میلگرد در سایزهای مختلف با قطرهای متفاوت تولید می‌شود و به همین دلیل سطح مقطع میلگرد ها با یکدیگر تفاوت دارد. دانستن مقاطع میلگرد از این نظر حائز اهمیت است که میزان باری که هر میلگرد می‌تواند تحمل کند، به اندازه‌ی آن بستگی دارد، و میزان مقاومت سازه نیز به میزان باری که میلگردها می‌توانند تحمل کنند بستگی دارد. در ادامه ضمن معرفی سطح مقطع میلگرد و نحوه محاسبه آن، به سطح مقطع معادل میلگرد نیز می‌پردازیم.
سطح مقطع میلگرد چیست؟
دلیل استفاده از میلگرد در بتن، افزایش مقاومت بتن و در نتیجه افزایش مقاومت ساختمان است. بتن به تنهایی نمی‌تواند در برابر بارهای کششی وارده به ساختمان مقاومت کند. برای حل این مشکل و بالا بردن مقاومت کششی ساختمان و رفع شکنندگی آن، از میلگردها استفاده می‌شود. میلگرد همچنین مقاومت سازه را در برابر رطوبت و آتش‌سوزی بالا می‌برد.
اما نکته مهم در استفاده از میلگردها این است که از چه سایز میلگرد و چه مقدار میلگردی باید استفاده کرد. محاسبه‌ی این مقادیر بستگی به آن دارد که قرار است میلگردها چه مقدار باری را تحمل کنند. دانستن سطح مقطع میلگرد کمک می‌کند تا بتوانیم وزن آن و میزان باری که می‌تواند تحمل کند را به دست آوریم.
جدول سطح مقطع میلگرد
از راحت‌ترین روش‌های به دست آوردن سطح مقطع میلگردها مراجعه به جدول اشتال است. جدول اشتال راهنمایی برای مهندسان است که اطلاعات کاملی نظیر سطح مقطع، وزن واحد طول، شعاع ژیراسیون، گشتاور مقاوم و غیره در مورد مقاطع فولادی مختلف کاربردی در ساختمان، مانند میلگردها، را در خود جای داده است. جدول سطح مقطع میلگرد همان جدول اشتال است که می‌توانید در زیر آن را ببینید. در جدول زیر اطلاعات مربوط به سطح مقطع (A)، وزن واحد طول (G)، محیط (P)، ممان اینرسی (I) و گشتاور مقاوم (W) سایزهای پرکاربرد در ایران را می‌توانید مشاهده کنید.
| d | A | G | P | I | W |
| 6 | 0.283 | 0.222 | 1.885 | 0.0064 | 0.021 |
| 8 | 0.503 | 0.395 | 2.513 | 0.0201 | 0.050 |
| 10 | 0.785 | 0.617 | 3.142 | 0.0491 | 0.098 |
| 12 | 1.13 | 0.888 | 3.770 | 0.1018 | 0.170 |
| 14 | 1.54 | 1.21 | 4.398 | 0.1886 | 0.269 |
| 16 | 2.01 | 1.58 | 5.027 | 0.3217 | 0.402 |
| 18 | 2.54 | 2.00 | 5.655 | 0.5153 | 0.573 |
| 20 | 3.14 | 2.47 | 6.283 | 0.7854 | 0.785 |
| 22 | 3.80 | 1.98 | 6.912 | 1.1499 | 1.050 |
| 24 | 4.52 | 3.55 | 7.540 | 1.6286 | 1.360 |
| 25 | 4.91 | 3.85 | 7.854 | 1.9175 | 1.530 |
| 26 | 5.31 | 4.17 | 8.168 | 2.2432 | 1.730 |
| 28 | 6.16 | 4.83 | 8.796 | 3.0172 | 2.160 |
| 30 | 7.07 | 5.55 | 9.425 | 3.9761 | 2.650 |
| 32 | 8.04 | 6.31 | 10.053 | 5.1472 | 3.220 |
محاسبه سطح مقطع میلگرد
محاسبه سطح مقطع میلگرد کمک می‌کند تا دیگر پارامترهای مربوط به میلگرد، مثل وزن آن، را بتوانیم به دست آوریم. سطح مقطع همان سطح دایره‌ای شکل است که در صورت برش دادن میلگرد آن را می‌بینیم. بنابراین برای محاسبه سطح مقطع کافی است مساحت دایره را حساب کنیم. برای این کار نیز باید قطر میلگرد را داشته باشیم.
فرمول محاسبه سطح مقطع میلگرد مانند همان فرمول محاسبه مساحت دایره است. برای محاسبه سطح مقطع، قطر میلگرد را بر 2 تقسیم می‌کنیم تا شعاع میلگرد به دست آید. سپس شعاع را به توان دو می‌رسانیم و در عدد پی ضرب می‌کنیم.
سطح مقطع میلگرد = πr2
برای مثال نحوه محاسبه سطح مقطع میلگرد به قطر 12 به این شکل است:
6*6*3.14= 113.04
اندازه‌گیری سطح مقطع میلگرد
تا اینجا نحوه اندازه‌گیری سطح مقطع میلگرد را یاد گرفتیم. و فهمیدیم که در محاسبه سطح مقطع، به اندازه قطر میلگرد نیز احتیاج داریم. اما اگر قطر آن را نداشتیم چه؟ در این حال می‌توانیم به کمک یکی از روش‌های زیر قطر میلگرد را برای به‌دست آوردن سطح مقطع آن حساب کنیم: (تمامی موارد مهم در مورد سایز میلگرد در مقاله دیگری توضیح داده شده‌اند)
کولیس
کولیس را می‌توان از نظر ظاهری به آچار فرانسه تشبیه کرد. برای اندازه‌گیری میلگرد آن را بین دو زبانه‌ی کولیس می‌گذارند و زبانه‌ها را می‌بندند. با به دست آورد قطر از روی کولیس، می‌توان سطح مقطع میلگرد را نیز حساب کرد.
شابلون
شابلون‌ها به‌طور اختصاصی برای اندازه‌گیری سایز میلگردها طراحی شده‌اند و انواع مختلفی دارند. یک نوع از این شابلون‌ها دارای فرورفتگی‌هایی با ابعاد مختلف است که هر کدام از آن‌ها که دقیقا اندازه میلگرد بود، سایز میلگرد را نشان می‌دهد. با داشتن این عدد و از طریق فرمولی که در بالا گفته شده بود، می‌توان سطح مقطع میلگرد را به‌دست آورد.
معادل سازی سطح مقطع میلگرد
قطر میلگردهایی که قرار است در ساختمان استفاده شوند، بیش از شروع کار در محاسبات مشخص می‌شود. اما آیا می‌توان اگر میلگردی تمام شده بود یا میلگرد با سایز مورد نظر در دسترس نبود، به جای آن از میلگرد با سایز دیگری استفاده کرد؟ از آن‌جا که هر سایز میلگرد، طول مهاری و طول اورلپ مخصوص به خود و تنش تسلیم متفاوتی دارد، جایگزین کردن میلگردها با هم نیازمند محاسباتی دقیق است و به اجازه‌ی مهندس طراح احتیاج دارد.
محاسبه سطح مقطع معادل میلگرد
برای محاسبه سطح مقطع معادل میلگرد می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:
سطح مقطع میلگرد معادل در نقشه = سطح مقطع میلگرد در نقشه × تعداد میلگرد در نقشه
برای مثال اگر طبق نقشه ساختمانی باید از 10 میلگرد سایز 20 برای آن استفاده کرد، ولی میلگرد 20 در دسترس نباشد، و بخواهیم از میلگرد 25 استفاده کنیم، تعداد میلگردهای سایز 25 را به این صورت به دست می‌آوریم:
سطح مقطع میلگرد در نقشه: 3.14*0.10*0.10 = 0.0314
سطح مقطع میلگرد معادل: 12.5*12.5*3.14 = 4.91
تعداد میلگرد معادل: 0.0314/4.91 = 6.4 عدد ~ 7 عدد میلگرد سایز 25 لازم است
فواید استفاده از سطح مقطع میلگرد معادل
معادل سازی سطح مقطع میلگرد گاهی اوقات به کاهش مقدار پرت میلگرد کمک می‌کند. البته برای انجام این کار باید اطلاعات کافی در مورد میلگردها و نحوه انجام محاسبات مربوط به این کار را بلد باشید. برای مثال از جمله مواردی که در هنگام انجام این محاسبات باید به آن دقت کنید، رعایت کمترین و بیشترین فاصله مجاز برای میلگردها طبق آیین مقررات ملی ساختمان است.
طبق آیین نامه مقررات ملی ساختمان، کمترین فاصله مجاز بین دو میلگرد موازی در یک سفره، نباید از هیچ کدام از این موارد کمتر باشد: قطر میلگرد بزرگتر، 25 میلی‌متر و 1.33 برابر قطر اسمی بزرگترین سنگدانه بتن. فاصله میلگردهای طولی نیز از این مقادیر نباید کمتر باشد: 40 میلی‌متر، 1.5 برابر قطر بزرگترین میلگرد و 1.33 برابر قطر اسمی بزرگترین سنگدانه.
نکات مهم در معادل‌سازی سطح مقطع میلگرد
- در هر قسمت از نقشه اجرایی سازه که استفاده از میلگرد ذکر شده، حتما باید از میلگرد استفاده شود؛ چه با ابعادی که در نقشه آمده و چه در صورت امکان با میلگرد معادل.
- در هنگام معادل‌سازی سطح مقطع میلگرد، می‌بایست به تنش جاری شدن آن دقت کنید. تنش جاری شدن میلگرد عبارت است از تغییر شکل دائمی میلگرد در پاسخ به نیروهای کششی. و اگر چنین اتفاقی برای میلگردهایی که در سقف یا دیوار هستند بیفتد، می‌تواند باعث خرابی‌های جدی شود.
- اگر می‌خواهید از معادل سازی سطح مقطع میلگرد استفاده کنید باید مفاد ماده نهم قانون مقررات ملی ساختمان را رعایت کنید و حداقل فواصل و تعداد میلگردها را در نظر بگیرید.
- استفاده از معادل سازی سطح مقطع میلگرد حتما می‌بایست ضمن مشورت با مهندس ناظر پروژه انجام شود.
- در صورت استفاده از مقاطع معادل، طرز چینش میلگردها، نحوه نصب سنجاق‌ها و اتصال‌ها و نحوه قرارگیری آرماتورهای معتدل را در نظر بگیرید. و همچنین به نحوه قرارگیری ستون و کاور آن هم دقت کنید.
کلام آخر
سطح مقطع میلگرد از پارامترهای مهم آن به شمار می‌رود. دانستن سطح مقطع در محاسبه وزن میلگردها به ما کمک می‌کند. و با دانستن وزن میلگردها و مقدار باری که می‌توانند محاسبه کنند، می‌توانیم مقدار میلگرد مورد نیاز برای ساختمان را محاسبه کنیم. همچنین از طریق معادل سازی سطح مقطع میلگرد، می‌توان در صورت در دسترس نبودن میلگرد با سایز مورد نظر از میلگرد با سایزهای دیگر استفاده کرد.
دیدگاه دیگران راجب این مطلب
2 دیدگاه
واقعا فرمول عالی و راحتی بود سپاس فراوان
واقعا فرمول عالی و راحتی بود سپاس فراوان