میلگرد برشی (Shear reinforcement) به میلگردهای آجدار قطر 6 – 16 میلیمتر گفته می‌شود که با هدف بالا بردن مقاومت بتن در برابر نیروهای برشی، به شکل رکاب‌های عمودی و یا شیب‌دار در ساختمان‌سازی و عمران استفاده می‌شود. آن‌ها از ایجاد ترک‌های مورب در بتن جلوگیری می‌کنند و عمدتاً در نزدیکی و کناره تکیه گاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. آماتورهای برشی را می‌توان به سه شکل اجرا کرد: به صورت قائم در اطراف آرماتورهای کششی، به صورت مورب و به حالت ترکیبی (قائم و خم شده). مقاومتی که در روش مورب ایجاد می‌شود، نسبت به اجرای قائم بیشتر بوده و این میزان در روش ترکیبی از دو روش دیگر بالاتر است. میلگرد برشی در فونداسیون را می‌توان هم به صورت مورب و هم به صورت قائم اجرا کرد. در مورد تیرچه‌ها، روش اجرای قائم برای تنش‌های برشی کوچک و روش مورب برای تنش‌های بزرگتر استفاده می‌شود.
به طور کلی، میلگردهای برشی مستقل از اجرای قائم یا مورب، به صورت تنگ باز و یا تنگ بسته به کار گرفته می‌شوند.
به میلگردهایی که هم راستای نیروهای برشی به کار گرفته می‌شوند تا باعث تقویت بتن و ساختمان در برابر تنش‌های برشی شوند، میلگرد برشی می‌گویند. بتن استحکام خوبی در برابر تنش های فشاری دارد. اما مقاومت کششی پایینی داشته و در برابر تنش‌های برشی نیز آسیب‌پذیر است. بنابراین جهت بهبود استحکام آن در برابر نیروهای کششی، با استفاده از انواع مختلف میلگرد مسلح می‌شود. میلگردهای برشی به صورت اختصاصی برای افزایش مقاومت بتن در برابر نیروهای برشی کاربرد داشته و امکان استفاده از آن‌ها در بخش‌های مختلف سازه بتنی از جمله فوانداسیون، تیر، دال و دیوارهای برشی وجود دارد.
میلگرد برشی به انگلیسی shear reinforcement نامیده می‌شود و به اثر تقویت کننده بتن در برابر نیروی برشی اشاره دارد. این محصول با عنوان میلگرد عرضی هم شناخته شده و نقش قابل توجهی در جلوگیری از ایجاد ترکها و شکستگی‌های مورب در مقاطع بتنی دارد. بر اساس یک چارچوب کلی، میلگردهای برشی با نیروهای برشی هم راستا می‌شوند. برای مثال، میلگردهای عرضی به کار رفته در یک تیر بتنی که هم راستای نیروی از بالا به پایین هستند، به عنوان میلگرد برشی در نظر گرفته می‌شوند. این عضو را می توان در شکل‌های مربع، مستطیل و دایره ساخت و تولید کرد.
به طور کلی، مقاومت بتن در برابر نیروها و تنش‌های برشی کم است و اگر به خوبی با آرماتور مناسب مسلح نشود، احتمال شکستگی آن زیاد است. معمولا مقاطع بتنی در اثر نیروی برشی خالص یا برش و خمش با هم، با یک سری ترک‌های مورب مواجه می‌شوند. در صورتی که مقطع بتنی از جمله تیر، دال یا دیوار به خوبی مقاوم سازی نشده باشد، این ترکها پیشرفت کرده و منجر به شکستگی زودرس بخش مورد نظر و آسیب دیدن کل سازه خواهند شد. میلگرد برشی دقیقا برای جلوگیری از این اتفاق به کار گرفته می‌شود. با مقاومت در برابر باز شدن ترک‌های مورب، از شکستگی مقطع بتنی در محل این ترکها ممانعت می‌کند.
عملکرد میلگردهای برشی به این صورت است که در وهله اول، مانند سایر انواع آرماتور عضو بتنی را مسلح می‌کنند. در نتیجه، مقاومت کششی و استحکام آن را در برابر نیروهای مختلف افزایش می‌دهند. اما نقش ویژه و اختصاصی آن‌ها، انتقال تنش به دو طرف ترک‌های مورب و ایجاد مقاومت در مقابل برش در مقطع بتنی است. در واقع، فلسفه این چارچوب کلی که میلگردهای برشی یا عرضی هم راستا با جهت اعمال نیرو قرار می‌گیرند، ارائه همین نقش مقاومت در برابر باز شدن ترک‌های مورب است. زیرا ترک‌های برشی همیشه در جهت مورب بر اعمال نیرو ایجاد گردیده و زمانی که میلگرد برشی هم در راستای نیرو قرار گیرد، در برابر آن‌ها مقاومت کرده و از پیشرفت شان جلوگیری می‌کند.
با توجه به نحوه عملکرد میلگردهای برشی، امکان استفاده از آن‌ها در بخش‌های مختلف سازه بتنی از جمله ستون، تیر، دیوار برشی، دال‌های بتنی و موارد این چنینی دیگر وجود دارد. برای مثال، این میلگردها به طور معمول در ستون‌های میانی سازه به کار گرفته شده و استحکام آن‌ها را افزایش می‌دهند. هنگام استفاده از آرماتورهای برشی در ستون، نیروهای وارده در دو طرف آن توزیع شده و با ایجاد تعادل، از آسیب دیدگی ستون جلوگیری می‌شود. به این ترتیب، میلگرد برشی از طریق بهبود استحکام ستون‌ها، استحکام کلی سازه را افزایش می‌دهد. در نتیجه، سازه بتنی در برابر نیروهای ناگهانی مانند فشارهای ناشی از بلایای طبیعی همچون سیل و زلزله مقاوم خواهد شد.
همین شرایط برای سایر بخش‌های سازه مانند دیوارهای برشی، دال و تیر بتنی هم وجود دارد. استفاده از میلگردهای برشی مقاومت آن‌ها را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد. البته با توجه به افزایش قیمت میلگرد، این روزها آرماتور برشی در بخش‌های مختلف سازه های بتنی کمتر به کار گرفته می‌شوند. این در حالی است که عدم استفاده از میلگرد برشی، سستی و ضعف سازه را در برابر فشار و ضربه به دنبال دارد. این موضوع بخصوص برای کشور ما که جزء مناطق زلزله خیز است، اهمیت بیشتری دارد. آگاهی از کاربردهای متعدد میلگردهای برشی می‌تواند اهمیت آن‌ها را بهتر نشان دهد. برخی از موارد کاربرد این محصول در ادامه بیان شده است.
آرماتورهای برشی معمولا از میلگردهای آجدار با سایز پایین ساخته می‌شوند. بسته به شکل و نحوه اجرا، این میلگردها را در چند گروه مختلف تقسیم بندی می‌کنند. هر کدام از روش‌های اجرای میلگرد برشی مزایای خود را داشته و بیشتر برای یک سری اعضای خاص بتنی مناسب هستند. به همین خاطر، هنگام استفاده و اجرای آن‌ها در سازه بتنی باید بهترین روش ممکن انتخاب گردد. طبقه بندی آرماتورهای برشی را بر اساس شکل و روش اجرا، به صورت زیر است:
به میلگردهای آجداری که به صورت عمودی در اطرف آرماتورهای کششی (طولی) قرار داده می‌شوند، میلگرد برشی عمودی یا قائم گفته می‌شود. این میلگردها با فاصله مناسب از یکدیگر قرار می‌گیرند تا امکان ایجاد بیشترین مقاومت در برابر نیروها و تنش‌های برشی را داشته باشند. استفاده از آرماتور برشی با فاصله نزدیک به هم نقش قابل توجهی در جلوگیری از ایجاد ترک‌های مورب دارد. بنابراین، تا جایی که از نظر هزینه محدودیت وجود نداشته باشد، می‌توان آن‌ها را به هم نزدیک کرد. از طرف دیگر، فاصله آرماتورهای برشی در نزدیکی تکیه گاه‌ها نسبت به دهانه میانی کمتر است. زیرا معمولا نیروی برشی در نزدیکی تکیه گاه حداکثر است.
میلگردهایی که به عنوان آرماتورهای برشی قائم مورد استفاده قرار می‌گیرند، قطرشان بین ۶ تا ۱۶ میلمتر متغیر است. بسته به مکان استفاده و میزان نیروی برشی، می‌توان از میلگردهای با قطر کمتر یا بیشتر استفاده نمود. از نظر شیوه اجرا هم انتهای آزاد میلگرد برشی عمودی، در ناحیه فشاری تیر به میله‌های لنگر (میله آویز) یا آرماتور فشار متصل می‌شود. بسته به مقدار تنش و نیروی برشی، میلگردهای فشاری ممکن است یک پایه، دو پایه یا چهار پایه باشند. خاموت (میلگرد عرضی) در تیرهای بتنی افقی را می‌توان یک نمونه رایج از میلگردهای برشی عمودی دانست که معمولا به صورت تنگ بسته کار می‌شود.
فونداسیون مهمترین بخش سازه‌های بتنی به شمار می‌آید و باید با رعایت تمامی استانداردهای لازم طراحی و اجرا شود. زیرا تمامی بارهای سازه نهایتا به این بخش و از طریق آن به زمین منتقل خواهند شد. جهت افزایش استحکام پی در سازه‌های بتنی از انواع گوناگون میلگرد استفاده می‌شود. یکی از مهمترین آن‌ها، آرماتورهای عرضی هستند. این آرماتورها، در فونداسیون هم به شکل عمود بر محور آن و هم به صورت مورب به کار گرفته می‌شود. در اکثر موارد، زاویه رایج در حالت مورب ۴۵ درجه است.
همانند سایر بخش‌های سازه، استفاده از میلگرد برشی در فونداسیون هم موجب جلوگیری از ایجاد ترک‌های مورب در آن می‌گردد. همچنین در صورت ایجاد چنین ترک‌هایی، از پیشرفت آن‌ها و شکستگی پی ممانعت خواهد کرد. میزان آرماتور برشی مورد نیاز در این بخش و روش اجرای آن معمولا توسط مهندسین سازه محاسبه و طراحی می‌شود. با توجه به اهمیت بالای فوانداسیون در سازه‌های مختلف، هنگام تهیه میلگردهای برشی برای آن باید به یک سری نکات توجه داشته باشید:
تیرها و تیرچه‌های بتنی از جمله دیگر اعضای سازه محسوب می‌شوند که برای افزایش مقاومت شان از میلگرد برشی استفاده می‌گردد. در این بخش‌ها هم با توجه به تنش و نیروی برشی، می‌توان از روش‌های مختلف اجرای این نمونه میلگرد استفاده کرد. ساده ترین روش اجرای آرماتورهای برشی در تیر و تیرچه بتنی، اجرای قائم است. این شیوه که در پروژه‌های ایران هم بسیار پرکاربرد می‌باشد، بیشتر برای تنش‌های برشی کوچک‌تر کاربرد دارد. اما در مواردی که میزان نیروی برشی بالا باشد، می‌توان از روش اجرای مورب استفاده کرد.
ترکیب میلگردهای برشی عمودی و مورب هم از جمله دیگر روش‌های پرکاربرد مورد استفاده در تیرهای بتنی محسوب می‌شود. این شیوه بیشترین مقاومت را در برابر نیروها و تنش‌های برشی ایجاد کرده و اغلب برای سازه‌هایی که تحت فشار تنش سنگینی هستند، مناسب است. در این روش، میلگرد برشی مورب عمدتا همان میلگردهای طولی تیر یا تیرچه بتنی است که در نزدیکی تکیه گاه خم می‌شوند. زیرا میزان لنگر خمشی در این قسمت پایین بوده و تنش‌های برشی در حداکثر میزان خود قرار دارد.
میزان مقاومت میلگردهای برشی به عوامل گوناگونی بستگی دارد که نوع میلگرد، سایز آن و روش اجرا مهمترین این موارد محسوب می‌شوند. آجِ میلگردهای آجدار، چسبندگی بیشتری در بتن ایجاد کرده و نسبت به میلگردهای ساده مقاومت بالاتری ایجاد می‌کند. پس در صورت استفاده از میلگردهای آجدار، نسبت به نمونه‌های ساده مقاومت بیشتری در برابر نیروها و تنش‌های برشی ایجاد می‌شود. سایز (قطر) میلگرد هم عامل دیگری است که مقاومت میلگرد برشی به صورت مستقیم به آن بستگی دارد.
به طور معمول، میلگردهای مورد استفاده جهت این امر در سایزهای بین ۶ تا ۱۶ میلیمتر انتخاب می‌شوند. هر چه قطر میلگرد بزرگتر شود، مقاومت بیشتری هم در برابر تنش‌ها ایجاد خواهد شد. انتخاب سایز آرماتورهای برشی متناسب با میزان نیروی موجود انجام می‌گیرد. روش اجرا هم در مقاومت نهایی آن‌ها تاثیرگذار است. همانطور که قبلاً گفته شد، امکان اجرا به سه روش قائم، مورب و ترکیبی وجود دارد. اجرای مورب آرماتور، نسبت به اجرای قائم مقاومت بیشتری ایجاد می کند؛ و البته میزان مقاومت در روش ترکیبی از دو روش دیگر بالاتر است. پس بسته به میزان تنش برشی و مقاومت مورد نیاز، می‌توان از روش اجرای قائم، مورب یا ترکیب این دو استفاده نمود.
نقش مهم میلگردهای برشی در کنترل تنش‌های برشی، باعث شده تا از این مقاطع در سازه های اسکلت بتنی استفاده شود. البته این آرماتورها زمانی بهترین کارایی را دارند که اجار و نصب شان، اصولی و صحیح انجام شود. بنابراین، فارق از اینکه در کدام بخش از سازه استفاده شوند یا از چه روشی برای اجرای آن‌ها استفاده گردد، توجه به یک سری نکات الزامی است. از جمله:
میلگردهای مورد استفاده در سازه باید از سلامت کامل برخوردار باشند تا بتوانند مقاومت لازم را ایجاد کنند. از این رو باید از استفاده از آرماتورهای زنگ زده خودداری شود. زیرا میلگردهایی که دچار خوردگی یا درصد بالای زنگ زدگی باشند، مقاومت و استحکام کافی نخواهند داشت. همچنین اگر سطح میلگردها با روغن یا رنگ پوشش داده شده، ابتدا باید این ناخالصی‌ها جدا گردیده و سپس در بتن به کار گرفته شود. زیرا رنگ و روغن میزان چسبندگی میلگرد و بتن را کاهش می‌دهند.
به طور کلی، آرماتورهای عرضی مستقل از اجرای قائم یا مورب، به صورت تنگ باز یا تنگ بسته به کار گرفته می‌شوند. قلاب کردن صحیح آن‌ها در هر دو شکل از اهمیت بالایی برخوردار است. انتهای آرماتورهای برشی باید به یکدیگر یا سایر آرماتورها قلاب شود تا استحکام لازم را داشته باشند. در صورت عدم اتصال مناسب، مقاومت لازم در برابر ضربات و فشار ایجاد نخواهد شد. معمولا زمانی که از آن ها به صورت تنگ بسته استفاده کنیم، قلاب کردن بهتر و راحت‌تر انجام می‌گیرد. اما اگر به شکل تنگ باز به کار گرفته شود، به دقت بیشتری در فرایند قلاب کردن و اتصال آن‌ها به بخش‌های دیگر نیاز است.
همانند سایر نمونه‌های میلگرد، برای نصب و اجرای آرماتورهای برشی هم باید از ابزار آلات مناسب استفاده شود. برای مثال، جهت برش این میلگردها باید قیچی‌های مخصوص برش میلگرد به کار گرفته شود. زیرا استفاده از ابزارهای غیر استاندارد برای این کار، می‌تواند آسیب دیدگی اپراتور یا خراب شدن میلگردها را به دنبال داشته باشد. استفاده از سیم‌های مخصوص آرماتور بندی برای محکم کردن اتصال میلگردهای برشی به سایر آرماتورها هم در برخی مواقع الزامی است.
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...