عملکرد میلگرد بستر در زلزله

چکیده : مطالعات نشان داده است که سازه‌هایی که در دیوارهای آنها از میلگرد بستر و وال پست استفاده شده است، عملکرد بهتری در هنگام زلزله داشته‌اند. البته باید توجه داشت که در صورتی که میلگرد بستر و وال پست به صورت صحیح اجرا نشوند، نه تنها سازه در برابر زلزله از خود مقاومت نشان نمی‌دهد بلکه دیوارهای آن دچار تخریب بسیار شدید خواهند شد.

دیوار غیر سازه‌ای دیواری است که به عنوان تیغه یا جدا کننده کاربرد داشته و وظیفه جدا کردن فضاهای داخلی ساختمان را بر عهده دارد. این نوع دیوار به قاب پیرامونی خود متصل نیست و به این دلیل باید به صورت کامل مهار شود تا بتواند نیروهای خارج از صفحه را تحمل کند و دچار تخریب و ریزش نشوند. به همین منظور از میلگرد بستر استفاده می‌شود. میلگرد بستر محصولی است که از اتصال دو میلگرد به صورت طولی و میلگردهای میانی تشکیل شده است. این المان در دو نوع نردبانی و خرپایی تولید می‌شود و هدف تولید و استفاده از آن، یکپارچه سازی دیوارها و محافظت از آنها در برابر زلزله است.

تخریب دیوارها در هنگام وقوع زلزله

محققان پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی مطالعاتی درباره میزان تخریب دیوارها بر اثر زلزله انجام داده‌اند. طبق این مطالعات مشخص شده است که بیشترین تخریب و خسارات در اثر زلزله، مربوط به اجزای غیر سازه‌ای و دیوارهای غیر سازه‌ای است. این مطالعات نشان داده است که سازه‌هایی که در دیوارهای آنها از میلگرد بستر و وال پست استفاده شده است، عملکرد بهتری در هنگام زلزله داشته‌اند. البته باید توجه داشت که در صورتی که میلگرد بستر و وال پست به صورت صحیح اجرا نشوند، نه تنها سازه در برابر زلزله از خود مقاومت نشان نمی‌دهد بلکه دیوارهای آن دچار تخریب بسیار شدید خواهند شد. حال برای اینکه بدانیم آن چگونه است همراه ما باشید.

تاریخچه اجرای میلگرد بستر

سابقه استفاده از میلگرد بستر به سال 1813 میلادی برمی‌گردد. این محصول برای اولین بار در این سال در آمریکا طراحی و تولید شد و مورد استفاده قرار گرفت. ویژگی‌های میلگرد بستر به صورتی بود که به سرعت در بازارهای فولادی محبوب شده واستفاده از آن رواج یافت. در ایران نیز در سال 1392 ضوابط این محصول به صورت رسمی در آیین نامه ساختمانی آورده شد و به سرعت مورد توجه مهندسان قرار گرفت.

دلیل استفاده از میلگرد بستر چیست؟

اصلی ترین دلیل استفاده از میلگرد بستر را می‌توان مقاوم سازی ساختمان و بهبود عملکرد آن در برابر زلزله دانست. این میلگردها قطر حدود 4 میلیمتر داشته و از کربن استیل گالوانیزه یا استیل ساخته شده‌اند. علت ساخت این محصول از این جنس، افزایش سلامت آن در برابر عوامل محیطی مخرب، و دوام بالاتر آن است. بعد از ساخت میلگرد بستر بر روی آن زینک اسپری می‌شود که به آن خاصیت ضد زنگی و ضد خوردگی می‌بخشد. این محصول همچنین شیارهایی بر روی سطح خود دارد که موجب افزایش سطح تماس میلگرد بستر با ملات شده و درگیری این دو را افزایش می‌دهد. همین امر موجب اتصال بهتر میلگرد بستر و در نتیجه افزایش مقاومت ساختمان و بهبود عملکرد آن در برابر زلزله می‌شود.

مزایای استفاده از میلگرد بستر چیست؟

میلگرد بستر محصولی با مزایای فراوان است که از جمله مهمترین آنها می‌توان به موراد زیر اشاره کرد.

• یکپارچه سازی دیوارها
• افزایش چشمگیر مقاومت دیوار
• مسلح کردن سازه و افزایش استحکام دیوارها در برابر زلزله
• عدم نیاز به دوغاب بندی
• اتصال دیوارهای متقاطع به یکدیگر
• مقاومت بالای این محصول در برابر رطوبت، زنگ زدگی و خوردگی ( به علت اسپری کردن زینک بر روی آن )
• افزایش مقاومت برشی ساختمان
• توجیه اقتصادی و کاهش هزینه‌های پروژه تا 70 درصد
• قابل استفاده در انواع مختلف دیوار باربر و غیر باربر ( دیوار ساخته شده با بلوک سیمانی، لیکا، سفال، آجر، هبلکس و … )
• اتصال راحت به دیگر اجزای سازه ( به علت وجود زائده بر روی آن)

نحوه اجرای میلگرد بستر

اجرای میلگرد بستر معمولا به صورت افقی انجام می‌شود. برای اجرا، این محصول باید کاملا در ملات مدفون شود. میلگرد بستر باید با لبه‌های بلوک فاصله داشته باشد و بدین منظور عرض آن باید حدود 2 الی 3 سانتیمتر کمتر از عرض دیوار باشد. نحوه اتصال میلگرد بستر به ستون از طریق گیره و قلاب است اما باید توجه داشته باشیم که در صورتی که در انتهای دیوار مصالحی فلزی مانند میلگرد یا تیر آهن وجود داشته باشد، میلگرد بستر را باید از طریق جوشکاری به این مصالح متصل کرد.

همانطور که بالاتر گفته شد، میلگرد بستر معمولا به صورت افقی اجرا می‌گردد. البته باید گفت که میلگرد بستر را به صورت عمودی نیز می‌توان اجرا کرد. بدین منظور آن را در فضاهای خالی که هنگام چیدن بلوک‌ها ایجاد شده است قرار می‌دهیم.

در صورتی که همزمان با میلگرد بستر از وال پست نیز استفاده کنیم، پس از نصب میلگرد بستر باید 20 سانتیمتر انتهای آن را به صورت 90 درجه خم کرده و درون وال پست قرار دهیم.

میلگرد بستر در آیین نامه 2800 ساختمان

در استاندارد 2800، آیین نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله، پیشنهاد شده است که در تمامی رج‌های دیوارهای غیر سازه‌ای، به فواصل 40 یا 50 سانتیمتری از میلگرد بستر استفاده شود.

• در دیوارهایی که عملکرد دو طرفه دارند و همچنین دیوارهای با دهانه افقی، میلگرد بستر به صورت مستقیم بر مقاومت خمشی تاثیر گذاشته و آن را بهبود می‌بخشد. در دیوارهای با دهانه عمودی، میلگرد بستر به صورت مستقیم در مقاومت خمشی تاثیری ندارد اما موجب بهبود عملکرد داخل صفحه دیوار و درنتیجه کاهش ترک‌های احتمالی می‌شود. این المان همچنین عملکرد خارج از صفحه دیوارهای دهانه قائم را نیز بهبود می‌بخشد.
• طبق پیوست ششم آیین نامه 2800 (آیین نامه طراحی ساختمان‌ها در برابر زلزله) کلیه دیوارهای ساخته شده با بلوک باید با استفاده از ابزار مناسب مسلح شوند. استفاده از میلگرد بستر یکی از آسان‌ترین روش‌هایی است که ما را به این هدف از آیین نامه می‌رساند.
• میلگرد بستر می‌تواند میلگرد معمولی و آجدار باشد. اما به صورت معمول، میلگرد بستر از دو مفتول یا میلگرد آجدار تشکیل شده است که در میان آنها مفتول‌های میانی به صورت نردبانی یا خرپایی قرار گرفته‌اند.
• در صورتی که مفتول‌های میانی به صورت زیگزاگی باشند، میلگرد بستر خرپایی بوده، و در صورتی که مفتول‌های میانی به صورت عمود بر دو میلگرد اصلی قرار گرفته باشند، میلگرد بستر نردبانی یا پلکانی خواهد بود. باید توجه داشت که میلگرد بستر خرپایی نسبت به میلگرد بستر نردبانی مقاومت بیشتری داشته و در نتیجه پرکاربردتر است.
• در حالت کلی حداقل قطر مفتول به کار رفته در میلگرد بستر حدود 4 میلیمتر است و حداکثر قطر آن به اندازه نصف ضخامت ملات است.

طبق نتایج به دست آمده از آزمایشات لرزه‌ای، مشخص شده است که استفاده از میلگرد بستر موجب مقاوم سازی دیوارها و بهبود عملکرد آنها در برابر زلزله می‌شود. استفاده از این محصول سبب مهار دیوارها شده و به این ترتیب فشارهای وارده بر تیر و ستون‌ها را تا حد بسیار زیادی کاهش می‌دهد و در نتیجه ظرفیت لرزه‌ای سازه بهبود خواهد یافت. اتصال مستقیم میلگرد بستر به بست و ملات، اتصالی امن و مقاوم است و مقاومت دیوارها را در برابر نیروهای وارده افزایش می‌دهد. این اتصال موجب جلوگیری از تلورانس‌های دیوار در هنگام وقوع زلزله می‌شود.