آرماتور طولی و عرضی مکملی برای بتن

یکی از مهم‌ترین مصالح و آهن‌آلات مصرفی در بخش ساختمان سازی میلگرد می‌باشد. این محصول در ساختمان سازی با نام آرماتور نیز شناخته می‌شود. قیمت میلگرد نقش مهمی بر هزینه ساخت یک خانه دارد، لذا اگر تاکنون در طول فرآیند ساخت ساختمان حضور داشته‌اید، احتمالا نام آرماتور طولی و عرضی را بارها شنیده‌اید. همان‌طور که می‌دانید بتن به تنهایی از مقاومت کششی پایینی برخوردار است و در مراحل ساخت فوندانسیون کف و ستون‌های ساختمان از میلگرد و یا آرماتور برای جبران این مقاومت استفاده می‌شود. استفاده از آرماتور طولی و عرضی در بخش‌های مختلف ساختمان نیازمند آشنایی با ویژگی‌های آن می‌باشد.

*** آرماتور طولی و عرضی چیست؟

همان‌طور که در بالا اشاره کردیم، بتن از مقاومت بسیار پایینی در برابر نیروهای کششی رنج می‌برد و در حضور باد و یا زلزله به راحتی تخریب می‌شود، از این رو بتن را با استفاده از میلگرد مسلح می‌کنند که به آن آرماتور بندی بتن گفته می‌شود. میلگردها به شکل‌های پیچشی و برشی در ستون و تیرهای ساختمان به کار می‌روند. میلگردها بصورت طولی و عرضی که با نام آرماتور طولی و عرضی شناخته می‌شوند در سازه قرار می‌گیرند و مقاومت کششی سازه را افزایش می‌دهند. به طور کلی هر میلگردی که در راستای طول عضو (تیر یا ستون) باشد به آن میلگرد یا آرماتور طولی گفته می‌شود و هر میلگردی که در راستای عرض عضو و عمود بر میلگرد طولی باشد را میلگرد و یا آرماتور عرضی یا در اصطلاح خاموت می‌گویند.

شمایی از آرماتور طولی و عرضی در ساختمان سازی

*** همه چیز درباره میلگرد عرضی

استفاده از میلگردهای عرضی یا خاموت‌ها، یکی از رایج ترین و پرکاربردترین روش ها برای افزایش استحکام در سازه‌های بتنی می‌باشد. یکی از مهم ترین دلایل استفاده از میلگردهای عرضی (خاموت ها) در ساختمان، زلزله ی سال ۱۹۷۱ میلادی ژاپن بود که به دنبال آن مهندسین برای افزایش مقاومت در سازه ها به فکر چاره شدند و نتیجه ی آن استفاده از میلگرد عرضی بود. در حقیقت میلگرد عرضی در کنار میلگرد طولی بکار گرفته می‌شود و آرماتور طولی و عرضی مکمل یکدیگر هستند.

شکلی از آرماتور عرضی (خاموت)

*** تعریفی از آرماتور عرضی

میلگرد عرضی یا خاموت، بخشی از یک شاخه میلگرد است که خم شده و میلگردهای طولی را احاطه می کند و وظیفه ی آن مقاومت در برابر نیروهای برشی و پیچشی است. به عبارت دیگر هر میلگردی که در راستای طول عضو باشد، میلگرد طولی و هر میلگردی که در راستای عرض عضو باشد، میلگرد عرضی می گویند. در واقع آرماتور طولی و عرضی در کنار هم به کار می‌روند.

*** عملکرد آرماتور عرضی

عملکرد میلگردهای عرضی یا خاموت ها در سازه‌های بتنی بدین صورت است که از بیرون زدگی آرماتورهای طولی به علت کمانش و تحمل نیروهای برشی و هم چنین گسترش ترک در عضو جلوگیری می‌کند. به همین دلیل است که گفته می‌شود آرماتور طولی و عرضی مکمل یکدیگرند. به عبارت دیگر، با به کار بردن میلگردهای عرضی در مقطع که تحت تاثیر برش خالص و یا هر دو نیروی برش و خمش می‌باشد، بایستی مقطع بتنی را مسلح کرده و از باز شدن مقطع در برابر ترک های مورب ایجاد شده که منجر به شکست زودرس مقطع می‌شود، جلوگیری به عمل آورد. میلگردهای عرضی در ایران، با توجه به شکل و کاربری سازه در قطرهای ۸، ۱۰ و ۱۲ ساخته می‌شوند. میلگردهای عرضی یا خاموت ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
خاموت ساده: خاموت‌هایی که خم قلاب در آن ها، قائم یا صاف باشد.
خاموت مهندسی: خاموت‌هایی که خم قلاب در آن ها، ۴۵ درجه باشد.

*** فناوری تولید میلگرد عرضی چیست؟

فناوری تولید میلگردهای عرضی یا خاموت‌ها روش‌های متفاوتی دارند که در اینجا به ۵ مورد از آنها اشاره می‌کنیم:

• خاموت‌های سنتی: این نوع از میلگردهای عرضی به وسیله یک اهرم و به کمک دست ساخته می‌شوند. ظاهر آنها به شکل مربع می‌باشد و پرکاربردترین نوع خاموت در ایران می‌باشند.
• خاموت‌های معمولی: به وسیله ی دست و توسط کارگران ساخته می‌شود که برای انواع ساختمان ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• خاموت‌های مارپیچی: به وسیله ی دستگاه های CNC ساخته شده و با توجه به نوع دستگاه، می تواند اندازه‌های متفاوتی داشته باشد.
• خاموت ربات: این خاموت هم به وسیله ی ماشین CNC ساخته می‌شود و تفاوت آن با آرماتورهای مارپیچی شکل، مربعی است که در یک سمت آن ایجاد می‌شود.
• خاموت های سلولار: خاموت‌های سلولار نیز، به صورت حلقه بسته بوده و مقاومت بالایی در محل استفاده شده ایجاد می‌کند. این نوع از میلگردهای عرضی، توسط تکنولوژی پیشرفته pi-systems تولید می‌شوند که پیشرفته‌ترین تکنولوژی موجود می‌باشد.

معمولا از روشی استفاده می‌شود که در هنگام استفاده از آرماتور عرضی در کنار آرماتور طولی، استحکام آرماتوربندی حفظ شود و استحکام ایجاد شده بوسیله آرماتور طولی و عرضی بیشترین مقدار باشد.

میلگرد عرضی (خاموت) ساخته شده به روش معمولی با دست

*** نقش آرماتور عرضی در سازه

میلگردهای عرضی در سازه‌ها نقش بسیار مهمی دارند، زیرا اعضای بتنی در برابر نیروی کششی مقاومت پایینی دارند، از این رو این میلگردها اکثراً به شکل های عمودی و گاهی هم به شکل مورب مورد استفاده قرار می‌گیرند تا از شکست زودرس مقطع بتنی در اثر نیروهای خمشی و برشی جلوگیری شود. اعضای بتنی با وجود میلگردهای فولادی، استحکام زیادی به دست آورده و از سوی دیگر با وجود میلگردهای عرضی یا خاموت‌ها، نظم مورد نیاز را خواهند داشت و مقاومت عضو بتنی افزایش می‌یابد. در حقیقت نظمی که خاموت‌ها به آرماتورهای طولی می‌دهند نشان از مکمل بودن آرماتور طولی و عرضی در کنار یکدیگر می‌باشد.
به طور کلی مزایای استفاده از میلگردهای عرضی در ساختمان‌ها، به شرح زیر می‌باشد:
• جلوگیری از بروز ترک‌های ناگهانی مورب که موجب خرابی‌های غیر منتظره در سازه می‌شود
• افزایش مقاومت سازه در برابر معایب اعضای بتنی از قبیل پیچش، تنش، خزش، انقباض و کشش سطحی
• بهبود عملکرد لنگر خمشی آغازین سازه

*** نکاتی که باید در اجرای آرماتور عرضی رعایت شوند

در اجرای میلگردهای عرضی یا خاموت‌ها، بایستی نکات زیر در نظر گرفته شود تا مقاومت عضو بتنی به مقدار قابل توجهی افزایش یابد:
• خاموت ها بایستی در فواصل ۲۰ سانتی متری از یکدیگر نصب شوند.
• خاموت ها بایستی به سیم آرماتوربندی به میلگردهای طولی بسته شوند و ترکیبی از آرماتور طولی و عرضی داشته باشیم.
• خم کردن میلگردها برای ساخت خاموت، نباید در دمای کمتر از ۵ درجه سانتی‌گراد انجام شود.
• در صورت نیاز به خم مجدد میلگردها، بایستی عملیات خم کاری به صورت سرد و به کمک دستگاه مکانیکی انجام شود.

*** درباره آرماتور طولی چه می‌دانید؟

همان‌طور که گفته شد آرماتور طولی میلگردی است که در راستای عضوی که می‌تواند ستون و یا تیر باشد قرار می‌گیرد. این آرماتور طولی به تنهایی مقاومت خوبی در برابر نیروهای کششی که بر بتن وارد می‌شود ایجاد می‌کند. اما از آنجایی که در ساختمان سازی هدف ایجاد بیشترین مقاومت می‌باشد، از آرماتور عرضی در راستای عمود بر آرماتور طولی استفاده می‌شود و آرماتور طولی و عرضی با نظم بیشتری که ایجاد می‌کنند باعث بهبود بیشتر مقاومت کششی سازه می‌شوند.

ترکیب آرماتور طولی و عرضی در ستون

*** نکاتی درباره میلگرد طولی بکار رفته در تیرهای ساده

آرماتورهای طولی در تیرهای ساده سه نوع نیرو را تحمل می‌کنند:

*** نیروی کششی

در مقاله ای دیگر به طور کامل در مورد اینکه تست میلگرد چگونه انجام میشود و چه نوع تست هایی مهم است صحبت کرده بودیم، حال برای درک این موضوع ابتدا یک تیر تخت بتنی با یک دهانه را قبل از بارگذاری تصور کنید که در وسط این تیر محوری است که به آن تار خنثی یا تار میانی گفته می‌شود. بدین ترتیب مشخص می‌شود که در تیر ساده یک دهانه پس از بارگذاری، حداکثر کشش در ناحیه وسط تیر در زیر تار خنثی و در پایین ترین لایه تیر به وجود می‌آید. بنابراین لازم است در نزدیکی سطح زیرین بتن، میلگردهایی برای تحمل نیروهای کششی وارد بر هر ناحیه محاسبه شود. به همین دلیل ممکن است میلگردهای کششی (آرماتور طولی) وسط دهانه، از میلگردهای کششی در نزدیک تکیه‌گاه که نیروی کششی کمتری وجود دارد، بیشتر باشد.

*** نیروی فشاری

با توجه به اینکه بتن در برابر فشار و نیروهای فشاری که بر آن وارد می‌شود، مقاومت بسیار بالایی از خود نشان می‌دهد؛ در تیر یک دهانه، در ناحیه بالای تار خنثی، حداقل میلگردهای فشاری قرار داده می‌شود. در برخی موارد ممکن است سطح بتن به تنهایی قادر به تحمل نیروهای فشای نباشد یا اینکه بنا به ضرورت لازم باشد ابعاد بتن کوچک انتخاب شود؛ در این صورت قسمتی از نیروهای فشاری به وسیله ی میلگردهای فشاری تحمل می‌شوند. این میلگرد ها در ناحیه فشاری بتن ( نزدیک سطح آزاد بتن ) قرار می‌گیرند و سطح مقطع آن‌ها در مقاطع مختلف تیر بر اساس محاسبه تعیین می‌شود.

*** نیروهای برشی

اعضای خمشی و به خصوص تیرها معمولا علاوه بر خمش، تحت تاثیر برش نیز قرار می‌گیرند. اگر نیروی برشی وارد بر سطح قطعه بتنی بیشتر از مقاومت برشی بتن باشد، ترک‌هایی در زیر تیر ایجاد می‌شود. این نیروها زاویه ۴۵ درجه تار خنثی را قطع می‌کنند. این امر در نهایت ممکن است موجب بریده شدن قطعه بتنی شوند.

برای جلوگیری از شکست زودرس مقطع بلافاصله پس از ایجاد ترک مورب که در اثر برش خالص و یا اثر توام برش و خمش ایجاد می‌شود، باید مقطع بتنی را طوری مسلح کرد که در مقابل باز شدن ترک های مورب مقاومت کند. برای این کار از آرماتور عرضی استفاده می‌شود و اهمیت ترکیب آرماتور طولی و عرضی باز هم نشان داده شد. فولادهای برشی یا جان که به نام فولاد عرضی نیز خوانده می‌شوند با انتقال تنش به طرفین یک ترک مورب، به عنوان مسلح کننده عضو بتنی در مقابل تاثیرات برش در مقطع ایفای نقش می‌کنند.

*** اجرای آرماتور طولی

در یک سازه بتنی، آرماتور طولی به شکل طولی و افقی در دو ردیف بالا و پایین فونداسیون به عنوان آرماتور یا میلگرد تقویتی بکار می‌رود. وزن و تعداد میلگرد هایی که در آرماتور طولی استفاده می شود اهمیت زیادی دارد. در ادامه مهمترین فرمول های محاسباتی آرماتور طولی و عرضی آورده شده است.

*** محاسبه آرماتور مورد نیاز برای فوندانسیون

طول میلگرد = طول محور (دو برابر طول کاور) – (دو برابر طول خم)

فرمول محاسبه وزن آرماتور : جهت محاسبه ی وزن، با تقسیم سایز میلگرد به توان ۲ بر عدد ۱۶۲ می توان وزن تقریبی را پیش بینی کرد. جهت محاسبه ی تعداد میلگرد محور عرضی باید فواصل را بررسی کرد و طبق تقسیم بندی‌های انجام شده مشخص شود که به چه تعداد مقطع عرضی نیاز است.

امیدواریم تا با مطالعه مقاله فوق با آرماتور طولی و عرضی به خوبی آشنا شده باشید و مطالب این مقاله در اجرای آرماتور طولی و عرضی در سازه‌های بتنی به شما کمک کند.