استفاده از خاموت به عنوان روشی برای تقویت بتن به دوران باستان باز می گردد. در آن زمان، از مصالحی مانند نی و شاخه های درختان برای این منظور استفاده می شد. اولین استفاده از خاموت های فلزی در اواخر قرن نوزدهم میلادی در اروپا آغاز شد. با گسترش علم و دانش مهندسی و شناخت بیشتر رفتار بتن، استفاده از خاموت به عنوان یک روش متداول برای تقویت بتن در سراسر جهان رواج پیدا کرد. این المان سازه ای امروزه با استفاده از انواع میلگردهای آج دار و بدون آج تهیه می شود.
میلگرد که خود به عنوان یک المان تقویت کننده در بتن برای افزایش استحکام سازه ها وارد عرصه ساخت و ساز شد، به دو شکل طولی و عرضی در پروژه های عمرانی به کار می رود. اگر میلگرد در راستای طول سازه مورد استفاده قرار گیرد، به آن میلگرد طولی و اگر در راستای عرضی (عمود بر میلگرد طولی) به کار برود، به آن میلگرد عرضی یا خاموت می گویند. میلگردهای خاموت نیز مانند میلگردهای دیگر در سایزهای متنوعی موجود هستند ولی رایج ترین سایزهایی که برای خاموت مورد استفاده قرار می گیرند، میلگردهای سایز ۸ و ۱۰ هستند.
بنابراین، خاموت یک نوع آرماتور فولادی است که به بیان دقیق تر به منظور افزایش مقاومت برشی و شکل پذیری بتن در تیرها، ستون ها و سایر اعضای سازه ای مورد استفاده قرار می گیرد. خاموت ها عموما در اطراف میلگردهای طولی قرار می گیرند و با مهار بتن، از ترک خوردگی و خرد شدن آن در اثر تنش های برشی جلوگیری می کنند.
انواع خاموت
- خاموت ساده: رایج ترین نوع خاموت، خاموت ساده است که از یک میلگرد خمیده به شکل U یا V ساخته می شود. این نوع خاموت برای تیرها و ستون ها با مقطع کوچک مناسب است.
- خاموت مارپیچ: خاموت مارپیچ از یک میلگرد خمیده به صورت مارپیچ پیوسته در طول عضو بتنی ساخته می شود. این نوع خاموت برای تیرها و ستون ها با مقطع بزرگ و همچنین برای اعضای بتنی که تحت بارهای لرزه ای قرار دارند مناسب است.
- خاموت مربعی: خاموت مربعی از چهار میلگرد خمیده به صورت مربع ساخته می شود. این نوع خاموت برای ستون ها با مقطع بزرگ مناسب است.
- خاموت مدور: خاموت مدور از یک میلگرد خمیده به صورت دایره ساخته می شود. این نوع خاموت برای اعضای بتنی با مقطع دایره ای مناسب است.
- خاموت های دیگر: علاوه بر این انواع رایج، خاموت های دیگری نیز مانند خاموت های دو شاخه، خاموت های قائم و خاموت های افقی نیز وجود دارند که هر کدام برای کاربردهای خاصی مورد استفاده قرار می گیرند.
کاربردهای خاموت
خاموت ها در انواع مختلف سازه های بتنی، از جمله ساختمان ها، پل ها، سدها و اسکله ها کاربرد دارند. استفاده از خاموت در تیرها و ستون ها برای افزایش مقاومت برشی و شکل پذیری آنها در برابر بارهای جانبی و لرزه ای ضروری است. همچنین از خاموت ها در فونداسیون ها، دیوارها و سایر اعضای سازه ای بتنی نیز استفاده می شود. استفاده از خاموت در ساخت و ساز مزایایی را برای بنا به ارمغان می آورد که برخی از آنها عبارتند از:
- افزایش مقاومت برشی و شکل پذیری بتن: خاموت ها با ایجاد اصطکاک بین بتن و میلگردها، مقاومت برشی بتن را تا حد قابل توجهی افزایش می دهند. همچنین با مهار بتن، از ترک خوردگی و خرد شدن آن در اثر تنش های برشی و لرزه ای جلوگیری کرده و شکل پذیری بتن را افزایش می دهند.
- کاهش احتمال خرابی: استفاده از خاموت در سازه های بتنی، احتمال خرابی آنها را در اثر بارهای وارده، به خصوص بارهای جانبی و لرزه ای، به طور قابل توجهی کاهش می دهد.
- افزایش طول عمر سازه: با افزایش مقاومت و داکتیلیته (ductility) بتن، عمر مفید سازه نیز افزایش می یابد.
- افزایش ایمنی سازه: خاموت ها با افزایش مقاومت و شکل پذیری بتن، ایمنی سازه را در برابر بارهای وارده، به خصوص بارهای جانبی و لرزه ای، افزایش می دهند.
انتخاب نوع مناسب خاموت و طراحی و اجرای صحیح
در انتخاب نوع خاموت باید به موارد زیر توجه کرد:
- نوع عضو بتنی: خاموت ها در انواع مختلف سازههای بتنی، از جمله تیرها، ستون ها، دیوارها و فونداسیون ها استفاده می شوند. نوع خاموت با توجه به نوع عضو بتنی انتخاب می شود.
- میزان بارهای وارده: خاموت ها باید قادر به تحمل بارهای وارده بر عضو بتنی باشند. میزان بارهای وارده در انتخاب نوع خاموت و مقدار آن موثر است.
- مقاومت بتن: خاموت ها باید با مقاومت بتن سازگار باشند.
- شرایط محیطی: در صورت استفاده از خاموت در محیط های خورنده، باید از خاموت های با روکش مناسب استفاده شود.
- استفاده از میلگرد با کیفیت: خاموت ها باید از میلگردهای با کیفیت و عاری از هرگونه نقص و عیب ساخته شوند.
طراحی و اجرای خاموت
طراحی خاموت باید مطابق با الزامات آیین نامه های مربوطه انجام شود. در این آیین نامه ها، ضوابط و مقررات مربوط به نوع خاموت، مقدار خاموت، فاصله گذاری خاموت ها و جزئیات خم خاموت ارائه شده است:
- نوع خاموت
- فاصله گذاری خاموت ها
- جزئیات خم خاموت
محاسبه مقدار خاموت مورد نیاز با استفاده از روشهای مختلفی مانند روش تیرهای برشی، روش مخروطی و روش مقطع بحرانی انجام می شود. فاصله گذاری خاموت ها باید به گونه ای باشد که بتن در برابر تنش های برشی به طور کامل مهار شود. حداکثر فاصله خاموت ها در تیرها و ستون ها توسط آیین نامه ها مشخص شده است. جزئیات خم خاموت نیز، مانند شعاع خم و طول خم، باید مطابق با الزامات آیین نامه ای باشد. شعاع خم خاموت باید به گونه ای باشد که خاموت به راحتی در محل خود قرار گیرد و خم آن در اثر بتن ریزی باز نشود. طول خم خاموت نیز باید به اندازه کافی باشد تا خاموت به میلگردهای طولی به طور کامل متصل شود.
خاموت ها قبل از بتن ریزی در محل خود قرار داده می شوند و به میلگردهای طولی بسته می شوند. در مرحله بعد، خاموت ها با استفاده از سیم آرماتوربندی به میلگردهای طولی بسته می شوند. و در نهایت و پس از اتمام آرماتوربندی، بتن ریزی عضو بتنی انجام می شود. بستن خاموت ها به میلگردهای طولی با استفاده از سیم آرماتوربندی انجام میشود. برای این کار مراحل زیر انجام میشود:
- سیم آرماتوربندی از بین میلگردهای طولی و خاموت عبور داده می شوند.
- دو سر سیم با استفاده از انبر خم شده تا به هم گره بخورند.
- گره به طور کامل محکم می شود.
نکات مهم در بستن خاموت ها:
- از سیم آرماتوربندی با قطر مناسب استفاده شود.
- گره های سیم آرماتوربندی به طور کامل محکم شوند.
- از خمهای مناسب برای خاموتها استفاده شود.
چند نکته مهم باید در اجرای خاموت رعایت شود. برای مثال خاموت ها باید به طور کامل در بتن پوشیده و به طور صحیح به میلگردهای طولی بسته شوند. فاصله گذاری خاموت ها باید مطابق با الزامات آیین نامه ای باشد. خم کردن خاموت ها نیز اصول و ضوابطی دارد. بنابراین لازم است از خمهای مناسبی برای خاموتها استفاده شود. یکی از موارد مهم در اجرای خاموت ها، رعایت حداقل طول مستقیم پس از خم است. خم ۹۰ درجه (گونیا) برای میلگردهایی که قطرشان ۱۶ میلی متر و کمتر است حداقل نباید کمتر از ۷۵ میلی متر باشد و خم ۱۳۵ درجه (چنگک) نباید کمتر از ۶۰ میلی متر در انتهای آزاد میلگرد باشد. همان طور که گفته شد پس از اتمام آرماتوربندی، بتن ریزی عضو بتنی انجام می شود. در این مرحله از بتن با اسلامپ مناسب استفاده می شود. لازم به ذکر است که بتن ریزی باید به طور پیوسته و بدون وقفه انجام شود. برای این کار مراحل زیر انجام میشود:
- قالب آماده می شود.
- بتن با اسلامپ مناسب آماده می شود.
- بتن به طور پیوسته و بدون وقفه در قالب ریخته می شود.
- سطح بتن صاف و پرداخت می شود.
نکات مهم در بتن ریزی:
- از بتن با اسلامپ مناسب استفاده شود.
- بتن ریزی باید به طور پیوسته و بدون وقفه انجام شود.
- از ویبراتور برای متراکم کردن بتن استفاده شود.
مزایای استفاده از خاموت
همان طور که پیش تر هم گفته شد استفاده از خاموت در سازه باعث افزایش مقاومت برشی و ductility (داکتیلیته) بتن می شود. خاموت ها با ایجاد اصطکاک بین بتن و میلگردها، مقاومت برشی بتن را تا حد قابل توجهی افزایش می دهند. همچنین با مهار بتن، از ترک خوردگی و خرد شدن آن در اثر تنش های برشی و لرزه ای جلوگیری می کنند و شکل پذیری بتن را افزایش می دهند. یکی دیگر از مزایای به کار بردن خاموت در سازه، افزایش طول عمر آن است. بدیهی است که با افزایش مقاومت و ductility بتن، عمر مفید سازه نیز افزایش می یابد. استفاده از خاموت در سازه های بتنی، احتمال خرابی آنها را در اثر بارهای وارده، به خصوص بارهای جانبی و لرزه ای، به طور قابل توجهی کاهش می دهد. خاموت ها همچنین با افزایش مقاومت و ductility بتن، ایمنی سازه را در برابر بارهای وارده افزایش میدهند.
معایب استفاده از خاموت
باید در نظر گرفت که استفاده از خاموت می تواند به نوبه خود باعث افزایش هزینه ساخت شود. استفاده از خاموت ها به دلیل افزایش مصرف فولاد، هزینه ساخت سازه را افزایش می دهد. علاوه بر این، زمانی که از خاموت در ساخت و ساز استفاده می شود، پیچیدگی آرماتوربندی تا حدی افزایش می یابد. آرماتوربندی خاموت ها به خصوص در اعضای بتنی با مقطع پیچیده، می تواند دشوار و زمان بر باشد. از سوی دیگر، از نکاتی که می توان در خصوص اجرای خاموت در نظر گرفت، افزایش زمان اجرا است. استفاده از خاموت ها می تواند زمان اجرای پروژه را افزایش دهد.
نتیجه گیری
استفاده از خاموت ها در سازه های بتنی، مزایای متعددی مانند افزایش مقاومت برشی و شکل پذیری بتن، کاهش احتمال خرابی و افزایش عمر مفید سازه را به همراه دارد. با وجود این مزایا، استفاده از خاموت ها باعث افزایش هزینه ساخت، افزایش پیچیدگی آرماتوربندی و افزایش زمان اجرا نیز می شود.