بهینه سازی مصرف میلگرد با استفاده از میلگرد مقاومت بالا

استفاده از میلگردهای A4 در ساختمان های بتن آرمه بر اساس استاندارد ملی ایران ISIRI3132 و آخرین اصلاحیه مبحث نهم مقررات ملی ساختمان
برای تدوین استانداردها و مقررات اجرایی آن در کشور شاخص های مختلفی مد نظر قرار گرفته و چارچوب آن بر اساس نقاط ضعف و قوت، فرصت ها و محدودیت های کاربردی مورد ملاحظه قرار می گیرد.

میلگرد مورد استفاده جهت مسلح کردن سازه های بتن آرمه نیز مشمول همین رویه بوده است. در تیرماه سال ۱۳۹۲ اداره کل استاندارد ملی ایران پس از بررسی های فراوان و اختصاص ساعت ها کار کارشناسی در کارگروه تدوین، پس از تجدید نظر در استاندارد قبلی استفاده از میلگرد 500 S و 520 S را مجاز دانسته و شاخص های آن را بر اساس جدول زیر در استاندارد ملی ایران 3132 ISIRI ارائه نموده است.

لازم به ذکر است که در بسیاری از کشورهای دنیا، از جمله بر اساس آیین نامه اروپا، استرالیا و ژاپن، برای استفاده از میلگردهای تا حد 600 S نیز هیچ محدودیتی وجود ندارد.

در مقررات ملی ساختمان ایران برخی محدودیت ها جهت استفاده میلگرد S500 و S520 در بخش هایی از سازه وجود داشت که خوشبختانه در سال ۱۳۹۳ پس از بررسی فراوان و تشکیل کمیته تخصصی فنی در این خصوص شورای تدوین مقررات ملی ساختمان در یک تصمیم مدبرانه و هوشمندانه استفاده از میلگردهای S500 و S520 را در طراحی و ساخت همه انواع سازه های ساختمانی بتن آرمه به جز دیوارهای برشی ویژه و قاب های خمشی ویژه تأیید و این اصلاحیه به تصویب جناب آقای دکتر آخوندی وزیر محترم راه و شهرسازی نیز رسیده است.

شرایط احراز میلگرد

شرایطی که میلگردها حتما باید احراز کنند به شرح زیر است:

1- میلگرد دارای آج های عرضی دوکی شکل در دو طرف آج طولی بوده
2- شکل پذیری میلگرد حداقل در حد مورد انتظار برای میلگرد A3 باشد، به طوریکه میزان ازدیاد طول نسبی آن در طولی معادل ۵ برابر قطر، حداقل ۱۶٪ باشد.
3- در تولید میلگرد، از شمش با کربن بالا استفاده نشود.
روش تولید میلگرد، تکنولوژی ترمکس بوده و کربن معادل (CE) میلگرد، حداکثر 0/5 باشد.
۴- کارخانه تولید کننده میلگرد، گواهی سازمان ملی استاندارد را برای تولید میلگردهای آج ۵۰۰ و آج ۵۲۰ اخذ نموده و نشان کارخانه و رده میلگرد را بر آن حک کرده باشد.

توجه شود که معیار شکل پذیری برای فولاد S500 و S520 در اصلاحیه مقررات ملی فراتر از این معیار در استاندارد ملی ایران در نظر گرفته شده و شاخص لازم برای شکل پذیری میلگرد از ۱۳ به ۱۶ ارتقا داده شده است.

تاثیر استفاده از میلگرد A4 در طراحی سازه های بتنی

تأثيرات استفاده از میلگردهای A4 در طراحی سازه های بتنی طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان:
بندهای مختلف آیین نامه های طراحی سازه های بتنی معمولا وابسته به رده میلگرد انتخاب شده برای طراحی هستند. در این بخش از تاثیرات استفاده از میلگردهای با مقاومت مختلف در طراحی سازه های بتنی مورد بررسی قرار می گیرد.

نسبت سطح مقطع میلگردهای حرارت و جمع شدگی به کل سطح مقطع بتن برای دال هایی به ضخامت کمتر یا مساوی ۱۰۰۰ میلی متر نباید از مقادیر زیر کمتر اختيار شود؛
- برای میلگردهای S340 ،S240
0/002

- برای میلگردهای S400 
0/0018

- برای میلگردهای S500
0/0015

به عبارت دیگر استفاده از میلگردهای با مقاومت بالا، مقادير حداقل میلگرد لازم برای دال را کاهش می دهد.

نکته با اهمیت این است که محدودیت های قبلی با در نظر گرفتن احتمال شکل پذیری پایین میلگرد و به اصطلاح تردی و شکنندگی میلگردها در اعضای سازه ای منظور شده بود؛ ولی خوشبختانه و به لطف خداوند متعال، مجتمع فولاد کویر با استفاده از تکنولوژی ترمکس، موفق به تولید میلگردی گردیده که هم زمان با افزایش مقاومت، شکل پذیری بالایی نیز دارد.

با ملاحظه این مشخصات خصوصا از نظر شکل پذیری بسیار بالای میلگرد با مقاومت بالا و تغییرات مقرراتی که ایجاد شده است پیش بینی می شود در آینده نزدیک استفاده از میلگرد با مقاومت بالا (با حفظ شکل پذیری) در حد وسیع و مشابه سایر کشورهای توسعه یافته، افزایش یابد. قیمت میلگرد با مقاومت بالا در مقایسه با میلگرد a3 حدود ۱۵ درصد بالاتر می‌باشد.

نتایج تست های آزمایشگاهی نشان می دهد که میلگرد S520 تولیدی کارخانه فولاد کویر دارای تنش تسلیم حداقل ۵۵۰ مگاپاسکال و استحکام نهایی حداقل ۷۰۰ مگاپاسکال و شکل پذیری ۱۸ درصد می باشد که حتی در مقایسه با شکل پذیری میلگرد ز آج ۴۰۰ استاندارد ملی ایران رقم بالاتری دارد.

به طور قطع مصرف میلگردهای 520 S هزینه های جاری پروژه ها و ابنیه در کشور را به میزان قابل توجهی کاهش خواهد داد و منجر به توسعه پایدار و حفظ منابع خدادادی و ثروت ملی می گردد هرچند پروژه های زیادی در تهران، اصفهان، مشهد و شیراز پس از اطلاع از این تغییرات طراحی مجدد شده و در حال حاضر از میلگرد S520 استفاده می نمایند، توسعه فرهنگ استفاده از این میلگردها، نیاز به همت کلیه مدیران، کارشناسان، مهندسین طراح، مشاور، محاسب، پیمانکاران و سایر دست اندر کاران صنعت ساختمان دارد.

اساتید مجرب دانشگاه و مهندسین محترم محاسب و مشاور کاهش مصرف بین 20 درصد تا 30 درصد را تایید نموده اند. بدیهی است این عدد در ساختمان های متفاوت بسته به مشخصات خاک زیر پی، نوع سازه، معماری و ... متغیر است.

با یک محاسبه ساده می توان بار اقتصادی استفاده از این تکنولوژی (ترمکس) در تولید میلگردهای مصرفی ساختمان و تولید میلگرد A4 پی برد.
چرا که با کاهش مصرف میلگرد حتی در حداقل میزان 20 درصد، به عنوان مبنا از هر 5 ظرفیت تریلی میلگرد مورد نیاز در پروژه 1 ظرفیت حذف می گردد.
از دیگر مزایای استفاده از میلگرد A4 می توان کاهش وزن کلی سازه، تراکم کمتر آرماتور در محل وصله ها و لذا بتن ریزی راحت تر، صرف زمان کمتر جهت آرماتوربندی، هزینه حمل و ... را نام برد که به سرعت اجرا کمک شایانی می نماید.

در خصوص استفاده بهینه از آرماتور A4 در ساختمان به نظر می رسد هر چه مقاومت فشاری (Fc) بتن مصرفی بالاتر رود به علت اندر کنش، روابط طراحی سازه ای استفاده از این نوع میلگرد بسیار به صرفه تر و اقتصادی تر خواهد بود و می تواند توجیه مالی بسیار مناسبی را جهت کارفرما به همراه داشته باشد.