مقاله آرماتور و نقش آن در ساختمانهای بتنی

آرماتور و نقش آن در ساختمانهای بتنی
در شروع این بخش ابتدا تعریفی از فولاد خواهیم داشت .
فولاد :
آلیاژی از اهن بوده که در اثر سوزاندن کربن آهن خام سفید و هم جوش کردن ان با کمی کربن و اضافه نمودن برخی عناصر دیگر به دست می آید . فولاد را به روش های ریختن ، آهنگری ، نوردیدن ، کشیدن و پرس کردن شکل می دهند .

از مشخصات فولادهای ساختمانی می توان به حداقل مقاومت نهایی فولاد ، در آزمایش کشش استاندارد اشاره نمود که این مقاومت را با واحد مگا پاسکال و با نماد ST نمایش می دهند . از جمله فولاد ST37 ( عدد ۳۷ معرف مقاومت کششی نهایی فولاد با واحد مگا پاسکال می باشد ) . فولاد به شکل ورقه یا تسمه ، تیر آهن نیم رخ I ، نیم رخ ناودانی U ، نیم رخ و غیره در ساختمان مصرف می شود که از حوصله بحث این کتاب خارج است .

تاریخچه استفاده از فولاد در بتن
مسطح نمودن بتن با فولاد ، بصورت یک اتفاق ناگهانی انجام نشد بلکه ماحصل تلاش ، آزمایش و تجربه تعدادی از معماران و مهندسان قرون گذشته است . در سال ۱۸۴۸ میلادی لمبوت (Lambot ) یک قایق پارویی که با استفاده از شبکه های مربع مستطیل شکل آهنی مسلح شده بود ساخت و به این ترتیب اولین سازه بتن مسلح را بوجود آورد . در قرن بیستم با پیشرفت تخحقیقات تحول اساسی در شناخت و بررسی رفتارهای بتن مسلح بوجود آمد و از آن زمان به دلیل دوام بالا ، شکل پذیری ، صرفه اقتصادی و مقاومت در مقابل آتش سوزی و استحکام آن بتن مسلح یکی از پرمصرف ترین فرآورده های ساختمانی به حساب می آید .

مانن و وایس در کتاب سیستم مونییر تئوری بتن آرمه را بر اساس سه اصل بنا نهادند . این سه اصل که امروزه نیز مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از :

– کلیه ی نیروهای کششی در یک عضو بتن مسلح توسط فولاد تحمل می شود .
– انتقال نیرو به میلگرد به وسیله چسبندگی بین بتن و فولاد صورت می گیرد (اصل عمل و عکس العمل )
– اندازه ی تغییرات حجمی بتن و فولاد در اثر تغییر درجه حرارت با هم برابرند ( بطور تقریبی )

از آنجا که بتن دارای مقاومت بالایی در برابر فشار می باشد می توان از آن برای عضوهای تحت فشار مانند ستون بهره گرفت . ولی به احتمال زیاد عضو بتنی در طول عمر خود با نیروهای کششی ، خمشی ، برشی و غیره مواجه می شود که در مقابل این نیروها ، اعضای بتنی خالص مقاومت پایینی دارند . به همین دلیل مهم برای تقویت سازه های بتنی و انعطاف پذیی به آنها از اعضای فولادی به نام میلگرد در داخل آن بهره می گیرند که در این حالت به عضو بتنی « بتن آرمه » یا بتن مسلح گفته می شود .

از دلایل مهم استفاده از میلگرد در قطعات بتنی می توان به موارد زیر اشاره نمود :
– بالا بردن مقاومت کششی ، برشی ، پیچشی ، خمشی و … در مقاطع بتن آرمه .
– افزایش دوام بتن
– امکان ساخت پوسته های مقاوم نازک به وسیله بتن مسلّح .

ب ) آشنایی با انواع آرماتورها
میلگردهای مصرفی باید نو ، تمیز ، بدون هیچ گونه آلدوگی نظیر چربی ها ، ذرات بتن ، گرد و خاک و یا مواد زائد دیگر باشد . زیرا هرگونه آلودگی در سطح میلگرد موجب کاهش اصطکاک و درگیری بین بتن و فولاد شده و در حقیقت آن را از حالت مسلح خارج می نماید . مقطع میلگرد نباید به علت زنگ زدگی ضعیف شده باشند و استفاده از میلگردهای زنگ زده به شرطی مجاز بوده که اولاً زنگ زدگی قبلاً با برس یا وسایل مشابه از قبیل سندبلاست ( ماسه پاشی ) کاملاً پاک شود و ثانیاً قطر میلگرد پس از زنگ زدایی حداکثر ۵/۰ میلی متر کاهش پیدا کند . میلگردهای مصرفی در بتن بصورت میلگرد ساده یا آجدار و آجدار پیچیده به کار می روند و موکداً توصیه می شود که تمامی میلگردهای مصرفی در بتن ( به استثنای خاموتها ) از انواع میلگردهای آجدار باشند . قطر ، شکل ، اندازه ، تعداد و محل نصب آرماتورها باید بر اساس نقشه های اجرایی و سایر مندرجات قرار داد و دستورالعمل های نشریه ۵۵ سازمان مدیریت و برنامه ریزی باشد . قبل از شروع عملیات بتن ریزی ، اتمام عملیات آرماتورگذاری باید کتباً به اطلاع دستگاه نظارت رسیده باشد و این اعلام حداقل ۲۴ ساعت قبل از بتن ریزی صورت پذیرد تا دستگاه نظارت فرصت کافی برای کنترل داشته باشد . بتن ریزی قبل از کسب اجازه کتبی دستگاه نظارت مجاز نمی باشد و آرماتورگذاری یا جابه جایی آرماتورها حین اجرای بتن ریزی تحت هیچ شرایطی مجاز نیست . مواردی نظیر بتن ریزی با استفاده از قالب های لغزان که در آن همزمانی آرماتور گذاری و بتن ریزی اجتناب ناپذیر است ، از شمول قاعده فوق مستثنی می باشد .

قطر اسمی میلگردهای ساده ، قطری است که در برگ شناسایی آن ذکر می شود و معادل قطر دایره ای است که مساحت آن برابر مساحت مقطع عرضی میلگرد است . در مورد میلگردهای آجدار قطر اسمی ، معادل قطر اسمی میلگرد صاف هم وزن آن اختیار می شود . قطر اسمی میلگردها از ۵ تا ۵۰ میلی متر با گام های مختلف و قطر اسمی سیم ها و شبکه های جوش نشده از ۴ تا ۱۲ میلیمتر با گام های ۵/۰ میلی متر است . وزن حجمی فولاد ۷۸۵۰ کیلوگرم در متر مکعب ، مدول ارتجاعی آن ۲× مگا پاسکال و ضریب انبساط حرارتی آن ۱/۲ × بر درجه سلسیوس اختیار می شود .

دو نوع فولاد برای ساختن میلگردهای مصرفی در بتن مسلح مورد استفاده قرار می گیرد که فولاد نرم و فولاد با تنش جاری شدن بالا از آن جمله است .

میلگردها اکثراً از نورد گرم فولاد تولید می شوند . مقاومت این میلگرد در حدود ۲۴۰۰ – ۱۶۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد . برای تولید میلگرد آجدار با تنش جاری شدن بالا معمولاً از دو روش نورد گرم فولاد کم آلیاژ و یا انجام عملیات سرد روی فلز نرم ( پیچش و کشش ) استفاده می شود . برای تشخیص فولاد کم آلیاژ می توان از روی شکل برجستگی های سطحی آن از فولاد نرم تشخیص داد . بر اساس استاندارد بتن ایران برای سه نوع فولاد AI ( میلگرد ساده ) و AII ( میلگرد آجدار ) و AIII ( میلگرد آجدار پیچیده ) مقادیر حد جاری شدن به شرح زیر داده شده :

AI = 2300 kg / cm2 میلگرد ساده
AII = 3200 kg / cm2 میلگرد آجدار
AIII = 4200 – ۵۰۰ kg / cm2 میلگرد آجدار پیچیده

شکل
مشخصات میلگردهای مصرفی در بتن مسلح در جدول زیر آورده شده است .

مشخصات میلگرد		تنش جاری شدن kg /cm2	تنش گسیختگی kg/ cm2	تغییر شکل نسبی در هنگام گسیختگی
گروه	نوع
AI	میلگرد ساده	۲۳۰۰	۳۸۰۰	۲۵%
AII	میلگرد آجدار	۳۲۰۰	۵۰۰۰	۱۹%
AIII	میلگرد آجدار	۴۰۰۰	۶۰۰۰	۱۴%

توضیحاتی در خصوص موارد ذکر شده در جدول :
– استادندارد A-I و نظایر آن ، استاندارد کارخانه دوب آهن اصفهان می باشد .
– ازدیاد طول نسبی میلگردهای قطورتر از ۱۰ میلی متر ، روی ۲۰۰ میلی متر و برای میلگردهای با قطر کمتر ، روی ده برابر قطر اندازه گیری می شود
– فولاد نرم به فولادی گفته می شود کمه منحنی تنش – تغییر شکل نسبی آن دارای پله تسلیم خیلی مشهود باشد .
– فولاد نیمه سخت به فولادی گفته می شود که منحنی تنش – تغییر شکل نسبی ان دارای پله تسلیم خیلی محدود باشد .
– فولاد سخت به فولادی گفته می شود که منحنی تنش – تغییر شکل نسبی ان فاقد پله تسلیم باشد .

از انواع میلگردهایی که در بازار ایران یافت می شوند می توان به موارد زیر اشاره نمود :
۱-فولاد (TOR) : فولاد مزبور با روش پیچشی سخت شده است . شکل این نوع میلگرد بصورت گرد و دارای دو برآمدگی مارییچ طولی است که بر سطح جانبی میلگردهای با قطر بزرگتر از قطر ۱۰ میلی متر ، برآمدگی ناپیوسته وجود دارد .

شناسنامه میلگرد تور

تغییر شکل نسبی	تنش گسیختگی ” Fu” بر حسب kg / cm2	تنش جاری شدن “Fy”  برحسب kg/cm2	مشخصات میلگرد
۱۴%	۴۸۵۰	۴۲۰۰	آجدار با قطر کمتر از ۲۰ mm ≥
۱۴%	۴۶۰۰	۴۰۰۰	آجدار با قطر بیشتر از ۲۵ mm ≤

۲- فولاد تنتور (TENTOR) : این میلگرد دارای علامت اختصاری (T .T) می باشد . این میلگرد با کشش و پیچش همزمان سخت شده است . ودارای دو برامدگی طولی مارپیچ شکل در سطح خارجی بوده که با برآمدگی های عرضی به هم متصل شده اند .

نمای سطحی و مقطع عرضی میلگرد T.T

شناسنامه میلگرد تنتور

تغییر شکل نسبی	تنش گسیختگی ” Fu” بر حسب kg / cm2	تنش جاری شدن “Fy”  برحسب kg/cm2	مشخصات میلگرد
۲۱%	۵۸۰۰	۵۰۰۰	آجدار

۳- فولاد کارُن(CARON) : این فولاد دارای مقطع اولیه مربع شکل بوده که با زاویه مشخص ثابتی تابیده می شود . این فولاد با روش پیچشی سخت شده است .

نمای سطحی و مقطع فولاد کارن

شناسنامه میلگرد کارن

تغییر شکل نسبی	تنش گسیختگی ” Fu” بر حسب kg / cm2	تنش جاری شدن “Fy”  برحسب kg/cm2	مشخصات میلگرد
۱۴%	۵۰۰۰	۴۲۰۰	تابیده با قطر کمتر از  ۲۰ mm ≥
۱۴%	۵۰۰۰	۴۰۰۰	تابیده با قطر  ۲۵ – ۳۲ mm

۴-فولاد نرسید (NERSID) : جداره این نوع میلگرد دارای دو عصب طولی مارپیچ شکل و برامدگی های عرضی بوده که در جهت عمود بر همدیگر قرار دارند و در محل اتصال به عصب طولی ، برجستگی های ان صفر می شود . این فولاد به طور طبیعی سخت است

هدیه محصول:
پاورپوینت قالب بندی بتنی و انواع آن در ۳۴ اسلاید