۱۰۰⚊ 
میلگرد؛ تعریف و کاربردهای آن
میلگردها محصولی فولادی با مقطع دایره هستند که درون بتن و برای افزایش استحکام بتن مورد استفاده قرار می گیرند. روش کار نیز به این صورت است که در قسمت هایی مانند ستون ها و تیرها که لازم است بتن ریزی انجام شود پیش از انجام کار یک اسکلت فولادی به وسیله ی میلگردهای عرضی و طولی ساخته شده و دور آن قالب بندی می شود. پس از انجام قالب بندی بتن داخل قالب ها ریخته می شود و میلگرد درون بتن محبوس می شود. به این ترتیب میلگردی که درون بتن است باعث افزایش استحکام کششی آن می شود.
تصویر شماره ۱ - ستون بتنی به همراه میلگرد
آنچه در این مقاله مطالعه خواهید کرد:
کاربرد میلگرد درسازه های بتنی
سازه هایی بتنی که با میلگرد مسلح شده اند جز پر کاربردترین سازه ها در کشور ما به شمار می آیند. اما چرا از میلگرد درون بتن استفاده می شود؟ استفاده از میلگرد درون بتن دلایل متعددی دارد. در واقع فولاد به دلیل ویژگی هایی که دارد یکی از بهترین گزینه ها برای استفاده داخل بتن است.
اولین دلیلی که از میلگرد درون بتن استفاده می شود مقاومت و استحکام بالایی آن در برابر نیروهای کششی ست. بتن با وجود استحکام فشاری بالایی که دارد در برابر نیروهای کششی نمی تواند مقاومت کند و به سرعت دچار ترک و تخریب می شود. اما فولاد بر خلاف بتن از مقاومت کششی بسیار بالایی برخوردار است و می تواند به خوبی این نقص بتن را جبران کند.
از طرف دیگر ضریب انبساط حرارتی بتن و فولاد به هم نزدیک است. این باعث می شود در اثر تغییر دما هر دو ماده به یک اندازه منقبض یا منبسط شوند و تنشی بین آن ها ایجاد نشود. ضریب انبساط حرارتی فولاد برابر با 5-^10 * 1.2 و ضریب انبساط حرارتی بتن نیز 5-^10 * 1.3-1 می باشد که به هم نزدیک هستند.
از دیگر مواردی که می توان به آن اشاره کرد چسبندگی مناسب بین میلگرد و بتن است. میلگرد به خوبی به بتن می چسبد و لغزشی بین این دو وجود ندارد. البته برای افزایش درگیری میلگرد با بتن سطح آن را آجدار نیز می کنند. میلگردهایی که سطح آن ها دارای برجستگی ست به میلگرد آجدار مشهور هستند. در مقابل میلگردهای آجدار میلگرد ساده قرار دارد که سطحی صاف دارد و در ساختمان سازی کاربرد چندانی ندارد.
البته قرار گرفتن فولاد درون بتن به نفع میلگرد نیز هست چرا که میلگرد در معرض عوامل محیطی و شیمیایی به سرعت دچار زنگ زدگی و خوردگی می شود اما زمانی که توسط بتن محصور می شود تماس آن با عوامل خورنده کاهش می یابد. از طرف دیگر مقاومت میلگرد در اثر کاهش دما به شدت کاهش می یابد. اما بتن مانند پوششی اطراف میلگرد را می گیرد و این ضعف فولاد را جبران می کند. به عبارت دیگر با در کار هم قرار گرفتن بتن و فولاد لین دو بسیار به هم کمک می کنند و هر کدام نقص های دیگری را رفع می نماید و باعث به وجود آمدن یک ترکیب مناسب در ساخت و ساز می شود.
بیشتر مطالعه کنید: آیا استفاده از میلگرد زنگ زده درست است؟
حداقل و حداکثر میلگرد در بتن
در طراحی سازه های بتنی مانند ستون و تیر بتنی نحوه ی آرماتور گذاری درون آن ها یکی از مباحث مهم به شمار می آید. اینکه از چه میلگردی، چه گریدی، با چه فاصله ای و چه تعداد استفاده شود و حداقل و حداکثر تعداد میلگرد چقدر باشد از موارد مهمی ست که باید با دقت پاسخ داده شود.
همانطور که در قسمت قبل گفته شد وظیفه میلگرد تحمل نیروهایی ست که به سازه وارد می شود. به همین دلیل باید یک حداقلی رعایت شود تا آرماتور بتواند بارهای زنده و مرده را به خوبی تحمل کند و در اثر نیروهای وارد شده دچار شکست نشود. از طرفی اگر تعداد میلگردها را بیش از حد زیاد کنیم دو مشکل به وجود می آید. با توجه به اینکه میلگرد جز مصالح گرانقیمت است با این کار هزینه های پروژه را بسیار بالا برده ایم و از طرف دیگر افزایش تعداد میلگرد باعث می شود مقدار بتنی که درون سازه به کار می رود کاهش یابد و این نیز می تواند عاملی برای کاهش استحکام سازه در برابر نیروهای فشاری باشد.
تعیین مقدار میلگرد مورد استفاده و مقطع آن ها نیاز به محاسبات مهندسی دارد که توسط مهندس سازه و طبق ضوابط انجام می شود. یکی از این ضوابط نیز مربوط به تعداد میلگردهای مورد استفاده در ستون است.
محدودیت حداقل و حداکثر آرماتور در ستون
تعداد میلگردهای طولی که در بتن باید استفاده شود تابع ضوابط مشخصی است و نباید از یک تعداد حداقل و حداکثر کمتر یا بیشتر شود. در آیین نامه حداقل تعداد میلگرد طولی در اعضای فشاری مانند ستون برای تنگ بسته مستطیل و دایره برابر ۴ عدد و برای مثلث ۳ عدد و برای دور پیچ ۶ عدد مجاز می داند. فاصله ی بین میلگردها نیز باید به گونه ای باشد که بتن به راحتی بتواند درون آنها نفوذ کند و فضای بین میلگردها را بپوشاند.
مقدار میلگردهایی که در ستون استفاده می شود نباید از ۱ درصد مساحت سطح مقطع ستون کمتر و از ۸ درصد مساحت سطح مقطع بتن بیشتر باشد.
پس برای محاسبه ی تعداد میلگرد های به کار رفته در یک ستون بتنی باید سطح مقطع ستون و همچنین سطح مقطع میلگردهای به کار رفته در ستون را به دست آوریم. به عنوان مثال ستونی که هر ضلع آن ۵۰ سانتیمتر طول دارد مساحت سطح مقطع آن برابر ۰.۲۵ متر مربع می باشد.
بنابراین
۰.۸ ٪ مساحت ستون > مساحت میلگردهای طولی داخل بتن > ۰.۱ ٪ مساحت ستون
0.0025 = 0.25 * 0.01
0.02 = 0.25 * 0.8
حال باید مساحت میلگردهای طولی که درون بتن به کار رفته است را محاسبه کنید. فرض کنید ۱۸ میلگرد با قطر ۲۰ میلیمتر درون یک ستون به کار رفته است. مساحت سطح مقطع کل میلگردهایی که درون این ستون استفاده شده است از رابطه زیر محاسبه می شود.
متر مربع 0.005 = 0.01 به توان ۲ * 3.14 * 18
بنابراین مساحت سطح مقطع کل میلگردهای طولی که در این ستون استفاده شده است ۰.۰۰۵ مترمربع است. حال این مقدار را در رابطه ای که برای حداقل و حداکثر مساحت میلگردهای طولی داخل بتن گفته شد قرار می دهیم.
0.02 > 0.005 > 0.0025
همانطور که مشاهده می کنید تعداد ۱۸ میلگرد ۲۰ درون یک ستون با عرض ۵۰ سانتیمتر در محدوده ی مجاز قرار دارد.
بیشتر مطالعه کنید: تعداد میلگرد در ساختمان دو طبقه