کوپلر های استفاده شده در یک پروژه

کوپلر چیست؟

سالها قبل جوش، قوسی تنها راه یکپارچه کوپلر های استفاده شده در یک پروژه  نمودن ۲ قطعه آرماتور بود اما امروزه اتصالات مکانیکی وجود دارند که میتوانند بسیاری از مزایای یک آرماتور یکپارچه را تامین نمایند.

کوپلر یا وصله یا رابط مکانیکی در واقع یک مهره بلند است که به جای اور لب کردن آرماتور استفاده شده و دو میلگرد را در راستای یکدیگر به هم متصل میکند و باعث میشود که آرماتور در محل اتصال رفتاری شبیه به آرماتور یکپارچه داشته باشد بدون اینکه از مقاومت کششی آن کاسته شود.

انواع وصله مکانیکی (کوپلر)

کوپلر استاندارد راست گرد (SST)

کوپلر استاندارد یا کوپلر رزوه راستگرد به عنوان پر مصرف ترین کوپلر که در همه جای سازه بتنی قابلیت مصرف دارد مطرح می باشد. این نوع کوپلر در محلی مورد استفاده قرار میگیرد که حداقل یکی از آرماتورها امکان چرخش داشته باشد. رزوه داخلی کوپلر از نوع راستگرد بوده و رزوه آرماتور بایستی تا انتها درون کوپلر بسته شوند. این نوع کوپلر برای میلگرد سایز ۱۶ تا ۵۰ تولید می شود.

کوپلر تبدیل (STR)

این کوپلر با داشتن دو سایز متفاوت در دو طرف امکان اتصال دو آرماتور با قطرهای متفاوت را فراهم می آورد کوپلرهای تبدیل با اختلاف یک سایز در دو طرف از تولیدات مستمر گروه صنعتی ذره کاوش بوده و در صورت نیاز مصرف کننده کوپلر تبدیل با هر سایز درخواستی تولید می شود . این نوع کوپلر برای میلگرد سایز ۲۰ تا ۵۰ در گروه صنعتی ذره کاوش تولید میشود همچنین امکان تولید کوپلر به صورت اختصاصی با طول و گام درخواستی برای مشتریان محترم وجود دارد .

کوپلر چپ و راست (SLR)

این نوع کوپلر در محلی مورد استفاده قرار میگیرد که هیچ یک از آرماتورها امکان چرخش نداشته باشند. رزوه داخلی کوپلر از یکطرف راست گرد و از طرف دیگر چپ گرد می باشد. همچنین رزوه های ایجاد شده در انتهای دو آرماتور یکی راست گرد و دیگری چپ گرد می باشند. با چرخاندن کوپلر رزوه های دو آرماتور با کوپلر درگیر شده شده و در ادامه رزوه . انتها درون کوپلر بسته خواهند شد. این نوع کوپلر برای میلگرد سایز ۱۸ تا ۵۰ در گروه صنعتی ذره کاوش تولید می شود.

الف – مزیتهای فنی

۱. امکان استفاده بدون محدودیت در هر پوزیشن در سازه بتنی

۲.کاهش وزن کلی سازه و سبکتر شدن سازه به دلیل وزن ناچیز اتصال مکانیکی نسبت به اتصال اور لپ (۶) به ۱۰۰). سنگینی باعث می گردد طراحی سازه با ضریب اطمینان بالاتری صورت گیرد که در نتیجه مصرف بیشتر مصالح را در پی خواهد داشت.

۳.کاهش تراکم آرماتور در مقاطع اتصال کوپلر نسبت بتن به فولاد را کاهش میدهد و کیفیت بتن ریزی را به وسیله ایجاد فضای بیشتر بین میلگرد ها افزایش می دهد.

۴.در امتداد هم قرار گرفتن کامل آرماتورها و در نتیجه انتقال نیرو به طور مستقیم.

۵. پایین آمدن زمان انجام پروژه

۶.قابلیت استفاده برای همه قطرهای آرماتور

۷.کوتاهتر شدن طول اتصال مکانیکی نسبت به اتصال اور لپ (۴) به ۱۰۰).

۸. افزایش نسبت بتن به آرماتور و امکان طراحی بهینه مقاطع بتنی.

۹. ایجاد اتصال یکپارچه بتن آرماتورها و در نتیجه یکپارچه عمل نمودن آرماتور در محل اتصال به هنگام اعمال نیروهای ناشی از تکانه های شدید و زمین لرزه

۱۰. در اتصال اور لپ عامل ایجاد پایداری اتصال وجود بتن است و در صورت صدمه دیدن بتن اتصال اور لپ از هم خواهد پاشید ولی در اتصال مکانیکی پایداری اتصال وابستگی به بتن ندارد که این ویژگی باعث پایداری بیشتر سازه به هنگام صدمه دیدن بتن در سوانح طبیعی خواهد شد.

۱۱. وصله مکانیکی باعث انسجام بیشتری در سازه های بتنی میگردد وصله مکانیکی مقاومت و سختی لازم را در مقابل نیروهای استاتیکی مانند بارهای زنده و مرده و همچنین دینامیکی مانند زلزله و حرکت اتومبیل و قطار بر روی پل را دارا می باشد.

۱۲. با استفاده از وصله مکانیکی دیگر نیازی به گذاشتن میلگرد انتظار نیست که باعث کاهش هزینه های نیروی انسانی، قالب بندی و خطرات ناشی از وجود آنها است، می گردد.

۱۳. با توجه به آنکه وصله مکانیکی مانند وصله پوششی به مشخصات بتن و میزان و چگونگی بارهای اعمالی بستگی ندارد، به همین دلیل روش مطمئن تر و قابل اعتمادتر است.

۱۴. وصله مکانیکی ظرفیت کششی و فشاری بتن آرمه ساختمان را افزایش میدهد در کشورهای مدرن استفاده از وصله مکانیکی در ساخت و ساز ستون های شیبدار ستونهای طولانی رشته های طولانی سازه های معلق و جاهایی که بارهای کششی از حالت معمول بزرگتر باشند رایج است.

۱۵. اجتناب از تشکیل حفره و کرموزدگی در سطح بتن

۱۶. جلوگیری از آسیب دیدگی سیستمهای قالب گیری گران قیمت توسط میلگردهای روش اور لب

۱۷. اجتناب از خم شدن و دوباره خم شدن میلگردهای تقویتی بزرگ در ساخت دیوارهای دیافراگمی

۱۸. استفاده در محلهایی که تنش پیوسته کامل باید در نظر گرفته شود.

۱۹. استفاده در محلهایی که فاصله بین میلگردها برای دور زدن کافی نیست مثلا در سازه های میکروپایل ۲۰ استفاده در محلهایی که تنش پیوسته کامل باید در نظر گرفته شود.

۲۱. استفاده از وصله مکانیکی در پلهای کابلی ، میکروپایل ها ، پلهای اتوبانها بندرها و سازه های معلق به منظور استحکام بتن و مکانهایی که سازه ها عملکرد چرخه ای از خود نشان می دهند رجحان دارد.

۲۲. آسیب دیدن بتن در محل اور لپ باعث از هم پاشیدن شبکه آرماتور شده و در نتیجه ویرانی این سازه را در پی خواهد داشت.

۲۳. چون استحکام اتصال اورلپ مستقیما بستگی به کاور بتن دارد لذا هر گونه ضعف بتن منتهی به از هم گسیختگی اتصال اورلپ خواهد شد.

۲۴. در مناطق مرطوب و ساحلی خوردگی آرماتور میتواند به لایه لایه شدن و خرد شدن کاور بتن منجر گردد، لذا بدون داشتن کاور مناسب در این مناطق اتصال اولپ بی اثر بوده و انتقال نیرو عملا از یک آرماتور به آرماتور بعدی وجود ندارد.

۲۵. اتصال اور لپ در محدوده غیر الاستیک عملکرد بسیار ضعیفی دارد.

توضیح برخی از موارد مزایای فنی:

امکان استفاده بدون محدودیت در هر پوزیشن در سازه بتنی

طبق آیین نامه بتن ۳۱۸ ACI وصله های مکانیکی به ۲ گروه ۱ و ۲ تقسیم میشوند که نوع اول آن بایستی دارای ویژگی تحمل فشار برابر با ۱.۲۵FY باشد چنانچه در آیین نامه آمده است:

۱-۴-۱۸- ۷وصله مکانیکی میلگردها باید در کشش و فشار دارای مقاومت حداقل برابر با ۱.۲۵ باشد مگر آنکه ضابطه بند ۱۸-۴-۲-۲ تأمین شده باشد.

که با توجه به مقاومت مشخصه فولاد این عدد ۵۰۰MPA است.

اما در وصله مکانیکی تیپ دوم نه تنها بایست ۱.۲۵FY را پاس نماید بلکه باید استحکام مشخصه فولاد را هم تحمل نماید که این مقدار طبق استانداردهای ایران برابر با ۶۰۰MPA میباشد.

بعبارتی اگر وصله مکانیکی بتواند نیروهای کشش و فشار برابر با استحکام مشخصه فولاد را تحمل نماید در هر لوکیشن و محلی حتی در مقاطع اتصال تیر و ستون قابل استفاده بوده و به معنای یکپارچه شدن آرماتور میباشد که طبیعتا دست طراح را برای طراحی بهینه باز خواهد گذاشت.

تبصره: موارد آیین نامه ای مربوط به موارد فوق در انتهای همین دفترچه آمده است.

کاهش وزن کلی سازه

به دلیل کاهش تراکم و پایین آمدن میزان فشردگی میتوان سطح مقطع ستون را پایین آورد بدین وسیله زیر بنا نیز افزایش می یابد و مهمتر از آن کاهش چشمگیر وزن سازه و در نتیجه مقاوم سازی بنا را خواهیم داشت.

کاهش تراکم آرماتور در مقاطع اتصال

کاهش تراکم آرماتور که نتیجه عدم همپوشانی جانبی میلگردها حاصل آمده خود موجب بتن ریزی مطلوب و در نتیجه کاهش تعداد خاموتهای مصرفی نیز میشود. چرا که اتصال اولپ میزان آرماتور را ۲ برابر میکند و در نتیجه عبور دانه های شن و جریان مطلوب بتن ریزی غیر ممکن میشود.

در امتداد هم قرار گرفتن کامل آرماتورها

در استفاده از کوپلر بدون هیچ عملیات اضافی و ایجاد فرم بوسیله دستگاه خم کن که هم زمان و نیروی زیادی را صرف مینماید و هم دقت کافی را مطابق با آنچه در آیین نامه بتن آمده را ندارد، آرماتورها کاملا در امتداد هم قرار گرفته و فاصله میلگردها در کنار هم با همدیگر کاملا” مساوی میشوند.

ب – مزیتهای اقتصادی کوپلر های استفاده شده در یک پروژه

ا بر خلاف اتصال پوششی که محدودیت استفاده در بعضی محلها از جمله: 

الف – اتصالات تیرها و ستون ها.
ب – در طول معادل دو برابر ارتفاع مقطع از بر تکیه گاه. پ در محلهایی که امکان تشکیل مفصل پلاستیکی موجود باشد را دارد (بند ۲۰-۵-۱-۲-۶ آئین نامه آئین نامه بتن ایران)

پ-اتصال مکانیکی در هر موقعیت قابل استفاده بوده و به همین دلیل امکان استفاده از آرماتور بدون ضایعات فراهم میگردد.

(معمولاً ۱۵ ٪ آرماتورهای خریداری شده در هر پروژه به ضایعات تبدیل می گردد. )

۲ با توجه به ضرائب اعمالی در مبحث ۹ ، طول اتصال پوششی با اعمال ضرائب افزایش می یابد و به همین دلیل نسبت وزن اتصال اورلپ افزایش خواهد داشت بطور مثال برای آرماتور ۳۲ با ضرائب مربوطه وزن اتصال اور لپ حدود ۱۳ کیلوگرم میباشد.

۳. با توجه به سبکی وزن اتصال مکانیکی نسبت وزن اتصال مکانیکی به اتصال اور لپ ۶ به ۱۰۰ می باشد وزن سازه بطور محسوسی کاهش خواهد یافت که در نتیجه امکان طراحی بهینه در مقاطع به وجود می آید (۱۳) کیلوگرم وزن اتصال اور لپ در مقابل ۶۰۰ گرم وزن اتصال مکانیکی برای آرماتور (۳۲) که در نتیجه کاهش هزینه را در پی خواهد داشت.

۴. طبق بند ۲۰-۵-۲-۲ آئین نامه بتن نسبت آرماتور به بتن نبایستی بیشتر از ۶ باشد این محدودیت در محل وصله ها نیز بایستی رعایت گردد ولی در راستای رسیدن به این منظور ناچارا بایستی ابعاد مقاطع بتنی را بزرگتر در نظر گرفت افزایش هزینه بتن طبق محاسبات استفاده از کوپلینگ باعث کاهش سطح مقطع ستونها و در نتیجه کاهش ۳ الی ۵ درصدی کل بتن مصرفی میگردد که اضافه میشود به آن کاهش هزینه قالب بندی و نیز کاهش ضخامت پی رادیه به علت سبک شدن سازه

۵. استفاده از وصله مکانیکی باعث افزایش ۰/۵ الی ۲ درصدی مساحت مفید و کاهش فضای مرده ناشی از کاهش سطح مقطع ستون و ارزش افزوده چشمگیر ناشی از آن میگردد. (بویژه در پروژه های تجاری و اداری و فضاهای مربوط به پارکینگ)

۶. مطابق بند ۲۰-۵-۲-۲-۳- آئین نامه در محل اتصال اور لپ طول اتصال را بایستی برابر ۱/۳ طول وصله های کششی در نظر گرفت که افزایش هزینه مواد اولیه را در پی دارد.

۷. مطابق بند ۲۰-۵-۲-۳-۴- تعداد خاموتهای مصرفی در محل اتصال اور لپ تقریبا به دو برابر افزایش می یابد که باعث افزایش هزینه میلگرد مصرفی خواهد شد ولی با استفاده از اتصال مکانیکی که طول بسیار کوتاهی دارد نسبت طول اتصال مکانیکی به طول اتصال اورلپ برابر ۴ به ۱۰۰ است و بطور مثال اتصال مکانیکی برای قطر ۳۲ برابر ۷۶mm است نیاز به مصرف خاموت بیشتر وجود ندارد زیرا طول اتصال مکانیکی کمتر از فاصله دو خاموت متوالی است و در نتیجه صرفه جویی در مصرف میلگرد را در پی خواهد داشت .

۸.در اتصال اورلپ برای در امتداد هم قرار دادن محور میلگردها بایستی با خمکاری و ایجاد فرم این امکان فراهم گردد افزایش هزینه) ولی در اتصال مکانیکی دو میلگرد در امتداد یکدیگر قرار می گیرند.

۹.صرفه جویی و جلوگیری از واردات آرماتور

۱۰ . کاهش سطح مقطع ستون و در نتیجه کاهش بتن مصرفی و وزن آرماتور و در نتیجه امکان طراحی بهینه

۱۱. صرفه جویی در مواد اولیه (آرماتور) به دلیل کاهش ضایعات

۱۲. کاهش سایز بتنها در سطح مقاطع و اطمینان از حداکثر استفاده از فضای طبقات بویژه در پروزه های گران قیمت مانند برج های تجاری و اداری.

چنانچه وزن مقدار میلگرد هم پوشانی در حالات مختلف را در یک نمودار ترسیم کنیم نمودار شکل زیر بدست خواهد آمد: 

شکل: (الف) وزن مقدار میلگرد هم پوشانی در ستون و میلگردهای تحتانی تیر و پی (ب) میلگردهای افقی فوقانی در تیر و پی برای میلگردهای با مقاومت ۴۰۰ در بتن معمولی

هزینه متوسط آرماتور در وصله پوششی میلگردهای تحتانی و فوقانی در دو حالت استاندارد و سایر حالات برای بتنهای مختلف با هزینه وصله مکانیکی جایگزین در نمودار صفحه بعد با یکدیگر مقایسه شده اند. قیمت تمام شده میلگرد کیلویی ۱۸۲۰۰ ریال فرض گردیده است.

تبصره: در روش کوپلینگ عملیات رزوه کاری بر روی میلگردها طی فرآیند خاص توسط دستگاههای ویژه ای انجام میشود که عملیات رزوه زنی را به روش نورد سرد انجام میدهد. در این روش براده برداری از روی میلگرد صورت نگرفته و از استقامت میلگرد کاسته نمیشود.

نکته طبق نظریه فنی مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی برای بستن آرماتور رزوه شده به کوپلر نیازی به آچار مخصوص و نیروسنج نمیباشد و بسته شدن تا آخرین رزوه به معنی بسته شدن صحیح کوپلر میباشد و کنترل چشمی در این مورد کفایت مینماید.

همانطور که در نمودار ملاحظه میگردد وصله مکانیکی برای میلگردهای دارای قطر بیشتر از ۲۰ میلیمتر (۲۰) برای تمامی حالات اقتصادی و مقرون به صرفه میباشد. بدیهی است در صورت افزایش قیمت فولاد برای میلگردهای کوچکتر نیز صرفه اقتصادی خواهد داشت.

در جدول زیر به صورت خلاصه اتصال اور لپ و اتصال مکانیکی با یکدیگر مقایسه شده اند:

 

معرفی ۲ نوع کوپلر کارگشای دیگر:

علاوه بر کوپلینگهای فوق ؛ ۲ نوع دیگر از کوپلینگ مورد استفاده گروه صنعتی ذره کاوش میباشند که ذیلا به توضیح مختصری آنها میپردازیم:

۱ کوپلر پیچی ST

۲- کوپلر انتهایی STE

۳.کوپلر پیچی STL

به عنوان یک محصول استثنایی از تولیدات انحصاری گروه صنعتی ذره کاوش میباشد.

و برای توسعه سازه های موجود انجام تعمیرات جبران اشتباهات اجرایی وحتی در ساخت و سازهای جدید از کاربرد فراوانی برخوردار است. در مواقعی که طول آرماتور بنا به دلایل مختلف کوتاه بوده و امکان اتصال اور لب مقدور نمیباشد و چاره ای جز شکافتن و متلاشی نمودن بتن جهت ایجاد حد نصاب اور لب باقی نمی ماند از کوپلر STL استفاده داشته و تداوم آرماتوربندی را امکان پذیر می سازد.

کوپلرهای STL بر دو گونه تولید میشوند در گونه نخست آرماتور انتظار توسط تعدادی پیچ مخصوص در داخل کوپلر مهار می گردد و طرف دوم کوپلر که مطابق کوپلر استاندارد رزوه کاری شده است و با استفاده از یک آرماتور رزوه شده، امکان افزایش طول آرماتور انتظار را فراهم می نماید.

در نوع دوم تمام طول کوپلر توسط توسط پیچهای مخصوص مهار میگردند که هر یک جایگاه خاص استفاده خود را در سازه دارند.

وصله مکانیکی STL از نظر فنی نیروی لازم برای ایجاد وصله با بهره گیری از نیروی اصطکاکی بین غلاف فلزی وصله و میلگرد آجدار و همچنین از طریق درگیری فیزیکی پیچ ها و جداره میلگرد تامین میگردد. این تکنیک باعث ایجاد مقاومت لازم در هنگام کشش، فشار و همچنین نیروهای دینامیکی می شود.

کوپلر انتهایی STE

تجربیات به دست آمده از زلزله های شدید در جهان نشان میدهد که حساسترین ناحیه در سیستم قابهای خمشی محل اتصال تیر به ستون میباشد و رعایت نکردن اصول مربوط به شکل پذیری در ناحیه چشمه اتصال به دلیل وجود برش زیاد در ترکیب با خمش در این ناحیه میتواند باعث بروز شکست در این نواحی گردد.

برای سالهای متمادی اتصال تیرهای بام به ستون طبیقه آخر تیر به ستون در طبقه آخر ستون به پی و صفحه ستون به پی انکر بولت) از طریق قلابهای خم استاندارد (۹۰) درجه و یا قلاب نیم دایره قلاب انتهایی ۱۸۰ درجه تامین میگردید. اما روش ساده و بسیار موثرتری تحت عنوان “مهار انتهایی میتواند جایگزین روش سنتی قلاب گردد.

 

تغییرات اخیر آیین نامه های بتنی و به خصوص ملاحضات مربوط به طراحی لرزه ای مانند فصل ۲۱ رآیین نامه (ACI) ، بطور قابل توجهی حجم میلگرد مصرفی به خصوص آرماتورهای عرضی را افزایش داده اند. این موضوع باعث ایجاد مشکلاتی در میزان تراکم آرماتورها، آرماتوربندی و بتن ریزی میگردد وصله مکانیکی انتهایی ذره کاوش بوسیله حذف قلابها و همچنین کم کردن طول مهاری و در عین حال کاهش هزینه های کارگری توانسته است این پارادوکس را حل نماید.

 

آیین نامه بتن ایران به استفاده از وصله مکانیکی انتهایی تصریح دارد:

۴-۱-۲-۱۸ برای مهار میلگردها بکمک وسایل مکانیکی میتوان در طول میلگرد ادواتی مانند صفحه های فولادی میلگردهای متقاطع و یا نظایر آنها که از حرکت میلگرد در بتن جلوگیری کنند ایجاد کرد ضوابط مربوط به مهار میلگردها با این طریق در بند ۱۸-۲-۶ داده شده اند.

استفاده از وصله مکانیکی انتهایی که تحمل نیرو در آن بر مبنای تئوری مخروط برش در بتن صورت میگیرد باعث کاهش در حدود ۲۰ درصد طول مهاری بر اساس آیین نامه بتن ایران حداقل طول مهاری افقی آرماتور فشاری باید حداقل معادل ۲۰ برابر قطر آرماتور باشد تا تنش مماسی بین آرماتور و بتن جوابگوی مهار آرماتور در بتن باشد و کاهش ۴۰ درصد تراکم آرماتورها میگردد. همچنین وصله مکانیکی انتهایی امکان گسترش و توسعه سازه را در آینده ایجاد میکند.

وصله مکانیکی انتهایی باعث کاهش ارائه دتایل و جزئیات میگردد و ایده آل انواع پروژه ها میباشد. ضمن آنکه تمامی ضوابط مربوط در بخش ۱۲.۶ آیین نامه بتن برای طراحی مهارهای انتهایی و جایگزینی به روش قلاب را تامین مینماید.

استفاده از وصله های مکانیکی در دیوارهای دیافراگمی

دیوار دیافراگمی چیست؟

دیوارهای دیافراگمی یا دوغابی دیوارهای بتنی مسلح یا غیر مسلح ساخته شده در زیر تر از سطح زمین هستند که به منظور نگهداری دیواره ی گودها یا آب بندی کف سدها و مواردی که اجرای دیوارهای طولی کم عرض و عمیق در زیر سطح خاک مورد نیاز باشد، اجرا می شوند. برای احداث این دیوارها عموماً از دستگاه هیدروفرز یا دستگاه گراب که از مهمترین دستگاههای حفاری در ساخت دیوارهای دیافراگمی هستند، استفاده می شود.

آرماتوربندی:

سبدهای آرماتوربندی با توجه به ظرفیت جرثقیلها ملاحظات اجرایی و طول پانلها طراحی میشود ممکن است دو یا سه سبد مجزا طبق نقشه های مربوطه بافته شده و در پانل کار گذاشته شود . همچنین به دلیل عدم امکان جای گذاری میلگرد انتظار با طول مورد نیاز بر روی سبد دیوار دیافراگمی نمی توان از روش معمول وصله کردن میلگردها استفاده کرد؛ بنابراین برای اتصال آرماتورهای فونداسیون و سقف طبقات به دیوار دیافراگمی باید از اتصالات مکانیکی استفاده شود.

موارد کاربرد دیوار دیافراگمی

جهت تحمل نیروهای جانبی و بارهای عمودی
در جهت تغییر و تأخیر در حرکت شبکه ی جریان آب (سیالات)

مزایای روش دیواره ی دیافراگمی

سرعت اجرای کار بسیار زیاد است.
درجه ایمنی کار بسیار بالاست بویژه جهت پیشگیری از ریزش سازه جانبی و نفوذ آب و امکان گودبرداری عمیق تر مناسب میباشد.

فرآیند تولید وصله های مکانیکی:

در تولید کوپلرها از آلیاژ CK به عنوان مواد اولیه استفاده میشود و در مراحل مختلف تولید از ماشین آلات اونیورسال و CNC استفاده میشود.

در هر مرحله از تولید کوپلر ابعاد مشخص شده کنترل و پس از تایید واحد QC برای تکمیل پروسه ساخت به مرحله بعد منتقل میگردد .

واحد کنترل کیفیت از مرحله ورود مواد اولیه به کارخانه تا پایان بسته بندی محصول نهایی بطور مستمر و دقیق بر کلیه فرآیندها نظارت و کنترل دارد و به همین دلیل است که گروه ذره کاوش با اطمینان از کیفیت محصولات تولیدی خود، مطابقت آنها را با آیین نامه های ACI ، مقررات ملی ساختمان و آیین نامه بتن ایران بطور ۱۰۰% تضمین مینماید.

لازم به توضیح است جنس کوپلرهای تولیدی گروه صنعتی ذره کاوش فولاد آلیاژی ۱.۱۱۹۱ می باشد.

تغییرات اخیر آیین نامه های بتنی و به خصوص ملاحضات مربوط به طراحی لرزه ای مانند فصل ۲۱ در آیین نامه ACI)، بطور قابل توجهی حجم میلگرد مصرفی به خصوص آرماتورهای عرضی را افزایش داده اند.

این موضوع باعث ایجاد مشکلاتی در میزان تراکم آرماتورها آرماتوربندی و بتن ریزی میگردد. وصله مکانیکی ذره کاوش بوسیله حذف روش اورلب و قلابها و همچنین کم کردن طول مهاری و در عین حال کاهش هزینه های کارگری، توانسته است این پارادوکس را حل نماید.

سوال آیا روش وصله مکانیکی با روشی که هم اکنون در ایران به روش فورجینگ یا جوش سر به سر معروف شده است دارای مزایای یکسان است؟

خیر جوش سر به سر دارای معایب بسیاری است که ذیلا توضیح داده میشود.

معایب جوش سر به سر    (Gas Pressure Welding ) 

مطالب ذیل فقط جهت آشنا نمودن مصرف کنندگان محترم با معایب این روش بیان میگردد و به هیچ وجه نقد و بررسی شیوه کار هیچ یک از شرکتها و افراد فعال در ارائه خدمات جوش سر به سر در ایران نمی باشد.

در ابتدا لازم است اشاره کوتاهی به انواع جوشکاریهای مجاز مطابق با بند ۹-۲۱-۴-۱-۶- مقررات ملی ساختمان چاپ سال ۱۳۹۲ داشته باشیم. ۹-۲۱-۴-۱-۶ وصله جوشی میلگردها باید به صورت یکی از روشهای اتصال جوشی نوک به نوک خمیری (جوش الکتریکی تماسی یا اتصال جوشی ذوبی با الکترود جوش با قوس الکتریکی انجام شود. مقاومت این وصله ها در کشش باید حداقل برابر fya Ab( ۴۷ ) باشد مگر آنکه الزامات بند ۹-۲۱-۴-۲-۲ تامین شده باشد.

مطابق این بند مقررات ملی ساختمان دو نوع اتصال جوش میل گرد مورد تایید می باشد.

۱- اتصال جوشی نوک به نوک خمیری جوش الکتریکی تماسی که فقط در شرایط کارخانه ای مجاز است.

۲- اتصالجوشی ذوبی با الکترود جوشی با قوس الکتریکی)

به نظر می رسد با توجه به بازنگری مقررات ملی در سال ۱۳۹۲ و با توجه به سابقه چند ساله استفاده از جوشکاری سر به سر با گاز اکسی استیلن (GPW) در ایران این روش هنوز جایگاهی در مقررات ملی ساختمان ندارد.

اتصال جوشی معرفی شده در کشورمان که به عنوان یک روش برای وصله آرماتورها معرفی میگردد به نام روش gas pressure welding جوشکاری با فشار گاز که به غلط توسط یکی از ارائه کنندگان ایرانی این روش نام فورجینگ بر آن نهاده اند ) در ژاپن شناخته میشود این تکنولوژی مربوط به ۱۹۶۰ بوده و نه تنها در کشورهای صاحب تکنولوژی به عنوان یک روش متداول و جایگزین اتصال مکانیکی کاربرد ندارد حتی در کشور تولید کننده فیکسچرهای جوشکاری نیز پس از وقوع زلزله kobe در ژاپن و بررسی نتایج نا مطلوب حاصل از رفتار این اتصال استفاده از آن با رعایت ضوابط و دستورالعملهای بسیار دقیق و سختگیرانه مجاز می باشد.

آرماتور جوش کاری شده به روش Gas pressure welding که ظاهرا اتصال خوبی برقرار شده است.

شکست آرماتور جوشکاری شده به روش Gas pressure welding پس از رها شدن از دست اپراتور

با توجه به عدم امکان اندازه گیری پارامترهای فیزیکی و مکانیکی در این روش و دخالت عوامل متعدد در انجام جوشکاری و همچنین تجمیع خطاهای متعدد انسانی، محیطی و ماشین آلات قابلیت اعتماد به این روش به شدت کاهش می یابد.

عوامل موثر در کاهش قابلیت اطمینان روش فورجینگ مختصرا به شرح ذیل می باشند:

۱.مهارت اپراتور جوشکاری

۲.عدم اجرا و یا اجرای ناقص دستور العمل های PQR WPS

۳.عدم امکان کنترل حرارت حاصل از شعله اکسی استیلن

۴.زمان حرارت دهی به آرماتور بطور تقریبی بوده و اپراتور با توجه به تجربه شخصی عمل می کند.

۵. طول حرارت دادن آرماتور بصورت تقریبی و مطابق با تجربه اپراتور است و ابزاری برای کنترل آن وجود ندارد.

۶.امکان کنترل درجه حرارت آرماتور در حین حرارت دادن وجود ندارد و این در حالی است که رسیدن به درجه حرارت مطلوب یک پارامتر بسیار اصلی و موثر در امتزاج دو آرماتور در فصل مشترک اتصال آنها به یکدیگر میباشد.

۷.تاثیر دمای محیط در سرد شدن محل جوش و در نتیجه شکننده شدن آن

۸.میزان فشار سیستم هیدرولیک برای فشرده نمودن دو آرماتور و ایجاد امتزاج بین آنها ارتباط مستقیم با میزان درجه حرارت محل اتصال دارد و این به معنای آن است که در صورت متغییر بودن دمای محل اتصال که به صورت تقریبی و تجربی توسط اپراتور تعیین میشود و اعمال فشار یکسان توسط سیستم هیدرولیک اتصالات حاصله به هیچوجه یکسان نبوده و از نظر کیفی یکنواخت نخواهند بود.

۹.به دلیل تنوع و عدم یکنواختی پروسه تولید آرماتورها و همچنین رفتار متفاوت در برابر حرارت دهی ، امکان رسیدن به نتیجه مطلوب بسیار کاهش می یابد.

۱۰.علاوه بر موارد فوق الذکر و با توجه به محدودیتهای بند ۲۱.۱.۷.۱ آیین نامه ۱۱-۳۱۸ ACI محدودیتهای اور لپ همچنان برای اتصالات جوشی وجود دارد لذا نه تنها ضایعات میلگرد کاهش نمی یابد بلکه هزینه های اجرایی نسبت به اورلپ افزایش نشان میدهد با رعایت این بند آیین نامه حتی امکان افزایش طول میلگرد انتظار با این روش وجود نخواهد داشت ولی متاسفانه شاهد اجرای این روش جهت افزایش طول میلگرد انتظار در بعضی پروژه ها هستیم.

با توجه به عوامل موثر در کاهش کیفیت جوش با این روش قابلیت اعتماد به این روش حداقل تا ۵۰ کاهش می یابد و این بدان معنی است که از هر ۱۰۰ عدد جوش انجام گرفته تعداد ۵۰ عدد غیر قابل قبول خواهد بود. تنها راه حصول اطمینان از کیفیت جوش انجام تست اولتراسونیک (UT) میباشد که با توجه به هزینه های سنگین انجام آن و همچنین دست یابی به الزامات مورد نظر مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی که برای این روش تدوین گردیده است ، بسیار دشوار و پر هزینه خواهد بود و در نتیجه هر گونه توجیه اقتصادی برای استفاده از آن را منتفی می نماید.

نمونه های شکست اتصالات جوشی ( GPW در زلزله کوبه ژاپن:

علی رغم انجام جوشها به دست اپراتورهای زبده ژاپنی و نظارت دقیق بر انجام این جوشها و انجام تستهای کنترلی ، ملاحظه میگردد نتایج حاصله از این روش فاجعه بار بوده و به هیچ وجه قابل اطمینان نیست ، با فرض این که کیفیت انجام جوش افراد و شرکتهای مجری این روش در ایران با کیفیت ژاپنی یکسان باشد ، متاسفانه نتیجه نهایی چیزی شبیه به نتایج زلزله کوبه ژاپن خواهد بود.

ضوابط استفاده از وصله مکانیکی آرماتور در آیین نامه ۱۱-۳۱۸ ACI

در آیین نامه ۰۸-ACI318 با توجه به عملکردهای مورد انتظار از سازه بحث مربوط به وصله آرماتورهای در دو بخش مورد اشاره قرار گرفته است. در فصل ۱۲ این آیین نامه بحث کامل در خصوص وصله آرماتورها مطرح شده است که حوزه شمول آن مربوط به کلیه سازه های بتنی به جز کاربردهای لرزه ای میگردد. در فصل ۲۱ نیز ضوابط دیگری علاوه بر ضوابط فصل ۱۲ ارائه شده است که شرایط مربوط به وقوع تغییر شکلهای غیر ارتجاعی و بارهای رفت و برگشتی زلزله را لحاظ مینماید. لازم به ذکر است که در ۱۱-AC1318 در مورد ضوابط سایر اعضاء و اجزاء نیز این روش رعایت شده

و در فصل ۲۱ ضوابط طراحی لرزه ای به ضوابط عمومی مطرح شده در بخشهای قبل افزوده شده است.

بر این اساس در ادامه ابتدا به بحث ضوابط عمومی وصله های مکانیکی در این آیین نامه پرداخته میشود و سپس ضوابط مربوط به طراحی لرزه ای به
آن افزوده خواهد شد.

ا۱. ضوابط عمومی استفاده از وصله های مکانیکی در ۱۱-۳۱۸ ACI

آیین نامه ها به صورت کلی به بیان حداقل مقاومت وصله مکانیکی می پردازند. در آیین نامه ۱۱-۳۱۸-ACI و در بند ۱۲.۱۴.۳.۲، مقاومت یک وصله مکانیکی کامل در فشار و یا کشش برابر ۱/۲۵ مقاومت مشخصه حد جاری شدگی آرماتور (fy۱.۲۵) در نظر گرفته می شود وصله مکانیکی استاندارد بنابراین انتظار میرود که قبل از زوال مقداری جاری شدگی در آرماتور ایجاد گردد.

بر اساس حداقل مقاومت در نظر گرفته شده برای وصله ها به صورت کلی فرض میگردد که اجرای وصله میان دو آرماتور موجب کاهش در مقاومت سازه ای مورد انتظار، سختی و یا شکل پذیری آرماتور نمی گردد و وضعیت با قبل از اجرای وصله تفاوتی نمیکند همچنین فرض میگردد که اجرای وصله موجب ایجاد یک نقطه ضعف که عملکرد کلی سازه را به مخاطره می اندازد، نمی شود.

آیین نامه ها معمولاً به بیان حداقل مقاومت مورد انتظار می پردازند ولی به صورت مشخص در خصوص سایر ضعفهای بالقوه که ممکن است به صورت مستقیم موجب ایجاد ضعف گردند صحبتی به میان نمی آورند. از این دسته میتوان به موارد زیر اشاره کرد.

لازم به ذکر است که موارد زیر بیشتر در فصل ۲۱ آیین نامه که مربوط به طراحی لرزه ای سازه های بتنی میباشد مورد توجه قرار می گیرد:

۱- در صورتیکه کرنشهای غیر خطی در عضو مورد انتظار باشد مانند محل تشکیل مفصل پلاستیک در سازه های واقع در مناطق لرزه خیز، وصله مکانیکی نباید موجب به کاهش سختی طولی مؤثر عضو گردد و شرایط کرنشی عضو را در طراحی دچار تغییر کند.

-۲- در صورتیکه کرنشهای غیر خطی در عضو مورد انتظار باشد مانند محل تشکیل مفصل پلاستیک در سازه های واقع در مناطق لرزه خیز، وصله مکانیکی نباید موجب ایجاد شکاف و یا بریدگی در آرماتور وصله شده گردد. در این حالت ممکن است که قبل از وقوع جاری شدگی آرماتور دچار پارگی گردد.

۳.در صورت وجود بارهای دینامیکی بارهای خستگی و در دماهای پایین نوع وصله مکانیکی باید به ترتیبی انتخاب گردند که از اثرات شیار و یا بریدگی در آرماتور اجتناب گردد.

۴- در صورتیکه امکان ایجاد کرنشهای غیر خطی طی تحریکات حاصل از زلزله وجود دارد شکل پذیری مجموعه آرماتور و وصله مکانیکی باید به ترتیبی باشد که با تغییر شکلهای غیر خطی در این مجموعه، زوال از بتن آغاز گردد.

به صورت کلی ضوابط وصله مکانیکی در فشار مانند ضوابط مطرح شده در خصوص کشش میباشد. با این حال مطابق بند ۱۲.۱۶.۴ آیین نامه ACI در صورتیکه وصله فقط تحت اثر بارهای فشاری قرار داشته باشد با رعایت شرایطی اجازه داده میشود که از وصله فشاری نوک به نوک در آنها استفاده شود. در ستون های تحت اثر بارهای فشاری وصله های مکانیکی نوک به نوک باید به ترتیبی باشند که مقاومت مشخصه حد جاری شدگی Fy را در فشار و حداقل Fy25/1 را در کشش فراهم آوردند.

در ادامه بندهای آیین نامه ۱۱-۳۱۸ ACI به تفکیک هر بخش آورده می شود.

۱-۱- وصله مکانیکی و مهار میلگردها در ۱۱-۳۱۸ ACI

آیین نامه ۱۱-۳۱۸ ACI در بند ۱۲.۱.۱ استفاده از وصله مکانیکی انتهایی را مجاز میداند و در بند ۱۲.۶.۱ شرایط استفاده از وصله مکانیکی انتهایی را بیان کرده است.

آیین نامه ۱۱-۳۱۸-ACI بند ۱۲.۱.۱:

کشش یا فشار محاسبه شده در آرماتورها در هر مقطع از اعضای بتنی باید در هر وجه مقطع توسط طول گیرایی ،قلاب، میلگرد آجدار دارای سر وصله مکانیکی انتهایی یا هر دستگاه مکانیکی یا ترکیبی از آنها قابل دستیابی است. قلابها و سرها وصله مکانیکی انتهایی نباید برای مهار کردن آرماتورهای تحت فشار بکار روند.

آیین نامه ۱۱-۳۱۸-AC1 بند ١٢.۶.١:

طول مهاری میلگردهای آجدار دارای سر وصله مکانیکی انتهایی در کشش ldt باید طبق بند ۱۲.۶.۲ تعیین شود. استفاده از سرها (وصله مکانیکی انتهایی برای مهار کردن میلگردهای آجدار باید بصورتی محدود شود که قسمتهای الف تاج را برآورده کند:

الف – Fy میلگرد نباید از MP۴۲۰ بیشتر باشد.

ب- شماره آرماتور نباید از ۳۶ بیشتر باشد.

ب بتن باید با وزن معمولی باشد.

ت مساحت باربر خالص سر وصله مکانیکی انتهایی Abrg نباید کمتر از Ab۴ باشد.

ت پوشش آزاد برای میلگرد نباید کمتر از dby باشد.

ج – فاصله آزاد بین میلگردها نباید کمتر از db۴ باشد.

آیین نامه ۱۱-۳۱۸-AC1 بند ١٢.۶.۴

استفاده از هر وسیله یا اتصال مکانیکی وصله مکانیکی انتهایی که قادر به مهار میلگردهای آجدار تا رسیدن به Fy باشد مجاز است، به شرطی که نتایج آزمایشگاهی نشان دهنده کفایت چنین اتصال یا ابزاری به تأیید ناظر ساختمان برسد. مهار میلگردهای آجدار می تواند ترکیبی از مهار مکانیکی (وصله مکانیکی انتهایی بعلاوه طول مهاری اضافه ی میلگردهای آجدار بین مقطع بحرانی و وسیله یا اتصال مکانیکی باشد.

۲-۱- وصله مکانیکی و وصله میلگردها در کشش در ۱۱-۳۱۸ ACI

آیین نامه ۱۱-۳۱۸ ACI در بند ۱۲.۱۴.۲ سه محدودیت کلی برای استفاده از وصله پوششی تصریح کرده است. (۱) برای قطر بالای ۳۶ نمی توان از وصله پوششی استفاده کرد (۲) گروه میلگردها را تحت شرایطی خاص میتوان بوسیله وصله پوششی وصله نمود و (۳) فاصله میلگردهایی که در اعضای خمشی توسط وصله های پوششی غیر تماسی وصله میشوند در جهت عرضی دارای محدودیت هستند.

آیین نامه ۱۱-۱۸-ACI بند ۱۲.۱.۲.۱

وصله های پوششی نباید برای میلگردهای بزرگ تر از ۳۶ بکار روند بجز آنچه مشمول بندهای ۱۲.۱۶.۲ و ۱۵۸.۲.۳ شوند. (میلگرد فقط تحت فشار باشد و در مکانهای خاص)

آیین نامه ۱۱-۳۱۸-ACI بند ١٢.١۴.٢.١

طول وصله های پوششی آرماتورها در یک گروه باید بر مبنای طول وصله پوششی لازم برای هر یک از میلگردهای موجود در گروه بوده و مطابق بند ۱۲.۴ برای گروه های ۳ تایی ۲۰ درصد و برای گروه های ۴ تایی ۳۳ درصد افزایش داده شود وصله های هر یک از میلگردهای موجود در یک گروه نباید روی یکدیگر همپوشانی داشته باشند. کل گروه ها را نباید با یکدیگر وصله پوششی نمود.

آیین نامه ۱۱-۳۱۸-AC1 بند ١٢.١.٢.٣

میلگردهایی که در اعضای خمشی توسط وصله های پوششی غیر تماسی وصله میشوند نباید در جهت عرضی دارای فاصله ای بزرگ تر از یک پنجم طول وصله پوششی لازم و mm۱۵۰ باشند.

آیین نامه ACI ۱۱-۳۱۸ در بند ۱۲.۱۴.۳.۱

استفاده از وصله مکانیکی بعنوان وسیله ای که بتوان توسط آن میلگردها را وصله کرد مورد تأیید قرار داده است و در بند ۱۲.۴.۳.۲ آورده است که یک وصله مکانیکی کامل باید حداقل F۷۱.۲۵ را در کشش یا فشار تأمین کند وصله مکانیکی استاندارد) و وصله های مکانیکی که این مقاومت را تأمین نکنند را تنها برای میلگردهای ۱۶ و میلگردهای کوچک تر مطابق بند ۱۲.۱۵.۵ می توان استفاده نمود.

آیین نامه ۱۱-۱۸-ACI بند ١٢.١۴.٣.١

استفاده از وصله های مکانیکی و جولی مجازات

آیین نامه ۱۱-۱۸-ACI بند ١٢.١۴.٣.٢

در صورت نیاز یک وصله مکانیکی کامل باید حداقل Fy۱.۲۵ را در کشش یا فشار تأمین کند.

آیین نامه ۱۱-۱۸-ACI بند ١٢.١۴.٣.٢

وصله های مکانیکی یا جوش شده که ضوابط بندهای ۱۲.۱۴.۳.۲ یا ۱۲.۱۴.۳.۴ را رعایت نمی کنند تنها برای میلگردهای ۱۶ و میلگردهای کوچک تر مطابق بند ۱۲.۱۵.۵ مجاز هستند.

آیین نامه ۱۱-۳۱۸-ACI بنده. ۱۲.۱۵

وصله های مکانیکی یا جوش شده ای که ضوابط بندهای ۱۲.۱۴.۳.۲ یا ۱۲.۱۴.۳.۴ را برآورده نکنند اگر ضوابط بندهای ۱۲.۱۵۵.۱ تا ۱۲.۱۵.۵.۳ را رعایت کنند میتوانند برای آرماتورهای ۱۶ و آرماتورهای کوچک تر بکار روند.

۱۲.۱۵۵.۱: وصله ها باید در فاصله حداقل برابر mm۶۰۰ به صورت یک در میان قرار داده شوند.

۱۲.۱۵.۵.۲: هنگام محاسبه نیروهای کششی که در هر مقطع قابل تعیین است تنش در آرماتور وصله شده باید برابر مقاومت مشخصه وصله فرض شود، اما نباید بزرگتر از Fy باشد. تنش در آرماتور وصله نشده باید برابر Fy ضربدر نسبت کوتاهترین گیرایی پس از مقطع به Id بوده و از Fy کمتر باشد.

۱۲.۱۵۵.۳: نیروی کششی کل که میتواند در هر مقطع بوجود آید باید حداقل معادل دو برابر مقدار لازم بر اساس تحلیل و نیز حداقل برابر ۱۴۰ MPa ضربدر مساحت کل آرماتور تعبیه شده باشد.

مطابق بند ۱۲.۱۵.۶ آیین نامه ۳۱۸ ACI وصله قطعات کششی فقط بوسیله وصله های مکانیکی وصله مکانیکی استاندارد و یا جوش مجاز است و نمی توان از وصله پوششی برای وصله میلگردها استفاده نمود.

قطعات کششی به قطعاتی اطلاق میگردند که مقدار نیروی کششی در آنها به حدی است که در کل سطح مقطع آنها در کشش قرار می گیرد؛ سطح تنش کششی در آرماتورها به حدی است که آرماتورها باید به صورت کامل مؤثر باشند و یا اینکه پوشش بتنی اندکی در تمامی وجود عضو وجود داشته باشد. برای مثال میتوان به المان پای قوسها کشهای آویزان منتقل کننده بار به سازه تکیه گاهی فوقانی و همچنین به اعضای کششی اصلی در خرپاها اشاره کرد.

آیین نامه ۱۱-۳۱۸-ACI بند ١٢.١۵.۶

وصله های موجود در اعضای اجزای کششی باید با یک وصله ی مکانیکی یا جوش شده ی کامل و مطابق بندهای ۱۲.۱۴.۳.۲ یا ۱۲.۱۴.۳.۴ ایجاد شده، و وصله های مجاور میلگردها باید در فواصل ۷۵۰ mm به صورت یک در میان قرار داده شوند.

۳-۱- وصله مکانیکی و وصله میلگردها در فشار در ۱۱-۳۱۸ ACI

در صورت استفاده از وصله های مکانیکی برای میلگردهای تحت فشار این وصله مکانیکی باید حداقل Fy۱.۲۵ را تأمین کند.

آیین نامه ۱۱-۳۱۸-ACI بند ١٢.١۶.٣

وصله های مکانیکی یا جوش شده بکار رفته در فشار باید ضوابط بندهای ۱۲.۱۴.۳.۲ یا ۱۲.۱۴.۳.۴ را برآورده کند.

١-۴- وصله مکانیکی و وصله میلگردها در ستون در ۱۱-۳۱۸ ACI

وصله های مکانیکی که در ستون استفاده میگردند باید بتوانند در کشش و فشار حداقل Fy۱.۲۵ را تأمین کنند.

آیین نامه ۱۱-۱۸-ACI بند ۱۲.۱۷.۳

وصله های مکانیکی یا جوش شده بکار رفته در ستون باید ضوابط بندهای ۱۲.۱۴.۳.۲ یا ۱۲.۱۴.۳.۴ را برآورده کند.

-۲- ضوابط لرزه ای وصله های مکانیکی در ۱۱-۳۱۸ ACI

آیین نامه ۱۱-۳۱۸ ACI استفاده از وصله مکانیکی را در انواع قابهای خمشی مجاز دانسته است و محدودیتهای اعمالی برای وصله پوششی را برای آن قائل نشده است و فقط برای قاب خمشی ویژه محدودیتهایی را اعمال نموده است. بر اساس تقسیم بندی صورت گرفته در فصل ۲۱ آیین نامه ۳۱۸ ACI در خصوص وصله های مکانیکی دو نوع وصله تحت عنوان تیپ ۱ (وصله مکانیکی استاندارد و تیپ ۲ وصله مکانیکی لرزه ای یا تحکیم یافته در نظر گرفته می شوند.

سازه هایی که طی تحت اثر تغییر شکلهای غیر ارتجاعی قرار می گیرند تنش کششی در آرماتورها ممکن است که به حد مقاومت نهایی برسند. بنابراین از وصله تیپ ۲ وصله مکانیکی لرزه ای یا تحکیم یافته انتظار میرود که در این سطح از تنش کششی از مقاومت کافی در برابر شکست برخوردار باشد. این در حالی است که وصله تیپ ۱ وصله مکانیکی استاندارد از مقاومت کافی برای تأمین مقاومت حد نهایی آرماتور برخوردار نمی باشد.

بنابراین استفاده از وصله تیپ ۱ در نقاطی که در آنها تغییر شکلهای غیر ارتجاعی انتظار می رود، مجاز نمی باشد.

مطابق بند ۲۱.۱.۶.۲ آیین نامه ACI وصله تیپ ۱ (وصله مکانیکی استاندارد) نباید در فاصله ۲ برابر عمق مقطع از وجه ستون و یا تیر در قابهای خمشی ویژه به کار برده شود.

به علاوه استفاده از وصله تیپ ۱ وصله مکانیکی استاندارد در نقاطی که امکان جاری شدگی و یا ایجاد تغییر شکل های غیر ارتجاعی وجود دارد مجاز نمی باشد. با این وجود وصله تیپ ۲ وصله مکانیکی لرزه ای یا تحکیم یافته میتواند بدون هیچ محدودیتی در کلیه نقاط سازه به کار برده شود. این ضوابط در خصوص دیوارهای برشی ویژه تیرهای همبند و دیافراگم های ویژه نیز قابل کاربرد است.

در خصوص انتقال بار میان دیافراگم و اعضای قائم سیستم باربر جانبی استفاده از وصله مکانیکی تیپ ۲ وصله مکانیکی لرزه ای یا تحکیم یافته) الزامی است (بند ۲۱.۱۱.۷.۴) در سیستم های غیر ویژه به جز سیستم های بتن پیش ساخته با توجه به سطح عملکرد مورد انتظار عملاً استفاده از وصله مکانیکی تیپ ۲ وصله مکانیکی لرزه ای با تحکیم یافته الزامی نیست و وصله مکانیکی تیپ ۱ وصله مکانیکی استاندارد نیز میتواند در کلیه نقاط به کار برده شود.

۱-۲- وصله های مکانیکی در قابهای خمشی ویژه و دیوارهای سازه ای ویژه در ۱۱-۳۱۸ ACI

بطور کلی آیین نامه ۱۱-۳۱۸ ACI در فصل ۲۱ بند ۲۱.۱۶.۱ دو نوع وصله مکانیکی نوع ۱ وصله مکانیکی استاندارد) و نوع ۲ (وصله مکانیکی لرزه ای یا تحکیم یافته را تعریف کرده است.

آیین نامه ۱۱-۱۸-ACT بند ٢١.١.۶.١

وصله های مکانیکی باید به دو دسته وصله های مکانیکی نوع ۱ و ۲ تقسیم شوند:

الف) وصله های مکانیکی نوع ۱ باید مطابق بند ۱۲.۱۴.۳.۲ باشند.

ب) وصله های مکانیکی نوع ۲ باید مطابق بند ۱۲.۱۴.۳.۲ بوده و مقاومت کششی مشخصه ی میلگرد وصله شده را تأمین کنند.

آیین نامه ۱۱-۱۸-ACT بند ۲۱.۱.۶.۲

وصله های مکانیکی نوع ۱ نباید در فاصله ای معادل دو برابر عمق عضو از وجه ستون یا تیر در قابهای خمشی ویژه، یا در مقاطعی که تسلیم شدن آرماتورها در اثر تغییر مکانهای جانبی غیر الاستیک محتمل باشد بکار روند وصله مکانیکی نوع ۲ را میتوان در هر موقعیتی بکار برد.

۳۱۸-۱۱ ACI در قابهای خمشی معمولی و متوسط استفاده از وصله نوع ۱ وصله مکانیکی استاندارد را در تمام نقاط سازه مانند محل برخورد تیر و ستون مجاز میداند اما برای قاب خمشی ویژه محدودیتهایی را مطابق بند ۲۱.۱.۶.۲ اعمال کرده است.

آیین نامه ۱۱-۱۸-ACI بند ٢١.١.۶.٢

وصله های مکانیکی نوع ۱ وصله مکانیکی استاندارد نباید در فاصله ای معادل دو برابر عمق عضو از وجه ستون یا تیر در قاب های خمشی ویژه، یا در مقاطعی که تسلیم شدن آرماتورها در اثر تغییر مکانهای جانبی غیر الاستیک محتمل باشد بکار روند وصله مکانیکی نوع ۲ وصله مکانیکی لرزه ای یا تحکیم یافته را می توان در هر موقعیتی بکار برد.

-۲-۲- وصله مکانیکی در اعضای خمشی قاب خمشی ویژه

ACI ۱۱-۳۱۸ در قاب های خمشی معمولی و متوسط استفاده از وصله نوع ۱ وصله مکانیکی استاندارد را در تمام نقاط سازه مانند محل برخورد تیر و ستون مجاز می داند اما در بند ۲۱۵.۲.۴ برای اعضای خمشی قاب خمشی ویژه محدودیتهایی را مطابق بند ۲۱.۱.۶ اعمال کرده است.

-۳-۲- وصله مکانیکی در اعضای قاب خمشی ویژه تحت بار خمشی و محوری ۱۳۱۸ در قابهای خمشی معمولی و متوسط استفاده از وصله نوع ۱ وصله مکانیکی استاندارد را در تمام نقاط سازه مانند محل برخورد تیر و ستون مجاز میداند اما در بند ۲۱.۶.۳.۳ برای اعضای قاب خمشی ویژه تحت بار خمشی و محوری محدودیتهایی را مطابق بند ۲۱.۱۶ اعمال کرده است.

آیین نامه ۱۱-۳۱۸-ACT بند ٢١.۶.٣.٣

وصله های مکانیکی باید مطابق بند ۲۱.۱۶ و وصله های جوش شده باید مطابق بند ۲۱.۱.۷ باشند. استفاده از وصله های پوششی تنها در داخل نصف طول میانی عضو مجاز بوده و باید به عنوان وصله های پوششی کشتی طراحی شده در داخل آرماتورهای عرضی مطابق بند ۲۱۶.۴.۲ و ۲۱.۶.۴.۳) محصور شوند.

٢-۴- وصله مکانیکی در تیرهای کوپله و دیوارهای سازه ای ویژه ۱۳۱۸ در قابهای خمشی معمولی و متوسط استفاده از وصله نوع ۱ وصله مکانیکی استاندارد را در تمام نقاط سازه مانند محل برخورد تیر و ستون مجاز میداند اما در بند ۲۱.۹.۲.۳ برای تیرهای کوپله و دیوارهای سازه ای ویژه محدودیتهایی را مطابق بند ۲۱.۱.۶ اعمال کرده است.

– وصله مکانیکی در دیافراگم ها و خرپاهای سازه ای

۱۱-۱۸ در قابهای خمشی معمولی و متوسط استفاده از وصله نوع ۱ وصله مکانیکی استاندارد را در تمام نقاط سازه مانند محل برخورد تیر و ستون مجاز میداند اما در بند ۲۱.۶.۳.۳ برای اعضای قاب خمشی ویژه تحت بار خمشی و محوری محدودیتهایی را مطابق بند ۲۱.۱.۶ اعمال کرده است.

آیین نامه ۱۱-۳۱۸-ACT بند ۲۱.۱۱.۷.۴ در مکان هایی که از وصله مکانیکی برای انتقال نیروهای بین دیافراگم و اجزای قائم سیستم مقاوم در برابر نیروهای زلزله استفاده شود، به وصله نوع ۲ نیاز است.

٢-۶- وصله مکانیکی در اعضای طراحی نشده به عنوان بخشی از سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی اعضای طراحی نشده به عنوان بخشی از سیستم مقاوم در برابر نیروهای جانبی اجزایی هستند که از نظر مقاومت در سیستم باربر جانبی در محاسبات وارد نمی گردند، ولی می توانند تغییر شکلهای جانبی سازه را بدون زوال تحمل نمایند. بر این اساس این اعضا در واقع اعضایی شکل پذیر ولی با مقاومت کم هستند که در بیشتر موارد باربری ثقلی سازه را تأمین می نمایند.

آیین نامه ۱۱-۳۱۸-ACT بند ٢١.١٣.۴.١

مصالح باید مطابق بندهای ۲۱.۱.۴.۲، ۲۱.۱.۴.۳، ۲۱٬۱۵.۲، ۲۱,۱۵.۴، ۲۱,۱۵۵ باشند. همچنین وصله های مکانیکی باید ضوابط بند ۲۱.۱.۶ و وصله های جوش شده باید ضوابط بند ۲۱.۱.۷.۱ را برآورده سازند. .

 

منبع: مقاله آموزشی مهندسین ذره کاوش