میلگرد حرارتی تنشهای ناشی از جمعشدگی و حرارت بتن را خنثی میکند و در واقع با جلوگیری از انبساط و انقباض بتن جلوی ترک خوردن آن را میگیرد. در این مقاله به معرفی میلگرد حرارتی، کاربردها و دیگر موارد مهم در رابطه با آن خواهیم پرداخت.
میلگرد حرارتی چیست؟
میلگرد های حرارتی در تولید و مواد اولیهی ساخت تفاوتی با دیگر میلگردها ندارند و در واقع زمان و مکان استفاده از آنهاست، که میلگرد های حرارتی را از دیگر میلگردها متمایز ساخته است. در سازههایی که سقف آنها از تیرچه بلوک است، بعد از بتنریزی و در زمان سفت شدن آن، بتن به دلیل انبساط دچار ترکخوردگی سطحی و عمقی میشود. مهندسان برای حل این مشکل از میلگرد حرارتی سقف استفاده میکنند که کاربرد و سبک قرارگیری آنها با دیگر میلگردها متفاوت است.
از اصلیترین نقاط منفی سقف تیرچه بلوک ترک خوردن بتن است. بتن بعد از از دست دادن رطوبت خود دچار انقباض میشود، نتیجهی این انبساط و انقباض ترک خوردن بتن است. میلگرد حرارتی، یا میلگرد افت و حرارت، در زمان هیدراسیون بتن با آن درگیر میشود و جلوی انبساط و انقباض بیش از حد آن را میگیرد، و در نتیجه از ترک خوردگی و ریزش آن جلوگیری میکند.
ضوابط ميلگرد حرارتي مورد استفاده برای سقف تیرچه بلوک
برای اینکه ميلگرد حرارتي کارایی لازم را داشته باشند، میبایست قبل و حین اجرای آن به نکات ذکر شده در استانداردها و آییننامهها توجه کرد. برای انتخاب میلگرد حرارتی سقف تیرچه بلوک باید نکات زیر را رعایت کرد:
نوع میلگرد
گفتیم که میلگردهای حرارتی همان میلگردهای معمولی هستند. بنابراین در اجرای آن از انواع میلگرد، مثل میلگرد کلاف، میتوان استفاده کرد. اما چون لازم نیست که میلگرد بار کششی سقف را تحمل کند، بنابراین نیازی به استفاده از میلگرد آجدار نیست و برای کاهش هزینهها بهتر است از میلگرد ساده استفاده شود.
سایز میلگرد
بر اساس نشریه شماره 94 سازمان مدیریت، قطر آرماتور جمع شوندگی و حرارت برای فولاد نرم باید حداقل 5 میلیمتر و برای فولاد سخت و نیمسخت باید حداقل 4 میلیمتر باشد. همچنین طبق نشریه 543 سازمان مدیریت، قطر آرماتور افت و حرارت باید حداقل 6 میلیمتر باشد.
سطح مقطع میلگرد
مطابق ضوابط تعیین شده سطح مقطع میلگرد حرارتی باید حداقل 1.25 در هزار سطح مقطع دال بالایی در امتداد تیرچه و 1.75 در هزار سطح مقطع دال بالایی در جهت عمود بر امتداد تیرچه است.
فواصل میلگرد های حرارتی
فاصله آرماتور افت و حرارت از هم نباید بیشتر از 500 میلیمتر و یا بیشتر از 5 برابر ضخامت دال باشد. بنابرای براساس بند 2-3-2-5 نشریه 543، حداکثر فاصلهی میلگرد های حرارتی از هم نباید بیش از 250 میلیمتر باشد.
وزن آرماتور افت و حرارت
معرفی انواع میلگرد حرارتی
میلگرد حرارتی بسته به شرایط پروژه، نوع سازه و محیط اجرا، در مدلها و حالتهای مختلفی مورد استفاده قرار میگیرد. این تفاوتها باعث شده بتوان آن را از چند جنبه مهم دستهبندی کرد؛ از جمله نوع آلیاژ، شکل عرضه، محل کاربرد در سازه، سایز و حتی شرایط محیطی. در جدول زیر انواع میلگردهای حر ارتی را به صورت مختصر آوردهایم تا در ادامه به بررسی بیشتر هر مورد بپردازیم.
| معیار دسته بندی | نوع 1 | نوع 2 | نوع 3 | نوع 4 |
| جنس و نوع آلیاژ | میلگرد ساده (A1) | میلگرد آجدار (A2، A3) | میلگرد ضد زنگ | میلگرد پوششدار (اپوکسی/گالوانیزه) |
| شکل عرضه | میلگرد شاخهای | میلگرد کلاف | — | — |
| سایز و قطر | ۴ تا ۸ میلیمتر | بیش از ۸ میلیمتر | — | — |
| محل کاربرد در سازه | دال یک طرفه | دال دوطرفه | دیوار برشی و دیافراگم | فونداسیون (پی) |
| نحوه اجرا | شبکهای (مشبندی) | تک میلگردی | — | — |
| شرایط محیطی | مناطق معمولی | مناطق زلزلهخیز | محیطهای مرطوب | محیطهای صنعتی و خورنده |
انواع میلگرد حرارتی بر اساس جنس و آلیاژ
این دسته بندی به نوبه خود نیز دارای زیر دستههایی است که میلگردهای حرارتی را براساس جنس و آلیاژی که از آن ساخته شدند گروه بندی میکند.
میلگرد ساده (A1)
میلگردهای ساده به دلیل سطح صاف و انعطافپذیری بالا، گزینهای مناسب برای کنترل ترکهای سطحی بتن هستند. این نوع میلگرد معمولاً در سایزهای پایین استفاده شده و بیشتر در پروژههای سبک یا بخشهایی که تنش زیادی وجود ندارد، به کار میرود. از نظر اقتصادی نیز انتخاب مقرونبهصرفهای محسوب میشود.
میلگرد آجدار (A2 و A3)
میلگردهای آجدار به دلیل داشتن برجستگی روی سطح، چسبندگی بهتری با بتن دارند و عملکرد مقاومتری ارائه میدهند. به همین دلیل در دالهای بزرگ، پروژههای صنعتی یا سازههایی که تحت تنش بیشتری هستند، کاربرد بیشتری دارند. استفاده از این نوع میلگرد میتواند دوام بتن را در بلندمدت افزایش دهد.
میلگرد فولادی ضد زنگ (Stainless Steel)
در محیطهایی که رطوبت بالا یا شرایط خورنده وجود دارد، استفاده از میلگردهای ضد زنگ توصیه میشود. این میلگردها در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارند و باعث افزایش طول عمر سازه میشوند. هرچند هزینه بالاتری دارند، اما در پروژههای خاص کاملاً توجیهپذیر هستند. در برخی پروژهها از میلگردهای با پوشش اپوکسی یا گالوانیزه نیز به عنوان جایگزین اقتصادیتر برای میلگرد ضد زنگ استفاده میشود.
انواع میلگرد حرارتی بر اساس شکل عرضه
همچنین میلگردهای حرارتی را براساس اینکه به چه شکل بسته بندی شده باشند نیز طبقه بندی میکنند.
میلگرد شاخهای
رایجترین نوع عرضه میلگرد، بهصورت شاخهای است. این مدل به دلیل سادگی در حملونقل، برش و اجرا، در اغلب پروژههای ساختمانی استفاده میشود و نیازی به تجهیزات خاص ندارد.
میلگرد کلاف
میلگردهای کلاف بیشتر در پروژههای بزرگ یا زمانی که حجم مصرف بالا باشد، کاربرد دارند. این نوع میلگرد فضای کمتری اشغال کرده و امکان استفاده پیوسته و سریعتر را فراهم میکند، به خصوص در اجرای شبکههای آرماتوری گسترده.
انواع میلگرد حرارتی بر اساس محل کاربرد در سازه
یکی از مهمترین نوع دسته بندی میلگردهای حرارتی، محل کاربرد آنها در سازه است. در ادامه هر کدام را بررسی خواهیم کرد.
دالهای یک طرفه
در دالهای یکطرفه، میلگردهای حرارتی معمولاً در راستای عمود بر تیرچهها و به صورت افقی قرار میگیرند تا تنشهای ناشی از جمع شدگی بتن را کنترل کنند. این نوع دال بیشتر در سازههای سبک تا نیمه سنگین دیده میشود.
دالهای دوطرفه
در دالهای دوطرفه که بار به دو جهت منتقل میشود، میلگردهای حرارتی در هر دو راستا اجرا میشوند. این موضوع باعث توزیع یکنواخت تنش و افزایش مقاومت سازه در برابر ترک خوردگی میشود.
دیوارهای برشی و دیافراگمها
در دیوارهای برشی و دیافراگمها، استفاده از میلگرد حرارتی به بهبود رفتار سازه در برابر تغییرات دما و تنش کمک میکند. این میلگردها معمولاً به صورت شبکهای (افقی و عمودی) اجرا میشوند تا از ایجاد ترک جلوگیری شود.
فونداسیون (پیهای سطحی و گسترده)
در فونداسیونها، بهویژه پیهای گسترده و شناور، میلگرد حرارتی نقش مهمی در کنترل ترکهای ناشی از جمعشدگی و افزایش یکپارچگی بتن دارد. استفاده صحیح از این آرماتورها میتواند دوام پی را به شکل قابل توجهی افزایش دهد.
انواع میلگرد حرارتی بر اساس سایز و قطر
یکی دیگر از روشهای دسته بندی میلگردها براساس سایز و قطر آنها است که معمولا در دو دسته قرار میگیرند.
سایز ۴ تا ۸ میلیمتر
این بازه، متداولترین سایز برای میلگردهای حرارتی است و در اکثر پروژههای ساختمانی مورد استفاده قرار میگیرد. انتخاب سایز دقیق به ضخامت دال و شرایط طراحی بستگی دارد.
سایز بالاتر از ۸ میلیمتر
در پروژههایی که نیاز به مقاومت بیشتر وجود دارد یا ضخامت دال زیاد است، ممکن است از میلگردهای با قطر بالاتر استفاده شود. البته این مورد باید حتماً بر اساس محاسبات مهندسی انجام شود.
انواع میلگرد حرارتی بر اساس شرایط محیطی و نوع پروژه
علاوه بر مواردی که ذکر شد، شرایط محیطی، آب و هوایی و نوع پروژه نیز در دسته بندی انواع میلگردهای حرارتی تاثیر گذار خواهد بود.
مناطق زلزلهخیز
در مناطق با لرزهخیزی بالا، میلگردهای حرارتی باید توانایی جذب انرژی و کنترل ترکهای ناشی از تنشهای دینامیکی را داشته باشند. در این شرایط، نحوه اجرا و آرایش میلگردها اهمیت بیشتری پیدا میکند.
محیطهای مرطوب یا صنعتی
در فضاهایی که در معرض رطوبت، مواد شیمیایی یا شرایط خورنده هستند، استفاده از میلگردهای ضد زنگ یا پوششدار (اپوکسی/گالوانیزه) توصیه میشود. این کار از خوردگی میلگرد و کاهش عمر سازه جلوگیری میکند.
میلگرد حرارتی در انواع سقف
میلگرد های حرارتی به صورت چپ و راستی و در یک سوم بالایی ضخامت دال بتنی نصب میشوند. کاربرد و نحوه اجرای میلگرد های حرارتی برای هر نوع سقف متفاوت است. در این قسمت به طور مختصر به این موضوع خواهیم پرداخت:
میلگرد حرارتی در سقف تیرچه بلوک
آرماتور افت و حرارت در سقف عرشه فولادی
برخی ساختمانهای اسکلت فلزی از سقف عرشه فولادی ساخته شدهاند. میلگردهای حرارتی در این سقفها به صورت شبکهای هستند و فاصله آرماتورهای آن به طور دقیق توسط مهندسین محاسبه شده است.
میلگردهای حرارتی در سقف اسکلت بتنی
در ساختمانهای با سقف اسکلت بتنی، پس از نصب ورقهای فولادی، میلگردهای حرارتی نصب میشوند. میلگردهای حرارتی باعث میشوند که حرارت در سقفةای اسکلت بتنی تقسیم و تنظیم شوند و در نتیجه جلوی ترک خوردگی بتن در اثر انبساط و انقباض را میگیرند.
دیوار حائل و آرماتور حرارتی
میتوان در دیوارهای حائل هم از آرماتورهای حرارتی استفاده کرد تا عوارض ناشی از حرارت در این دیوارها کاهش پیدا کند. همانطور که نحوه اجرای میلگرد بستر هم به صورت افقی و هم به صورت عمودی است، آرماتور حرارتی در دیوار حائل را هم میتوان هم عمودی و هم افقی اجرا کرد. البته ترجیح بیشتر مهندسین بر اجرای افقی میلگردها است. در صورت اجرای افقی آرماتور حرارتی، آنها باید 25 درصد دیوار حائل را پوشش دهند و در صورت اجرای عمود، باید 15 درصد دیوار حائل را پوشش دهند.
بستن میلگرد حرارتی در سقف
همانطور که پیشتر اشاره کردیم برای بستن میلگرد حرارتی باید یا از جوش سر و یا از مفتول استفاده کرد. و از نظر سازمان نظام مهندسی استفاده از جوشکاری برای بستن آنها ممنوع است. چرا که به علت کمبود کربن در ترکیب آنها، جوش به سرعت میشکند. در صورت استفاده از مفتول برای بستن میلگردها میتوان این کار را به دو صورت انجام داد:
روش ضربدری
برای بستن میلگردها با سیم مفتول به روش ضربدری، میلگردها روی هم قرار میگیرند و مفتول از بالا و پایین آنها به شکل ضربدری رد میشود. سپس دو انتها سیم دور هم پیچید میشود و اضافهی آن با انبر برید میشود.
روش کراواتی
در این روش نیز مثل روش پیشین آرماتورها روی یکدیگر قرار داده میشوند. برای بستن میلگردها به روش کراواتی ابتدا سیم مفتول از از زیر میلگرد پایینی به بالا آورده و دور میلگرد بالایی پیچیده میشود، سپس دوباره به زیر میلگرد پایینی برده میشود و مانند کراوات گره میخورد.
معایب میلگرد حرارتی و روشهای جایگزین آن
به عقیده برخی مهندسان استفاده از میلگردهای حرارتی تنها باعث افزایش هزینه و اتلاف وقت و انرژی میشود. چرا که دیده شده در موردی علیرغم استفاده از میلگردهای حرارتی، سقف دچار ترک و ریزش شده است. به همین دلیل نیز به جای میلگردهای حرارتی استفاده از فوق روان کنندهها، بتن الیافی یا کم کردن نسبت آب به سیمان پیشنهاد میشود.
| روش | کارکرد |
| استفاده از فوق روان کننده | با افزایش روانی بتن از ترکخوردگی جلوگیری میکند |
| استفاده از بتن الیافی | مانند میلگردهای حرارتی عمل کرده و مقاومت بتن را افزایش میدهند |
| کم کردن نسبت آب به سیمان | ملات سفتتر و کمتر دچار ترکخوردگی میشود |
جمعبندی
میلگرد حرارتی با قرارگیری در بتن سقف از ترکخوردگی آن در اثر انبساط و انقباض جلوگیری میکنند. میلگردهای حرارتی را در انواع سقفهای تیرچه بلوک، عرشه فولادی، اسکلت بتنی و در دیوار حائل میتوان استفاده کرد. این آرماتورها معمولا به شکل شبکهای و با جوش سرد یا مفتول به هم وصل میشوند. در صورت استفاده از مفتول برای وصل کردن آنها، مفتول به شکل ضربدری یا کراواتی گره میخورد. به عقیده برخی مهندسین استفاده از میلگرد حرارتی جوابگو نبوده و باید از روشهای جایگزین آن استفاده کرد.
