آشنایی با بتن و فولاد

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.

بتن مسلح علاوه بر اینكه دارای مقاومت نسبتاً‌ بالایی است، در مقابل شرایط نامساعد محیطی نیز مقاومت خوبی دارد زیرا پوشش بتنی روی آرماتور، فولاد را در مقابل خوردگی و اثر مستقیم آتش سوزی محافظت می نماید. در رابطه با مقاومت در مقابل آتش سوزی شاید توجه به این نكته جالب باشد كه در حرارت حدود 1000 درجه سانتیگراد، حداقل یك ساعت طول می كشد كه دمای فولاد داخل بتن، كه با یك لایه بتنی به ضخامت 5/2 سانتیمتر پوشیده شده است، به 500 درجه سانتیگراد برسد. تجربه نشان داده است كه در آتش سوزی های با شدت متوسط، سازه های بتن آرمه تنها دچار خسارتهای سطحی می شوند و خللی در مقاومت و ظرفیت باربری آنها وارد نمی آید.

به علت خواص متنوع و با ارزش بتن آرمه، نظیر دوام (مقاومت در مقابل اثرات سوء ناشی از سیكل های انجماد و ذوب)، مقاومت در مقابل خورده‌گی، مقاومت در مقابل آتش، مقاومت زیاد در مقابل بارهای استاتیكی و دینامیكی، امكان ایجاد اشكال موردنظر از طریق شكل دادن به قالب عضو، و بالاخره مخارج نگهداری ناچیز در طول عمر سازه، امروزه از این ماده بعنوان یكی از مقاومترین مصالح ساختمانی در ساخت انواع سازه ها استفاده فراوان می‌شود. ساختمانهای مرتفع مسكونی و اداری، ساختمانهای صنعتی، نیروگاههای هسته ای، پل ها، سیلوها، تونل ها، انواع پوسته ها، سازه های هیدرولیكی و بسیاری سازه های دیگر از مواردی هستند كه بتن مسلح اسكلت اصلی و باربر آنها را تشكیل می دهد.

یكی از جنبه های خاص رفتار سازه های بتن آرمه تحت اثر بار، امكان ایجاد ترك در قسمت های كششی مقاطع است. البته باز شدن چنین تركهایی تحت بارهای معمولی وارد بر سازه، غالبا به قدری كم اهمیت است كه به هیچ وجه استفاده از سازه را تحت تأثیر قرار نمی دهند. اما چنانچه در موارد خاصی، با توجه به انتظاری كه از عملكرد سازه می‌رود، وجود این تركها بعنوان یك نقص تلقی شود و به عبارت دیگر لازم باشد از ایجاد ترك جلوگیری شود و یا میزان باز شدگی آن محدود گردد، می توان از ایدة پیش تنیدگی بتن استفاده نمود. در سازه های بتنی پیش تنیده، بوسیلة كشیدن كابلهای پیش تنیدگی، مقطع عضو بتنی را تحت فشار اولیة شدیدی قرار می دهند، تا بدین ترتیب پس از اعمال بارهای موردنظر، در هیچ مقطعی از عضو بتنی ایجاد كشش نشود.