میلگرد انتظار (Dowel Bar) یا آرماتور ریشه، به میلگردهایی گفته می‌شود که بخشی از آن‌ها همانند پایه و ریشه، در داخل بتن قرار داده می‌شود و بخش دیگر (قسمت‌های بالایی) در حالت انتظار بیرون می‌ماند تا در ادامۀ کار ساخت ساختمان، بتن‌ریزی شود و داخل بتن قرار گیرد. آرماتور ریشه باعث می‌شود تا انتقال بار به خوبی از یک عضو سازه به اعضای مجاور انجام گیرد و این یک مزیت مهم است. از این عضو در مورد فونداسیون ساختمان، سقف، ستون و راه پله استفاده می‌شود. آرماتور انتظار فونداسیون، وظیفه انتقال نیروهای فشاری و کششی در فونداسیون سازه را بر عهده دارد. آرماتور ریشه در سقف یا، اغلب برای اتصال ستون‌های فرعی یا دیوار به سقف مورد استفاده قرار می‌گیرد. اجرای میلگرد انتظار در راه پله، استحکام راه پله‌ها را افزایش داده و از شکستن بتن راه پله جلوگیری می‌کند.
برای محاسبۀ ارتفاع میلگرد انتظار ستون از فرمول h>ldc+r+dbd+2dbf +C استفاده می‌شود.
میلگرد انتظار یا آرماتور انتظار (به انگلیسی (Dowel Reinforcement) یکی از مهمترین عضوهایی است که در ساختمان‌سازی و عمران کاربرد دارد و نقش اصلی آن، انتقال بار از یک عضو بتنی به عضو مجاور می‌باشد. در ساخت ساختمان، آرماتور انتظار، با اتصال دال‌ها به یکدیگر، زمینه لازم را برای ادامه بتن‌ریزی و افزودن طبقات جدید فراهم می‌کند. در نتیجه اتصال مکانیکی لازم را بین اجزای تشکیل دهنده بتن ایجاد کرده و باعث می‌شود قسمت‌هایی که جداگانه بتن‌ریزی شده‌اند، پیوند مناسبی داشته باشند.
آرماتور انتظار به دلیل کاربرد ویژه خود، آرماتور ریشه و میلگرد ریشه هم نامیده می‌شود. به طور کلی، این میلگردها به منظور مهار اتصالات بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اعضای بتنی می‌تواند مربوط به کف سازه، سقف، ستون، راه پله یا بخش‌های دیگر باشند. برای ایجاد آرماتورهای انتظار در قسمت‌های مختلف سازه، معمولا از میلگردهای ساده با عیار ۲۵۰ استفاده می‌شود. نحوه اتصال میلگرد انتظار هم به این صورت است که قسمتی از آن به عنوان پایه یا ریشه در بتن قرار گرفته و بخشی دیگر بیرون می‌ماند. برای جلوگیری از زنگ زدن و خوردگی قسمت بیرونی آرماتور انتظار می‌توان از روش اپوکسی یا فولاد ضد زنگ استفاده نمود.
گاهی اوقات ممکن است امکان ساخت اعضای مختلف سازه‌های بتنی به صورت یک مرحله‌ای و یکجا وجود نداشته باشد. حجم بالای بتن مورد نیاز جهت پوشش این بخش‌ها و محدودیت‌های اجرایی در بتن‌ریزی برخی از مهمترین دلایل این امر به شمار می‌آیند. در چنین مواردی، هر عضو سازه به صورت جداگانه قالب‌بندی و بتن‌ریزی انجام می‌گردد. از جمله مشکلاتی که در هنگام بتن‌ریزی اعضاء در قالب‌های جداگانه رخ می‌دهد، ایجاد درزهای سرد است که استحکام سازه را کاهش می‌دهند. اتصال لایه‌ها و قالب‌های بتنی مجاور با استفاده از آرماتور انتظار، این مشکل را به سادگی برطرف می‌سازد.
میلگردهای انتظار موجب می‌شوند تا انتقال بار به خوبی از یک عضو به اعضای مجاور انجام گیرد. همچنین درز سرد ایجاد شده به دلیل فاصله زمانی بتن‌ریزی را هم به طور کامل پوشش می‌دهند. در نتیجه امکان جا به جایی عضوهای مجاور و آسیب دیدن سازه در پی آن، به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. علاوه بر این، میلگرد ریشه عملکرد درزها را هم بهبود داده و از شکستن آن‌ها و ترک خوردن‌شان جلوگیری می‌کند. به همین خاطر، استفاده از آرماتور انتظار در سازه های اسکلت بتنی که بتن‌ریزی چند مرحله‌ای دارند، به یک ضرورت تبدیل شده و جهت حفظ استحکام و مقاومت کلی سازه الزامی است.
وظیفه اصلی آرماتور ریشه، اتصال بین عضوهای سازه بتنی و لایه‌های مختلف یک عضو می‌باشد. با این حال، کاربردهای فراوانی دارد که موجب استفاده گسترده از آن در حوزه ساختمان سازی و عمران گردیده است. مهمترین کاربردهای آرماتور ریشه در بخش‌های مختلف سازه به شرح زیر است.
در انجام موارد بالا ممکن است اورلب میلگرد لازم شود.
آرماتور انتظار به عنوان یک عضو کلیدی در سازه‌های بتنی عمل کرده و مزایای فراوانی ایجاد می‌کند. مهمترین مزیت آن هم افزایش استحکام سازه و جلوگیری از جا به جایی و آسیب دیدگی بخش‌های مختلف در اثر اعمال بارهای مختلف است. با این حال، مانند هر محصول دیگری ممکن است با معایبی هم همراه باشد. اما مزایای آن به حدی است که معایب آن را به صورت کامل پوشش می‌دهند. برخی از مهمترین مزایا و معایب این نوع میلگرد، عبارتند از:
استفاده از میلگرد ریشه در بخش‌های مختلف ساختمان از جمله سقف، ستون و راه پله امکان‌پذیر بوده و اجرای آن برای هر یک از این بخش‌ها مزایای خاص خود را دارد. از جمله:
استفاده از آرماتور انتظار یک اقدام مناسب جهت افزایش استحکام سازه‌ها و اتصال قدرتمند بخش‌های مختلف آن به یکدیگر است. بنابراین از اثرات منفی تشکیل درزهای سرد که به دلیل بتن ریزی چند مرحله ای رخ می‌دهند، جلوگیری خواهد کرد. پس نمی‌توان معایب خاصی را برای استفاده از این نمونه میلگرد در سازه‌ها در نظر گرفت. نکته قابل توجه در این رابطه، اجرای صحیح و دقیق این آرماتورها است. چرا که تاثیر مهم در پایداری سازه‌های بتنی و گسترش آن‌ها دارند. از جمله معدود معایب به کارگیری آرماتور انتظار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
بر اساس استاندارد ACI 318-14، انتقال بارهای فشاری به طول اتصالات میان ستون و فونداسیون بستگی دارد. به عبارت دیگر، خم ریشه ستون در فونداسیون تاثیری بر عملکرد میلگردهای انتظار در انتقال بارهای فشاری ندارد. از این رو محاسبه حداقل طول میلگرد انتظار در بخش‌های مختلف سازه از جمله فونداسیون، ستون و غیره به منظور اطمینان از عملکرد مناسب سازه، اهمیت زیادی دارد. جهت محاسبه این مقدار هم از فرمول‌های خاصی استفاده می‌شود. فرمول محاسبه حداقل طول آرماتور انتظار در فوانداسیون به به صورت زیر است:
h > ldc + r + dbd + 2dbf + C
میلگرد انتظار باید توان لازم برای تحمل نیروهای کششی که به صورت مستقیم و غیر مستقیم به آن وارد می‌شوند را داشته باشد. به همین خاطر، محاسبه حداقل طول آرماتور انتظار از اهمیت بالایی برخوردار بوده و نباید اندازه آن از میزان به دست آمده کمتر باشد. همچنین، به منظور مهار کششی میلگردهای انتظار معمولا از یک قلاب استاندارد با خم ۹۰ درجه استفاده می‌شود که این قلاب در انتهای آرماتور ریشه به وجود می‌آید. استاندارد طول قلاب در این میلگردها معمولا ۱۵ سانتی‌متر یا ۸ برابر قطر میلگرد استفاده شده با این کارایی می‌باشد.
پی یا فونداسیون از مهمترین بخش‌های ساختمان است. تمامی بارهای زنده و مرده نهایتا بر پی وارد می‌آید. آرماتور انتظار به عنوان یکی از اتصالات مهم و پارامترهای موثر در تحلیل نیرو و گشتاورهای اعمال شده بر فونداسیون سازه در نظر گرفته می‌شود. در واقع، وظیفه انتقال نیروهای فشاری و کششی در فونداسیون سازه بر عهده میلگردهای انتظار است. این آرماتورها به صورت گسترده جهت اتصال بین ستون و دیوارهای موجود بر روی پی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به این ترتیب که میلگردهای ریشه یا انتظار قبل از بتن ریزی در محل فونداسیون جاگذاری شده و سپس به آرماتورهای طولی ستون یا دیوار هم متصل می‌گردند.
آرماتور انتظار به منظور اتصال مستحکم ستون یا دیوار به پی، در انواع فونداسیون اعم از فوانداسیون باسکولی و گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش اجرای این میلگردها در نمونه‌های مختلف فوانداسیون هم تا حد زیادی با هم شباهت دارد. به این ترتیب که آرماتور ریشه با طول مشخص به درون فونداسیون وارد شده و هنگام رسیدن به تراز میلگرد خمشی در کف پی، به صورت ۹۰ درجه خم زده می‌شود. ما بقی میلگرد هم از پی بیرون بوده و به میلگردهای طولی ستون یا دیواری که قرار است بر روی فونداسیون قرار گیرد، متصل می‌شود. به این ترتیب، اتصال مستحکمی ایجاد شده و امکان انتقال نیروهای فشاری توسط آرماتور انتظار به خوبی فراهم است.
محل بیرون زدگی این آرماتورها از فونداسیون تا حد زیادی در فرایند نصب میلگردهای پیش ساخته ستون یا دیوار تاثیر دارد. محل بیرون زدگی میلگردهای انتظار از پی نباید با میلگردهای طولی یا خاموت‌های ستون هیچ گونه تداخلی داشته باشد. به عبارت دیگر، آرماتورهای انتظار باید در نزدیک ترین حالت ممکن به خاموت‌ها و میلگردهای ستون قرار داشته و درون آن‌ها قرار بگیرند. منتهی نباید دقیق رو به روی این میلگردها یا خاموت‌ها باشند.
گاه ساختمان‌ها دارای حجم زیادی بوده و در چندین طبقه ساخته می‌شوند. چنین ساختمان‌هایی، به ستون‌های مستحکم و بلندی نیاز دارند. با توجه به اینکه در اغلب ساختمان‌های بتنی مرتفع، امکان بتن‌ریزی یکپارچه ستون‌ها وجود ندارد، این کار به صورت مرحله به مرحله انجام می‌گیرد. در نتیجه، لایه یا درز سردی در هر مرحله ایجاد می‌شود که می‌تواند منجر به ترک خوردگی بتن شود. اینجاست که استفاده از آرماتور انتظار حیاتی است و استحکام و مقاومت برشی بتن را افزایش می‌دهد. در نتیجۀ افزایش استحکام و مقاومت برشی بتن، عملکرد بتن مورد استفاده در ستون بهبود یافته و احتمال ترک خودرگی و آسیب سازه کاهش می‌یابد.
به منظور استفاده از میلگرد ریشه در ستون، باید بین میلگردها و موقعیت قرارگیری خاموت فاصله مناسبی در نظر گرفته شود. در واقع، کاشت میلگرد انظار در ستون باید کاملا دقیق و حساب شده باشد. زیرا انتخاب محل درست این آرماتورها در داخل سازه به استحکام آن کمک کرده و کاهش هزینه‌ها را به دنبال خواهد داشت. عمق سوراخ تعیین شده جهت ورود آرماتور انتظار هم بسیار مهم بوده و باید با دقت انتخاب شود. این اندازه بندی دقیق هم طول خم ریشه در فوانداسیون و هم طول خم میلگرد در ریشه ستون را شامل می‌شود.
اگر عمق سوارخ کم باشد، اتصال صحیحی بین میلگرد و بتن ایجاد نخواهد شد. از این رو، در صورت وارد شدن فشار زیاد، این امکان وجود دارد که اتصال از بین برود و بتن متلاشی شود. از طرف دیگر اگر عمق سوراخ بیش از حد هم زیاد باشد، احتمال کاهش مقاومت بتن، سوراخ شدن سمت دیگر ستون، سقف و غیره و جود دارد. علاوه بر آن، افزایش بیش از اندازه طول آرماتور انتظار ستون منجر به افزایش میلگرد مورد استفاده و در نتیجه بالا رفتن هزینه های پروژه خواهد شد. پس انتخاب طول دقیق میلگرد انتظار ستون بسیار حائز اهمیت خواهد بود.
به طور کلی، اجرای میلگردهای انتظار در ستون با استفاده از دو روش مختلف انجام می‌گیرد که هر کدام برای مواقعی خاص مناسب هستند. روش‌های متداول کاشت میلگرد ریشه در ستون‌های بتنی، شامل موارد زیر است:
این روش رایج‌‌ترین شیوه موجود برای اجرای آرماتور انتظار در ستون می‌باشد. به این ترتیب که قبل از بتن ریزی ستون، میلگردهای انتظار با طولی کوتاه و استاندارد در پی ساختمان قرار می‌گیرند. به منظور اتصال این آرماتورها در قسمت‌های بالایی ستون هم به این شکل عمل شده و میلگردها با طول استاندارد، در جایگاه خود قرار خواهند گرفت. سپس فرایند بتن ریزی ستون انجام می‌گیرد. این شیوه بسیار مناسب بوده و جهت اجرای آن نیاز به مواد شیمیایی یا موارد این چنینی دیگر وجود ندارد. بنابراین از نظر اقتصادی هم روشی مقرون به صرفه محسوب می‌شود.
روش بعدی که جهت اجرای آرماتور انتظار در ستون‌های بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد و البته چندان رایج نیست، قرار دادن میلگردهای ریشه پس از عملیات بتن‌ریزی می‌باشد. این شیوه در حالت عادی استفاده نمی‌شود و معمولا برای زمان‌هایی مناسب است که کارگذاری میلگرد ریشه قبل از بتن‌ریزی فراموش شده باشد. به این ترتیب، سوراخ‌هایی در بتن ایجاد شده و میلگردهای انتظار را در آن‌ها قرار می‌دهند. سپس این سوراخ‌ها را با یک مواد شیمیایی مخصوص پر می‌کنند. در نتیجه هزینه اجرای این فرایند نسبت به روش قبل گران‌تر بوده و از نظر کارایی هم نسبت به آن مزیتی ندارد.
طول آرماتور انتظار یکی از مهمترین فاکتورهایی است که هنگام اجرای این میلگردها باید به صورت ویژه مورد توجه قرار گیرند. زیرا هم کوتاه و هم بلند بودن بیش از اندازه این میلگردها می‌تواند منجر به ایجاد مشکلات خاصی گردد. از این رو هنگام کارگذاری این مقاطع در بتن، ابتدا باید حدأقل طول میلگرد انتظار ستون با استفاده از فرمول‌های استاندارد آن به دست آید. این فرمول برای محاسبه ارتفاع میلگرد انتظار ستون بر اساس استاندارد ACI 318-14 به صورت زیر است:
h>ldc+r+dbd+2dbf +C
هر یک از پارامترهای به کار رفته در فرمول بالا (فرمول استاندارد محاسبه حداقل طول آرماتور انتظار ستون) عبارتند از:
h: حداقل طول موثر میلگرد انتظار
Ldc: فاصله سطح فونداسیون تا شروع خم میلگردهای انتظار
r: شعاع خم میلگرد انتظار (قطاع بخش خمیده)
dbd: قطر میلگرد انتظار
dbf: قطر میلگرد خمشی
C: فاصله میلگردهای خمشی با کف فونداسیون
امکان استفاده از آرماتور انتظار در بخش‌های مختلف سازه‌های بتنی از جمله سقف وجود دارد. در این موارد، میلگردهای ریشه اغلب برای اتصال ستون‌های فرعی یا دیوار به سقف مورد استفاده قرار می‌گیرند. نحوه اتصال این آرماتورها به سقف نیز تا حد زیادی مشابه با اجرای این فرایند برای فونداسیون است. به این صورت که میلگرد ریشه با طول استاندارد وارد آرماتوربندی سقف شده و از قسمت پایین خم زده می‌شود. قسمت بیرونی آرماتور هم به میلگردهای ستون یا دیوارهایی که قرار است روی سقف ایجاد شوند، متصل خواهد شد. جهت به کارگیری این میلگردها در سقف سازه، باید به نکاتی از جمله طول استاندارد، طراحی و اتصال صحیح آرماتور انتظار بین سقف و تیرچه توجه شود.
دیگر کاربردهای مهم میلگرد انتظار، استفاده از آن برای پیوند بخش‌های مختلف دال به یکدیگر یا سایر اعضای سازه اشاره کرد. آرماتور انتظار دال، کاربرد فراوانی جهت گسترش کف سازی ساختمان‌ها و روسازی مسیرهای حمل و نقل دارد. روش و نحوه جایگذاری آرماتورهای انتظار دال بر انتقال بار، ترک خوردگی و پوسته پوسته شدن ناحیه اتصال تاثیر گذار است. از این رو، جهت گیری و اجرای این میلگردها باید با محاسبات مناسب و دقیق انجام گیرد. نصب آرماتور انتظار دال باید موازی با محور مرکزی بتن انجام شود تا بهترین کارایی را داشته باشد.
به عبارت دیگر، جهت نصب این آرماتورها، ارتباط خاصی با شیب و جهت گیری درزها ندارد. علاوه بر این، باید سعی شود طول درگیری میلگردها در دو بخش مجاور دال یا دال با سایر اعضای سازه یکسان باشد. چرا که این گونه بهترین نتیجه ممکن در اتصال بخش‌های مختلف و استحکام سازه ایجاد می‌شود. فاصله مرکز به مرکز میلگردها هم باید به صورت استاندارد و دقیق انتخاب شود که معمولا ۳۰۰ میلیمتر است. فاصله خیلی کم میلگردها می‌تواند موجب تداخل در روند ساخت و ساز گردد. فاصله زیاد هم برای نصب آرماتور انتظار مناسب نیست؛ زیرا عملکرد میلگردها را در برابر خمش با مشکل مواجه خواهد ساخت.
استفاده از میلگرد با مشخصات استاندارد تأثیر مهمی بر افزایش استحکام سازه دارد. طول و قطر این مقاطع مهمترین اندازه‌هایی است که باید با دقت انتخاب شوند. طول خیلی زیاد آرماتورهای انتظار، تاثیر بر انتقال بارهای فشاری یا کششی نخواهد داشت. از طرف دیگر، طول خیلی کم آن‌ها هم باعث افزایش تمرکز تنش در سطح درز و شکست بتن خواهد شد. پس اندازه‌ها باید به صورت استاندارد و متعادل انتخاب شوند. بر اساس استاندارد ACI 302.1R، طول و قطر میلگردهای انتظار مورد استفاده در دال‌های بتنی به ضخامت آن‌ها بستگی دارد. جدول زیر ابعاد و اندازه‌های استاندارد آرماتور انتظار برای دال‌های بتنی با ضخامت‌های مختلف را نمایش می‌دهد.
جهت اتصال بخش‌های مختلف ساختمان به راه پله، می توان از میلگرد انتظار استفاده کرد. برای مثال، اتصال راه پله به دیوار و دال مهمترین موارد به کارگیری آرماتور انتظار در راه پله‌ها محسوب می‌شود. اتصال دال به راه پله با استفاده از این میلگردها منجر به انتقال بارهای برشی و خمشی می‌شود. علاوه بر آن، استحکام این بخش مهم در ساختمان‌ها را هم افزایش داده و از شکست و آسیب دیدگی بتن این قسمت‌ها جلوگیری می‌کند. استانداردهای لازم برای استفاده از آرماتور انتظار راه پله هم تا حد زیادی مشابه با این موارد برای دال می‌باشد. زیرا این میلگردها در دال و راه پله با ساختاری تقریبا مشابه به کار گرفته می‌شوند.
این میلگردها در بخش‌های مختلف سازه‌های بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ اما مهمترین کاربرد آن‌ها اتصال درزها است. به طور کلی، بتن‌ریزی بخش‌های مختلف ساختمان باید طوری انجام گیرد که درزی ایجاد نشود. اما ایجاد درز بین فونداسیون و ستون، دال و ستون و یا بین بخش‌هایی که برای پوشش دهی‌شان به حجم زیادی بتن نیاز است، اجتناب ناپذیر می‌باشد. در همین راستا، از میلگرد انتظار استفاده می‌شود. شیوه اتصال این میلگردها در قسمت‌های مختلف سازه اغلب یکسان است.
به منظور متصل کردن دو بخش مختلف ساختمان با آرماتور ریشه، قسمتی از آرماتور را در بخش اول و قسمت دیگر را در بخش دوم قرار می‌دهند. معمولا استفاده از طول میلگرد یکسان در دو قسمت می‌تواند بیشترین کارایی ممکن را ایجاد کند. اما گاه بر اساس استانداردها، ممکن است نیاز باشد طول میلگرد در یک قسمت بیشتر باشد. برخی مواقع هم (مانند اتصال فواندسیون به ستون با این میلگردها) لازم است یک طرف آرماتور خم زده شود تا کارایی بیشتری ایجاد نماید. به هر حال، جهت اتصال آرماتور انتظار باید به طول، قطر و سایر اندازه‌های استاندارد توجه شود.
سحر کوه فر
لیسانس زمین‌شناسی کاربردی، ارشد پترولوژی، سئوکار، نویسنده محتوای وبسایت؛ دارای مقالات تخصصی کنفرانسی و علمی - پژوهشی در زمینۀ زئولیت. علاقه‌مند به سنگ‌ها، فلزات، نفت و گاز و ژنز آن‌ها در زمین و روش‌های اکتشاف آن‌ها؛ حامی زمین و محیط زیست...