انواع میلگرد برشی و بررسی عملکرد آن در سازه بتن آرمه

میلگردهای تقویت کننده عمود بر آرماتور طولی به عنوان میلگرد برشی یا میلگرد عرضی شناخته می‌شوند. برای مثال در تیر بتن آرمه خاموت‌، میلگرد عرضی در المان محسوب می‌شود.

فولاد برشی که فولاد عرضی نیز نامیده می‌شود، برای جلوگیری از شکست زودرس در مقطع، پس از به وجود آمدن ترک‌های موربی که در اثر برش خالص و یا اثر برش و خمش با هم به وجود می‌آید، استفاده می‌شود. مقاطع بتنی بایستی به نحوی مسلح شوند که در مقابل باز شدن ترک‌های مورب مقاومت کنند.

عملکرد این میلگرد فولادی به این صورت است که علاوه بر مسلح کردن عضو بتنی با انتقال تنش به دو طرف یک ترک مورب، در مقابل تاثیرات برش در مقطع بتنی ایفای نقش می‌کنند. نیروهای وارد شده بر انواع تیر بر اثر تنش‌های متفاوت ایجاد می‌شود که هر یک جداگانه باید بررسی گردد در ادامه به تنش و نیروی برشی و خمشی در المان بتنی خواهیم پرداخت.

بخوانید: همه چیز درباره ی میلگردهای عرضی یا خاموت ها

نحوه قرار گرفتن میلگرد برشی در عضو بتنی

میلگرد برشی در حالت‌های زیر ممکن است در داخل عضو بتنی تعبیه شود:

• فولاد برشی قائم

• فولاد طولی خم شده با زاویه حداقل 30 درجه نسبت به فولادهای طولی

• فولاد برشی مایل با زاویه حداقل 45 درجه نسبت به فولادهای طولی

• ترکیبی از فولاد برشی قائم و فولاد طولی خم شده یا فولاد برشی مایل و فولاد طولی خم شده

• دورپیچ و یا فولاد عرضی حلقوی

• شبکه سیمی جوش شده

میلگرد برشی به صورت خاموت یا تنگ باز و یا به صورت تنگ بسته نیز کاربرد دارد که در شکل زیر می‌توانید انواع خاموت برشی را ببینید.

تنگ باز ممکن است به صورت قلاب یا همان تک شاخه، رکابی یا دو شاخه و یا تنگ چند شاخه استفاده شود. تنگ بسته و تنگ باز بر اساس تعداد شاخه‌های قائم تنگ، در تحمل برش ایفای نقش می‌کنند همچنین تنگ بسته در تحمل پیچش نیز تاثیر دارد و ممکن است از یک یا دو قطعه تشکیل شده باشد.

عملکرد میلگرد برشی مایل نسبت به میلگرد برشی قائم بهتر است، زیرا تقریبا به صورت عمودی بر ترک‌های مورب تعبیه می‌شود به همین علت در بهبود نتیجه نهایی کمک خواهد کرد. اما دلیل اینکه در اجرای پروژه‌ها به ویژه در ایران میلگرد قائم را بر مایل ترجیح می‌دهند این است که میلگرد برشی بایستی در نزدیکی و کناره هر تکیه گاه اجرا شود و اجرای میلگرد مایل ممکن است اشتباه و همراه با خطا باشد همچنین ممکن است مشکلاتی در ساخت به وجود آورد به همین علت اجرای میلگرد قائم را ارجح‌تر می‌دانند. از میلگرد مایل ممکن است به صورت تنگ باز برشی و یا تنگ بسته برشی استفاده شود.

در تیرها برای اتصال مناسب فولاد برشی قائم و مایل، در ناحیه فشاری تیر فولاد طولی تعبیه می‌کنند و بهترین گزینه استفاده از فولاد فشاری است. قطر میلگرد طولی معمولا یکسان با قطر میلگرد برشی می‌باشد. بدیهی است با نزدیک شدن به مرکز تیر و کم شدن میزان برش، فاصله خاموت‌های برشی افزایش پیدا می‌کند.

از میلگرد طولی خم شده برای تامین فولاد برشی در مقطع تیر استفاده می‌شود. با استفاده از این روش در نزدیکی تکیه‌گاه که برش افزایش یافته و لنگر کاهش می‌یابد، امکان تغییر کاربری قسمتی از میلگردهای طولی خمشی فراهم می‌شود.

اخیرا در سازه‌ها از دورپیچ‌، شبکه سیمی جوش شده و یا میلگرد عرضی حلقوی برای کنترل برش در عضو بتنی استفاده می‌کنند.

در تیر کامپوزیت اتصال برشی طولی بین میلگرد فولادی و اعضای بتنی توسط میلگردهای برشی تامین می‌شود. برای اینکه در اعضای بتنی اطمینان حاصل کنیم که نیروی حاصل از اتصالات برشی به داخل دال منتقل می‌شود یا نه، باید تیر را بررسی کنیم. ممکن است جهت تقویت تیر به آرماتوربندی عرضی نیاز داشته باشیم. 

در تیرهای کامپوزیت یا مختلط، آرماتورهای بالا و پایین هر دو در جلوگیری از شکاف و ترک بتن نقش اساسی دارند. 

میلگرد برشی و خمشی

میلگرد برشی همان طور که از اسمش پیداست در مقابل نیروی برشی مقاومت می‌کند و بیشتر برای جلوگیری از به وجود آمدن ترک در المان تعبیه می‌شوند و جلوی بزرگ‌تر شدن ترک‌ها را می‌گیرند. 

آرماتور خمشی برای جلوگیری از خمش ایجاد شده در عضو به ویژه تیرها استفاده می‌شود که بیشتر در قسمت پایین تعبیه می‌شود ولی آرماتور برشی در بالای سازه گذاشته می‌شود. قطر میلگرد فولادی به کار برده شده در خمش بزرگتر از قطر میلگرد برشی می‌باشد.

ترک‌های برشی و خمشی

ترک برشی در جان

ترک برشی جان در قسمتی از تیر رخ می‌دهد که تنش برشی خالص وجود داشته باشد. در قسمت‌های نزدیک تکیه‌گاه به ویژه در تیرهای دو سر ساده محل وقوع این ترک‌ها می‌باشد که با زاویه 45 درجه در عمق جان مقطع به وجود می‌آیند.

ترک خمشی- برشی

محل وقوع این ترک‌ها در ناحیه‌ای است که  هر دو تنش برشی و خمشی وجود داشته باشد. در تیرهای دو سر ساده با فاصله گرفتن از تکیه‌گاه و قبل از رسیدن به وسط تیر، این ترک‌ها ممکن است رخ دهد.

این ترک ابتدا از پایین تیر شروع شده و به صورت قائم و تحت تاثیر تنش کششی ناشی از خمش شروع شده و با رسیدن به موقعیت فولادهای خمشی، تحت تاثیر خمش و برش قرار می‌گیرد.

ترک خمشی

محل وقوع این ترک‌ها در قسمتی از تیر می‌باشد که مقدار برش کم و فقط تنش خمشی وجود داشته باشد. این ترک‌ها تقریبا به صورت مایل رخ می‌دهند. اثر این ترک‌ها توسط فولادهای خمشی جبران می‌شوند و موجب پایدار ماندن عضو بتن آرمه خواهند شد.

میلگرد برشی در فونداسیون

آرماتور برشی در فونداسیون ممکن است به شکل خاموت‌های عمود بر محور پی و یا خاموت‌هایی با زاویه 45 درجه نسبت به میلگرد طولی در پی قرار گیرند و از وجود ترک‌ها جلوگیری کنند. میلگردهای طولی در پی سازه در دو ردیف پایین و بالا آرماتوربندی می‌شوند.

میزان میلگرد مصرفی و نحوه اجرا قبل از شروع پروژه توسط مهندس محاسب طراحی شده و در نقشه‌های سازه آورده می‌شود.

بخوانید: طول مهاری میلگرد | پیوستگی مهاری و ضوابط مربوط به آن

محاسبه برش در تکیه گاه

برای تمامی مقاطعی که در فاصله کمتر از dv (عمق موثر برش) از بر داخلی تکیه گاه قرار داشته باشند، می‌توان به ازای برش با ضریب به فاصله dv از بر تکیه‌گاه طراحی کرد به شرطی که عکس العمل تکیه‌گاه در امتداد برش اعمال شده در ناحیه انتهایی عضو، ایجاد فشار کند.

حداکثر فاصله خاموت‌های برشی

در مورد خاموت‌های قائم از فرمول‌های زیر استفاده می‌کنند:

در خاموت‌های مایل و میلگرد طولی خم شده، فاصله بین میلگردها باید چنان باشد که هر خط با زاویه 35 درجه نسبت به محور طولی عضو که از وسط مقطع در جهت عکس العمل به طرف میلگردهای کششی طولی رسم می‌شود، حداقل به وسیله یک ردیف از فولادهای برشی قطع گردد.

حداقل فولاد برشی

حداکثر فولاد برشی

در روابط بالا dv نشانگر عمق موثر برش، bw کمترین عرض جان،  fc مقاومت فشاری مشخصه بتن و ᵠc ضریب مقاومت بتن می‌باشد.

نوعی آرماتور برشی نیز در سازه‌ها استفاده می‌شود که بیشتر در سقف تیرچه بلوک کاربرد دارد و با نام کارگاهی اتکا (اوتکا) شناخته می‌شود. در سقف تیرچه بلوک بعد از قرار دادن تیرچه‌ها بر روی تیرهای اصلی جهت جلوگیری از در رفتن قسمت پایین تیرچه در اثر رفت و آمد و یا بتن ریزی از میلگرد برشی استفاده می‌کنند.

اوتکا تیرچه را به تیر وصل می‌کند و از جابجایی‌های احتمالی آن جلوگیری می‌شود. از این میلگرد عرضی برای تامین تیرچه در کناره تکیه‌گاه زمانی که اندازه تیرچه کافی نباشد، استفاده می‌شود.

وظیفه میلگرد عرضی یا خاموت این است که از بیرون زدگی آرماتورها در مقطع جلوگیری کند و تنش ناشی از کمانش و خمش را مهار کند و علاوه بر آن از گسترش ترک در المان جلوگیری کرده و از بزرگ‌تر شدن عرض ترک‌ها پیشگیری کند.

در ویدئو زیر تنش و فشار برشی وارد بر جامدات به زبان ساده و با شبیه سازی کیک به تصویر کشیده شده است. برای مشاهده کلیک کنید.

جمع بندی

میلگرد در سازه نقش افزایش مقاومت را به خوبی ایفا می‌کند و در قسمت‌های مختلف کاربری متفاوتی دارد. برای جلوگیری از نیروی خمشی وارد بر المان‌ها از میلگرد فولادی در پایین مقاطع و برای جلوگیری از برش، از آن در بالای مقطع استفاده می‌شود. هر یک از تنش‌های سازه‌ای مثل پیچش و... باید مهار شوند و برای این منظور از میلگرد استفاده می‌شود. در این نوشته اطلاعات مربوط به میلگرد برشی و تفاوت عمده آن با میلگرد خمشی را بررسی کردیم. 

برای دسترسی به قیمت بازار میلگرد ایران و جدول سایزبندی آن به وبسایت عصرآهن مراجعه کنید، همچنین می‌توانید با شماره 0414180 تماس بگیرید، مشاوران ما راهنمای شما خواهند بود. عصرآهن به شما کمک می‌کند تا انتخابی اقتصادی و مقرون به صرفه داشته باشید.