میلگرد ممان منفی چیست؟ همه چیز درباره کاربرد و نصب آن

تعریف میلگرد ممان منفی

میلگرد ممان منفی (Negative Moment Rebar) به آرماتورهایی گفته می‌شود که در قسمت بالای تیر یا دال بتنی و در مجاورت تکیه‌گاه‌ها قرار می‌گیرند.
هدف از اجرای این میلگردها، افزایش مقاومت کششی در ناحیه بالایی عضو است، جایی که بتن در اثر بارگذاری دچار کشش و احتمال ترک‌خوردگی می‌شود.

به زبان ساده، در محل تکیه‌گاه تیر، سطح بالایی تیر کشیده می‌شود. از آن‌جایی که بتن در کشش ضعیف است، میلگردهای ممان منفی نقش حیاتی در مقابله با این نیرو ایفا می‌کنند.

مفهوم ممان منفی در سازه‌های بتنی

در سازه‌های بتنی تحت بارگذاری، دو نوع ممان خمشی ایجاد می‌شود:

• ممان مثبت: در وسط دهانه تیر ایجاد می‌شود؛ کشش در پایین تیر است.

• ممان منفی: در بالای تکیه‌گاه‌ها ایجاد می‌شود؛ کشش در بالای تیر است.

در نتیجه، برای مقابله با ممان منفی، میلگردها باید در بالای تیر و روی تکیه‌گاه‌ها قرار گیرند تا مقاومت خمشی و پایداری تیر تضمین شود.

تفاوت ممان مثبت و ممان منفی

نقش میلگرد ممان منفی در کنترل ترک‌های بتن

ترک‌های بالای تیر و دال معمولاً ناشی از خمش منفی در محل تکیه‌گاه هستند.
میلگرد ممان منفی با قرارگیری در بخش فوقانی، باعث:

• کاهش ترک‌های ناشی از کشش،

• جلوگیری از نفوذ آب و رطوبت به داخل بتن،

• افزایش دوام و طول عمر سازه،
  می‌شود.

اگر این میلگردها حذف یا اشتباه اجرا شوند، ترک‌های خطرناک در بالای تیر ایجاد شده و در درازمدت موجب خوردگی آرماتور و کاهش مقاومت خمشی خواهد شد.

محل قرارگیری میلگرد ممان منفی در تیر و دال

در تیرهای بتنی، میلگردهای ممان منفی در بالای تکیه‌گاه‌ها و تا حدود ¼ دهانه مجاور ادامه دارند.
در دال‌های پیوسته، این میلگردها در بخش فوقانی دال و در نزدیکی دیوارها یا تیرهای تکیه‌گاهی نصب می‌شوند.

در سقف‌های تیرچه بلوک، میلگرد ممان منفی روی بلوک‌ها و در امتداد تیرچه‌ها قرار می‌گیرد.

انواع میلگرد ممان منفی از نظر موقعیت و عملکرد

1. میلگرد ممان منفی تیر پیوسته: بین دو دهانه مجاور، بر روی تکیه‌گاه مشترک اجرا می‌شود.

2. میلگرد ممان منفی در دال یک‌طرفه: در امتداد کوتاه‌ترین دهانه، در ناحیه تکیه‌گاه‌ها قرار دارد.

3. میلگرد ممان منفی در دال دوطرفه: در محل تقاطع دو دهانه برای کنترل ترک‌های متقاطع استفاده می‌شود.

4. میلگرد ممان منفی در سقف تیرچه بلوک: روی تیرچه‌ها، دقیقاً در محل تکیه‌گاه میانی اجرا می‌شود.

5. میلگرد ممان منفی در سقف وافل: در لایه فوقانی شبکه وافل اجرا شده و از خمش موضعی جلوگیری می‌کند.

ضوابط و استانداردهای طراحی میلگرد ممان منفی

بر اساس آیین‌نامه بتن ایران (آبا) و مبحث ۹ مقررات ملی ساختمان:

• مقدار میلگرد کششی نباید کمتر از ۰.۲۴√(f’c/fy) درصد سطح مقطع بتن باشد.

• طول مهاری باید حداقل ۴۰ تا ۵۰ برابر قطر میلگرد باشد.

• میلگردهای ممان منفی باید با میلگردهای مثبت همپوشانی کافی داشته باشند.

• در دال‌ها و تیرچه‌ها، کاور میلگرد بالایی حداقل ۲٫۵ سانتی‌متر الزامی است.

نحوه اجرای میلگرد ممان منفی در سقف‌ها

۱. مطالعه نقشه آرماتوربندی و تعیین محل دقیق میلگردها.
۲. نصب اسپیسرهای مناسب برای حفظ کاور بالایی بتن.
۳. چیدمان میلگردهای بالایی طبق نقشه و رعایت فواصل استاندارد.
۴. گره‌زنی با سیم آرماتوربندی نرم برای جلوگیری از لغزش.
۵. کنترل طول همپوشانی و مهار میلگردها در محل اتصال به تیرها.

نحوه نصب میلگرد ممان منفی در تیرچه بلوک و دال

در سقف تیرچه بلوک، میلگرد ممان منفی معمولاً در بالای تیرچه‌ها در محل تکیه‌گاه میانی قرار داده می‌شود.
در دال‌های بتنی و وافل، این میلگردها بخشی از شبکه فوقانی آرماتور هستند و معمولاً در محل اتصال به تیرها خم می‌شوند تا پیوستگی کامل حاصل شود.

طول مهاری و فواصل مناسب برای آرماتور ممان منفی

• طول مهاری: حداقل ۴۰ تا ۵۰ برابر قطر میلگرد. برای میلگرد ۱۲ میلی‌متر، حدود ۵۰ تا ۶۰ سانتی‌متر.

• فاصله میلگردها: معمولاً ۱۵ تا ۲۰ سانتی‌متر، بسته به ضخامت دال یا عرض تیر.

• پوشش بتن (کاور): در بخش فوقانی دال‌ها حداقل ۲٫۵ سانتی‌متر و در تیرها ۳ سانتی‌متر.

نکات اجرایی مهم هنگام بستن میلگرد ممان منفی

• میلگردها باید در موقعیت دقیق نقشه بسته شوند.

• گره‌ها نباید بیش از حد سفت باشند تا از پاره شدن سیم جلوگیری شود.

• همپوشانی میلگردها نباید روی تکیه‌گاه قرار گیرد.

• در مناطق مرطوب از میلگرد اپوکسی یا ضدزنگ استفاده شود.

• قبل از بتن‌ریزی، ناظر باید محل، تعداد و طول میلگردها را تأیید کند.

خطاهای رایج در نصب میلگرد ممان منفی

1. حذف میلگرد در تکیه‌گاه‌های میانی برای صرفه‌جویی در هزینه.

2. اجرای میلگرد با طول مهاری ناکافی.

3. عدم رعایت کاور بالایی بتن.

4. چیدمان اشتباه یا پایین‌تر از سطح مورد نیاز.

5. استفاده از میلگرد زنگ‌زده یا خم نادرست.

این خطاها موجب ترک‌های سطحی و کاهش مقاومت خمشی تیر یا دال می‌شوند.

بررسی دیتیل آرماتوربندی ناحیه ممان منفی

در نقشه‌های سازه‌ای، میلگرد ممان منفی با خطوط خمیده یا منحنی در بالای تیر نمایش داده می‌شود.
دیتیل معمولاً شامل موارد زیر است:

• طول خم و امتداد میلگرد به داخل دهانه مجاور،

• موقعیت دقیق نسبت به میلگردهای مثبت،

• طول همپوشانی و کاور،

• تعداد میلگرد در هر تکیه‌گاه.

محاسبه مقدار و قطر میلگرد ممان منفی در طراحی

میلگرد ممان منفی بر اساس ممان خمشی طراحی در محل تکیه‌گاه محاسبه می‌شود:

As=MuϕfyzA_s = \frac{M_u}{\phi f_y z}As​=ϕfy​zMu​​

که در آن:

• AsA_sAs​: سطح مقطع فولاد مورد نیاز

• MuM_uMu​: ممان نهایی طراحی

• fyf_yfy​: مقاومت تسلیم فولاد

• $z$: بازوی لنگر مؤثر

• $\varphi$: ضریب کاهش مقاومت (حدود ۰٫۹ برای خمش)

قطر میلگردها معمولاً بین ۱۰ تا ۱۶ میلی‌متر انتخاب می‌شود، بسته به ابعاد تیر و بارگذاری.

تأثیر میلگرد ممان منفی بر عملکرد کلی سازه

میلگرد ممان منفی باعث افزایش پیوستگی بین دهانه‌ها، کاهش تغییر شکل‌های غیرمجاز و افزایش دوام سازه می‌شود.
در سقف‌های پیوسته یا تیرچه بلوک، اجرای آن از افت سقف، ترک‌خوردگی و نفوذ رطوبت جلوگیری می‌کند.

کنترل کیفیت و بازرسی میلگرد ممان منفی در اجرا

• کنترل تعداد، قطر و محل میلگردها قبل از بتن‌ریزی.

• اندازه‌گیری طول مهاری و کاور با گیج مخصوص.

• بررسی استحکام گره‌ها و تمیزی سطح میلگرد.

• تأیید نهایی توسط مهندس ناظر پیش از بتن‌ریزی.

جمع‌بندی و توصیه‌های مهندسی در استفاده از میلگرد ممان منفی

میلگرد ممان منفی، نقش پنهان اما حیاتی در استحکام و دوام سازه‌های بتنی دارد.
عدم اجرای صحیح آن می‌تواند باعث ترک‌های شدید و کاهش عمر سازه شود.
بنابراین توصیه می‌شود:

• میلگردها دقیقاً طبق نقشه و آیین‌نامه اجرا شوند.

• در نواحی مرطوب از میلگرد مقاوم به خوردگی استفاده گردد.

• کنترل و نظارت مهندس ناظر پیش از بتن‌ریزی الزامی است.

سؤالات متداول درباره میلگرد ممان منفی

۱. میلگرد ممان منفی دقیقاً چیست؟
میلگردی است که در بالای تیر یا دال، در محل تکیه‌گاه‌ها برای تحمل نیروهای کششی ناشی از خمش منفی نصب می‌شود.

۲. اگر میلگرد ممان منفی را اجرا نکنیم چه می‌شود؟
سازه دچار ترک‌های کششی در بالای تیرها می‌شود و به مرور زمان استحکام و دوام خود را از دست می‌دهد.

۳. محل دقیق نصب میلگرد ممان منفی کجاست؟
در بالای تیر، دقیقاً روی تکیه‌گاه و تا حدود یک‌چهارم دهانه مجاور امتداد می‌یابد.

۴. تفاوت میلگرد ممان مثبت و منفی چیست؟
میلگرد ممان مثبت در پایین تیر (وسط دهانه) و میلگرد ممان منفی در بالا (در محل تکیه‌گاه) قرار دارد.

۵. آیا همه سقف‌ها به میلگرد ممان منفی نیاز دارند؟
در سقف‌های پیوسته، تیرچه بلوک و وافل بله، اما در دال‌های ساده تک‌دهنه ممکن است نیاز نباشد.

۶. قطر مناسب برای میلگرد ممان منفی چقدر است؟
معمولاً بین ۱۰ تا ۱۶ میلی‌متر، بسته به دهانه و بارگذاری.

۷. طول مهاری میلگرد ممان منفی چقدر باید باشد؟
حداقل ۴۰ تا ۵۰ برابر قطر میلگرد (برای میلگرد ۱۲، حدود ۵۰ تا ۶۰ سانتی‌متر).

۸. آیا اشتباه در اجرای میلگرد ممان منفی باعث ترک بتن می‌شود؟
بله، اجرای اشتباه یا ناقص یکی از عوامل اصلی ترک‌های بالایی تیر و دال است.

۹. آیا اجرای میلگرد ممان منفی هزینه زیادی دارد؟
خیر، هزینه آن در برابر افزایش دوام سازه بسیار ناچیز است.

۱۰. چطور بفهمم پیمانکار میلگرد ممان منفی را درست اجرا کرده؟
با بررسی چشمی قبل از بتن‌ریزی و تطبیق با نقشه آرماتوربندی توسط ناظر سازه.