تاریخچه تولید و کاربرد میلگرد

[rkiahoseyni]

مقدمه:
میلگرد (مخفف میله تقویت کننده) که در صورت جرم گیری به عنوان فولاد تقویت کننده یا فولاد تقویت کننده شناخته می شود، یک میله فولادی است که به عنوان یک وسیله کششی در بتن مسلح و سازه های بنایی مسلح برای تقویت و کمک به بتن تحت کشش استفاده می شود. بتن تحت فشار قوی است، اما مقاومت کششی کمی دارد. میلگرد استحکام کششی سازه را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. سطح میلگرد دارای یک سری دنده ها، خرطوم ها یا فرورفتگی های پیوسته برای تقویت پیوند بهتر با بتن و کاهش خطر لغزش است.

 

میلگردهای رایج:
رایج ترین نوع میلگرد از جنس فولاد کربنی است که معمولاً از میلگردهای گرد نورد گرم با الگوهای تغییر شکل حک شده در سطح آن تشکیل شده است. فولاد و بتن دارای ضرایب انبساط حرارتی مشابهی هستند، بنابراین یک عضو سازه بتنی تقویت شده با فولاد، با تغییر دما، حداقل تنش خمشی را تجربه خواهد کرد.
انواع دیگر میلگردهای قابل دسترس از فولاد ضد زنگ و میلگردهای کامپوزیت ساخته شده از الیاف شیشه، فیبر کربن یا الیاف بازالت هستند. میلگردهای تقویت کننده فولاد کربنی نیز ممکن است با روی یا رزین اپوکسی که برای مقاومت در برابر اثرات خوردگی طراحی شده اند، پوشش داده شوند، به ویژه هنگامی که در محیط های آب شور استفاده می شود. نشان داده شده است که بامبو جایگزین مناسبی برای تقویت فولاد در ساخت و ساز بتن است. این انواع جایگزین معمولاً گران‌تر هستند یا ممکن است خواص مکانیکی کمتری داشته باشند و بنابراین بیشتر در ساخت و سازهای تخصصی یعنی جایی که ویژگی‌های فیزیکی آن‌ها نیاز عملکرد خاصی را برآورده می‌کنند که فولاد کربنی آن را فراهم نمی‌کند، مورد استفاده قرار می‌گیرند، 

تاریخچه:
میله‌های تقویت‌کننده در ساخت بنایی از دوران باستان مورد استفاده قرار می‌گرفتند، به طوری که روم از میله‌های آهنی یا چوبی در ساخت قوس استفاده می‌کرد، بعدها میله‌های آهنی و صفحات لنگر در سراسر اروپای قرون وسطی به‌عنوان وسیله‌ای برای تقویت طاق‌ها، طاق‌ها و گنبدها استفاده شد. 
در طول قرن هجدهم، از میلگرد برای تشکیل لاشه برج کج نویانسک در روسیه استفاده شد که به دستور صنعتگر آکینفی دمیدوف ساخته شد. چدن مورد استفاده برای میلگرد از کیفیت بالایی برخوردار بود و تا به امروز هیچ خوردگی روی میلگردها وجود ندارد. لاشه برج به سقف چادری چدنی آن متصل بود که با یکی از اولین میله های برق شناخته شده تاج گذاری شده بود.
با این حال، تا اواسط قرن 19 بود که میلگرد با تعبیه میله های فولادی در بتن، بیشترین قدرت خود را نشان داد، بنابراین بتن مسلح مدرن تولید شد. چندین نفر در اروپا و آمریکای شمالی در دهه 1850 بتن مسلح ساختند. از جمله جوزف-لوئیس لامبوت فرانسوی، که قایق های بتن آرمه در پاریس (1854) ساخت و تادئوس حیات از ایالات متحده، که تیرهای بتن آرمه را تولید و آزمایش کرد. ژوزف مونیر فرانسوی یکی از برجسته ترین چهره های اختراع و رواج بتن مسلح است. به عنوان یک باغبان فرانسوی، مونیر در سال 1867، قبل از ساخت مخازن و پل های بتن آرمه، گلدان های گل بتن آرمه را به ثبت رساند.
ارنست ال رانسوم، مهندس و معمار انگلیسی که در ایالات متحده کار می کرد، سهم قابل توجهی در توسعه میله های تقویت کننده در ساخت و ساز بتنی داشت. او میلگرد آهنی پیچ خورده را اختراع کرد که در ابتدا هنگام طراحی پیاده روهای خود نگهدار برای سالن ماسونی در استاکتون کالیفرنیا به آن فکر کرد. با این حال، میلگرد پیچ خورده او در ابتدا مورد قدردانی قرار نگرفت و حتی در انجمن فنی کالیفرنیا مورد تمسخر قرار گرفت، جایی که اعضای آن اظهار داشتند که پیچش باعث تضعیف آهن می شود. در سال 1889، رانسوم در ساحل غربی عمدتاً در طراحی پل ها کار کرد. یکی از این پل ها، پل دریاچه آلورد در پارک گلدن گیت سانفرانسیسکو، اولین پل بتن مسلح ساخته شده در ایالات متحده بود. او در این سازه از میلگرد تابیده استفاده کرد. 
در همان زمان که رانسوم در حال اختراع میلگرد فولادی پیچ خورده بود، ترنر در حال طراحی «سیستم قارچی» خود از دال‌های کف بتن مسلح با میله‌های گرد صاف بود و جولیوس کان در حال آزمایش یک میلگرد نورد شده به شکل الماس با فلنج‌های صفحه تخت با زاویه ۴۵ درجه به سمت بالا بود (در سال ۱۹۰۲ ثبت اختراع). 

تاریخچه تشکیل استانداردهای تولید:
کان پیش‌بینی کرد که تیرهای بتنی با این سیستم تقویت‌کننده مانند خرپا وارن خم می‌شوند و همچنین این میلگرد را به عنوان آرماتور برشی می‌دانستند. سیستم تقویت کننده کان در تیرها، تیرچه ها و ستون های بتنی ساخته شده بود. این سیستم توسط معاصران مهندسی کان مورد انتقاد قرار گرفت: ترنر اعتراضات شدیدی را به این سیستم ابراز کرد زیرا می‌تواند باعث شکست فاجعه‌بار سازه‌های بتنی شود. او این ایده را رد کرد که سیستم تقویت کننده کان در تیرهای بتنی به عنوان یک خرپا وارن عمل می کند و همچنین خاطرنشان کرد که این سیستم مقدار کافی تقویت تنش برشی را در انتهای تیرهای تکیه گاه ساده، جایی که تنش برشی بیشترین میزان را دارد، ارائه نمی کند. . علاوه بر این، ترنر هشدار داد که سیستم کان می تواند منجر به شکست شکننده شود زیرا در تیرهای ستون ها تقویت طولی ندارد.
این نوع شکست در فروپاشی جزئی هتل بیکسبی در لانگ بیچ، کالیفرنیا و فروریختن کلی ساختمان ایستمن کداک در روچستر، نیویورک، هر دو در طول ساخت و ساز در سال 1906 آشکار شد. کار با کیفیت پایین با افزایش تقاضا برای استانداردسازی ساخت و ساز، سیستم های تقویت کننده ابتکاری مانند Kahn به نفع سیستم های تقویت کننده بتن که امروزه دیده می شود، کنار گذاشته شدند.
الزامات تغییر شکل در آرماتور میله های فولادی تا حدود سال 1950 در ساخت و ساز ایالات متحده استاندارد نشده بود. الزامات مدرن برای تغییر شکل در "مشخصات آزمایشی برای تغییر شکل میله های فولادی تغییر شکل یافته برای تقویت بتن"، ASTM A305-47T ایجاد شد. متعاقباً، تغییراتی ایجاد شد که باعث افزایش ارتفاع دنده و کاهش فاصله دنده‌ها برای اندازه‌های خاص میله‌ها شد، و صلاحیت "آزمایشی" با صدور استاندارد به روز شده ASTM A305-49 در سال 1949 حذف شد. الزامات تغییر شکل موجود در مشخصات فعلی فولاد شامل تقویت‌کننده‌های میله‌ای، مانند ASTM A615 و ASTM A706، در میان دیگران، همان مواردی هستند که در ASTM A305-49 مشخص شده‌اند.

گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی