میلگرد ممان منفی چیست؛ کاربرد و نصب آن

آیا تا به حال با سقف‌هایی که ترک خورده‌اند یا دچار نشست شده‌اند، روبه‌رو شده‌اید؟ این مشکلات اغلب به دلیل ضعف در اجرای آرماتوربندی و عدم توجه به نیروهای خمشی رخ می‌دهند. در بسیاری از ساختمان‌ها، مخصوصا سقف‌های تیرچه بلوک، عدم استفاده صحیح از میلگردهای ممان منفی می‌تواند استحکام سازه را به خطر بیندازد. اگر مهندس یا مجری ساختمان باشید، حتما با چالش‌های مقاوم‌سازی سقف‌ها مواجه شده‌اید. اما میلگرد ممان منفی چیست و چرا در استحکام سقف نقش کلیدی برعهده دارد؟ در این مطلب، علاوه‌بر پاسخ به این سوال، کاربردها و ویژگی‌های این نوع میلگرد و ضوابط اجرایی آن را بررسی خواهیم کرد

میلگرد ممان منفی چیست؟

کاربرد میلگرد در ساختمان‌ سازی بسیار گسترده است و این تنوع از نظر جنس، محل به کارگیری، شکل و … قابل بحث است. مهم این است که بدانیم هر اصطلاح اشاره به چه ویژگی‌ها یا کاربردی دارد و بتوانیم از آن در محل درستش استفاده کنیم. یکی از همین اصطلاحات تخصصی، همین ممان منفی است که می‌خواهیم به زبان ساده توضیحش دهیم.

وقتی به ساختمان‌های بلند و بزرگ نگاه می‌کنیم، می‌بینیم که چقدر محکم هستند. این ساختمان‌ها طوری ساخته شده‌اند که در برابر باد، باران و حتی زمین‌لرزه هم قوی باشند و خراب نشوند. ساختمان‌ها اغلب اسکلت بتنی یا فولادی دارند و البته سازه‌هایی با اسکلت بتنی هم با فلزات سخت (که اغلب میلگرد است) محکم‌تر می‌شوند. انواع مختلفی از میلگردها در شکل‌های مختلف در اسکلت بتنی استفاده می‌شود و یکی از این ده‌ها نوع، ممان منفی است.

ممان منفی از نظر جنس تفاوت خاصی ندارد اما شکل و جایگاه استفاده آن باعث شده که به این اسم شناخته شود. یعنی سازنده‌های ساختمان تعدادی میلگرد را برش می‌دهند و به شکل خاصی در جاهای خاصی استفاده می‌کنند. اجازه دهید با یک مثال خیلی ساده شروع کنیم تا درک کنیم که میلگرد ممان منفی چرا استفاده می‌شود و چه اهمیتی دارد.

تصور کنید یک خط‌کش پلاستیکی نازک دارید. اگر آن را از دو طرف بگیرید و سعی کنید که آن را خم کنید، چه اتفاقی می‌افتد؟ درست است، خط‌کش خم می‌شود! اگر خیلی زیاد آن را خم کنید، ممکن است بشکند یا ترک بردارد. ساختمان‌ها هم قسمت‌هایی دارند که ممکن است کمی خم شوند، مثلاً وقتی آدم‌ها روی سقف راه می‌روند یا وقتی وسایل سنگین روی زمین گذاشته می‌شود.

این خم شدن بیشتر در جاهایی اتفاق می‌افتد که فاصله‌ها زیاد است و تحمل وزن یا نیروهای خارجی وارد شده برای سازه سخت می‌شود؛. مثلا در وسط قسمت‌های بزرگ و صاف سقف‌های بزرگ این خم شدن زیاد دیده می شود و به صورت ترک‌خوردگی یا خم‌شدگی خودش را نشان می‌دهد. برای همین، مهندس‌ها از میلگردهای فولادی در داخل بتن استفاده می‌کنند تا آن را قوی‌تر کنند. این میلگردها مثل یک اسکلت فلزی داخل بتن عمل می‌کنند و نمی‌گذارند بتن به راحتی بشکند یا ترک بردارد.

حالا بیایید درباره یک نیروی خاص در ساختمان‌ها صحبت کنیم به اسم «ممان». ممان در ساختمان‌سازی مثل یک نیروی پیچشی یا خم‌کننده است. بعضی وقت‌ها، این نیروی خم‌کننده در بعضی قسمت‌های ساختمان، مخصوصاً بالای ستون‌ها یا در وسط یک سطح صاف بزرگ مثل سقف، سعی می‌کند آن قسمت را به سمت بالا بکشد. این نیروی کششی رو به بالا را مهندس‌ها بهش می‌گویند «ممان منفی».

دوباره به مثال خط‌کش خم شده برگردیم. وقتی شما خط‌کش را خم می‌کنید، قسمت بالایی آن کشیده می‌شود و می‌خواهد از هم جدا شود. در بعضی قسمت‌های ساختمان هم، نیروی «ممان منفی» دقیقاً همین کار را می‌کند؛ یعنی سعی می‌کند قسمت بالایی بتن را بکشد و باعث ترک خوردن آن شود.

این میلگردها در قسمت بالایی بتن، درست در همان جاهایی که نیروی «ممان منفی» می‌خواهد آن را بکشد و ترک ایجاد کند، قرار داده می‌شوند. این میلگردها خیلی قوی هستند و وقتی نیروی کششی رو به بالا می‌خواهد بتن را از هم جدا کند، آن‌ها مثل یک چسب قوی عمل می‌کنند و نمی‌گذارند ترک ایجاد شود . مثل این می‌ماند که شما روی قسمت بالایی همان خط‌کش خم شده، یک نوار چسب خیلی محکم بزنید تا وقتی خم می‌شود، نشکند.

معمولاً این میلگردهای ممان منفی را در دو جای مهم ساختمان استفاده می‌کنند:

• بالای تکیه‌گاه‌ها (ستون‌ها): درست بالای جایی که ستون‌ها ساختمان را نگه داشته‌اند. وقتی سقف یا زمین خم می‌شود، این قسمت‌ها بیشتر از همه تحت فشار هستند و قسمت بالایی آن‌ها نیاز به تقویت بیشتری دارد.
• وسط قسمت‌های بزرگ و صاف (سقف‌ها): در وسط سقف‌های بزرگ یا زمین‌های وسیع هم ممکن است نیروی خمشی زیادی ایجاد شود. برای همین، در قسمت بالایی این قسمت‌ها هم از میلگرد ممان منفی استفاده می‌کنند تا از خم شدن زیاد و ترک خوردن جلوگیری شود.
• سقف‌های تیرچه بلوک: در یک نوع خاص از سقف‌ها که به آن «سقف تیرچه بلوک» می‌گویند، استفاده از میلگرد ممان منفی خیلی رایج است.

استفاده از میلگرد ممان منفی خیلی مهم است، چون باعث می‌شود ساختمان‌ها ایمن‌تر باشند و برای مدت طولانی‌تری بدون نیاز به تعمیر دوام بیاورند. این میلگردهای پنهان، با قدرتی که دارند، کمک می‌کنند تا ساختمان‌ها در برابر نیروهای مختلف مقاوم باشند.

کاربرد میلگرد ممان منفی

اگر این سوال در ذهن شما وجود دارد که تفاوت میلگرد ممان منفی و میلگرد ادکا چیست؛ مهم‌ترین تفاوت‌های آن‌ها را می‌توان در کاربرد این مصالح پیدا کرد. اصلی‌ترین کاربرد میلگرد ممان منفی، استفاده از آن در آرماتوربندی سقف تیرچه بلوک در ساختمان با هدف مقاوم‌سازی است. این در حالی است که میلگرد ادکا برای تقویت برش و جلوگیری از لغزش تیرچه روی تیر به کار می‌رود. در ادامه، به مهم‌ترین موارد کاربرد میلگرد ممان منفی اشاره کرده‌ایم:

• جلوگیری از به وجود آمدن ترک در محل تکیه‌گاه در تیرها و دال‌های بتنی
• کاهش ارتعاشات، کاهش تغییر شکل و افزایش ظرفیت باربری در سقف‌های بتنی
• کاهش نیروهای وارد به میلگردهای کششی
• جلوگیری از انهدام سقف در زمان ریزش یا گسیختگی با توزیع نیروهای وارده
• افزایش مقاومت در برابر تنش‌های خمشی در سازه‌های بتن‌آرمه
• کنترل تنش‌های ناشی از بارهای متحرک و نوسانات وارده به پل‌ها و سازه‌های خاص

مشخصات میلگرد ممان منفی

این میلگردها از نظر ظاهری مشابه سایر میلگردهای فولادی مورد استفاده در سازه‌های بتنی هستند؛ اما ویژگی‌هایی دارند که آن‌ها را متمایز می‌کند. این ویژگی‌ها شامل موارد زیر هستند:

• قطر میلگرد: این میلگردها با قطر ۱۰، ۱۲، ۱۴ یا بیشتر وجود دارند. انتخاب قطر بر اساس محاسبات مهندسی و استانداردهای طراحی تعیین می‌شود. گاهی بهتر است به استانداردهای آیین‌نامه‌ای مانند آیین‌نامه بتن ایران (آبا) یا آیین‌نامه ACI برای انتخاب سایز میلگرد مراجعه کرد.
• طول میلگرد: میلگردهای ممان منفی معمولا به اندازه‌ای طراحی می‌شوند که از روی تکیه‌گاه عبور کرده و وارد دهانه مجاور شوند. برخورداری از طول کافی برای انتقال نیرو بین بخش‌های مختلف سازه ضروری است.
• شکل خم و انحنای میلگرد: بسته به طراحی، میلگردهای ممان منفی از انتهای قلاب‌دار یا خم‌شده برای درگیری بیشتر با بتن برخوردار هستند. همچنین، گاهی در نقاط تقاطع، انحنای خاصی برای کنترل بیشتر آن نواحی ایجاد شده است.
• آج‌دار بودن سطح: مانند سایر میلگردهای ساختمانی، میلگردهای ممان منفی معمولا از نوع آجدار هستند. این آج‌ها، چسبندگی بیشتری با بتن ایجاد کرده و از لغزش جلوگیری خواهند کرد.

این ویژگی‌های ظاهری، میلگردهای ممان منفی را برای تقویت بخش‌های خاصی از سازه‌های بتنی ایده‌آل می‌سازند و باعث افزایش مقاومت در برابر ترک‌خوردگی و گسیختگی ناشی از تنش‌های کششی می‌شوند.

طول میلگرد ممان منفی

یکی از مشخصه‌های مهم میلگرد ممان منفی که در زمان استفاده از آن باید مورد توجه قرار بگیرد، طول میلگرد است. طول این نوع میلگرد باید به اندازه یک پنجم دهانه باشد که توسط طراح و مهندس سازه محاسبه و تعیین می‌شود. برای محاسبه طول این میلگرد، ابتدا طول دهانه سقف اندازه‌گیری و محاسبه می‌شود. این مقدار تقسیم بر 5 می‌شود تا طول میلگرد به دست آید. برای مثال، درصورتی‌که طول دهانه سقف در یک ساختمان 6 متر باشد، طول میلگرد ممان منفی مورد استفاده در تیرچه بلوک باید 1.2 متر باشد.

نکته: معمولا طول بدست آمده کمی اضافه‌تر در نظر گرفته می‌شود تا طول خم میلگرد هم محاسبه شود. ناگفته نماند زاویه خم میلگرد ممان منفی باید حداقل 90 درجه باشد.

خم میلگرد ممان منفی، معمولا 12 برابر قطر میلگرد در نظر گرفته می‌شود. به‌عنوان مثال، چنانچه قطر میلگرد 10 میلی‌متر باشد، طول خم باید 12 سانتی‌متر در نظر گرفته شود. محاسبه طول میلگرد باید به نحوی انجام شود که میلگرد بتواند به صورت کامل، لنگر منفی دال را کنترل کرده و نیروهای وارده را بدون خم شدن یا لغزش تحمل کند.

قطر میلگرد ممان منفی

به‌طور معمول، میلگردهای ممان منفی در سایز 8، 10 و 12 و در برخی موارد سایز 14 وجود دارند. قطر میلگرد مشخصه مهمی است که طراحان و مهندسان پروژه باید با در نظر گرفتن برخی از عوامل مانند نقشه سازه، میزان استحکام مورد نیاز و محل استفاده، آن را محاسبه کنند. به‌طور کلی، در آرماتوربندی ساختمان‌ها از سایزهای کوچک میلگرد یعنی سایزهای 8، 10 و 12 استفاده می‌شود.

انتخاب قطر مناسب به عواملی مانند بارهای وارده، دهانه تیرها و مقاومت بتن بستگی دارد. استفاده از میلگرد با قطر مناسب نقش مهمی در جلوگیری از ترک‌خوردگی و افزایش دوام سازه ایفا می‌کند. زیرا این میلگردها وظیفه مقابله با تنش‌های کششی را در نواحی بحرانی برعهده دارند.

میلگرد ممان منفی چه مزایایی دارد؟

این نوع میلگرد یکی از پرکاربردترین مصالح در ساختمان‌سازی محسوب می‌شود. در ادامه، به مهم‌ترین مزایای این نوع میلگرد اشاره کرده‌ایم:

1. افزایش دوام و استحکام سقف سازه
2. جلوگیری از ترک برداشتن سقف سازه از محل تیر حمال
3. کاهش مقدار بار وارده به میلگردهای کششی اصلی
4. مقاومت بالا در برابر ارتعاشات و نوسانات
5. جلوگیری از فروپاشی کامل سقف در صورت گسیختگی و ریزش
6. خنثی کردن ارتعاشات سقف

نحوه اجرا میلگرد ممان منفی

با توجه به قیمت میلگرد و آهن‌آلات در بازار برای اجرای میلگرد ممان منفی باید دو مشخصه اصلی آن یعنی قطر و طول توسط مهندس سازه به صورت دقیق محاسبه شود. در واقع مهندس سازه باید شرایط سقف و دال بتنی را در نظر گرفته و بر این اساس سطح مقطع و طول مورد نیاز و همچنین طول خم را محاسبه کند.

پس از اینکه سایز و طول میلگرد توسط مهندس سازه محاسبه شد، میلگردها برش خورده و خم‌کاری می‌شوند. پس از آماده شدن میلگردها، با استفاده از سیم آرماتوربندی روی میلگردهای بالایی تیرچه بلوک محکم می‌شوند تا در زمان بتن‌ریزی حرکت نداشته باشند. میلگردهای به‌کار رفته در تیرچه‌های کناری باید دارای خم استاندارد باشند. یک سر خم آن‌ها روی تیرچه‌های کناری قرار می‌گیرد. در تیرچه‌های وسط، یک میلگرد سراسری روی میلگرد بالایی تیرچه قرار داده می‌شود.

نکته! بستن و جای‌‌گذاری میلگرد ممان منفی باید قبل از بستن میلگردهای حرارتی سقف انجام شود.

ضوابط اجرا میلگرد ممان منفی چیست؟

قبل از اجرای میلگرد باید به خوبی از اینکه شرایط و ضوابط اجرای میلگرد ممان منفی چیست آگاه بود. از مهم‌ترین ضوابط اجرای این نوع می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. محل قرارگیری: درصورتی‌که میلگرد ممان منفی در تکیه‌گاه قرار دارد، باید براساس 15 درصد لنگر خمشی دهانه محاسبه شود.
2. سطح مقطع: یکی دیگر از مهم‌ترین مولفه‌ها و ضوابط در اجرای میلگرد ممان منفی،‌ محاسبه و تعیین سطح مقطع آن است که باید توسط طراح یا مهندس سازه انجام شود. به‌طورکلی، حداقل سطح مقطعی که می‌توان برای این میلگرد در نظر گرفت، 15 درصد آرماتورهای کششی تیرچه است.
3. سایز: در آرماتوربندی سقف‌های تیرچه بلوک در ساختمان‌ها معمولا از میلگردهای سایز 8، 10 و 12 برای ممان منفی استفاده می‌شود. در صورت نیاز به مقاومت بیشتر در سازه، میلگرد 14 را به کار خواهند برد.
4. طول: طول میلگرد ممان منفی نباید از یک پنجم اندازه دهانه سقف کمتر باشد.

میلگرد ممان منفی در ساختمان‌سازی به منظور افزایش استحکام سقف‌های تیرچه بلوکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. نوع شکل ظاهری و عملکرد این نوع میلگرد باعث می‌شود که نیروهای وارده به میلگردهای کششی اصلی در تیرچه بلوک کاهش پیدا کرده و در نتیجه استحکام سقف به میزان قابل توجهی افزایش پیدا کند. در صورت نیاز به اجرای ممان منفی می‌توانید با مراجعه به سایت فولاد سل از خدمات این مجموعه آگاه شوید.