یکی از چالش‌های مهم در ساخت بنای بتنی، تغییرات دمایی و اثرات ناشی از انبساط و انقباض بتن است. این تغییرات می‌توانند موجب ترک‌خوردگی و در نهایت تخریب بتن شوند که استحکام و پایداری کل بنا را به خطر می‌اندازد. برای جلوگیری از چنین حوادثی، یکی از مهم‌ترین راهکارها استفاده از میلگرد حرارتی است.
میلگرد حرارتی به مقاطع فولادی گفته می‌شود که در سازه‌های بتنی به کار می‌روند تا تاثیر تغییرات دمایی را کاهش دهند. این میلگردها به صورت عمود بر هم در بتن قرار می‌گیرند، به گونه‌ای که شکل نهایی آنها شبیه به حرف T می‌شود. در کتاب‌های مهندسی، این محصول به عنوان «میلگرد افت و حرارت» نیز شناخته می‌شود.
در شرایط عادی، تغییرات دما می‌توانند موجب انبساط و انقباض بتن و میلگردهای داخل آن شوند. این تغییرات منجر به ایجاد تنش‌های داخلی در بتن می‌شود که در نهایت می‌تواند به ترک‌خوردگی منجر شود. با استفاده از میلگرد حرارتی، این تنش‌ها کنترل شده و از ترک‌خوردگی بتن جلوگیری می‌شود. این میلگردها به طور موثری انبساط و انقباض را تعدیل کرده و استحکام و پایداری سازه را حفظ می‌کنند.
استفاده از میلگرد حرارتی، مانند هر فناوری جدیدی در ساختمان‌سازی، موافقان و مخالفان خود را دارد.
مزایا:
1. کاهش ترک‌خوردگی بتن: با کنترل تنش‌های حرارتی، احتمال ترک‌خوردگی کاهش می‌یابد.
2. افزایش استحکام و پایداری سازه: با کاهش ترک‌ها، استحکام کلی سازه افزایش می‌یابد.
3. افزایش عمر مفید سازه: با کاهش ترک‌خوردگی و نیاز کمتر به تعمیرات، عمر سازه افزایش می‌یابد.
معایب:
1. هزینه‌های اضافی: استفاده از میلگرد حرارتی ممکن است هزینه‌های ساخت را افزایش دهد.
2. نیاز به تخصص بیشتر: نصب صحیح میلگردهای حرارتی نیازمند دانش و مهارت بیشتری در مقایسه با روش‌های سنتی است.
قیمت میلگرد حرارتی متغیر است و به عواملی مانند کارخانه تولیدکننده و ترکیب شیمیایی بستگی دارد. در آذر 1402، قیمت میلگرد حرارتی حدود 25 هزار تومان بوده است. از جمله تولیدکنندگان برتر میلگرد حرارتی در ایران می‌توان به ذوب آهن اصفهان، فولاد یزد، فولاد کویر کاشان، کلاف نطنز، کلاف الیگودرز و گروه ملی صنعتی فولاد ایران اشاره کرد.
استفاده از میلگردهای حرارتی در سازه‌های بتنی به دلایل متعددی صورت می‌گیرد. مهم‌ترین دلیل، کاهش تنش‌های ناشی از تغییرات دمایی و جلوگیری از ترک‌خوردگی بتن است. در ادامه به سه دلیل دیگر اشاره می‌کنیم که استفاده از میلگردهای حرارتی را ضروری می‌سازد:
1. یکپارچگی دیافراگم سقف در برابر زلزله: بسیاری از مهندسان بر این باورند که در صورت عدم استفاده از میلگردهای حرارتی در سقف، ترک‌های عمیق و عرضی ایجاد می‌شوند که یکپارچگی دیافراگم سقف را تهدید می‌کنند. این مسئله می‌تواند در صورت وقوع زلزله منجر به گسیختگی و متلاشی شدن سقف شود.
2. بهبود باربری سازه: میلگردهای حرارتی علاوه بر کاهش ترک‌خوردگی، به بهبود باربری سازه نیز کمک می‌کنند. این مسئله باعث افزایش پایداری و مقاومت کلی ساختمان می‌شود.
3. افزایش مقاومت در برابر آتش‌سوزی: استفاده از میلگردهای حرارتی در سقف موجب افزایش مقاومت آن در برابر آتش‌سوزی می‌شود. این ویژگی به حفاظت از سازه و ایمنی ساکنان در مواقع اضطراری کمک می‌کند.
کاربرد میلگرد حرارتی در بخش‌های مختلف سازه
یکی از مهم‌ترین کاربردهای میلگرد حرارتی در سقف تیرچه بلوک است. علاوه بر این، میلگردهای حرارتی در سقف کرومیت، دیوارهای حائل، دال‌ها و سایر بخش‌هایی که نیاز به مقاومت بیشتری دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
محاسبه میلگرد حرارتی مورد نیاز برای استفاده در سقف توسط مهندس سازه و بر اساس آیین‌نامه‌های ضوابط استفاده از میلگرد حرارتی در ساختمان انجام می‌شود. در اینجا به چهار نکته اساسی برای این محاسبات اشاره می‌کنیم:
1. نوع میلگرد: به دلیل کاهش هزینه‌ها و عدم نیاز به درگیری میلگرد با بتن از نظر کششی، معمولاً از میلگردهای ساده به جای میلگردهای آجدار به عنوان میلگرد حرارتی استفاده می‌شود.
2. سایز میلگرد: سایز معمول میلگردهای حرارتی بین 5 تا 6 میلی‌متر است. با این حال، بسته به محاسبات مهندسی، ممکن است به میلگردهایی با قطر بزرگ‌تر نیاز باشد.
3. مقدار میلگرد: فاصله میلگردهای حرارتی نباید بیش از 50 سانتی‌متر یا بیش از 5 برابر ضخامت دال باشد. برای ساختمان‌های کوچک، فاصله 25 سانتی‌متر مناسب است.
4. وزن میلگرد: پس از محاسبه نوع و قطر میلگرد، ضخامت دال و فاصله‌های مورد نیاز، مهندس سازه تعداد میلگردهای مورد نیاز را محاسبه می‌کند. سپس با توجه به حداکثر وزن استاندارد برای سقف، وزن مجاز میلگردهای حرارتی تعیین می‌شود.
نصب میلگردهای حرارتی باید با سیم مفتول انجام شود، زیرا جوشکاری آنها به دلیل احتمال شکست جوش ممنوع است. معمولاً میلگردهای حرارتی به روش ضربدری با سیم مفتول مهار می‌شوند. در این روش، سیم مفتول به صورت ضربدری از زیر میلگرد عبور کرده و با استفاده از انبر در مرکز بسته می‌شود.
برای افرادی که مخالف استفاده از میلگرد حرارتی هستند، روش‌های جایگزینی نیز وجود دارد. استفاده از بتن الیافی، به کار بردن فوق روان‌کننده‌ها و افزایش نسبت آب به سیمان از جمله این روش‌ها هستند.
سخن پایانی
استفاده از میلگرد حرارتی برای مقاوم‌سازی بتن یکی از روش‌های رایج و موثر است. با این حال، روش‌های جایگزینی نیز وجود دارند که می‌توانند به جای میلگرد حرارتی استفاده شوند. در نهایت، انتخاب بین این روش‌ها بستگی به نیازهای پروژه و نظر مهندسان مجری دارد.
