میلگرد بستر و نقش آن در مهار دیوار

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 پست‌های 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.‏

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. ‏

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.‏

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. ‏

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.‏

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 پست‌های 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.‏