میلگرد حرارتی چیست؟ کاربرد و نحوه تولید

میلگرد حرارتی یا همان میلگرد افت و حرارت، یکی از حیاتی‌ترین عناصر در مهندسی سازه برای مقابله با تنش‌های ناشی از تغییرات دمایی و جمع‌شدگی بتن است.

میلگرد حرارتی چیست

میلگرد حرارتی یک مقاطع فولادی نوعی آرماتور غیرسازه‌ای اما ضروری هستند که برای مقابله با پدیده «هیدراتاسیون» و تغییرات دمایی در بتن استفاده می‌شوند. بتن در مراحل اولیه گیرش خود، گرما تولید می‌کند و با از دست دادن آب، تمایل به انقباض دارد. اگر این انقباض محدود شود، تنش‌های کششی ایجاد شده و بتن ترک می‌خورد. آرماتور حرارتی بتن وظیفه دارد این تنش‌ها را جذب کرده و از گسترش ترک‌ها جلوگیری کند.

چرا به میلگرد حرارتی میلگرد افت و حرارت می‌گویند؟

اصطلاح علمی این مقطع، میلگرد افت و حرارت (Shrinkage and Temperature Reinforcement) است.

• افت (Shrinkage): مربوط به کاهش حجم بتن در اثر تبخیر آب.
• حرارت (Temperature): مربوط به انبساط و انقباض ناشی از تغییرات دمایی محیط.

تفاوت میلگرد حرارتی و میلگرد اصلی

بسیاری از افراد تفاوت میلگرد حرارتی و میلگرد اصلی را به درستی درک نمی‌کنند. میلگردهای اصلی (تنش) برای تحمل بارهای مرده و زنده وارد بر سازه طراحی می‌شوند، در حالی که تفاوت میلگرد افت و حرارت با آرماتور سازه‌ای در این است که میلگرد حرارتی تنها برای کنترل ترک‌های سطحی و حفظ یکپارچگی بتن در برابر تغییرات فیزیکی بکار می‌رود.

کاربرد میلگرد حرارتی

استفاده از این آرماتورها محدود به یک بخش خاص نیست، اما بیشترین نمود آن را در دال‌ها و سقف‌ها می‌بینیم. در ادامه به مهم‌ترین موارد کاربرد میلگرد حرارتی اشاره می‌کنیم:

۱. میلگرد حرارتی سقف تیرچه بلوک

در سقف‌های تیرچه بلوک، پس از قرارگیری تیرچه‌ها و بلوک‌ها (یونولیت یا سفال)، یک لایه بتن رویه (بتن ماله) ریخته می‌شود. میلگرد حرارتی در سقف تیرچه بلوک به صورت یک شبکه عمود بر هم روی بلوک‌ها قرار می‌گیرد تا از ترک خوردن این لایه نازک بتن جلوگیری کند.

۲. میلگرد حرارتی در دال بتنی

در دال‌های یک‌طرفه و دوطرفه، میلگرد حرارتی در دال بتنی برای کنترل عرض ترک‌ها الزامی است. طبق آیین‌نامه آبا، در مناطقی که لنگر خمشی وجود ندارد، باید از آرماتور حرارتی استفاده کرد.

۳. میلگرد حرارتی در فونداسیون

هرچند در فونداسیون‌های حجیم، آرماتورهای اصلی وظایف زیادی را بر عهده دارند، اما در لایه‌های سطحی میلگرد حرارتی در فونداسیون برای جلوگیری از ترک‌های ناشی از نشست آب بتن و گرمازدایی (در بتن‌ریزی‌های حجیم) استفاده می‌شود.

۴. میلگرد حرارتی در بتن کفسازی

در سوله‌های صنعتی و پارکینگ‌ها که سطح وسیعی از بتن در معرض تغییرات دمایی قرار دارد، آرماتور حرارتی بتن نقشی کلیدی در جلوگیری از پودر شدن و شکستن لبه‌های بتن ایفا می‌کند.

میلگرد حرارتی در سقف چه وظیفه‌ای دارد؟

اگر بخواهیم دقیق‌تر بررسی کنیم که میلگرد حرارتی در سقف چه وظیفه‌ای دارد، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• جلوگیری از ترک بتن: اصلی‌ترین وظیفه، مهار تنش‌های کششی ناشی از انقباض است.
• یکپارچگی سازه: کمک به توزیع یکنواخت بار و اتصال بهتر بتن رویه به تیرچه‌ها.
• مقاومت در برابر آتش‌سوزی: در زمان حریق، این میلگردها از ریزش زودهنگام لایه بتن محافظت می‌کنند.
• بهبود عملکرد دیافراگم سقف: سقف را در برابر نیروهای جانبی مثل زلزله منسجم‌تر می‌کند.

مشخصات فنی و استاندارد میلگرد حرارتی

برای اجرای اصولی، باید بدانیم که چه نوع میلگردی با چه مشخصاتی مورد تایید آیین‌نامه‌ها (نظیر مبحث نهم مقررات ملی ساختمان) است. انتخاب غلط سایز میلگرد حرارتی می‌تواند منجر به هدررفت سرمایه یا عدم کارایی آرماتور شود.

۱. قطر میلگرد حرارتی

به طور معمول، قطر میلگرد حرارتی برای سقف‌های ساختمانی بین ۵ تا ۶.۵ میلی‌متر متغیر است.

• اگر از میلگرد با مقاومت بالا (S400) استفاده شود، سایز ۵ یا ۶ کفایت می‌کند.
• در موارد خاص و دال‌های ضخیم‌تر، ممکن است سایز میلگرد حرارتی تا ۸ میلی‌متر نیز افزایش یابد.
• استفاده از میلگردهای با قطر بسیار بالا (مثل ۱۲ یا ۱۴) به عنوان حرارتی، علاوه بر هزینه اضافی، به دلیل وزن زیاد ممکن است باعث فرو رفتن میلگرد در بتن و خروج از جایگاه استاندارد شود.

۲. فاصله میلگرد حرارتی در شبکه

یکی از سوالات پرتکرار این است که فاصله میلگرد حرارتی چقدر باید باشد؟ طبق استانداردهای مهندسی، این فاصله نباید از حد مجاز فراتر رود تا شبکه بتواند تنش‌ها را پوشش دهد:

• حداکثر فاصله بین دو میلگرد حرارتی نباید از ۲۵ سانتی‌متر بیشتر باشد.
• در اکثر نقشه‌های اجرایی، فاصله میلگرد افت و حرارت را ۲۰×۲۰ یا ۲۵×۲۵ سانتی‌متر در نظر می‌گیرند.
• بر اساس آیین‌نامه، این فاصله نباید از ۵ برابر ضخامت دال بیشتر شود.

۳. استاندارد میلگرد حرارتی

بهترین گزینه برای آرماتور حرارتی سقف، استفاده از میلگرد‌های نرم یا نیمه‌سخت است. معمولاً از میلگرد ساده (A1) یا میلگرد آجدار (A2) در این بخش استفاده می‌شود. البته امروزه استفاده از میلگرد کششی (فابریک) به دلیل سهولت در اجرا و قیمت مناسب، بسیار رایج شده است.

محاسبات میلگرد حرارتی سقف و فرمول‌های کاربردی

برای تعیین دقیق مقدار میلگرد حرارتی در سقف، مهندسان طراح از فرمول‌های مشخصی استفاده می‌کنند. این محاسبات بر اساس سطح مقطع بتن انجام می‌شود.

فرمول میلگرد حرارتی

طبق آیین‌نامه آبا، حداقل سطح مقطع آرماتور افت و حرارت از فرمول زیر محاسبه می‌شود:

As=0.0018×b×hA_s = 0.0018 \times b \times hAs​=0.0018×b×h

در این فرمول:

• AsA_sAs​: سطح مقطع میلگرد مورد نیاز.
• $b$: عرض مقطع (معمولاً ۱۰۰ سانتی‌متر در نظر گرفته می‌شود).
• $h$: ضخامت دال بتنی.

محاسبه میلگرد افت و حرارت برای یک متر مربع

برای مثال، اگر ضخامت بتن رویه سقف ۵ سانتی‌متر باشد، با قرار دادن در فرمول میلگرد حرارتی، مقدار میلگرد مورد نیاز در هر متر طول مشخص می‌گردد. سپس با تقسیم بر سطح مقطع میلگرد انتخابی (مثلاً سایز ۶)، فاصله میلگرد افت و حرارت استخراج می‌شود.

نحوه تولید میلگرد حرارتی

اجرای میلگرد حرارتی باید با دقت بالایی انجام شود تا در زمان بتن‌ریزی، میلگردها به کف (یونولیت یا بلوک) نچسبند.

مراحل اجرای میلگرد افت و حرارت:

1. آماده‌سازی سقف: پس از اتمام لوله‌کشی‌های برق و قرارگیری تیرچه‌ها.
2. شبکه‌بندی (مش): میلگردها به صورت عمود بر هم (شطرنجی) روی سقف پهن می‌شوند. یک ردیف موازی با تیرچه‌ها و یک ردیف عمود بر آن‌ها.
3. اتصال با سیم آرماتوربندی: نقاط تلاقی میلگردها باید با سیم مفتول به هم بسته شوند تا در زمان حرکت کارگران یا ریختن بتن، جابه‌جا نشوند.
4. استفاده از اسپیسر (Spacer): این مرحله بسیار حیاتی است. میلگرد نباید روی یونولیت بچسبد. باید با استفاده از اسپیسرهای پلاستیکی یا بالشتک‌های بتنی، حدود ۲ تا ۳ سانتی‌متر از کف فاصله بگیرد تا کاملاً در وسط بتن قرار گیرد.

اشتباهات رایج در اجرای میلگرد حرارتی:

• چسبیدن میلگرد به بلوک: اگر میلگرد در کف قرار گیرد، عملاً هیچ نقشی در جلوگیری از ترک‌های سطحی نخواهد داشت.
• عدم رعایت اورلپ (Overlap): در نقاط اتصال دو میلگرد طولانی، باید حداقل ۴۰ تا ۵۰ برابر قطر میلگرد، هم‌پوشانی وجود داشته باشد.

میلگرد مناسب برای افت و حرارت چیست؟

بسیاری از سازندگان می‌پرسند بهترین میلگرد برای آرماتور حرارتی کدام است؟

• میلگرد ساده (A1): به دلیل شکل‌پذیری بالا و قیمت پایین‌تر، انتخاب اول بسیاری از پروژه‌هاست.
• سیم مفتول گالوانیزه یا مش آماده: در پروژه‌های صنعتی بزرگ، برای سرعت بخشیدن به اجرای میلگرد افت و حرارت، از مش‌های پیش‌جوش شده استفاده می‌کنند.
• میلگرد مناسب برای افت و حرارت در سقف‌های معمولی معمولاً نمره ۶ یا ۶.۵ ساده است که به صورت کلاف (رول) در بازار موجود است.

نتیجه‌گیری

میلگرد حرارتی یا میلگرد افت و حرارت یکی از اجزای ضروری در سازه‌های بتنی است که نقش آن بیشتر در کنترل ترک‌های ناشی از تغییرات دما و جمع‌شدگی بتن تعریف می‌شود. اگرچه این میلگردها جزو آرماتورهای باربر محسوب نمی‌شوند، اما تاثیر مستقیمی بر دوام، یکپارچگی و طول عمر سازه دارند. به همین دلیل در آیین‌نامه‌های ساختمانی و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران استفاده از آن در سقف‌ها و دال‌های بتنی توصیه و در بسیاری از موارد الزامی شده است.

در طول این راهنمای جامع بررسی کردیم که میلگرد حرارتی چیست، چه تفاوتی با آرماتورهای سازه‌ای دارد و در کدام بخش‌های ساختمان مانند سقف تیرچه بلوک، دال بتنی و حتی فونداسیون استفاده می‌شود. همچنین به مهم‌ترین نکات اجرایی مانند قطر میلگرد حرارتی، فاصله میلگرد افت و حرارت، نحوه اجرای میلگرد حرارتی و استانداردهای مربوط به آن پرداختیم تا دیدی کامل از این عنصر مهم در اختیار شما قرار گیرد.