اگر فونداسیون را ستون فقرات بنا بدانیم، میلگردهای به‌کاررفته در آن به‌نوعی همان اعصاب و عضلات این اسکلت هستند. محاسبه میلگرد فونداسیون یکی از مهم‌ترین مراحل در طراحی و اجرای سازه‌های بتنی، به‌ویژه در پروژه‌های عمرانی مقاوم‌سازی است. انتخاب میزان دقیق آرماتور، نه‌تنها از نظر فنی اهمیت دارد، بلکه بر ایمنی، دوام و هزینه‌های ساخت نیز تأثیر مستقیم می‌گذارد. برای پایدار و مطمئن بودن ساختمان باید فونداسیونی طراحی شود که با نوع خاک، نوع سازه و منطقه جغرافیایی مطابقت کامل داشته باشد.
در این مطلب، با نگاهی علمی و کاربردی، به بررسی عوامل مؤثر بر میزان مصرف میلگرد، جدول‌های مرجع و نکات اجرایی مهم می‌پردازیم.
جدول مصرف میلگرد بر اساس نوع فونداسیون
میزان آرماتور مصرفی در فونداسیون به‌طور مستقیم به نوع فونداسیونی بستگی دارد که در طراحی سازه در نظر گرفته می‌شود. هر نوع فونداسیون بسته به ساختار، عمق اجرا و رفتار سازه‌ای، نیاز متفاوتی به میلگرد دارد. فونداسیون سطحی متداول‌ترین نوع پی در ساختمان‌سازی شهری است. این نوع فونداسیون شامل پی منفرد، نواری، مرکب، شبکه‌ای و گسترده (رادیه) می‌شود. در این میان، پی منفرد برای بارهای سبک طراحی می‌گردد و میزان میلگرد مصرفی آن حدود 30 تا 50 کیلوگرم بر مترمربع است. پی نواری به‌صورت پیوسته زیر دیوارها یا چند ستون اجرا می‌شود و معمولاً به بین 40 تا 60 کیلوگرم میلگرد در هر مترمربع نیاز دارد.
برای سازه‌های سنگین‌تر یا زمین‌هایی با خاک‌های ضعیف، پی گسترده استفاده می‌شود. این نوع فونداسیون سطح زیادی را پوشش می‌دهد و به‌طور متوسط به 80 تا 120 کیلوگرم آرماتور در هر مترمربع نیاز دارد. در مقابل، فونداسیون عمیق؛ مانند فونداسیون شمعی در مواردی کاربرد دارد که خاک زیرین ظرفیت باربری کمی داشته باشد. در این حالت، میزان مصرف مقاطع فولادی به قطر، طول و تعداد شمع‌ها بستگی دارد.
در جدول زیر، مقادیر تقریبی مصرف میلگرد برای پی‌های متداول آورده شده است. این مقادیر ممکن است بسته به شرایط پروژه، نقشه سازه و موقعیت جغرافیایی تغییر کنند.
| نوع فونداسیون | مصرف میلگرد (kg/m2) |
| پی منفرد | 30 تا 50 |
| پی نواری | 40 تا 60 |
| پی گسترده | 80 تا 120 |
| فونداسیون شمعی | وابسته به طراحی |
عوامل مؤثر بر میزان میلگرد مصرفی در فونداسیون
محاسبه میلگرد فونداسیون تنها به تعداد طبقات ساختمان یا مساحت زمین بستگی ندارد، بلکه عوامل زیادی در برآورد این مهم نقش دارند. برای مثال، نوع خاک محل پروژه در انتخاب نوع و میزان مناسب آرماتور مورد استفاده در اجرای اصولی فونداسیون بسیار مهم است. خاک سست به فونداسیون قوی‌تری نیاز دارد. همچنین، بار زنده و مرده سازه شامل وزن تجهیزات، مصالح و نیروهای وارد بر ساختمان نیز میزان مقاطع فولادی در فونداسیون را تعیین می‌کنند. از دیگر عوامل مؤثر بر میزان آرماتور می‌توان به شکل هندسی فونداسیون (مستطیل، مربعی، دایره‌ای یا ترکیبی) اشاره کرد.
موقعیت جغرافیایی و اقلیمی مانند بادهای شدید، بارش برف و زلزله نیز بر مقدار آرماتور مصرفی در طراحی پی ساختمان تأثیر می‌گذارند. نوع سازه و کاربرد آن (مسکونی، تجاری، صنعتی یا آموزشی) هم از عوامل مهم و مؤثر بر محاسبه میزان آرماتور فونداسیون هستند. برای تخمین بهتر این موضوع که برای هر متر فونداسیون چقدر میلگرد لازم دارد، برخی کارشناسان از فرمول‌های سرانگشتی استفاده می‌کنند. برای مثال، در طراحی و اجرای فونداسیون گسترده ممکن است به حدود 80 تا 100 کیلوگرم میلگرد به ازای هر مترمربع نیاز باشد.
استفاده از میلگردهای با سایز بزرگتر (14 و 16) در مناطق زلزله خیز
در مناطق زلزله‌خیز، استفاده از میلگردهایی با سایز بزرگتر (14 و 16 میلی‌متر و بیشتر) رایج‌تر است. این مقاطع فولادی، مقاومت و استحکام سازه‌ها را در مقابل نیروهای جانبی ناشی از زلزله افزایش می‌دهند. آرماتورهای سایز بالا معمولاً به‌عنوان آرماتورهای طولی و عرضی در ستون‌ها، تیرها، دیوارهای برشی و فونداسیون استفاده می‌شوند. این اقدام، به جذب بهتر انرژی لرزه‌ای و کاهش احتمال تخریب ساختمان منجر خواهد شد. از مهم‌ترین دلایل استفاده از این نوع میلگردها در مناطق زلزله‌خیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- افزایش مقاومت خمشی و برشی: میلگردهایی که سایز بزرگ‌تری دارند، از سطح مقطع بزرگ‌تری برخوردار هستند. این مقاطع فولادی مقاومت خمشی و برشی سازه را در برابر نیروهای جانبی زلزله افزایش می‌دهند.
- افزایش توان جذب انرژی: در سازه‌هایی که از میلگردهای بزرگتر برای ساخت آن‌ها استفاده شده است، قدرت جذب انرژی در هنگام زلزله بیشتر است. در واقع، مقاطع فولادی سایز بزرگ از آسیب‌های جدی به ساختمان جلوگیری می‌کنند.
- بهبود قابلیت شکل‌پذیری سازه: میلگردهای به‌کاررفته در بخش‌های مختلف ساختمان، به‌ویژه در ستون‌ها، به افزایش شکل‌پذیری سازه کمک می‌کنند. منظور از شکل‌پذیری، توانایی سازه برای تحمل تغییر شکل‌های زیادی سازه بدون ازدست‌دادن مقاومت است.
- کاهش احتمال شکست ترد سازه: میلگردهای بزرگتر، رفتار سازه را از شکست ناگهانی به شکست کنترل‌شده و ایمن‌تر تبدیل می‌کنند. البته این مهم به شرطی محقق می‌شود که آرماتورها کیفیت بالایی داشته باشند.
- رعایت الزامات آیین‌نامه‌های فنی: بسیاری از آیین‌نامه‌های ساختمانی، در بسیاری از کشورها، استفاده از میلگردهایی با سایز مشخص را برای ساختمان‌های واقع در مناطق زلزله‌خیز الزامی کرده‌اند. همچنین، این آیین‌نامه‌ها حداقل تعداد میلگرد در بخش‌های مختلف ساختمان را نیز تعیین می‌کنند.
سخن پایانی
محاسبه میلگرد فونداسیون فرایندی است که به‌دقت مهندسی، تجربه اجرایی و استفاده از مصالح باکیفیت نیاز دارد. پیشنهاد می‌شود که پیش از شروع عملیات، با مشاوران فنی با تجربه مشورت کنید. همچنین می‌توانید با استفاده از منابع معتبری همچون آهن پخش، از قیمت آهن امروز مطلع شوید و نوع میلگرد مورد نیاز خود را بررسی نمایید. این اقدامات باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها و افزایش ایمنی ساختمان خواهند شد.
