مقدار میلگرد مصرفی در ساختمان
میلگرد یکی از اصلی ترین اجزای هر سازه بتنی است و نقش آن در حفظ استحکام، پایداری و ایمنی ساختمان غیرقابل انکار است. اگر مقدار میلگرد مصرفی در یک پروژه به درستی محاسبه نشود، ممکن است سازه یا از نظر اقتصادی دچار زیان شود یا از نظر ایمنی در معرض خطر قرار گیرد. استفاده بیش از حد میلگرد، باعث افزایش هزینه ها و سنگین شدن غیرضروری سازه می شود. در حالی که مصرف کمتر از مقدار لازم، می تواند منجر به ترک خوردگی بتن، کاهش مقاومت در برابر زلزله و حتی تخریب کلی ساختمان شود.
از این رو، اطلاع از مقدار استاندارد و اصولی میلگرد مورد نیاز در بخش های مختلف ساختمان (فونداسیون، ستون، سقف و دیوارها) یکی از مهم ترین گام ها در شروع هر پروژه عمرانی است. برآورد دقیق میلگرد به مهندسان کمک می کند تا هزینه ها را بهینه کنند، ضایعات را کاهش دهند و از ایمنی سازه اطمینان حاصل نمایند. در این مقاله، به صورت گام به گام بررسی می کنیم که مقدار میلگرد مصرفی در ساختمان چقدر است و چه عواملی بر آن تأثیر می گذارد.
مقدار میلگرد مصرفی در ساختمان
به گفته هوش ساختمان : به طور حدودی میتوان گفت مقدار میلگرد مصرفی در فونداسیون اسکلت بتنی حدود ۳۵ تا ۷۰ کیلو گرم در هر متر مکعب بتن فونداسیون میباشد .مقدار میلگرد مصرفی در فونداسیون اسکلت بتنی به عوامل مختلفی وابسته است و نمیتوان عدد ثابتی را برای همه فونداسیون های اسکلت بتنی در نظر گرفت .نوع فونداسیون که منفرد ،نواری یا گسترده باشد ، ابعاد فونداسیون از جمله طول ،عرض و ارتفاع ،بار های وارده مثل بار ساختمان و تعداد طبقات ،طراحی سازه ای و نقشه ساختمان و ظوابط و استاندارد های ساختمان سازی تعیین کننده مقدار میلگرد مصرفی در فونداسیون اسکلت بتنی هستند .
عوامل مؤثر بر مقدار میلگرد در ساختمان
نوع سازه (فلزی، بتنی، اسکلت سبک و سنگین)
جنس و نوع اسکلت ساختمان بیشترین تأثیر را بر میزان میلگرد مصرفی دارد. در ساختمانهای بتنی، میلگرد وظیفه تأمین مقاومت کششی را بر عهده دارد و به همین دلیل مقدار مصرف آن بسیار بالاتر از سازههای فلزی است.
در مقابل، در اسکلت های فلزی یا سبک، چون فولاد نقش اصلی باربری را دارد، از میلگرد تنها در بخشهایی مانند فونداسیون یا دالهای بتنی استفاده میشود. همچنین در اسکلتهای سنگین با دهانههای بزرگ و بارگذاری زیاد، قطر و مقدار میلگرد افزایش مییابد تا ایمنی سازه حفظ شود.
تعداد طبقات و ارتفاع ساختمان
هرچه ارتفاع ساختمان و تعداد طبقات بیشتر باشد، نیروهای فشاری و کششی در اعضای سازه افزایش می یابد؛ بنابراین نیاز به میلگردهای ضخیمتر و در تعداد بیشتر وجود دارد. به عنوان مثال، در ساختمان های دو تا سه طبقه معمولاً از میلگردهای سایز ۱۲ تا ۱۶ استفاده میشود، اما در برجها و سازههای بلند، میلگردهای سایز ۲۰ تا ۳۲ به کار می روند.
در واقع، افزایش ارتفاع باعث افزایش وزن کلی سازه میشود و برای مقابله با این نیروها، مهندسان مقادیر بیشتری میلگرد در فونداسیون، ستون و تیرها طراحی میکنند.
شرایط زمین و نوع فونداسیون
نوع خاک و بستر زمین نیز تأثیر مستقیمی بر مقدار میلگرد مصرفی دارد. در زمینهای سست یا مناطق با احتمال نشست بالا، نیاز به فونداسیونهای تقویت شده و در نتیجه مصرف میلگرد بیشتر است.
به عنوان نمونه، در خاک های رسی و مرطوب معمولاً از فونداسیون گسترده (رادیه) با شبکههای دوبل میلگرد استفاده میشود، در حالی که در زمینهای سخت و متراکم می توان از فونداسیون نواری با مصرف کمتر میلگرد بهره برد. همچنین در مناطق زلزلهخیز، طراحی فونداسیون باید به گونهای باشد که نیروهای جانبی را جذب کند و این امر به افزایش مصرف میلگرد منجر میشود.
نقشه سازه و طراحی مهندسی
نقشههای سازهای که توسط مهندسان محاسب تهیه میشوند، دقیقترین منبع برای تعیین مقدار میلگرد مصرفی هستند. طراحی اصولی و علمی میتواند مصرف میلگرد را بهینه کرده و از هدررفت آن جلوگیری کند.
در برخی پروژه ها، به دلیل طراحی غیراستاندارد یا اضافه کاریهای غیرضروری، میلگرد بیش از نیاز مصرف میشود. مهندسان با استفاده از نرمافزارهایی مانند ETABS و SAFE، میزان دقیق میلگرد در اجزای مختلف سازه را بر اساس بارهای وارده و نوع بتن مشخص می کنند تا هم ایمنی و هم صرفه اقتصادی تأمین شود.
بار زنده و مرده ساختمان
بارهای زنده و مرده از اصلیترین عوامل تأثیرگذار بر میزان مصرف میلگرد هستند. بار مرده شامل وزن خود سازه، دیوارها، کفها و سقف است؛ در حالی که بار زنده مربوط به وزن افراد، تجهیزات و وسایل متحرک داخل ساختمان میشود.
هرچه این بارها بیشتر باشند، نیاز به تقویت بتن با میلگرد بیشتر می شود. به عنوان مثال، در ساختمان های تجاری یا انبارها که بار زنده بالایی دارند، مقدار میلگرد در ستونها و دالها بهطور محسوسی افزایش مییابد. محاسبه دقیق این بارها طبق آیین نامه های طراحی، از الزامات اساسی در برآورد میلگرد مصرفی است.
|
نوع سازه |
تعداد طبقات |
مقدار تقریبی میلگرد (کیلوگرم بر مترمربع زیربنا) |
توضیحات |
|
اسکلت فلزی با فونداسیون بتنی |
۱ تا ۳ طبقه |
۳۰ تا ۵۰ کیلوگرم |
میلگرد بیشتر در فونداسیون و سقف مصرف میشود. |
|
اسکلت بتنی سبک |
۱ تا ۳ طبقه |
۴۰ تا ۶۰ کیلوگرم |
مناسب برای ساختمانهای مسکونی کمارتفاع و سبک. |
|
اسکلت بتنی معمولی |
۴ تا ۷ طبقه |
۶۰ تا ۸۰ کیلوگرم |
شایعترین نوع مصرف در آپارتمانهای شهری. |
|
اسکلت بتنی سنگین یا برج |
۸ طبقه به بالا |
۸۰ تا ۱۲۰ کیلوگرم |
در سازههای بلند به دلیل بارهای فشاری و جانبی بالا، مصرف میلگرد زیاد است. |
|
سولهها و سازههای صنعتی |
تکطبقه |
۲۰ تا ۴۰ کیلوگرم |
میلگرد عمدتاً در کف و فونداسیون استفاده میشود. |
مقدار میلگرد مصرفی در بخشهای مختلف ساختمان
میلگرد فونداسیون
فونداسیون یا پی، یکی از پرمصرف ترین بخشها در استفاده از میلگرد است. در این قسمت، میلگرد وظیفه دارد نیروهای کششی و خمشی ناشی از وزن سازه و زمین را مهار کند. بسته به نوع فونداسیون (نواری، منفرد یا رادیه) مقدار میلگرد مصرفی متفاوت است.
به طور معمول، در فونداسیون نواری بین ۶۰ تا ۱۰۰ کیلوگرم میلگرد در هر مترمکعب بتن استفاده میشود، در حالی که در فونداسیون گسترده (رادیه) این عدد میتواند به ۱۰۰ تا ۱۳۰ کیلوگرم نیز برسد. در پروژههایی که خاک ضعیف است یا بارهای سنگین منتقل میشود، طراحی شبکههای دوبل میلگرد نیز متداول است.
میلگرد ستون ها
ستونها نقش حیاتی در تحمل بارهای فشاری و انتقال وزن سازه دارند، بنابراین نیازمند میلگردهای با مقاومت بالا هستند. در این بخش، معمولاً از میلگردهای A3 یا A4 با سایزهای ۱۶ تا ۳۲ میلی متر استفاده میشود. میلگردهای طولی بارهای اصلی را تحمل می کنند، در حالی که میلگردهای عرضی یا خاموتها برای جلوگیری از کمانش و افزایش شکل پذیری ستونها به کار می روند. مقدار میلگرد مصرفی در ستونها معمولاً بین ۱۲۰ تا ۲۰۰ کیلوگرم در هر مترمکعب بتن متغیر است و به نوع سازه و بارگذاری آن بستگی دارد.
میلگرد تیر و تیرچه
در تیرها، میلگردها به ویژه در پایین ترین بخش تیر قرار میگیرند تا نیروهای کششی ناشی از خمیدگی را مهار کنند. در تیرهای بتنی معمولی، حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم میلگرد در هر مترمکعب بتن استفاده میشود. در تیرچهها که در سقفهای تیرچه بلوک یا کامپوزیت به کار می روند، میلگردهای کششی معمولاً سایز ۸ تا ۱۲ میلی متر دارند. این میلگردها نقش مهمی در توزیع بار و جلوگیری از ترکهای خمشی ایفا میکنند و مقدار مصرف در تیرچهها نسبت به تیرهای اصلی کمتر است.
میلگرد سقف و دال بتنی
در سقفهای بتنی (دالها)، میلگردها برای جلوگیری از ترکهای ناشی از بار مرده و زنده مورد استفاده قرار میگیرند. مقدار میلگرد مصرفی در دالهای بتنی معمولاً بین ۷۰ تا ۱۲۰ کیلوگرم بر مترمکعب بتن است.
در سقفهای دوطرفه یا دال های سنگین، دو شبکه میلگرد در بالا و پایین دال کار گذاشته میشود تا مقاومت کششی در هر دو جهت تأمین شود. در دالهای یکطرفه نیز معمولاً از میلگردهای قطر پایین تر ولی با فاصله کمتر استفاده میشود تا توزیع یکنواخت نیرو حفظ گردد.
میلگرد دیوار برشی
دیوارهای برشی در ساختمانهای بلند و مناطق زلزلهخیز برای مقاومت در برابر نیروهای جانبی مانند باد و زلزله طراحی میشوند. این بخش از سازه معمولاً دارای شبکه های متراکم میلگرد در دو جهت افقی و عمودی است. در هر مترمربع دیوار برشی، به طور میانگین بین ۱۰۰ تا ۱۸۰ کیلوگرم میلگرد مصرف میشود.
میلگرد های مورد استفاده در دیوار برشی معمولاً از نوع A3 هستند تا استحکام خمشی بالایی ایجاد کنند. در طراحیهای ضدزلزله، فاصله میلگردها کمتر و شبکه ها فشرده تر انتخاب میشوند تا انعطافپذیری و مقاومت سازه افزایش یابد.
نسبت میلگرد به بتن در سازه های مختلف
نسبت میلگرد به بتن یکی از شاخص های مهم در طراحی و اجرای سازههای بتنی است که میزان مصرف فولاد نسبت به حجم بتن را مشخص می کند. این نسبت نشان می دهد چه مقدار فولاد برای هر مترمکعب بتن مورد نیاز است تا سازه از نظر استحکام، شکل پذیری و دوام در وضعیت بهینه قرار گیرد. مقدار این نسبت بسته به نوع سازه، کاربری ساختمان و شرایط بارگذاری متفاوت است. در ادامه، نسبت میلگرد به بتن در انواع سازهها را بررسی میکنیم:
۱. فونداسیونها (پی ساختمان)
در فونداسیونها به دلیل تمرکز بارهای سنگین از ستونها و انتقال آن به زمین، نیاز به شبکههای میلگرد دوبل وجود دارد. نسبت میلگرد به بتن در فونداسیونها معمولاً ۰.۸ تا ۱.۲ درصد است.
به طور میانگین در هر مترمکعب بتن پی، حدود ۸۰ تا ۱۲۰ کیلوگرم میلگرد مصرف میشود. در فونداسیونهای سنگین مانند رادیه یا فونداسیونهای صنعتی، این مقدار ممکن است تا ۱۵۰ کیلوگرم هم افزایش یابد.
۲. ستونها
ستونها از اصلی ترین اجزای باربر در ساختمان هستند و وظیفه تحمل نیروهای فشاری و انتقال آن به فونداسیون را دارند. برای ستونهای بتنی، نسبت میلگرد به بتن بین ۱ تا ۲ درصد متغیر است.
در ساختمان های بلند مرتبه یا مناطق زلزله خیز، برای افزایش مقاومت خمشی و جلوگیری از کمانش، از مقادیر بالاتر استفاده می شود (حدود ۲ درصد). در ستون های معمولی مسکونی، این نسبت نزدیک به ۱.۲ درصد است.
۳. تیرها و تیرچهها
در تیرها که نیروی خمشی زیادی را تحمل می کنند، نسبت میلگرد به بتن معمولاً ۱ تا ۱.۵ درصد است.
تیرهای اصلی که وزن سقف و بارهای سازهای را انتقال می دهند، نیاز به آرماتور کششی بیشتری دارند، در حالی که تیرچهها معمولاً با نسبت کمتر (حدود ۰.۸ تا ۱ درصد) طراحی می شوند. این مقادیر بسته به دهانه، نوع سقف و بارگذاری قابل تغییر است.
۴. سقفها و دال های بتنی
در دال های بتنی (یکطرفه یا دوطرفه) معمولاً نسبت میلگرد به بتن کمتر از سایر بخشها است، زیرا بارها به صورت گسترده توزیع میشوند.
برای دال های بتنی معمولی، این نسبت بین ۰.۵ تا ۱ درصد متغیر است.
در دال های دوطرفه یا دال های تقویت شده، برای افزایش مقاومت در برابر خمش و ترک، ممکن است این عدد به ۱.۲ درصد برسد.
۵. دیوارهای برشی
در دیوارهای برشی که نقش کلیدی در مقابله با نیروهای جانبی مانند زلزله و باد دارند، نسبت میلگرد به بتن معمولاً ۱ تا ۱.۵ درصد است.
در ساختمانهای بلند یا پروژه های با ریسک زلزله بالا، این مقدار میتواند تا ۲ درصد نیز افزایش یابد. در این دیوارها معمولاً دو شبکه میلگرد در دو جهت افقی و عمودی طراحی میشود تا پایداری جانبی سازه تضمین گردد.
تأثیر نوع میلگرد بر مقدار مصرف
انتخاب نوع میلگرد در پروژههای ساختمانی، مستقیماً بر مقدار مصرف، وزن نهایی سازه و حتی هزینه تمام شده تأثیر می گذارد. میلگردها بسته به گرید فولاد و شکل آج، مقاومتهای مختلفی دارند و هر نوع برای هدف خاصی طراحی شده است. در نتیجه، آشنایی با تفاوت میان میلگردهای A2 ، A3 و میلگرد ساده، می تواند به بهینه سازی مصرف و جلوگیری از هزینههای اضافی کمک کند.
تفاوت بین میلگرد A2 و A3
میلگرد A2 دارای آج های مارپیچ و مقاومت کششی حدود ۵۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع است، در حالی که میلگرد A3 با آج جناقی شکل و مقاومت بالاتر حدود ۶۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع تولید میشود.
به دلیل این تفاوت در مقاومت، در پروژه های بتنی، میلگرد A3 معمولاً برای بخشهای کششی و میلگرد A2 برای خاموت گذاری یا بخشهای فشاری استفاده میشود.
