معایب اتصال اورلپ در برابر مزایای کوپلر
اتصال اورلپ
هر گاه در یک سازه نیاز باشد باشد دو میلگرد را به یکدیگر متصل کنیم تا طول بیشتری را پوشش دهیم باید از اتصال میلگرد استفاده کنیم. روش‌های مختلفی برای اتصال میلگرد وجود دارد. یکی از آنها روش اتصال اورلپ است. این روش یک روش قدیمی برای اتصال آرماتورها درسازه های بتنی است که با کنار هم قرار دادن دو آرماتور به موازات یکدیگر و با هم پوشانی ایجاد می‌شود و شاید به اشتباه یک روش ارزان تلقی می‌گردد.
در این روش انتقال نیرو از طریق گیرایی بتن و آرماتور امکان پذیر است. نیروی یک آرماتور ابتدا به بتن و سپس از بتن به آرماتور بعدی منتقل می‌شود. به طور کلی پیوستگی بتن و آرماتور وابستگی زیادی به زائده‌های روی آرماتور دارد (آجهای عرضی). نتایج حاصل از تحقیقات، ملاحظات طراحی در سازه‌های بتنی، مواد و مصالح جدید و سایر تحولات در صنعت ساخت و ساز، جایگزین بهتری برای اتصال اورلپ را طلب می‌کند.
از نظر اجرایی و اقتصادی، اتصال اورلپ برای آرماتورهای با قطر کم، فولاد و بتن با استحکام پایین و همچنین تعداد طبقات کم در ساختمان مناسب است. در این مقاله در مورد معایب اتصال اورلپ و مقایسه آن با اتصال مکانیکی خواهیم پرداخت و همچنین مروری به مزایای کوپلر میلگرد خواهیم داشت.
مشکلات و معایب اتصال اورلپ
سالیان سال است که بسیاری از مهندسین ساختمان، معماران و متخصصین متوجه شده‌اند که روش اتصال اورلپ در قبال داشتن مزایای اندک معایب بسیاری دارد. با رجوع به ACI R 21.3.2.3 در می‌یابیم که این اتصال برای آرماتورهای با سایز بالا همچون آرماتور 25 و 28 و 32 و 36 چگونه خواهد بود. اینها المانهای اصلی یک سازه بتنی را تشکیل می‌دهند و لذا هر گونه شبهه‌ای در این خصوص بایستی به روشنی برطرف گردد.
طی سالیان متمادی و برای اطمینان بیشتر در قابلیت و کارایی اتصال اورلپ طول اتصال پوششی مرتباً افزایش یافته است و همچنین استفاده از آن در بعضی نقاط به طور کلی ممنوع شده است. ( بند 6.2.1.5.20 آبا و ACI R 21.3.2.3 , ACI 12.15.5 )
نیروهای کششی و اتصال اورلپ
نگاه دقیق‌تر به معایب اتصال اورلپ، اساس و بنیان آن را متزلزل می‌کند. اتصال اورلپ برای انتقال نیروهای کششی بسیار ضعیف عمل می‌کند.
یک آرماتور فولادی در یک سازه بتنی فقط بایستی نیروهای کششی و فشاری را منتقل نماید. همانطور که در تصویر نشان داده شده است انتقال نیرو در راستای محور آرماتور است. روش انتقال نیرو در روش اورلپ به گونه‌ای است که نیروهای اضافی در بتن ایجاد می‌کند که این نیروها در جهت جدا کردن آرماتورها از یکدیگر عمل می‌کنند لذا کاور بتن باید استحکام کافی و مورد نیاز را تامین کند تا بر این نیرو فایق آید.
لذا به همین دلیل برای میلگردهای سایز بالا بایستی طول بیشتر اورلپ را در طراحی سازه در نظر گرفت.
طراحی صحیح اتصال اورلپ
برای طراحی صحیح این اتصال بایستی موارد لازم مطابق ACI12.2 به‌شرح ذیل مد نظر قرار گیرند:
- نوع فولاد: هرچه نقطه تسلیم آرماتور مصرفی بالاتر باشد طول مورد نیاز برای اورلپ بیشتر خواهد بود.
- کیفیت سطح آرماتور: میلگردهایی که پوشش اپوکسی دارند طول اورلپ آنها باید 50% بیشتر از آرماتورهای بدون پوشش باشد.
- سایز آرماتور: سایز بزرگ آرماتور نیاز به طول اورلپ بیشتر است.
- رده بتن: بتن ضعیف تر نیازمند طول اورلپ بیشتر است.
- موقعیت قرار گرفتن اتصال در سازه: کارآیی اتصال اورلپ بستگی به موقعیت قرارگیری آرماتور، موقعیت اتصال اورلپ روی آرماتور، فاصله آرماتورها از یکدیگر و فاصله از لبه‌های عضو بتنی دارد.
- بار طراحی: طول مورد نیاز برای اتصال اورلپ در آرماتورهای کششی خیلی بلندتر از آرماتورهای فشاری می‌باشد. طول اتصال اورلپ برای بار فشاری نمی‌تواند استحکام اتصال تمام کششی را تامین نماید و لذا به هنگام اعمال نیروهای غیر قابل اتنظار در سازه، اتصال اورلپ توان تحمل را نخواهد داشت.
به عنوان نتیجه‌گیری بایستی نکات ذیل را در طراحی اتصالات اورلپ در نظر گرفت:
1- اتصال به روش اورلپ باید در نقطه‌ای در نظر گرفته شود که حداقل تنش و نیرو در آن نقطه وجود دارد.
2- در هر مقطع به تعداد محدود در نظر گرفته شود.
3- میلگرد تقویتی برای آرماتورهای سایز بالا مورد استفاده قرار گیرد.
در تراز اورلپ تعداد میلگردهای موجود در مقطع دو برابر هستند که باعث افزایش تراکم آرماتور می‌شوند و این وضعیت باعث عدم جریان مطلوب بتن خواهد شد که در نتیجه کیفیت بتن در این ناحیه بسیار پایین است در حالیکه مطابق بند 20-5-2-2 آیین‌نامه بتن ایران حداکثر نسبت آرماتور به بتن در ترازو اورلپ به میزان 6% مجاز است اما با توجه به تراکم آرماتور در تراز اورلپ رعایت کردن این نسبت بسیار دشوار است.
چون استحکام اتصال اورلپ مستقیما بستگی به کاور بتن و کیفیت آن دارد لذا هرگونه ضعف بتن منتهی به ازهم‌گسیختگی آن خواهد شد. اتصال مکانیکی به‌طور مستقل از بتن و کیفیت آن عمل می‌کند و با صدمه دیدن بتن این اتصال همچنان انتقال نیرو را انجام می‌دهد.
در مناطق مرطوب و ساحلی،خوردگی آرماتور می تواند به لایه لایه شدن و خرد شدن کاور بتن منجر گردد و لذا بدون داشتن کاور مناسب در این مناطق، اتصال اورلپ بی اثر بوده و انتقال نیرو عملاً از یک آرماتور به آرماتور بعدی وجود ندارد.
همچنین یکی از ضعف‌های دیگر این است که در محدوده غیر الاستیک عملکرد بسیار ضعیفی دارد.
اتصالات مکانیکی برای آرماتور
اتصالات مکانیکی نوعی از قطعات مکانیکی هستند که بین دو قطعه آرماتور قرار می‌گیرند و باعث می‌شوند که آرماتور در محل اتصال رفتاری شبیه به یک آرماتور یکپارچه داشته باشد. اتصالات مکانیکی آرماتورها را به صورت سربه‌سر به یکدیگر وصل می‌کند، این اتصال بسیاری از مزایای یک آرماتور یکپارچه را تامین می‌کند. از این روش به عنوان بهترین روش اتصال میلگرد نام برده می‌شود.
سال‌ها قبل، جوشکاری قوسی تنها راه یکپارچه نمودن دو قطعه آرماتور بود اما امروزه اتصالات مکانیکی بیشماری وجود دارند که می توانند یک اتصال دقیق و مطمئن را به سادگی و با سرعت امکان‌پذیر کنند.
در این تصاویر به وضوح مشخص است که یکی از مزایای کوپلر میلگرد این است که تراکم آرماتور را کاهش داده و امکان بتن‌ریزی مطلوب را فراهم می‌کند. این اتفاق دقیقا یکی از معایب اتصال اورلپ است چون میزان آرماتور را دو برابر می‌کند.
مزایای کوپلر میلگرد
از مزایای کوپلر میلگرد این است که قابلیت اطمینان به اتصالات مکانیکی بسیار بیشتر از اتصال اورلپ است چون در پروسه انتقال نیرو از یک آرماتور به آرماتور بعدی هیچ‌گونه وابستگی به بتن وجود ندارد و اضافه بر آن یک اتصال مکانیکی بسیار قوی‌تر و مستحکم‌تر از اتصال اورلپ است چرا که مطابق ACI و آیین‌نامه بتن ایران (آبا) میزان استحکام مورد نیاز برای یک اتصال مکانیکی حداقل 25% بیشتر از استحکام طراحی برای اتصال در نظر گرفته می‌شود.
اتصالات مکانیکی توانایی و استحکام بیشتری را طی پروسه انتقال نیرو از خود نشان می‌دهند. تحمل فوق‌العاده در برابر بارهای پریودیک و همچنین حفظ یکپارچگی سازه در برابر حوادث طبیعی همچون زلزله و حوادث ساخته دست بشر همچون لرزه‌های ناشی از انفجار، از جمله مزایای کوپلر میلگرد هستند.
از نگاه سازه‌ای، مهمترین مزیت استفاده از اتصالات مکانیکی حصول اطمینان از انتقال نیرو در شبکه آرماتور بدون وابستگی به وضعیت و شرایط بتن است. مضاف بر آن، اتصالات مکانیکی باعث کاهش تراکم آرماتور به دلیل حذف اتصال اورلپ می‌شوند.
اتصالات اورلپ باعث دو برابر شدن نسبت فولاد به بتن می‌گردد و همچنین مشکلات عدیده‌ای را به هنگام جاگذاری آرماتورها و بتن‌ریزی به وجود می‌آورد. حذف اورلپ همچنین باعث افزایش فضای لازم برای عملیات پیش تنیدگی (post tensioning) خواهد شد.
از منظر طراحی، اتصالات مکانیکی می‌تواند به عنوان یک ابزار نسبت آرماتور به بتن را کاهش داده و امکان استفاده از آرماتورهای با قطر بالا را در ستون‌های کوچک فراهم آورد در نتیجه با کوچک شدن ستون‌ها سطح مفید و قابل استفاده افزایش خواهد یافت که مزیت قابل توجهی به شمار می‌آید.
در حال حاضر انواع اتصالات مکانیکی در شکل‌ها و ابعاد مختلف و بنا به نیاز مصرف‌کننده در بازارهای جهانی و همچنین بازار کشور خودمان قابل دستیابی هستند.
باید توجه نمود که یکی از مزایای با اهمیت کوپلر میلگرد، امکان استفاده از آنها در هر نقطه از سازه بتنی است که عملاً محدودیت‌های اتصال اورلپ با جایگزین نمودن اتصال مکانیکی را به‌طور کامل از بین می‌برد. این ویژگی خاص علاوه بر ایجاد فضای بهتر برای طراحی سازه جهت استفاده بهینه از مصالح، صرفه اقتصادی را نیز برای هر پروژه به ارمغان می‌آورد.
شرکت سهند تولید کننده انواع اتصالات مکانیکی، آماده عقد قرارداد برای پروژه‌های بزرگ کشوری است. علاقه مندان می‌توانند جهت کسب اطلاعات بیشتر با دفتر مرکزی شرکت به شماره 02144024118 تماس حاصل نمایند.