفاده می‌شود.[۷]

میل‌گرد پلاستیکی تقویت شده با فیبر نیز در محیط‌هایی با خوردگی بالا استفاده می‌شود. در اشکال مختلف مانند مارپیچ هایب برای تقویت ستون‌های استوانه‌ای، تیرهای معمولی و مشبک موجود است. بیشتر میل‌گردهای تجاری در دسترس از الیاف یک جهته تنظیم شده در رزین پلیمر ترموست ساخته شده‌است و اغلب به آن فیبرهای پلیمری تقویت‌شده (FRP) گفته می‌شود.

The collapsed Cypress Street Viaduct at the Northern end, near the corner of Cypress and 32nd Streets

برخی از ساخت و سازهای ویژه مانند تأسیسات تحقیقاتی و تولیدی با وسایل الکترونیکی بسیار حساس ممکن است نیاز به استفاده از تقویت کننده‌ای داشته باشد که برای برق غیر رسانا باشد و اتاقهای تجهیزات تصویربرداری پزشکی ممکن است برای جلوگیری از تداخل، به خواص غیر مغناطیسی نیاز داشته باشند. میل‌گرد FRP، دارای انواع فیبرهای شیشه‌ای دارای رسانایی الکتریکی کم و غیر مغناطیسی هست که، معمولاً برای چنین نیازهایی استفاده می‌شود. میل‌گرد از جنس فولاد ضدزنگ با نفوذپذیری مغناطیسی کم در دسترس است و گاهی اوقات برای جلوگیری از مشکلات تداخل مغناطیسی استفاده می‌شود.

فولاد تقویت شده همچنین می‌تواند در اثر ضربه‌هایی مانند زلزله جابجا شود و منجر به خرابی ساختاری شود. نمونه بارز آن فروپاشی خیابان Cypress Viaduct در اوکلند، کالیفرنیا در نتیجه زلزله سال ۱۹۸۹ لوما پریتا است که باعث ۴۲ کشته شد. زمین‌لرزه باعث از هم پاشیدن میل‌گردها از بتن و کمانش میل‌گرد می‌شود. طرح‌های به روز شده ساختمان، از جمله میل‌گردهای پیرامونی بیشتر، می‌توانند از این نوع از خرابی‌ها جلوگیری کنند.

طبقه‌بندی فولاد میل‌گرد

میل‌گردها براساس مقدار معینی از مقاومتشان در برابر نیروی کششی طبقه‌بندی می‌شوند که در اصطلاح به آن مقاومت مشخصه میل‌گرد می‌گویند. میل‌گردهایی که در ایران تولید می‌شود (طبق استاندارد روسی)، به سه گروه کلی تقسیم می‌شود: میل‌گرد نوع A-1، میل‌گرد نوع A-2 و میل‌گرد نوع A-3. در کارگاه ساختمانی نیز، از لحاظ رده مکانیکی یا شکل ظاهری به‌طور کلی به چهار دسته A1، A2، A3 و A4 تقسیم‌بندی می‌شوند. میل‌گرد A1 (نرم بدون آج): اولین گروه، میل‌گردهای A1 می‌باشند که اسم آئین‌نامه آن‌ها 240F یا رده مقاومتی ۲۴۰ هستند که به میل‌گردهای A1 یا ساده معروفند و هیچ گونه شکل آج بر روی آن‌ها وجود ندارد. مقاومت تسلیم و مقاومت کششی آن به ترتیب ۲۴۰۰ و ۳۶۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع می‌باشد. میل‌گرد A2 (نیمه سخت با آج ساده): رده بعدی میل‌گردهای A2 هستند که به شکل آجدار بوده و از لحاظ طبقه‌بندی در رده S340 دسته‌بندی می‌شوند. در واقع این میل‌گرد یک محور در امتداد طولی بوده و یک سری دورپیچ به صورت مارپیچ نسبت به این محور طولی قرار گرفته‌اند. این محصولات از لحاظ مقاومتی نسبت به میل‌گردهای A1 مقاوم تر می‌باشد. مقاومت تسلیم این میل‌گردها نیز ۳۴۰۰ و مقاومت کششی آن‌ها ۵۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع می‌باشد. میل‌گرد A3 (سخت با آج پیچیده): دستهٔ سوم، میل‌گردهای آجدار با شکل آج مارپیچ می‌باشند. شکل آج‌ها در این میل‌گرد نسبت به محور طولی به صورت جناقی (هشتی شکل) می‌باشند و از لحاظ مقاومت نیز نسبت به میل‌گردهای A1 و A2 مقاومت بالاتری دارند.

کشش میل‌گرد

میل‌گردهای کششی که با این فناوری ساخته می‌شوند در بازار به نامهای میل‌گردهای دهم دار و صدم دار مشهور هستند. می‌توان گفت که کشش میل‌گرد به اندازه بسیار بالایی وابسته به قالب‌هایی است که در این امر مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند، مواد استفاده شده در این قالب‌ها از تنگستن است و میزان دقت بالایی در ساخت آنها اعمال شده‌است.

قبل از اعمال کشیدگی میل‌گرد روی آنها عملیاتی انجام می‌شود نظیر شستن میل‌گردها درون وان‌های بسیار بزرگی از آب و اسید که باعث می‌شود همه آلودگی‌ها از روی آنها پاک شود.

مرحله دوم باید سریعتر میل‌گردها تراشیده شوند تا بتوان آنها را در قالب وارد کرد و پس از آن عملیات کشش میل‌گرد انجام می‌شود. مرحله بعدی عملیاتی است که در دستگاه کشش انجام می‌شود و باعث باریک شدن میل‌گردها می‌شود.

مرحله بعد گرفتگی کجی و صاف کردن ایرادات و کجی هاست و در اتمام بسته‌بندی و فروش. قبل از آن باید برای دوستانی که در خصوص تست کششی میل‌گرد چیزی نمی‌دانند توضیح دهیم که این آزمون بر اساس استاندارد astm البته در کشور ما استاندارد تعریف شده مونوپولی وجود دارد، اما astm یک استاندارد واحد و جهانی است. مطمئناً یک سازه بتنی تمام توان و مقاومتش به قدرت میل‌گردها است. این آزمون می‌تواند تشخیص دهد که کشش یک میل‌گرد بنا به ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی آن چگونه است.

استفاده از میل‌گرد بدون عاج به عنوان میل گرد حرارتی

متأسفانه بعضی مهندسان با دلایل گوناگون سعی می‌کنند از این میل‌گردها به عنوان میل‌گردهای حرارتی در سقف‌ها بهره بجویند.

آن‌ها از این توجیه استفاده می‌کنند که میل‌گردهای حرارتی نقش سازه ای ندارند و لذا استفاده از آن‌ها به عنوان میل‌گرد حرارتی هیچ مانعی ندارد.

امّا باید توجه نمود که در بند یادشده آیین‌نامه کاملاً موارد استفاده از این میل‌گرد را مشخص نموده.

لذا استفاده از آن‌ها به عنوان میل‌گرد حرارتی نوعی اشتباه طراحی و اجرایی متداول می‌باشد.

استفاده مجدد و بازیافت

Workers extracting rebar from demolition rubble

در بسیاری از کشورها پس از تخریب یک سازه بتونی، کارگران برای برداشتن میل‌گردها فراخوانده می‌شوند. آنها سایت تخریب را تمیز می‌کنند، این‌ها فلز را با استفاده از قیچی مفتول بری، تجهیزات جوشکاری و برش، پتک و سایر ابزارها استخراج می‌کنند. این فلز تا حدودی صاف شده، بسته‌بندی شده و فروخته می‌شود.

میل‌گرد، مانند تقریباً تمام محصولات فلزی، می‌تواند به صورت قراضه بازیافت شود. معمولاً با سایر محصولات فولادی ترکیب می‌شود، ذوب می‌شود و دوباره شکل می‌گیرد.

ایمنی

Rebars with safety caps installed before being covered in concrete

برای جلوگیری از آسیب، انتهای برجستهٔ میل‌گردهای فلزی غالباً خم شده یا با درپوش‌های مخصوص پلاستیکی "plate" تقویت شده با فولاد، پوشانده می‌شوند. درپوش‌ها ملقب به "mushrooms" ممکن است از خراش و سایر صدمات جزئی محافظت کنند، اما در مقابل فرورفتگی هیچ محافظتی نمی‌کنند.[۸]

جستارهای وابسته

منابع

  1. واژه خاموت در فارسی به معنی یوغ گردن اسب و خر نیز هست.
  2. کشتکار، حامد، و برومند، نیما، رفتارشناسی و مقایسه عملکرد الیاف فلزی sin و الیاف پلی پروپیلن در بتن با خاموت NH3 در مقابله با ضربه‌های دینامیکی و کشش‌های آنی، [دومین کنفرانس ملی بهسازی و مقاوم‌سازی ایران]. ۱۳۸۶.
  3. آنالیز و طراحی سازه‌های بتن آرمه، امیر مسعود کی نیا، شابک ۶-۰۸-۶۱۲۲-۹۶۴-۹۷۸، انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، چاپ ۱۳۸۶، صفحهٔ ۴۵
  4. "The transverse coefficient of thermal expansion of a unidirectional composite". Composites. 23 (4): 281. 1992. doi:10.1016/0010-4361(92)90206-a. ISSN 0010-4361.
  5. Specification for Fabrication and Jobsite Handling of Epoxy-Coated Steel Reinforcing Bars, ASTM International, retrieved 2020-04-03
  6. "Parameters Governing Corrosion Protection Efficacy of Fusion-Bonded Epoxy Coatings on Reinforcing Bar". ACI Materials Journal. 105 (5). 2008. doi:10.14359/19975. ISSN 0889-325X.
  7. Chang, Alexandra (2011-02-23). "Epoxy Art Group". Oxford Art Online. Oxford University Press.
  8. Occupational Safety and Health Administration. "Mushroom Style Plastic Rebar Covers Used For Impalement Protection". OSHA. Retrieved February 28, 2015.