میلگرد زیگزاگ یا خرپا؛ از تولید تا کاربرد

میلگرد زیگزاگ یا خرپا، به عنوان یکی از مصالح پرکاربرد فولادی، نقش مهمی را در صنعت ساختمان سازی، به ویژه در ساخت اسکلت های فلزی بازی می کند. اجزای تشکیل دهنده این مقطع فولادی را میلگردهای آجدار و ساده تشکیل می دهند، که  با عملیات جوشکاری به یک دیگر متصل می شوند. البته گهگاه پیش می آید که اتصال بین بخش های تشکیل دهنده میلگرد خرپا، با قلاب کردن آن ها در یک‌دیگر صورت می گیرد. جهت آشنایی بیشتر با میلگرد زیگزاگ، چگونگی تولید و موارد کاربرد آن، آهن ملل را همراهی کنید.

آهن ملل		ویژگی های محصول
۱	نام محصول	میلگرد زیگزاگ (خرپا)
۲	انواع	خرپای تولید شده با نبشی، خرپای تولید شده با تسمه فولادی،خرپا یا زیگزاگ تکی، خرپا یا زیگزاگ دوبل
۳	میلگرد مورد استفاده	میلگرد A1 و A3
۴	اجزای تشکیل دهنده	میلگرد بالایی، میلگرد پایینی یا زیرین، میلگرد عرضی

انواع میلگرد در ساختمان سازی

میلگرد محصولات فولادی رایجی است که به صورت نورد گرم تولید می شود و به طور گسترده در صنعت ساختمان به ویژه برای تقویت بتن استفاده می گردد. میلگرد فولادی بیشتر به عنوان یک وسیله کششی برای تقویت بتن و سایر سازه های بتنی به منظور کمک به نگه داشتن بتن در حالت فشرده استفاده می شود. بتن ماده ای است که در برابر فشار وارده، بسیار قوی عمل می کند، اما عملاً در برابر کشش استحکام آنچنانی ندارد. انواع میلگرد به این منظور طراحی و تولید شده اند تا بدین ترتیب برای هر نوع استفاده ای میلگرد مخصوص داشته باشیم. انواع میلگرد از نظر ظاهر به دسته های اروپایی، فولاد کربن، پوشش اپوکسی، گالوانیزه، فایبرگلاس پلیمر و فولاد ضدزنگ تفکیک می شوند. می توانید برای دریافت اطلاعات بیشتر به مقاله زیر مراجعه نمایید.

میلگرد زیگزاگ چیست؟

میلگرد زیگزاگ از مقاطع تولید شده به وسیله میلگردهای A3 و A1  است که به خاطر شکل زیگزاگی بخش عرضی آن، با این نام شناخته می شود. از این نوع میلگرد که در ساخت و ساز کاربرد فراوانی دارد، برای ساخت خرپا استفاده می‌کنند. میلگرد زیگزاگ به عنوان یک محصول پرکاربرد، نقش قابل توجهی را در استحکام سقف و مقاومت کششی بتن بازی می کند.

اجزای تشکیل دهنده میلگرد زیگزاگ  

به طور کلی برای تولید میلگرد زیگزاگ یا خرپا، معمولا از میلگردهای  A3 و A1 استفاده می کنند. در واقع این مقطع فولادی از سه بخش بالائی، پایینی و عرضی تشکیل می شود. در ادامه به توضیح هر یک از بخش های اشاره شده خواهیم پرداخت.

میلگرد بالایی

بخش بالایی این مقطع را میلگرد A3 تشکیل می دهد. در حقیقت وجود این میلگرد آجدار، نیروی فشار ناشی از وزن خود تیرچه زیگزاگ و وزن وارد شده از طریق سقف را تحمل می کند. لازم به ذکر است که انبساط و انقباض نیز می تواند باعث اعمال فشار بر تیرچه شود. در این وضعیت است که وجود میلگرد بالایی باعث خنثی کردن فشار وارده خواهد شد. این گونه بر می آید که میلگرد بالایی نقش بال های تیرآهن را ایفا می کند.    

میلگرد پایینی یا زیرین

در بخش پایینی خرپا  نیز از دو میلگرد A3 استفاده می شود که توسط میلگردهای زیگزاگ یا هفت و هشتی به میلگرد بالایی متصل می شوند. تحمل نیروهای کششی حاصل از لنگر خمشی و باربری سازه بر عهده ی میلگرد پایینی است؛ به همین دلیل، این بخش از میلگرد زیگزاگ باید استحکام مناسبی داشته باشد.

نقش میلگرد پایینی به عنوان عضو کششی، دقیقا مانند جان تیرآهن است. در واقع اگر این بخش از میلگرد زیگزاگ از خاصیت کشسانی مناسبی برخوردار نباشد، نمی تواند نیروی اولیه باربری را به طور کامل تحمل کند.

میلگرد عرضی

در قسمت عرضی میلگرد زیگزاگ غالبا از میلگردهای ساده (A1) استفاده می شود. میلگردهای این بخش به صورت اریب یا هفت و هشتی نصب می شوند. در حقیقت میلگردهای عرضی نقش اتصال دهنده بخش های بالایی و پایینی را دارند. علت اصلی این طرح زیگزاگ شکل، تحمل نیروهای برشی است.

از نقش‌های میلگرد عرضی در این مقطع فولادی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• انتقال بار به میلگردهای بالا و پایین
• پیوسته نگه داشتن بتن
• جلوگیری از شکستن میلگردهای آجدار

روش تولید میلگرد زیگزاگ

پیش از ارائه هر گونه توضیح راجع به چگونگی تولید میلگرد زیگزاگ، لازم به یادآوری است که روند به کارگیری مقاطع فولادی به دو بخش زیر تقسیم می شود:

• خام
• پیش ساخته

در بخش خام، محصولات فولادی مانند تیرآهن به صورت آماده به مصرف، به محل پروژه انتقال داده می شوند؛ در حقیقت ممکن است این نوع از مقاطع تنها به عملیات برش کاری و جوشکاری نیاز داشته باشند.

برخی محصولات هم هستند مانند میلگرد خرپا که لازم است به دلیل پیچیدگی در ساخت، در کارگاه و به صورت پیش ساخته آماده و به محل پروژه منتقل شوند.

تولید خرپاها به دو صورت دستی و مکانیزه انجام می شود. در ادامه به توضیح هر یک از روش های مذکور خواهیم پرداخت:

روش دستی

در این روش به سه شاخه میلگرد آجدار (A3) و تعدادی میلگرد ساده(A1) برش خورده نیاز است. در مرحله اول، سه میلگرد آجدار را در کنار هم قرار می دهند و با توجه به محل تعیبه، به طول مورد نیاز علامت گذاری می کنند. در ادامه بخش های علامت گذاری شده، با استفاده از دستگاه، برش داده می شوند. اکنون نوبت به میلگردهای عرضی می رسد که به عنوان میلگرد ساده (A1) نقش متصل کننده میلگردهای بالایی به پایینی را بازی می کنند.

در فرایند اتصال اجزاء تشکیل دهنده، دو میلگرد آجدار در پایین و یک میلگرد آجدار در بالا قرار می گیرند. نحوه ی استفاده از میلگردهای عرضی به این شکل است که میلگردهای ساده را در اندازه های مشخص برش می‌دهند؛ سپس آن ها را به صورت V شکل به میلگردهای بالایی و پایینی متصل می کنند.

در روش دستی، اجزای خرپا به دو صورت متصل می شوند:

• جوشکاری
• قلاب کردن

در حالت اول که کاربرد بسیاری دارد، از الکترود و دستگاه جوشکاری جهت اتصال اجزا استفاده می کنند. در حالی که در روش دوم، میلگردهای متصل کننده را کمی بلندتر می گیرند و برای ایجاد اتصال، آن ها را پس از خم کردن به صورت قلاب در می آورند.

در روش دوم، معمولا بخش پایینی که دو میلگرد A3 را به یک دیگر متصل می کند، قلاب می شود. این در حالی است که اتصال بخش بالایی با همان فرایند جوشکاری انجام می گیرد.

معایب استفاده از روش دستی

• صرف زمان زیاد در تولید خرپا
• نیاز به نیروی کار زیاد
• کیفیت پایین تر محصولات تولیدی
• کاهش دیواره میلگرد در محل اتصال

روش مکانیزه

در روش مکانیزه که معمولا در کارخانه های پیشرفته انجام می گیرد، میلگرد خرپا را بدون نیاز به دخالت دست تولید می‌کنند. در واقع برای تولید میلگرد زیگزاگ با روش ماشینی، تنها به یک خط تولید با یک نیروی کار نیاز است.

در این روش، ابتدا میلگردهای طولی را که به صورت کلاف هستند توسط یک دستگاه مخصوص صاف می ‌کنند و تحت کشش قرار می دهند. پس از آن که میلگردهای بالایی و پایینی آماده شدند، میلگردهای عرضی را با دستگاه فشار به صورت V، خم می کنند. در گام بعدی مقاطع به روش الکتریکی و از طریق جوش نقطه ای به هم متصل می شوند. محصولات تولیدی با روش مکانیزه از ابتدا دارای طول های بلند هستند که جهت استفاده، بسته به نیاز و شرایط کار، برش می خورند.

محصول به دست آمده از طریق مکانیزه نسبت به روش دستی، از دقت و کیفیت بسیار بالاتری برخوردار است.

مزایای روش مکانیزه

از مزایای روش مکانیزه در تولید خرپاها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• جلوگیری از کاهش  دیواره میلگرد در محل اتصال
• مقاومت بسیار زیاد میلگرد به دلیل کاهش خطا و همچنین استانداردهای بالا
• کم تر شدن هزینه  ساخت میلگرد زیگزاگ
• یک دست و یکنواخت بودن میلگردهای عرضی خم کاری شده
• امکان استفاده از مفتول هایی با قطر بالاتر
• کوتاه تر شدن زمان پروژه
• عدم شکل گیری گل جوش (مخلوطی از اکسید فلزات و ترکیبات دیگر) که در روش دستی با آن مواجه می شویم.

کاربرد خرپا یا میلگرد زیگزاگ

اولین و اصلی ترین کاربرد میلگرد زیگزاگ در ساخت تیرچه بتنی است. در واقع وجود میلگرد زیگزاگ در تیرچه، از ترک خوردن آن جلوگیری می کند. دیگر این که تیرچه وظیفه تحمل بار مرده سقف سازه را عهده دار خواهد بود. در واقع از میلگرد زیگزاگ به عنوان خرپا، هم در ساختمان های بتنی و هم در اسکلت های فلزی استفاده می شود.

از موارد متعدد کاربرد میلگرد زیگزاگ می توان به استفاده از آن ها در ساخت پل ها، زیرگذرهای شهری و سقف انواع سازه ها مانند انبارها و آشیانه هواپیماها اشاره کرد.

انواع خرپا

• خرپای تولید شده با نبشی: در این نوع خرپا، به جای میلگرد پایین و بالا از نبشی استفاده می شود.
• خرپای تولید شده با تسمه فولادی: در این نوع خرپا نیز تنها در قسمت عرضی از میلگرد استفاده می شود.
• خرپا یا زیگزاگ تکی: در بخش بالایی و پایینی زیگزاگ تکی، تنها یک ردیف میلگرد آجدار وجود دارد.
• خرپا یا زیگزاگ دوبل: بخش بالایی و پایینی خرپای دوبل را دو عدد میلگرد آجدار تشکیل می دهند.

چگونگی محاسبه وزن میلگرد زیگزاگ

در حقیقت بهترین راه برای محاسبه وزن میلگرد خرپا، استفاده از فرمول محاسبه وزن میلگرد است.

برای دستیابی راحت تر به وزن میلگرد زیگزاگ می توان به جداول استاندارد ارائه شده مانند جدول زیر مراجعه کرد:

نحوه محاسبه طول میلگرد خرپا

محاسبه طول میلگردهای خرپا بر اساس استاندارد بین الملل، با استفاده از فرمول های زیر صورت می گیرد:

برای آشنایی بیشتر با این فرمول ها، لازم است نسبت به پارامترها و شاخص های مورد نیاز، آگاهی کامل پیدا کنید:

L: طول آرماتور زیگزاگ

a: ضخامت بتن ریزی سقف

d: ضخامت سقف

c: ضخامت پاشنه تیرچه

h: فاصله آرماتور فشاری تا آرماتور کششی

b: فاصله آرماتور فشاری تا روی بلوک

z: طول هر قسمت مورب آرماتور زیگزاگ

g: گام آرماتور برشی

n: تعداد آرماتور مورب

ضوابط طراحی میلگرد زیگزاگ

• از میلگردهای A3 و A1 در ساخت خرپا استفاده شود.
• فاصله آزاد بین تیرچه ها نباید از ۷۵ سانتی متر بیشتر باشد.
• عرض تیرچه ها، کم تر از ۱۰  سانتی متر و ارتفاع آن ها هم بیش از ۵/۳ برابر حداقل عرض آن ها نباشد.
• قطر میلگرد تولید شده با نورد گرم، کم تر از ۱۰ میلی متر نباشد.
• در شرایطی که بار وارده سنگین یا مرتعش است، از میلگرد زیگزاگ استفاده نشود.
• نسبت به مقاومت آرماتورهای مورد استفاده اطمینان حاصل شود.

عوامل موثر بر قیمت میلگرد زیگزاگ

از عوامل تاثیرگذار بر قیمت میلگرد زیگزاگ می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ابعاد میلگرد زیگزاگ
• برند تولید کننده
• کلیه عوامل موثر بر قیمت میلگرد، مانند نوسانات ارز و عرضه و تقاضا

جمع بندی

در این مقاله، میلگرد زیگزاگ و نحوه ساخت آن مورد بررسی قرار گرفت. این نوع میلگرد به دو صورت دستی و مکانیزه تولید می شود. برای اتصالات اجزای تشکیل دهنده میلگرد خرپا از دو روش جوشکاری و قلاب کردن استفاده می کنند.

از کاربردهای این مقطع فولادی می توان به ساخت تیرچه بتنی و استفاده از آن در ساخت پل ها و سقف انواع سازه ها اشاره کرد.

ابعاد میلگرد زیگزاگ، برند تولید کننده، عرضه و تقاضا و … نیز از عوامل موثر بر قیمت میلگرد زیگزاگ هستند.