میلگرد زیگزاگ یا Steel Structure Rebar Truss Girder که به آن تیرچه زیگزاگ یا خرپا نیز گفته می‌شود، یکی از انواع میلگرد است که در صنعت ساختمان سازی نقش مهمی را ایفا می‌کند.

میلگرد زیگزاگ از اتصال میلگردهای آجدار و میلگردهای ساده شکل می‌گیرد که می‌توان آن ها را به دو روش جوشکاری و قلاب کردن، بهم متصل کرد که روش اول رایج تر است.

خرپا چیست

خرپا به سازه های چند عضوی گفته می‌شود که به صورت مثلثی به یکدیگر متصل می‌شوند و اجزای آن‌ها بدون انحنا هستند. این نوع سازه‌ها که اغلب از جنس چوب یا فلز هستند یکی از متداول ترین‌ها در صنعت ساختمان سازی می‌باشند.

خرپا توانایی تحمل نیروهای کششی و فشاری زیادی را دارد و مانع تغییر شکل سازه می‌شود همین امر سبب می‌شود که از آن در ساخت قسمت‌هایی که زیربنای وسیعی دارند از جمله مکان‌های مسقف استفاده شود. همچنین لازم به ذکر است خرپا در دسته سازه‌های ساده‌ی باربر قرار می‌گیرد.

به طور کلی خرپا‌ها را به سه دسته تقسیم می‌کنیم؛ خرپای ساده، خرپای مرکب و خرپای پیچیده و مبهم.

خرپای ساده

خرپای ساده نوعی خرپای مسطح است که از اتصال سه عضو در دو گره به صورت مفصلی یا joint یک مثلث تشکیل می‌دهند که به آن مثلث بنیادی خرپا گفته می‌شود.

برای توسعه بخشیدن به خرپای ساده، اجزاء جدید یعنی دو عضو و یک گره را به انتهای گره قبلی متصل کرده و به آن اضافه می‌کنیم.

خرپای مرکب

خرپای مرکب از ترکیب چند خرپای ساده تشکیل می‌شود و مقاومت نسبتاً زیادی دارد به همین علت در بسیاری از پروژه‌های ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

خرپای پیچیده و مبهم

خرپای پیچیده و مبهم که به آن خرپای فضایی یا فضاکار نیز گفته می‌شود دارای ابعاد مختلفی است که در این مورد می توان به خرپای سه بعدی و خرپای چندگانه اشاره کرد.

خرپای سه بعدی

خرپای سه بعدی دارای حجم زیادی است و بر روی هر ۳ محور مختصات امتداد یافته.

خرپای چندگانه

خرپای چندگانه که با هدف تصحیح اشکلات وارد بر خرپای سه بعدی تولید شده اغلب دارای اتصالات تکی در وسط و اتصالات دوگانه یا چندگانه در بالا و پایین سازه است.

این نوع خرپا در هیچ کدام از دسته بندی‌های بالا قرار نمی‌گیرد یعنی نه از نوع مرکب است و نه ساده.

خرپا انواع مختلفی دارد ولی در این مقاله ما به معرفی میلگرد زیگزاگ که سازه‌ای از نوع ساده‌ی آن است می‌پردازیم.

میلگرد زیگزاگ چیست

در صنعت ساخت و ساز گاهی محصولات به صورت خام و گاهی به صورت پیش ساخته مورد استفاده قرار می گیرند. میلگرد زیگزاگ یک سازه پیش ساخته فولادی است که از اتصال میلگردهای آجدار A3 و میلگردهای ساده شکل می‌گیرد و متشکل از یک وتر بالایی و پایینی است که توسط شبکه های مورب و عمودی به یکدیگر متصل شدند.

از این میلگرد به علت داشتن مقاومت باربری بالا و توانایی افزایش قابل ملاحظه‌ی مقاومت کششی بتن، اغلب در ساخت پل های معلق و سقف سازه ها استفاده می‌شود. همچنین قیمت آن مستقیماً از قیمت میلگرد تاثیر می‌پذیرد.

اجزاء تشکیل دهنده خرپا

به طور کلی میلگرد زیگزاگ یا خرپا از سه بخش اصلی تشکیل می‌شود؛ میلگرد های بالایی، پایینی و عرضی.

در برخی موارد می‌توان از میلگرد های تقویتی و کمکی اتصال نیز بهره برد.

میلگرد بالایی

این میلگرد وزن خود تیرچه زیگزاگ در مرحله اول باربری، یعنی زمان حمل و نقل و سپس وزن سقف دو عاملی را در مرحله دوم باربری، یعنی زمان بین قالب‌بندی و بتن‌ریزی را تحمل می‌کند.

نیرویی که در این قسمت مورد بررسی است از نوع نیروهای فشاری ناشی از وزن است. این میلگرد باعث خنثی شدن فشار های ناشی از انبساط و انقباض تیرچه می‌شود و همچنین نقش بال را در تیرآهن ایفا می‌کند.

این میلگردها را می‌توان از نوع نورد گرم یا سرد در نظر گرفت اما باید آجدار ۳۴۰ یا بالاتر باشد.

میلگرد پایینی

از آنجایی که نیروی باربری سازه در ابتدا به این بخش می‌رسد، این میلگرد باید از مقاومت بالایی برخوردار باشد که بتواند نیروی کششی به وجود آمده از لنگر خمشی حاصل از وزن خود تیرچه و وزن مرده سقف در فاصله بین هر دو محور تیرچه و بین دو تکیه گاه شمع بندی را تحمل نماید.

میلگرد زیرین قسمتی از تیرچه‌ زیگزاگ است که نیروی کششی را متحمل می‌شود به همین جهت ما آن را در این سازه عضو کششی می‌دانیم. این عضو مانند جان در تیرآهن است.

در ساخت میلگرد پایینی می‌توان از میلگرد نورد گرم و سرد نیز استفاده کرد. در صورت استفاده از میلگرد نورد گرم، باید از نوع آجدار با اندازه ۳۴۰ یا ۴۰۰ و آج ۵۰۰ باشد، و در صورت استفاده از نوع نورد سرد، کافیست میلگرد آجدار باشد. قطر میلگردهای پایین اغلب ۶ تا ۱۶ میلی متر است.

میلگرد عرضی

در مرحله اول باربری یعنی زمانی که میلگرد زیگزاگ حمل می‌شود، باید بتواند وزن خودش را تحمل کند. در اینجا میلگرد عرضی که به آن میلگرد برشی نیز گفته می‌شود، با قرارگیری مورب بین میلگرد بالایی و پایینی حامل بار های برشی می‌شود و نیرویی که ابتدا به میلگرد پایینی وارد می‌شود را بین اجزا تقسیم می‌کند تا از شکستگی تیرچه جلوگیری کند.

همچنین این میلگرد در مرحله‌ی باربری دوم برای تحمل کردن وزن سقف دو عاملی، آرماتورهای ایستایی لازم را تامین می‌کند و همچنین با ایجاد پیوستگی بین میلگرد کششی و بتن پوششی مانع از هم‌گسیختگی بتن می‌شود.

این میلگردها باید از نوع نورد گرم و قطرشان ۴ میلی متر و یا بزرگتر باشد.

میلگرد تقویتی

میلگرد تقویتی تیرچه نوعی میلگرد با قطری بین ۶ تا ۱۶ میلی متر می‌باشد. این نوع میلگرد ها جنبه تقویتی دارند و با افزایش سطح میلگرد زیگزاگ ، نقش مهمی را در جذب و انتقال بارهای برشی، لنگر خمشی و فشاری ایفا می‌کند و می‌تواند از بسیاری از خسارت های وارد شده ناشی از زلزله، طوفان و گودبرداری جلوگیری کند.

میلگرد تقویتی به کار رفته در تیرچه از نوع اکتا است که می‌تواند ۱۸۰ درجه خم شود.

میلگرد کمکی اتصال

استفاده از میلگرد کمکی اتصال که قطر حداقلی ۶ میلی متر دارند به جهت مهار کردن میلگردهای کششی به کار می‌رود. فاصله میلگردهای کمکی اتصال از هم بین ۴۰ تا ۱۰۰ سانتی متر در نظر گرفته می‌شود. ناگفته نماند استفاده از این میلگرد در تیرچه امری ضروری نمی‌باشد.

روش تولید تیرچه زیگزاگ

تیرچه زیگزاگ را می‌توان از دو روش دستی و اتوماتیک تهیه کرد، در این قسمت به تفاوت های آنها نیز میپردازیم؛

روش دستی

در ساخت تیرچه زیگزاگ دو میلگرد آجدار باید در موازات هم در بالا و پایین آن تعبیه شود. پس ابتدا میلگرد های آجدار را علامت گذاری و میلگرد ساده را خم کاری می‌کنند.

نقاطی که جوشکاری می‌شوند را حتما باید زنگ زدایی کنند. برای این کار هر دو نوع میلگرد ساده و آجدار باید برس کاری شوند و بلافاصه روی هم قرار گرفته و جوش کاری شوند. اگر فاصله زمانی بین برس کاری و جوش کاری زیاد باشد مجدد یک لایه اکسید، روی محل آماده برای جوشکاری شکل می گیرد.

در روش دستی تولید میلگرد زیگزاگ به غیر از جوشکاری از قلاب کردن که باعث افزایش وزن سازه می‌شود نیز می‌توان استفاده کرد ولی به دلیل زمان بر بودن و نیاز به تعداد بالای نیروی انسانی، این روش کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روش مکانیزه (اتوماتیک)

در روش تولید مکانیزه میلگرد زیگزاگ که بدون دخالت دست، با دستگاه و با سرعت بسیار بیشتری نسبت به روش قبلی انجام می‌شود،  ابتدا میلگرد های ساده‌ی دارای کربن کمتر که به صورت کلاف روی هم قرار دارند را با استفاده از غلتک های مخصوصی صاف و تحت کشش بسیار قرار می‌دهند و سپس آنها را به شکل V خم می‌کنند.

در مرحله‌ی بعدی برای متصل کردن مقاطع ایجاد شده، آن ها را از روش الکتریکی و با استفاده از آرماتور و نقطه‌ی جوش، به یکدیگر جوش می‌دهند.

در این روش طول میلگرد های زیگزاگ ایجاد شده زیاد است و بعد از جوشکاری آن را به قطعات دلخواه برش می‌دهند.

مزیت روش اتوماتیک نسبت به روش دستی

• یک دست بودن خم کاری مفتول های میلگردی.
• کمترین رواداری در ارتفاع تیرچه.
• تولید عرض میلگرد زیگزاگ در یک راستا بدون کمترین تغییرات.
• سهولت در استفاده از مفتول با قطر بالاتر.

• عدم استفاده از الکترود برای جوش زدن میلگردها و در نتیجه ایجاد نشدن گل جوش و کم نشدن دیواره میلگرد در محل اتصال.
• مقاومت بالای میلگرد زیگزاگ مکانیزه به دلیل استانداردهای بالا و کمترین میزان خطا.

• کم بودن هزینه ‌های ساخت تیرچه به دلیل عدم نیاز به نیروی انسانی زیاد.

انواع میلگرد زیگزاگ

در طراحی و تولید میلگرد زیگزاگ به کاربرد آنها در صنعت ساخت و ساز توجه ویژه‌ای می‌شود؛ به همین دلیل در برخی پروژه های عمرانی این تیرچه ها در اشکال مختلفی تولید می‌شوند.

در برخی از این تیرچه ها به جای میلگرد بالایی و پایینی، از نبشی آهنی استفاده می‌شود. همچنین در برخی دیگر به جای نبشی آهنی یا میلگرد آجدار از تسمه فولادی برای ساخت این سازه بهره می‌برند. گاهی نیز ترکیبی از این دو را مورد استفاده قرار می‌دهند.

می‌توان تیرچه زیگزاگ را از لحاظ تعداد میلگرد های بالایی و پایینی نیز به دو دسته تقسیم نمود؛ دسته اول به نوع منفرد میلگرد زیگزاگ شهرت دارد و در قسمت بالایی و پایینی تیرچه تنها یک عدد میلگرد آجدار به‌کار رفته است، به این نوع تیرچه، تیرچه با جان باز نیز گفته می‌شود.

دسته دوم که اغلب آن را با عنوان میلگرد دوبل می‌شناسند، برعکس نوع منفرد است و در هر دو قسمت بالا و پایین دو عدد میلگرد آجدار به‌کار رفته است.

نحوه تعیین قیمت تیرچه زیگزاگ

همانطور که گفته شد قیمت میلگرد زیگزاگ از قیمت عوامل سازنده‌ی آن تاثیر میپذیرد.

اگر از نوع معمول آن باشد قیمت تیرچه زیگزاگ مستقیما وابسته به قیمت میلگردهای آجدار و میلگردهای ساده‌ می‌باشد. همچنین اگر در قسمت بالا و پایین آن از نبشی آهنی و یا تسمه‌ی فولادی استفاده شده باشد به علت بالاتر رفتن وزن میلگرد زیگزاگ، شاهد افزایش قیمت در این نوع سازه خواهیم بود.

فرمول های محاسبه طول کلی خرپا (میلگرد عرضی)

برای به‌دست آوردن طول میلگرد زیگزاگ(عرضی یا برشی) مطابق با استاندارد های بین الملل از فرمول های زیر به ترتیب از بالا به پایین استفاده می‌شود؛