آرماتور فشاری چیست و چه کاربردهایی دارد + فیلم

میلگرد فشاری دسته‌ای از میلگردها هستند که در المان‌های بتنی از جمله ستون‌ها به کار رفته و در تحمل نیروهای فشاری به بتن کمک می‌کنند. به دلیل محصور شدگی میلگردها در بتن و جلوگیری از کمانش آن‌ها، ظرفیت باربری میلگردها در فشار افزایش می‌یابد. در این مطلب نکاتی را در مورد آرماتور فشاری بیان خواهیم کرد که قطعاً به دردتان خواهد خورد. هم‌چنین مواردی را که در مورد وصله میلگرد فشاری و طول گیرایی و مهاری آن نیز باید بدانید، همراه با فیلم گفته شده است.

تعریف آرماتور

پیش از خواندن ادامه مطلب با مشاهده فیلم زیر، این مقاله را با دید بهتری بخوانید.

یکی از عوامل بسیار مؤثر در استحکام سازه‌های بتنی استفاده از آرماتورهای فولادی یا همان میلگرد در کنار بتن است تا مقطع حاصل ضعف‌های یکدیگر را پوشش داده و ظرفیت باربری کششی و فشاری مقطع معادل افزایش یابد.

مقاومت کششی و برشی پایین بتن را آرماتور جبران می‌کند.

بتن نیز به دلیل محصور کردن آرماتورها و جلوگیری از کمانش آن‌ها مقاومت فشاری آرماتورها را افزایش می‌دهد.

در مجموع آرماتورها مقاومت فشاری و کششی سازه را افزایش داده و باعث استحکام آن در برابر تنش‌های مختلف می‌شوند.

در امر آرماتوربندی، آرماتور یا میلگردهای مختلفی با توجه به کاربردشان وجود دارند. در ادامه این مقاله به کاربرد آرماتور فشاری خواهیم پرداخت و هم‌چنین به سوالات مختلفی مانند ” آرماتور فشاری چیست ” و ” طول گیرایی و مهاری میلگرد فشاری چه قدر است ” نیز پاسخ خواهیم داد.

فشار چیست؟

همه ما معنا و مفهوم فشار را می‌شناسیم اما از نظر علمی، زمانی که یک جسم تحت نیروی وارد شده دچار کاهش طول شود؛ آن گاه نوع نیروی وارده، فشاری است. 

فشار حاصل تقسیم نیرو بر واحد سطح است. یعنی هرچه نیرو بیشتر و سطحی که نیرو به آن وارد می شود کمتر باشد فشار بیشتری به جسم اعمال می‌شود.

هر گاه مصالح ساختمانی یا سازه‌ای بتوانند در مقابل نیروهای فشاری از خود تحمل نشان دهند، به آن میزان که مقاومت می‌کنند، مقاومت فشاری گفته می‌شود.

زمانی که مقدار فشار وارد شده بیشتر از مقاومت فشاری ماده باشد، آن ماده از بین خواهد رفت یا به عبارتی منهدم خواهد شد.

میلگرد فشاری چیست ؟

همانطور که می‌دانید بتن مقاومت خوبی در مقابل فشار از خود نشان می‌دهد؛ به عبارتی می‌توان گفت که بتن اکثر نیروهای فشاری را تحمل می‌کند.

اما بعضی از اوقات سطح بتن نمی‌تواند نیروهای فشاری را به تنهایی تحمل کند یا بتن انتخابی در ابعاد کوچک است؛ در این مواقع از میلگرد های فشاری استفاده می‌شود.

میلگردهایی که جهت افزایش مقاومت کششی در بتن به کار برده شدند، مقاومت فشاری مقطع بتنی را نیز افزایش می‌دهند.

میلگرد فشاری در تیر ، قسمتی از نیروی فشاری را تحمل می‌کند. این میلگردها به طور عمده در ناحیه فشاری که نزدیک سطح آزاد بتن است قرار می‌گیرند. در ناحیه بالای تار خنثی، حداقل میلگرد های فشاری براساس استاندار مربوط قرار داده می‌شود.

سطح مقطع این میلگرد های فشاری در تیر ، در مقاطع مختلف بر اساس محاسبه تعیین می‌شود.

در تیرهای یکسره که روی چند تکیه‌گاه قرار دارند، ناحیۀ کشش و فشار در تیرها تغییر می‌کند.

برای مثال طبق عکس زیر در اثر بار وارد شده از سمت بالا، تیر در قسمت پایین وسط دهانه کشیده و در قسمت بالا فشرده می‌شود؛ اما شرایط در تکیه‌گاه‌ها برعکس است. تیر در قسمت بالایی کشیده و در قسمت پایین فشرده می‌شود.

پس می‌توان نتیجه گرفت در مقاطع مختلف بتنی، مقدار میلگردها متناسب با نیروی کششی وارد به هر مقطع تیر تغییر کند.

البته این تغییرات گاهی با افزایش یا کاهش میلگردهای راستا و در مواردی با تغییر محل یک میلگرد، از پایین به بالا و یا از بالا به پایین تأمین می‌شود.

از سایر فواید میلگرد فشاری می‌توان به نکات زیر اشاره کرد:

وصله میلگرد فشاری

وصله میلگردها را به طور کلی می‌توانیم به ۴ دسته تقسیم کنیم:

وصله پوششی

وصله اتکایی

وصله جوشی

وصله مکانیکی

برای آشنایی بیشتر با وصله‌ها، پیشنهاد می‌کنم مطلب ” تمامی روش های وصله آرماتورها | کوپلینگ ، فورجینگ ، اورلپ و اتکایی“ را از دست ندهید!

وصله آرماتور فشاری ، قوانین و ضوابط خاص خودش را دارد که در ادامه برایتان گفته‌ایم.

وصله پوششی میلگردهای آجدار در فشار

 طول وصله‌ های پوششی میلگردهای آجدار به هنگام فشار، برای میلگردهایی که قطر کوچک‌تر یا برابر با ۳۴ میلی‌متر دارند به صورت زیر حساب می‌شود:

برای میلگردهایی که تنش تسلیم کمتر یا برابر با ۴۲۰ مگاپاسکال دارند، برابر با ۰٫۰۷۱f_y d_b است.

برای میلگردهایی که تنش تسلیم‌شان بیشتر از ۴۲۰ مگاپاسکال است، برابر با d_b(0.13f_y-24) است.

حتماً در نظر داشته باشید که این طول هرگز نباید کمتر از ۳۰۰ میلی‌متر باشد.

 برای وصله‌های پوششی میلگردهایی که دارای قطرهای متفاوت در فشار هستند، طول وصله نباید از هیچ یک از مقادیر زیر کمتر باشد:

۱) طول گیرایی در فشار

برای میلگردها با قطر بزرگ‌تر باید بر اساس ضابطه طول گیرایی میلگرد فشاری ، که در بخش بعدی این مقاله نوشته شده است حساب شود.

۲) طول وصله پوششی در فشار

برای میلگردهایی که قطر کوچک‌تر دارند، باید طبق ضابطه اول این قسمت محاسبه شود.

وصله اتکایی میلگردهای آجدار در فشار

 برای میلگردهایی که‌ فقط تحت فشار هستند، انتقال فشار به صورت اتکایی بین دو میلگرد، در انتهای برش داده شده عمود بر امتداد میلگردها مجاز است.

دو میلگرد وصله شده باید به روش مناسب همانند استفاده از طوقه گوه‌دار، به صورت هم محور نگه داشته شده باشند.

 استفاده از وصله اتکایی تنها در اعضایی مجاز است که دارای خاموت بسته، تنگ، دورپیچ و یا دورگیر هستند.

برای اینکه در مورد خاموت بیشتر بدانید به مقاله “خاموت چیست ؟|کاربرد و انواع خاموت + همراه مراحل ساخت“ مراجعه کنید.

 انتهای میلگردها باید در سطحی صاف عمود بر امتداد میلگرد با انحراف حداکثر ۱٫۵ درجه باشد و دو میلگرد باید به صورتی متصل شوند که اختلاف امتداد دو میلگرد از ۳ درجه بیشتر نباشد.

وصله مکانیکی و جوشی میلگردهای آجدار در کشش و فشار

 استفاده از وصله‌های جوشی بیشتر برای میلگردهایی که دارای قطر ۲۰ میلی‌متر و یا بیشتر هستند، پیشنهاد می‌شود.

 در وصله‌های جوشی برای میلگردهایی که دارای قطر زیادی هستند، استفاده از اتصال سر‌به‌سر مستقیم با جوش نفوذی الویت دارد.

 جوش میلگردها در وصله‌های جوشی باید الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان را تأمین کند.

برای مطالعه بیشتر در مورد جوش فورجینگ به مقالات “جوش فورجینگ چیست و چگونگی اجرای آن“ و “چگونگی اجرای جوشکاری فورجینگ و ضوابط آن“ مراجعه کنید.

 در وصله‌های مکانیکی انتقال نیرو از طریق غلاف اتکایی، کوپلر، غلاف کوپل کننده و غیره انجام می‌شود.

 برای تأمین پوشش بتنی کافی بر روی میلگرد، اثر افزایش ابعاد میلگرد ناشی از وصله مکانیکی باید در نظر گرفته شود.

وصله مکانیکی یا جوشی باید قادر به انتقال تنشی حداقل برابر با ۱٫۲۵ برابر تنش تسلیم میلگرد در کشش یا فشار باشد.

یک در میان بودن میلگردهایی که با وصله مکانیکی یا جوشی در هر مقطع از عضو، (به جز در اعضای کششی بند بعدی) الزامی نیست.

در اعضای کششی مانند عضو کششی قوس‌ها، عضو کششی که بار را به تکیه گاهی در تراز بالاتر منتقل می‌کند و عضو کششی خرپاها، وصله جوشی یا مکانیکی در میلگردهای مجاور باید با فاصله ۷۵۰ میلی‌متر در امتداد وصله انجام شود.

در نظر گرفتن این ضابطه در اعضای کششی همانند دیوار مخرن‌های دایره‌ای، که دارای تعداد زیادی میلگرد کششی به صورت یک در میان و با فاصله زیادی از هم وصله شده‌اند، الزامی نیست.

برای اینکه در مورد میلگرد کششی بیشتر بدانید به مقاله “میلگرد کششی چیست و چه کاربردی دارد؟“ مراجعه کنید.

طول گیرایی میلگرد فشاری

طول گیرایی میلگرد فشاری آج دار و سیم‌های آج دار نباید از هیچ یک از مقادیر زیر کمتر در نظر گرفته شود:

دویست میلی‌متر

در این روابط ضریب محصور شدگی، برای محصور شدگی توسط دورپیچ، تنگ دایروی پیوسته با قطر بیشتر از ۶ میلی‌متر و گام کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر، تنگ سیمی با قطر بیشتر از ۱۲ میلی‌متر و فواصل کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر و دورگیر طبق ضوابط بند ۱ با فواصل کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر، برابر با ۰٫۷۵ و هم‌چنین برای سایر حالات باید برابر با ۱ در نظر گرفته شود.

بند ۱ :

دورگیرها باید از تنگ‌های بسته یا پیچیده شده به صورت پیوسته تشکیل شده باشند.

دورگیرها را می‌توان از چند جز که هر کدام دارای قلاب لرزه‌ای در دو انتها است، ساخت.

هر یک از اجزای دورگیرها باید به وسیله قلاب لرزه‌ای در دو انتها، طبق ضوابط بند ۲ مهار شوند. این قلاب‌ها باید یک میلگرد طولی را در بر بگیرند. استفاده از میلگردهای سردار متصل به هم به عنوان دورگیر مجاز نیست.

بند ۲:

قلاب لرزه‌ای، قلابی است که دارای خم حداقل ۱۳۵ درجه و دارای طول مستقیم بعد از خم حداقل برابر ۶d_b و یا ۷۵ میلی‌متر باشد.

قلاب لرزه‌ای در دورگیرهای دایره‌ای می‌تواند دارای خم حداقل ۹۰ درجه باشد.

برای مطالعه بیشتر در مورد خم آرماتور به مقاله “صفر تا صد ضوابط و انواع خم میلگرد | خم آرماتور | در یک مقاله“ سر بزنید.

طول مهاری میلگرد فشاری

ابتدا باید در مورد طول مهاری میلگرد اطلاعاتی داشته باشید.

طول مهاری میلگرد یعنی چه؟

به میزان طول لازم برای اتصال و چسبندگی فولاد و بتن طول مهاری میلگرد گویند. به عبارتی جهت کاشت آرماتور باید طول کافی از میلگرد در داخل بتن قرار بگیرد تا بتواند نیروها و تنش‌های وارده را تحمل کند.

در تمامی اعضای بتن آرمه، نیروهای کششی و فشاری میلگرد در هر مقطع باید به وسیله مهار میلگرد در دو طرف مقطع موردنظر به بتن منتقل شوند. مهار میلگرد از طریق روش‌های زیر امکان‌پذیر است:

مهار متکی بر پیوستگی بین بتن و سطح جانبی میلگرد که با تأمین طول گیرایی کافی به‌دست می‌آید.

مهار با قلاب استاندارد که با تأمین طول گیرایی تعریف شده برای قلاب‌ها به‌دست می‌آید.

مهاری که بر اساس فشار اتکایی که با تأمین تکیه‌گاه اتکایی برای میلگرد حاصل می‌شود، همانند میلگرد سر دار.

مهار مکانیکی که با تأمین ابزارهای مکانیکی اضافی به‌دست می‌آید.

ترکیبی از موارد فوق بر اساس نتایج آزمایش‌های مورد تأیید.

قلاب یا انتهای سر دار نباید برای مهار میلگرد در فشار به کار برده شود.

در محاسبه طول گیرایی، نیازی به اعمال ضریب کاهش مقاومت نیست.

در محاسبه طول گیرایی مقدار جذر f’_c نباید از  ۸٫۳ مگاپاسکال بیشتر شود.

در محاسبه طول گیرایی، ضریب بتن سبک برای بتن سبک ۰٫۷۵ و برای بتن معمولی ۱ در نظر گرفته می‌شود.

نقش میلگرد فشاری تیرچه

در صورتی که بخواهیم میلگرد بالایی سقف تیرچه بلوک یا همان میلگرد فشاری تیرچه را به طور مختصر بررسی کنیم، به این نکات پی می‌بریم:

امکان اورلپ وجود ندارد.

باید به صورت یکسره قرار داده شود.

میلگرد فشاری، میلگرد حرارتی نیز محسوب می‌شود.

بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و نشریه شماره ۵۴۳ ، میلگرد فشاری تیرچه به شرح زیر است:

میلگرد بالایی خرپا به عنوان عضو فشاری خرپای تیرچه عمل می‌کند.

پیش از عمل بتن ‌ریزی سقف به کمک سایز اعضای خرپا وزن تیرچه را به هنگام حمل ‌و نقل تحمل می‌کند. همچنین وزن مرده سقف (در فاصله بین دو تکیه‌گاه موقت) را نیز تحمل می‌کند.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که پس از بتن ‌ریزی اگر در ضخامت بتن پوششی باشد، نقش فولاد افت و حرارت مقطع مرکب را نیز می‌تواند ایفا کند.

ولی اگر پایین‌تر از سطح بلوک‌ها قرار بگیرد، هیچ نقشی نخواهد داشت و اندازه آن نیز بر اساس طول دهانه از قطر ۶ میلی‌متر تا ۱۲ میلی‌متر متغیر است.

ضوابط طراحی تیرچه خرپایی سقف تیرچه بلوک، مشابه طراحی یک عضو بتنی تحت خمش و برش است.

پس می‌توان گفت میلگرد پایینی عضو کششی خرپا، میلگردهای عرضی عضو برشی خرپا و میلگرد فوقانی می‌تواند به عنوان عضو فشاری خرپا لحاظ شود.

برای مطالعه بیشتر در مورد میلگرد برشی و خمشی به مقاله “ضوابط آرماتور خمشی و برشی چیست؟ چه تفاوتی دارند؟“ سر بزنید.