حداقل و حداکثر میلگرد ستون

ستون یکی از اجزای مهم سازه است که تاثیرات مخرب نیروها و بارهای مرده و زنده را به طبقات خنثی می‌کند. این نیروها و بارها که به نیروهای محوری معروف هستند، باعث آسیب به سازه و حتی فرو ریختن آن می‌شوند. به‌همین‌دلیل، ساختمان‌سازان در راستای محافظت از سازه به سراغ ساخت ستون و تعبیه میلگرد در آن رفته‌اند. اینکه تعداد میلگرد در ستون چقدر است؟ به مسائل مختلفی بستگی دارد که در این مطلب، قصد پرداختن به آن را داریم. ضمن‌اینکه باید به کاربرد انواع میلگرد نیز توجه داشت. در زمان اجرای ستون‌های بتنی اغلب از میلگرد آجدار به دو صورت طولی و عرضی استفاده می‌کنند. هرچقدر تعداد میلگرد در ستون بیشتر باشد، میزان مقاومت و پایداری آن افزایش می‌یابد. در ادامه با نحوه محاسبه تعداد میلگرد در ستون آشنا خواهید شد.

محاسبه تعداد میلگرد در ستون

دو مدل میلگرد طولی و عرضی در ستون‌ها به‌کار گرفته می‌شود. میلگردهای طولی همان‌طور که از نامشان پیداست، در طول ستون نصب شده و میلگردهای عرضی یا خاموت هم باید به دور آن‌ها پیچیده شوند. بنابراین، در جواب این پرسش که خاموت چیست می‌توان گفت که همان میلگردهای عرضی است که همراه با میلگرد طولی استفاده می‌شود. در قسمت زیر نحوه محاسبه تعداد میلگرد در ستون سازه در هر دو مدل طولی و عرضی را بیان کرده‌ایم:

• محاسبه تعداد میلگرد طولی در ستون

ستون‌ها ازنظر شکل ظاهری، سطح مقطع و ابعاد با یکدیگر تفاوت دارند. از‌این‌رو، تعداد میلگردها در هر ستون متفاوت از دیگری است. در ادامه می‌توانید حداقل تعداد میلگرد در سطح مقطع‌های مختلف ستون بتنی را ملاحظه کنید.

• حداقل ۴ میلگرد در ستون‌هایی با سطح مقطع مربع
• حداقل ۶ میلگرد در ستون‌هایی با سطح مقطع دایره
• حداقل ۶ الی ۸ میلگرد در ستون‌هایی با سطح مقطع مستطیل
• تعداد میلگرد در هر ستون در اشکال منتظم برابر با تعداد اضلاع

 در زمان محاسبه تعداد میلگرد علاوه بر سطح مقطع باید به سایز آن هم توجه داشت. سایز میلگردهای تعبیه شده در ستون‌ها بر اساس استاندارد ساختمانی بایستی در حالت عادی حداقل ۱ درصد سطح مقطع آن باشد. ضمنا، اندازه میلگرد در ستون‌های دارای قاب خمشی با انعطاف‌پذیری متوسط حداکثر ۸ درصد در نظر گرفته می‌شود. به‌علاوه در زمان برآورد طول میلگردهای یک ستون، باید به خم ستون هم دقت داشت و مقدار کاور را از هر دو سمت کم کرد.

• محاسبه تعداد میلگرد عرضی در ستون

استفاده از میلگرد عرضی یا خاموت در آرماتوربندی سازه الزامی است و باید تعداد آن به صورت دقیق محاسبه شود. درکل، با خمکاری میلگرد و بستن آن به صورت طولی و عرضی می‌توان بر میزان استحکام سازه افزود. ضمن‌اینکه تعداد میلگرد عرضی یا خاموت در ستون با توجه به ارتفاع آن تعیین می‌شود. همچنین، فاصله خاموت‌هایی که دور میلگردهای طولی بسته می‌شوند، باید نهایت ۲۰ سانتی‌متر باشد. درمجموع، تعداد خاموت و فواصل میان آن‌ها در ستون ‌بایستی توسط مهندس پروژه در نقشه آرماتوربندی مشخص شود.

تعیین تعداد میلگرد عرضی و فاصله آن‌ها بر اساس تعداد طبقات، نوع میلگرد، ویژگی‌های فنی و همین‌طور، ظاهر ستون و ارتفاع آن صورت می‌گیرد. درضمن، بستن میلگردهای عرضی به میلگردهای طولی با سیم آرماتور مانع از کمانش می‌شود که در این عملیات بایستی به تعداد و فاصله بین آن‌ها توجه داشت. جهت اندازه‌گیری طول میلگردهای عرضی بایستی اندازه طول در تمام جهات را با قسمت خم‌شده حساب کرد. در این حوزه، قوانین مختلفی تدوین شده است که در ادامه به آن‌ها اشاره کرده‌ایم.

• قطر میلگردهای عرضی حداقل ۸ میلی‌متر
• فاصله میلگردهای عرضی از یکدیگر در ستون حداکثر ۲۰ سانتی‌متر
• الزام اتصال میلگردهای عرضی به میلگردهای طولی تنها با سیم آرماتور

تعداد میلگرد در هر ستون

در زمان تعیین تعداد میلگرد در هر ستون علاوه بر موارد ذکرشده، بایستی به عوامل مختلفی هم توجه کرد. این عوامل به شرح زیر است:

• نیروی وارده: ستون‌هایی که همواره متحمل بارهای سنگین می‌شوند، به میلگردهای بیشتر با اندازه بزرگتر نیاز دارند. در صورت عدم همخوانی مقدار بار وارده با تعداد میلگردهای موجود در ستون، فرو ریختن سازه دور از انتظار نخواهد بود.
• نوع کاربری سازه: کاربری ساختمان یکی دیگر از عوامل موثر بر تعداد میلگرد در هر ستون است. درواقع، تعداد میلگرد بایستی با نوع سازه اعم از مسکونی، تجاری و صنعتی همخوانی داشته باشد. سیستم سازه‌ای هم، از بتن آرمه گرفته تا پیش تنیده، بر تعداد میلگردها اثر می‌گذارد.
• وضعیت محیطی: در زمان تعیین تعداد میلگرد در ستون بایستی به شرایط محیط آن توجه داشت. عواملی نظیر رطوبت می‌توانند آسیب جدی به مقطع فولادی وارد کنند. این عوامل تاثیر زیادی بر تعداد میلگرد و حتی نوع آن می‌گذارند.
• ابعاد ستون: هرچقدر ابعاد ستون افزایش یابد، باید میلگردهای بیشتری به‌کار گرفته شود. به‌عبارتی، ابعاد ستون با تعداد میلگردهای مورد استفاده در ستون‌ها رابطه مستقیم دارد که این موضوع، به توزیع یکسان تنش‌ها کمک می‌کند.
• میزان مقاومت بتن: چنانچه مقاومت بتن در سطح بالایی قرار داشته باشد، به میلگردهای کمتری نیاز است. بنابراین، در تعیین تعداد میلگرد در ستون، میزان مقاومت بتن و عیار آن اهمیت ویژه‌ای دارد.
• میزان مقاومت میلگرد: در صورت استفاده از میلگردهای باکیفیت و درجه یک می‌توان تعداد و حتی قطر آن‌ها را کاهش داد. به‌علاوه استفاده از میلگردهای مقاوم برای ایمنی سازه نیز حیاتی است. از‌این‌رو، استانداردهای میلگرد را باید جدی گرفت.
• استانداردهای طراحی: استانداردهای داخلی و خارجی تدوین‌شده در این حوزه به تعداد میلگردها در ستون اشاره کرده‌اند که رعایت تمام نکات آن‌ها الزامی است.

حداکثر فاصله میلگرد طولی ستون

رعایت فواصل میلگردهای طولی یکی از مهم‌ترین مباحث در طراحی ستون‌های بتنی است. فاصله میلگردهای طولی باید در حدی باشد که استقامت ستون در برابر فشارهای وارده را حفظ کرد. آیین‌نامه و مقررات مختلفی در کشور ما برای طراحی سازه‌های بتنی ابلاغ شده است که در آن‌ها به حداکثر فاصله میلگردهای طولی ستون اشاره کرده‌اند. ضمن‌اینکه طول مهاری میلگرد نیز به اندازه فاصله آن اهمیت دارد و منظور، مقدار طولی است که در داخل بتن فرو می‌رود.

درهرحال، این مباحث از نکات اجرایی سازه است که ایمنی آن را تضمین می‌کند. بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و همین‌طور آیین‌نامه بتن ایران معروف به آبا باید حداکثر فاصله بین میلگردها طولی به گونه‌ای باشد که مانع از بروز نقاط ضعف در سازه شود. این فاصله باید از ۴۰ سانتی‌متر کمتر باشد تا توزیع نیرو به صورت یکنواخت انجام بگیرد. همچنین، این فاصله جهت پیشگیری از ترک خوردگی ناشی از آرماتوربندی ضعیف در نظر گرفته شده است.

علاوه‌براین، فاصله میلگردهای طولی را بیش از ۱۲ برابر قطر میلگردهای طولی در نظر نگیرید؛ دلیل این موضوع، جلوگیری از لق شدن میلگردها در ستون است. قطعا درصد میلگردهای طولی در طراحی ستون‌های بتنی حائز اهمیت است. بر اساس آیین‌نامه‌های تدوین شده در این حوزه حداقل تعداد میلگردهای طولی بایستی با یک درصد مساحت مقطع ستون مساوی باشد. به‌علاوه، حداکثر آن نباید از ۸ درصد مساحت سطح مقطع فراتر برود.

دلیل رعایت درصدها مطمئن شدن از دوام و پایداری ستون در مقابل فشارهای وارده آسیب‌زا است و اینکه انتقال نیروها به خوبی انجام بگیرد. چنانچه فاصله بین میلگردهای مهار شده و نشده کمتر از ۱۵ سانتی‌متر باشد، امکان مهار میلگرد مهارنشده با سنجاق وجود دارد. با این کار می‌توان میلگردها را ثابت نگه داشت و از جابه‌جایی آن‌ها در زمان بتن‌ریزی پیشگیری کرد.

حداقل فاصله بین میلگردها در ستون

حداقل فاصله بین میلگردهای طولی در ستون بر اساس مبحث ۱۰ مقررات ملی ساختمان بایستی ۲۵ میلی‌متر یا ۱.۴ قطر بزرگترین میلگرد باشد. رعایت حداقل فاصله باعث می‌شود که از جریان یافتن مطلوب بتن در بین میلگردها اطمینان حاصل کرد. البته گاهی اوقات وضعیت پروژه ایجاب می‌کند که فاصله میان میلگردها بیش از ۲۵ سانتی‌متر لحاظ شود. چنانچه فاصله مابین میلگردها از حد استاندارد کمتر در نظر گرفته شود، عملیات بتن‌ریزی با مشکل مواجه می‌شود.

کاهش فاصله منجر به تراکم زیاد مقاطع خواهد شد و بتن در چنین شرایطی نمی‌تواند به صورت یکپارچه در بین میلگردها نفوذ کند. این مشکل با گذشت زمان موجبات افت استقامت بتن و خوردگی میلگردها را فراهم می‌کند. درکل، بتن و مقاطع فولادی مورد استفاده در آن، همواره در معرض آسیب هستند و نباید با تدابیر و نصب اشتباه به ساختارشان آسیب زد. بنابراین، در زمان اجرای آرماتوربندی به تمام نکات اجرایی، از نوع و وزن میلگرد گرفته تا حداقل فاصله بین آن‌ها، توجه داشته باشید.

درمجموع، برای دستیابی به یک برآورد درست و اصولی فاصله میلگردها به مدل بتن و میلگرد و همین‌طور اندازه‌های آن‌ها دقت کرد. به‌علاوه جهت برآورد دقیق‌تر باید به قطر بزرگترین سنگدانه بتن نیز توجه داشت. درهرصورت، فاصله میان میلگردها بایستی حداقل ۱.۵ برابر قطر بزرگترین میلگرد و همین‌طور ۱.۳۳ برابر قطر بزرگترین سنگدانه بتن در نظر گرفته شود. با رعایت درصدهای ذکرشده می‌توان نسبت به عدم تراکم بتن خوش‌بین بود.

تعداد میلگرد در ستون به تعداد طبقات

توجه به تعداد میلگرد در ستون به تعداد طبقات یکی دیگر از نکات اجرایی آن است. هرچقدر طبقات ساختمان بیشتر باشد باید از میلگرد عرضی و طولی بیشتری با اندازه‌های بزرگتر استفاده کرد. در ادامه به تعداد میلگرد مورد نیاز در ساختمان‌‌هایی با طبقات مختلف اشاره شده است:

• تعداد میلگرد در ستون ساختمان طبقه 1

تعداد میلگرد طولی در ستون ساختمان ۱ طبقه از ۴ الی ۸ عدد متغیر است و سایز آن‌ها باید ۱۴، ۱۶ و ۱۸ باشد. میلگرد عرضی هم در سایز ۸ با فواصل ۲۰ سانتی‌متر به‌کار گرفته می‌شود.

• تعداد میلگرد در ستون ساختمان ۲ طبقه

میلگرد طولی در ستون ساختمان ۲ طبقه باید ۸ الی ۱۲ عدد در سایزهای ۱۶ یا ۱۸ باشد. میلگرد عرضی نیز در سایز ۸ با فاصله ۲۰ سانتی‌متر نصب می‌شود.

• تعداد میلگرد در ستون ساختمان ۳ طبقه

ساختمان ۳ طبقه نیاز به ۱۲ الی ۱۶ میلگرد طولی دارد. معمولا در هر ضلع ستون، ۵ میلگرد طولی نصب می‌شود. میلگرد عرضی یا خاموت هم ۸ یا ۱۰ با فاصله ۲۰ سانتی‌متر قرار می‌گیرد.

• تعداد میلگرد در ستون ساختمان ۴ و ۵ طبقه

قطعا ساختمان ۴ و ۵ طبقه به میلگردهای بیشتری نیاز دارد. تعداد میلگرد طولی در ستون چنین ساختمان‌‌هایی ۱۶ الی ۲۴ عدد با سایز ۱۸ به بالا است. میلگرد عرضی هم در سایز ۱۰ با فاصله ۲۰ سانتی‌متر تعبیه می‌شود.

عوامل تاثیرگذار بر تعداد میلگرد در هر ستون

از مهم‌ترین عوامل تاثیرگذار بر تعداد میلگرد در هر ستون می‌توان به تعداد طبقات، ابعاد میلگرد و مدل سقف اشاره کرد. در قسمت زیر، به بررسی این عوامل پرداخته‌ایم:

• تعداد طبقات: همان‌طور که قبلا اشاره شد، تعداد طبقات بر تعداد میلگرد در ستون تاثیر می‌گذارد. به‌عنوان‌مثال، سازه‌های عظیم‌تر طبقات بیشتری دارند و باید بر تعداد مقاطع فولادی آن‌ها افزود. در این سازه‌ها، ستون به صورت بزرگتر طراحی می‌شود و به میلگردهای بیشتری هم نیاز دارد.
• ابعاد میلگرد: اصولا، مشخصات فنی میلگرد مانند سایز آن بر کاهش یا افزایش تعدادش در ستون تاثیر می‌گذارد. باید سایز میلگرد را بر اساس سبک سازه، تعداد طبقات، مدل سقف و میزان فشارهای وارده بر آن انتخاب کنید.
• مدل سقف: یکی دیگر از معیارهای تعیین تعداد میلگرد در ستون، مدل سقف سازه است. ازآنجایی‌که وظیفه تحمل وزن سقف به ستون‌ها محول می‌شود، بهتر است ستون‌ها را تا حد امکان بزرگتر در نظر بگیرید و میلگردهای بیشتری هم نصب کنید. در رابطه با سازه‌های کوچک نیز باید به سراغ طراحی ستون‌های کوچکتر با تعداد کم میلگرد رفت. درواقع، کلیات و جزئیات سازه بایستی با یکدیگر همخوانی داشته باشند.

ضوابط حداقل و حداکثر میلگرد ستون

دراینجا، به ضوابط حداقل و حداکثر میلگرد ستون بر اساس قانون می‌پردازیم. حداقل تعداد میلگرد ستون در حالت فرم‌پذیری متوسط باید ۱ درصد باشد. همچنین، ستون‌های قاب خمشی با فرم‌پذیری متوسط، حداکثر تعداد میلگرد ستون بتنی، ۸ درصد در نظر گرفته می‌شود. درکل، ضوابط مهمی در رابطه با آرماتور و نحوه نصبشان تدوین شده است که سعی کرده‌ایم مهم‌ترین آن‌ها را به اطلاع شما برسانیم.

همچنین، به دلیل اینکه کلیه میلگردهای طولی در یک محوطه وصله می‌شوند، باید نسبت آرماتوربندی طولی در بخش بیرونی وصله ۴ درصد لحاظ شود. ضمنا، در زمان اجرا مشکلاتی همچون سختی تعبیه میلگرد، وصله شدن میلگردها. بتن‌ریزی و... اتفاق می‌افتد؛ به‌همین‌جهت، تعداد آرماتورهای طولی را بهتر است در بیرون از وصله به ۳ درصد رساند و آن را کاملا تحت‌نظر داشت.

تاثیر تعداد میلگرد در ستون بر هزینه و برنامه‌ریزی ساخت‌وساز

معمولا سازه‌های مختلف، از مسکونی گرفته تا تجاری، چندین ستون دارند و این ستون‌ها به‌عنوان نگهدارنده ساختمان شناخته می‌شوند. برای اجرای ستون نیاز به میلگردهای فولادی مقاوم است. حال اینکه تعداد میلگرد در ستون چقدر باشد؟ به شرایط سازه، اندازه ستون و ویژگی‌های فنی میلگرد بستگی دارد. با محاسبه تعداد میلگرد در هر ستون می‌توان هزینه‌های ساخت‌وساز را برآورد کرد. به‌عبارتی، قیمت میلگرد تاثیر بسزایی بر هزینه نهایی پروژه می‌گذارد. به‌این‌ترتیب، با تخمین وزن و تعداد میلگرد در هر ستون می‌توان هزینه‌های ساخت‌وساز را تا حدی پیش‌بینی کرد و همین‌طور خرید آن را در زمان مناسبی انجام داد. با توجه به این موارد، باید تعداد میلگرد را در ستون‌های سازه به دست آورد تا بتوان چشم‌انداز پروژه خود را ترسیم کرد.