میلگرد انتظار یا میلگرد ریشه چیست؟

میلگرد انتظار که در زبان انگلیسی به آن “Starter Rebar” یا “Dowels” می گویند، یکی از اجزای حیاتی و مهم در ساخت و سازهای بتنی است که میان بخش‌های مختلف سازه اتصالی محکم ایجاد می کند. میلگردهای انتظار یا ریشه به‌طور معمول در دو یا چند مرحله در هنگام بتن‌ریزی استفاده می‌شوند تا اتصالی محکم و یکپارچه‌ بین بتن‌ریزی‌های متوالی ایجاد کنند. میلگردهای انتظار به‌صورت عمودی یا افقی در بتن قرار می‌گیرند و به عنوان نقاط اتصال برای بخش‌های بعدی سازه عمل می‌کنند.

چرا به میلگرد انتظار، میلگرد ریشه می‌گویند؟

به میلگرد انتظار، میلگرد ریشه می گویند، زیرا این میلگردها در ساختار بتن شبیه به ریشه های گیاه قرار می‌گیرند و پایه‌های اصلی برای ایجاد پیوستگی و استحکام سازه را فراهم می کنند. این میلگردها در قسمت‌های اولیه سازه قرار می‌گیرند و با افزایش ارتفاع یا گسترش سازه، بتن جدید بر روی این میلگردها ریخته می‌شود و به همین دلیل به عنوان ریشه سازه شناخته می‌شوند.

مشخصات فیزیکی میلگرد انتظار

• جنس میلگرد انتظار:

میلگرد انتظار معمولاً از جنس فولاد با مقاومت بالا ساخته می‌شود تا بتواند نیروهای وارده بر سازه را تحمل کند. معمولاً از میلگرد A3 و A2 برای این منظور استفاده می‌شود.

• قطر میلگرد ریشه:

قطر میلگردهای انتظار بسته به نیاز سازه و محل استفاده متفاوت است، اما معمولاً از میلگردهای با قطر 10 تا 32 میلی‌متر استفاده می‌شود.

• طول میلگرد انتظار:

طول میلگرد انتظار باید به اندازه‌ای باشد که بتواند اتصال کافی بین بتن قدیمی و جدید ایجاد کند. طول معمولاً بر اساس طراحی سازه و نوع بارهای وارده تعیین می‌شود، اما معمولاً حداقل 40 تا 50 برابر قطر میلگرد است.

چرا باید از میلگرد انتظار استفاده کنیم؟

از میلگرد انتظار یا همان میلگرد ریشه (Starter Rebar یا Dowels) در ساخت و سازهای بتنی به دلایل مهمی استفاده می شود که در ادامه به صورت تیتروار به آن پرداخته ایم:

• ایجاد پیوستگی و یکپارچگی سازه:

میلگرد انتظار در مواردی که بتن ریزی در چند مرحله انجام می شود، به ایجاد پیوستگی میان بتن قدیمی و جدید کمک زیادی می‌کند. در نبود میلگرد انتظار دو بخش بتن ممکن است به درستی به یکدیگر متصل نشوند و سازه در معرض ضعف‌های ساختاری قرار گیرد.

• افزایش استحکام و مقاومت سازه:

میلگرد ریشه به افزایش مقاومت کلی سازه در برابر بارهای فشاری، کششی و خمشی کمک می‌کند. این میلگردها با ایجاد اتصال مستحکم بین لایه‌های مختلف بتن، از جدا شدن بخش‌های سازه جلوگیری می‌کنند و عملکرد یکپارچه‌ای را در کل سازه تضمین می‌کنند.

• جلوگیری از ایجاد درز سرد (Cold Joint):

یکی از مشکلاتی که در بتن‌ریزی‌های چند مرحله‌ای ممکن است رخ دهد، تشکیل درز سرد است. این درز زمانی ایجاد می‌شود که لایه‌های جدید بتن به‌خوبی با لایه‌های قدیمی پیوند نخورند. میلگرد انتظار با قرار گرفتن بین دو لایه بتن از ایجاد این درز جلوگیری کرده و پیوستگی بین بتن‌ها را تضمین می‌کند.

• افزایش مقاومت در برابر زلزله و نیروهای دینامیکی:

سازه‌هایی که در معرض نیروهای دینامیکی مانند زلزله قرار دارند، نیاز به استحکام بیشتری دارند. میلگردهای ریشه با اتصال محکم بخش‌های مختلف سازه، کمک می‌کنند تا سازه در برابر نیروهای زلزله مقاومت بیشتری داشته باشد و از ترک خوردگی یا فروریختگی جلوگیری کند.

• پشتیبانی از بتن‌ریزی‌های آینده:

میلگردهای ریشه به عنوان نقاط اتصال برای بتن‌ریزی‌های بعدی عمل می‌کنند. در فونداسیون‌ها، ستون‌ها یا دیوارهای بتنی که در مراحل مختلف ساخته می‌شوند، میلگردهای انتظار برای ایجاد پایه‌ای محکم برای بتن‌های جدید استفاده می‌شوند و امکان ادامه ساخت سازه را فراهم می‌کنند.

بنابراین، میلگرد انتظار یا میلگرد ریشه یکی از اجزای ضروری در تقویت و یکپارچه‌سازی سازه‌های بتنی است و نقش حیاتی در تضمین کیفیت و مقاومت نهایی سازه دارد.

کاربرد میلگرد انتظار در سازه

در این بخش به صورت تیتروار به کاربردهای میلگرد ریشه در سازه و ساختمان می پردازیم:

• اتصال فونداسیون به ستون‌ها
• اتصال ستون‌ها به دیوارها
• اتصال پی به دیوارهای برشی
• ایجاد پیوستگی در بتن‌ریزی‌های چند مرحله‌ای
• تقویت اتصالات در سازه‌های بتنی
• جلوگیری از ایجاد درز سرد بین بتن‌های قدیمی و جدید
• افزایش مقاومت سازه در برابر زلزله و نیروهای جانبی
• استفاده در کف‌سازی و اتصال سطوح افقی به عمودی
• اتصال بین دیوارهای حائل و سقف‌ها

معایب استفاده از میلگرد انتظار

تا به این اینجا در ارتباط با کاربرد میلگرد انتظار و مزایاهای آن صحبت کردیم؛ در این بخش قصد داریم برخی از معایب میلگرد انتظار را مطرح کنیم.

• هزینه‌ بالا

استفاده از میلگرد انتظار به دلیل نیاز به میلگرد اضافی و اجرای دقیق، هزینه های کلی پروژه را افزایش خواهد داد ولی مجوزی برای عدم استفاده از میلگردهای ریشه نیست؛ زیرا همانطور که در بخش های قبلی گفتیم در مقاومت و کیفیت نهایی سازه نقش بسزایی دارد.

• زمان‌بر بودن اجرای میلگرد انتظار

نصب میلگردهای ریشه در حین مراحل مختلف بتن‌ریزی نیاز به دقت و زمان بیشتری دارد و ممکن است سرعت اجرای پروژه را کاهش دهد.

• احتمال خوردگی در شرایط نامساعد:

در صورتی که میلگردهای انتظار به‌درستی پوشش‌دهی و محافظت نشوند، در معرض رطوبت و عوامل خورنده قرار گرفته و ممکن است دچار زنگ‌زدگی شوند، که می‌تواند به ضعف در سازه منجر شود.

• نیاز به محاسبات دقیق:

برای نصب صحیح میلگردهای انتظار، محاسبات دقیق و تخصص فنی لازم است. در صورت اشتباه در جایگذاری، ممکن است عملکرد سازه کاهش یابد یا نیاز به تعمیرات اضافی باشد.

• مشکلات در هماهنگی بتن‌ریزی:

در بتن‌ریزی‌های چند مرحله‌ای، اگر هماهنگی در زمان و شرایط اجرا به‌درستی انجام نشود، میلگردهای انتظار ممکن است به‌درستی کار نکنند و اتصال مطلوب ایجاد نشود.

انواع میلگرد انتظار:

میلگرد انتظار (Starter Rebar) به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود که هر کدام کاربردها و ویژگی‌های خاص خود را دارند:

میلگرد انتظار مستقیم:

این نوع از میلگرد ریشه به‌طور مستقیم در بتن قرار می‌گیرد و برای ایجاد اتصال بین بتن‌های مختلف به کار می‌رود. معمولاً به صورت عمودی یا افقی نصب می‌شود. میلگرد انتظار مستقیم، عمدتاً در فونداسیون‌ها، ستون‌ها و دیوارهای برشی برای اتصال بتن‌های جدید و قدیمی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

میلگرد انتظار خمیده:

این نوع میلگرد به صورت خمیده یا با زاویه مشخص طراحی می‌شود تا بتواند اتصال بهتری بین دو بخش سازه ایجاد کند و معمولاً در مواردی که نیاز به پیوستگی بیشتری در نقاط خاصی از سازه وجود دارد، مانند درزهای سرد یا نقاط بحرانی سازه، به کار می‌رود.

موارد استفاده از میلگرد انتظار یا ریشه 

با توجه به ویژگی‌های خاص میلگرد انتظار، این محصول در مکان‌های متنوعی به‌کار می‌رود تا از تشکیل درز سرد و ایجاد اتصالات قوی بین بتن‌های قدیمی و جدید جلوگیری کند. در ادامه به بررسی مکان‌هایی که در آن از میلگرد انتظار استفاده می‌شود، خواهیم پرداخت.

میلگرد ریشه فونداسیون‌:

میلگرد ریشه فونداسیون (یا میلگرد انتظار) به میلگردهایی گفته می‌شود که به‌منظور ایجاد اتصال بین بخش‌های مختلف سازه و به‌ویژه فونداسیون‌ها و ستون‌ها استفاده می‌شوند. این میلگردها معمولاً به‌صورت عمودی در فونداسیون‌ها نصب می‌شوند تا پیوستگی و استحکام بیشتری در اتصال با سایر اجزای سازه فراهم کنند.

میلگرد انتظار ستون‌:

میلگرد انتظار ستون (Starter Rebar) به میلگردهایی گفته می‌شود که در بخش پایینی ستون‌ها نصب می‌شوند تا اتصال بین فونداسیون و ستون‌ها را برقرار کنند. این میلگردها معمولاً به‌صورت عمودی در بتن فونداسیون قرار می‌گیرند و به‌عنوان پایه‌ای برای ستون‌های بتنی عمل می‌کنند.

میلگرد انتظار دیوارهای برشی:

میلگرد انتظار دیوارهای برشی (Starter Rebar for Shear Walls) به میلگردهایی اطلاق می‌شود که در قسمت پایینی دیوارهای برشی نصب می‌شوند تا اتصال بین دیوار و فونداسیون را فراهم کنند. این میلگردها به‌عنوان بخشی از سیستم تقویتی دیوارهای برشی عمل می‌کنند و به استحکام و ایمنی سازه در برابر بارهای جانبی، مانند زلزله و باد، کمک می‌کنند.

میلگرد ریشه راه پله:

میلگرد ریشه راه پله (Starter Rebar for Staircases) به میلگردهایی اطلاق می‌شود که در محل اتصال راه پله به فونداسیون یا دیوارها نصب می‌شوند. این میلگردها به‌عنوان یک عنصر تقویتی در ساختار راه پله عمل می‌کنند و از ایجاد اتصالات قوی و پایدار بین اجزای مختلف سازه اطمینان حاصل می‌کنند.

میلگرد انتظار سقف و دال:

میلگرد انتظار سقف و دال (Starter Rebar for Slabs) به میلگردهایی اطلاق می‌شود که در حین ساخت سقف‌ها و دال‌های بتنی به‌منظور ایجاد اتصال قوی و پایدار بین اجزای مختلف سازه، نصب می‌شوند. این میلگردها معمولاً به‌صورت عمودی یا افقی در بتن قرار می‌گیرند و به‌عنوان یک عنصر اساسی در طراحی سازه‌های بتنی عمل می‌کنند.

طول میلگرد انتظار و محاسبه آن

همان‌طور که در بخش‌های قبلی اشاره کردیم، انتخاب طول میلگرد انتظار باید با دقت و به‌طور صحیح انجام شود. توجه داشته باشید که افزایش طول این میلگرد فراتر از حد استاندارد، تأثیری در افزایش مقاومت عضو بتنی نخواهد داشت. از طرف دیگر، اگر طول این آرماتور کوتاه باشد، می‌تواند باعث تمرکز بار روی درز و در نتیجه شکست بتن شود.

براساس استاندارد ACI 318-14، انتقال بارهای فشاری به طول اتصالات بین ستون و فونداسیون وابسته است، و خم ریشه ستون در فونداسیون تأثیری بر عملکرد آرماتور انتظار در انتقال این بارها ندارد. به‌طور کلی، برای اطمینان از عملکرد صحیح سازه در انتقال بارهای فشاری، باید حداقل طول موثر میلگرد انتظار در فونداسیون بر اساس رابطه زیر محاسبه شود. در این راستا، محاسبه میلگرد فونداسیون یکی از مسائلی است که مهندسین قبل از هر اقدامی در فرآیند ساخت و ساز به آن توجه دارند.

پارامترهای به‌کار رفته در این فرمول به صورت زیر هستند:

• $h$: حداقل طول موثر میلگرد انتظار
• $ldc$: فاصله سطح فونداسیون تا شروع خم میلگردهای انتظار
• $r$: شعاع خم میلگرد انتظار (بخش خمیده)
• $dbd$: قطر میلگرد انتظار
• $dbf$: قطر میلگرد خمشی
• $C$: فاصله میلگردهای خمشی از کف فونداسیون

جمع بندی

میلگرد انتظار ستون به‌عنوان یکی از اجزای کلیدی در ساخت و سازهای بتنی، به ایجاد اتصالات قوی و پیوسته بین فونداسیون و ستون‌ها کمک می‌کند و از بروز مشکلاتی مانند درز سرد و نقاط ضعف ساختاری جلوگیری می‌کند. استفاده صحیح از این میلگردها نقش بسزایی در افزایش استحکام و دوام سازه‌ها دارد.

• مهم‌ترین مشکل استفاده از میلگرد انتظار چیست؟

  لازم به ذکر است که یکی از مشکلات استفاده کردن از این محصول این مباشد. در زمان کار تراز کردن و تنظیم کردن میلگردها ‏کار دشواری خواهد بود.‏

• مهم‌ترین کاربردهای میلگرد ریشه چیست؟

  میلگرد ریشه جهت متصل کردن ستون به فونداسیون و متصل کردن راه‌پله به دال مورداستفاده قرار می‌گیرد. همچنین برای کم شدن ترک‌خوردگی ‏گوشه‌ سازه از میلگرد ریشه استفاده می شود.‎