به هر سازه فارغ از نوع و ابعاد آن، بارهای متعددی وارد می‌شود که مدیریت آنها، یکی از مهم‌ترین وظایف تیم مهندسی است. این بارها در سازه‌های خاصی مانند پل‌ها یا برج‌های عظیم یا در برخی از مناطق خاص که احتمال بروز زلزله در آنجا وجود دارد، اهمیت بسیار بیشتری نسبت به سازه‌های معمولی دارند. میلگرد دورپیچ یکی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین و بهترین روش‌ها برای کنترل بخشی از این بارها در اطراف ستون‌ها و تیرها در سازه‌های مختلف است. در ادامه، با اینکه میلگرد دورپیچ چیست، چه مزایا و معایبی دارد، چطور نصب می‌شود و چرا به عنوان یک محصول شگفت‌انگیز و بسیار کارآمد در پروژه‌های ساختمانی شناخته می‌شود، بیشتر آشنا خواهید شد
میلگرد دورپیچ چیست؟
میلگرد دورپیچ (Spiral Reinforcement) نوعی میلگرد تقویتی است که به شکل مارپیچی دور میلگردهای طولی در اعضای بتنی سازه (مانند تیر یا ستون) پیچیده می‌شود. هدف اصلی از به کارگیری این مقطع فولادی، افزایش ظرفیت و توان باربری سازه و به دنبال آن، بالا بردن استحکام سازه در زمان بروز شرایط خاص مانند زلزله و جلوگیری از تخریب سازه است
ویژگی‌های میلگرد دورپیچ
انواع میلگردهای دورپیچ، محصولاتی با توانایی‌های بسیار جالبی هستند؛ قابلیت‌هایی که علی‌رغم طراحی ساده این محصول، نقش مؤثری را در حفظ استحکام و پایداری سازه‌های خاص و عظیم در شرایطی که تحت بارهای متعدد و شدید قرار دارند، ایفا می‌کنند. این قابلیت‌ها عبارت‌اند از:
- افزایش مقاومت فشاری بتن
بتن مسلح به کار رفته در سازه‌های خاص و عظیم، اگرچه مقاومت بالایی در مقابل نیروهای فشاری دارد، اما باز هم ممکن است در اثر اعمال نیروهای شدید در موقع زلزله یا هر موقعیت خاص دیگری، دچار از هم پاشیدگی شود. برای جلوگیری از بروز چنین اتفاقی و افزایش مقاومت فشاری بتن، استفاده از میلگردهای دورپیچ بهترین و مقرون‌به‌صرفه‌ترین گزینه است. - کنترل ترک‌های مورب در ستون‌ها و شمع‌ها
انواع میلگرد دورپیچ با کنترل میلگردهای طولی در ستون‌ها و شمع‌های سازه، علاوه بر جلوگیری از ایجاد ترک یا گسترش ترک‌های قبلی، به حفظ یکپارچگی سازه و افزایش استحکام آن کمک می‌کنند. - توزیع یکنواخت تنش‌ها در مقطع
انباشته شده تنش‌های فشاری، کششی و برشی در برخی از قسمت‌های بخش‌های حیاتی سازه مانند ستون و تیرها، به راحتی باعث ایجاد ترک‌های متعدد، تغییر شکل این اعضا و در نهایت، از هم پاشیدگی سازه می‌شود. میلگردهای دورپیچ با پخش کردن تنش‌ها در کل اعضا، مانع از بروز چنین مشکلاتی می‌شوند. - بهبود اتصال میلگردهای طولی
میلگردهای دورپیچ با محصور کردن میلگردهای طولی، اتصال آنها را به یکدیگر بهبود می‌بخشند و با مهار این میلگردها، از جدا شدن آنها جلوگیری می‌کنند.
مشخصات فنی میلگرد دورپیچ
نوع میلگردهای دورپیچ مورد استفاده در پروژه‌های مختلف، با در نظر گرفتن شرایط پروژه متفاوت است و می‌تواند از شامل انواع میلگرد ساخته شده از فولاد ساده (A1) یا فولاد آجدار (A2 و A3) یا حتی ترکیبی از هر دو باشد. قطر میلگردهای دورپیچ معمولاً بین ۶ تا ۱۶ میلی‌متر است و به ندرت از میلگردهای ضخیم برای اجرای میلگرد دورپیچ استفاده می‌شود.
دو ویژگی فنی فاصله و زاویه پیچ میلگردها، موارد دیگری هستند که پس از انتخاب میلگرد مناسب برای اجرای میلگردهای دورپیچ اهمیت دارند. فاصله پیچ‌ها در هنگام اجرای این میلگردها، مطابق با آیین‌نامه‌های ساختمانی و نقشه‌های طراحی شده توسط تیم مهندسی تعیین می‌شود، اما به طور کلی، این فاصله بین ۵۰ تا ۱۵۰ میلی‌متر در نظر گرفته می‌شود. علاوه بر فاصله پیچ، زاویه پیچ نیز مشابه این ویژگی میلگردهای دورپیچ با توجه به نقشه سازه و شرایط آن تعیین خواهد شد و معمولاً بین ۴۵ تا ۶۰ درجه است.
کاربردهای میلگرد دورپیچ
میلگردهای مارپیچ به دلیل قابلیت‌هایی که در سازه‌های مختلف ایجاد می‌کنند، کاربردهای متنوعی دارند. این کاربردها در برخی موارد، اختیاری هستند و بر اساس نظر تیم مهندسی تعیین می‌شوند، اما در بعضی از پروژه‌های خاص، به عنوان یک الزام از سوی آیین‌نامه‌های مختلف ساختمانی مطرح می‌شوند و نباید نادیده گرفته شوند. در ادامه، با برخی از کاربردهای بسیار مهم میلگردهای دورپیچ آشنا خواهید شد.
- تقویت ستون‌های بتنی (به ویژه در مناطق زلزله‌خیز)
میلگردهای دورپیچ با مهار میلگردهای طولی درون بتن مسلح در ستون‌های یک سازه، علاوه بر جلوگیری از حرکت کردن شدید این میلگردها، مقاومت بتن مسلح داخل ستون را در مقابل اعمال نیروهای فشاری، برشی و کششی شدید که در زمان زلزله به سازه‌ها وارد می‌شوند، تقویت می‌کند. - افزایش شکل‌پذیری سازه در برابر تغییر شکل‌های شدید
ستون‌ها، تیرها و شمع‌ها به دلیل داشتن میلگردهای طولی، مستعد تغییر شکل شدید در هنگام اعمال بارهای سنگین (مانند زمان بروز زلزله) هستند. میلگردهای دورپیچ با مهار میلگردهای طولی، امکان شکل‌پذیری این بخش از سازه را بدون ایجاد خمش شدید، ترک یا تخریب سازه فراهم می‌کنند. - بهبود رفتار بتن در هنگام فشرده‌شدن و بارگذاری محوری
میلگردهای دورپیچ با ایجاد محدودیت جانبی در بتن، مقاومت فشاری و شکل‌پذیری بتن را در هنگام بارگذاری محوری به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند. این میلگردها با جلوگیری از ترک خوردن و گسیختگی بتن (به خصوص در نواحی بحرانی) باعث افزایش ظرفیت باربری و قابلیت شکل‌پذیری کلی سازه می‌شوند. - استفاده در شمع‌های بتنی و پایه پل‌ها
میلگردهای دورپیچ یا اسپیرال در شمع‌های بتنی و پایه‌های پل‌ها با هدف افزایش مقاومت و شکل‌پذیری بتن و همچنین، جلوگیری از شکست ناگهانی سازه استفاده می‌شوند. این میلگردها با ایجاد یک قفسه مارپیچی حول میلگردهای طولی، از بتن درون ستون در برابر نیروهای جانبی و زلزله محافظت می‌کنند. - ساخت دیوارهای برشی و المان‌های استوانه‌ای خاص
دیوار برشی، یک عضو حیاتی در سازه‌های مختلف است که معمولاً از بتن مسلح ساخته می‌شود و برای تحمل نیروهای برشی و خمشی ناشی از باد، زلزله و سایر نیروهای جانبی در سازه‌ها کاربرد دارد. استفاده از میلگرد دورپیچ در این عضو و المان‌های استوانه‌ای خاص دیگری که با همین هدف ساخته می‌شوند، مقاومت و شکل‌پذیری این بخش از سازه را در برابر نیروهای محوری و جانبی در زمان زلزله یا وزش باد شدید افزایش می‌دهد.
انواع میلگرد دورپیچ بر اساس جنس و کاربرد
میلگردهای دورپیچ مانند تمام مقاطع فولادی دیگر، دارای تنوع مدل از نظر جنس و کاربرد هستند. به طور کلی، انواع میلگرد دورپیچ را می‌توان در مدل‌های زیر دسته‌بندی کرد:
میلگردهای دورپیچ فولادی ساده
این نوع، متداول‌ترین و ارزان‌ترین مدل میلگرد برای به‌کارگیری به عنوان میلگردهای دورپیچ هستند. این میلگردها از گریدهای فولادی با مقاومت بالا (مانند ST37، ST52) ساخته می‌شوند و توانایی جوشکاری و تغییر شکل بالایی دارند.
میلگردهای دورپیچ فولادی آجدار
جنس این نوع میلگردهای دورپیچ، تقریباً مشابه میلگردهای دورپیچ ساده است، با این تفاوت که به جای سطح صیقلی و صاف، آج‌های مختلفی روی سطح این میلگردها ایجاد می‌شود. این آج‌ها به افزایش درگیر شدن میلگرد دورپیچ با بتن مسلح درون ستون، تیر یا شمع کمک می‌کنند. علی‌رغم کارایی بهتر این میلگردها در مقایسه با میلگردهای ساده، گاهی اوقات به دلیل بالا بودن قیمت میلگرد آجدار، صاحبان پروژه‌های عمرانی ترجیح می‌دهند از همان میلگردهای ساده استفاده کنند.
میلگردهای دورپیچ گالوانیزه برای محیط‌های مرطوب
در برخی از سازه‌ها مانند پل‌ها یا سازه‌های ساحلی که بخش‌های ستون، تیر یا شمع سازه در محیط باز و در تماس مداوم با آب یا سایر مواد مرطوب قرار دارد، از میلگردهای فولادی با روکش گالوانیزه استفاده می‌شود. این روکش کمک می‌کند که میلگرد در مقابل خوردگی و زنگ‌زدگی به خوبی مقاومت کند.
میلگردهای دورپیچ کامپوزیتی FRP (در پروژه‌های خاص)
میلگردهای دورپیچ کامپوزیتی یا میلگردهای FRP (مخفف Fiber Reinforced Polymer) نوع خاصی از میلگردهای غیر فولادی هستند که از دو جزء به نام الیاف تقویت‌کننده (شیشه، کربن، آرامید یا بازالت) و ماتریس پلیمری (رزین‌های پلی‌استر، اپوکسی یا وینیل استر) ساخته شده‌اند. این میلگردها، علاوه بر وزن سبک نسبت به میلگردهای فولادی، دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی، مواد شیمیایی و نیروهای کششی هستند و نوعی عایق الکتریکی و حرارتی نیز محسوب می‌شوند.
مزایا و معایب میلگرد دورپیچ
مدل‌های مختلف میلگردهای مارپیچ، به دلیل توانایی‌های خاص خود، امکان افزایش قابل توجه مقاومت سازه را در مقابل اعمال نیروهای شدید دارند و در بسیاری از پروژه‌های خاص یا بزرگ، به عنوان گزینه‌ای مقرون‌به‌صرفه برای ایجاد چنین مقاومتی انتخاب می‌شوند. با این حال، بد نیست پیش از انتخاب این مقاطع برای افزایش مقاومت سازه‌های مورد نظر خود، با مهم‌ترین معایب و مزایای میلگردهای دورپیچ آشنا شوید و آگاهانه تصمیم بگیرید.
مزایای میلگرد دورپیچ
میلگردهای دورپیچ به عنوان مقاطعی با توانایی ایجاد مقاومت بالا در اعضای حساس سازه، دارای مزایای متعددی نسبت به مقاطع مشابه مانند خاموت‌ها هستند. این مزایا عبارتند از:
- افزایش شکل‌پذیری ستون، تیر و شمع
- بهبود مقاومت لرزه‌ای سازه
- جلوگیری از خردشدگی انفجاری بتن
- رفتار بهتر بتن پس از شکست
معایب میلگرد دورپیچ
در کنار مزایای بسیار قابل توجه میلگردهای دورپیچ، توجه به معایب این مقاطع فلزی نیز ضروری است. مواردی از قبیل:
- اجرای سخت‌تر نسبت به خاموت معمولی
- نیاز به نیروی متخصص جهت اجرا
- هزینه اجرای بیشتر در برخی پروژه‌ها
- محدودیت اجرا در برخی مقاطع بزرگ
تفاوت میلگرد دورپیچ و خاموت معمولی
اگر کمی با روند ساخت‌وساز پروژه‌های عمرانی آشنایی داشته باشید، می‌دانید که کاربرد میلگرد در ساختمان محدود به میلگردهای دورپیچ نمی‌شود و این مقطع فلزی ارزشمند، کاربردهای دیگری نیز دارد. یکی از این کاربردها، اجرای خاموت است. خاموت‌های معمولی، مقاطعی هستند که با هدف تقریباً مشابه با میلگردهای دورپیچ در سازه اجرا می‌شوند، اما با این میلگردها یکسان نیستند. با مطالعه جدول زیر می‌توانید با مهم‌ترین تفاوت‌های بین خاموت معمولی و میلگردهای دورپیچ آشنا شوید:
| ویژگی | میلگرد دورپیچ | خاموت |
|---|---|---|
| شکل اجرا | مارپیچ | مربعی یا مستطیلی |
| کاربرد اصلی | ستون‌های ویژه و شمع‌ها | تیرها و ستون‌های معمولی |
| تاثیر در مقاومت فشاری بتن | بسیار بالا | نسبتا مناسب |
| شکل‌پذیری | بسیار بالا | محدود |
| نحوه اجرا | نیازمند مهارت خاص | ساده |
نحوه اجرای میلگرد دورپیچ
اگر فارغ از درنظرگرفتن قیمت آهن آلات و تفاوت میان قیمت خاموت معمولی و میلگردهای دورپیچ، این میلگردهای خاص را به عنوان گزینه‌ای برای بهبود مقاومت سازه خود در مقابل بارگذاری شدید انتخاب کردید، بهتر است بدانید که تیم مهندسی، مطابق با مراحل زیر این میلگردها را در ستون‌ها، تیرها یا شمع‌های سازه شما اجرا می‌کنند.
دقت داشته باشید که این ۴ مرحله به عنوان یک روند کلی در بسیاری از پروژه‌های عمرانی اجرا می‌شود، اما گاهی ممکن است به دلیل نوع خاص سازه شما یا شرایطی که صرفا تیم مهندسی از آنها اطلاع دارند، مراحل دیگری نیز به این ۴ مرحله اضافه شود.
- آماده‌سازی میلگرد با دستگاه خم مارپیچ
در ابتدا، تیم مهندسی به کمک دستگاه خم مارپیچ میلگرد، خم هایی را در میلگردها میلگردها ایجاد می کنند. این دستگاه با استفاده از یک سنبه و یک دیسک خمشی، میلگرد را به شکل مارپیچ در می‌آورد. میزان زاویه و شعاع دورپیچ در این مرحله، توسط اپراتور دستگاه و بر اساس نقشه های طراحی شده از سوی تیم مهندسی تعیین می شود. - قرار دادن دورپیچ به دور میلگردهای طولی ستون یا شمع
پس از آماده‌سازی میلگردهای دورپیچ، این میلگردها با دقت به دور میلگردهای طولی پیچیده می‌شود. در این مرحله، ضروری است که فاصله بین پیچش‌های میلگرد (گام مارپیچ) طبق نقشه اجرایی و با دقت بسیار بالایی تنظیم شود. - مهار و بست کامل قبل از بتن‌ریزی
در این مرحله، پس از اطمینان از قرارگیری میلگردها در محل صحیح و عدم نیاز به جابجایی یا تغییر گام، میلگردهای مارپیچ با استفاده از گیره یا جوش نقطه‌ای در محل خود محکم می‌شود تا در حین بتن‌ریزی جابجا نشود. - بتن‌ریزی نهایی
در نهایت و پس از محکم کردن میلگردهای دورپیچ دور میلگردهای طولی، بتن‌ریزی انجام می‌شود. پس از خشک شدن بتن، میلگرد مارپیچ در داخل بتن محصور می‌شود و به توزیع یکنواخت تنش‌های برشی و جانبی در ستون، تیر یا شمع کمک می‌کند.
نکات اجرایی مهم در استفاده از میلگرد دورپیچ
میلگردهای دورپیچ، تنها در صورتی کارایی مورد انتظار شما را ارائه می‌دهند که به صورت صحیح و با در نظر گرفتن نکات متعدد و بسیار مهمی که در ادامه با آنها آشنا خواهید شد، اجرا شوند. علاوه بر توجه به آیین‌نامه‌های مربوط به اجرای میلگرد دورپیچ مانند آیین‌نامه بتن ایران (آبا)، مقررات ملی ساختمان مبحث ۹ و استانداردهای لرزه‌ای ویژه، نکات زیر از جمله مواردی هستند که نباید در هنگام اجرای میلگردهای دورپیچ در سازه‌های مختلف، از آنها غافل شوید:
- بررسی یکنواختی گام‌ها
- کنترل قطر پیچش
- آزمایش کشش و مقاومت میلگرد
- کنترل انطباق با نقشه سازه‌ای
- رعایت فاصله دقیق گام‌ها
- جلوگیری از تغییر شکل و خم‌شدگی حین نصب
- مهار صحیح میلگردهای طولی
- استفاده از دستگاه‌های استاندارد خم مارپیچ
میلگردهای دورپیچ، مقاطع فولادی بسیار کارآمدی هستند که با محصور کردن میلگردهای طولی در ستون‌ها، شمع‌ها و تیرها در سازه، مقاومت بتن را در این نواحی افزایش می‌دهند و مانع از آسیب به سازه یا فروپاشی بتن در زمان بارگذاری‌های شدید (مانند زلزله یا باد) روی سازه می‌شوند. در این مقاله از فولادسل، با این محصول ارزشمند و قابلیت‌های مهمی که با تکیه بر آنها، استحکام یک سازه را افزایش می‌دهد، آشنا شدید و آموختید که میلگردهای دورپیچ علی رغم طراحی ساده، یکی از حرفه‌ای‌ترین تکنیک‌ها برای مقاوم‌سازی پروژه‌های عمرانی در برابر زلزله هستند.