مقاله آشنایی با بتن و فولاد

مقاله آشنایی با بتن و فولاد

قسمتی از متن:

مقدمه

بتن یكی از مصالح ساختمانی است كه بوسیلة آمیختن مخلوط متناسبی از سیمان، مصالح سنگی (شن و ماسه) و آب بوجود می آید. آب و سیمان با تركیب شیمیائی خود مصالح سنگی را، كه قسمت اعظم بتن را تشكیل می دهند، به یكدیگر چسبانده و تودة سخت سنگی شكل بتن را ایجاد می نمایند.

بتن ماده ای است كه دارای مقاومت زیادی در فشار است و از اینرو استفاده از آن برای قطعات تحت فشار مانند ستونها و قوسها بسیار مناسب است، لیكن علیرغم مقاومت فشاری قابل توجه، مقاومت كششی كم و شكنندگی نسبتاً زیاد بتن، استفاده از آن را برای قطعاتی كه تماماً یا بطور موضعی تحت كشش هستند محدود می نماید. برای رفع این محدودیت، اعضا بتنی تحت كشش هستند محدود می نماید. برای رفع این محدودیت، اعضا بتنی را با قرار دادن فولاد در آنها تقویت می‌كنند. ماده مركبی كه بدین ترتیب حاصل می‌شود بتن آرمه یا بتن مسلح نامیده می‌شود.

ایده اصلی در ایجاد بتن مسلح استفاده از بتن برای تحمل فشار و استفاده از فولاد، كه معمولاً آرماتور نامیده می شود، برای تحمل كشش است. برای روشن شدن بیشتر مسئله می توان رفتار یك تیر بتنی غیرمسلح را كه روی دو تكیه گاه ساده قرار دارد بررسی نمود.

در مقاطع مختلف این تیر، تنش های كششی در زیر صفحة خنثی و تنش های فشاری در بالای آن ایجاد می شوند. از آنجا كه مقاومت كشش بتن ناچیز است، این تیر دارای ظرفیت باربری كمی خواهد بود. در چنین تیری اصولاً مقاومت فشاری بتن نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد. حال اگر همین تیر در ناحیة كششی توسط فولادهایی، كه معمولاً بصورت میلگرد مستقیم می باشند، مسلح شود قادر خواهد بود باری به مراتب بیشتر از بار حالت قبل (مثلاً تا 20 برابر) را تحمل نماید. سایر اعضا بتنی، نظیر ستونها، كه عمدتاً در فشار كار می كنند، را نیز با میلگردهای فولادی مسلح می نمایند. وجود آرماتور در چنین اعضایی نیز سبب افزایش مقاومت آنها می گردد، زیرا فولاد علاوه بر كشش در فشار نیز مقاومت بالایی دارد. بدین ترتیب از اجتماع دو مادة فولاد و بتن، ماده تقریبا جدیدی بنام بتن مسلح ایجاد می‌شود كه امروزه حوزه كاربرد آن بدون هیچ مرزی در حال گسترش است.

اساس رفتار مشترك فولاد و بتن تركیب طبیعی دو خاصیت مهم فیزیكی و مكانیكی این دو ماده است: اول آنكه، بتن در اثر سخت شدن چسبندگی قابل ملاحظه ای با آرماتور فولادی ایجاد می‌كند كه در نتیجه آن در یك عضو بتن آرمه تحت اثر بار، هر دو مادة فولاد و بتن با هم تغییر شكل می دهند. دوم آنكه، بتن و فولاد دارای ضرائب انبساط حرارتی تقریباً یكسانی می باشند (مقدار این ضریب به طور متوسط برای بتن 000010/0 و برای فولاد 000012/0 بازاء هر درجه سانتیگراد است) و در نتیجه در اثر تغییرات درجه حرارت، تنش های اولیه قابل توجهی در هیچ یك از دو مادة ایجاد نشده و لغزشی بین فولاد و بتن رخ نمی دهد.