صنعت ساختمان‌سازی در سال‌های اخیر و با پیشرفت علوم مختلف و تکنولوژی‌های مدرن تغییرات زیادی داشته است. امروزه انواع مصالح مدرن برای افزایش ایمنی ساختمان‌ها، کاهش وزن کلی، افزایش طول عمر، کاهش هزینه‌ها، افزایش سرعت ساخت‌وساز و … استفاده می‌شوند. میلگردهای حرارتی از جمله مصالح ساختمانی هستند که می‌توانند نقش ویژه‌ای در کنترل تنش‌های بتن ساختمان‌ها داشته باشند. در ادامه مطلب بررسی خواهد شد که میلگرد حرارتی چیست و استفاده از آن در ساختمان‌سازی چه مزایا و معایبی دارد.
میلگرد حرارتی چیست؟
میلگرد حرارتی در حقیقت به نوعی از میلگردهای فولادی گفته می‌شود که باعث جلوگیری از تنش‌ها و مشکلات ناشی از تجمع و حرارت بتن شود. این میلگردها در اصل به صورت عمود بر جهت تیرها و تیرچه‌ها و یا به شکل شبکه‌ای در زمان ساخت سقف تیرچه بلوک، تیرچه‌های کامپوزیت، دال بتنی و … اجرا می‌شوند. این میلگردها با فاصله کمتری نسبت به سایر میلگردها در ساخت اسکلت‌ها استفاده می‌شوند. معمولاً به شیوه جوش سرد یا مفتول به هم متصل خواهند شد. می‌توان گفت مهم‌ترین نگرانی‌های افراد در زمان ساخت ساختمان‌ها، ترک خوردن تیرچه‌بلوک‌های سیمانی است و کاشت میلگرد حرارتی از انبساط و انقباض بتن جلوگیری خواهند کرد و در نهایت از افزایش عرض ترک‌ها جلوگیری می‌کنند.
کاربرد آرماتور حرارتی
همانگونه که گفته شد میلگردهای حرارتی در اصل برای از بین بردن و به حداقل رساندن اثرات ناشی از تغییرات حرارتی در ساختمان‌ها استفاده می‌شوند. در حقیقت تغییرات حرارتی می‌تواند ناشی از پدیده‌ای به نام «جمع شوندگی» باشد که در زمان خشک شدن بتن‌ها مشاهده می‌شود. بتن‌ها در روزهای ابتدایی دارای مقداری رطوبت هستند اما به مرور زمان این رطوبت از بین رفته و خشک می‌شود. همزمان با از بین رفتن رطوبت بتن منقبض شده و جای خالی رطوبت توسط ذرات بتن پر می‌شود و این باعث ایجاد تنش‌های کششی در بتن می‌شود که در نهایت منجر به ترک‌خوردگی آن خواهد شد.
استفاده از میلگردهای حرارتی باعث می‌شود که این ترک‌ها کنترل شود و اجازه توسعه و گسترش به آنها را نمی‌دهد. در حقیقت میلگردهای حرارتی می‌توانند در سقف‌ها، دیوارها و فونداسیون ساختمان نیز استفاده شوند. این مصالح می‌توانند کاربردهای دیگری نیز داشته باشند که مهم‌ترین آنها شامل افزایش باربری سازه، جلوگیری از گسستگی دیافراگم سقف و کاهش احتمال فروریختن سقف هنگام زلزله یا آتش‌سوزی می‌باشند. در مقاله دیگری تحت عنوان دیوار برشی چیست می‌توان اطلاعات جامع و کاملی در مورد دیوارهای برشی که برای خنثی کردن بارهای جانبی استفاده می‌شوند ارائه شده است که می‌تواند بسیار مفید باشد.
روش اجرا و محاسبه میلگرد حرارتی
در زمان اجرای میلگرد و آرماتور حرارتی همانند بلوک یونولیت و سایر مصالح ساختمانی دیگر باید به فاکتورها و پارامترهای مختلفی توجه داشت. این میلگردها در اصل به صورت چپ و راست بر روی سقف قرار می‌گیرند و در زمان افت حرارت بتن از ترک خوردن آن جلوگیری خواهند کرد. بهترین و مناسب‌ترین مکان برای نصب این میلگردها یک‌سوم بالای ضخامت دال بتنی است. سایز، مقدار، نوع و وزن میلگردهای حرارتی باید توسط مهندسین سازه محاسبه و بررسی شوند. از مهم‌ترین نکات اجرای آرماتورهای حرارتی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- قطر مناسب میلگردهای ساده حداقل ۵ میلی‌متر و میلگردهای با مقاومت بالا حداقل ۴ میلی‌متر است.
- برای جلوگیری از تنش‌های متفرقه در بتن بالایی، میلگرد افت و حرارت به شکل عمود بر هم در قسمت بالایی تیر حدود ۲ سانتی‌متر پایین‌تر از سطح بالایی تیر قرار خواهد گرفت.
- حداقل فاصله بین میلگردهای افت و حرارتی باید ۲۵ سانتی‌متر باشد.
- اگر میلگرد بالایی تیرچه داخل ۵ سانتی‌متری بالایی قرار بگیرد به عنوان میلگرد افت و حرارت شناخته خواهد شد
- در کنار تکیه‌گاه ساده تیرچه باید فولادی معادل ۰.۱۵ سطح مقطع فولاد، وسط دهانه در روی تکیه‌گاه اضافه شود.
ضرورت استفاده از میلگرد حرارتی چیست؟
تعدادی از مهندسان سازه استفاده از آرماتورهای حرارتی در صنعت ساختمان‌سازی را امری بیهوده قلمداد می‌کنند و اعتقاد دارند که با استفاده از آنها فقط هزینه‌های ساخت‌وساز افزایش می‌یابد و به آیین‌نامه‌های ساختمانی استناد می‌کنند که استفاده از این میلگردها به عنوان ضرورت شناخته نشده است. برخی دیگر از مهندسان استفاده از این مصالح را خصوصاً در پروژه‌های بزرگ ساختمانی بسیار ضروری می‌دانند. زیرا بخش عمده بار وارد بر ساختمان به سقف آن وارد می‌شود و این باعث آسیب‌پذیری بیشتر سقف خواهد شد و اگر بتن سقف مسلح نباشد می‌تواند مشکلات زیادی ایجاد کند. در حقیقت ترک‌خوردگی بتن سقف می‌تواند خطراتی همچون کاهش استحکام، نفوذ آب و … داشته باشد و در زمان بروز زلزله این ترک‌ها می‌تواند بزرگ‌تر شده و در نهایت منجر به ریزش سقف گردد
روش‌های جایگزین میلگرد حرارتی
همان‌طور که گفته شد نقش اصلی میلگرد حرارتی کاهش تنش‌های ناشی از انبساط و انقباض بتن و جلوگیری از ترک خوردن آن است. در صورت استفاده نکردن از میلگرد حرارتی و ترک خوردن، عملکرد یکپارچه دیافراگم سقف در زمان زلزله با مشکلات و چالش‌های جدی مواجه خواهد شد. در اصل نقش اصلی این میلگردها جلوگیری از ترک خوردن بتن پوششی سقف تیرچه بلوک است نه پیشگیری از آتش‌سوزی، افتادن یونولیت‌ها و ایجاد مقاومت فشاری، کششی و پیچشی و خمشی در ساختمان به همین دلیل برای این منظور می‌توان از روش‌های جایگزین نیز استفاده کرد که مهم‌ترین آنها شامل موارد زیر هستند
- استفاده از بتن الیافی
- کم کردن نسبت آب به سیمان
- استفاده از فوق روان کننده‌ها
الیاف فلزی موجود در بتن‌های الیافی می‌تواند دقیقاً مانند میلگرد حرارتی عمل کند و از ترک خوردن بتن جلوگیری نماید. همچنین کاهش میزان آب نسبت به سیمان و استفاده از فوق روان کننده‌ها می‌توانند در تثبیت بتن و جلوگیری از ترک خوردن آن تأثیر قابل توجهی داشته باشند. به همین دلیل بسیاری از مهندسان سازه با وجود این مواد و روش‌ها هیچ اعتقادی به استفاده از میلگردهای حرارتی ندارند. در اصل امروزه با خرید تری دی پانل، یونولیت، آرماتور حرارتی و سایر مصالح مدرن می‌توان به افزایش طول عمر ساختمان و امنیت آن کمک ویژه‌ای کرد هرچند که هر کدام از این مصالح می‌توانند موافقین و مخالفین متعددی داشته باشند.
محل استفاده از میلگردهای حرارتی
در هر بخشی از ساختمان که از بتن‌ریزی برای افزایش مقاومت استفاده می‌شود می‌توان از آرماتورهای حرارتی برای جلوگیری از ترک خوردن بتن و مقابله با تنش‌ها استفاده کرد. از جمله رایج‌ترین بخش‌های ساختمان که می‌توان از میلگردهای حرارتی در آن استفاده کرد می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- استفاده در سقف‌های تیرچه بلوک
- کاربردی در سقف‌های اسکلت بتنی
- استفاده در سقف‌های کرومیت
- کاربردی در دیوارهای حائل
- استفاده در دال‌ها و …
جمع‌بندی نهایی
در پاسخ به این سؤال که میلگرد حرارتی چیست و چه کاربردی دارد باید گفت این میلگردها در حقیقت برای جلوگیری از تنش‌های ناشی از انبساط و انقباض بتن و ترک‌خوردگی آن در ساختمان استفاده می‌شود. هرچند که می‌توان از روش‌های دیگری مانند استفاده از بتن الیافی، کم کردن نسبت آب به سیمان و استفاده از فوق روان کننده‌ها به عنوان جایگزین میلگردهای حرارتی نیز استفاده کرد.
