۱۳۹۰ مرداد ۲۷, پنجشنبه

بتن آرمه

از: دانشنامۀ آریانا


فهرست مندرجات

[بتن][میلگرد]


بتن آرمه (به انگلیسی: Reinforced concrete)، به بتن مسلح شده با میلگرد (آرماتور یا سیخ گول) اطلاق می‌شود[۱]. هدف اصلی استفاده از بتن آرمه واگذاری نیروهای کششی بوجود آمده در بتن به میلگردهاست تا بدین طریق نیروهای کششی به بتن وارد نشده و سبب ترک خوردگی و در نهایت پکیدن بتن نشود. مقاومت کششی بتن ٠/۱ برابر مقاومت فشاری آن است.


[] واژه‌شناسی

بتن آرمه یا بتن مسلح در واقع برگردان اصطلاح آلمانی "Stahlbeton" به زبان فارسی توسط ایرانیان است که در افغانستان آن را کانکریت مسلح می‌گویند که این هم ترجمه‌ی اصطلاح "Reinforced concrete" از زبان انگلیسی است.

نباید از نظر دور داشت که بتن (Beton) واژۀ آلمانی است و آرماتور (میلگرد) واژۀ روسی (Арматура = железобетон)؛ این دو اصطلاح خارجی در زبان فارسی ایرانیان راه یافته و از ترکیب آن "بتن آرمه" ساخته شده است.


[] پیشینۀ تاریخی

هر چند بشر از دیرباز با کاربرد سیمان (سمنت) و بتن غیر مسلح آشنا بوده است؛ اما پیشینه‌ی استفاده از بتن مسلح به‌سال ۱٨۵٠ میلادی بر می‌گردد که جوزف لامبوت فرانسوی یک قایق بتنی را که با شبکه‌ای از سیم‌های موازی مسلح شده بود، تولید کرد. با این حال، اختراع بتن آرمه معمولاً به جوزف مونیر فرانسوی نسبت داده می‌شود. وی در سال ۱٨٦٧، ابداع ساخت حوضچه‌ها و مخازن بتنی مسلح به شبکه‌ای از سیم آهنی را برای خود ثبت نمود. از آن به بعد مونیر تا سال ۱٨٨۱، موارد متعددی از کاربرد بتن مسلح را از جمله در ساخت لوله‌ها و تانک‌ها، صفحات و دال‌های مسطح، پل‌های عابر پیاده، قوس‌ها، ساختمان‌ها و اجزای رابط خطوط آهن به‌نام خود به ثبت رساند. با این وجود گفته می‌شود که وی دانش مربوط به رفتار بتن آرمه و یا روش مناسب جهت محاسبات طراحی را نداشته است.

در آمریکا، ویلیام وارد، نخستین ساختمان بتن آرمه را در سال ۱٨٧۵ در نیویورک بنا نمود. همچنین، تادیوس هیات، که در ابتدا یک وکیل بود، در دهه ۱٨۵٠ تجربیاتی را در مورد تیر بتن آرمه انجام داد. وی میله‌های آهنی را در ناحیه کششی تیر قرار داد و در نزدیکی تکیه‌گاه آن را به طرف بالا خم کرده و در ناحیه فشاری محار نمود. او هم‌چنین میله‌های قائمی را در نزدیکی تکیه‌گاه‌ها برای تحمل برش به‌کار برد. هیات در سال ۱٨٧٧ یک کتاب ٢٨ صفحه‌ای در ارتباط با موضوع تحقیقات خود منتشر کرد.

هم‌چنین رانسام در دهه ۱٨٧٠ در شهر سانفرانسیسکو مواردی از استفاده از بتن آرمه تجربه کرد. وی در سال ۱٨٨۴، استفاده از میله‌های آجدار را با پیچاندن میله‌هایی با سطح مقطع مربعی و به‌منظور فراهم نمودن چسبندگی بهتر بین فولاد و بتن، به‌نام خود ثبت نمود. هم‌چنین وی در سال ۱٨۹٠، ساختمان یک موزۀ دو طبقه به طول ۹۵ متر را به‌صورت بتن آرمه بنا کرد. این ساختمان در زلزله سال ۱۹٠٦ سانفرانسیسکو و نیز در آتش‌سوزی متعاقب این زلزله، آسیب جزئی دید که این عملکرد و نیز عملکرد مناسب سایر ساختمان‌های بتن آرمه در آن زلزله و آتش‌سوزی متعاقب، منجر به اقبال عمومی به این مصالح جدید ساختمان‌سازی گردید.

در سال ۱۹٠٣، تشکیل یک کمیته مشترک از نمایندگان سازمان‌های علاقه‌مند در زمینه بتن آرمه در آمریکا، نقطه شروعی برای همگانی کردن دانش طراحی بتن آرمه بود. از آن به بعد در دهه اول قرن بیستم، آزماشات متعددی توسط دانشمندان در آمریکا و اروپا جهت تعیین مقاومت فشاری بتن، و مدول الاستیسیته بتن انجام گرفت. از سال ۱۹۱٦ تا ۱۹٣۵، بیشتر تحقیقات بر ستون‌های بتن آرمه با بار خارج از محور، شالوده بتن آرمه و نیز مقاومت نهایی تیرها بیشتر مورد توجه محققان قرار گرفت.

از آن به بعد و تاکنون تحقیقات بسیار زیادی در زمینه رفتار قطعات و سازه‌های بتن آرمه انجام گرفته است. هزاران رساله کارشناسی ارشد و دکترا در این زمینه در دهه‌های اخیر به رشته تحریر در آمده است. با این وجود، هنوز هم ناشناخته‌های فراوانی در زمینه رفتار اجزای بتن آرمه وجود دارد. از همین رو در حال حاضر نیز بسیاری از تحقیقات زنده‌ی دانشگاه‌های معتبر و مراکز تحقیقاتی دنیا در زمینه اجزاء و قطعات بتن آرمه معطوف می‌کردد.


[] مزایا و معایب بتن آرمه

مصالح مختلفی مثل فولاد، چوب، مصالح بنایی و بتن ممکن است به عنوان گزینه‌هایی برای ساخت یک بنا مطرح باشند. این گزینه‌ها برای بسیاری از سازه‌های متداول وجود دارند؛ اگر چه در ساخت اسکلت سازه‌های بلند، ممکن است به فولاد و بتن محدود گردند. با این وجود امروزه بتن آرمه به‌عنوان یک گزینه قابل اعتماد برای ساخت بسیاری از سازه‌های کوچک و بزرگ محسوب می‌گردد؛ به‌طوری که شاید بتوان از آن به‌عنوان مهم‌ترین ماده ساختمانی موجود با کاربردی فراگیر در تمام دنیا نام برد.

امروزه بسیاری از ساختمان‌های کوچک و بزرگ، پل‌ها، سد‌ها، تونل‌ها، کانال‌ها، مخازن و تانک‌ها، دیوارهای حائل، لوله‌ها و روسازی‌ها از بتن آرمه ساخته می‌شود. موفقیت قابل توجه بتن آرمه نسبت به سایر مصالح ساختمانی و به‌خصوص فولاد در کاربرد فراگیر آن را می‌توان مرهون موارد زیر دانست:

    ۱- بتن مقاومت فشاری قابل قبولی در مقایسه با بسیاری از مصالح ساختمانی دیگر دارد.

    ٢-تمامی اجزای تشکیل‌دهنده بتن (به جز سیمان) به‌عنوان مصالح محلی و ارزان قیمت محسوب می‌شوند. تقریباً در همه‌جا می‌توان آب، ماسه و شن را از فواصل نزدیک به محل بتن‌ریزی حمل نمود که این مسأله منجر به سهولت و رغبت بیشتر به بتن، و ارزان‌تر تمام‌شدن آن خواهد شد.

    ٣-بتن را می‌توان به سهولت به هر شکل دلخواه در آورد. با ساختن قالب مناسب، تقریباً هرگونه مقطع سازه‌ای و شکل معماری را می‌توان از بتن آرمه تولید نمود. در مقابل، مقاطع فولادی در ابعاد مشخص و در کارخانه تولید می‌شوند و تولید مقطع خاص از مصالح فولادی گاه مشکل و یا غیر ممکن خواهد بود.

    ۴- بتن مقاومت بسیار خوبی در مقابل آتش دارد. یک ساختمان بتن آرمه می‌تواند ساعت‌ها در مقابل آتش‌سوزی‌های مهیب مقاومت کند، بدون آن‌که فرو ریزد. این مسأله فرصت کافی برای مهار آتش و نیز تخلیه ساختمان از نفرات و اموال را فراهم می‌کند. در مقابل یک ساختمان فولادی در برابر آتش‌سوزی کاملا ضعیف خواهد بود. فروریزی برج‌های دوقلوی نیویورک که در واقعه ۱۱ سپتامبر سال ٢٠٠۱ مورد حمله قرار گرفتند، به دلیل اسکلت فولادی آن‌ها بود. چنانچه این برج‌ها از مصالح بتن آرمه ساخته شده بودند، جان هزاران انسان و نیز میلیون‌ها دلار ثروت موجود در آن‌ها حفظ می‌شد. [اما طبق مشخصات فنی، اگر ارتفاع ساختمان از یک حد معین بیشتر گردد، به سبب افزایش حجم سازه‌های بتنی، ساخت آن‌ها از بتن آرمه امکان‌پذیر نیست.]

    ۵-بتن هم‌چنین مقاومت خوبی در مقابل رطوبت و آب دارد. اگر آب در تماس با بتن، حاوی بعضی از یون‌ها از قبیل یون سولفات و یا یون کلرور نباشد، برای بتن و حتی میلگرد‌های موجود در بتن، مشکلی ایجاد نمی‌کند.

    ٦- اجزای بتن آرمه از صلبیت بالایی برخوردار هستند. به‌همین دلیل معمولا ساکنان یک ساختمان بتن آرمه در هنگام وزش شدید باد و یا تحرک زیاد همسایگان، لرزه‌ای را احساس نمی‌کنند و آرامش آن‌ها حفظ می‌شود.

    ٧- اجزای بتنی در مقایسه با سازه فولادی به‌صورت ذاتی به محافظت و نگهداری کمتری نیاز دارند. به‌خصوص اگر بتن‌ریزی به‌صورت متراکم انجام گرفته باشد و در قسمت‌های در تماس با هوا از بتن هوادار استفاده شده باشد، پس از شروع بهره‌برداری از سازه‌ی بتن آرمه تقریباً نیاز به مراقبت جدی ندارد.

    ٨- بتن در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی، عمر بهره‌دهی بسیار طولانی دارد. تحت شرایط مشخص، یک سازه بتن آرمه می‌تواند برای همیشه بدون کاهش در ظرفیت باربری مورد استفاده قرار گیرد. این مسأله مبتنی بر این واقعیت است که بتن در طول زمان نه تنها کاهش مقاومت ندارد، بلکه با گذشت طولانی زمان با تحکیم بیشتر سیمان، افزایش مقاومت نیز داشت. با این وجود، تاثیر عوامل مخرب محیطی و یون‌های مهاجم ممکن است دوام بتن را در طول زمان به مخاطره بیندازد.

    ۹- بتن در بعضی از اجزای سازه‌ای نظیر پی‌ها، دیواره‌های زیر زمین و شمع‌ها، به‌عنوان تنها گزینه اقتصادی محسوب می‌شود.

    ۱٠- اجرای بتن و سازه‌ی بتن آرمه در مقایسه با سایر مصالح نظیر فولاد و یا حتی چوب، نیاز به نیروهای اجرایی و کارگران با مهارت بالا ندارد.[٢]



[٣]
[۴]
[۵]
[٦]
[٧]
[٨]
[۹]
[۱٠]
[۱۱]
[۱٢]
[۱٣]
[۱۴]
[۱۵]
[۱٦]
[۱٧]
[۱٨]
[۱۹]
[٢٠]


[] يادداشت‌ها

يادداشت ۱: اين مقاله برای دانش‌نامه‌ی آريانا توسط مهدیزاده کابلی برشتۀ تحرير درآمده است.
يادداشت ٢: در فصل دوم کتاب "Reinforced Concrete: Design Theory and Examples"، نوشته‌ی Parb Bhatt، Thomas J. MacGinley و Ban Seng Choo، چاپ سوم، لندن و نیویورک: انتشارات E&FN Spon، صفحۀ ۹، دربارۀ تعریف بتن آرمه چنین آمده است
Reinforced concrete is a composite material of steel bars embedded in a hardened concrete matrix; concrete, assisted by the steel, carries the compressive forces, while steel resists tensile force. Concrete itself is a composite material. The dry mix consists of cement and coarse and fine aggregates into the concrete matrix; the concrete matrix sticks or bonds onto the reinforcing bars.



[] پيوست‌ها

پيوست ۱:
پيوست ٢:
پيوست ۳:
پيوست ۴:
پيوست ۵:
پيوست ۶:



[] پی‌نوشت‌ها

[۱]- در زبان آلمانی به میلگرد "Bewehrungsstahl" یا "Betonstahl" و هم‌چنین "Moniereisen" یا "Armierungseisen" گفته می‌شود.
[٢]-
[٣]-
[۴]-
[۵]-
[٦]-
[٧]-
[٨]-
[۹]-
[۱٠]-
[۱۱]-
[۱٢]-
[۱٣]-
[۱۴]-
[۱۵]-
[۱٦]-
[۱٧]-
[۱٨]-
[۱۹]-
[٢٠]-



[] جُستارهای وابسته







[] سرچشمه‌ها








[] پيوند به بیرون

[1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20]