در صنعت ساختمان‌سازی امروز ایمنی مهم‌ترین و اصلی‌ترین نکته هم برای سازندگان و هم مصرف‌کنندگان است. این نکته در ایران و باتوجه به خطرات ناشی از زلزله حتی اهمیت بیشتری هم پیدا می‌کند. گرچه مهندسان ایرانی طی سالیان اخیر نتوانسته‌اند پیشرفتی مشابه کشورهای پیشرو در زمینه ساختمان‌سازی داشته باشند اما نمی‌توان منکر خلاقیت‌های کاربردی آن‌ها نیز شد.
در این صنعت کلیدی در کنار تمام نکات فنی، مصالح مصرفی و شکل استفاده از آن‌ها نیز اهمیت بسیار زیادی دارد. یکی از جدیدترین اشکال این مصالح میلگردهای حرارتی هستند. در حقیقت میلگرد حرارتی نوعی خاص یا شکلی متفاوت از میلگرد نیست. همان شکل معمول میلگرد اما با کاربرد و شرایط مصرفی خاص است. دقیقاً همین مورد مصرف خاص باعث شده نام میلگرد حرارتی برای آن در صنعت انتخاب بشود. در ادامه توضیح خواهیم داد میلگرد حرارتی چیست و در کدام بخش‌های ساختمان و با چه هدفی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
فهرست مطالب
میلگرد حرارتی چیست؟
میلگرد حرارتی (به انگلیسی: Temperature reinforcement) نوعی مقطع فولادی توپر است که باهدف مقابله با اثرات دمایی در سازه به صورت عمود بر هم و با ساختاری شبیه به T مورد استفاده قرار می‌گیرد. به شکل معمول تغییرات دما و منقبض و منبسط شدن تمام اجزا فولادی چون میلگرد، به بتن فشار زیادی وارد می‌کند، این تغییرات هرچند کم اما باعث تضعیف و ایجاد ترک در بتن می‌شود. با گسترش این ترک‌ها احتمال دارد آب و سولفات به درون بتن راه پیدا کرده با ایجاد زنگ و خوردگی عملکرد معمول میلگردها را دچار مشکل کند.
با استفاده از میلگرد حرارتی، بتن با کاهش شدت تغییرات دمایی محافظت شده و به این شکل مقاومت آن افزایش پیدا می‌کند. در کنار کنترل اثرات دمایی به طور کلی استفاده از فولاد در سازه باعث افزایش استحکام و مقاومت هم می‌شود.
آرماتورهای حرارتی عضو جدیدی در سازه‌های بتنی هستند به همین خاطر در مورد آن‌ها نظرات مثبت و منفی زیادی وجود دارد. به عقیده‌ی برخی از متخصصان کاربرد میلگرد حرارتی در سقف برای عملکرد بهتر بتن ضروری و به عقیده‌ی برخی دیگر اجرای میلگرد حرارتی فرآیندی هزینه‌بر و بی‌فایده است.
شکل میلگرد حرارتی در سطح مقطع دایره‌ای شکل و در طول آجدار یا ساده است. میلگرد حرارتی ساده یا آجدار، هردو برای ساخت قابل استفاده هستند اما قطعا با نمونه‌ی آجدار، سازه عملکرد بهتری خواهد داشت. ضخامت میلگرد و فاصله‌ی آرماتورها از هم دو فاکتور مهم و اثرگذار هستند. منظور از ضخامت میلگرد حرارتی همان قطر سطح مقطع است. گاها به عنوان جایگزین میلگرد حرارتی از الیافی با فرمولاسیون خاصی از مواد پلیری هم استفاده می‌شود.
میلگرد حرارتی در سقف تیرچه بلوک
سقف سازه‌های بتنی عموما از تیرچه و بلوک ساخته می‌شود و بر روی آن‌ها یک لایه بتن برای کاهش مقاومت کششی قرار می‌گیرد. حین سخت‌شوندگی این لایه‌ی بتنی، انقباض باعث ترک خوردن عمقی و یا سطحی آن می‌شود. اینجا میلگرد حرارتی به کمک بتن می‌آید. اجرای میلگرد حرارتی در سقف تیرچه بلوک باعث می‌شود تنش حرارتی ایجاد شده درون آن تا حدی کنترل شود. به عبارتی نقش میلگرد حرارتی در سقف تیرچه بلوک ممانعت از ترک خوردگی بتن در اثر تغییرات دمایی است. میلگرد حرارتی با بالا بردن مقاومت سازه در برابر خطرات احتمالی ناشی از آتش‌سوزی یا زلزله هم مزیتی بزرگ برای سازه به حساب می‌آید.
سایز میلگرد حرارتی سقف تیرچه بلوک عموما چیزی بین 6 تا 6.5 است اما گاها از سایز 8 هم برای این منظور استفاده می‌شود. محاسبه میلگرد حرارتی سقف تیرچه بلوک باید بر اساس ابعاد و شرایط سازه صورت بگیرد. فاصله میلگردها در این نوع سقف نباید از 25 سانتی‌متر بیشتر بشود درنتیجه باتوجه به این موضوع برای محاسبه‌ی مقدار میلگرد حرارتی برای سقف کافی است تنها ابعاد سقف را داشته باشیم.
در سقف‌های تیرچه بلوک تنها از میلگرد حرارتی استفاده نمی‌کنند بلکه میلگرد ساده حرارتی مکمل میلگردهای داخلی می‌شود و این دو در کنار هم شبکه‌ای می‌سازند که آرماتورحرارتی است. قیمت میلگرد حرارتی سقف تیرچه بلوک مشابه سایر انواع آن براساس سایز و کارخانه تولیدکننده‌ی تعیین می‌شود.
میلگرد حرارتی در سقف کرومیت
بسیار شبیه به سقف تیرچه بلوک است یا به عبارت دقیق‌تر نوعی سقف تیرچه بلوک است که تنها تیرچه‌های مصرفی در آن متفاوت است. تیرچه‌ها در سقف کرومیت، فلزی و با جان باز است در صورتی که در سقف تیرچه بلوک بتنی است. میلگرد حرارتی در سقف کرومیت به فاصله‌ی 30 سانتی‌متری از تیرچه‌ها و عمود بر آن‌ها قرار می‌گیرد اما مشخصات فنی خود میلگرد باتوجه به پروژه و توسط مهندسین سازنده آن تعیین می‌شود. به طور معمول اما در ساختمان‌های 3 تا 9 طبقه از این نوع سقف استفاده می‌شود.
برای سقف کرومیت هم بهترین شماره میلگرد حرارتی می‌تواند 6.5 ساده یا 8 و 10 آجدار باشد. البته باید به این نکته توجه داشته باشید که با استفاده از نمونه‌های آجدار و ضخیم‌تر احتمال شکستگی جوش هم افزایش پیدا می‌کند. وزن میلگرد حرارتی سقف برای آرماتور 6.5 در شاخه 12 متری حدود 4.5 کیلوگرم خواهد بود.
به طور کلی قیمت تیرچه کرومیت بیشتر از تیرچه بلوک است اما باتوجه به کاهش تعداد تیرچه و حجم بتن در این مدل سقف همچنین افزایش سرعت اجرا، در مجموع نهایتا استفاده از آن از لحاظ اقتصادی به‌صرفه است. طول سقف تعیین می‌کند که مقدار میلگرد حرارتی در سقف، وزن و درنتیجه قیمت آن چقدر باشد. هرچه طول دهانه بیشتر بشود طبیعتا میلگرد حرارتی قیمت بیشتری خواهد داشت و نهایتا قیمت سازه بالاتر خواهد بود.
میلگرد حرارتی در سقف تیرچه یونولیت
این نوع سقف از تیرچه، بلوک ساختمانی، فوم سقفی یا یونولیت ساخته می‌شود. مصالح معمول ساختمانی نه تنها کمکی به سازه برای تحمل نیروی کششی وارده نمی‌کند بلکه بار مرده را هم افزایش می‌دهد. برای حل این مشکل از بتن کششی بیشتر و یا بلوک یونولیتی استفاده می‌کنند.
برای این سازه ابتدا تیرچه روی سقف و بین تیرآهن‌ها قرار می‌گیرد. بلوک‌ها در قدم بعدی بین تیرچه قرار گرفته و سقف را به طور کامل می‌پوشاند. میلگرد حرارتی سقف تیرچه یونولیت در پایان کار به صورت عمود به تیرچه‌ها و موازی با هم نصب می‌شود. نهایتا یک لایه بتن و سیمان، پوشش نهایی را بر روی سقف ایجاد می‌کند.
استفاده از یونولیت برای ساخت سقف مزایای بسیار زیادی دارد. اول این که این مصالح تاثیر مثبتی بر کاهش وزن سقف، کاهش هزینه‌ها و افزایش مقاومت آن می‌گذارد. عایق بسیار خوبی برای صدا و حرارت هستند تا جایی که از آن‌ها در سردخانه‌ها و انواع یخدان‌ها هم استفاده می‌شود. با ساخت سقف تیرچه یونولیت درمصرف بتن هم صرفه‌جویی می‌شود. آخرین مورد مربوط به تاثیر مثبتی است که بر سرعت نصب و اجرای سقف دارد. حمل ساده این یونولیت‌ها هزینه‌ی حمل و درنتیجه هزینه کلی ساخت را هم کاهش می‌دهد.
میلگرد حرارتی در سقف عرشه فولادی
سقف عرشه فولادی نوعی سقف مرکب کامپوزیت متشکل از فولاد و بتن است. بتن عضو فشاری این سازه و مقاطع فولادی عضو کششی آن هستند. برای ایجاد اتصال بین عضوهای فشاری و کششی از گل میخ استفاده می‌کنند. به این شکل که در سقف‌های عرشه فولادی آرماتوربندی بعد از نصب گل میخ به شکل شبکه مش انجام می‌شود. فاصله میلگرد حرارتی باید توسط معمار و باتوجه به شرایط سازه تعیین بشود.
ویژگی‌های مطلوب سقف عرشه فولادی باعث شده استفاده از آن مزایای زیادی داشته باشد. اول این که این نوع سقف بسیار سبک وزن است. باتوجه به این نکته که هرچه وزن سقف کمتر باشد در زمان وقوع زلزله هم نیروی کمتری به آن وارد می‌شود و احتمال تخریب آن نیز کاهش پیدا می‌کند، سقف عرشه فولادی گزینه‌ی مطلوبی برای مناطق مستعد زلزله است. سرعت اجرا سقف عرشه فولادی نیز به نسبت سایر انواع سقف‌ها کمتر است و استفاده از آن کمک بزرگی بر بالا بردن سرعت اجرا پروژه می‌کند.
میلگرد حرارتی سقف کامپوزیت
آلیاژ یا تولید میلگرد حرارتی که برای ساخت سقف کامپوزیت استفاده می‌شود تفاوتی با دیگر انواع میلگرد ندارد بلکه تنها شیوه استفاده از آن متفاوت است. برای اجرای سقف کامپوزیت قدم اول قالب‌بندی سقف است و پس از آن میلگرد حرارتی سقف باید اجرا بشود. میلگردها در راستای طول و عرض به شکل مش کنار هم قرار می‌گیرند و فاصله بین آن‌ها در این حالت نباید از 25 سانتی‌متر بیشتر باشد. درمورد جزئیات ضوابط میلگرد حرارتی باید به این نکته توجه داشته باشید که با بیشتر شدن این فاصله‌ی 25 سانتی‌متری احتمال ایجاد ترک نیز افزایش پیدا می‌کند.
از نظر ساختاری تفاوت میلگرد حرارتی با میلگرد معمولی تقریبا صفر است اما این به آن معنا نیست که تمام انواع میلگرد برای اجرا این سقف کاربرد دارد. عموما از میلگرد آجدار استفاده می‌شود چرا که باعث ایجاد چسبندگی بیشتر بین بتن و میلگرد است. سایز مناسب میلگرد نیز عموما 4 تا 8 است اما از 10 و 12 هم استفاده می‌شود.
آرماتور حرارتی در فونداسیون
فونداسیون یا پی به قسمتی از سازه و خاک در تماس با آن گفته می‌شود که وظیفه انتقال بار سازه به خاک را بر عهده دارد. از آرماتورهای حرارتی در پی ساختمان نیز استفاده می‌شود. آرماتور حرارتی پی در سازه‌های بتنی مبحثی بسیار گسترده و پیچیده است. دلیل این پیچیدگی را می‌توان در ماهیت این ساختار جست‌وجو کرد. به منظور ساخت یک سازه مناسب و بهینه درکنار آیین نامه باید به اصول تیپ‌بندی و اجرا میلگرد حرارتی فونداسیون نیز توجه ویژه‌ای بشود. آرماتور حرارتی فونداسیون در هر روش خاص از پی‌گذاری متفاوت از نمونه دیگر آن است.
میلگرد حرارتی چه تفاوتی با میلگرد معمولی دارد؟
میلگرد مصرفی در سازه در صورتی کارایی درست و مناسبی به عنوان میلگرد حرارتی خواهد داشت که بهره‌مند از ویژگی‌های خاص و البته ضروری مورد نیاز میلگرد حرارتی باشد.
نخستین تفاوت میان میلگردهای معمولی و حرارتی مربوط به درصد کربن موجود در آلیاژ آن‌هاست.
کربن موجود در آلیاژ میلگردهای معمولی بیشتر از حرارتی است. این درصد پایین کربن خاصیت ترمومکانیکی و درنتیجه قابلیت ارتجاعی میلگرد را بهبود می‌بخشد. علاوه بر آن این درصد متفاوت کربن همچنین باعث می‌شود میلگرد جاذب بهتری برای حرارت ناشی از هیدراسیون بتن باشد و مانع از ترک خوردگی آن بشود.
درصد کربن موجود در آلیاژ حتی بر قابلیت جوشکاری هم اثر دارد. با پایین آمدن درصد کربن، اتصالاتی سست و ضعیف به واسطه‌ی جوشکاری ایجاد می‌شود. به همین دلیل است که برای ایجاد اتصال بین میلگردهای حرارتی یا از جوش سرد و یا مفتول استفاده می‌کنند.
این دو نوع میلگرد از نظر قطر نیز متفاوت هستند. قطر میلگرد حرارتی برای فولاد نرم باید حداقل 5 میلی‌متر و برای فولاد سخت و نیمه سخت حداقل 4 میلی‌متر باشد. در صورتی اکثر میلگردهای معمولی مصرفی در ساختمان قطری برابر با 10 و 12 میلی‌متر دارند.
موارد مصرف این دو نوع مقطع نیز متفاوت است. از میلگردهای حرارتی تنها در سقف و فونداسیون استفاده می‌شود در صورتی که میلگردهای معمولی علاوه بر این دو مورد برای ساخت ستون و تیرهای بتنی نیز کاربرد دارد.
کاربرد یا دلیل استفاده از این دو نوع میلگرد نیز متفاوت است. از میلگردها معمولی برای تحمل بار کششی وارده استفاده می‌شود در حالی که میلگرد حرارتی وظیفه دارد با اثرات ناشی از تغییرات دمایی در بتن مقابله کند.
استفاده از میلگرد حرارتی چه مزایا و معایبی دارد؟
مزایا استفاده از میلگرد حرارتی در سازه
کاربرد میلگرد حرارتی در حقیقت برای جلوگیری از شکسته شدن بتن در سازه‌های بتنی است. با قرار گرفتن میلگرد حرارتی درون ساختار بتن انقباض و انبساط آن در مراحل اولیه منجر به ایجاد ترک نمی‌شود.
میلگردهای حرارتی در برابر خوردگی مقاوم هستند. این ویژگی باعث شده حتی در محیط‌های مرطوب و ساحلی هم محدودیتی برای استفاده آن‌ها وجود نداشته باشد.
علاوه بر این استفاده از فولاد در ساختمان به ویژه زمانی که برای مسلح کردن بتن از آن استفاده می‌شود تاثیر مثبتی هم بر استحکام دارد در نتیجه میلگرد حرارتی سقف می‌تواند توان باربری سقف را هم افزایش بدهد.
با وجود آرماتور حرارتی، آب و سولفات به آرماتور اصلی نمی‌رسد و طبیعتا آرماتور اصلی دچار خوردگی و پوسیدگی نمی‌شود.
از لحاظ ابعاد و نوع ساخت بسیار متنوع هستند. بهترین قطر میلگرد حرارتی 6 یا 8 سانتی‌متر است. بعضی اما میلگرد 6 را باتوجه به این که با رفت و آمد کارگران بر روی آن به کف یونولیت می‌چسبد مناسب‌تر می‌دانند. میلگرد حرارتی در ساختمان باعث اتصال بهتر تیرچه‌ها به سقف هم می‌شود.
هسته نرم این میلگردها باعث شده از خود مقاومت خوبی در برابر نیروهای دینامیکی نشان بدهند. این به آن معنا است که این سازه در برابر زلزله مقاوم است و به طور کلی عملکرد خوبی در برابر لرزش دارد.
معایب استفاده از میلگرد حرارتی در سازه
قطعا عملکرد میلگرد حرارتی برای سازه کاملا مثبت و مفید نیست و اجرا این ساختار نکات منفی هم برای سازه به دنبال خواهد داشت. به عقیده برخی افراد میلگرد حرارتی تاثیری در ترک نخوردن بتن ندارد درنتیجه اجرا آن را بی‌فایده، کاری وقت‌گیر و هزینه‌بر می‌دانند.
نصب میلگرد حرارتی
قدم اول برای اجرای میلگرد حرارتی سقف، ساخت آرماتور شبکه‌ای عمود بر هم است. به طور کل برای بستن میلگرد حرارتی سقف عموماً از دو روش استفاده می‌شود. جوش سرد و یا مفتول که ضربدری یا کراواتی بسته می‌شود.
ضربدری
در این روش میلگردها روی هم قرار می‌گیرد و با مفتول و به واسطه‌ی گرهی به نام روش ضربدری به هم متصل می‌شوند. مفتول به حالت ضربدری از بالا و پایین میلگرد رد می‌شود. اضافه‌ی آن باید بریده و به سمت داخل خم بشود تا بخش نوک تیزش به کسی یا چیزی آسیب وارد نکند و سطحی صاف و یکدست ایجاد بشود.
کراواتی
این روش در صنعت با نام کراواتی یا بستن از کنار شناخته می‌شود. در روش کراواتی میلگردها باید روی هم قرار بگیرند. مفتول از بخش پایینی میلگرد زیرین عبور کرده و از کنار میلگرد بالایی می‌گذرد و انتهای آن‌ها به هم متصل می‌شود. به عبارت بهتر مفتول باید از روی میلگردی که بالاتر قرار گرفته عبور کند و نهایتا به شکل کراواتی گره بخورد. این روش هم برای آرماتور حرارتی سقف و هم فونداسیون کاربرد دارد.
هر متر میلگرد حرارتی چند کیلو است؟
خرید و فروش میلگرد، مشابه سایر انواع مقاطع فولادی توپر و توخالی یا به شکل خرد (شاخه‌ای) و یا عمده (کلاف) صورت می‌گیرد. به شکل استاندارد در کارخانه میلگرد حرارتی به صورت شاخه‌های 6 یا 12 متری تولید می‌شود. درنتیجه وزن آن نیز براساس نمره میلگرد حرارتی و طول شاخه آن محاسبه می‌شود. البته باید به این نکته توجه داشته باشید که باتوجه به نوع فولادی که برای ساخت میلگرد استفاده می‌شود تولیدات هر کارخانه، وزن و قیمت مشخصی دارد. وزن میلگرد حرارتی در هر متر به سادگی و تنها با یک فرمول قابل محاسبه است.
همان‌طور که می‌دانید برای محاسبه‌ی وزن جسم، باید جرم آن را ضرب در شتاب جاذبه کنیم. به همین خاطر است که وزن میلگرد مستقیماً به ماده اولیه‌ی ساخت آن یا به عبارت دقیق‌تر نوع فولاد آن بستگی دارد.
نقش میلگرد حرارتی چیست؟
همان‌طور که پیش‌تر هم به آن اشاره کردیم وظیفه میلگرد حرارتی این است که با بتن درگیر و ترکیب شود و به این شکل از انقباض و انبساط خیلی زیاد و کنترل نشده آن جلوگیری کند. به طور کلی و در یک تعریف عام میلگرد حرارتی در حقیقت وظیفه مقابله با تنش‌های دمایی بتن را دارد که نهایتاً باعث ترک نخوردن و سالم ماندن سازه می‌شود.
جمع‌بندی
میلگرد مقطعی توپر و طویل از جنس فولاد است که در سایزهای مختلف به شکل ساده یا آجدار تولید می‌شود. میلگرد حرارتی نیز در واقع همان میلگرد با شکل معمول این مقطع فولادی است و این تنها شرایط استفاده و کاربرد این میلگرد است که آن را متفاوت کرده است. از میلگرد حرارتی در ساختار سازه‌های بتنی برای کنترل اثر منفی تغییرات دما استفاده می‌شود.
عمومی, مقالات در گروه صبا | نویسنده : سروناز خسروی راد | بروزرسانی : 22 آبان 1402
