تعیین حداقل فاصله میان میلگردها در مهندسی سازه نقشی حیاتی دارد، زیرا در صورت عدم رعایت این فواصل، ساخت سازه با مشکلات فراوانی مواجه خواهد شد. پیروی از استاندارهای مهندسی در تمامی مراحل ساخت سازه بسیار حیاتی است، در این مقاله قصد داریم با بررسی حداقل تعداد میلگرد در ستون و حداقل فاصله بین میلگردها در فوندانسیون شیوه بهینه‌سازی تقویت به روش استاندارد را معرفی کنیم؛ با ما همراه باشید.
حداقل تعداد میلگرد در ستون
در زمینه مهندسی سازه، مبحث بهینه‌سازی تقویت نقشی کلیدی دارد، زیرا موجب استحکام، انعطاف‌پذیری و افزایش طول عمر مفید ساختمان می‌شود. بهینه‌سازی تقویت ستون‌ها در دو گزینه خلاصه می‌شود؛ بررسی و رعایت حداقل تعداد میلگرد در ستون و حداقل فاصله بین میلگردها در فوندانسیون. ابتدا با هم دلایل اهمیت رعایت حداقل فاصله میلگرد ستون را بررسی کنیم:
- توزیع مناسب بار سازه (یکپارچگی سازه): رعایت حداقل فاصله میان میلگردها در ستون نقشی اساسی را ایفا می‌کند، زیرا وظیفه تحمل بارها و فشارهای عمودی بر دوش همین ستون‌ها است. مهندسین با حفظ فاصله مناسب میان میلگردها توزیع بار را بهبود بخشیده و فشار را بر سطح مقطع به صورت بهینه گسترش می‌دهند.
- پیشگیری از ترکیدگی بتن: یکی از دغدغه‌های مهندسین به هنگام ساخت و ساز در مرحله بتن‌ریزی، ترکیدگی بتن است. در صورت رعایت حداقل فاصله مناسب میان میلگردها، احتمال ترکیدگی بتن بسیار کاهش یافته و امکان تراکم بتن‌ها به صورت صحیح فراهم می‌شود. با وجود نزدیک بودن ضریب انبساط بتن و میلگرد، باز هم در صورت عدم رعایت فاصله مناسب، احتمال بروز ترکیدگی وجود خواهد داشت.
- طول عمر مفید سازه: در صورت رعایت فاصله مناسب میان میلگردها، عمر مفید سازه افزایش می‌یابد، زیرا احتمال زنگ‌زدگی میلگردها از بین می‌رود، تراکم بتن به شیوه صحیح و کامل صورت می‌گیرد و انتقال بار عمودی به زمین به صورت مساوی انجام می‌گیرد.
ستون‌های ساختمان دقیقا مانند ستون فقرات بدن، نقش تحمل بارهای عمودی و انتقال آن به صورت مساوی به سطح افق را بر عهده دارند؛ پس تعیین حداقل تعداد میلگرد در ستون به عوامل مختلفی بستگی دارد که شامل موارد زیر است:
ابعاد ستون: هر چه ابعاد ستون بزرگتر باشد، تعداد بیشتری میلگرد در ساخت آن به کار می‌رود.
بار سازه: مهندسین با بررسی‌های دقیق میزان باری که ستون‌ها در هر نقطه باید متحمل شوند، ابعاد و تعداد میلگرد مورد نیاز را تخمین میزنند.
رعایت استاندارد مهندسی ستون: کدهای دستوری و استانداردهای مهندسی سازه در کشورهای گوناگون متفاوت است، اما همه چیز تنها به خصوصیات سازه وابسته است، این خصوصیات شامل:
- فرمولاسیون بتن
- تنش‌های قابل پیش‌بینی (زمین شناسی)
- بررسی کاربری ساختمان
حداقل تعداد میلگرد در ستون با اشکال هندسی گوناگون به شرح زیر است:
- مربع: حداقل 4 عدد
- مستطیل : حداقل 6 الی 8 میلگرد
- شش ضلعی: حداقل 6 میلگرد
- دایره: حداقل 6 میلگرد
حداقل فاصله بین میلگردها در فوندانسیون
زمانی که حرف از فوندانسیون در میان باشد، رعایت حداقل فاصله بین میلگردها حیاتی است، زیرا فوندانسیون وزن کل ساختمان را تحمل می‌کند و وظیفه اصلی آن انتقال بار سازه به زمین است. رعایت فاصله صحیح میلگردها در یک فوندانسیون موجب توزیع مساوی بار، جلوگیری از بروز ترک و ترکیدگی بتن، و افزایش استحکام کلی سازه می‌شود.
اطلاعات زمین شناسی مختص اقلیم سازه بسیار حائز اهمیت است، در خاک‌هایی با رطوبت بالا، اهمیت تقویت فوندانسیون نیز افزایش می‌یابد. مهندسین ابتدا باید اقلیم مورد نظر را به طور کامل مورد بررسی قرار داده، و تمامی تنش‌های احتمالی نظیر رانش زمین، زمین لرزه، جاری شدن سیل، طوفان و احتمال بارش سنگین برف را بررسی کنند.
برای محاسبه طول میلگرد طولی از فرمول زیر استفاده می‌شود.
(2*طول کاور)-(2*خم طول)+محورطول= طول میلگرد طولی
برای محاسبه طول میلگرد عرضی از فرمول زیر استفاده می‌شود.
(2*طول کاور)-(2*خم طول)+محورطول= طول میلگرد عرضی
برای محاسبه وزن میلگرد تقویت فوندانسیون از فرمول زیر استفاده می‌شود.
وزن واحد طول*تعداد میلگرد*طول یک عدد میلگرد فونداسیون= وزن میلگرد تقویتی فونداسیون
برای بهینه‌سازی تقویت ستون‌ها و فوندانسیون ابتدا اطلاعات زمین‌شناسی محدوده مورد بررسی قرار گرفته و تنش‌های احتمالی شناسایی می‌شود، سپس وزن تمامی عناصر مورد بررسی قرار گرفته و فشار وارد بر ستون‌ها و فوندانسیون ساختمان به دقت محاسبه می‌شود. مطابق با اعداد به دست آمده و استانداردهای مورد تایید، اعداد در کدهای دستوری قرار گرفته و میزان میلگرد مورد نیاز و ابعاد ستون‌ها محاسبه می‌شود. درنهایت در محاسبه تعداد میلگردهای مورد نیاز تراکم بتن و حداقل فضای لازم میان میلگردها مورد توجه قرار می‌گیرد.