مصالح ساختمانی گوناگونی از دیرباز توسط انسان مورد استفاده قرار گرفته است. در این میان شاید بتوان از چوب، سنگ، فولاد و بتن به عنوان پرمصرف ترین مصالح ساختمانی نام برد. بتن که در حقیقت یک نوع سنگ ساخته دست بشر است، از مقاومت فشاری قابل قبول و مقاومت کششی بسیار پایین (در حدود 10% مقاومت فشاری) برخوردار است. از طرفی در بسیاری از قطعات سازه ای، کشش مستقیم و یا کشش ناشی از خمش ایجاد می شود. به همین جهت برای جبران ضعف مقاومت کششی بتن، ایده ی بتن آرمه ابداع شده است. در بتن آرمه ، در هر قسمت که قطعه ی سازه ای تحت کشش (کشش مستقیم یا کشش ناشی از خمش) قرار گیرد، ازیک ماده با مقاومت کششی مناسب نظیر فولاد به عنوان یک ماده ی مقاوم در مقابل کشش ایجاد شده، استفاده میگردد.
اگرچه ایده ی اولیه در ابداع بتن آرمه ، واگذاری نقش مقاومت در مقابل تنش های کششی به فولاد بوده است؛ با این وجود فولاد می تواند به عنوان یک عنصر کمکی در تحمل فشار نیز در کنار بتن آرمه قرار گیرد. به همین دلیل میلگردهای مسلح کننده در قطعات فشاری نظیر ستون ها و یا حتی در ناحیه فشاری تیرها به عنوان فولاد فشاری نیز به کار رود.
توجه شود که در یک مقطع بتن آرمه، ممکن است ترک های کششی در ناحیه کششی بتن و در جهت متعامد نسبت به جهت تنش های کششی ایجاد شوند. این ترک ها در بتن آرمه ممکن است از میلگردهای کششی نیز عبور کرده و تا نزدیکی های تار خنثی بالا روند. با این وجود، معمولا عرض این ترک ها در بتن آرمه بسیار محدود بوده (کوچکتر از 3/0 میلی متر) و در عملکرد قطعه بتن آرمه دخالت نمی کنند.
پیشینه تاریخی بتن آرمه
• اگر چه گفته می شود بتن آرمه سیمان از دیرباز توسط ایرانیان و رومانیان به عنوان یک ماده ساختمانی به کار گرفته می شده است، اما سابقا ثبت سیمان پرتلند به جوزف آسپیدین انگلیسی در سال 1824 بر می گردد. از آن پس بتن غیر مسلح برای سالها به عنوان یک مصالح ساختمانی خوب، تولید شد.
• سابقه استفاده از بتن مسلح به سال 1850 بر می گردد که جوزف لامبوت فرانسوی یک قایق بتنی را که با شبکه ای از سیم های موازی مسلح شده بود، تولید کرد. با این حال اختراع بتن آرمه معمولا به جوزف مونیر فرانسوی نسبت داده می شود. وی در سال 1867، ابداع ساخت حوضچه ها و مخازن بتنی مسلح به شبکه ای از سیم آهنی را برای خود ثبت نمود. از آن به بعد مونیر تا سال 1881،موارد متعددی از کاربرد بتن آرمه را از جمله در ساخت لوله ها و تانک ها، صفحات و دال های مسطح، پل های عابر پیاده، قوس ها، ساختمان ها و اجزاء رابط خطوط آهن به نام خود به ثبت رساند. با این وجود گفته می شود که وی دانش مربوط به رفتار بتن آرمه و یا روش مناسب جهت محاسبات طراحی را نداشته است.
• در آمریکا ویلیام وارد نخستین ساختمان بتن آرمه را در سال 1875 در نیویورک بنا نمود. همچنین تادیوس هیات که در ابتدا یک وکیل بود، در دهه 1850 تجربیاتی را در مورد تیر بتن آرمه انجام داد. وی میله های آهنی را در ناحیه کششی تیر قرار داد و در نزدیکی تکیه گاه آن را به طرف بالا خم کرده و در ناحیه فشاری محار نمود. او همچنین میله های قائمی را در نزدیکی تکیه گاه ها برای تحمل برش به کار برد.
• همچنین رانسام در دهه 1870 در شهر سانفرانسیسکو مواردی از استفاده از بتن آرمه تجربه نمود. وی در سال 1884، استفاده از میله های آجدار را با پیچاندن میله هایی با سطح مقطع مربعی و به منظور فراهم نمودن چسبندگی بهتر بین فولاد و بتن، به نام خود ثبت کرد. همچنین وی در سال 1890، ساختمان یک موزه دو طبقه به طول 95 متر را به صورت بتن آرمه بنا نمود. این ساختمان در زلزله سال 1906 سانفرانسیسکو و نیز در آتش سوزی متعاقب این زلزله، آسیب جزئی دید که این عملکرد و نیز عملکرد مناسب سایر ساختمان های بتن آرمه در آن زلزله و آتش سوزی متعاقب، منجر به اقبال عمومی به این سیستم جدید ساختمان سازی گردید.
• در سال 1903، تشکیل یک کمیته مشترک از نمایندگان سازمان های علاقه مند در زمینه بتن آرمه در آمریکا، نقطه شروعی برای همگانی کردن دانش طراحی بتن آرمه بود. از آن به بعد در دهه اول قرن بیستم، آزماشات متعددی توسط دانشمندان در آمریکا و اروپا جهت تعیین مقاومت فشاری بتن، و مدول الاستیسیته بتن آرمه انجام گرفت. از سال 1916 تا 1935، بیشتر تحقیقات بر ستون های بتن آرمه با بار خارج از محور، شالوده بتن آرمه و نیز مقاومت نهایی تیرها بیشتر مورد توجه محققین قرار گرفت.
ﻓﻮﻧﺪﺍﺳﻴﻮﻥ بتن آرمه
پی ﻳﺎ ﻓﻮﻧﺪﺍﺳﻴﻮﻥ قسمتی ﺍﺯ ﺳﺎﺯﻩ ﺍﺳﺖ ﻛﻪ ﻏﺎﻟﺒﺎ ﭘﺎﻳﻴﻦ ﺗﺮ ﺍﺯ ﺳﻄﺢ ﺯﻣﻴﻦ ﻗﺮﺍﺭ می ﮔﻴﺮﺩ ﻭ ﻧﻴﺮﻭﻫﺎی ناشی ﺍﺯ ﺳﺎﺯﻩ ﺭﺍ ﺑﻪ ﺧﺎﻙ ﺯﻳﺮ ﺁﻥ ﺍﻧﺘﻘﺎﻝ می ﺩﻫﺪ.
بتن آرمه ﺭﺍ می ﺗﻮﺍﻥ یکی ﺍﺯ ﻣﻘﺎﻭﻡ ﺗﺮﻳﻦ ﻭ ﻣﺴﺘﺤﻜﻢ ﺗﺮﻳﻦ ﺳﻨﮓ ﻫﺎی مصنوعی ﺩﺍﻧﺴﺖ. ﻟﺬﺍ پی هایی ﻛﻪ ﺑﺎ بتن آرمه ﺳﺎﺧﺘﻪ می ﺷﻮﻧﺪ، ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ پی ﺩﺭ ﻛﺎﺭﻫﺎی ساختمانی ﺑﻪ ﺷﻤﺎﺭ می ﺁﻳﻨﺪ. ﺍﻣﺮﻭﺯﻩ ﺗﻮﺻﻴﻪ می ﺷﻮﺩ ﻛﻪ پی ﻛﻠﻴﻪ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎﻥ ﻫﺎ ﺭﺍ ﺑﺎ بتن آرمه ﺑﺴﺎﺯﻧﺪ. ﺑﻪ ﺧﺼﻮﺹ ﺩﺭ ﻣﻨﺎﻃﻖ ﺯﻟﺰﻟﻪ ﺧﻴﺰی ﻧﻈﻴﺮ ﺷﻬﺮﻫﺎی ﺟﻨﻮﺏ ﺧﺮﺍﺳﺎﻥ.
جهت دستیابی به یک روش اصولی در طراحی بتن آرمه بایستی براساس برخی از تئوری ها مانند نیروهای داخلی و نیز براساس همسازبودن تغییر شکل های مقطع،ارزیابی صحیح مقاومت مقطع ارائه می گردد.این فرضیات مهم عبارت اند از :1)اصل برنولی .2)بیو ستگی کامل بین فولاد و بتن آرمه.3)توزیع تنش در بتن آرمه و فولاد در یک مقطع بتن آرمه بر اساس منحنی های تنش- کرنش.
