مقدمه:
چرا باید ضوابط مرتبط با کوپلر میلگرد را بیشتر بشناسیم؟ چرا هم اکنون که بیش از بیست سال از ورود این تکنولوژی به کشورمان گذشته همچنان مخالفان خودش را دارد؟ بسیار قابل درک است که طراحان و مهندسان سازه که سال‌هاست با روش های سنتی طراحی سازه‌های بتنی را انجام داده‌اند نسبت به روش‌های جدیدتر گارد داشته باشند. ما در این مقاله، قصد داریم دیدگاه کاملی به مهندسان درباره الزامات و ضوابط استفاده از این روش طبق آیین نامه های ایران و جهان ارائه بدهیم. اگر هم میخواهید بیشتر درباره ی کوپلر و کاربرد های آن بدانید مقاله کوپلر چیست را حتما مطالعه کنید.
کوپلر میلگرد از نظر انتقال بار چطور عمل می‌کند؟
به طور کلی ممکن است مواقعی پیش بیاد که استفاده از اتصال مکانیکی نسبت به روش‌های سنتی چه از نظر اجرایی و چه از نظر طراحی سازه مناسب‌تر باشد. رزوه و کوپلر برخلاف روش سنتی اورلپ که بر روی هماهنگی و پیوند بین آرماتور و بتن تکیه دارد، به گونه‌ای طراحی شده‌است که بار را تنها با اتکا بر اتصال رزوه و کوپلر، بین میلگرد‌ها منتقل می‌کند. به این ترتیب، اتصال مستقل از بتن عمل کرده و پیوستگی بهتری را برای میلگرد‌ها ایجاد می‌کند. بنابراین در صورتی که بتن به هر دلیلی خراب شود و یا کیفیت لازم را در اطراف اتصال نداشته‌باشد احتمال گسیختگی اتصال میلگرد‌هایی که با کوپلر به یکدیگر متصل شده‌اند وجود ندارد.
کوپلر میلگرد در آیین‌نامه ACI318-2019 چه جایگاهی دارد؟
این آیین‌نامه که آخرین نسخه آن در سال 2019 منتشر شده است اتصالات مکانیکی را به دو تیپ تقسیم‌بندی کرده‌است:
- تیپ 1: اتصال مکانیکی استاندارد با مقاومت حداقل 1.25 برابر مقاومت تسلیم(fy) میلگرد در فشار و کشش. (بند25.5.7.1 و 18.2.7.1)
- تیپ 2: اتصال مکانیکی لرزه‌ای و تحکیم‌یافته که علاوه بر دارا بودن مقاومت اتصال تیپ 1 دارای حداقل مقاومت کششی برابر با مقاومت گسیختگی میلگرد(fu) باشد. (بند 25.5.7.1 و 18.2.7.1)
نکات تکمیلی:
1. اجرای یکی در میان وصله های مکانیکی به جز در اعضای کششی واجب نیست اما گاهی به دلیل مسائل اجرایی این کار انجام میشود و مانعی ندارد. (بند 25.5.7.3 و R25.5.7.3)
2. در اعضای کششی لازم است تا وصله‌های مکانیکی در میلگردهای مجاور به صورت یکی درمیان و با فاصله حداقل 30 اینچ (تقریبا 750 میلی‌متر) اجرا شوند. (بند 25.5.7.4)
3. در قاب های خمشی ویژه استفاده از اتصالات مکانیکی تیپ 1 و تیپ 2 هایی که از میلگردهای گرید 80 یا 100 استفاده می‌کنند محدودیت های زیر را دارد: (بند 18.2.7.2)
- باید حداقل در فاصله‌ای برابر یا بزرگتر با 2 برابر عمق مقطع(2d) از وجه ستون یا تیر قرار بگیرند.
- در نقاطی که مستعد تغییر شکل ارتجاعی و یا جاری‌شدگی هستند مجاز نمی‌باشد و باید فاصله حداقلی برابر با دو برابر عمق مقطع (2d) را از این مناطق حفظ کند.
4. در قاب های خمشی ویژه تنها استفاده از تیپ 2 اتصالات مکانیکی گرید 60 در همه نقاط سازه مجاز می باشد به جز در تیرها که باید همواره فاصله d/2 را از محل اتصال تیر و ستون حفظ کنند.(بند 18.2.7.2 و 18.9.2.1)
5. وصله‌های مکانیکی اگر برای اتصال میلگردهای موجود در قطعات پیش ساخته بتنی استفاده می‌شوند لازم است حداقل مقاومتی 1.5 برابری نسبت به مقاومت جاری شدگی میلگرد(1.5fy) استفاده شده، داشته باشند. (بند R18.5)
6. در مورد انتقال بار بین دیافراگم‌ها و اعضای عمودی سازه تنها استفاده از اتصال مکانیکی تیپ2 گرید 60 مجاز است و استفاده از تیپ 1 و تیپ 2 گرید 80 و 100 مجاز نیست. (بند 18.12.7.4)
کوپلر میلگرد در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان"طرح و اجرای ساختمان های بتن آرمه" چه جایگاهی دارد؟
- جدید‌ترین ویرایش مبحث نهم مقررات ملی ساختمان در سال 1399 نیز اتصالات کوپلر میلگرد را به دو گروه تقسیم بندی کرده است:(بند 9-21-4-7-6 و بند 9-20-6-2-2-6)
- نوع 1: اتصال مکانیکی با مقاومت حداقل 1.25 برابر مقاومت تسلیم(fy) میلگرد.
- نوع 2: اتصال مکانیکی که مقاومتی برابر با مقاومت گسیختگی اسمی(fu) میلگرد وصله شده، دارا باشد.
نکات تکمیلی:
- استفاده از اتصال مکانیکی در آرماتور‌های طولی ستون مجاز می‌باشد.(بند 9-12-6-4-1)
- استفاده از اتصال مکانیکی یکی از راه‌های تامین مقاومت کششی ناشی از خمش در دیافراگم‌ها می‌باشد.(بند 9 -14-5-2-2)
- استفاده از این ها در محدوده ¼ عمق دیافراگم(h) از لبه کششی تکیه گاه مجاز می‌باشد.(بند 9-14-5-2-3)
- اتصالات مکانیکی که از درز بین قطعات پیش ساخته عبور می‌کنند باید برای تحمل نیروی کششی متناظر با بازشدگی مورد انتشار در اتصال طراحی شود.(بند 9-14-5-2-4)
- برای انتقال نیرو‌ها و لنگر‌های پای ستون‌ها، دیوارها یا ستون‌های پایه به شالوده می‌توان از اتصال مکانیکی استفاده کرد.(بند 3-17-9-1-1)
- در محل اتصال ستون‌ها، ستون‌های پایه و دیوار‌های پیش ساخته به شالوده، اتصالات مکانیکی باید به گونه‌ای طراحی شوند که قبل از گسیختگی مهاری یا شکست اطراف بتن به حد مقاومت خود برسند.(بند9-17-2-3-6)
- محدودیت‌های اتصالات مکانیکی در قاب‌های خمشی: (بند 9-20-6-2-2-7)
نوع قاب خمشی | محدودیت استفاده از تیپ 1 | محدودیت استفاده از تیپ 2 |
با شکل پذیری کم(معمولی) | ندارد | ندارد |
با شکل پذیری متوسط | ندارد | ندارد |
با شکل پذیری زیاد(ویژه) | در فاصله ی دو برابر عمق مقطع از بر تیر یا ستون نمی‌توان استفاده کرد. | در تیر‌های پیش ساخته نمی‌توان استفاده کرد. |
در جاهایی که در آنها احتمال تسلیم آرماتور وجود دارد نمی‌توان استفاده کرد. | تنها اگر آرماتور S400 یا S420 باشد می‌توان استفاده کرد.* |
*S400 و S420 به عنوان فولاد رایج ساختمانی(میلگرد خشک یا A3) شناخته می‌شوند.
- یک درمیان بودن میلگرد‌ها با اتصال مکانیکی در هر مقطع از عضو به جز در اعضای کششی زیر الزامی نیست که در این موارد فاصله 750 میلی‌متری بین وصله ها باید رعایت شود: (بند 9-21-4-7-7)
- عضو کششی قوس ها
- عضو کششی که بار را به تکیه گاهی در تراز بالا منتقل می‌کند.
- عضو کششی خرپا
- استفاده از مهار مکانیکی(کوپلر انتهایی) برای تامین گیرداری میلگردهای آجدار به شرط تامین مقاومت تسلیم میلگرد(fy) مجاز است.(بند 9-21-3-5-1)
- انتقال بار در اتصال مکانیکی به وسیله کوپلر میلگرد، غلاف اتکایی، غلاف کوپل‌کننده و غیره انجام میشود. (بند 9-21-4-7-4)
- برای تامین پوشش بتنی کافی روی میلگرد، اثر افزایش ابعاد میلگرد ناشی از اتصال مکانیکی باید در نظر گرفته شود.(بند 9-21-4-7-5)
- وصله دورپیچ(اسپیرال) می‌تواند از روش اتصال مکانیکی انجام شود به شرطی که شرایط مجاز ذکر‌شده یعنی مقاومت 25 برابری مقاومت تسلیم میلگرد(fy) را داشته‌باشد.(بند 9-21-6-3-5)
کوپلر میلگرد در آیین‌نامه بتن ایران "آبا" ویرایش 1402 چه جایگاهی دارد؟
ضوابط مربوط به اتصال مکانیکی در آبا همانند مبحث نهم مقررات ملی ساختمان می‌باشد به علاوه اینکه این آیین‌نامه هر دو اتصالات مکانیکی تیپ 1 و 2 را ملزم به داشتن استاندارد‌های ملی ایران 12723-1 و 12723-2 کرده است. (بند 24-4-7-4)
کوپلر میلگرد در آیین‌نامه UBC97 چه جایگاهی دارد؟
این آیین‌نامه در سال 1997 تدوین شده است و به صورت کلی اتصالات مکانیکی را به دو دسته تقسیم‌بندی کرده‌است:
- تیپ 1: اتصالات مکانیکی که پس از قرار‌گرفتن تحت آزمایش کشش به مقاومتی برابر با 1.25 برابر مقاومت تسلیم(fy) میلگرد برسند، جز تیپ 1 اتصالات مکانیکی قرار می‌گیرند.
- تیپ 2: اتصالات مکانیکی که پس از قرار‌گرفتن تحت آزمایش کشش به مقاومتی معادل 1.6 برابر مقاومت تسلیم(fy) آرماتور و یا 0.95 درصد مقاومت نهایی(fu) میلگرد(هر کدام که کمتر باشد) برسد.
استفاده از تیپ 1 در مناطق کم زلزله، در همه جای ساختمان مجاز است اما برای مناطق زلزله‌خیز این تیپ اتصالات باید با فاصله مشخصی (d= برابر با عمق مقطع) از محل تشکیل مفصل پلاستیک استفاده شوند. همچنین استفاده از این تیپ 1 در داخل گره اتصال مجاز نیست. تیپ 2 این اتصالات مقاومت بیشتری از تیپ 1 دارد و از این رو می‌تواند در همه جای سازه و در هر منطقه لرزه‌ای استفاده شود.
در چه موارد‌ی استفاده از کوپلر میلگرد به جای اورلپ ضروری است؟
آیین‌نامه ACI318-2014 و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ضرورت‌های زیر را برای استفاده از کوپلر میلگرد یا جوش به جای روش اورلپ ذکر کرده‌اند:
1- زمانی که قطر میلگرد‌ها مساوی یا بیشتر از 36 میلی‌متر باشد.
3- زمانی که عرض مقطع دارای محدودیت باشد و با روش اورلپ اجرایی نباشد.
4- در اتصال تیرها به ستون‌ها استفاده از اورلپ در طولی معادل دو برابر عمق مقطع از بر تکیه‌گاه و همچنین در محل‌هایی که امکان تشکیل مفصل پلاستیک وجود دارد مثلا پای ستون‌ها مجاز نیست.
5- در مقاطع کششی (مقاطعی که تمام سطح مقطع آن ها در کشش باشد) استفاده از کوپلر میلگرد یا جوش به جای اورلپ ضروری است.
جمع بندی:
به طور کلی، تمامی کدهای به روز الزامات تقریبا یکسانی درباره محدودیت‌ها و کاربرد‌های اتصالات مکانیکی دارند. نکته قابل توجه این است که اتصالات مکانیکی استفاده می‌شوند تا اطمینان حاصل کنند که میلگرد از محل اتصال دچار شکست ترد نمی‌شود پس همواره در هنگام انجام تست‌های کشش، پارگی میلگرد باید نرم باشد.
این روش، روش جدید تری برای پوشش محدودیت‌های روش اورلپ می‌باشد. این اتصالات نیاز است تا حداقل مقاومتی برابر با 1.25 برابر مقاومت تسلیم(Fy) میلگرد داشته باشند تا به عنوان تیپ 1 اتصال مکانیکی شناسایی شده و استفاده از آن در سازه‌ها مجاز باشد اما برای سازه‌های با اهمیت بالاتر باید از تیپ 2 این اتصالات استفاده کرد.
شرکت پرت لس به عنوان یکی از بزرگ‌ترین تولید‌کننده‌های کوپلر میلگرد در ایران شناخته میشود و اتصالات ایجاد‌شده توسط این مجموعه همگی الزامات تیپ 2 اتصال مکانیکی را براورده می‌سازد. برای مشاهده نتایج تست کشش اتصال رزوه و کوپلر که توسط این مجموعه انجام شده‌است، تست‌های کشش هفتگی را مشاهده کنید و اگر هم اطلاعات کامل‌تری درباره مزیت‌های کوپلر و کاربرد‌های آن نیاز دارید حتما سری به مقاله کوپلر چیست بزنید.
سلام
لطفا بفرمایید که ایا کوپلرهای تولیدی شما میتوانند با مقاومت حدودا Fu اتصال ایمن تحویل بدهند؟؟
یا اینکه صرفا در همون حدود **1.25 Fu**هستند
و اینکه ایا تفاوت قیمت بین این دو تیپ کوپلر هست؟
سلام جناب زمانیفر،
کوپلرهای تولیدی ما همگی تیپ 2 اتصال مکانیکی هستند و مقاومت Fu آرماتور را تضمین می کنند، بنابراین از نظر قیمت هم تفاوتی ندارد. برای اطلاعات بیشتر نتیجه تست‌های کشش هفتگی ما را از طریق لینک زیر مشاهده کنید:
https://pertless.ir/%d8%aa%d8%b3%d8%aa-%d9%87%d8%a7%db%8c-%da%a9%d8%b4%d8%b4-%d9%87%d9%81%d8%aa%da%af%db%8c/
سلام. این که میلگرد از کجا گسیخته بشه هم تو بررسی
آزمایش کوپلر ملاک هست؟
اگر نمرات را پاس کنه ولی از رزوه بشکنه به چه صورته؟
با سلام،
در آیین نامه های مربوطه تنها تامین مقاومت Fu برای تیپ 2 و 1.25Fy برای تیپ 1 ملاک می باشد و در هیچ کجا از مکان گسیختگی اتصال به عنوان شاخص و ملاک یاد نشده است.
البته باید این نکته را در نظر گرفت که دلیل وجود آرماتور در بتن تامین شکست نرم در کشش است و اصرار آیین نامه ها نیز برای تامین مقاومت های فوق این است که این اطمینان حاصل شود که اتصال وارد ناحیه پلاستیک می شود و شکست حاصل شکست نرم خواهد بود. بنابراین اگر اتصالی قبل از وارد شدن به ناحیه پلاستیک از محل کوپلر در برود اتصال غیر قابل قبولی خواهد بود زیرا شکست ترد اتفاق افتاده است و عملا وجود آرماتور ها در بتن را بی دلیل می کند.
سلام—نحوه کنترل سفتی کوپلینگ با دست یا آچار باید باشد ؟ در بین تعداد زیاد کوپلینگ چند تا را به عنوان جامعه آماری باید انتخاب نمود و میزان سفت بودن آنها را سنجید ؟ یا یکایک را باید تست کرد ؟
با سلام جناب غفاری،
اتصال رزوه و کوپلر مناسب زمانی به وجود می‌آید که سفتی در ابتدا با دست انجام پذیرد به طوری که پس از بسته شدن کوپلر بر روی میلگرد، از هر دو سمت 2 الی 4 رزوه میلگرد از آن بیرون کوپلر مانده باشد. سپس نوبت به استفاده از آچار کوپلر می‌رسد که لازم است به میلگرد بالایی انداخته شده و تا حد زور کارگر پیچانده شود. این کار سبب میشود تا رزوه های بیرون مانده در هر دو میلگرد، به طور یکنواخت محکم شده و به داخل کوپلر بروند.
در مورد بخش دوم سوال شما باید بگوییم که سفتی کوپلر بر روی میلگرد به تنهایی ملاکی برای سنجش اطمینان اتصال نیست. معیار برای مقبول بودن اتصال مکانیکی میلگرد تامین مقاومت 1.25 برابر مقاومت تسلیم آرماتور است تا اتصال تیپ 1 تلقی شود که سنجش این امر با تست کشش انجام میشود. در آیین نامه‌ها و استانداردها جامعه آماری‌ای برای تست اتصالات مکانیکی گفته نشده و دفعات انجام این تست ها بستگی به نظر دستگاه نظارت دارد. اما به صورت کلی در پروژه‌های بزرگ معمولا از هر 500 اتصالی که به این روش اجرا می‌شوند یکی از آنها را با تست کشش می‌سنجند.
با سلام
لطفا بفرمایید آیا در تولیدات شما کوپلر مناسب برای استفاده در سازه بتنی با قاب خمشی ویژه و آرماتور کلاس A4 وجود دارد؟
ممنون
با سلام جناب بیانی
طبق بند ۹-۲۰-۶-۲-۲-۷ مبحث نهم مقررات ملی ساختمان که مربوط به ضوابط قاب های خمشی ویژه هست، وصله های مکانیکی تیپ 1 نباید در فاصله ای کمتر از دو برابر ارتفاع مقطع عضو از بر تیر یا ستون، و یا مقاطع بحرانی که در آنها احتمال تسلیم آرماتور ها وجود دارد، واقع شده باشد. استفاده از وصله های تیپ ۲ در صورتی که رده آرماتور ها S400 و S420 بوده و تیر پیش ساخته نباشد، در هر نقطه مجاز است. در مورد سایر رده های آرماتور نیز باید شرایط وصله های تیپ 1 رعایت شود.
کلیه کوپلرهای ما جز تیپ 2 اتصال مکانیکی هستند که مقاومت بسیار بالاتری از کوپلر تیپ 1 دارد. منتهی از آنجایی که معمولا میلگرد A4 به عنوان میلگرد رده S500 شناخته میشود بنابراین برای این نوع میلگرد باید ضوابط مربوط به وصله مکانیکی تیپ 1 رعایت گردد.