مقاومت تسلیم
میلگرد فولادی ومشخصه‌های محاسباتی آن | مشخصات فنی میلگردها | مقدار تنشی که در آن بدون افزایش بار تغییر طول فولادی زیاد می‌شود تنش تسلیم یا مقاومت تسلیم یا مقاومت جاری شدن می‌نامند و با f y {\displaystyle fy} {\displaystyle fy} نمایش می‌دهند. دو عامل استحکام کششی و تنش تسلیم میلگرد از عوامل بسیار مهم و تأثیرگذار بر مقاومت میلگرد است.
اسپیسر میلگرد
فضاساز میلگرد که در اصطلاح اسپیسر نامیده می‌شود قطعه ای فلزی، بتنی، چوبی یا پلاستیکی است؛ که در میان قالب بتن و میلگرد، یا بین میلگردها قرار می‌گیرد. هدف از نصب اسپیسر در فضای میان میلگرد و قالب، ویا بین میلگردها، جلوگیری از جابجایی میلگردها حین بتن ریزی و در نتیجه عواقب ناشی از آن می‌باشد. این قطعه با تأمین ضخامت لازم بتن روی میلگرد، در واقع از رسیدن عوامل خورنده به آرماتور جلوگیری کرده و سبب افزایش طول عمر بتن و میلگرد می‌گردد. شاید برای شما نیز این سؤال پیش آمده باشد که استفاده از کدام نوع اسپیسر مقرون به صرفه تر بوده و سبب بهبود عملکرد بتن مسلح می شود. در ادامه قصد داریم شما را با انواع مختلف این محصول و مزایا و معایب هریک آشنا سازیم.
مقاومت کششی
حد اکثر مقاومت کششی یا تنش گسیختگی، از تقسیم حداکثر بار ثبت شده در آزمایش کشش بر سطح مقطع اولیه به دست می‌آید.
جدول اشتال میلگرد
جدول اشتال میلگرد شامل اطلاعات استاندارد موردنیاز صنعت ساختمان سازی طبق استاندارد مؤسسه استاندارد آلمان (DIN) است، محبوبیت این جدول در بین مهندسین سازه به دلیل تولید محصولات فولادی ایران بر اساس استاندارد اشتال است.
این جدول دارای اطلاعات جامع درباره‌ی وزن، سطح مقطع، گشاور مقاوم و همچنین چندین آیتم دیگر است. از جدول اشتال برای بازار فولاد و آهن نیز استفاده می‌کنند. مهمترین بخش استفاده از آن، محاسبه کردن وزن مقاطع مثل میلگرد، تیرآهن و تعدادی از فولادهای ساختمانی است.
خصوصیات فیزیکی
فولاد ضریب انبساط حرارتی تقریباً یکسانی با بتن مدرن دارد. اگر چنین نبود، در اثر تنش‌های طولی و شعاعی اضافی در دماهای متفاوت از دمای محیط، مشکلاتی ایجاد می‌شد.[۴] اگرچه میلگرد دارای دنده‌هایی است که آن را به صورت مکانیکی به بتن متصل می‌کند، اما در اثر تنش‌های زیاد ممکن است از آن خارج شود که غالباً با فروپاشی در مقیاس بزرگت همراه است. برای جلوگیری از چنین خرابی، میلگرد یا عمیقاً در اعضای سازه مجاور قرار می‌گیرد (قطر ۴۰ تا ۶۰ برابر) یا انتهای آن خم شده و قلاب شده‌است تا آن را در اطراف بتن و میلگرد دیگر قفل کند. این روش اول باعث افزایش اصطکاک میله در محل می‌شود، در حالی که روش دوم از مقاومت فشاری بالا بتن استفاده می‌کند.
میلگرد معمولی از جنس فولاد گرمادیده بدون پرداخت سطحی ساخته می‌شود و این خود باعث زنگ زدگی می‌شود. به‌طور معمول، پوشش بتنی قادر است تا مقادیر PH بالاتر از ۱۲، میلگرد را از واکنش خوردگی محافظت کند. پوشش بتونی بسیار کم می‌تواند این محافظ را از طریق کربناسیون از سطح و نفوذ نمک به سطح به خطر بیندازد. پوشش بتونی بیش از حد می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های بزرگتر شود که باعث مقاومت موضعی را به خطر می‌اندازد. از آنجا که زنگ زدگی حجم بیشتری نسبت به فولادی که از آن تشکیل شده‌است به خود می‌گیرد، باعث فشار شدید داخلی به بتن می‌شود و منجر به ترک‌خوردگی، پاشیدگی و در نهایت خرابی ساختاری می‌شود. این پدیده به عنوان جک اکسید شناخته می‌شود. این یک مشکل خاص است که بتن در معرض آب نمک است، همان‌طور که در پل‌هایی که در کاربردهای دریایی اعمال می‌شود ویا پاشیدن نمک در جاده‌های زمستانی رخ می‌دهد. حتی میله‌های آسیب دیده عملکرد بهتری نسبت به آرماتورهای بدون پوشش نشان داده‌اند، اگرچه مسائلی در مورد جداسازی پوشش اپوکسی از میله‌ها و خوردگی در زیر فیلم اپوکسی گزارش شده‌است.این میله‌ها در بیش از ۷۰٬۰۰۰ عرشه پل در ایالات متحده آمریکا استفاده می‌شود.
میلگرد پلاستیکی تقویت شده با فیبر نیز در محیط‌هایی با خوردگی بالا استفاده می‌شود. در اشکال مختلف مانند مارپیچ هایب برای تقویت ستون‌های استوانه‌ای، تیرهای معمولی و مشبک موجود است. بیشتر میلگردهای تجاری در دسترس از الیاف یک جهته تنظیم شده در رزین پلیمر ترموست ساخته شده‌است و اغلب به آن فیبرهای پلیمری تقویت‌شده (FRP) گفته می‌شود.
برخی از ساخت و سازهای ویژه مانند تأسیسات تحقیقاتی و تولیدی با وسایل الکترونیکی بسیار حساس ممکن است نیاز به استفاده از تقویت کننده‌ای داشته باشد که برای برق غیر رسانا باشد و اتاقهای تجهیزات تصویربرداری پزشکی ممکن است برای جلوگیری از تداخل، به خواص غیر مغناطیسی نیاز داشته باشند. میلگرد FRP، دارای انواع فیبرهای شیشه‌ای دارای رسانایی الکتریکی کم و غیر مغناطیسی هست که، معمولاً برای چنین نیازهایی استفاده می‌شود. میلگرد از جنس فولاد ضدزنگ با نفوذپذیری مغناطیسی کم در دسترس است و گاهی اوقات برای جلوگیری از مشکلات تداخل مغناطیسی استفاده می‌شود.
فولاد تقویت شده همچنین می‌تواند در اثر ضربه‌هایی مانند زلزله جابجا شود و منجر به خرابی ساختاری شود. نمونه بارز آن فروپاشی خیابان Cypress Viaduct در اوکلند، کالیفرنیا در نتیجه زلزله سال ۱۹۸۹ لوما پریتا است که باعث ۴۲ کشته شد. زمین‌لرزه باعث از هم پاشیدن میلگردها از بتن و کمانش میلگرد می‌شود. طرح‌های به روز شده ساختمان، از جمله میلگردهای پیرامونی بیشتر، می‌توانند از این نوع از خرابی‌ها جلوگیری کنند.
خصوصیات میلگردها
با توجه به زیاد بودن مشخصه های فنی میلگرد ها و به جهت شناسایی راحتتر آن ها برای هر کدام از مشخصه های میلگرد علائم اختصاری تعریف گردیده است که به معرفی آن ها می پردازیم:
Es = مدول ارتجاعی میلگردهای فولادی ، بر حسب مگا پاسگال
fsu,obs = مقاومت کششی میلگردهای فولادی ، یعنی مقاومت هنگام گسیختگی ، که در آزمایش کششی بر روی میلگردهای مصرفی مورد نظر به دست می آید ، بر حسب مگا پاسگال
fy = تنش تسلیم میلگردهای فولادی، بر حسب مگاپاسگال ، مقدار تنشی که در آن بدون افزایش بار تغییر طول نمونه فولادی ازدیاد می‌یابد تنش تسلیم یا مقاومت تسلیم یا مقاومت جاری شدن می‌نامند.
fyk = مقاومت مشخصه میلگردهای فولادی؛ تنشی که به عنوان ویزگی فولاد ، مبنای طراحی قرار می گیرد. بر حسب مگاپاسگال ، مقاومت مشخصه فولاد بر اساس مقدار تنش تسلیم آن تعیین می شود. مقاومت مشخصه فولاد عبارت است از آن مقدار تنشی که تنش تسلیم حداکثر۵ درصد از نمونه های میلگرد فولادی کمتر از آن باشد.
رده میلگردهای فولادی: عبارت است ازعدد مقاومت مشخصه میلگرد برحسب N ⁄ mm2 که پس از حرف s می آید. رده های میلگردها عبارتند از s240، s340، s400 و s500. رده میلگردها باید در تمامی اسناد فنی (دفترچه های محاسبات، نقشه ها و…) قید شود .
fy,obs = تنش تسلیمی که در آزمایش کششی بر روی میلگردهای مصرفی مورد نظر عملاً به دست می آید؛بر حسب مگاپاسگال ، از تقسیم حداکثر بار ثبت شده در آزمایش کشش بر سطح مقطع اولیه به دست می‌آید
S = سطح مقطع موثر یا اسمی میلگرد؛ بر حسب میلیمتر مربع
L = طول یک قطعه میلگرد؛ بر حسب میلیمتر
db = قطر اسمی میلگردهای ساده یا آجدار؛ بر حسب میلیمتر
Ø = قطر اسمی میلگردهای ساده، که معمولا در نقشه ها و سایر مدارک فنی به کار می رود .
Φ = قطر اسمی میلگردهای آجدار، که معمولا در نقشه ها و سایر مدارک فنی به کار می رود .
d1 = قطر زمینه میلگردهای آجدار؛ بر حسب میلیمتر
d2 = قطر خارجی میلگردهای آجدار؛ بر حسب میلیمتر
قبل و در حین مصرف میلگرد ها باید از نقطه نظرات گوناگونی کنترل شوند که از عملکرد صحیح آن ها اطمینان حاصل شود ، به طور خلاصه به برخی از این نکات اشاره می کنیم :
ميلگردهاي مصرفي بايد تميز بوده و عاري از هر گونه آلودگي نظير چربيها، دوغاب سيمان سخت شده، گرد و خاك، زنگ، ضد زنگ، قير و مواد كند گير كننده و يا مواد زائد ديگر باشد. ميلگردها قبل از مصرف بايد كاملاً پاكيزه باشند تا اثري در پيوستگي بتن و ميلگردها نداشته باشد.
مقطع ميلگرد مصرفي نبايد به علت زنگزدگي تضعيف شده باشد. استفاده از ميلگردهاي زنگ زده به شرطي مجاز است كه اولاً زنگزدگي قبلاً ً كاملاً پاك شود، ثانياً قطر ميلگرد پس از زدودن زنگ اندازه‌گيري و حداكثر كاهشي به اندازه رواداري‌هاي مجاز داشته باشد.
در صورتي كه زنگزدگي به صورت ناچيز باشد و بتوان با ناخن يا كشيدن گوني به سطح ميلگرد آن را پاك نمود، نياز به زنگ‌زدايي نمي‌باشد.
تمامي ميلگردهاي مصرفي در بتن (باستثناي میلگرد های حرارتی) بايد از نوع ميلگرد آجدار باشند. قطر اسمي ميلگرد ساده قطري است كه در برگ شناسايي آن ذكر مي‌شود و معادل قطر دايره‌اي است كه مساحت آن برابر مساحت مقطع عرضي ميلگرد باشد. در مورد ميلگرد آجدار، قطر اسمي معادل قطر اسمي ميلگرد صاف هم وزن آن اختيار مي‌شود.
همچنین در هنگام کار به انواع میلگرد ها موارد ذیل باید مورد توجه قرار گیرد :
بريدن ميلگردها بايد حتي‌الامكان با وسائل مكانيكي صورت گيرد (بويژه براي فولادهاي با مقاومت بيشتر و اصلاح سرد شده به روش پيچاندن). خم كردن ميلگرد بايد به روش سرد انجام شود. استفاده از حرارت (بيش از 100 درجه سانتی گراد) براي خم كردن ميلگرد مجاز نيست. خم كردن ميلگردهاي داخل بتن نظير ميلگردهاي انتظار يا باز كردن ميلگردهاي خم شده مجاز نيست مگر با اجازه دستگاه نظارت و پيش بيني در طرح . همچنين رعايت نكات زير الزامي است :
حداقل قطر فلكه خم كن متناسب با نوع فولاد است.
سرعت خم كردن متناسب با نوع فولاد و دماي محيط انتخاب مي‌شود. در هواي سرد و هنگام استفاده از ميلگردهاي با مقاومت بالاتر و قطر بيشتر، بايد از سرعت خم كردن كاسته شود، زيرا در موارد فوق ميلگردها شكل پذيري خود را تا حدودي از دست مي‌دهند.
دردماي كمتر از 5- درجه سيلسيوس خم كردن ميلگردها مجاز نيست.
در مواردي كه خم كردن ميلگرد ها به وسيله دست انجام مي‌گيرد، ميز مناسبي براي خم كردن بايد انتخاب نمود تا در هنگام خم كردن ميلگرد را به شكل مطلوب نگاه دارد، تا ميلگرد خم شده مسطح باشد. بديهي است كه در خم كاري ميلگردها با دست نمي‌توان به خوبي محدوديت قطر خم و سرعت خم‌كاري را رعايت نمود. همچنين قطر خم درقسمتهاي مختلف يكسان نخواهد بود، بويژه اگر در هواي سرد خم كاري انجام مي‌شود و يا از ميلگردهاي پر مقاومت و ترد يا قطر زياد استفاده شود لازم است از دستگاه‌هاي خم كن مكانيكي بهره گرفته شود.
چنانچه شكل خم ميلگرد پيچيده باشد، قبل از خم كردن، شكل آن به اندازه واقعي رسم ميگردد تا براي كنترل مورد استفاده قرار گيرد.
قبل از برش و خم كردن اندازه قطر ميلگرد بايد كنترل گردد، زيرا هميشه نمي‌توان تنها به اتكاي قضاوت چشمي قطر ميلگردها را تشخيص داد. به همين دليل در آيين نامه بتن ايران استفاده از قطرهاي مرجح توصيه شده است تا تشخيص آنها از يكديگر با سهولت بيشتر انجام شود. انبار كردن ميلگردها از يك قطر و يك نوع به صورت جداگانه در كارگاه لازم است، حتي گاه توصيه مي‌شود، ميلگردهاي كارخانه‌هاي مختلف قبل از كنترل كيفيت در محلهاي متفاوتي انبار شوند (قرنطينه ميلگردها).
جاگذاري و بستن ميلگرد : هنگام نصب، ميلگرد ها بايد عاري از هر گونه آلودگي نظير زنگ زدگي، گل، چربي، رنگ و ذرات خارجي كه مانع چسبندگي بين بتن و ميلگردها ميگردد، باشند. كليه آلودگي‌ها بايد قبل از نصب و كارگذاري زدوده شود و تا شروع مرحله بتن‌ريزي از آلودگي‌ها محفوظ بماند. ميلگرد ها با توجه به قطر، طول و شكل بايستي در محلهاي تعيين شده به نحوي مستحكم و ثابت شوند كه هنگام بتن‌ريزي هيچگونه تغييرو جابجايي در آنها صورت نگيرد. به منظور كنترل و تضمين پوشش بتن، با تأييد دستگاه نظارت مي‌توان از قطعات بتني (لقمه‌ها) يا خركهاي فلزي و پلاستيكي با ابعاد موردنظر به تعداد لازم استفاده نمود. در صورتي كه در محيط‌هاي خورنده هستيم استفاده از خرك فولادي كه در سطح بتن قرار گيرد مجاز نيست. لقمه‌هاي بتني به ضخامت مورد نظر بايد با بتن يا ملات و با نسبت آب به سيمان مساوي يا كمتر از بتن اصلي ساخته شود. بتن يا ملات آن بايد به خوبي متراكم و عمل‌آوري شود. استفاده از چوب، آجر و مصالح كم دوام توصيه نمي‌شود. در روش معمول براي بستن ميلگردهاي اصلي به تنگها و خاموتها از مفتولهاي سيمي گالوانيزه به قطر 1 تا 5/1 ميليمتر استفاده مي‌شود. استفاده از جوشكاري براي بستن ميلگردهاي متقاطع، مگر براي فولادهاي جوش پذير و با تأييد دستگاه نظارت مجاز نمي‌باشد.در مهارهايي كه انتهاي آنها خم شده است بايد خم آنها به طرف پايين يا داخل باشد به نحوي كه قلاب آنها در منطقه پوشش بتني قرار نگيرد، در غير اين صورت امكان زنگ زدگي و نمايان شدن آنها از سطح بتن وجود خواهد داشت. در مورد بستن ميلگردها با مفتول (سيم) ميلگردبندي در مناطق خورنده، سر سيم نبايد در پوشش بتني روي ميلگرد واقع شود، زيرا ضخامت پوشش را كاهش مي‌دهد.
وصله كردن ميلگرد : بايد سعي شود حتي الامكان در طراحي و هنگام اجرا به گونه‌اي عمل گردد تا ميلگرد هاي مصرفي در يك عضو به صورت يكپارچه باشند. تمام جزئيات اتصال ميلگردها بايد در نقشه‌هاي اجرايي منعكس گردد و تعداد اتصالات به حداقل ممكن كاهش يابد. در صورتي كه وجود وصله اجتناب‌ناپذير باشد، اين اتصالات بايد در مقطعي قرار داده شوند كه نيروها و تنشهاي وارده بر ميلگردها حداقل باشند، و از تمركز تمامي وصله‌ها در يك مقطع نيز خودداري شود.وصله كردن ميلگرد ها بايد به روشهاي پوششي، اتكايي، مكانيكي جوشي و يا وصله‌هاي مركب مطابق آئين نامه بتن ايران و زير نظر دستگاه نظارت انجام شود.. در صورتي كه محل وصله‌ها در نقشه‌هاي اجرايي و دستورالعمل‌هاي بعدي دستگاه نظارت منعكس نباشد رعايت نكات زير الزامي است :
در قطعات تحت خمش، خمش توأم با فشار (نظير تيرها يا تير-ستونها) نبايد بيش از نصف ميلگرد ها در يك مقطع وصله شوند.
در صورت وجود كشش يا كشش ناشي از خمش، حداكثر يك سوم ميلگردها در يك مقطع را مي‌توان به وسيله پوشش وصله نمود.
وصله كردن ميلگردهاي تحتاني قطعات خمشي دروسط دهانه يا نزديك به آن و يا ميلگردهاي بالايي قطعه خمشي روي تكيه گاه يا نزديك آن مجاز نيست.
به طور كلي هر وصله بايد به اندازه 40 برابر قطر ميلگرد با وصله مجاور فاصله داشته و در يك مقطع قرار نگیرد