اتصال میلگرد با روشهای مختلفی انجام میشود که قصد داریم با بهترین روش را از میان روشهای زیر انتخاب کنیم:
- اورلپ (وصله پوششی) Lapping: اتصال اورلپ از کنار هم قراردادن دو آرماتور به موازات یکدیگر و بستن آنها توسط قطعات سیم ایجاد میشود.
- کوپلر (وصله مکانیکی) Couplers: اتصال مکانیکی، توسط کوپلر به دو سر میلگرد رزوه شده انجام میشود.
- جوش فورجینگ یا جوشکاری (فورج کردن) Welding: اتصال فورجینگ به وسیله حرارت دادن دو سر میلگرد و اتصال آنها با فشار می باشد.
چرا از روشهای مختلف برای روش اتصال میلگرد استفاده می کنیم؟
بستن میلگردها به روش اورلپ (وصله پوششی) Lapping مدتهاست که یک روش موثر و مقرون به صرفه می باشد، اما این روش اتصال همیشه یک راه حل مناسب برای اتصال میلگرد نیست.
امروزه مهندسان روشهای دیگری را برای اتصالات میلگردها استفاده می‌کنند.
این روشها به نامهای کوپلر (وصله مکانیکی) Couplers و جوش فورجینگ یا جوشکاری (فورج کردن) Welding شناخته میشود.
روشهای مختلف اتصال میلگرد در یک سازه بتنی هنگامی که طول میلگرد مورد نیاز کوتاه باشد استفاده می شود.
اگر طول میلگردها بیش از اندازه طولانی شود جابجایی آن از کارخانه و تحویل آن را با مشکلاتی مواجه می کنند.
به عنوان مثال، فرض کنید یک ساختمان به طول 30 متر باشد، اما میلگرد فلزی با طول 30 متر در بازار وجود ندارد.
بنابراین ما به قطعات بیشتری از میلگردهای فولادی نیاز داریم که باید برای تامین طول مورد نیاز به هم متصل شوند.
بر خلاف میلگردهای فلزی طول میلگردهای GFRP مطابق درخواسـت خریدار می‌باشد.
اتصال به روش اورلپ (وصله پوششی) Lapping
سالیان سال است که بسیاری از مهندسین ساختمان، معماران و متخصصین متوجه شده اند که روش اتصال میلگرد اورلپ در قبال داشتن مزایای اندك معایب بسیاری دارد.
طبق آیین نامه ACI اتصال اولپ در مقابله با بارهای پریودیک قابل اطمینان نبوده و از محدوده الاستیک خارج خواهند شد لذا این سوال پیش می آید که رفتار اتصالات اورلپ برای آرماتورهای با سایز بالا همچون آرماتور 25 چگونه خواهد بود.
طی سالیان متمادي و براي اطمینان بیشتر در قابلیت وکارآیی اتصال اورلپ، طول اتصال پوششی مرتبا افزایش یافته است و همچنین استفاده از اورلپ در بعضی نقاط به طور کلی ممنوع می باشد.
اتصال به روش جوش فورجینگ یا جوشکاری (فورج کردن) Welding
فرآیند جوشکاری فورجینگ سربه سر در سال 1953 میلادی با هدف استفاده در صنعت حمل و نقل ریلی ابداع شد و سپس کاربرد آن در صنعت ساختمان توسعه یافت.
با گسترش روزافزون ساخت و ساز و رشد شهر ها و بلند مرتبه سازی، موضوع مقاوم سازی و استحکام سازه های بتنی به منظور حفظ جان و سرمایه ساکنین در اهمیت قرار گرفت.
به دلیل وجود بارهاي کششی، خمشی و پیچشی زیاد در سازه هاي بتنی، نحوه درست اتصال میلگرد ها در بتن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد که با این روش تا حد بسیار زیادی ضعف در اتصال میلگردها از بین خواهد رفت.
روش جوشکاری فورجینگ سر به سر جزء روش های جو شکاری ذوبی کامل به شمار نمی آید، بلکه نوعی روش جوشکاری فاز جامد است که عمل اتصال را بدون ذوب کردن کامل فلز پایه به انجام می رساند.
پیکر بندی مجدد اتم ها با حرارت دهی سطحی در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد رخ داده و اتصال به کمک تغییر فرم پلاستیک به وجود آمده از بهم فشردگی ایجاد می شود.
اتصالات مکانیکی میلگرد به روش کوپلر (وصله مکانیکی) Couplers
اتصالات مکانیکی نوعی از قطعات مکانیکی هستند که بین دو قطعه آرماتور قرار می گیرند و باعث می شوند که آرماتور درمحل اتصال رفتاري شبیه به یک آرماتور یکپارچه داشته باشد.
اتصالات مکانیکی آرماتورها را به صورت سر به سر به یکدیگر وصل می کنند.
این اتصال بسیاري از مزایای یک آرماتور یکپارچه را تامین می کند.
اتصالات مکانیکی تراکم آرماتور را کاهش داده و امکان بتن ریزي مطلوب را فراهم می کند.
بر اساس آیین نامه بتن ایران یک اتصال مکانیکی بسیار قوي تر و مستحکم تر از اتصال اورلپ می باشد چرا که میزان استحکام مورد نیاز براي یک اتصال مکانیکی حداقل 25 درصد بیشتر از استحکام طراحی براي اتصال اورلپ در نظر گرفته می شود.
در حال حاضر انواع اتصالات مکانیکی در شکل ها و ابعاد مختلف و بنا به نیاز مصرف کننده در بازار هاي جهانی و همچنین بازار کشور خودمان قابل دستیابی هستند.
متداول ترین اتصالات مکانیکی با بهره گیري از مدلی مشابه پیچ و مهره میلگردها را به یکدیگر متصل نموده و یک آرماتور یکپارچه ایجاد می کند.
مزایای فنی استفاده از روش کوپلر یا وصله مکانیکی در اتصال میلگرد
از مزایا و ویژگی های فنی کوپلر، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کاهش وزن کلی سازه به علت سبک بودن کوپلر نسبت به وصله پوششی
- در اثر کاهش وزن کلی سازه، امکان طراحی بهینه برای طراح به وجود می آید و به بتن با مقاومت بالا نیاز نیست.
- در اثر استفاده از کوپلر، آرایش میلگردها منظم شده که در نتیجه آن امکان بتن ریزی به صورت کاملا صحیح فراهم می شود.
- در اثر استفاده از کوپلر میلگردها در امتداد هم قرار می گیرند و نیرو به صورت مستقیم انتقال می یابد.
- مطابق بند ۲-۲-۵-۲۰ آیین نامه بتن ایران، نسبت آرماتور به بتن نباید بیشتر از ۶% باشد. به دلیل آنکه در محل وصله اورلب مقدار آرماتور دو برابر شده و در نتیجه در طراحی مقاطع ۳% آرماتور لحاظ می شود، ولی با استفاده از کوپلر نسبت فولاد به بتن در طراحی مقطع افزایش پیدا می کند.
- استفاده از کوپلر منجر به ایجاد یکپارچگی در شبکه آرماتوربندی شده که این امر خود منجر به استقلال پایدار اتصال میلگرد در بتن می شود.
- کاهش مصرف مواد اولیه و ضایعات که در نتیجه از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه خواهد بود.
- زمانی که در مقاطع بتنی طراحی مناسب و بهینه صورت می گیرد، نسبت بتن به آرماتور افزایش پیدا می کند که این امر به دلیل استفاده از اتصال کوپلر و کاهش تراکم می باشد.
- در نتیجه انتقال نیرو به طور مستقیم، تمامی آرماتورها در یک راستا قرار می گیرند.
- به جهت نبودن پیوستگی بین آرماتورها، تمامی محدودیت ها در طول دهانه اجزای بتنی حذف می شوند.
- برای اتصالات مربوط به اجزاء سازه به هم می توان از کوپلر جوشی در مقاطع بتنی فولادی استفاده کرد.
- نقش عوامل انسانی به میزان قابل توجهی در استفاده از انواع اتصالات کاهش یافته و پروژه های حساس چون سد و نیروگاه با اطمینان خاطر بیشتری پیش می روند.
- امکان استفاده از کوپلر در مواردی که برقراری اتصال پوششی وجود ندارد.
- امکان استفاده از وصله آرماتور با قطر بالا در سازه های سنگین بتنی مهیا می شود.
- سرعت نصب و اجرای آرماتورها به ویژه در شبکه بافته شده تیر و ستون به حداکثر میزان ممکن خواهد رسید که نتیجه آن کاهش نیروهای انسانی در اجرای آرماتورها می باشد.
مزایای اقتصادی کوپلر
استفاده از کوپلرها در صنعت ساخت و ساز دارای مزایای اقتصادی بسیاری می باشد که برخی از آنها عبارتند از:
مزیت اول اتصال میلگرد به روش کوپلر
طبق بند ۶-۲-۱-۵-۲۰ آیین نامه بتن ایران، محدودیت های استفاده از اتصال پوششی در بسیاری از محل ها به شرح زیر است:
- در قسمت اتصالات بین ستون ها و تیرها
- در طول های معادل دو برابر ارتفاع مقطع از تکیه گاه
- در نقاطی که امکان تشکیل مفصل پلاستیکی وجود داشته باشد.
اما در آیین نامه استفاده از کوپلر یا همان وصله مکانیکی نوع ۲، در تمامی نقاط سازه وجود دارد که این خود منجر به کاهش ضایعات در سازه می شود.
حدود ۱۵% از آرماتورهای موجود در هر سازه به ضایعات تبدیل می شوند که استفاده از کوپلر تمامی هزینه های مربوط به پروژه کاهش پیدا می کند.
مزیت دوم اتصال میلگرد به روش کوپلر
استفاده از کوپلرها تمامی هزینه های مرتبط با وزن آرماتورها و بتن ریزی ها را به حداقل میزان ممکن خود می رساند.
علت این امر را می توان کم شدن وزن سازه و بهینه شدن ابعاد مقاطع عنوان کرد.
مزیت سوم اتصال میلگرد به روش کوپلر
طبق بند ۴-۳-۲-۵-۲۰ در محل اتصال میلگرد ها باید تعداد خاموت به دو برابر افزایش یابد.
این در حالی است که طول کوتاه کوپلر به وصله اورلب، نیاز به افزایش مقدار خاموت مصرفی را به طور کل از بین می برد که این امر منجر به صرفه جویی در مصرف میلگردها می شود.
مزیت چهارم اتصال میلگرد به روش کوپلر
به منظور در امتداد هم قرار گرفتن میلگردها در اتصال اورلب احتیاج به ایجاد فرم S در آرماتور است.
اما در کوپلر این فرم S حذف می شود که نتیجه این امر کاهش هزینه های مربوطه می باشد.