استفاده از فناوری ‌های جدید برای افزایش کیفیت سازه و همچنین کاهش هزینه های تولید در صنعت ساختمان علاوه بر یک نیاز، یک ضرورت است. وصله میلگرد در سازه های بتن مسلح یکی از پرمخاطره ترین موارد موجود در اجرا است، زیرا رعایت یا عدم رعایت اصول آن تأثیر زیادی در عملکرد سازه خواهد داشت. عملکرد یکپارچه وصله های مکانیکی به شدت در رفتار سازه های بتن مسلح تأثیرگذار است.

داشتن رفتار یکپارچه در وصله، باعث ضعف عضو بتن مسلح تحت نیروهای وارده به آن می شود. از نظر آیین نامه ای دو نوع وصله تعریف می شود. وصله نوع یک که در نواحی بحرانی اعضای سازه های بتن مسلح مجاز نیست. وصله نوع دو که این وصله با توجه به عملکرد یکپارچه ای که دارد در هر موقعیتی از سازه قابل اجرا است.

این مقاله به تحلیل دو روش رایج و کاربردی اورلپ و کوپلر برای اتصال میلگردها می ‌پردازد و به مزایا، معایب و کاربردهای هر یک می‌ پردازد. انتخاب روش صحیح برای اتصال میلگردها، نه تنها بر کیفیت و استحکام نهایی سازه تأثیر می ‌گذارد بلکه می‌ تواند هزینه ‌ها و زمان اجرای پروژه را بهینه کند. در این بخش، اهمیت استراتژیک این انتخاب و تأثیرات آن بر موفقیت پروژه‌ها بررسی می‌ شود.

اورلپ چیست و چه کاربردهایی دارد؟

اورلپ یا وصله میلگرد به روش پوششی (overlap) یکی از قدیمی‌ ترین و ساده‌ ترین روش ‌های اتصال میلگرد است که در آن میلگردها به صورت هم پوشانی روی هم قرار می ‌گیرند و با استفاده از سیم ‌های فلزی یا جوش به هم متصل می ‌شوند. این روش به ‌ویژه در پروژه ‌های کوچک و متوسط کاربرد دارد.

موارد کاربرد اورلپ: از اورلپ در ساخت دیوارهای بتنی، فونداسیون ‌ها و سایر سازه ‌های معمولی استفاده می‌ شود که نیاز به اتصالات سریع و ساده دارند. این روش به دلیل سادگی اجرا و هزینه کمتر، در پروژه‌های ساختمانی بسیار محبوب است.

اصول و مبانی اورلپ: در این روش، میلگردها به صورت هم پوشانی قرار می ‌گیرند و طول هم پوشانی بر اساس قطر میلگردها و بارهای وارده محاسبه می‌ شود. اصول اورلپ بر مبنای ایجاد اتصالی مقاوم و یکپارچه در سازه است.

انواع اورلپ:

در اورلپ تماسی، همان طور که از نام آن پیداست، دو سر میلگرد مستقیما با یکدیگر در تماس هستند. محل اتصال آنها سپس با استفاده از روش ‌های مختلفی مانند سیم مفتول، جوشکاری، کلاهک یا اتصال مکانیکی، به هم محکم می‌ شود. این روش اجرای ساده‌ ای دارد و از نظر اقتصادی نیز به صرفه ‌تر است. تنوع روش‌ های کلاف ‌کردن محل اتصال، انعطاف بیشتری را به مهندسان برای انتخاب روشی متناسب با نیاز پروژه می ‌دهد. با این حال، اورلپ تماسی معایبی نیز دارد. این روش باعث افزایش حجم بتن مصرفی در محل اتصال می‌شود. همچنین، محل اورلپ تماسی به دلیل برقراری تماس مستقیم میلگردها، می ‌تواند به عنوان یک نقطه ضعف بالقوه در سازه عمل کند. حساسیت این روش به جابه جایی میلگردها نیز از دیگر نکات قابل توجه است.

 

در مقابل، اورلپ غیرتماسی از روشی متفاوت برای اتصال میلگردها استفاده می‌ کند. در این روش، دو سر میلگرد با یکدیگر تماس ندارند و از قطعات واسط مانند کلاهک یا کوپلینگ برای اتصال آنها استفاده می ‌شود. این روش باعث کاهش حجم بتن مصرفی در محل اتصال شده و همچنین منجر به ایجاد یک اتصال قوی و صلب بین میلگردها می‌ شود. از آن جایی که در این روش میلگردها با یکدیگر تماس ندارند، نقطه ضعفی در محل اتصال ایجاد نمی ‌شود. همچنین، اورلپ غیرتماسی در برابر جابه جایی‌ های احتمالی میلگردها نیز مقاومت بیشتری نشان می ‌دهد. با وجود این مزایا، اورلپ غیرتماسی پیچیدگی بیشتری نسبت به روش تماسی دارد و محدودیت ‌هایی نیز در انتخاب روش ‌های کلاف‌ کردن محل اتصال وجود دارد. علاوه بر این، هزینه اجرای این روش به دلیل استفاده از قطعات واسط، معمولا بالاتر از روش تماسی است.

مراحل اجرای اورلپ:

• آماده ‌سازی میلگردها: در این مرحله، میلگردها باید از هر گونه زنگ ‌زدگی، آلودگی و مواد اضافی پاک سازی شوند تا اتصال به ‌درستی انجام شود. میلگردها باید دارای طول و قطر مناسب برای اجرای اورلپ باشند.
• نحوه هم پوشانی میلگردها: طول هم پوشانی میلگردها باید حتما مطابق با الزامات آیین ‌نامه‌ های معتبر باشد. در اورلپ تماسی، انتخاب روش مناسب برای کلاف‌ کردن محل اتصال و استفاده از مصالح با کیفیت بالا اهمیت ویژه‌ای دارد. در اورلپ غیرتماسی نیز باید از کلاهک یا کوپلینگ ‌های مرغوب و مطابق با استانداردهای مربوطه استفاده شود.

مزایا و معایب اورلپ:

• مزایا: این روش به دلیل سادگی اجرا، هزینه کمتر و نیاز به تجهیزات ساده‌ تر، در پروژه ‌های ساختمانی بسیار کاربردی است. همچنین، اجرای اورلپ نیاز به مهارت خاصی ندارد و می‌ تواند به‌ سرعت انجام شود.
• معایب: یکی از معایب اصلی اورلپ، نیاز به طول بیشتری از میلگردها برای ایجاد هم پوشانی است که ممکن است منجر به افزایش هزینه مواد شود. از دیگر مشکلات وصله پوششی یا همان اورلپ گاه ایجاد تراکم زیاد میلگرد در یک ناحیه مشخص از عضو، عدم امکان استفاده از وصله پوششی برای میلگردهای بزرگتر از قطر 36 میلیمتر و نیز نیاز به میلگردهای بسیار بلند (گاه بلندتر از 6 متر) در سازه بتنی برای اتصال به قطعه بعدی است. همچنین، در صورت اجرای نادرست، احتمال کاهش استحکام اتصال وجود دارد.
• تحلیل دقیق تر: انتخاب نوع اورلپ مناسب برای اتصال میلگردها به عوامل مختلفی بستگی دارد. از جمله این عوامل می ‌توان به قطر میلگرد، نوع عضو سازه‌ ای که میلگرد در آن قرار می‌گیرد، میزان بار وارده بر عضو و الزامات ذکر شده در آیین ‌نامه ‌های طراحی سازه ‌های بتنی اشاره کرد. به طور کلی، اورلپ تماسی برای میلگردهای کوچک و در عضوهای با بارگذاری کم مناسب است. در مقابل، اورلپ غیرتماسی برای میلگردهای بزرگ، در عضوهای با بارگذاری زیاد و همچنین در شرایطی که نیاز به ایجاد یک اتصال بسیار قوی و صلب وجود دارد، گزینه مناسب ‌تری به شمار می ‌رود.

استانداردها و ضوابط اورلپ:

در اجرای اورلپ، رعایت استانداردهای ملی و بین ‌المللی از اهمیت بالایی برخوردار است. این استانداردها شامل طول هم پوشانی، نحوه اتصال و مواد استفاده شده است که باید به ‌دقت رعایت شوند تا اتصالی مطمئن و با کیفیت حاصل شود.

 

کوپلر چیست و چه کاربردهایی دارد؟

کوپلر (coupler) یک سیستم اتصال مکانیکی پیشرفته است که به‌ وسیله آن دو میلگرد به صورت مستقیم و محکم به هم متصل می ‌شوند. این اتصالات انواع مختلفی دارند که هر کدام دارای ویژگی ‌ها و کاربردهای خاص خود است. در روش وصله مکانیکی، کوپلرها اجزای صلبی هستند که برای وصله میلگردها به یکدیگر استفاده می شوند. کوپلرها را می توان به طور کلی بر اساس نحوه اتصال ایجاد شده و میزان تنش بین میلگردها و کوپلرها به انواع مختلفی تقسیم کرد. تنش کششی در یک میلگرد با وصله مکانیکی، از یک میلگرد به میلگرد دیگر از طریق کوپلر و قطعات آن منتقل می شود. نصب سریع، کاربرد سازگار با محیط زیست و عملکرد قابل قبول همگی از مزایای استفاده از روش های وصله مکانیکی هستند. رایج ترین نوع استفاده از وصله های مکانیکی، وصله رزوه ای است.

موارد کاربرد کوپلر: کوپلر در پروژه‌ هایی که نیاز به اتصالات با استحکام بالا و دوام طولانی دارند، مانند پل ‌ها، برج‌ ها و سازه‌ های بلند مرتبه، استفاده می ‌شود. این روش با فراهم کردن اتصالی مطمئن و با کیفیت، جایگزین مناسبی برای روش ‌های سنتی اتصال میلگردها است.

اصول و مبانی کوپلر: کوپلرها به عنوان یکی از پیشرفته‌ ترین روش‌ های اتصال میلگردها، از اصول مکانیکی برای ایجاد اتصالی محکم و مقاوم استفاده می ‌کنند. این روش به‌ طور قابل توجهی می ‌تواند استحکام و دوام سازه را افزایش دهد.

انواع کوپلرها:

کوپلر استاندارد یا کوپلر رزوه راستگرد به عنوان پر مصرف ترین کوپلر که در همه جای سازه بتنی قابلیت مصرف دارد، شناخته می شود. این نوع کوپلر در محلی مورد استفاده قرار می گیرد که حداقل یکی از آرماتورها امکان چرخش داشته باشد. رزوه داخلی کوپلر استاندارد از نوع راستگرد است و رزوه آرماتور باید تا انتها درون کوپلر بسته شود. این نوع کوپلر عموما برای میلگرد سایز 16 تا 50 تولید می شود.

کوپلر تبدیل این کوپلر با داشتن دو سایز متفاوت در دو طرف امکان اتصال دو آرماتور با قطرهای متفاوت را فراهم می آورد.

کوپلر چپ و راست این نوع کوپلر در محلی مورد استفاده قرار می گیرد که هیچ یک از آرماتورها امکان چرخش نداشته باشند. رزوه داخلی کوپلر از یک طرف راستگرد و از طرف دیگر چپگرد است. همچنین رزوه های ایجاد شده در انتهای دو آرماتور یکی راست گرد و دیگری چپ گرد هستند. با چرخاندن کوپلر رزوه های دو آرماتور با کوپلر درگیر شده و در ادامه رزوه ها تا انتها درون کوپلر بسته خواهند شد. این نوع کوپلر برای میلگرد سایز 18 تا 50 مناسب است.

کوپلر بغل پیچ یا کوپلر قفلی پیچ شونده برای توسعه سازه ‌های موجود، انجام تعمیرات، جبران اشتباهات اجرایی و حتی در ساخت و سازهای جدید از کاربرد فراوانی برخوردار است. در مواقعی که طول آرماتور بنا به دلایل مختلف کوتاه بوده و امکان اتصال اورلپ مقدور نیست و چاره ای جز شکافتن بتن جهت ایجاد حد نصاب اورلپ باقی نمی ماند از کوپلر ICTL  یا همان کوپلر بغل پیچ استفاده می شود تا تداوم آرماتوربندی امکان پذیر شود.

کوپلرهای ICTL به دو شکل تولید می شوند. در نوع اول، آرماتور توسط تعدادی پیچ مخصوص در داخل کوپلر مهار می شود و طرف دوم کوپلر که مطابق کوپلر استاندارد رزوه کاری شده است به همراه یک آرماتور رزوه شده، امکان افزایش طول آرماتور را فراهم می کند .در نوع دوم، تمام طول کوپلر بغل پیچ توسط پیچ های مخصوص مهار می شود، که هر یک جایگاه خاص استفاده خود را در سازه دارند.

وصله مکانیکی ICTL، نیروی لازم برای ایجاد وصله را با بهره‌گیری از اصطکاک بین غلاف فلزی وصله و میلگرد آجدار و همچنین از طریق درگیری فیزیکی پیچ ‌ها و جداره میلگرد تامین می کند. این تکنیک باعث ایجاد مقاومت لازم در هنگام کشش، فشار و همچنین نیروهای دینامیکی می شود. این کوپلرها به عنوان کوپلرهای پیچی نیز شناخته می شوند.

کوپلر انتهایی. تجربیات به دست آمده از زلزله های شدید در جهان نشان می دهد که حساس ترین ناحیه در سیستم قاب های خمشی محل اتصال تیر به ستون است و رعایت نکردن اصول مربوط به شکل پذیری در ناحیه چشمه اتصال، به دلیل وجود برش زیاد در ترکیب با خمش در این ناحیه می تواند باعث بروز شکست در این نواحی شود.

برای سال های متمادی اتصال تیرهای بام به ستون طبقه آخر، تیر به ستون در طبقه آخر، ستون به پی و صفحه ستون به پی (anchor bolt) از طریق قلاب های خم استاندارد (90 درجه) یا قلاب نیم دایره (قلاب انتهایی 180 درجه) تامین می شد. اما روش ساده و بسیار موثرتری تحت عنوان «مهار انتهایی» می تواند جایگزین روش سنتی قلاب شود.

رزوه میلگرد آجدار عملیات رزوه کاری روی میلگردها، طی فرآیند خاص، توسط دستگاه های ویژه ای انجام می شود که عملیات رزوه زنی را به روش نورد سرد انجام می دهد. در این روش براده برداری از روی میلگرد صورت نگرفته و از استقامت میلگرد کاسته نمی شود. امروزه قابلیت رزوه زنی هم از پیش و هم در محل پروژه وجود دارد.

کوپلر فشاری یا غلاف فشاری فقط برای آرماتورهایی استفاده می‌ شود که تحت بار فشاری باشند. این غلاف طراحی شده تا انتقال بار فشاری را بین دو میلگرد که انتهای آنها به صورت کاملا قائم بریده شده است، میسر کند. این کوپلر می ‌تواند روی هر میلگرد بدون وجود داشتن میلگرد دیگر مقابل آن بسته شود. این ویژگی باعث می‌ شود که این کوپلر توسط یک نفر بسته شود و این امر می ‌تواند بستن شبکه ‌های پیش ساخته را به میزان قابل توجهی تسهیل کند. این نوع کوپلر معمولا برای سایزهای 20 تا 50 طراحی و ساخته می‌ شود و برای سایزهای کوچک تر مصرف چندانی ندارد.

کوپلر گروتی نوعی وصله میلگرد به روش مکانیکی است که عمدتا برای سازه‌ های پیش ساخته استفاده می‌ شود. این نوع وصله ها از یک طرف رزوه دارند و از طرف دیگر محفظه ریختن بتن گروت. برای نصب این وصله ‌ها باید میلگردها در قطعه اول رزوه شوند و در مقطع قرار گرفته و بتن‌ریزی انجام شود. هنگام نصب قطعه دوم در محفظه گروت، بتن گروت ریخته می ‌شود و ریشه های آرماتور از قطعه دوم در آنها قرار می ‌‌گیرد. نیرو از میلگرد به بتن و از بتن به میلگرد دوم منتقل می ‌شود.

از این نوع کوپلر می ‌توان در تمامی قطعات پیش ساخته مانند تیر، ستون یا دیوار استفاده کرد. این وصله‌ ها به نحوی طراحی شده ‌اند که پس از تکمیل اتصال تمامی قواعد و بندهای آیین‌نامه ACI را برآورده نمایند.

مراحل اجرای کوپلر:

• آماده‌ سازی میلگردها: میلگردها باید دارای رزوه‌ها یا سطوح مناسب برای اتصال کوپلر باشند. همچنین، میلگردها باید تمیز و بدون آلودگی باشند تا اتصال به‌درستی انجام شود.
• نصب و محکم کردن کوپلر: کوپلرها روی میلگردها نصب می ‌شوند و با استفاده از ابزارهای خاص محکم می ‌شوند تا اتصالی محکم و پایدار ایجاد شود. این مرحله نیاز به دقت و مهارت دارد تا اطمینان حاصل شود که اتصال به ‌درستی انجام شده است.

مزایا و معایب کوپلر:

• مزایا: کوپلرها به دلیل ایجاد اتصالی محکم و با کیفیت، کاهش نیاز به طول اضافی میلگرد و مناسب بودن برای بارهای سنگین، در پروژه ‌های بزرگ و مهم بسیار کاربردی هستند. همچنین، این روش می ‌تواند زمان اجرا را کاهش داده و کارایی پروژه را افزایش دهد.
• معایب: هزینه بالاتر و نیاز به تجهیزات خاص و نیروی متخصص و ماهر از جمله معایب این روش است. همچنین، نصب و محکم کردن کوپلرها نیاز به دقت و مهارت بالایی دارد.

استانداردها و ضوابط کوپلر:

استفاده از کوپلرها باید مطابق با استانداردهای ملی و بین ‌المللی باشد. این استانداردها شامل نوع کوپلر، نحوه نصب و مواد استفاده شده است که باید به‌ دقت رعایت شوند تا اتصالی مطمئن و با کیفیت حاصل شود.

مقایسه اورلپ و کوپلر

مقایسه هزینه‌ ها: روش اورلپ به دلیل نیاز به تجهیزات کمتر و اجرای ساده ‌تر هزینه کمتری دارد، اما کوپلر به دلیل کیفیت بالاتر اتصال و کاهش نیاز به میلگرد اضافی، ممکن است در طولانی مدت مقرون به صرفه ‌تر باشد.

مقایسه زمان اجرا: اجرای اورلپ ساده ‌تر و سریع ‌تر است، اما روش کوپلر ممکن است زمان بیشتری برای آماده‌ سازی و نصب نیاز داشته باشد. با این حال، کاهش زمان نصب و افزایش سرعت اجرای پروژه می ‌تواند از مزایای مهم کوپلر باشد.

مقایسه کیفیت و مقاومت اتصال: اتصال‌ های کوپلر به دلیل مکانیکی بودن و کیفیت بالاتر، مقاوم ‌تر و مطمئن ‌تر هستند.

مقایسه نیازهای اجرایی و تجهیزات: اورلپ نیاز به تجهیزات ساده ‌تری دارد، در حالی که کوپلر به تجهیزات خاص و نیروی ماهر نیاز دارد.

فورجینگ یا روش جوش میلگرد چیست؟

قابلیت اعتماد در روش جوش سر به سر (فورجینگ) بسیار پایین است؛ زیرا در روش فورجینگ به علت دمای بالای قسمت فورج شده، امکان اندازه گیری مولفه های فیزیکی و مکانیکی به طور دقیق وجود ندارد. همچنین در این روش به علت دخالت عوامل متعدد در جوشکاری و همچنین بالا بودن خطای انسانی، محیطی و مخصوصا خطای ماشین آلات مورد استفاده، بهتر است از روش های جایگزین وصله میلگرد بهره گرفت.

پس از وقوع زلزله کوبه در ژاپن، عملکرد نامطلوبی از میلگردهای وصله شده به روش فورجینگ مشاهده شد، علی رغم انجام جوش ها به دست جوشکارهای زبده ژاپنی و نظارت دقیق بر انجام این جوش ها و انجام آزمایش های کنترلی، نتیجه حاصل از این روش در مناطق زلزله خیز فاجعه بار بوده و به هیچ وجه قابل اطمینان نیست.

برای کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع روش های تولید شمش فولادی، کلیک کنید.

 

کلام آخر

این مقاله به ‌طور جامع به بررسی دو روش اورلپ و کوپلر برای اتصال یا وصله میلگردها پرداخته و تلاش می کند تا مزایا و معایب هر روش را شرح دهد. لازم به ذکر است که بر اساس شرایط پروژه، روش مناسب در نهایت توسط طراح و سازنده انتخاب می شود. امیدواریم این مقاله بتواند به شما در تصمیم ‌گیری بهتر و اجرای موفق پروژه ‌های ساختمانی کمک کند.