نحوه اجرای میلگرد بستر در اسکلت فلزی

دیوارهای میان پر در سازه های اسکلت فلزی نقش مهمی در جداسازی فضاها و تامین حریم خصوصی دارند. با این حال در مناطق لرزه خیز این دیوارها به دلیل ماهیت ترد و شکننده مصالح بنایی به شدت در برابر نیروهای جانبی ناشی از زلزله آسیب پذیر هستند. عملکرد نامناسب دیوارهای میان پر نه تنها منجر به خسارات مالی گسترده می شود بلکه می تواند با خروج از صفحه یا فروریختن جان ساکنین را نیز به خطر اندازد. به همین دلیل تسلیح یا آرماتورگذاری این دیوارها امری ضروری است که نقش مهمی در افزایش مقاومت لرزه ای کنترل ترک ها و حفظ انسجام کلی دیوار ایفا می کند.

میلگرد بستر یکی از موثرترین و رایج ترین روش ها برای تسلیح افقی دیوارهای بنایی به خصوص در سازه های اسکلت فلزی است. استفاده صحیح از میلگرد بستر به دیوار کمک می کند تا در برابر نیروهای کششی و برشی مقاومت بیشتری از خود نشان دهد و تغییر شکل های ناشی از حرکت سازه یا نشست های جزئی را بهتر تحمل کند. اجرای اصولی این المان تسلیح کننده مطابق با ضوابط آیین نامه ای به طور قابل توجهی عملکرد لرزه ای دیوارهای میان پر را بهبود بخشیده و ایمنی سازه را در برابر زلزله ارتقا می بخشد. این راهنما به صورت جامع به بررسی نحوه صحیح اجرای میلگرد بستر در دیوارهای بنایی واقع در قاب های فلزی بر اساس اصول فنی و آیین نامه های معتبر می پردازد.

میلگرد بستر چیست و چرا اهمیت دارد؟

میلگرد بستر یک المان تسلیح کننده فولادی است که به صورت افقی در درزهای ملات دیوارهای بنایی قرار می گیرد. این میلگردها معمولاً به صورت شبکه های خرپایی (Truss-type) یا نردبانی (Ladder-type) ساخته می شوند و قطر مفتول آن ها بسته به نیاز سازه و ضوابط آیین نامه ای متفاوت است اما غالباً از مفتول های با قطر 4 میلی متر یا بیشتر استفاده می شود. میلگرد بستر با ایجاد پیوستگی و افزایش مقاومت کششی در راستای افقی دیوار نقش حیاتی در بهبود عملکرد آن ایفا می کند.

اهمیت استفاده از میلگرد بستر به خصوص در اسکلت های فلزی از چند جهت قابل بررسی است:

• افزایش مقاومت لرزه ای: میلگرد بستر به دیوار کمک می کند تا به صورت یکپارچه تر در برابر نیروهای جانبی زلزله عمل کند و از گسیختگی های ناگهانی جلوگیری می کند. این امر به خصوص در دیوارهای بلند یا طویل که در معرض بارهای جانبی بیشتری قرار دارند حیاتی است.
• کنترل ترک ها: با توزیع تنش های کششی میلگرد بستر از ایجاد و گسترش ترک های ناشی از نشست های افتراقی تغییرات دما یا انقباض ملات جلوگیری کرده یا شدت آن ها را کاهش می دهد.
• افزایش انسجام دیوار: میلگرد بستر با اتصال واحدهای بنایی (آجر یا بلوک) به یکدیگر در راستای افقی انسجام و پایداری کلی دیوار را افزایش می دهد و خطر خروج از صفحه را کاهش می دهد.
• بهبود عملکرد اتصال به سازه: میلگرد بستر اغلب به عنوان نقطه اتصالی برای بست های اتصال دیوار به ستون ها و تیرهای فلزی عمل می کند و نقش مهمی در انتقال نیروها و تامین رفتار مناسب دیوار در تعامل با قاب سازه ای ایفا می کند.

انواع میلگرد بستر

میلگردهای بستر معمولاً در دو شکل اصلی تولید و عرضه می شوند که هر دو برای استفاده در درزهای ملات افقی دیوارهای بنایی مناسب هستند:

• میلگرد بستر نردبانی (Ladder-type): این نوع میلگرد بستر شامل دو مفتول طولی موازی است که توسط مفتول های عرضی به صورت عمود بر مفتول های طولی و با فواصل منظم به یکدیگر متصل شده اند. شکل ظاهری آن شبیه نردبان است.
• میلگرد بستر خرپایی (Truss-type): در این نوع دو مفتول طولی موازی توسط یک مفتول زیگزاگی یا مورب به یکدیگر متصل می شوند که شکل ظاهری آن شبیه خرپا است. این نوع معمولاً صلبیت بیشتری در راستای افقی ایجاد می کند.

انتخاب نوع میلگرد بستر ممکن است بر اساس ضوابط پروژه نوع واحد بنایی (آجر یا بلوک) و عرض درز ملات صورت گیرد. هر دو نوع باید از فولاد با کیفیت و مقاوم در برابر زنگ زدگی (گالوانیزه یا فولاد ضد زنگ در محیط های خاص) ساخته شده باشند.

مصالح و ابزار مورد نیاز برای اجرای میلگرد بستر

برای اجرای صحیح میلگرد بستر در دیوارهای اسکلت فلزی علاوه بر واحدهای بنایی (آجر بلوک سفالی یا بتنی) و ملات مناسب به مصالح و ابزار زیر نیاز دارید.

• میلگرد بستر: در نوع و اندازه مناسب با عرض دیوار و ضخامت درز ملات معمولاً گالوانیزه برای مقاومت در برابر خوردگی.
• بست های اتصال: بست های فلزی انعطاف پذیر یا کشویی (مانند بست های دم چلچله ای بست های U شکل بست های ناودانی منقطع) که برای اتصال دیوار به ستون ها و تیرهای فلزی طراحی شده اند و قابلیت اتصال به میلگرد بستر را دارند.
• ملات: ملات ماسه سیمان با عیار مناسب با کارایی کافی برای جای گیری کامل میلگرد بستر در درز.
• ابزار بنایی: ماله کمچه شاقول ریسمان کار تراز متر.
• ابزار برش: قیچی آرماتوربندی یا فرز برای برش میلگرد بستر و بست ها در صورت نیاز.
• ظرف اختلاط ملات: استانبولی یا همزن ملات.

مراحل گام به گام اجرای میلگرد بستر در اسکلت فلزی

اجرای میلگرد بستر باید همزمان با عملیات دیوارچینی و با دقت بالا صورت گیرد. مراحل کلی اجرا به شرح زیر است:

1. آماده سازی بستر کار و رگ اول

قبل از شروع دیوارچینی باید سطح زیر دیوار (معمولاً روی فونداسیون کلاف افقی یا تیر بتنی/فلزی) تمیز تراز و آماده شود. رگ اول دیوارچینی (اولین رج آجر یا بلوک) با دقت و تراز کامل اجرا می شود و محل دقیق ستون ها و تیرهای فلزی مجاور دیوار مشخص می گردد.

2. تعیین فواصل قرارگیری میلگرد بستر

بر اساس نقشه های اجرایی و ضوابط آیین نامه 2800 (ویرایش چهارم) میلگرد بستر باید در فواصل عمودی مشخصی در ارتفاع دیوار قرار گیرد. این فاصله معمولاً حداکثر 40 تا 50 سانتی متر است به این معنی که در هر 2 یا 3 رگ آجرچینی یا در هر 1 رگ بلوکچینی (بسته به ارتفاع واحد بنایی) یک ردیف میلگرد بستر قرار داده می شود. محل قرارگیری میلگرد بستر در درزهای ملات باید از قبل مشخص شود.

3. اجرای درز ملات حاوی میلگرد بستر

پس از اجرای تعداد رگ های مورد نیاز (مثلاً 2 رگ آجر یا 1 رگ بلوک) یک لایه ملات با ضخامت کافی (معمولاً حدود 1 تا 1.5 سانتی متر) روی سطح دیوار اجرا می شود. این لایه ملات باید به اندازه ای ضخیم باشد که میلگرد بستر به طور کامل در آن غوطه ور شود.

4. قرار دادن میلگرد بستر در ملات

میلگرد بستر بریده شده به طول مناسب (با احتساب همپوشانی در صورت نیاز) روی لایه ملات قرار داده می شود. میلگرد باید دقیقاً در مرکز عرض دیوار و در راستای طولی آن قرار گیرد. با فشار ملایم اطمینان حاصل شود که میلگرد به طور کامل در ملات فرو رفته و از همه طرف با ملات پوشانده شده است. مهم است که میلگرد بستر مستقیماً روی واحدهای بنایی قرار نگیرد بلکه کاملاً در داخل ملات مدفون شود.

5. اجرای رگ بعدی دیوارچینی

پس از قرار دادن میلگرد بستر و اطمینان از جای گیری صحیح آن در ملات لایه بعدی ملات روی میلگرد بستر قرار داده شده و رگ بعدی واحدهای بنایی روی آن چیده می شود. این فرآیند (دیوارچینی اجرای ملات قرار دادن میلگرد بستر اجرای ملات دیوارچینی) تا رسیدن به ارتفاع مورد نظر یا تراز بعدی قرارگیری میلگرد بستر تکرار می شود.

6. اجرای اتصالات میلگرد بستر به اسکلت فلزی

این مرحله یکی از حیاتی ترین و تخصصی ترین بخش ها در اجرای میلگرد بستر در اسکلت فلزی است. اتصال دیوار بنایی به قاب فلزی باید انعطاف پذیر باشد تا امکان تغییر شکل های نسبی بین دیوار و سازه در هنگام زلزله فراهم شود و از آسیب دیدن دیوار جلوگیری گردد. آیین نامه 2800 و مبحث 8 مقررات ملی ساختمان بر استفاده از بست های اتصال انعطاف پذیر تاکید دارند.

نحوه اتصال معمولاً به این صورت است که بست های اتصال فلزی (مانند بست های دم چلچله ای که در شیاری در ستون یا تیر فلزی قرار می گیرند یا بست های نبشی با سوراخ لوبیایی که به ستون یا تیر پیچ می شوند) در فواصل عمودی مشخص (معمولاً همزمان با ردیف های میلگرد بستر) به اعضای فلزی سازه متصل می شوند. انتهای دیگر این بست ها به گونه ای طراحی شده است که با میلگرد بستر درگیر شود (مثلاً با داشتن شاخک هایی که روی میلگرد بستر خم می شوند یا با داشتن سوراخ هایی که میلگرد بستر از آن ها عبور می کند). این اتصال باید به گونه ای باشد که امکان حرکت جزئی در راستای افقی (موازی دیوار) را فراهم کند اما از خروج دیوار از صفحه در امتداد عمود بر آن جلوگیری نماید.

نکات مهم در اتصالات:

• هرگز میلگرد بستر یا سایر آرماتورهای دیوار را به صورت صلب (مثلاً با جوشکاری مستقیم) به اعضای اصلی اسکلت فلزی متصل نکنید. این کار باعث انتقال نیروهای برشی بزرگ از قاب به دیوار شده و منجر به تخریب ترد دیوار در هنگام زلزله می شود.
• از بست های اتصالی استفاده کنید که مطابق با ضوابط آیین نامه ای و مورد تایید دستگاه نظارت باشند.
• بست ها باید در فواصل عمودی و افقی مناسب و مطابق با نقشه های اجرایی نصب شوند. معمولاً در هر ردیف میلگرد بستر بست ها در فاصله مشخصی از هر ستون یا در فواصل مشخصی در طول دیوار قرار می گیرند.
• اطمینان حاصل کنید که بست ها به درستی به میلگرد بستر متصل شده اند و امکان درگیری و انتقال نیرو وجود دارد.

7. اجرای همپوشانی (Overlap) میلگرد بستر

هنگامی که طول دیوار بیشتر از طول شاخه های میلگرد بستر باشد نیاز به همپوشانی و اتصال دو قطعه میلگرد بستر به یکدیگر وجود دارد. طول همپوشانی باید مطابق با ضوابط آیین نامه ای (معمولاً حدود 50 برابر قطر مفتول یا حداقل 25 سانتی متر) باشد. همپوشانی باید در درز ملات صورت گیرد و دو قطعه میلگرد بستر در ناحیه همپوشانی کاملاً در ملات غوطه ور باشند تا پیوستگی تسلیح در راستای طولی دیوار حفظ شود.

8. اجرای میلگرد بستر در گوشه ها و تقاطع دیوارها

برای حفظ پیوستگی تسلیح در گوشه ها و محل تقاطع دیوارها میلگرد بستر باید به صورت پیوسته اجرا شود یا با استفاده از قطعات گونیایی شکل (L-shaped) یا T شکل اتصال مناسب برقرار گردد. همپوشانی در این نواحی نیز باید رعایت شود تا اطمینان حاصل شود که تسلیح در تمام طول دیوارها و اتصالات آن ها موثر است.

9. اجرای میلگرد بستر اطراف بازشوها

اطراف بازشوها (مانند پنجره ها و درب ها) نقاط تمرکز تنش هستند و نیاز به تسلیح ویژه ای دارند. میلگرد بستر باید در زیر و بالای بازشوها به صورت پیوسته اجرا شود و در کنار بازشوها نیز به تسلیحات قائم (اگر وجود داشته باشند) یا به میلگرد بستر در ردیف های بالاتر و پایین تر متصل گردد. استفاده از میلگردهای تقویتی مورب (diagonal rebar) در گوشه های بازشوها نیز برای کنترل ترک توصیه می شود.

ضوابط آیین نامه ای و استانداردهای مرتبط

اجرای میلگرد بستر در اسکلت فلزی باید کاملاً مطابق با ضوابط و مقررات ملی ساختمان ایران صورت پذیرد. مهم ترین مراجع در این زمینه عبارتند از:

• آیین نامه طراحی ساختمان ها در برابر زلزله (استاندارد 2800): این آیین نامه الزامات مربوط به طراحی و اجرای اجزای غیرسازه ای از جمله دیوارهای بنایی و نحوه تسلیح آن ها برای مقاومت در برابر نیروهای لرزه ای را مشخص می کند. فواصل میلگرد بستر و نحوه اتصال دیوار به سازه از جمله مواردی است که در این آیین نامه به آن پرداخته شده است.
• مبحث 8 مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان های با مصالح بنایی): این مبحث جزئیات اجرایی مربوط به دیوارهای بنایی انواع تسلیح مشخصات مصالح و نحوه اجرای میلگرد بستر را به تفصیل بیان می کند.
• مبحث 9 مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان های بتن آرمه): اگرچه این مبحث مربوط به سازه های بتنی است اما برخی اصول کلی مربوط به تسلیح و جزئیات اجرایی ممکن است مرتبط باشد.

مهندسین طراح سازه و معماری باید در نقشه های اجرایی جزئیات کامل مربوط به نوع قطر فواصل و نحوه اتصال میلگرد بستر و بست های اتصال به اسکلت فلزی را مشخص نمایند. مجری موظف است این جزئیات را به دقت رعایت کند.

اشتباهات رایج در اجرای میلگرد بستر و نحوه پرهیز از آن ها

عدم رعایت نکات فنی در اجرای میلگرد بستر می تواند اثربخشی آن را به شدت کاهش داده و حتی منجر به عملکرد نامناسب دیوار در هنگام زلزله شود. برخی از اشتباهات رایج عبارتند از:

• عدم استفاده از میلگرد بستر گالوانیزه: استفاده از میلگرد بستر غیر گالوانیزه در محیط های مرطوب یا خورنده می تواند منجر به زنگ زدگی و کاهش مقاومت آن در طول زمان شود.
• قرار ندادن کامل میلگرد در ملات: اگر میلگرد بستر به طور کامل در ملات غوطه ور نشود پیوستگی لازم بین میلگرد و بنایی ایجاد نمی شود و عملکرد تسلیح مختل می گردد.
• استفاده از ملات نامناسب: ملات با عیار کم یا ملاتی که کارایی کافی ندارد نمی تواند میلگرد بستر را به خوبی در خود جای دهد و پوشش کافی برای آن فراهم کند.
• عدم رعایت فواصل استاندارد: قرار دادن میلگرد بستر با فواصل بیش از حد مجاز باعث کاهش اثربخشی تسلیح در ارتفاع دیوار می شود.
• عدم رعایت طول همپوشانی: همپوشانی ناکافی در محل اتصال دو قطعه میلگرد بستر باعث ایجاد نقطه ضعف در تسلیح طولی دیوار می گردد.
• اتصال صلب دیوار به اسکلت فلزی: همانطور که قبلاً ذکر شد جوشکاری یا اتصال صلب میلگرد بستر یا سایر اجزای دیوار به ستون ها و تیرهای فلزی خطرناک ترین اشتباه اجرایی است که منجر به تخریب زودرس دیوار می شود.
• عدم پیوستگی تسلیح در گوشه ها و بازشوها: قطع شدن میلگرد بستر در گوشه ها یا اطراف بازشوها باعث تمرکز تنش و ایجاد ترک در این نواحی می شود.

برای پرهیز از این اشتباهات لازم است کارگران اجرایی آموزش کافی دیده باشند نقشه های اجرایی به دقت مطالعه و رعایت شوند مصالح با کیفیت استفاده گردد و فرآیند اجرا تحت نظارت مستمر مهندس ناظر قرار گیرد.

کنترل کیفیت اجرای میلگرد بستر

کنترل کیفیت در حین و پس از اجرای میلگرد بستر برای اطمینان از عملکرد صحیح آن ضروری است. ناظر ساختمان باید موارد زیر را کنترل کند:

• نوع و مشخصات میلگرد بستر: اطمینان از استفاده از نوع (نردبانی یا خرپایی) و قطر مفتول مطابق با نقشه ها.
• گالوانیزه بودن میلگرد بستر: بررسی پوشش گالوانیزه میلگردها.
• فواصل عمودی: اندازه گیری فواصل ردیف های میلگرد بستر در ارتفاع دیوار و مقایسه با نقشه ها و ضوابط آیین نامه ای.
• پوشش ملات: بررسی اینکه میلگرد بستر به طور کامل در ملات غوطه ور شده و از همه طرف پوشش کافی دارد.
• طول همپوشانی: اندازه گیری طول همپوشانی در محل اتصال قطعات میلگرد بستر.
• نحوه اتصال به اسکلت فلزی: بررسی نوع بست های اتصال فواصل نصب آن ها و نحوه درگیری صحیح آن ها با میلگرد بستر و اعضای فلزی سازه. اطمینان از انعطاف پذیر بودن اتصال.
• پیوستگی تسلیح: بررسی پیوستگی میلگرد بستر در گوشه ها تقاطع ها و اطراف بازشوها.

گزارش برداری از مراحل اجرا و مستندسازی تصویری می تواند در فرآیند کنترل کیفیت مفید باشد.

آیا میلگرد بستر فقط برای دیوارهای خارجی استفاده می شود؟

خیر استفاده از میلگرد بستر برای تمام دیوارهای بنایی میان پر در سازه های اسکلت فلزی اعم از داخلی و خارجی در مناطق لرزه خیز ضروری است.

فاصله استاندارد قرارگیری میلگرد بستر چقدر است؟

بر اساس استاندارد 2800 فاصله عمودی ردیف های میلگرد بستر حداکثر 40 تا 50 سانتی متر است. این فاصله در نقشه های اجرایی توسط طراح مشخص می شود.

چگونه میلگرد بستر را به ستون فلزی متصل کنیم؟

اتصال میلگرد بستر به ستون فلزی باید با استفاده از بست های اتصال انعطاف پذیر (مانند بست های دم چلچله ای یا ناودانی منقطع) صورت گیرد که قابلیت درگیری با میلگرد بستر را دارند و امکان حرکت نسبی دیوار و ستون را فراهم می کنند. از جوشکاری مستقیم به ستون فلزی جداً پرهیز کنید.

آیا می توان از میلگرد معمولی به جای میلگرد بستر استفاده کرد؟

خیر میلگرد بستر به صورت شبکه های نردبانی یا خرپایی با مشخصات و ابعاد خاص تولید می شود که برای قرارگیری در درز ملات دیوارهای بنایی مناسب است. استفاده از میلگرد معمولی که برای بتن آرمه طراحی شده به دلیل شکل و ابعاد متفاوت در درز ملات دشوار بوده و اثربخشی لازم را نخواهد داشت.

طول همپوشانی میلگرد بستر چقدر باید باشد؟

طول همپوشانی میلگرد بستر باید حداقل 50 برابر قطر مفتول آن یا 25 سانتی متر (هر کدام که بیشتر باشد) در نظر گرفته شود تا پیوستگی تسلیح حفظ گردد.