میلگرد زیگزاگ که به آن تیرچه زیگزاگ یا خرپا Steel structure rebar truss girder نیز گفته می شود، مجموعه ای پیش ساخته از سه میلگرد آجدار و یک میلگرد ساده است که به شکل خرپا به یکدیگر متصل شده اند. این اتصال می تواند از طریق جوشکاری یا قلاب انجام شده باشد. از میلگرد زیگزاگ در سقف های بتنی و فولادی استفاده می شود.
میلگرد زیگزاک که به آن تیرچه زیگزاگ یا خرپا Steel structure rebar truss girder نیز گفته می شود، از اتصال میلگرد های آجدار A3 با میلگرد ساده به صورت زیگزاک شکل، تولید می گردد. نحوه اتصال این میلگردها عموما به صورت جوشی و گاهی از طریق قلاب کردن، صورت می گیرد. در صنعت ساختمان سازی به این محصول میلگرد عرضی نیز گفته می شود. نشریه های 82.94 و 94 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور، به طور مفصل در خصوص میلگرد زیگزاگ توضیح داده اند. همچنین در استاندارد ملی ایران به شماره 2029 ISIRI ویژگی ها و نحوه آزمون این محصول تشریح شده است.
در صنعت ساختمان سازی گاهی محصولات فلزی به صورت خام و گاهی به صورت محصولی پیش ساخته مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال مصالحی مانند تیر آهن و ستونی صنعتی به همان صورتی که هستند در اجرای ساختمان به کار می روند. حداکثر عملیاتی که بر روی این مصالح انجام می گردد یک برش و جوشکاری ساده می باشد. اما برخی از مصالح هستند که ابتدا می بایست به صورت محصولی پیش ساخته تولید شوند و سپس در ساختمان سازی از آنها بهره‌برداری گردد. نمونه ی این نوع مصالح می توان میلگرد بستر و میلگرد زیگزاگ را نام برد. میلگرد زیگزاگ به خودی خود به عنوان یک عضو با باربری بسیار بالا در ساختمان سازی استفاده میگردد. به دلیل بالا بودن خصیصه باربری میلگرد زیگزاگ از آن در ساخت سقف ها استفاده ی بسیاری صورت میگیرد.
اجزاء تشکیل دهنده میلگرد زیگزاگ
میلگرد زیگزاگ به صورت پیش ساخته تولید شده و در قسمت های گوناگون ساختمانی به کار برده می شود. برای آشنایی بیشتر با میلگرد زیگزاگ اجزاء تشکیل دهنده آن را به صورت جداگانه بررسی می نماییم.
میلگردهای زیرین (عضو کششی)
بخش زیرین میلگرد که در معرض باربریِ اصلی سازه قرار دارد، می بایست توانایی حمل نیروی کششی را داشته باشد. نیروهای کششی در ساختمان در اثر لنگر خمشیِ ناشی از وزن ایجاد می گردند. دو نوع لنگر خمشی در اینجا وجود دارد یکی لنگر خمشی حاصل از وزن خود تیرچه، دیگری لنگر خمشی حاصل از وزن مرده سقف در فاصله محور تا محور دو میلگرد زیگزاگ. بخش زیرین میلگرد زیگزاگ همانند عضو کششی در دیگر مصالح ساختمانی عمل می کند. به عنوان مثال در تیرآهن،جان تیرآهن است که عضو مقاوم در برابر نیروهای کششی به حساب می آید. تصویر شماره 3 بخش های مختلف میلگرد زیگزاگ را نشان می دهد.
میلگرد بالایی
میلگرد بالایی همانند میلگرد های زیرین به دو صورت در باربریِ میلگرد زیگزاگ نقش ایفا می کند. اما در اینجا نیروهای کششی مورد نظر نیستند. نیرویی که در این قسمت مد نظر قرار می گیرد از نوع نیروهای فشاری ناشی از وزن است. ابتدا وزن خود تیرچه زیگزاگ و سپس وزن سقف دو عاملی هستند که بر روی میلگرد بالایی نیرو وارد می کنند. همچنین بخشی از نیروهای فشاری دیگر که در اثر انبساط و انقباض بر روی تیرچه وارد می شود می تواند از طریق میلگرد بالایی خنثی گردد. می توان نقش میلگرد بالایی را همانند بال در تیرآهن در نظر گرفت.
میلگردهای عرضی (زیگزاگ)
میلگرد های عرضی به عنوان عضو مورب در تیرچه حامل بارهای برشی می باشند. نیروهای برشی که در بخشهای مختلف سازه وارد می شوند می توانند باعث از هم گسیختگی بتن و دیگر مصالح بتنی در ساختمان گردند. تیرچه های زیگزاگ با استفاده از میلگردهایی که در عرض به صورت زیگزاگ کار می شوند، این نیروها را به خوبی تحمل می نمایند. همچنین این بخش به کمک میلگرد بالایی در مقابل نیرو های فشاری، همانند یک خرپا مقاومت ایجاد میکند.
ویژگی های ابعادی و ظاهری میلگرد زیگزاگ
از آنجایی که میلگرد زیگزاگ عموما از میلگرد آجدار تولید می گردد می توان مشخصات ظاهر میلگرد آجدار را به عنوان مشخصات ظاهری میلگرد زیگزاگ در نظر گرفت. اما باید توجه داشت قطر میلگرد آجدار مورد استفاده در میلگرد زیگزاگ در دامنه ی بین 6 تا 16 میلیمتر می باشد. همچنین میلگرد های ساده مورد استفاده در میلگرد زیگزاگ عموما قطر 4 میلیمتر دارند.
فاصله ی دو نقطه متوالی جوش داده شده در میلگرد زیگزاگ را یک گام میگویند. ابعاد گام هرچقدر که محاسبه گردد با رواداری 15 میلیمتر در نظر گرفته می شود. حداکثر گام 200 میلیمتر و حداقل زاویه میلگرد ساده به کار رفته در میلگرد زیگزاگ با افق 45 درجه می باشد.
عرض قسمت زیرین تیرچه معمولا از 10 سانتیمتر کمتر نمی شود. به طور اصولی ارتفاع آن را 2.5 برابر عرض تیرچه در نظر می گیرند. در ساده‌ترین حالت زمانی که عرض قسمت زیرین میلگرد زیگزاگ 10 سانتیمتر است ارتفاع آن 25 سانتیمتر در نظر گرفته می شود.
نحوه تولید میلگرد زیگزاگ
روش دستی:
در این روش میلگرد زیگزاگ به کمک نیروی دست تولید می شود. اینکار در کارگاه های ساخت تیرچه به وفور انجام می گردد. در پروژه های ساختمان سازی رایج ابعاد و اندازه های میلگردها، گام ها و طریقه ی جوشکاری به صورت نوعی تقریبا یکسان بوده و همگی با مشخصات ثابتی انجام می گردد. برای تولید میلگرد زیگزاگ به سه میلگرد آجدار و یک میلگرد ساده نیاز است. میلگردهای اجدار ابتدا کنار یکدیگر قرار داده شده و در ابعاد مورد نظر برش داده می شود. سپس میلگرد های آج دار را علامت گذاری نموده، میگرد ساده را خم کاری کرده و برای جوش دادن به میلگرد های آجدار آماده‌سازی می کنند. نقاطی که می بایست جوشکاری گردد حتما باید زنگ زدایی گردد. برای این کار هم بر روی میلگرد آجدار و هم بر روی میلگرد ساده می بایست عملیات برس کاری صورت گیرد. بلافاصله نقطه مورد نظر بر روی میلگرد آجدا قرار گرفته و جوشکاری میگردد. اگر برسکاری انجام شود و مدت زیادی از آن گذشته باشد میلگرد ها مجددا یک لاله اکسیدی بر روی خود تشکیل می دهند لذا بهتر است بلافاصله پس از برسکاری عملیات جوشکاری انجام گردد. علاوه بر عملیات جوشکاری از روش قلاب کردن هم برای اتصال میلگردها به یکدیگر استفاده می شود.
روش مکانیزه:
امروزه برای تولید میلگرد زیگزاک از خط های تولید نیز بهره می گیرند. استفاده از خطوط مکانیزه کیفیت بسیار بالاتری برای میلگرد زیگزاگ تامین می نماید. کلیپ شماره 1، یک خط تولید میلگرد زیگزاگ را نشان می دهد. مزیت های تولید میگلرد زیگزاگ به صورت مکانیزه به شرح ذیل است:
- خم کاری مفتول های میلگردی کاملا یک دست و یکنواخت انجام می گردد.
- ارتفاع میلگرد زیگزاگ کمترین رواداری را خواهد داشت.
- عرض میلگرد زیگزاگ در یک راستا بدون کمترین تغییرات تولید میگردد.
- استفاده از مفتول با قطر بالاتر نیز به راحتی ممکن خواهد بود.
انواع میلگرد زیگزاگ
اصولا تولید خرپاهای میگردی زیگزاگ با هدف ساخت تیرچه با استفاده از میلگرد صورت می گیرد. این کار بدون دخالت دست انجام می گیرد. به این دلیل است که به این محصول میلگرد زیگزاگ گفته می شود. اما در بعضی از پروژه ها گونه های متفاوتی از میلگرد زیگزاگ تولید می گردد. برخی از این میلگردهای زیگزاگ با استفاده از نبشی تولید می گردند. به این صورت که به جای میلگرد زیرین و همچنین میلگرد بالایی از نبشی آهنی استفاده میشود. برخی از میلگردهای زیگزاگی به جای نبشی و یا میگلرد آجدار از تسمه فولادی بهره می گیرند. گاهی ترکیبی از این محصولات استفاده شده و یک میلگرد زیگزاگ تولید می گردد. از دیگر انواع میلگردهای زیگزاگ می توان به نوع منفرد میلگرد زیگزاگ اشاره نمود. همانگونه که از نام این نوع میلگرد زیگزاگ مشخص است تعداد میلگرد زیرین و بالایی میلگرد زیگزاگ یک عدد میلگرد آجدار می باشد. به این نوع میلگرد زیگزاگ تیرچه با جانِ باز نیز گفته می شود. گاهی شکل هندسی میلگرد ساده که در میلگرد زیگزاگ استفاده میگردد متفاوت است .
وزن میلگرد زیگزاگ
| قطر میلگرد بالا mm | قطر میلگرد های پایین mm | قطر زیگزاگ mm | وزن یک متر خرپا kg | |
| قطر میلگرد بالا mm | قطر میلگرد های پایین mm | |||
| 8 | 2*8 | 4.2 | 1.67 | – |
| 8 | 2*8 | 4.7 | 1.79 | 1.92 |
| 8 | 2*10 | 4.7 | 2.24 | 2.36 |
| 8 | 2*12 | 4.7 | 2.78 | 2.90 |
| 10 | 2*8 | 4.7 | 2.01 | 2.14 |
| 10 | 2*10 | 4.7 | 2.46 | 2.59 |
| 10 | 2*12 | 4.7 | 3.00 | 3.12 |
| 12 | 2*10 | 4.7 | 2.73 | 2.85 |
| 12 | 2*12 | 4.7 | 3.27 | 3.40 |
طراحی میلگرد زیگزاگ
طراحی تیرچه میلگرد یا میلگرد زیگزاگ در ترکیب با بتن، شامل ترکیب یکپارچه ای از تیر فلزی با مقاومت بالا همراه با فواصل تقریبا یکسان و بتن درگیر با آن است. برای اجزای پر کننده بین تیرچه ها می توان از قالب های موقت یا دائم مانند بلوک سفالی، بلوک بتنی یا از قطعات سبک استفاده نمود.
منظور از ترکیب میلگرد زیگزاگ با بتن آن است که بال فوقانی و جان تیرچه در بتن محاط بوده و به صورت یکپارچه به عنوان یک مقطع مرکب تی شکل در بتن آرمه عمل می نماید. البته در ظاهر میلگرد زیگزاگ به صورت یک سه ضلعی مشاهده می گردد اما منظور از مقطع تی شکل نحوه بارگذاری نیروها در هنگام قرار گیری تیرچه داخل بتن می باشد.
برای طراحی تیرچه می بایست ضوابطی را در نظر گرفت. این ضوابط بر اساس نشریه 543 به شرح زیر می باشد:
- سیستم تیرچه ای، شامل ترکیبی یکپارچه از تیرچه های متساوی الفاصله که در یک راستا قرار گرفته اند و یا در دو راستای عمود برهم قرار دارند می شود.
- فاصله آزاد تیرچه ها نباید از 75 سانتیمتر بیشتر باشد.
- عرض تیرچه ها نباید کمتر از 10 سانتیمتر و ارتفاع کل آنها نباید بیش از سه و نیم برابر حداقل عرض آنها باشد.
- حداقل فاصله افقی بین دو سطح قائم بلوک های مجاور در طرفین یک تیرچه که در مقابل یکدیگر نصب می شوند، نباید کمتر از 6 و نیم سانتیمتر باشد.
- ضخامت دال بتنی فوقانی نباید از یک دوازدهم فاصله آزاد بین تیرچه ها و نه از پنج سانتیمتر کمتر اختیار شود.
- حداکثردهانه مورد پوشش سقف در جهت طول زیگزاگ با تیرچه های منفرد نباید از 8 متر بیشتر شود. به منظور اطمینان بهتر است تا دهانه مورد پوشش بیشتر از هفت متر نباشد. در صورت وجود سربارهای زیاد و یا دهانه های بیش از هفت متر، از تیرچه های مضاعف استفاده شود.
- سقف های اجرا شده با تیرچه و بلوک، در مورادی که بار یکنواخت روی سقف عمل نماید، عملکرد بسیار مناسبی دارند. در صورت وجود بار منفرد سنگین یا متحرک و یا مرتعش، به کار بردن سقف با میلگرد زیگزاگ توصیه نمی شود.
