خرپا یا میلگرد زیگزاگ چیست؟
میلگردها بسته به کاربردشان در صنعت ساختمانسازی اسامی خاصی پیدا می‌کنند؛ میلگرد حرارتی، میلگرد اصلی، میلگرد عرضی و میلگرد زیگزاگ از جمله این اسامی است. وجه تشابه همه‌ی این میلگردها در استفاده آنها برای استحکام ساختمان است. به‌طور مثال میلگرد حرارتی برای جلوگیری از ترک خوردگی بتن در ساختمان و میلگرد تقویتی برای افزایش مقاومت میلگردها در نقاطی که در برابر نیروهای کششی و خمشی استحکام کافی وجود ندارد، استفاده می‌شوند. یکی از انواع میلگرد که در صنعت ساختمانسازی زیاد صحبت از آن میشود میلگرد زیگزاگ است که بیشتر به نام خرپا شهرت دارد. در این نوشتار درباره‌ی چیستی خرپا روش‌های ساخت، ویژگی‌ها و اجزای خرپا، بیشتر خواهیم پرداخت.
خرپا همان میلگرد زیگزاگ است که از اتصال میلگردها به دو روش دستی و مکانیزه به دست می‌آید و دارای سه جز میلگرد پایینی، عرضی و بالایی است. از خرپا در ساختمان و پل‌سازی استفاده میشود و برای ساخت و خرید میلگرد زیگزاگ یا میلگرد عرضی باید به طول و وزن میلگرد توجه شود و این سازه باربر توانایی تحمل نیروهای کششی و فشاری را دارد.
خرپا چیست؟
میلگردهای زیگزاگ که به آن خرپا نیز گفته میشود، نوعی از اتصال میلگردهای آجدار با میلگردهای ساده به صورت زیگزاگ است که دارای طراحی طولانی و مستقیم می‌‌باشند؛ آنها دارای یک وتر بالایی و یک وتر پایینی هستند که توسط شبکه‌های عمودی و مورب از یکدیگر جدا شده‌اند. خرپا یکی از مصالحی است که باید قبل از آن که در ساختمان به کار گرفته شود، در کارگاهی ساخته شود. این نوع میلگردها در ساخت تیرچه استفاده میشود و اسامی مختلفی دارند که می‌توان به اسامی تیرچه زیگزاگ و یا خرپا اشاره کرد.
روش ساخت خرپا
برای ساخت خرپا روش‌های مختلفی وجود دارد امروزه در بیشتر کشورها از روش اتوماتیک برای ساخت آن استفاده میشود، اما هنوز کارگاه‌های دستی که با ابزار خم و برش اقدام به ساخت میلگرد زیگزاگ می‌نمایند، در کشور کم نیستند. برای آشنایی بیشتر این دو روش را به اختصار توضیح می‌دهیم:
روش دستی ساخت
در این روش ابتدا میلگردها در کنار هم قرار می‌گیرند و طولی که قرار است خرپا بر اساس آن ساخته شود، علامت‌گذاری میشود. در مرحله بعد میلگردها در دستگاه برش‌زن قرار گرفته و نقطه‌های علامت‌‌زده شده برش داده می‌شوند. میلگردهای زیگزاگی در این مرحله، در قسمت‌های از قبل تعبیه شده گذاشته می‌شوند که دو میلگرد به موازات هم در پایین و یک میلگرد در قسمت بالا قرار می‌گیرد، به گونه‌ای که شکل سطح مقطع مثلثی شکل شود. در مرحله‌ی بعد، میلگردهای پایینی با توجه به این نکته که طول این میلگردها بستگی به دهانه‌ی خرپا دارد، به‌وسیله میلگردهای کوچک به یکدیگر جوش داده می‌شوند. بعد از جوش دادن میلگردها، میلگردهای زیگزاگی به دو میلگرد دیگر جوش داده میشود. در بعضی از کارگاه‌ها میلگردهای زیگزاگی را خودشان با دستگاه‌های خم به شکل ۷ برعکس در می‌آورند، اما بسیاری از شرکت‌ها این خرپاها را از کارخانه‌ها خریداری می‌نمایند. شکلی که میلگرد در آخر کار به خود می‌گیرد به صورت زیر است:
روش مکانیزه ساخت
در این روش که در کارخانه‌های پیشرفته و تنها به‌وسیله یک کارگر انجام میشود، تمام مراحل با دستگاه و با سرعت بالاتر انجام می‌گیرد. ابتدا میلگردهای دارای کربن کم که به صورت کلاف روی هم قرار دارند، با گذشتن از بین غلتک‌های ویژه صاف شده و تحت کشش قرار می‌گیرند. سپس گروهی دیگر از میلگردها تحت فشار، به شکل ۷ برعکس در آمده و به آنها نیز میلگرد زیگزاگ گفته میشود. در هر مرحله بعد، این میلگردها در دستگاه زیگزاگ میلگرد به روش الکتریکی، با استفاده از نقطه جوش و با کمک آرماتور به یکدیگر وصل می‌شوند و نهایتا خرپای ساخته شده به اندازه‌ی لازم، برش داده میشود.
نکاتی در ساخت میلگرد زیگزاگ باید رعایت شود:
- در بعضی از کارگاه‌ها بسته به سفارش مشتری و یا نحوه‌ی تولید در پایین خرپا به جای استفاده از میلگرد از نبشی استفاده میشود.
- در اتصال میلگردها از میلگردهای A3 ساده و یا آجدار استفاده میشود.
- برای رفع مشکل جوش پایینی خرپا ابتکار جالبی در مناطقی از ایران انجام شد. به این صورت که در زمان خم میلگرد ارتفاع میلگرد عرضی را بلندتر از خرپا انتخاب می‌کنند و در نقطه‌پایینی، میلگرد را به شکل قلاب با میلگردهای زیرین اتصال می‌دهند.
- البته تیرچه قلابدار معایبی نیز دارد که عبارت است از
- تیرچه به دلیل وزن میلگرد عرضی بیشتر، سنگین‌تر میشود
- پوشش بتن به دلیل حجیم‌تر شدن میلگرد کمتر میشود
- میلگردهای زیگزاگ به میلگردهای کششی به‌اندازه کافی گیرایی نخواهد داشت.
مزیت روش اتوماتیک نسبت به روش دستی در ساخت خرپا
در روش مکانیزه، به دلیل این که تمام مراحل توسط ماشین و طبق استاندارد و با دقت بالا انجام میشود، امکان خطا نسبت به روش دستی کمتر است. همچنین در روش اتوماتیک، به دلیل آن که الکترود در جوش مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، ناخالصی الکترود به میلگرد وارد نمی‌گردد. در حالی که در روش دستی، زمان جوشکاری ناخالصی‌ها‌ی الکترود باعث ذوب فولاد و ایجاد گل‌جوش میشود که همین امر مقاومت تیرچه در برابر نیروهای کششی و خمشی را کاهش می‌دهد. مزیت دیگر آن، مزیت اقتصادی روش اتوماتیک نسبت به روش دستی است که به دلیل سرعت بالا در تولید و وجود نیروهای کمتر در خط تولید هزینه‌ها است، ضمن این‌که قیمت روز میلگرد همیشه در حال نوسان است و باید توجه داشت کاهش هزینه‌ها می‌تواند قیمت تمام شده را رقابتی نماید.
اجزای خرپا
زمانی که قرار است یک خرپا ساخته شود، باید با اجزاء آن آشنا بود که عبارتند از:
- میلگرد کششی (پایینی)
- میلگرد بالایی
- میلگرد عرضی (زیگزاگی)
میلگرد پایینی
طبق استاندارد ISISR2090، میلگرد زیرین باید در زمان حمل و نقل بتواند نیروی کششی حاصل از لنگر خمشی را تحمل نماید. نیروی باربری اولین نیروی وارد شده بر میلگرد زیرین بوده و نیروی دیگری که میلگرد زیرین باید تحمل نماید، نیروی حاصل از وزن مرده سقف است. این وزن حاصل محاسبه فاصله بین محور تا محور تیرچه‌ها و بین دو تکیه‌گاه شمع‌بندی است. در زمان بهره‌برداری، از میلگرد زیرین به عنوان عضو کششی تیر T استفاده میشود. زمانی که از یک تیرچه در سقف استفاده میشود تنها میلگردهای پایینی هستند که نیروهای کششی را تحمل می‌نمایند و ما آن را عضو کششی می‌دانیم. برای همین در محاسبات مشخصات میلگرد زیرین را به عنوان عضو کششی محاسبه می‌نماییم.
میلگرد عرضی
در مرحله اول زمانی که خرپا حمل میشود باید بتواند وزن خود را تحمل کند؛ در این‌جا میلگرد زیگزاگ با قرارگیری بین میلگرد کششی و میلگرد بالایی، نیرو را بین اجزاء تقسیم کرده و خود نیز مانند یک عضو مورب این نیرو را تحمل می‌کند تا خرپا در زمان حمل و نقل دچار شکستگی نشود.
در مرحله بعدی که بار مرده سقف بر خرپا وارد میشود، آرماتورها ایستایی لازم را تامین می‌کنند و در مرحله سوم که بتن‌ریزی انجام می‌گیرد، باید یک پیوستگی بین میلگرد کششی و بتن پوششی ایجاد شود که وظیفه این کار به عهده میلگرد عرضی است.
میلگرد بالایی
این میلگرد در مرحله اول باربری یعنی زمان حمل و نقل، وزن تیرچه را با کمک دیگر اجزاء تحمل می‌کند. همچنین وزن مرده سقف را در زمان بین قالب‌بندی و بتن‌ریزی تحمل می‌نماید. باید توجه داشت که اگر در زمان اجرای سقف یعنی مرحله دوم باربری میلگرد بالایی از سطح بولک‌ها بالاتر قرار گیرد، می‌تواند در نقش میلگرد حرارتی عمل نماید.
ویژگی‌های میلگرد زیگزاگ (تیرچه خرپایی)
همان‌گونه که در روش ساخت توضیح داده شد، میلگرد زیرین در خرپا در واقع دو میلگرد به موازات هم است و در صورتی که از میلگرد گرم نورد دیده برای میلگرد تقویتی استفاده شود، نوع میلگرد آج ۳۴۰،آج ۴۰۰ و آج ۵۰۰ و اگر از میلگرد سرد نورد دیده استفاده شود، نوع میلگرد فقط آجدار خواهد بود. قطر آماتورهای زیرین هم بین قطر شش تا ۱۶ میلی‌متر در نظر گرفته میشود.
میلگرد عرضی یا زیگزاگ باید از نوع گرم نورد دیده (آج ۳۴۰ و ساده ۲۴۰) و قطر این میلگردها نباید از چهار میلی‌متر کمتر باشد. در میلگرد بالایی در هر دو حالت میلگرد سرد نورد دیده و گرم آن، از میلگرد آج ۳۴۰ و بالاتر استفاده میشود. قطر میلگرد بالایی بسته به طول تیرچه متفاوت است که طبق جدول زیر است:
- وزن خرپا
طبق استاندارد بین المللی 1054:1991 جدول وزن میلگرد خرپا را می‌توان مشاهده نمود؛ وزن خرپا بسته به قطر میلگردها متفاوت است.
- طول میلگرد زیگزاگ تیرچه
برای به دست آوردن طول میلگرد زیگزاگ از فرمول زیر استفاده میشود:
در فرمول فوق این پارامتر‌ها عبارتند از
H: فاصله میلگرد بالایی تا میلگرد پایینی
d: ضخامت سقف
a: ضخامت بتن‌ریزی سقف
b: فاصله آرماتور بالایی تا روی بلوک
c: ضخامت بتن پاشنه تیرچه
عدد به دست آمده در فرمول نیز، طول هر قسمت آرماتور مورب زیگزاگ را می‌دهد.
در فرمول فوق مقدار h از محاسبه فرمول قبلی جایگزین شده است، مقدار g گام آرماتور زیگزاگ و z طول آرماتور برشی است.حال با ضرب z در تعداد آرماتور عرضی، میزان طول تیرچه به‌دست می‌آید:
کلام آخر
در صنعت ساختمانسازی هر روز ما با پیشرفت تکنولوژی روبرو هستیم. از زمانی که در قدیم برای استحکام سقف‌ها از تیر چوبی استفاده می‌شد، تا امروز که از نانوکامپوزیت‌ها در صنعت ساختمانسازی استفاده میشود، هزاران سال تاریخ علم نهفته است. دانشمندان علوم ریاضی فیزیک، شیمی، نساجی و ... هر روز در حال کشف روش جدیدی برای امنیت بهتر در صنعت ساختمانسازی هستند. هر‌چند در کشور ما وجود استانداردهای ساختمانسازی و مهندسین نخبه توانسته است به پیشرفت بسیاری زیادی در این صنعت کمک کند، اما هنوز تا رسیدن به استانداردهای بین‌المللی سال‌ها زمان نیاز است. یکی از این استانداردها تیرچه خرپاها است که در کمتر کشور پیشرفته‌ای می‌توان کارگاه دستی این محصول را پیدا کرد،؛ با وجود این، در کشور ایران بسیاری از سازندگان میلگرد زیگزاگ کارگاه‌های دستی هستند که کمترین استاندارد ساخت در آنها رعایت میشود. استفاده از میلگردهایی با قطر استاندارد که هم ساختمان را سنگین نکرده باشد و هم از استحکام تیرچه‌ی خرپا کم نکرده باشد، یکی از مواردی است که اصلا رعایت نمی‌شود و تنها به تجربه و درخواست مشتری ربط پیدا می‌کند. زاویه‌ی خم میلگردها، طول خم روش جوش و موارد دیگر که نیازمند دقیق استانداردسازی است، از جمله این موارد هستند که امید است با نظارت و دقت بیشتر مسئولان امر کارگاه‌های دستی روزی به کارخانه‌های اتوماتیک تبدیل شوند.
