میلگرد بستر چیست؟

میلگرد بستر یک روش مرسوم و پرکاربرد در مقاوم سازی دیوارها بوده که با افزایش استحکام و مقاومت آنها در برابر عوامل طبیعی مانند زلزله و باد همراه خواهد بود. از این مصالح در روش های متداول مقاوم سازی دیوارها مانند اجرای وال پست استفاده می شود که استحکام و دوام دیوارها را در برابر نیروهای جانبی افزایش می دهد. اجرای این میلگردها در سازه با استفاده از یک سری آرماتور انجام می شود که در هنگام بنای دیوار در داخل آن قرار گرفته و سپس با ملات کافی پوشش داده می شوند.
این میلگردها در دو نوع میلگرد نردبانی و میلگرد خرپایی مورد استفاده قرار می گیرند و از ویژگی ها و مزایای بسیاری در برخوردار هستند. با توجه به محبوبیت و اهمیت بالای استفاده از میلگرد بستر در سازه های مختلف در این مطلب قصد داریم ضمن معرفی ابن میلگردها به مباحث دیگری حول این موضوع مانند علت استفاده از میلگرد بستر در ساختمان، ویژگی های این میلگردها، دسته بندی آنها، بررسی جدول وزنی استفاده از آنها، روش های اجرا و مهار دیوار غیر سازه ای با این میلگردها، روش های محاسبه مقدار مورد نیاز میلگرد جهت مهار دیوار، قیمت این میلگردها و نکات لازم در خرید آنها بپردازیم.

میلگرد بستر چیست؟

میلگردها از مصالح پرکاربرد در ساخت و سازها هستند و با توجه به نوع طراحی و کاربری که دارند در بخش های مختلف سازه مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از انواع رایج این مصالح میلگرد بستر بوده که نقش بسزایی در استحکام و مقاوم سازی دیوارها دارد. در طراحی این میلگردها از دو آرماتور استفاده می شود که در یک فاصله معین و به صورت موازی در دیوار قرار می گیرند و اتصال و جوش آنها با استفاده از سیم مفتول انجام می شود. میلگرد بستر برای نخستین بار در سال 1813 میلادی و در ایالات متحده مورد استفاده و بهره برداری قرار گرفت. سپس کار با این مصالح با یک رشد صعودی در بازار فولاد مواجه شد و به تدریج در سایر نقاط جهان مانند کانادا و اروپا نیز مورد استفاده قرار گرفت.
با استقبال مهندسان و طراحان ساختمان از عملکرد و کارایی این میلگردها، لزوم استفاده از آنها در مقررات ساختمانی به صورت رسمی اعلام شد. آرماتورهایی که در طراحی این میلگردها مورد استفاده قرار می گیرند معمولاً از طول 3 متری برخوردار بوده که بسته به نوع طراحی در فاصله عرضی 5/5، 11 و 5/15 سانتیمتری از یکدیگر قرار می گیرند. استفاده از این میلگردها باعث افزایش مقاومت سازه در برابر عوامل طبیعی مانند زلزله و باد شدید می شود. از این میلگردها می توان برای اهداف مختلفی استفاده کرد که از جمله آنها می توان به تقویت و استحکام هر چه بیشتر دیوارهای سفالی و آجری و افزایش طول دیوارها اشاره کرد.

چرا از میلگردهای بستر در ساختمان استفاده می شود؟

این میلگردها از قابلیت های بسیاری برخوردار بوده که سبب می شود در بخش های مختلف ساختمان مورد استفاده قرار گیرند. یکی از این قابلیت ها کنترل فواصل ترک ها در سازه بوده که معمولاً در اثر تغییر شکل حرارتی ایجاد می شوند. قابلیت دیگر این میلگردها که سبب می شود به صورت متداول در طراحی ساختمان مورد استفاده قرار گیرند، افزایش مقاومت دیوارها در برابر نیروهای خارج از صفحه است که از فرو ریزش آنها جلوگیری می کند. این مصالح مقاومت برشی داخل صفحه دیوارها را افزایش می دهند و استفاده از آنها شکل پذیری و انسجام دیوارها را بهبود می بخشد.
در واقع می توان گفت که استفاده از میلگرد بستر یک نوع اتصال مکانیکی برای نمای بنایی سنگی و آجری به شمار می رود. علاوه بر آن با امکان تعبیه قائم این میلگردها در سازه می توان دیوارهای دو لایه را به هم متصل نمود. همچنین با کمک این میلگردها می توان دیوارهای متقاطع را به یکدیگر وصل کرد. در طراحی این میلگردها از مفتول با قطر پایین و ساختار شبکه ای استفاده شده که خود باعث کم شدن طول مهار و وصله آنها می شود. کار با این مصالح نیازی به دستکاری در ساختار دیوار و تزریق دوغاب ندارد و همه این موارد سبب می شود که به صورت گسترده در ساختمان مورد استفاده قرار گیرند.

ویژگی های میلگرد بستر

در طراحی میلگردهای بستر از یک سری ویژگی ها و قابلیت ها استفاده شده است تا بتوان از آنها در مقاوم سازی هر چه بیشتر سازه ها استفاده کرد. اولین ویژگی بارز این مصالح استفاده از فولاد گالوانیزه در طراحی آنها است. از آنجایی که اجرای این میلگردها در محیط های مرطوب و در تماس با ملات صورت می گیرد، جذب این رطوبت خود باعث زنگ زدگی و کاهش کارایی و دوام آنها می شود که خوشبختانه این مسئله به دلیل ساختار گالوانیزه این مصالح قابل حل خواهد بود. ویژگی مهم دیگر در طراحی این میلگردها سطح آجدار آنهاست که از لغزش این مصالح در سازه جلوگیری کرده و سبب افزایش استحکام و یکپارچگی آنها می شود. در ادامه بررسی ویژگی های میلگردهای بستر می توان گفت که در طراحی این میلگردها از مفتول هایی با قطر 4 میلیمتر استفاده می شود و اتصال آنها با روش جوشکاری مقاومتی صورت می گیرد.

دسته بندی انواع میلگرد بستر

میلگردهای بستر با توجه به نوع طراحی و کاربری که دارند به دو دسته میلگرد نردبانی و میلگرد خرپایی تقسیم بندی می شوند که به صورت زیر است:

میلگرد بستر نردبانی

این میلگردها همان طور که از اسم آنها پیداست ساختار و ظاهری نردبانی دارند که از اتصال دو میلگرد بلند از جنس فولاد گالوانیزه و ضد زنگ ساخته می شوند. اتصال این جفت میلگرد از طریق جوشکاری مقاومتی و با کمک میلگردهای نازک در بین آنها صورت می گیرد. نحوه قرار گیری این میلگردها روی دیوار به شکل دو آرماتور موازی بوده و اتصال آنها بر روی دیوار با کمک قلاب و گیره انجام می شود.
پس از نصب میلگردهای بستر بر روی دیوار، این اتصالات به وسیله ملات و با نسبت مشخص پوشانده می شوند. سپس عملیات دیوار چینی متناسب با نوع طراحی از پیش تعیین شده انجام می شود؛ به عبارت دیگر می توان گفت که در این روش نصب میلگرد بستر، نردبان طراحی شده به طور کامل در داخل دیوار پنهان می شود. همچنین در این روش از میلگردهای آجدار استفاده می شود تا در تماس با بتن از اصطکاک کافی برخوردار باشند.

میلگرد بستر خرپایی

این میلگردها به دلیل ظاهر و ساختار خرپایی که دارند با این عنوان شناخته می شوند. در طراحی میلگردهای بستر خرپایی نیز از دو میلگرد موازی از جنس فولاد گالوانیزه و ضد زنگ استفاده می شود. اتصال این میلگردها همانند میلگردهای دسته اول با جوشکاری مقاومتی صورت می گیرد با این تفاوت که در این روش، اتصالات به صورت زیگزاگی انجام می شود. این دو مدل میلگرد بستر کاربری تقریباً یکسانی دارند و تفاوت آنها بیشتر در میزان سختی آنها بوده که از این نظر میلگردهای خرپایی در مقایسه با میلگردهای نردبانی از درجه سختی بیشتری برخوردار هستند. همین ویژگی نیز سبب می شود که بسیاری از طراحان سازه به استفاده از میلگرد خرپایی علاقه بیشتری نشان دهند.

نگاهی بر جدول وزنی میلگردهای بستر

وزن میلگردها یک مشخصه بسیار مهم در کار با این مصالح بوده که بر اساس آن می توان به کیفیت، نوع کاربری و قیمت تمام شده آنها پی برد. قبل از اجرای پروژه لازم است برآوردهایی در زمینه مقدار و وزن میلگرد مورد استفاده انجام شود. برای این کار روش هایی جهت محاسبه مقدار میلگرد بستر مورد نیاز جهت مهار دیوار وجود دارد که با کمک آنها می توان مقدار و وزن میلگرد مصرفی را تخمین زد. روش دیگر برای این کار استفاده از جدول وزنی این میلگردها برای دو روش نردبانی و خرپایی بوده که به صورت زیر است.

روش های اجرا و مهار دیوار غیر سازه ای با میلگردهای بستر

اجرا و مهار دیوار غیر سازه ای با میلگرد بستر به روش های مختلفی چون اجرای میلگرد در راستای افقی و اجرای میلگرد در راستای عمودی انجام می شود که در ادامه به معرفی و بررسی بیشتر این روش ها خواهیم پرداخت.

اجرای میلگرد در راستای افقی

برای اجرای این میلگردها در راستای افقی نخست لازم است کلاف هایی از میلگرد با توجه به نوع طراحی آن به شکل خرپا یا نردبان ایجاد شود. قطر میلگردهای مورد استفاده در این حالت 4 یا 6 میلیمتر بوده و عرض میلگردها متناسب با عرض دیوار متفاوت بوده که می توان آن را تنظیم نمود. از آن جایی که این میلگردها باید به صورت کامل زیر ملات پوشانده شوند لازم است در اتصال میلگردها به این امر توجه ویژه شود. جوشکاری میلگردهای بستر با استفاده از جفت گیره و قلاب انجام می شود که در صورت لزوم می توان آنها را در دو طرف دیوار نیز متصل نمود.

اجرای میلگرد بستر در راستای عمود

اجرای میلگرد بستر در راستای عمود یکی دیگر از روش های رایج اتصال این مصالح بوده که به صورت عمودی انجام می شود. برای این کار میلگردها به حالت عمودی بین آجرها یا بلوک های دیوار قرار گرفته و این چینش در نهایت تا سقف ادامه پیدا می کند. در این روش اتصال دیوار به سقف از طریق ناودان انجام می شود و فضای خالی به وجود آمده نیز با استفاده از بتن پر می شود. استفاده از میلگردهای گالوانیزه و آجدار باعث افزایش کیفیت کاری و مقاومت دیوارها در دو روش مذکور می شود.

اصول و ضوابط آیین نامه ای ضابطه 729 در اجرای میلگردهای بستر

طبق آیین نامه طراحی لرزه ای دیوارهای بنایی غیرسازه ای مسلح به میلگرد بستر (ضابطه 729) اجرای این میلگردها در دیوار نیازمند رعایت یک سری اصول و ضوابط بوده که در این بخش به بررسی آنها می پردازیم. طبق این ضابطه قطر مفتول های مورد استفاده نباید از 4 میلیمتر کمتر باشد و قطر حداکثری مفتول ها نیز باید برابر با نصف ضخامت ملات بستر باشد. از آنجایی که حداکثر ضخامت ملات در نظر گرفته شده برای این میلگردها 16 میلیمتر بوده، پس مفتول های مورد استفاده باید حداکثر 8 میلیمتر قطر داشته باشند. چنان چه بنا بر شرایط ملات مورد استفاده از ضخامت 10 میلیمتری برخوردار باشد لازم است از میلگرد 4 الی 5/4 میلیمتری استفاده کرد.
در مورد کار با بلوک های ACC که معمولاً با بند بستر نازک و با اندازه کمتر از 3 میلیمتر تولید می شوند می توان از مفتول های میلگرد با مقطع مستطیلی یا کتابی استفاده کرد. در ساخت مفتول ها لازم است از فولاد با حداقل تنش تسلیم 450 و حداقل تنش نهایی 550 مگاپاسکال استفاده شود. به این نکته توجه کافی شود که نسبت این دو تنش (تنش نهایی بر تسلیم) نباید از 2/1 پایین تر باشد. حال چنانچه تنش تسلیم به دست آمده از مقدار مذکور (450) کمتر باشد ولی باز هم در این شرایط نسبت محاسبه شده از تنش ها کمتر از 2/1 نباشد، استفاده از مفتول ها پس از تأیید مهندس محاسب بلامانع است.
میلگردهای مورد استفاده در این روش لازم است از پوشش اپوکسی و گالوانیزه برخوردار باشند تا دچار خوردگی نشوند که در غیر این صورت می بایست از میلگردهای ضد زنگ استفاده شود. در اجرای میلگرد بستر توصیه می شود از مفتول های با سطح آجدار استفاده شود تا پیوستگی کافی در ملات و میلگرد بستر ایجاد شود.

روش محاسبه مقدار میلگرد بستر مورد نیاز جهت مهار دیوار

قبل از اجرای این میلگردها لازم است تخمین زده شود که چه مقدار میلگرد برای فرایند کاری مورد نظر نیاز است. برای محاسبه مقدار مورد نیاز از این میلگردها جهت مهار دیوار روش های مختلفی وجود دارد که از جمله رایج ترین آنها می توان به روش تجویزی و محاسباتی اشاره کرد که به صورت زیر است:

روش تجویزی

روش تجویزی یکی از روش های متداول و سنتی در محاسبه مقدار میلگرد مورد استفاده جهت مهار دیوار بوده که بر اساس آن مقدار میلگرد مورد نیاز در فرایند کاری تخمین زده می شود. در این روش معیار ارتفاع دیوار بوده طبق آن به ازای هر 40 سانتیمتر از ارتفاع دیوار به یک ردیف میلگرد نیاز است.

روش محاسباتی میلگرد بستر

در روش محاسباتی به عنوان یکی دیگر از روش های رایج تخمین مقدار میلگرد مورد نیاز جهت مهار دیوار، از یک نسبت محاسباتی جهت برآورد مقدار میلگرد استفاده می شود. طبق این روش نخست باید سطح مقطع مؤثر دیوار محاسبه شود که 0007/0 این مقدار برابر با جمع سطح مقطع مفتول های بکار رفته در طراحی آن است.

قیمت میلگرد بستر

قیمت این میلگردها به عوامل و فاکتورهای مختلفی بستگی دارد که در این بخش به بررسی آنها می پردازیم. اولین فاکتور تأثیرگذار بر قیمت تمام شده این مصالح وزن آنها بوده که می توان به روش های مختلف آن را برآورد کرد. از روی ابعاد میلگردها و مفتول های مورد استفاده در اجرای میلگرد بستر می توان وزن آنها را تخمین زد و بر اساس وزن به دست آمده قیمت نهایی مصالح مورد استفاده را به دست آورد. نوع و ضخامت پوشش گالوانیزه در طراحی میلگردهای بستر عامل دیگری است که بر قیمت تمام شده این مصالح تأثیر می گذارد. میلگردهایی که در طراحی آنها از فولاد گالوانیزه استفاده شده است از قیمت بیشتری در مقایسه با میلگردهای معمولی برخوردار هستند.
نوع میلگرد مورد استفاده و ساختار آن عامل مؤثر دیگری بر قیمت این مصالح است؛ بدین صورت که میلگردهای آجدار به دلیل کارایی بیشتر از قیمت بالاتری در مقایسه با میلگردهای معمولی برخوردار هستند. علاوه بر آن نوع و شکل آج میلگرد نیز عامل دیگری است که سبب تغییر در قیمت تمام شده آن می شود. نوسانات قیمت در بازار آلیاژهای آهنی و محصولات فولادی عامل مؤثر دیگر بر قیمت تمام شده این میلگردهاست که می تواند با تغییرات جزئی و کلی همراه باشد. نحوه عرض میلگرد و برند سازنده آن نیز می تواند بر قیمت نهایی این مصالح تأثیر بگذارد. میلگردهایی که توسط شرکت های معتبر و با سابقه عرضه می شوند معمولاً از قیمت بالاتری برخوردار هستند. هزینه های حمل و نقل عامل تأثیرگذار دیگری بر قیمت تمام شده این میلگردهاست که بستگی به فاصله پروژه اجرایی با محل عرضه این مصالح دارد.

نکات هنگام خرید میلگرد بستر

قبل از خرید این میلگردها لازم است به یک سری نکات و فاکتورها توجه شود که در این بخش به بررسی آنها می پردازیم. در ابتدا لازم به ذکر است که این میلگردها به صورت شاخه ای عرضه می شوند و نوع فولادی گالوانیزه یا ضد زنگ آن از مرغوبیت بیشتری برخوردار است. نکته اول در رابطه با خرید این میلگردها توجه به نوع و مدل آنهاست. همان طور که اشاره کردیم این میلگردها در دو نوع ساده و آجدار عرضه می شوند که هر کدام از آنها از ویژگی ها و قابلیت هایی برخوردارند. چنانچه در ساخت و ساز مورد نظر قصد افزایش مقاومت کششی بتن را دارید می توانید از میلگردهای ساده استفاده کنید. از میلگردهای آجدار نیز می توانید جهت استحکام و یکپارچگی هر چه بیشتر سازه بهره گیرید.
نکته دوم در این رابطه توجه به سایز و ابعاد میلگرد بوده که لازم است متناسب با شرایط و نیاز کاری انتخاب شود. نوع آج میلگرد عامل دیگری است که در هنگام خرید میلگرد بستر لازم است بدان توجه شود و متناسب با نیاز کاری انتخاب گردد. نکته دیگری که در خرید این میلگردها بهتر است در نظر گرفته شود، توجه به برند سازنده و شرکت تولید کننده آنها بوده که می تواند بر کیفیت نهایی و کارایی میلگردها تأثیر بسیاری داشته باشد.
توجه به خواص مکانیکی میلگردها عامل دیگری است که در هنگام این مصالح لازم است بدان توجه شود. در آخر توجه به مقدار میلگرد مورد نیاز جهت اجرای پروژه عامل مهم دیگری است که در هنگام خرید می بایست حتماً بدان توجه شود تا حجم میلگرد متناسب با نیاز کاری خریداری شود. همان طور که قبلاً بدان اشاره کردیم به دو روش تجویزی و محاسباتی می توان حجم میلگرد مورد استفاده را تخمین زد.

حذف میلگرد بستر دیوارهای غیر سازه ای در سیستم وال مش

طراحان ساختمان از روش های وال پست و وال مش جهت یکپارچگی و استحکام هر چه بیشتر دیوارهای غیرسازه ای استفاده می کنند تا مقاومت دیوارها را در برابر نیروهای جانبی و عوامل طبیعی از قبیل زلزله افزایش دهند. با این وجود امروزه از روش وال مش به دلیل قابلیت ها و مزایای بسیار، به عنوان نسل نوین وال پست یاد می شود و آن را جایگزین مناسبی برای روش های سنتی و مرسوم مهار دیوار می دانند. طبق آیین نامه ساختمان و ایمنی سازه ها استفاده از روش های مذکور در مهار دیوار الزامی بوده و اجرای وال مش می تواند مقاومت و ایمنی دیوارها را تا حد بسیار بالایی افزایش دهد.
یکی از مراحلی که در روش وال پست جهت افزایش مقاومت و استحکام دیوارها مورد استفاده قرار می گیرد استفاده از میلگرد بستر است. قاعدتاً اجرای این میلگردها در کنار مقاوم سازی دیوارها با صرف هزینه هایی نیز همراه خواهد بود که در روش وال مش می توان از آنها چشم پوشی کرد. در اجرای وال مش دیوارهای غیرسازه ای به دلیل نوع مقاوم سازی که در این روش مورد استفاده قرار می گیرد نیازی به میلگردهای بستر نیست. همین امر نیز سبب کاهش هزینه ها، کاهش صرف انرژی و نیروی انسانی و صرفه جویی در زمان اجرای پروژه می شود. لازم به ذکر است که دیوارهای مهار شده به روش وال مش در مقایسه با روش وال پست در کنار وزن پایین از یکپارچگی و مقاومت بیشتری نیز برخوردار بوده و ایمنی بهتری در برابر لرزش و نیروهای جانبی دارند.

سخن پایانی

میلگرد بستر از مصالح متداول و پرکاربرد مقاوم سازی دیوارها در سالیان طولانی بوده که طراحان ساختمان با استفاده از آنها دیوارها و سازه های خود را در برابر عوامل طبیعی مانند زلزله مسلح می کردند. استفاده از این میلگردها یک راهکار مناسب در اتصال دیوارها به سازه بوده که باعث افزایش مقاومت آنها در برابر نیروهای وارده می شود. از این میلگردها به عنوان یک اختراع توسعه یافته نیز یاد می شود و تغییراتی که در نوع طراحی، شکل و نحوه اتصال آنها انجام می شود، شرایط را برای افزایش مقاومت آنها و در نهایت مهار دیوار فراهم می کند.
این میلگردها در دو نوع ساده و آجدار تولید می شوند و به روش های نردبانی و خرپایی در دیوار قرار می گیرند. شیوه اتصال آنها در دیوار می تواند به دو صورت افقی و عمودی باشد و به دلیل خاصیت گالوانیزه ای که دارند از کارایی و طول عمر بالایی برخوردار هستند. طبق ضابطه 729 آیین نامه طراحی لرزه ای دیوارها با میلگرد بستر، اجرای این میلگردها نیازمند رعایت یک سری اصول و ضوابط بوده که در این مطلب بدان اشاره شد. در آخر استفاده از روش وال مش به عنوان نسل نوین وال پست ها علاوه بر افزایش استحکام و یکپارچگی دیوارهای غیرسازه ای باعث حذف این میلگردها در روند اجرایی پروژه می شود.