میلگرد سنجاقی؛ انواع و کاربردهای آن

نقش بسیار حیاتی فولاد در صنعت ساختمان بر کسی پوشیده نیست. در این مقاله به سراغ یکی از مهم‌ترین محصولات فولادی رفته‌ایم که در یکی از حساس‌ترین مراحل ساخت سازه‌های بتنی کوچک و بزرگ، یعنی آرماتوربندی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ کاری که اگر به درستی انجام شود، استحکام و پایداری سازه را تا حد زیادی فراهم می‌کند. چرا که تیرها، ستون‌ها، دال‌ها و دیگر اجزای ساختمان که همگی از بتن و میلگرد ساخته شده‌اند، بار ناشی از وزن ساختمان و وسایل موجود در آن و همچنین بار ناشی از وقوع زلزله را جمع کرده و به پی سازه و زمین انتقال می‌دهند. منظور آرماتوربندی، انواع گوناگون میلگردهای خم‌شده را که هر یک ویژگی‌های منحصربه‌فردی دارند، همراه با بتن ترکیب می‌کنند.
میلگردهای سنجاقی، ادکا، رکابی، خرک، راستا و خاموت، از جمله آرماتورهای فولادی هستند که بسته به نیاز، در سازه‌های مختلف بتنی استفاده می‌شوند. در ادامه یکی از پرکاربردترین این میلگردها، یعنی میلگرد سنجاقی را مورد بررسی قرار داده و با انواع، کاربردها و نحوه‌ استفاده آن آشنا می‌شویم. در انتها نیز تفاوت آن را با دیگر آرماتور متداول، یعنی خاموت بیان کرده و مزایا و معایبی که استفاده از میلگرد سنجاقی می‌تواند به همراه داشته باشد، برمی‌شماریم.

استفاده از میلگرد سنجاقی که در بازارهای مصالح ساختمانی، با نام‌های میلگرد دوخت و قلاب دوخت نیز شناخته می‌شود، مقاومت سازه را در برابر نیرو‌های برشی افزایش می‌دهد.

میلگرد سنجاقی چیست؟

آرماتورهای فولادی، میله‌هایی هستند که در ساخت سازه‌های بتنی، با آن ترکیب می‌شوند. به این تقویت‌کننده‌های استیل، به اصطلاح میلگرد گفته می‌شود. با توجه به کیفیت ساخت، نوع، اندازه و قطر مربوطه، قیمت میلگرد متفاوت است. می‌دانیم که بتن به خودی خود مقاومت کششی کمی دارد، استفاده از میلگردهای فولادی در ترکیب با بتن، مقاومت کششی این ماده و همچنین ظرفیت تحمل بار را در فوندانسیون‌ها و کارهای ساختمانی افزایش می‌دهد. 

میلگردها را می‌توان بر اساس استانداردهای خاصی، با در نظر گرفتن قطر آن‌ها خم کرد و با توجه به نیاز و کاربرد، به شکل‌های مختلفی تبدیل کرد. اگر دو طرف یک میلگرد نازک فولادی را با زوایای مشخصی خم کنیم، به آن میلگرد سنجاقی می‌گویند. استفاده از میلگرد سنجاقی که در بازارهای مصالح ساختمانی، با نام‌های میلگرد دوخت و قلاب دوخت نیز شناخته می‌شود، مقاومت سازه در برابر نیرو‌های برشی را افزایش می‌دهد. 
آرماتورهای سنجاقی می‌توانند ساده یا آجدار باشند ولی معمولا از میلگردهای تیپ A2، با سایزهای ۸ و ۱۰ تولید می‌شوند و دارای سطح مقطع دایره و یا مستطیل‌ شکل هستند. هر چه سطح مقطع قلاب دوخت بیشتر باشد، مقاومت آن نیز بیشتر است. به طور کلی میله‌ای که برای ساخت میلگرد سنجاقی استفاده می‌شود، باید از انعطاف‌پذیری خوبی برخوردار باشد تا خم‌شدن دو سر آن به درستی انجام شود.
میلگرد نوع A2، دارای تنش جاری ۳۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع بوده و تنش گسستگی آن ۵۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است. این میله که به عنوان میله‌ای نیمه‌نرم و نیمه‌خشک شناخته می‌شود، در زمان گسستگی تغییر شکلی به میزان ۱۹ درصد از خود نشان داده و سطح آن نیز دارای عاج فنری‌شکل است. میله‌ A2 برای انجام عملیات ساختمانی مناسب بوده و قابلیت جوشکاری نیز دارد که بهتر است از آن پرهیز شود. با ویژگی‌های ذکرشده، این نوع میله برای ساخت میلگردهای سنجاقی انتخاب بسیار مناسبی به شمار می‌رود. اینکه بدانید میلگرد چیست و انواع آن کدامند، می تواند در شناخت بیشتر این محصول نیز به شما کمک کند.
بر اساس مبحث نهم آیین‌نامه‌ مقررات ملی ساختمان، میلگردهای سنجاقی در دسته‌ آرماتورهای عرضی قرار می‌گیرند و خم دو سر آن‌ها، برای مهار کردن آرماتورهای طولی به کار می‌رود. میلگردهای سنجاقی باید به صورت دوبل و عمود برهم و با فاصله‌های مشخصی از یکدیگر، در ستون و یا دیوارهای برشی استفاده شوند. فاصله‌ آزاد میلگردهای طولی از یکدیگر، تعیین‌کننده‌ تعداد میلگردهای سنجاقی‌ای است که در هر ضلع قرار می‌گیرند.

انواع میلگرد سنجاقی و طول خم سنجاقی

بر اساس زاویه‌ خم‌شدگی، انواع مختلف میلگرد سنجاقی را به سه دسته تقسیم می‌کنند:

• میلگرد سنجاقی دارای خم استاندارد: در این نوع میلگرد سنجاقی، زاویه‌ خم در هر دو انتهای میلگرد ۹۰ درجه است.
• میلگرد سنجاقی دارای خم نیمه‌استاندارد: اگر زاویه‌ خم در یک سمت میلگرد سنجاقی ۹۰ درجه (گونیا) و زاویه‌ خم دیگر این آرماتور ۱۳۵ درجه و شکل این خم شبیه چنگک باشد، به آن نوع نیمه‌استاندارد گفته می‌شود.
• میلگرد سنجاقی دارای خم ۱۳۵ درجه در دو طرف: زاویه‌ خم در این نوع میلگرد، در هر دو سمت ۱۳۵ درجه است و شکل این خم‌ها شبیه به علامت (~) است. همچنین دو خم میلگرد باید در خلاف جهت یکدیگر قرار بگیرند؛ یعنی یکی از آن‌ها رو به بالا و دیگری رو به پایین باشد. البته ممکن است در برخی موارد، برحسب نیاز، زاویه‌ هر دو خم سنجاقی در یک جهت باشد.

برای جلوگیری از خرد شدن تدریجی بتن، تحت فشاری که نیروهای مختلف در داخل خم ایجاد می‌کنند، لازم است تا حداقل قطر خم و طول مستقیم آن از ضوابط خاصی پیروی کنند. برای مشخص کردن این مقادیر در میلگردهای سنجاقی، از استانداردهای ACI و همچنین مبحث نهم مقررات ملی ساختمان استفاده می‌شود. بر این اساس، حداقل طول مستقیمی که خم ۹۰ درجه‌‌‌ سنجاقی می‌تواند داشته باشد، ۱۲ برابر قطر میلگرد استفاده ‌شده است. طول مستقیم خم ۱۳۵ درجه نیز باید حداقل ۸ برابر قطر میلگرد باشد.
حداقل قطر داخلی این خم برای میلگردهایی با قطر بین ۱۰ تا ۲۵ میلی‌متر، ۶ برابر قطر میلگرد، برای میلگردهایی با قطر بین ۲۵ تا ۳۶ میلی‌متر، ۸ برابر قطر میلگرد و برای میلگردهایی با قطر بین ۳۶ تا ۵۷ میلی‌متر، ۱۰ برابر قطر میلگرد در نظر گرفته می‌شود.
برای خم کردن میلگردها، طبق اندازه‌های از پیش تعیین شده، روش‌های گوناگونی وجود دارد که ابتدایی‌ترین آن‌ها شیوه‌ دستی است که در آن تمام مراحل خم‌ کاری میلگرد به وسیله‌ شخص صورت می‌گیرد. البته میله‌های نازک را می‌توان با تجهیزات ساده‌ای مثل تخته‌ دارای محور ثابت، خمیده کرد. همچنین در کارگاه‌های ساختمانی، میلگرد‌های سرد به وسیله ماشین‌های خم‌کن، دور یک محور کشیده شده و خم می‌شوند.

کاربرد میلگرد سنجاقی در فونداسیون و ستون

همانطور که پیش‌تر اشاره شد، میلگردهای فولادی سنجاقی در ساخت ستون‌های بتنی کاربرد زیادی دارند. علاوه بر این، در دیوارهای بتنی که تحت فشار برشی ساختمان قرار دارند، استفاده از میلگردهای سنجاقی برای مستحکم کردن آرماتورهای طولی دیوار، ضروری است. علاوه بر صنعت ساختمان‌سازی، در ساخت سازه‌هایی مانند پل‌ها و سدهای عظیم نیز از آرماتور سنجاقی استفاده می‌شود.

نحوه‌ اجرای میلگرد سنجاقی در ستون به این صورت است که در ابتدا تعداد این میلگردها با توجه به طول ستون، تعداد خاموت (نوعی آرماتور چهارگوش عرضی) و تعداد آرماتورهای طولی و فاصله‌ آن‌ها از یکدیگر، محاسبه می‌شوند. هر چه تعداد میلگردهای طولی بیشتر باشد، به تعداد بیشتری میلگرد سنجاقی نیاز است. سپس میلگردهای سنجاقی با خم استاندارد (۹۰ درجه) را در محل ستون قرار داده و هر یک از این میلگردها، دو آرماتور با فاصله‌ کمتر از ۲۰ سانتی‌متر را مهار می‌کند. در مرحله‌ بعدی، میلگردهای سنجاقی نیمه‌استاندارد را به صورت یکی در میان و در دو جهت عضو خمشی، بین میلگردهای استاندارد قرار می‌دهند. در آخر نیز، میلگردهای سنجاقی را به وسیله‌ سیم مفتول، به میلگردهای عمودی متصل کرده و محکم می‌کنند و سپس روی ستون آرماتوری، بتن‌ریزی انجام می‌دهند. انجام این مراحل باعث می‌شود تا مقاومت ستون‌‌ها و دیوارهای بتنی در برابر لرزش و تنش‌های موجود افزایش پیدا کند.
از قلاب دوخت در ساخت اسکلت و فونداسیون‌ ساختمان‌ها نیز، به طور گسترده استفاده می‌کنند.

قوانین به کارگیری میلگردهای سنجاقی در ساختمان ها

طبق بند ۹-۲۲-۴-۱ آیین‌نامه‌ مقررات ملی ساختمان، در سازه‌های بتنی‌ای که بیش از پنج طبقه دارند، استفاده از میلگردهای سنجاقی در تمام ستون‌ها و به تعداد لازم، الزامی است.
در مواردی که تعداد آرماتورهای طولی ستون در یک مقطع بیشتر از ۱۲ عدد باشد، بهتر است، از میلگرد سنجاقی استفاده نشود، زیرا ممکن است باعث لرزش بتن شود. در این حالت می‌توان از تنگ‌های بسته که به شکل لوزی هستند، استفاده کرد. در هر یک از این تنگ‌ها فقط یک آرماتور طولی، به صورت آزاد قرار می‌گیرد.
در هر مقطع از عضو مورد نظر، فاصله‌ بین دوخت‌ها از یکدیگر، در جهت عمود بر محور طولی آن عضو، نباید بیش‌تر از ۳۵۰ میلی‌متر شود.
اگر فاصله‌ آزاد میلگردها از یکدیگر بیش از ۱۵ سانتی‌متر باشد یا بین خاموت‌ها بیش از ۳ آرماتور قرار گرفته باشد، آرماتورها را باید به وسیله خاموت یا میلگرد سنجاقی، نگهداری کرد.

فرق میلگرد سنجاقی و خاموت

خاموت‌ها که در بخش قبلی از آن‌ها نام برده شد، در واقع قلاب‌هایی فولادی هستند که در اطراف میلگردهای اصلی عمودی نصب می‌شوند و در دسته‌ آرماتورهای عرضی قرار می‌گیرند. در بازار، خاموت را با نام فولاد برشی قائم و فولاد جان نیز می‌شناسند. خاموت‌ها که خم آن‌ها معمولا زاویه‌ ۹۰ یا ۴۵ درجه دارد، از تغییر شکل عرضی هسته‌ داخلی بتن جلوگیری کرده و باعث افزایش استحکام ستون بتنی می‌شوند. این آرماتورها دارای انواع مختلف مربع یا مستطیل‌شکل،U شکل، مدور، چندوجهی و... هستند و در سازه‌ها به دو شکل باز و بسته، مورد استفاده قرار می‌گیرند. خاموت‌های باز با هدف مقاومت در برابر نیروهای برشی و برای استفاده در ستون‌های بتنی تولید می‌شوند و در قسمت‌هایی به کار گرفته می‌شوند که پیچش در آن‌ها تاثیر کمی دارد. خاموت‌های بسته در مواردی استفاده می‌شوند که نیاز است ستون بتنی در برابر پیچش و برش زیاد، مقاوم طراحی شود. خاموت‌های U شکل نیز در سمتی از ستون‌های بتنی قرار می‌گیرند که در معرض تنش است و احتمال وقوع ترک‌های برشی در آن وجود دارد. برای اطلاع بیشتر راجع به اینکه خاموت چیست، می توانید به مقاله مرتبط آن مراجعه کنید.

میلگردهای سنجاقی که آن‌ها نیز از جمله آرماتورهای عرضی هستند، زمانی در ستون استفاده می‌شوند که حالت اولیه انتقال بار، فشار است. در این حالت، وظیفه‌ اصلی آرماتور عرضی، جلوگیری از خمیدگی زودرس میله‌ها و محصور کردن بتن در مرکز است. دیگر دلیل عمده استفاده از این میلگردها، ثابت نگه داشتن میلگردهای طولی (اصلی)، هنگام بتن‌ریزی و پیش از آن است. طول میلگردهای اصلی می‌تواند تا ۱۲ متر نیز برسد و اگر این میلگردها به هم متصل نشوند، ممکن است جهت آن‌ها تغییر کند. بنابراین میلگردهای سنجاقی، آرماتورها را به یکدیگر می‌دوزند.
اما خاموت‌ها زمانی استفاده می‌شوند که حالت اصلی انتقال بار، برش و خمیدگی است. در این حالت، نیاز است که آرماتور عرضی از ترک‌های برشی که می‌تواند کل ستون را از بین ببرند جلوگیری کند. پس به طور کلی، خاموت‌ها نسبت به میلگردهای سنجاقی، مقاومت برشی بیشتری برای بتن فراهم می‌کنند و متناسب با این هدف طراحی می‌شوند.

مزایا و معایب استفاده از آرماتور سنجاقی

استفاده از آرماتور سنجاقی برای تقویت بتن، مزایای زیادی دارد که به برخی از آن‌ها قبلا اشاره کردیم و در این قسمت به باقی آن‌ها می‌پردازیم.

• شکل خاص: میلگرد سنجاقی به راحتی اجرا می‌شود و با داشتن دو قلاب در طرفین خود، میلگردهای طولی را در جای خود محکم نگه می‌دارد و از لغزش آن‌ها جلوگیری می‌کند.
• وزن و حجم کم: مزیت دوم میلگرد سنجاقی سبک بودن و کم‌حجم بودن آن است که حمل و نقل، نگهداری و استفاده از آن را ساده می‌کند.
• آسان بودن بتن‌ریزی: استفاده از خاموت در سازه‌ها، باعث شلوغ شدن کار شده و عملیات بتن‌ریزی را دشوار می‌کند. در حالی که بتن‌ریزی روی آرماتورهای سنجاقی بسیار آسان‌تر است.
  با وجود مزایایی که برای میلگرد سنجاقی برشمردیم، این آرماتورهای فولادی معایبی نیز دارند که باید آن‌ها را هنگام استفاده از این محصولات مدنظر قرار داد.
• پیش‌ساخته بودن: میلگرد سنجاقی، با استاندارد‌های گفته‌شده، از پیش تولید می‌شود و نمی‌توان اندازه‌های آن‌ را موقع استفاده تغییر داد. بنابراین باید توجه کرد که اندازه‌‌ آن با ستون مورد نظر متناسب باشد.
• محدودیت استفاده: همان‌گونه که اشاره شد، فقط در مقاطعی می‌توان از میلگرد سنجاقی استفاده کرد که تعداد آن‌ها کمتر از 12 عدد باشد.
• حضور الزامی متخصص: به دلیل اهمیت فاصله‌ها و نحوه‌ اجرا، نصب میلگرد سنجاقی حتما باید زیر نظر افراد متخصص صورت بگیرد.
• نیاز به دقت بالا: برای به دست آوردن اندازه‌ خم‌ها و زاویه‌ها، باید محاسبات دقیقی انجام داد که هر گونه اشتباهی در آن، می‌تواند تا حد زیادی نتیجه نهایی را تغییر داده و مشکلات بسیاری ایجاد کند.

سخن پایانی

میلگرد سنجاقی، قلاب دوطرفه‌ نازکی است که با وجود کوچک بودن ابعاد، نقش مهمی در آرماتوربندی ستون‌ها و دیوارهای بتنی ایفا می‌کند. برای استفاده‌ صحیح از این محصول، لازم است تا به استانداردهای مقررات ملی ساختمان و همچنین استانداردهای بین‌المللی مربوطه که بخشی از آن‌ها در این مقاله شرح داده شد، توجه لازم صورت بگیرد. چرا که عدم رعایت این مقررات چه در هنگام استفاده از آرماتور فولادی سنجاقی و چه سایر مصالح و ابزارهای ساختمانی، می‌تواند زیان‌های جبران‌ناپذیری را به دنبال داشته باشد. نظر شما درباره‌ کاربرد میلگرد سنجاقی و جایگاه آن در ساختمان‌سازی چیست؟ آیا تجربه‌ استفاده از آرماتورهای سنجاقی یا محصولات مشابه آن را در پروژه‌های ساختمانی داشته‌اید؟