علت استفاده از فولاد در بتن چیست؟

در شروع این بخش ابتدا تعریفی از فولاد خواهیم داشت.

فولاد:

آلیاژی از آهن بوده که در اثر سوزاندن کربن آهن خام سفید و هم جوش کردن آن با کمی کربن اضافه نمودن برخی عناصر دیگر بدست می‌آید.

فولاد را به روش‌های ریختن، آهنگری، نوردیدن، کشیدن و پرس کردن شکل می‌دهند.

از مشخصات فولادهای ساختمانی می‌توان به حداقل مقاومت نهایی فولاد، در آزمایش کشش استاندارد اشاره نمود که این مقاومت را با واحد مگاپاسکال و با نماد ST نمایش می‌دهند از جمله فولاد ST37 (عدد ۳۷ معرف مقاومت کششی نهایی فولاد با واحد مگاپاسکال می‌باشد).

فولاد به شکل‌های ورقه یا تسمه، تیر آهن نیمرخ I، نیمرخ ناودانی U، نیمرخ نبشی و غیره در ساختمان مصرف می‌شود که از حوصله بحث این مقاله خارج است.

مسلح نمودن بتن با فولاد، به صورت یک اتفاق ناگهانی انجام نشد بلکه ماحصل تلاش، آزمایش و تجربه تعدادی از معماران و مهندسان قرون گذشته است.

در سال 1848 میلادی لمبوت (Lambot) یک قایق پارویی که با استفاده از شبکه‌های مربع مستطیل شکل آهنی مسلح شده بود ساخت و به این ترتیب اولین سازه بتن مسلح را به وجود آورد.

در قرن بیستم با پیشرفت تحقيقات تحول اساسی در شناخت و بررسی رفتارهای بتن مسلح به وجود آمد و از آن زمان به دلیل دوام بالا، شکل‌پذیری، صرفه اقتصادی و مقاومت در مقابل آتش‌سوزی و استحکام آن بتن مسلح یکی از پرمصرف‌ترین فرآورده‌های ساختمانی به حساب می‌آید.

کانن و وایس در کتاب سیستم مونيير تئوری بتن آرمه را براساس سه اصل بنا نهادند.

این سه اصل که امروزه نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از:

کلیه‌ی نیروهای کششی در یک عضو بتن مسلح توسط فولاد تحمل می‌شود.

انتقال نیرو به میلگرد به وسیله چسبندگی بین بتن و فولاد صورت می‌گیرد (اصل عمل و عکس‌العمل).

اندازه‌ی تغییرات حجمی بتن و فولاد در اثر تغییر درجه حرارت باهم برابرند (به طور تقریبی) از آنجا که بتن دارای مقاومت بالایی در برابر فشار می‌باشد می‌توان از آن برای عضوهای تحت فشار مانند ستون بهره گرفت.

ولی به احتمال زیاد عضو بتنی در طول عمر خود با نیروهای کششی، خمشی، برشی و… مواجه می‌شود که در مقابل این نیروها، اعضای بتنی خالص مقاومت پایینی دارند.

به همین دلیل مهم برای تقویت سازه‌های بتنی و انعطاف‌پذیری به آنها از اعضای فولادی به نام میلگرد در داخل آن بهره می‌گیرند که در این حالت به عضو بتنی ((بتن آرمه)) یا بتن مسلح گفته می‌شود.

از علت مهم استفاده از فولاد در بتن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• بالابردن مقاومت کششی، برشی، پیچشی، خمشی و… در مقاطع بتن آرمه.
• امکان ساخت پوسته‌های مقاوم نازک به وسیله بتن مسلح.
• افزایش دوام بتن.

کاری از گروه آموزشی استوارسازان