بررسی جامع انواع روش های وصله میلگرد در سازه بتن آرمه به همراه ضوابط

امروزه از سازه های بتن آرمه به دلیل مزایای خاص مثل مقاومت بالا و صرفه اقتصادی به طور گسترده در اجرای ساختمان استفاده می‌شود( در اینجا بهتر است به اهمیت پروانه اجرا و پروانه نظارت به ویژه در سالهای اخیر نیز اشاره کنیم تا یک یادآوری باشد برای فارغ التحصیلان علاقه مند به اجرا و نظارت) یکی از شروط لازم و اساسی برای عملکرد مطلوب مقاطع سازه ای به صورت بتن آرمه، ایجاد پیوستگی مناسب بین بتن و آرماتور فولادی است. همانطور که می دانید طول شاخه های میلگرد محدود و معمولا 12 متری است. در سازه بتن مسلح باید این میلگردها به خوبی به یکدیگر متصل شوند تا ارتباط لازم بین بتن و میلگرد فولادی ایجاد شود.

اتصال میلگردهای فولادی در مقاطع بتن آرمه به یکدیگر تحت عنوان وصله آرماتور شناخته می‌شوند. این اتصال ضمن مقاومت در برابر نیرو‌های طراحی وارده باید قابلیت انتقال تنش‌ها را در بین میلگرد‌ها فراهم کند. وصله‌ آرماتور انواع مختلفی دارند که بر اساس شرایط، الزامات اجرایی و آیین‌ نامه ای باید استفاده شوند. در این مقاله سعی داریم علاوه بر معرفی انواع روش های وصله میلگرد، آن‌هارا با یک دیگر مقایسه کرده و نحوه طراحی و اجرای آن‌ها را بر اساس آیین‌ نامه‌های مربوطه به شما آموزش دهیم.

پیشنهاد مطالعاتی: طول مهاری و طول هم پوشانی میلگرد در سازه های بتن آرمه چیست؟ + فایل اکسل مطابق ACI318-1

وصله آرماتور چیست و چرا استفاده می شود؟

امروزه سازه‌ های بتن آرمه به دلیل مزایای خاص خود مثل مقاومت بالا و صرفه اقتصادی به طور متداول در پروژه‌های ساختمانی استفاده می‌شود و این روند در حال افزایش است. یکی از اعضای اصلی مقاومتی در مقاطع بتن آرمه میلگرد فولادی است و همان طور که می‌دانید یکی از شروط لازم برای عملکرد مطلوب مقاطع سازه ای به صورت بتن آرمه ایجاد پیوستگی مناسب بین بتن و میلگرد فولادی است. با توجه به این موضوع که طول میلگرد‌های فولادی تولیدی در کارخانه محدود است، تیم اجرایی پروژه برای دستیابی به طول میلگرد فولادی مورنیاز خود، دو یا چند میلگرد فولادی را به هم متصل می‌کنند که به این کار اصطلاحا وصله میلگرد ‌می‌گویند.

میلگردها در بتن به صورت ثابت قرار می‌گیرند به همین دلیل طول میلگرد، چسبندگی با بتن و سطح تماس سه فاکتور اساسی برای طراحی یک اتصال میلگرد مناسب به شمار می روند. پیوستگی بین فولاد مسلح کننده و بتن در اثر عوامل زیر ایجاد می شود:

• بین فولاد و بتن چسبندگی از نوع شیمیایی به وجود می‌آید
• بین سطح میلگرد فولادی و بتن اطراف آن مقاومتی از نوع  نیرو اصطکاک وجود دارد
• برآمدگی ها و فرورفتگی های روی آرماتور با بتن درگیر می‌شود که نیروی اصطکاک را افزایش می‌دهد

از بین تمامی عواملی که باعث ایجاد پیوستگی مطلوب بین بتن و میلگرد فولادی می‌شود مورد سوم یعنی برآمدگی ها و فرورفتگی های میلگرد (آج میلگرد) با بتن که درگیری بیشتری را ایجاد می‌کند، موثرترین عامل پیوستگی است. با ارجاع به دلیلی که گفته شد، آیین نامه‌های ساختمانی استفاده از میلگردهایی با سطح صاف را مگر در مواردی بسیار محدود ممنوع کرده است. در طراحی اتصال میلگردهای فولادی باید به این موضوع توجه داشته باشید که وصله میلگرد علاوه بر مقاومت در برابر بار‌های طراحی وارده به میلگرد‌ها باید قابلیت لازم در انتقال کشش یا فشار پیوسته بین دو میلگرد را داشته باشد. یکی دیگر از وظایف وصله میلگرد، در کنار هم نگه داشتن میلگرد‌ها در هنگام بتن ریزی است به گونه ای که از هرگونه جابه جایی میلگردهای فولادی در حین بتن ریزی مقاطع خود داری شود.

انتخاب نوع وصله مورد استفاده برای میلگردهای فولادی در پروژه به نوع میلگرد (جنس، قطر و …) و تجهیزات موجود در کارگاه بستگی داشته و در نهایت توسط کارفرما تعیین می شود. از سوی طراح سازه تعیین می‌شود تا استحکام کافی برای اتصال آرماتور ها وجود داشته باشد. نوع و قطر میلگرد به کار رفته در ساختمان بر اساس مسائل اقتصادی انتخاب می‌شوند.

اجرای وصله میلگردهای فولادی در ساختمان جزئیات و دقت زیادی را می‌طلبد، به همین دلیل در آیین‌ نامه‌های ساختمانی بر این موضوع تاکید شده است که وصله آرماتور تنها مطابق بر آنچه که در نقشه‌های طراحی و مشخصات فنی ذکر شده است اجرا گردد. در اجرای میلگرد‌ها در بعضی از موارد تمام یا قسمتی از قفسه‌ی آرماتورها را خارج از قالب می‌بافند و سپس آن را در داخل قالب جاگذاری می‌کنند؛ برای مثال در اجرای شبکه میلگردهای شطرنجی (مش) کف فونداسیون و میلگردهای سقف دال بتنی قفسه آرماتور به این شکل اجرا می‌شود.

اتصال میلگردهای فولادی یکی از مهمترین مراحل اجرای سازه و از اولین مراحل ساخت اسکلت به شمار می‌رود. در گذشته اتصال میلگرد را به روش همپوشانی میلگرد‌ها و بستن آن‌ها به یکدیگر توسط سیم پیچ‌ها انجام می‌دادند و در انتها این بخش همپوشانی شده را با بتن می‌پوشاندند تا انتقال صحیح بار از یک میلگرد فولادی به دیگری به خوبی انجام شود. این روش از نظر اقتصادی، به علت مصرف زیاد فولاد مقرون به صرفه نبوده و محدودیت‌های اجرایی زیادی دارد، بنابراین امروزه با پیشرفت صنایع، روش‌های متنوعی برای اتصال میلگرد وجود دارد که هرکدام مزایا و معایب خاص خود را دارند.

انواع وصله آرماتور

ایده آل ترین حالت اجرای ساختمان با اسکلت بتنی اجرای آرماتور ها بدون هر گونه وصله ای است یا استفاده از کمترین میزان وصله در میلگرد است. در صورت نیاز به وصله در آرماتورهای فولادی می توان از یکی از روش های زیر استفاده کرد:

• وصله پوششی (lap splices)
• وصله جوشی (welded splices)
• وصله با انتهای اتکایی (end-bearing splices)
• وصله مکانیکی (mechanical splices)

وصله پوششی میلگرد

یکی از رایج ترین روش های وصله میلگرد که از گذشته مورد استفاده بوده است وصله پوشش یا اورلپ است. در این نوع از اتصال دو میلگرد در قسمتی از طولشان به صورت مجاور در کنار هم قرار می‌گیرند. مقدار طول همپوشانی دو میلگرد در کنار یک دیگر طول پوشش (Overlap) یا طول وصله (splice length) می‌نامند. در این نوع اتصال دو میلگرد بعد از قرار گرفتن در کنار یکدیگر با طول معین، توسط مفتول ها با فواصل خاص به هم متصل می‌شوند. در وصله میلگردهای با قطر بالا از وصله پوششی نمی‌توان استفاده کرد و تنها در میلگردهای با قطر 36 میلی متر به پایین مجاز می‌ باشد. استفاده از این نوع وصله به دلیل تامین طول همپوشانی توسط هر دو میلگرد، مصرف میلگرد را به میزان حدود 20 درصد افزایش می دهد. مادامی که شرایط مناسب باشد و محدودیت های آیین نامه رعایت شوند، استفاده از وصله پوششی به عنوان متداول ترین روش وصله میلگرد است.

در وصله پوششی انتقال نیرو به شکلی انجام می‌شود که نیروی‌های موجود در میلگرد توسط تنش پیوستگی به بتن منتقل می‌شود و مجددا توسط همین تنش پیوستگی از بتن به میلگرد دیگر منتقل می‌شود. انتقال تنش و نیرو در حالتی که میلگردها تحت کشش باشند در شکل زیر نشان داده شده است. همان طور که در شکل مشاهده می‌کنید نیروی کششی در میلگرد باعث می‌شود که تنش فشاری ناشی از چسبندگی بین بتن و فولاد، در راستای عمود بر سطح آج میلگرد در قسمت انتهایی میلگرد ایجاد شود. عکس العمل این تنش فشاری در بتن اطراف میلگرد، تنش فشاری است که  سرانجام با همان راستای مورب به میلگرد دیگر منتقل می‌شود. نهایتا این تنش فشاری به صورت نیروی کششی در میلگرد دوم ایجاد می‌گردد.

انواع وصله پوششی

وصله پوششی به طور کلی به دو صورت انجام ‌می‌شود:

• وصله پوششی تماسی
• وصله پوششی غیر تماسی

وصله پوششی تماسی (contact lap splices): در این نوع از وصله همان طور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید، هر دو میلگرد با هم کاملا در تماس هستند به طوری که امکان ایجاد حفره بین دو میلگرد فراهم نباشد. برای اجرای وصله پوششی تماسی از سیم های نازک متداول برای وصله میلگردهای مورد نظر در فواصل مناسب استفاده می‌شود.

وصله پوششی غیر تماسی (non-contact splices): در این نوع اتصال همان طور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید دو میلگرد با هم فاصله دارند به نحوی که بتن به اندازه کافی بین آن‌ها نفوذ کند. در این نوع وصله از بتن برای جلوگیری از ایجاد حفره در وصله استفاده می‌شود. فاصله میلگردها از یکدیگر باید به اندازه کافی کم باشد تا از ایجاد یک مقطع غیر مسلح دیگر پرهیز شود.

مزایا و معایب وصله پوششی

در ادامه به بررسی مزایا و معایب وصله های پوششی خواهیم پرداخت:

مزایای وصله پوششی عبارت است از:

• رایج ترین و متداول ترین وصله میلگرد است.
• اجرای آن نیاز به تجهیزات خاصی ندارد.

معایب وصله پوششی عبارت است از:

• وصله پوششی برای اتصال میلگردهای بزرگ تر از قطر 36 استفاده نمی‌شود مگر اینکه نیروی منتقل شده فقط فشاری باشد.
• مصرف میلگرد را تا 20 درصد افزایش می‌دهد. این افزایش میلگرد علاوه بر افزایش هزینه، وزن سازه را هم بالا می‌برد.
• به دلیل عدم تطابق محور‌های میلگرد وصله شده، خروج از مرکزیت محوری در مقطع رخ می‌دهد.
• وصله پوششی برای گروه میلگردها (تعدادی میلگرد در کنار هم به عنوان یک مجموعه میلگرد) مجاز نیست؛ اما هریک از میلگردها را می‌توان جداگانه با وصله پوششی به هم متصل کرد. در این حالت طول همپوشانی هر جفت میلگرد نباید با سایر وصله پوششی تداخل داشته باشد.

وصله جوشی میلگرد

یکی از روش‌های اتصال میلگرد به هم، اتصال به وسیله جوش است. این اتصال به شرطی امکان اجرا دارد که کیفیت جوش بالا باشد و توسط مهندسین و آزمایش‌های مربوطه تایید شود. در این روش انتهای دو میلگرد مورد نظر به وسیله جوش به یکدیگر متصل می‌شوند. این روش اتصال یکی از بهترین روش‌ها برای انتقال تنش است. شرط اصلی برای اتصال قطعات یک فلز بهم به وسیله جوش، امکان جوش پذیری آن‌ها است. قابلیت جوش‌ پذیری به ترکیب شیمیایی مواد تشکیل‌ دهنده فلز و روش جوش کاری  بستگی دارد. برای فراهم کردن کیفیت جوشکاری بالا و مطابق با استانداردها باید به نکات زیر قبل، در حین و بعد از جوشکاری توجه کنید:

• قبل از شروع عملیات جوشکاری سطح قطعات فلز را باید کامل تمیز کرد. سطوح قطعات باید عاری از چربی، رنگ و هرگونه آلودگی باشد.
• دمای میلگرد فولادی که قرار است با جوش وصله شود نباید از از صفر درجه سانتی گراد کمتر باشد؛ و پس از اتمام عملیات جوشکاری نیز نباید آن را سریع سرد کرد.
• برای تمامی اتصالات چه انتقال‌دهنده بار باشند و چه نباشند از یک روش جوشکاری یکسان استفاده ‌شود.
• در قسمت‌هایی تغییر شکل نداده از میلگرد عملیات جوشکاری می‌تواند انجام شود.

روش‌های معمول جوشکاری مورد استفاده در اتصال میلگردهای فولادی در بتن در جدول زیر فهرست شده اند. در این جدول نام استاندارد‌های ناظر بر روش جوش هم گزارش شده است؛ از هر کدام از روش‌ها استفاده شود باید از استانداردهای آن مطلع بود و کامل آن را مطالعه کرد.

پس از اتمام جوشکاری روش‌ها و استانداردهای مربوطه برای کنترل کیفیت جوشکاری وجود دارد که در این بخش بیان نشده است. معمولا وصله‌های جوشی ازنظر انتقال تنش عملکرد بسیار خوبی دارند به شرطی که با کیفیت بالا و تحت نظارت کامل انجام شود و مورد آزمایش قرار بگیرد و در نهایت تائید شود.

یکی از آزمون‌های مهم در وصله جوششی، آزمون کشش فورجینگ است. در این آزمایش میلگرد متصل شده توسط وصله جوشی تحت کشش قرار می‌گیرد تا گسیختگی رخ دهد. به شرطی این وصله قابل قبول است که که گسیختگی در خود میلگرد نه ناحیه وصله جوشی رخ دهد.

انواع وصله جوشی

وصله جوشی آرماتور به روش‌های زیر انجام ‌می‌گیرد:

1) وصله جوشی با قوس الکتریکی:

این روش به دو صورت جوش سر به سر مستقیم و غیر مستقیم انجام می‌شود.

جوش سر به سر مستقیم: در این روش اتصال دو میلگرد به صورت لب به لب و بدون قطعه واسه انجام می‌گیرد. این روش برای میلگردهای با قطر 16میلی متر و بالاتر مناسب است. این روش به شیوه‌های مختلف انجام می‌شود که عبارت‌اند از:

• اتصال افقی با جوش شیاری V شکل یک‌طرفه و دوطرفه
• اتصال افقی با قطر‌های یکسان با جوش شیاری V شکل یک‌طرفه به همراه قطعه لوله پشت‌بند
• اتصال قائم با جوش شیاری اریب یک‌طرفه و دوطرفه

جوش سر به سر غیرمستقیم: در این روش اتصال دو میلگرد با استفاده از یک رابط مانند صفحه وصله، نبشیِ وصله و یا میلگردهای وصله انجام می‌شود. در این نوع از وصله باید بتن در اطراف اتصال با فولاد عرضی تقویت شود تا از ترک‌ها جلوگیری شود.

2) وصله جوشی سربه‌سر تحت‌فشار (فورجینگ):

در این روش میلگرد ها با استفاده از گاز استیلن و اکسیژن جوش می‌شود. برای اتصال میلگرد‌ها به روش فورجینگ، سر هر دو میلگرد تحت اثر دمای زیاد 1200 تا 1300 درجه سانتی گراد به حالت خمیری تبدیل شده، سپس با استفاده از جک هیدرولیکی با اعمال فشار مناسب سر دو میلگرد به هم متصل شده و بعد از سرد شدن یکپارچه می‌شوند. این روش جوش نوک‌به‌نوک خمیری (سربه‌سر خمیری) نیز نامیده می‌شود. قطر میلگرد برای این جوش در حالت فولاد گرم نورد شده از ۱۰ میلی متر و برای فولادهای سرد نورد شده از ۱۴ میلی متر نباید کمتر نباشد. علاوه بر این قطر آرماتور در این روش باید متناسب باشد.

مزایا و معایب وصله جوشی

وصله جوشی هم مانند سایر روش های وصله میلگرد دارای مزایا و معایبی است که در ادامه به بررسی آن ها خواهیم پرداخت.

مزایای استفاده از این روش عبارت است از:

• به دلیل افزایش قطر در محل چشمه اتصال مقاومت در این محل افزایش می‌یابد.
• در این وصله نسبت به وصله پوششی بین 15 تا 30 درصد در مصرف میلگرد صرفه جویی می‌شود.
• این کاهش 15 الی30 درصدی مصرف میلگرد، باعث کاهش وزن سازه می‌شود.
• کاهش حجم آرماتور ها در مقطع امکان بهتر ویبره کردن بتن را فراهم می‌کند.
• به دلیل تطابق محور‌های میلگرد، خروج از مرکزیت محوری در مقطع رخ نمی‌دهد.
• این اتصال حداقل طول لازم برای وصله را نیاز دارد.

معایب استفاده از این روش عبارت است از:

• هزینه وصله جوشی از وصله مکانیکی بالاتر است.
• زمان لازم برای اجرای این وصله بالا است.
• این وصله به نیروی کار ماهر و شرایط آب و هوایی مناسب نیاز دارد به همین دلیل استفاده از آن در پروژه ها محدود است.

وصله اتکایی میلگرد

وصله اتکایی یکی از دیگر روش‌هایی وصله میلگرد است که در آن برای اتصال از یک وسیله خارجی استفاده می‌شود. همان طور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید در وصله اتکایی یک جسم فلزی در محل اتصال دو میلگرد قرار می‌گیرد و اطراف آن را پوشش می‌دهد، در بدنه جسم مذکور پیچ ‌هایی قرار می‌گیرند که در هنگام وصله کردن به خوبی سفت می‌شوند. به دلیل عملکرد اصطکاکی – اتکایی این وصله، این نام برای آن انتخاب شده است.

از این نوع وصله فقط برای میلگردهایی که در فشار هستند استفاده می‌شود؛ اعضای تحت فشار معمولا دورپیچ‌ها و یا اعضا با خاموت بسته می‌باشند. استفاده از این نوع وصله در میلگرد تحت کشش مجاز نیست. این وصله برای میلگرد با قطر 25 یا بیشتر مورد استفاده است و برای میلگرد‌ها با قطر کمتر استفاده از آن مجاز نیست.

در این روش اتصال، برای آماده سازی سر میلگرد‌هایی که قرار است وصله شوند باید با زاویه برش 90 درجه نسبت به محور میلگرد بریده شوند. به همین علت برای برش از گونیا استفاده می‌کنند. برش 90 درجه با محور میلگرد، بیشترین سطح تماس میلگرد را در اختیار ما می‌گذارد و مانع لغزش خواهند شد؛ از همین رو انتهای میلگرد‌های فولادی به این شیوه برش داده می‌شوند.

مزایا و معایب وصله اتکایی

مزایا:

• کاهش طول میلگرد مورد استفاده نسبت به وصله پوششی
• اطمینان و مقاومت بیشتر نسبت به وصله پوششی برای میلگردهای تحت فشار

معایب:

• قطر میلگرد وصله شده به وسیله وصله اتکایی محدود می‌باشد.
• صرفا در میلگردهای تحت فشار استفاده می‌شود.

وصله مکانیکی میلگرد

اتصال میلگرد توسط یک وسیله مکانیکی، وصله مکانیکی نام دارد. انتقال تنش از یک میلگرد به میلگرد دیگر با وصله مکانیکی معمولا با پیچ کردن و ایجاد اصطکاک بین وسیله مکانیکی و میلگرد‌ها انجام می‌شود. اتصال میلگردها به یکدیگر به وسیله اتصال مکانیکی، یک اتصال یکپارچه است. این اتصال به این دلیل یکپارچه نامیده می‌شود که در مقابل نیروی‌های دینامیکی رفت و برگشتی مثل زلزله پیوسته عمل خواهند کرد. در مکان‌هایی که امکان فراهم آوردن طول لازم جهت همپوشانی میلگردها در وصله پوششی وجود نداشته باشد از وصله مکانیکی استفاده می‌شود، این اتفاق معمولا برای میلگردها با قطر زیاد و چسبندگی کم مثل میلگردهای ساده اتفاق می افتد.

انواع وصله مکانیکی

چهار نوع کلی برای اتصال مکانیکی وجود دارد:

1.اتصالات مکانیکی در حالت فشار یا اتصالات بلبرینگ انتهایی:

همانطور که از نام آن مشخص است، این نوع اتصال صرفاً می تواند در برابر فشار فشار مقاومت کند. تنش فشاری به صورت عمودی از یک میله به میله دیگر منتقل می شود. فقط هنگامی که تنش کششی رخ نمی دهد می توان از اتصالات مکانیکی فشرده استفاده کرد. بنابراین، اگر نمی توان این شرایط را تضمین کرد، توصیه می‌شود از اتصالات مکانیکی فشرده برای میلگردهای تقویتی خودداری شود.

2.اتصالات مکانیکی کششی و فشاری:

این نوع اتصال مکانیکی در برابر کشش و فشار فشار مقاومت می‌کند. انواع قابل توجهی از اتصالات مکانیکی کششی و فشاری در تولید تجاری وجود دارد. تعداد اتصالات مکانیکی کششی و فشاری در شکل زیر نشان داده شده است.

3.اتصال مکانیکی کششی:

این نوع اتصال برای مواردی که فقط نیروهای کششی در میلگردها وجود دارد مناسب است. بنابراین، اگر چنین شرایطی تضمین نمی شود، توصیه می شود از استفاده از آن خودداری کنید. اتصالات مکانیکی کششی به طور کلی کوتاه‌تر از وصله پوششی هستند.

4.وصله مکانیکی با رولپلاک:

وصله مکانیکی با رولپلاک برای انتقال بارهای کششی و فشاری مناسب است. انتهای این وصله ورقی به همراه چند سوراخ وجود دارد که از طریق پیچ کردن آن ها به هم می‌توان دو میلگرد را به یکدیگر متصل کرد.

مزایا و معایب وصله مکانیکی

از مزایای وصله مکانیکی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• وصله مکانیکی بدون محدودیت در هر موقعیتی و شرایط می‌تواند در سازه بتنی استفاده شود، برای مثال در نواحی مفصل پلاستیک که محدودیت‌هایی دارد نیز می‌توان از وصله مکانیکی استفاده شود.
• متصل کردن میلگرد‌های فولادی آجدار با قطر متفاوت به‌ هر دو صورت پهلو به پهلو یا سر به سر با وصله مکانیکی امکان پذیر است.
• مقاومت وصله مکانیکی میلگرد اصولا از وصله پوششی میلگرد بیشتر است.
• در وصله مکانیکی به دلیل عدم نیاز به همپوشانی زیاد میلگردها، ضایعات آرماتور کاهش می‌یابد و هم‌چنین تجمع میلگرد فولادی در محل خاص کاهش و بتن ریزی راحت تر انجام می‌شود.
• در شرایط خاصی که آیین نامه‌های ساختمانی اجازه استفاده از وصله پوششی برای میلگرد با قطر بالا را نمی‌دهد وصله مکانیکی جایگزین مناسبی برای وصله پوششی است.
• استحکام و مقاومت این نوع وصله به حضور یا عدم حضور بتن در اطراف آن وابسته نیست.
• طراحی وصله مکانیکی نیاز به محاسباتی خاصی هم‌چون طراحی طول همپوشانی در وصله پوششی ندارد و از خطاهای محاسباتی ذاتی جلوگیری می‌کند.

از معایب وصله مکانیکی هم می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• اجرای این روش وصله میلگرد، سادگی اجرای وصله پوششی را ندارد.
• آزمایشاتی برای تایید صلاحیت و اطمینان کافی در وصله مکانیکی وجود دارد.
• استفاده از وصله مکانیکی ممکن است محدودیت هایی در کار با تجهیزات یا رویه اجرا ایجاد کند که این محدودیت‌ها ممکن است در در نحوه طراحی تاثیرگذار باشد. برای مثال قطر این وصله از میلگرد فولادی بیشتر است بنابراین ممکن است فاصله آزاد مجاز بین میلگرد‌ها رعایت نشود.

محاسبه و طراحی انواع وصله میلگرد

در این بخش از مقاله ضوابط آیین نامه مربوط به طراحی انواع وصله ها بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 آورده شده است. در آیین نامه صرفا استفاده از وصله پوششی، وصله اتکایی، وصله جوشی و وصله مکانیکی مجاز اعلام شده است. در این فصل علاوه بر بیان بند‌های مربوطه توضیحاتی اضافه برای روشن تر کردن موضوع آورده شده است.

مطابق بند زیر استفاده از چهار نوع وصله زیر در سازه مجاز است:

ضوابط طراحی وصله پوششی

وصله پوششی از متداول ترین و رایج ترین نوع وصله میلگرد در انواع مقاطع سازه‌ای به شمار می‌رود. ضوابط آیین نامه مربوطه برای طراحی این نوع وصله در ادامه آورده شده است. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 استفاده از وصله پوششی را به موارد زیر محدود کرده است:

مطابق آنچه که در بند بالا گفته شد، استفاده از وصله پوششی در کشش مجاز به میلگردهایی با قطر کمتر از 36 میلی متر و در فشار تحت شرایطی با قطرهای بالاتر مجاز است. این شرایط در ادامه آورده شده است. در طراحی وصله پوششی تماسی مستقیم رعایت بند‌های زیر در آیین نامه الزامی است:

در طراحی وصله پوششی غیر مستقیم رعایت بند‌های زیر در آیین نامه الزامی است:

محاسبه طول وصله پوششی برای میلگرد آج دار و سیم های آج دار در کشش به صورت زیر است:

برای آشنایی با نحوه محاسبه طول و نکات آن به مقاله طول پوشانی مراجعه کنید.

طراحی وصله پوششی به صورت خلاصه در شکل زیر خلاصه می‌شود:

ضوابط طراحی وصله جوشی

طراحی وصله‌ های جوشی ضوابط خاصی که صرفا مربوط به خود وصله باشد، ندارد. صرفا باید کنترل کیفیت لازم در اجرای جوش رعایت گردد و پس از آن آزمایش‌های لازم بر روی آن ها انجام شود تا از کیفیت وصله اطمینان حاصل شود. چندین ضابطه برای اجرای وصله جوشی در آیین نامه مبحث نهم در ادامه معرفی شده است.

بنابر بند 9-21-4-7-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 استفاده از وصله‌های جوشی عمدتا برای میلگردهای با قطر 20 میلی متر و بیش تر توصیه می‌شود.

بنابر بند 9-21-4-7-2 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 در وصله‌های جوشی برای میلگرد‌های با قطر زیاد، استفاده از اتصال سر به سر مستقیم با جوش نفوذی ارجحیت دارد.

ضوابط طراحی وصله اتکایی

وصله اتکایی همانند وصله جوشی، ضوابط چندانی در آیین نامه مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ندارد. همان طور که گفته شد این وصله صرفا برای میلگردهای تحت فشار مورد استفاده است. بند های مربوطه به این نوع وصله در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در ادامه آورده شده است.

بنابر بند 9-21-4-6-1 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 برای میلگرد‌های که فقط تحت فشار قرار دارند، انتقال فشار به صورت اتکایی بین دو میلگرد، در انتهای برش داده شده عمود بر امتداد میلگردها، مجاز است. دو میلگرد وصله شده باید به روش مناسب، نظیر استفاده از طوقه گوه دار، به صورت هم محور نگه داشته شده باشند.

بنابر بند 9-21-4-6-2 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 استفاده از وصله اتکایی تنها در اعضایی مجاز است که دارای خاموت بسته، تنگ، دورپیچ یا دورگیر هستند.

بنابر بند 9-21-4-6-3 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش 1399 انتهای میلگرد‌ها باید در سطحی صاف عمود بر امتداد میلگرد با انحراف حداکثر 1.5 درجه بوده، و دو میلگرد باید به صورتی متصل شوند که اختلاف دو میلگرد از 3 درجه بیشتر نباشد.

ضوابط طراحی وصله مکانیکی

جزئیات اجرایی خاصی در آیین نامه های طراحی مانند ACI 318 یا AASHTO برای میلگردهای وصل شده با اتصال مکانیکی مطرح نشده است. آیین نامه های مذکور به صورت کلی صرفا در مورد حداقل مقاومت وصله‌ها بحث می‌کند اما در مورد مشخصات و نوع مصالح مورد استفاده در ساخت وصله مکانیکی توضیحاتی ارائه نکرده است. برای مثال در آیین نامه ACI318-19 یک اتصال مکانیکی مطلوب و مورد قبول باید در نیروی فشاری یا در نیروی کششی که مقدار آن حداقل 1.25 برابر مقاومت تسلیم مشخصه میلگرد می‌باشد را تامین کند. بنابراین هنگام وارد شدن نیروی فراتر از تسلیم در میلگرد وصله شده، تسلیم فولاد در نقاط مجاور وصله اتفاق می افتد. اصل گفته شده معیار تایید یکی از آزمایشاتی است که برای تایید وصله مکانیکی باید اجرا گردد. بعضی از بند‌های مربوطه به وصله مکانیکی در مبحث نهم مقررات ملی عبارتند از:

در بیشتر مواقع ابعاد (قطر) وصله‌های مکانیکی از میلگردهای طولی که وصله شدند بیشتر است؛ بنابراین در محل وصله‌ها باید به جای قطر میلگرد، قطر خارجی وصله در نظر گرفته شود و مقدار خالص پوشش موردنیاز بتن بر اساس قطر خارجی میلگرد بررسی و در صورت نیاز تامین شود.

علاوه بر مورد ذکر شده زمانی که خاموت‌ بر روی وصله مکانیکی قرار می گیرد، به دلیل اختلاف قطر وصله مکانیکی با میلگرد وصله شده لازم است مقدار خالص پوشش بتن موردنیاز بتن بررسی و در صورت نیاز تامین شود، اما اگر خاموت در مجاورت یا نزدیکی وصله باشد (دقیقا روی وصله نباشد.) نیاز به بررسی مقدار خالص پوشش بتن نیست.

سوالات متداول

چرا مقاومت وصله مکانیکی از وصله پوششی بیشتر است؟

در وصله‌های پوششی میلگرد عامل انتقال بار میان دو آرماتور، بتن است اما وصله‌های مکانیکی میلگرد وابستگی به بتن ندارند بنابراین انتقال بار را به صورت مستقل انجام ‌می‌دهد و در انواع شرایط مختلف پایدار و مقاوم هستند.

بهترین نوع وصله برای پروژه های ساختمانی کدام است؟

به دلیل گستردگی در مزایا و معایب هر کدام از وصله‌ها بسته به شرایط، بهترین نوع وصله می‌تواند متفاوت باشد.

کدام نوع وصله گستردگی اجرای بیشتری دارد؟

وصله مکانیکی به دلیل عدم محدودیت در قطر میلگرد و نیروی وارد بر آن و هم چنین انواع شکل اتصال سر به سر، پهلو به پهلو و … گستردگی عملکردی بیشتری در اجرا دارد.

• 15 آوریل, 2024