میلگرد یکی از اجزای اساسی و مهم در ساختمان‌های اسکلت بتنی است. این تجهیزات، وظیفه انتقال بارها و نیروها به سازه را برعهده دارند. به دلیل اهمیت بالای این پروفیل‌ها در ساختمان، هزینه‌های مربوط به میلگردها هم بخش قابل توجهی از بودجه ساختمان را تشکیل می‌دهد.
میلگردها به عنوان اعضای اصلی سازه، در افزایش استحکام و ایمنی ساختمان نقش بسیار مهمی دارند. انتخاب و محاسبه صحیح تعداد و سایز میلگردها در فرآیند ساخت و ساز بسیار حائز اهمیت است. این محاسبات معمولاً بر اساس استانداردها و قوانین مربوطه صورت می‌گیرند. در ادامه به بررسی نحوه محاسبه این نوع پروفیل‌های مهم و کاربردی در ساختمان می‌پردازیم.
نحوه محاسبه میلگرد ساختمان
در ساختمان‌های چند طبقه، اندازه و تعداد سقف و ستون‌ها افزایش پیدا می‌کنند و این امر منجر به استفاده از مقادیر مختلف میلگرد در سازه می‌شود. میلگردها در سازه‌ها به عنوان عناصر تقویتی و مقاومتی استفاده می‌شوند.
مقدار مورد نیاز میلگرد برای هر طبقه از ساختمان به عواملی مثل بارهای عملیاتی که به سازه اعمال می‌شود، نحوه استفاده از میلگردها و ضوابط و مقررات محلی بستگی دارند. بارهای عملیاتی شامل وزن خود سازه، بارهای زنده (مثل مبلمان، تجهیزات و افراد) و بارهای جانبی (مثل بار باد، زلزله و بارهای حرارتی) هستند. نحوه استفاده از میلگردها شامل نوع و شکل میلگردها و اندازه و قطر آن‌ها است. ضوابط و مقررات محلی شامل استانداردها، قوانین ملی ساخت و ساز و مقررات مربوط به سازه‌ها هستند.
همچنین در ساختمان‌های چند طبقه، نیاز به فونداسیون با عمق بیشتری هم وجود دارد تا استحکام و مقاومت لازم برای سازه فراهم شود. افزایش تعداد طبقات و وزن سازه باعث افزایش فشار بر خاک‌های زیرین می‌شود. بنابراین براساس محاسبات مهندسی و ضوابط محلی، عمق بیشتری در فونداسیون لازم است. این عمق بیشتر فونداسیون، می‌تواند با استفاده از میلگردها و بتن مسلح در فونداسیون تقویت شود.
محاسبه میلگرد ساختمان یک طبقه
قبل از محاسبه میلگرد برای ساختمان یک طبقه باید مساحت ساختمان را محاسبه کنیم. به عنوان مثال، فرض کنید مساحت ساختمان ۱۰۰ متر مربع باشد. با توجه به این‌که برای هر متر مربع حدود ۳۵ کیلوگرم میلگرد نیاز است، می‌توانیم وزن میلگردهای مورد نیاز را به صورت زیر محاسبه کنیم:
وزن میلگردها (کیلوگرم) = مساحت ساختمان (متر مربع) × ۳۵ (کیلوگرم/متر مربع)
وزن میلگردها (کیلوگرم) = ۱۰۰ × ۳۵ = ۳۵۰۰ (کیلوگرم)
بعد برای محاسبه تعداد میلگردهای مورد نیاز باید وزن کل پروفیل‌های مورد نظر را بر وزن هر میلگرد محاسبه شده در نظر بگیریم. با توجه به این‌که هر میلگرد مربعی در هر جهت ۳ میلگرد جای می‌گیرد، می‌توانیم تعداد پروفیل‌های مورد نیاز را به صورت زیر محاسبه کنیم:
تعداد میلگردها = وزن میلگردها (کیلوگرم) ÷ وزن هر میلگرد (کیلوگرم)
برای مثال، فرض کنید وزن هر میلگرد مربعی ۸ کیلوگرم باشد. در این صورت:
تعداد میلگردها = ۳۵۰۰ ÷ ۸ = ۴۳۷٫۵
از آنجایی که تعداد پروفیل‌ها باید یک عدد صحیح باشد، می‌توانیم به بالا تقریب بزنیم و تعداد میلگردهای مورد نیاز را ۴۳۸ عدد میلگرد تقریبی قرار دهیم.
محاسبه میلگرد ساختمان دو طبقه
در ساختمان‌های دو طبقه، استفاده از میلگردهای سایز ۱۶ و ۱۸ به عنوان میلگردهای اصلی، انتخاب می‌شوند. برای تعیین تعداد میلگردهای مورد نیاز باید به وزن میلگردها توجه کرد. طبق شرایط و الزامات یک ساختمان دو طبقه، حداقل ۴۰ کیلوگرم میلگرد در هر متر مربع از این سازه مورد نیاز است.
برای محاسبه تعداد میلگردها، ابتدا وزن هر سایز میلگرد را بر حسب کیلوگرم در هر متر مربع محاسبه می‌کنیم. برای سایز ۱۶ و ۱۸، وزن میلگرد در هر متر مربع برابر با ۴۰ کیلوگرم است. سپس، با تقسیم وزن مورد نیاز بر وزن هر سایز میلگرد، تعداد میلگردهای مورد نیاز را به دست می‌آوریم. برای مثال، اگر مساحت ساختمان دو طبقه ۱۰۰ متر مربع باشد، وزن میلگرد ۱۶ و ۱۸ در هر متر مربع برابر با ۴۰ کیلوگرم است. پس وزن مورد نیاز برای سایز ۱۶ و ۱۸ به ترتیب برابر با ۴۰۰۰ کیلوگرم است.
در نهایت، با تقسیم وزن مورد نیاز بر وزن هر سایز میلگرد، تعداد میلگردهای مورد نیاز برای ساختمان را محاسبه می‌کنیم. برای مثال، با تقسیم ۴۰۰۰ کیلوگرم بر وزن میلگرد ۱۶ و ۱۸، تعداد میلگردهای لازم برای ساختمان دو طبقه را به دست خواهیم آورد.
محاسبه میلگرد ساختمان سه طبقه
در ساختمان‌های سه طبقه، استفاده از میلگردهایی با سایز ۱۴، ۱۶ و ۲۰ رایج است. این میلگردها با خاموت‌های سایز ۸ یا ۱۰ مهار می‌شوند. در طبقه‌های بالاتر، میلگردهای با سایز کوچک‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند و در طبقات پایین از میلگردهایی با سایز بزرگ استفاده می‌کنند که هدف از این کار، تقویت فونداسیون سازه است.
در ستون‌ها، ۱۶ میلگرد به کار می‌روند. برای قرار دادن این میلگردها در هر ردیف از ضلع مربع، ۵ میلگرد در نظر گرفته می‌شود. این طرح قرار دادن میلگردها در ستون‌ها به منظور افزایش استحکام و پایداری سازه است.
استفاده از میلگردهایی با سایز بالاتر در طبقات پایین به دلیل تقویت فونداسیون سازه است. چون طبقات پایین تحت فشار و بارهای سنگین قرار می‌گیرند و ممکن است پروفیل‌هایی با سایز کوچک، شکسته شوند. با استفاده از میلگردهای سایز بزرگ، استحکام و پایداری سازه در طبقات پایین تقویت می‌شود. اصلی‌ترین اقدام مهندسی در ساختمان‌های بلند، استفاده از میلگردهای مختلف با سایزهای متفاوت است. این اقدامات به منظور افزایش ایمنی و مقاومت سازه در مواجهه با نیروها و بارهای خارجی صورت می‌گیرد و به استحکام و پایداری ساختمان کمک می‌کند.