میلگرد یکی از اصلی ترین اجزای سازه های بتن آرمه است و وظیفه آن جبران ضعف بتن در برابر نیروهای کششی و برخی تنش های وارد شده به سازه است. با این حال تمام میلگردهای استفاده شده در یک سازه عملکرد یکسانی ندارند. میلگردهای خمشی و برشی دو گروه مهم از آرماتورها هستند که هر کدام برای مقابله با نوع خاصی از نیرو در سازه طراحی می شوند.
به زبان ساده، میلگرد خمشی بیشتر برای تحمل تنش های ناشی از خمش و میلگرد برشی برای مقابله با نیروهای برشی مورد استفاده قرار می گیرد. تفاوت در وظیفه این دو نوع آرماتور باعث می شود محل قرارگیری، نحوه اجرا، جهت قرارگیری و حتی جزئیات آرماتوربندی آنها متفاوت باشد.
برای برآورد دقیق هزینه آرماتوربندی سازه، علاوه بر نوع و مقدار میلگردهای خمشی و برشی، بررسی قیمت میلگرد نیز اهمیت زیادی دارد.
اصلی ترین تفاوت میلگرد خمشی و برشی به نوع نیرویی که قرار است تحمل کنند مربوط می شود.
میلگردهای خمشی عمدتا در راستای طول عضو قرار می گیرند و با تنش های ناشی از لنگر خمشی مقابله می کنند. در مقابل، میلگردهای برشی معمولا به صورت عرضی یا در قالب خاموت اجرا می شوند و وظیفه اصلی آنها افزایش مقاومت عضو در برابر برش است.
تفاوت از نظر نوع نیروی وارده
میلگرد خمشی عمدتا برای تحمل تنش های کششی ناشی از لنگر خمشی استفاده می شود.
در مقابل، میلگرد برشی برای مقابله با نیروی برشی طراحی می شود؛ نیرویی که می تواند باعث ایجاد ترک های مورب و در شرایط بحرانی شکست عضو شود.
بنابراین می توان گفت:
میلگرد خمشی = مقابله با اثر خمش
میلگرد برشی = مقابله با اثر برش
البته رفتار واقعی یک عضو سازه ای می تواند ترکیبی باشد و طراحی نهایی باید بر اساس محاسبات مهندسی انجام شود.
میلگردهای خمشی معمولا به صورت طولی در عضو قرار می گیرند.
برای مثال در تیرهای معمولی، میلگردهای کششی اصلی معمولا در قسمت پایین دهانه قرار دارند. در نزدیکی برخی تکیه گاه ها یا تیرهای پیوسته نیز به دلیل ایجاد لنگر منفی، آرماتور خمشی در قسمت بالای تیر اهمیت پیدا می کند.
میلگردهای برشی معمولا به صورت خاموت در اطراف میلگردهای طولی اجرا می شوند. فاصله خاموت ها نیز ممکن است در طول تیر یکسان نباشد و در نواحی بحرانی کمتر در نظر گرفته شود.
میلگرد خمشی معمولا به صورت میلگردهای طولی اجرا می شود و قطر، تعداد و محل آن بر اساس مقدار لنگر طراحی تعیین می شود.
میلگرد برشی معمولا به شکل خاموت بسته، خاموت چند شاخه یا دیگر جزئیات تایید شده طراحی و اجرا می شود.
همچنین فاصله خاموت ها یکی از عوامل مهم در عملکرد برشی عضو است. کاهش یا افزایش خودسرانه این فاصله می تواند رفتار سازه را نسبت به طرح مهندس سازه تغییر دهد.
جدول مقایسه میلگرد خمشی و برشی
| ویژگی | میلگرد خمشی | میلگرد برشی |
| وظیفه اصلی | تحمل اثرات ناشی از خمش | تحمل و کنترل اثرات ناشی از برش |
| نوع تنش مهم | عمدتا کششی ناشی از خمش | تنش های مرتبط با نیروی برشی |
| نحوه قرارگیری | معمولا طولی | معمولا عرضی یا به شکل خاموت |
| محل کاربرد | تیر، دال، فونداسیون و سایر اعضای خمشی | تیر، ستون، فونداسیون و نواحی دارای برش |
| نمونه رایج | میلگرد طولی تیر | خاموت |
| نقش در کنترل ترک | کنترل ترک های خمشی | کنترل ترک های مورب ناشی از برش |
| نحوه تعیین مقدار | بر اساس لنگر و ضوابط طراحی | بر اساس نیروی برشی و ضوابط طراحی |
در تیرهای بتن آرمه، میلگردهای طولی یکی از اصلی ترین اجزای مقاوم در برابر خمش هستند. این میلگردها در قسمت هایی از تیر که تحت کشش قرار می گیرند، نقش مهمی در تحمل نیرو دارند.
در کنار آنها، خاموت ها به عنوان آرماتور برشی در طول تیر قرار می گیرند و به کنترل ترک های برشی و افزایش مقاومت تیر کمک می کنند.
در فونداسیون نیز آرماتورهای خمشی بر اساس جهت و مقدار لنگر در قسمت های مورد نیاز قرار می گیرند. فونداسیون باید علاوه بر خمش از نظر انواع برش از جمله برش یک طرفه یا برش پانچ نیز بررسی شود. در صورتی که مقاومت بتن به تنهایی کافی نباشد، ممکن است بر اساس طرح سازه نیاز به افزایش ضخامت، تغییر ابعاد یا استفاده از جزئیات تقویتی وجود داشته باشد.
بنابراین نمی توان برای تمام فونداسیون ها یک آرایش ثابت از میلگرد خمشی و برشی در نظر گرفت و جزئیات باید بر اساس نقشه های محاسباتی پروژه اجرا شود.
اجرای میلگردهای خمشی و برشی باید بر اساس نقشه سازه و ضوابط آیین نامه مورد استفاده در پروژه انجام شود. استاندارد ACI 318 یکی از مراجع شناخته شده بین المللی در زمینه طراحی و جزئیات سازه های بتن آرمه است و الزامات مربوط به طراحی، آرماتورگذاری، مهاری و وصله میلگردها و مقاومت برشی اعضای بتنی را پوشش می دهد.
نسخه فعلی این استاندارد، ACI CODE 318-25 است که الزامات طراحی و جزئیات سازه های بتن آرمه را پوشش می دهد و در آن برخی ضوابط مرتبط با برش و آرماتورگذاری نیز نسبت به نسخه های قبلی به روز شده است.
در پروژه های ساختمانی ایران نیز باید ضوابط مقررات ملی ساختمان، نقشه های محاسباتی و مشخصات فنی پروژه ملاک اجرا قرار گیرد.
در زمان اجرای میلگردهای خمشی و برشی معمولا باید مواردی مانند این موارد کنترل شود:
استاندارد ACI 318-25 حداقل الزامات مربوط به طراحی، مصالح، جزئیات آرماتورها، مهار، وصله و دیگر الزامات سازه های بتن آرمه را مشخص می کند.
انتخاب میلگرد مناسب فقط به قطر میلگرد محدود نمی شود. نوع عضو، بار وارد شده، مقاومت بتن، مشخصات فولاد، ابعاد عضو و شرایط طراحی همگی بر مقدار و آرایش آرماتورها تاثیر دارند.
یکی از مهم ترین نکات در اجرا این است که میلگردهای خمشی و برشی دقیقا مطابق نقشه سازه قرار گیرند. تغییر تعداد، قطر، فاصله یا محل میلگردها بدون تایید مهندس محاسب می تواند ظرفیت عضو را تغییر دهد.
همچنین هنگام اجرا باید به پوشش بتن توجه شود. اگر میلگرد بیش از حد به سطح بتن نزدیک باشد، احتمال خوردگی آن افزایش پیدا می کند. از طرف دیگر جابه جایی میلگرد از محل طراحی شده نیز می تواند عملکرد عضو را تحت تاثیر قرار دهد.
در مورد خاموت ها نیز فاصله گذاری صحیح بسیار مهم است. در بسیاری از تیرها فاصله خاموت ها در تمام طول عضو یکسان نیست و ممکن است در نواحی نزدیک تکیه گاه یا مناطق بحرانی، فاصله آنها کمتر شود.
در نهایت، میلگرد خمشی و برشی مکمل یکدیگر هستند و هیچ یک را نمی توان جایگزین دیگری دانست. آرماتور خمشی مقاومت عضو در برابر خمش را تامین می کند و آرماتور برشی برای کنترل نیروهای برشی و کاهش خطر شکست برشی به کار می رود.
سوالات متداول
میلگرد خمشی عمدتا برای تحمل اثرات ناشی از خمش و تنش های کششی استفاده می شود، در حالی که میلگرد برشی برای افزایش مقاومت عضو در برابر نیروی برشی کاربرد دارد.
خاموت یکی از رایج ترین انواع آرماتور برشی است و به ویژه در تیرها و ستون های بتن آرمه استفاده می شود.
محل آن به نمودار لنگر بستگی دارد. در بخش هایی که پایین تیر تحت کشش است، میلگرد خمشی اصلی معمولا در پایین قرار می گیرد و در نواحی دارای لنگر منفی ممکن است آرماتور بیشتری در بالای تیر نیاز باشد.
در بسیاری از تیرها نیروی برشی در نواحی نزدیک تکیه گاه بیشتر است. به همین دلیل بر اساس طراحی ممکن است خاموت ها با فاصله کمتری اجرا شوند.
خیر. تغییر قطر، تعداد، محل یا فاصله آرماتورها باید تنها با بررسی و تایید مهندس محاسب انجام شود.
