میلگرد بستر و کاربرد آن در مهار دیوار
میلگرد بستر از مصالح مهم و پر استفاده در مقاوم سازی ساختمان بوده که از آن، جهت مهار دیوارها و افزایش استحکام آنها در برابر نیروهای جانبی وارده، استفاده می‌شود. با این روش می‌توان دیوارها را به بخش اصلی سازه متصل کرد و ایمنی آنها را در برابر عوامل طبیعی مانند زلزله افزایش داد. طراحی و نحوه اتصال این میلگردها در گذر زمان دستخوش تغییراتی بوده تا از ظرفیت حداکثری این مصالح در امر مقاوم سازی دیوارها استفاده شود. این میلگردها به دو صورت ساده و آجدار طراحی می‌شوند که متناسب با نیاز پروژه، می‌توان از آنها استفاده کرد. میلگردهای بستر، عمدتا گالوانیزه هستند و همین امر نیز باعث مقاومت آنها در برابر خوردگی می‌شود. این می‌تواند، کارایی و طول عمر مفید آنها در فرآیند مقاوم سازی را تضمین نماید.
میلگردهای بستر به عنوان یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده وال پست های فلزی، در دو حالت خرپایی و نردبانی موجود هستند. بنابراین، با توجه به شرایط پروژه، می‌توان از هر کدام از این میلگردهای بستر، جهت مهار دیوارهای غیرسازه‌ای در راستای افقی، استفاده کرد. با توجه به اهمیت و نقش بالای این میلگردها در تقویت و پایدارسازی دیوارها، در این مقاله، قصد داریم ضمن معرفی میلگرد بستر به ویژگی‌های پررنگ این میلگردها، دسته بندی آنها، سایزبندی میلگردهای بستر، روش مهار اجرای میلگردهای بستر، روش‌های محاسبه مقدار این میلگردهای بستر وعوامل مؤثر بر قیمت و نکات ضروری در خرید آنها بپردازیم. پس تا انتها مقاله، با ما همراه شوید.
پیشنهاد برای مطالعه
وال پست مش فایبرگلاس، راه حلی جایگزین برای وال پست‌های فلزی؟
میلگرد بستر چیست و چرا در ساختمان استفاده می شود؟
میلگرد بستر از مصالح پرکاربرد و جزء اساسی وال پست‌های فلزی است که با استفاده از دو آرماتور طولی (میلگرد طولی) ساخته می‌شود. میلگردهای بستر، به صورت موازی و با حفظ یک فاصله مشخص در کنار یکدیگر به کمک سیم مفتول یا میلگردهای با قطر کم و با الگوی خرپایی یا نردبانی، به هم جوش داده می‌شوند. از میلگرد بستر، برای اولین بار در سال 1813 در زمینه مقاوم سازی ساختمان استفاده شد. ایالات متحده آمریکا اولین کشوری است که طراحی این میلگردها را وارد عرصه ساختمان سازی کرد که بعداً این روش به کانادا و درنهایت به دیگر نقاط جهان از جمله اروپا راه یافت.
نیروهای خارج از صفحه از جمله عواملی هستند که می‌توانند استحکام و یکپارچگی دیوارهای غیرسازه‌ای ساختمان را در حین وزش بادها یا ارتعاشات لرزه‌ای شدید، به چالش بکشد. بر همین اساس، استفاده از میلگردهای بستر می‌تواند یک راهکار مناسب برای غلبه بر این نیروها و کمک به استحکام و یکپارچگی هر چه بیشتر دیوارها باشد. از آنجایی که سازه‌ها ممکن است در اثر مواجهه با حرارت دچار تغییر شکل شوند و ترک‌هایی در آنها ایجاد گردد، با استفاده میلگردهای بستر می‌توان این ترک ها را کنترل کرد. میلگردهای بستر به دلیل ویژگی‌ها و قابلیت‌های بسیاری که دارند بسیار مورد توجه طراحان و مهندسان ساختمان بوده و از این رو به طور گسترده در صنعت ساختمان سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ویژگی های میلگرد بستر
میلگردهای بستر، از ویژگی‌ها و قابلیت‌های متعددی بهره می‌برند. فولاد گالوانیزه مورد استفاده در ساخت میلگردهای بستر، سبب شده که از مقاومت بالایی در برابر زنگ زدگی برخوردار باشند. این می‌اواند تضمین کند که میلگردهای بستر در شرایط محیطی خشن، بدون وقفه عمل می‌کنند. برخی میلگردهای بستر، به صورت آجدار طراحی شده‌اند که با افزایش قدرت چسبندگی، بین اجزای تشکیل دهنده دیوار از جمله بلوک، آجر و… یکپارچگی ایجاد می‌کند.
افزایش استحکام و یکپارچگی دیوارها در برابر نیروهای جانبی و مقاومت چشمگیر آنها در برابر زلزله از دیگر قابلیت‌های استفاده از این مصالح است. ساختار این میلگردها و نوع طراحی آنها به گونه‌ای است که سبب افزایش مقاومت خمشی داخل صفحه در دیوارها می‌شود. همچنین، استفاده از این میلگردهای بستر، شکل پذیری و ظرفیت خمشی در دیوار را بالا می‌برد و مانع از ریزش خارج از صفحه آنها می‌شود. میلگردهای بستر را می‌توان به صورت افقی در دیوار، مورد استفاده قرار داد. در اجرای آنها، به واحدهای بنایی یا همان ملات‌های ماسه و سمیانی، به منظور تامین چسبندگی میلگردهای بستر بین دو رج دیوارچینی، نیاز است.
پیشنهاد برای مطالعه
معرفی ضابطه 719
نحوه اتصال دیوارهای غیر سازه‌ای به اسکلت اصلی سازه و کیفیت اتصال آنها از جمله مواردی است که تأثیر بسزایی در مقاومت و ایمنی سازه در برابر لرزه‌های احتمالی دارد که در ضابطه شماره 729 طراحی لرزه‌ای دیوارهای بنایی غیر سازه‌ای بدان اشاره شده است. در این ضابطه، نخست به المان‌های بنایی و انواع دیوارهای مورد استفاده در طراحی سازه اشاره شده است و ویژگی‌های این دیوارها مانند ضریب انبساط حرارتی، رطوبتی، ضریب خزش، جمع شدگی و… مورد بررسی قرار گرفته است.
ضابطه 729، در ادامه به نیروهای مختلف وارده بر دیوارها مانند نیروهای داخل صفحه، خارج صفحه و… می پردازد و اینکه چطور می‌توان با استفاده از میلگرد بستر دیوارهای غیر سازه‌ای را در برابر نیروهای جانبی و فشارهای وارده، مقاوم و ایمن کرد. این ضابطه در کنار معرفی ویژگی‌ها و مزایای میلگرد بستر و تأثیر آن در مقاوم سازی اتصالات دیوارها، به روش‌های اصولی و صحیح اجرای آن در دیوار می پردازد. همچنین در این ضابطه یک سری دستورالعمل گنجانده شده است که با استفاده از آنها می توان اتصالات مختلف دیوارها به سازه مانند اتصال به سقف، اتصال به کف، اتصال به ستون، اتصال به دیگر دیوارها و… را به صورت اصولی و ایمن انجام داد.
دسته بندی انواع میلگرد بستر
میلگردهای بستر به دو صورت خرپایی و نردبانی در دیوارها مورد استفاده قرار می گیرند که هر کدام از آنها از ویژگی‌ها و قابلیت‌هایی خاص برخوردار هستند. در ادامه به بررسی این روش‌ها و نحوه طراحی و اجرای آنها می پردازیم.
- میلگرد بستر نردبانی : طراحی این نوع از میلگردهای بستر، همانگونه که از عنوان آنها پیداست به صورت نردبانی بوده و در ساخت آن از میلگردهای گالوانیزه و ضدزنگ استفاده می‌شود. در میلگرد بستر نردبانی، دو میلگرد بلند به صورت موازی و در یک فاصله مشخص در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند. سپس این جفت میلگرد با استفاده از میلگردهایی با قطر کمتر که در بین آنها قرار می‌گیرند و جوش می‌شوند. فرآیند اتصال این میلگردها به روش جوشکاری مقاومتی انجام می‌شود تا اتصالات از کیفیت لازم برخوردار باشند. جهت اتصال میلگردهای بستر نردبانی به دیوار، باید از قلاب و گیره استفاده شود. در مرحله بعدی، آنها باید در رجی از دیوارچینی که در آن قرار دارند، با استفاده از ملات به طور کامل پوشش داده شوند. ملات مورد استفاده باید با نسبت مشخص تهیه شود و از کیفیت لازم جهت اجرای میلگرد بستر برخوردار باشد. پس از اتمام مرحله ملات ریزی، نوبت به ادامه چیدن دیوار مطابق با نقشه طراحی می‌رسد. لازم به ذکر است که در این روش معمولاً از میلگردهای آجدار استفاده می‌شود. توجه داشته باشید که این میلگردها می‌بایست به طور کامل در درون دیوار پنهان شوند.
- میلگرد بستر خرپایی : نوع طراحی و ظاهر این میلگردها همانند عنوان آنها به شکل خرپایی بوده که جهت ساخت آنها از دو میلگرد اصلی از جنس فولاد گالوانیزه و با خاصیت ضدزنگ استفاده می‌شود. این دو میلگرد همانند نوع نردبانی، اما با الگوی خرپایی به صورت موازی در کنار هم قرار می‌گیرند و با جوشکاری مقاومتی به هم وصل می‌شوند. این میلگردهای بستر از نظر نوع کاربری تفاوتی با هم ندارند و تنها تفاوت این دو در درجه سختی آنهاست. از آنجایی که میلگردهای خرپایی از سختی بالاتری برخوردار هستند، بیشتر مورد توجه طراحان قرار گرفته و به صورت گسترده تر مورد استفاده قرار گیرند.
پیشنهاد برای مطالعه
سایزبندی میلگردهای بستر
میلگردهای بستر، به صورت شاخه ای و معمولاً با طول ۳ متر عرضه می‌شوند. این میلگردهای فولادی از سطح مقطع ۴ میلیمتری برخوردار بوده و متناسب با نوع طراحی میلگرد بستر در عرض‌های مشخصی از هم قرار می‌گیرند. میلگردهای بستر با عرض ۵/۵، ۱۱ و ۱۵ سانتیمتری، از دسته انواع رایج میلگردهای بستر هستند.
روش‌های مهار دیوار غیر سازه‌ای با میلگرد بستر
میلگرد بستر یک روش کاربردی در مهار دیوارهای غیر سازه‌ای است که اجرای آن با توجه به شرایط کاری می‌تواند به دو صورت انجام شود. میلگردهای بستر، می‌توانند در دو راستای افقی و قائم (عمودی)، دیوار را تقویت کنند. در ادامه به بررسی آنها می‌پردازیم.
-
- اجرای میلگرد بستر در راستای افقی : اجرا و اتصال میلگردهای بستر در این روش همان گونه که از عنوان آن پیداست به صورت افقی صورت می‌گیرد. برای این کار نیاز به کلاف هایی از میلگرد است که بنا بر شرایط کاری می‌توانند به دو صورت نردبانی یا خرپایی برپا شوند. میلگردهایی که در این شیوه مورد استفاده قرار می‌گیرند، از قطر 4 الی 6 میلیمتری برخوردار بوده و عرض اتصال نیز بسته به ضخامت دیوار می‌تواند متفاوت باشد. نحوه نصب و استقرار این میلگردها باید به گونه‌ای باشد که با استفاده از ملات به صورت کامل پوشانده شوند. میلگردهای بستر در این روش با استفاده از قلاب و گیره به قاب سازه متصل می‌شوند.
- اجرای میلگردهای بستر در راستای قائم (عمودی) : اتصال میلگردهای بستر در این روش به صورت عمودی بوده و میلگردها در راستای قائم در بین بلوک‌ها و آجرهای دیوار قرار می‌گیرند. فرآیند نصب میلگرد بستر در این روش، از ردیف اول دیوارچینی شروع می‌شود و در همان راستای عمود تا ردیف آخر و تا اتصال به سقف سازه ادامه پیدا می کند. در آخر و جهت اتصال دیوار به سقف می‌توان از ناودانی یا نبشی‌ها کمک گرفت.
پیشنهاد برای مطالعه
آیا میلگرد بستر معایبی هم دارد؟
همان طور که اشاره کردیم، این میلگردها با توجه به نوع طراحی و ویژگی‌هایی که دارند از قابلیت‌ها و مزایای بسیاری برخوردارهستند که این، سبب شده به صورت گسترده مورد استفاده قرار گیرند. البته در کنار این مزایای بسیار، معایبی نیز در اجرای آنها دیده می‌شود که ممکن است برای همه مجریان طراحی سازه خوشایند نباشد. مورد اول به نحوه محاسبات مهندسی آنها بر می‌گردد که انجام آن نیازمند صرف دقت بالایی است تا پس از اجرای این میلگردها به دلیل اشتباه محاسباتی آسیبی به دیگر بخش‌های سازه وارد نشود.
مورد بعدی، الزام رعایت استانداردها در اجرای این روش از مقاوم سازی است؛ چرا که هر نوع سهل انگاری در این روش با خسارت‌های بسیاری همراه خواهد بود. به عنوان مثال، چنانچه در اجرای این روش از یک میلگرد با اندازه و قطر نامناسب و متفاوت با استانداردها استفاده شود، فرایند نصب و مقاوم سازی دیوار از کیفیت مورد نظر خارج شده و این باعث شکل گیری مشکلاتی در عملکرد دیوار می شود.
روش‌های محاسبه میلگرد بستر جهت مهار دیوار
همواره قبل از شروع پروژه لازم است مقدار میلگرد بستر مورد نیاز جهت اجرای آن محاسبه شود تا بر اساس مقدار به دست آمده، مصالح مورد نیاز جهت مهار دیوارهای غیرسازه‌ای، تهیه گردد. جهت محاسبه میلگرد بستر در مهار دیوار روش های مختلفی وجود دارد که روش تجویزی و روش محاسباتی از متداول ترین آنها است. در ادامه به معرفی این روش‌ها و نحوه محاسبه آنها خواهیم پرداخت.
- محاسبه میلگرد بستر به روش تجویزی : روش تجویزی از روش‌های مرسوم و متداول در محاسبه مقدار میلگرد مورد نیاز در اجرای مقام سازی بوده که در آن، مقدار میلگرد مورد نظر بر اساس ارتفاع دیوار تخمین زده می‌شود. بدین صورت که در این روش برای هر 40 سانتی‌متر ارتفاع دیوار می‌بایست از یک ردیف میلگرد بستراستفاده شود.
- محاسبه میلگردهای بستر به روش محاسباتی : در روش دوم محاسبه میلگردهای بستر که به روش محاسباتی معروف بوده، مقدار مورد نیاز از آنها با کمک یک نسبت محاسباتی به دست می‌آید. بر اساس این روش، در گام اول باید سطح مقطع مؤثر دیوار را به دست آورده و عدد به دست آمده را در 0.0007 ضرب کنید. مقدار نهایی بدست آمده، همان مجموع سطح مقطع مفتول‌های لازم در طراحی آنها است.
عوامل مؤثر بر قیمت هر کیلو میلگرد بستر
عوامل و فاکتورهای مختلفی می‌توانند بر قیمت تمام شده میلگردهای بستر، تأثیرگذار باشند که قبل از تهیه آنها لازم است به این امر توجه ویژه شود. اولین عامل، وزن این میلگردها بوده که از روی آن، می‌توان قیمت نهایی میلگردهای مورد استفاده را تخمین زد. برهمین اساس، از روی ابعاد و مشخصات میلگردهای مورد نیاز، می‌توان وزن تخمینی و در نهایت قیمت تمام شده آنها را تخمین زد. با این وجود، عوامل مختلفی نیز می‌تواند بر قیمت هر کیلو از این میلگردها تأثیرگذار باشد که از جمله آنها، می‌توان به نوع پوشش در ساخت این میلگردها و ضخامت آن اشاره کرد. استفاده از پوشش فولاد گالوانیزه در ساخت این مصالح باعث افزایش قیمت آنها در مقایسه با نمونه های معمولی می‌شود.
به علاوه، ساختار میلگرد و نوع طراحی آن نیز بر قیمت هر کیلو از این مصالح تأثیرگذار خواهد بود. بدین صورت که قیمت میلگرد بستر آجدار در مقایسه با مدل‌های ساده آن، بالاتر بوده و قیمت میلگردهایی که شکل آج ویژه‌ای دارند در مقایسه با میلگردهایی با آج‌های معمولی بیشتر خواهد بود. برند سازنده میلگرد بستر و شرکتی که آن را عرضه می‌کند، از دیگر عوامل تأثیرگذار بر قیمت هر کیلو از این مصالح است. معمولاً، میلگردهایی که توسط شرکت‌های معتبر و با سابقه تولید و عرضه می‌شوند، از کیفیت ساخت و قیمت بالاتری برخوردار هستند. در آخر، نوسانات قیمت فولاد و فرآورده‌های آهنی در بازار و هزینه حمل این مصالح از دیگر عوامل مؤثر بر قیمت تمام شده آنها است.
نکات ضروری در خرید میلگردهای بستر
چنانچه به دنبال خرید میلگرد بستر با کیفیت و متناسب با نیاز کاری خود هستید، لازم است به یک سری نکات و فاکتورها در این زمینه توجه کنید که در این بخش به معرفی آنها می‌پردازیم. نکته اول، توجه به جنس و پوشش این میلگردها بوده و اینکه میلگردهای فولادی گالوانیزه به دلیل خاصیت ضد زنگی که دارند از استحکام و دوام بیشتری در سازه برخوردار هستند. نکته دوم، توجه به ساختار میلگردها است و همانطور که قبلاً اشاره کردیم، این ساختار می‌تواند به صورت ساده یا آجدار باشد. مدل‌های آجدار این مصالح، در تماس با ملات از اصطکاک بالایی برخوردار بوده و همین امر نیز باعث افزایش کارایی آنها در مقاوم سازی دیوارها می‌شود. البته نوع آج این میلگردها هم تأثیر بسیاری بر کیفیت کاری آنها دارد که در هنگام خرید لازم است مورد توجه قرار گیرد.
از طرف دیگر، استفاده از میلگردهای ساده نیز با افزایش مقاومت کششی بتن همراه خواهد بود که می‌توان متناسب با شرایط کاری از آنها استفاده کرد. سایز و ابعاد این میلگردها، فاکتور دیگری است که می‌بایست متناسب با استانداردها انتخاب شود. نکته دیگری که در هنگام خرید این میلگردها لازم است بدان توجه شود، نوع برند و شرکت سازنده آنها است تا یک محصول درجه یک و با کیفیت ساخت بالا را خریداری نمایید. در آخر، مقدار میلگرد بستر مورد نیاز جهت اجرای پروژه، فاکتور مهم دیگری در خرید این مصالح است که جهت برآورد آن می‌توان از دو روش تجویزی و محاسباتی کمک گرفت.
اصول و ضوابط آیین نامه‌ای ضابطه 729 در اجرای میلگرد بستر
همانطور که در ابتدای این مطلب بدان اشاره شد، ضابطه شماره 729 طراحی لرزه‌ای دیوارهاي بنایی غیر سازه‌ای به منظور اتصال این دیوارها به سازه اصلی ساختمان و مهار لرزه‌ای آن، اجرای میلگرد بستر را توصیه کرده و جهت اجرای اصولی آن به یک سری ضوابط و دستورالعمل‌ها پرداخته است که در این بخش به معرفی آنها می‌پردازیم. طبق این دستورالعمل‌ها استفاده از مفتول‌های میلگردی که از سطح مقطع کتابی یا مستطیلی برخوردار هستند در زمینه کار با بلوک های ACC با بند بستر نازک توصیه می‌شود. مورد دیگر، به مشخصات فولاد مورد استفاده در ساخت آنها اشاره دارد که می‌بایست به ترتیب از حداقل تنش تسلیم و حداقل تنش نهایی با مقادیر 450 و 550 مگا پاسکال برخوردار باشد؛ به عبارت دیگر، نسبت بدست آمده از این دو مشخصه یعنی تنش نهایی بر تنش تسلیم نباید کمتر از 2/1 باشد.
برخورداری از پوشش گالوانیزه و اپوکسی از مشخصات میلگردهای مورد استفاده در این ضابطه بوده که در صورت نیاز می‌توان از انواع ضد زنگ آنها استفاده کرد. همچنین، در این دستورالعمل‌ها به استفاده از مفتول‌های آجدار توصیه شده است که سبب یکپارچگی و پیوستگی هر چه بیشتر دیوار و اجزای تشکیل دهنده آن می‌شوند. بر اساس این ضابطه، مفتول‌های مورد استفاده در طراحی میلگرد بستر می‌بایست از حداقل قطر 4 میلیمتری برخوردار باشند و حداکثر قطری که برای این مفتول‌ها در نظر گرفته شده است برابر با نصف ضخامت ملات است. به عنوان مثال، چنان چه در اجرای این میلگردها از ملاتی با حداکثر ضخامت 16 میلی‌متر استفاده شود، مفتول‌های مورد استفاده در طراحی آن می‌بایست از حداقل قطر 4 میلی‌متر و حداکثر قطر 8 میلیمتری برخوردار باشند.
پیشنهاد برای مطالعه
امکان حذف میلگرد بستر در روش وال مش
همان گونه که در این مقاله بدان پرداخته شد، استفاده از میلگردهای بستر یکی از روش‌های کاربردی در مهار دیوارهای غیر سازه‌ای بوده که با افزایش مقاومت آنها در برابر نیروهای جانبی همراه خواهد بود. این روش به دلیل مزایا و قابلیت‌های بسیاری که دارد به صورت گسترده در اجرای وال پست استفاده می‌شود که می‌تواند استحکام و ایمنی دیوارها را در برابر عوامل طبیعی مانند زلزله افزایش دهد. با این وجود، وال مش به عنوان یکی از انواع وال پست نوین، جایگزین روش‌های قدیمی و مرسوم مهار دیوار مانند وال پست‌های فلزی شده است که در اجرای آن دیگر نیازی به استفاده از میلگردهای بستر نیست.
اجرای میلگردهای بستر، در کنار افزایش استحکام و مقاومت دیوارها، هزینه بر بوده که در روش وال مش به دلیل حذف این میلگردها و همچنین حذف وادارهای فلزی قائم و افقی موجود در وال پست‌های سنتی، هزینه‌های مهار دیوارهای غیرسازه‌ای، به مراتب کاهش یافته است. به علاوه، حذف میلگردهای بستر در روش وال مش، سبب افزایش سرعت اجرایی پروژه و صرفه جویی در انرژی و زمان می‌شود. همچنین با اجرای وال مش و حذف میلگردهای بستر، بار مرده ساختمان به شدت کاهش می‌یابد و همین امر نیز سبب بهبود رفتار سازه در برابر زلزله می‌شود.
