از ساده ترین ساختمان های خانگی گرفته تا پروژه های ساختمانی و زیر ساختی عظیم، بتن در قلب هر ساختمان، پل، جاده یا خط لوله‌ای است که ایجاد می شود. صرف نظر از شرایط آب و هوایی یا زمینی و تنش هایی که در طراحی ساختمان وجود دارد، بتن باید همیشه به طور قابل اعتماد و پایدار عمل کند. با این حال، در حالی که بتن دارای مقاومت فشاری قابل توجهی است (معمولاً تا 4000 psi در ساختمان‌های تجاری خانگی و استاندارد)، ولی از نظر مقاومت کششی نسبتاً ضعیف می باشد، به این معنی که می‌تواند تحت نیرو های برشی، شکسته یا ترک بخورد. برای کاهش ضعف کششی، بتن به طور معمول با آرماتور تقویت می شود.
آرماتور چیست؟
آرماتور یک مصالح ساختمانی است که در سازه های بتنی استفاده می‌شود تا قدرت و مقاومت بتن را در برابر نیرو های کششی و فشاری افزایش دهد. این مواد عمدتاً از فولاد تولید شده و به صورت میله های فولادی بسته به شکل و نیاز سازه یا به عنوان توری های فولادی بافته شده به کار می روند. آرماتورها به عنوان تقویت کننده های بتن عمل می‌کنند و در سازه های بتنی مختلفی مانند ساختمان ها، پل ها، تونل ها، دیوارها و سازه های دیگر استفاده می شوند. آرماتورها داخل بتن قرار داده می شوند و وظیفه اصلی آن ها انتقال نیرو های کششی به بتن و ایجاد ترکیبی متحد بین بتن و فولاد جهت تقویت سازه می باشد.
استفاده از آرماتورها به سازه ها امکان آن را می دهد تا در برابر نیروهای خارجی مانند زلزله، بارهای بادی، بارهای خدماتی و دیگر عوامل تنشی و انفجاری مقاومت داشته باشند و از ترک خوردن و شکستن زودهنگام بتن جلوگیری کنند.
از آنجایی که بتن و فولاد دارای ضرایب انبساط حرارتی بسیار مشابهی هستند، به روشی تقریباً یکسان به تغییرات دما واکنش نشان می دهند، به این معنی که با سرعت یکسان منبسط و منقبض می شوند که یکپارچگی سازه را حفظ می کند. این امر باعث می شود که فولاد شریکی عالی برای تقویت بتن باشد.
هنگامی که میلگرد برای تشکیل یک ماده مرکب به بتن اضافه می شود، مقاومت آن بتن مسلح در مقایسه با بتن به تنهایی دو برابر می شود. هر عنصر ساختمانی که برای حمل بار سنگین در نظر گرفته شده است، به ویژه پایه ها، ستون ها و دال ها، باید تقویت شود. بدون تقویت، این عناصر ممکن است از نظر ساختاری در معرض خطر قرار گیرند یا حتی در مقطعی از طول عمر خود به طور کامل از بین بروند. با این حال، همه بتن ها نیاز به تقویت ندارند و یک ریختن ساده خانگی برای یک کف سوله کوچک یا یک مسیر باغ می تواند بدون آرماتور به خوبی از عهده آن برآید.
هنگام کار کردن پوشش بتنی مورد نیاز برای یک پروژه، دستورالعمل های خاصی وجود دارد که باید رعایت شود. هم درجه میلگرد یا مش آرماتور و هم عمق بتن ریخته شده به طراحی و بارگذاری مورد نیاز ساختمان بستگی دارد و پوشش بالای آرماتور نیز باید متناسب با دال یا عنصر در حال ایجاد باشد.
انواع آرماتور
آرماتور در بتن با سنگدانه‌های شن و سنگ‌های کوچک ایجاد می‌شود که با سیمان ترکیب می‌شود تا استحکام و دوام آن را تحت فشار ایجاد کند. با این حال، تقویت آن بتن با استفاده از مواد مختلفی از جمله میلگرد، رشته PC، فلزات سازهای گرد، جی اف ار سی GFRC (بتن با الیاف شیشه‌ای) و غیره اعمال می‌شود. دوام تقویت کننده باور نکردنی را ارائه می دهد که می تواند در برنامه های مختلف از جمله موارد تزئینی کوچک، پل ها و سدهای سازه ای سنگین استفاده شود.
-
میلگرد سنتی
میلگرد مخفف میله تقویت کننده است. میلگرد در بتن ریخته شده به عنوان راهی برای افزایش استحکام تسلیم و دوام کششی استفاده می شود. در انواع درجه ها، طول ها و اندازه های ابعادی ارائه می شود. دستکاری آن آسان است و می توان آن را به اشکال مختلف خم کرد تا تقریباً هر کاربرد ریخته شده ای را برآورده کند. عمدتاً 4 نوع آرماتور فولادی در سازه های بتنی استفاده می شود:
- میلگردهای تغییر شکل یافته نورد گرم
این رایج ترین نوع آرماتور برای سازه های RCC معمولی است. نورد گرم در آسیاب ها انجام شده، که شامل تغییر شکل روی سطح یعنی دنده ها می شود تا بتواند با بتن پیوند برقرار کند.
- میله های ساده فولادی ملایم
این میله ها ساده هستند و هیچ دنده ای روی آن ها وجود ندارد. از آن ها در پروژه های کوچکی استفاده می شوند که در آن صرفه اقتصادی یکی از فاکتورهای اساسی می باشد. از آنجایی که میله های ساده نمی توانند به خوبی با بتن بچسبند، بنابراین باید قلاب هایی در انتهای آن تعبیه شود.
- میله فولادی تقویت شده سرد کار
زمانی که میله فولادی نورد گرم تحت فرآیند کار سرد قرار می گیرد، آرماتور سرد کار تولید می شود. کار سرد شامل پیچاندن یا کشیدن میله ها در دمای اتاق است. این میله ها به دلیل حذف مرحله پلاستیک، شکل پذیری کمتری نسبت به میله های نورد گرم دارد. استفاده از آن مخصوص پروژه هایی است که در آنها تلرانس و صافی کم نگرانی اصلی است.
- میله های فولادی پیش تنیدگی
فولاد پیش تنیدگی به شکل میله ها یا تاندون هایی استفاده می شود که از چند رشته تشکیل شده‌اند، با این حال، رشته ها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند، زیرا می‌توان آن ها را در پروفیل های مختلف قرار داد، که نیاز اولیه فولاد پیش‌تنیدگی است. رشته های پیش تنیدگی به نوبه خود از چندین سیم (معمولاً 2، 3 یا 7 رشته سیم) تشکیل شده اند. رشته هفت سیم معمولی شامل شش سیم است که به دور سیم هفتم چرخیده اند که قطر کمی بزرگتر دارد، بنابراین یک رشته مارپیچ را تشکیل می دهد. این سیم ها به صورت سرد کشیده می شوند و استحکام نهایی کششی بسیار بالایی دارند (معمولاً 250000 – 270000 psi). استحکام کششی بالای آن ها این امکان را فراهم می‌آورد که بتن را حتی پس از تلفات کوتاه مدت و بلند مدت به طور موثر پیش تنیدگی کند. این میله ها در بتن پیش تنیده در پل ها یا دال های پیش تنیده در ساختمان ها استفاده می شوند.
-
شبکه سیمی جوش داده شده
سیم های فولادی در یک الگوی شبکه مربعی به هم جوش داده شده و یک ورق صاف را تشکیل می دهد. ضخامت سیم فولادی معمولاً 4 میلی متر است و اندازه شبکه معمولی 150 میلی متر در 150 میلی متر است. از هر دو نوع آرماتور فولادی در پروژه های بنایی استفاده می شود. به طور معمول، میلگرد در اطراف پایه قرار می گیرد در حالی که توری جوش داده شده به داخل دال می رود و اغلب یک قفس ایجاد می کند.
-
بتن پس کشنده
بسیاری از دال های بتنی مسکونی مدرن و کف های تجاری با بتن پس‌تنیده ساخته شده‌اند. علاوه بر استفاده از فولاد تقویت شده (میلگرد) سنتی، در تکنیک پس کشش از کابل های فولادی در داخل یک آستین یا مجرای پلاستیکی استفاده می شود که پس از پخت بتن کشش را ایجاد می کند. کابل های فولادی تحت کشش زیاد کشیده می شوند تا یک نوار محکم در اطراف محیط دال تشکیل دهند.
-
PC Strand
PC (رشته بتن پیش تنش) یک محصول ساخته شده از فولاد کربن بالا با چند سیم است. این رشته ها اغلب به طور موثر برای سازه های از پیش ریخته گری شده همراه با کاربرد های دیگر از جمله ساختمان های تجاری، پل ها، عرشه های پارکینگ و سایر پروژه هایی که نیاز به راه حل های دال روی درجه دارند، استفاده می شود. رشته PC که به عنوان یک محصول گالوانیزه در دسترس بوده و یک راه حل ثابت موثر ارائه می دهد، زیرا نسبت استحکام به وزن آن بسیار بالا است، در حالی که محصول بسیار مقرون به صرفه است.
-
راه حل های سازه ای گرد
فلز ساختاری گرد که اغلب به عنوان سیم استخر یا مش سیم شناخته می شود، به عنوان یک تقویت کننده موثر برای ریختن بتن استفاده می شود. علاوه بر این، شبکه های تقویت‌کننده فیبر کربن یک جایگزین در دسترس برای استفاده از میلگرد سبک یا شبکه فولادی در محل بتن ارائه می دهند و دارای تقویت ساختاری قابل توجهی برای انواع قطعات ریخته گری شده است.
علاوه بر این، شبکه های تقویت کننده فیبر کربن به دلیل خواص منحصر به فردشان برای میزهای بتنی به خوبی کار می‌کنند. برخلاف میلگردهای فولادی سنتی، به راحتی می توان آن ها را کمی زیر سطح بتن آماده قرار داد. آن ها در برابر خوردگی مقاوم هستند و بسیار سبک وزن هستند. پیمانکاران از راه‌حل های بتن تقویت‌کننده برای کاربرد های مختلفی استفاده می‌کنند.
مزایای آرماتور
بتن مسلح حاوی فولادی است که در بتن تعبیه شده است، بنابراین این دو ماده مکمل یکدیگر هستند تا در برابر نیروهایی مانند تنش کششی، برشی و فشاری در سازه بتن مقاومت کنند. بتن معمولی می تواند تنش فشاری را تحمل کند اما با کشش و تنش هایی مانند تنش های ناشی از باد، زلزله و ارتعاشات به خوبی عمل نمی کند. اصطلاح تقویت شده به این دلیل استفاده می شود که فولاد بتن را تقویت می کند و آن را به مصالح ساختمانی حتی قوی تر تبدیل می کند. بتن آرماتور امروزه در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد. مزایای استفاده از آرماتور در ساخت و ساز عبارتند از:
-
توانایی مقاومت در برابر محیط های پر استرس
بتن مسلح برای رفع عیوب عملکرد بتن ساده، به ویژه محیط های پر تنش طراحی شده است. بتن یکی از بهترین مصالح ساختمانی است که به دلیل استحکام و دوام بسیار شناخته شده است. اما این ماده در محیط های پر استرس همراه با بلایای طبیعی مانند زلزله و گردباد آسیب می بیند. ارزش تقویت کننده فولاد در بتن، بتن مسلح را به ماده ای بسیار مورد توجه در مناطق مستعد بلایای طبیعی تبدیل کرده است.
-
مقاومت در برابر آتش و آب و هوا
بتن مسلح همچنین مقاومت زیادی در برابر آب و هوا و آتش دارد. طبیعت بتن اجازه آتش گرفتن یا سوختن آن را نمی دهد. این مواد تحت تأثیر آب و هوا مانند بارندگی و برف قرار نمی گیرند.
-
محدوده شکل نامحدود
بتن مسلح را می توان به طیف بی حد و حصری از اشکال قالب بندی کرد. این یک ماده عالی برای ساخت طرح های معماری هنری مانند قوس و گنبد است. این ماده در ابتدا سیال است در حالی که ساختار قاب فولادی به عنوان چارچوبی برای طراحی نهایی طراحی شده است. هنگامی که مواد سیال در اطراف قاب فولادی قرار می گیرد، تنوع شگفت انگیزی از اشکال هندسی و انتزاعی ایجاد می کند.
-
هزینه نگهداری کم
به دلیل ماهیت طولانی مدت بتن مسلح از نظر طول عمر، تعمیر و نگهداری اغلب به حداقل می رسد. هنگامی که طرح شکل گرفت و بتن سخت شد، می‌توانید به بتن مسلح اعتماد کنید.
-
به نیروی کار کمتری نیاز دارد.
ساخت بتن مسلح به نیروی کار کمتری در هنگام نصب این سازه ها نیاز دارد. چارچوب فولادی می تواند توسط سازنده ساخته شود. مخلوط بتن سیال با ریختن یا پاشش در قالب روی چارچوب فولادی اعمال می شود. همچنین ساخت و ساز را سریع‌تر می‌کند و می‌توانید در زمان صرفه‌جویی کنید. پس از اعمال بتن، قبل از آماده شدن، آن را رها کرده تا خشک شود. ممکن است نیمی از کار برای ساخت یک سازه بتن آرمه نیاز باشد.
معایب آرماتور (بتن مسلح)
- یکی از معایب عمده بتن مسلح، عدم استحکام کششی است. اگرچه بتن در فشار قوی است، اما در کشش بسیار ضعیف می باشد. بنابراین معمولاً جز در مواقع خاص، سهم مقاومت کششی بتن در طراحی لحاظ نمی شود.
- مرحله ساخت آرماتور عناصر بتنی بسیار حیاتی است. تولید بتن، ریختن و عمل آوری تا زمانی که سخت شود، از مراحل کلیدی است که افراد واجد شرایط باید آن را انجام دهند.
- عدم توجه در طول ساخت می تواند منجر به مشکلات دوام شود. باید به عوامل موثر بر دوام بتن در مرحله ساخت توجه ویژه ای شود.
- افزایش دمای بتن به دلیل گرمای هیدراتاسیون بیش از حد معینی می تواند منجر به تشکیل اترینگیت تاخیری شود. بنابراین لازم است قبل از شروع ساخت، آزمایش ماکت انجام شود. این مسئله باعث افزایش هزینه برای پروژه خواهد بود.
- بتن ماده ای سازگار با محیط زیست و در واقع یک ماده gree نیست.
- بتن مسلح پس از ریختن استحکام نمی یابد. باید صبر کرد تا قدرت پیدا کند. معمولا مقاومت بتن را 28 روز در نظر می گیرند. یا در صورت نیاز زود هنگام، مواد افزودنی اضافه کرده و سپس استحکام را زودتر از موعد بررسی می کنند.
در حدود یک قرن گذشته، آرماتورهای فولادی به بخش مرکزی ساخت و سازهای بتنی تبدیل شده اند. آرماتور در واقع همان میلگردی تغییر شکل یافته است که در بتن قرار می گیرد و برای افزایش مقاومت کششی بتن مورد استفاده قرار می گیرند. آماتور و آرماتوربندی فرآیندی پرکاربرد در ساختمان سازی ها و همچنین طراحی سازه های کوچک و بزرگ می باشد. آرماتورها در انواع و مدل های گوناگون با کاربردهای متنوعی تولید شده که هر کدام در قسمت خاصی از سازه استفاده می شوند. مزایا و معایب زیادی برای آرماتور وجود دارد که در بالا ذکر شده است.
بدون دیدگاه