روش های اتصال میلگرد | بهترین روش وصله میلگرد

هنگام اجرای میلگرد در تیرها و ستون‌ها و فونداسیون، به علت طولانی بودن طول المان و محدودیت طول میلگرد و هم‌چنین خم میلگرد نمی‌توان از یک میلگرد یکپارچه استفاده کرد و باید برای افزایش عملکرد فشاری و کششی پیوسته میلگردها، آن‌ها را به هم متصل نمود. روش‌های اتصال میلگردها که آن‌ها را با نام وصله می‌شناسیم هرکدام معایب و مزایای خاصی دارند. انتخاب روش نادرست، باعث افزایش هزینه و یا عدم کارایی مناسب در انتقال تنش در میلگرد و در نهایت اختلال در عملکرد سازه می شود.

مهندس طراح معمولا با تکیه به آیین نامه‌ها و بررسی‌های نرم افزاری، نوع این اتصالات را در نقشه‌های اجرایی مشخص می‌کند که باید دقیقا مطابق نقشه اجرا شوند. روش‌های اتصال میلگرد عموما به چهار دسته وصله مکانیکی، وصله اتکایی، وصله پوششی و وصله جوشی هستند که معمولا وصله پوششی بیشترین کاربرد را در بین سایر روش‌های اتصال دارد. همچنین در مقاله ای جداگانه به بررسی شرایط و مراحل خرید میلگرد از بورس کالا پرداخته ایم.

انواع اتصالات میلگرد

1. وصله اتکایی
2. وصله مکانیکی
3. وصله پوششی (Overlap)
4. وصله جوشی

میلگرد یکی از مهم‌ترین مصالح سازی است. معرفی برترین تولیدکنندگان میلگرد در ایران به همراه راهنمای خرید بهترین میلگرد در مقاله‌ی لینک شده برای شما ارائه شده است. دریافت این اطلاعات مهم 5 دقیقه زمان لازم دارد.

1- وصله اتکایی

اگر سطوح انتهایی دو میلگرد فشاری که برای اتصال کامل و بی نقص به صورت قائم بریده شده‌اند را بر روی هم قرار دهیم وصله اتکایی به وجود می‌آید. این نوع از وصله‌ها باید حتما در میلگردهای تحت فشار و با قطر حداقل 25 میلیمتر استفاده شود. استفاده از این وصله تنها در المان‌هایی که دارای خاموت عرضی بسته و یا مارپیچ هستند، مجاز است.

2- اتصال پوششی یا اورلپ

این اتصال پر کاربردترین نوع اتصال میلگردها در کشور ما است. طبق آیین نامه تنها میلگردهای با قطر 36 میلی‌متر و کوچک‌تر را می‌توان از این روش متصل کرد. ازمعایب این روش می‌توان به افزایش مصرف میلگرد در ساختمان اشاره کرد که نه تنها از نظر مالی هزینه بیشتری در بردارد، بلکه باعث افزایش بار مرده سازه هم می‌شود. همچنین استفاده از اورلپ فقط برای دو میلگرد مجاز است و نمی‌توان گروه میلگردها را در کنار هم متصل کرد.

انتقال نیرو در این اتصال بسیار حساس هست و باید دقیق بررسی شود زیرا نیرو از یک میلگرد ابتدا به بتن وارد می‌شود و سپس از بتن وارد میلگرد ثانویه شده و سپس به میلگرد و یا المان بعدی انتقال می‌یابد. هرگونه اختلال در این روند تمرکز تنش و یا خرابی بتن را در پی خواهد داشت.

پیوستگی بین میلگرد و بتن به چند عامل بستگی دارد

• چسبندگی شیمیایی در بین آرماتور و بتن
• وجود اصطکاک بین دو سطح
• وجود آج‌ها و ایجاد درگیری بیشتر بین میلگرد و بتن
• مهارهای کوپلیر، خم و قلب و سایر موارد

در روش اورلپ معمولا میلگردها باید با هم در تماس باشند ولی گاهی پیش می‌آید که دو میلگرد با هم تماس ندارند، آنگاه باید در المان از میلگردهای عرضی استفاده کرد. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان به این موضوع اشاره دارد که " در اعضای خمشی فاصله نباید بیشتر از یک پنجم طول پوشش و یا بیشتر از 15 سانتی‌متر باشد. در سایر اعضا این مقدار به ۵ برابر قطر میلگرد کوچکتر محدود می‌شود.

معایب استفاده از اورلپ

• عدم ایجاد ارتباط محوری و هم راستایی در دو میلگرد به همین علت آرماتوربندی به سختی انجام می‌شود.
• نمی‌توان تمامی نکات آیین نامه‌ها را در طراحی اورلپ رعایت کرد.
• در طراحی باعث محدودیت می‌شود و نمی‌توان از کیفیت اتصالات مطمئن بود.
• تمرکز تنش زیادی در انتهای میلگردها به وجود می‌آید و اگر به درستی نصب نشود باعث کرم زدگی بتن می‌شود.

3- اتصال مکانیکی میلگرد

همان‌طور که گفتیم روش وصله پوششی از پرکاربردترین روش‌های اتصال میلگردها است اما آیین نامه در برخی از سازه‌ها از جمله بالا بودن قطر میلگردها، اجازه استفاده از روش وصله پوششی را نمی‌دهد در این هنگام می‌توان از اتصال مکانیکی استفاده کرد. آیین نامه موارد مجاز استفاده از اتصالات مکانیکی را به شرح زیر عنوان کرده است.

موارد مجاز استفاده از اتصال مکانیکی

1. قطر میلگرد‌ها بالا باشد.
2. چسبندگی میگردها کم باشد.
3. فاصله میلگردها به قدری نزدیک به هم باشند که استفاده از وصله پوششی ممکن نباشد.
4. وصله در جایی از سازه قرارگیرد که ایجاد اورلپ در آن ناحیه مجاز نباشد.
5. میلگردها طول کافی برای هم‌پوشانی نداشته باشند.

کوپلرها

کوپلرها از اعضای وصله‌های مکانیکی هستند که عموما غلاف و میلگرد دارای رزوه هستند. این روش اتصال بیشترین کاربرد را در وصله‌های مکانیکی دارد.

انواع کوپلرها

1. کوپلر استاندارد: در این کوپلر دو میلگرد با سایزهای یکسان رزوه می‌شوند و در غلاف رزوه شده پیچیده می‌شوند.
2. کوپلر تبدیل: در این کوپلر دو میلگرد با سایزهای متفاوت رزوه می‌شوند و در غلاف رزوه شده پیچیده می‌شوند.
3. کوپلر انتهایی: این نوع کوپلر روش جایگزین برای زمانی که طول مهاری مناسبی جهت خم وجود ندارد استفاده می‌شود.
4. کوپلر پیچی: پیچ‌ها روی غلاف قرار گرفته‌اند و با محکم کردن پیچ‌ها دو میلگرد در جای خود محکم می‌شوند و معمولا در جاهایی که نمی‌توان از روش رزوه استفاده کرد به کار می‌رود مانند ریشه آرماتورها در ستون‌ها و دیوارهای برشی
5. کوپلر جوشی: در اینجا سر آرماتور رزوه شده و در داخل کوپلر پیچ می‌شود و سپس کوپلر به سایر المان‌ها جوش داده می‌شود.
6. کوپلر موقعیت: در صورتی که میلگردها ثابت باشند و حرکت نکنند از این روش استفاده می‌شود. به این صورت که یک قطعه نر با رزوه داخلی به میلگرد وصل می‌شود و در سر دیگر این قطعه، یک قطعه نر دیگر با یک رزوه خارجی به قطعه نر اول متصل شده و با سر دیگر خود که دارای رزوه داخلی هست به میلگرد دوم متصل می‌شود و میلگردها را محکم و ثابت به هم متصل می‌کند.

کوپلینگ چگونه انجام می‌شود؟

کوپلینگ عموما توسط دستگاه‌های رزوه زن انجام می‌شود که از دو طریق می‌توان میلگردهای پروژه را رزوه کرد.

1. خرید یا اجاره دستگاه رزوه زن و ایجاد رزوه و سوراخ در میلگرد در محل پروژه. این روش تنها در صورتی که تعداد میلگردهای پروژه بسیار زیاد باشند به صرفه است.
2. ارسال میلگردهای برش خورده به کارخانه جهت انجام رزوه. که در این حالت کنترل کیفیت کوپلینگ نیز در کارخانه بررسی می‌شود.

طراحی وصله‌های مکانیکی

در آیین نامه‌های ACI و آشتو به ندرت به طراحی‌های وصله‌های مکانیکی پرداخته شده به نحوی که تنها جزئیات مرتبط با این وصله‌ها حداقل مقاوت فشاری و کششی آن‌ها می‌باشد که این وصله باید حداقل 125 درصد از مقاومت تسلیم مشخصه میلگرد را ایجاد کند. در این صورت در طراحی، میلگرد یکپارچه در نظر گرفته می‌شود.

نکات اجرایی وصله‌های مکانیکی

در هنگام طراحی و رزوه کردن میلگردهای وصله شده باید توجه داشت که نباید در محل وصله تمرکز تنش داشته باشیم و همچنین مقاومت طولی میلگرد نباید کاهش یابد. هم‌چنین در صورت وقوع حادثه میلگرد باید شکل‌پذیری خود را حفظ کند.

انواع وصله‌های مکانیکی

• وصله کششی
• وصله فشاری
• وصله کششی و فشاری

اتصال مکانیکی فشاری

در این نوع از اتصال که عموما در ستون‌ها و تیرهای فشاری اتفاق می‌افتد نیروی فشاری بین دو میلگرد به صورت هم راستا به یکدیگر منتقل می‌شود و عموما باید انتهای دو میلگرد را به صورت قائم برشکاری کرد تا سطح تماس دو میلگرد به بیشترین حالت خود برسد. میزان خطای انحنای این برشکاری در هر میلگرد 1.5 درجه می‌‌باشد که مقدار مجاز زاویه خطا برای اتصال هر دو میلگرد در مجموع 3 درجه می‌باشد.

اتصال مکانیکی کششی

در این نوع از اتصال که در تیرها و ستون‌هایی به کار می‌رود که فقط نقش کششی دارند و معمولا جهت اتصال آن‌ها از وصله‌های رزوه شده، کوپلرها، جوش و یا پر کردن وصله با گروت یا فولاد و ... استفاده می‌شود. طراحی این وصله‌ها بسیار حساس است زیرا اگر وصله موفق به انتقال نیرو نشود، ابتدا تمرکز تنش ایجاد می‌شود و حتی ممکن است باعث شکستن اتصال و از بین رفتن مقاومت المان بشود.

اتصال مکانیکی کششی و فشاری

این اتصال در واقع ترکیبی از دو اتصال فوق است. در واقع این اتصال باید از مقاومت کافی در برابر نیروهای کششی و فشاری برخوردار باشد.

انواع اتصالات مکانیکی میلگرد

اتصال مکانیکی غلاف دار با پیچ فولادی

اتصالات غلاف‌دار با پیچ فولادی زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند که امکان رزوه کردن انتهای میلگردها وجود نداشته باشد. در این اتصال‌ها با سفت کردن پیچ ها، دو میلگرد قرار گرفته در غلاف در یک راستا قرار می‌گیرند. این اتصال به دو طریق صورت می‌گیرد:

1- اتصال مکانیکی غلاف‌دار با پیچ فولادی 2- اتصال مکانیکی غلاف‌دار با تسمه فولادی

اتصال مکانیکی غلاف‌‌دار با پیچ فولادی

در این اتصال دو لبه سوراخ‌دار در یک سمت غلاف استوانه‌ای شکل قرار دارد و پیچ‌ها در درون سوراخ‌ها محکم می‌شوند. طول ا

ین وصله‌ها با توجه به قطر میلگرد حدود 20 الی 30 سانتی متر است. اگر دو قطر دو میلگرد با هم یکسان نباشد معمولا برای پر کردن این فضای خالی از گُوه استفاده می‌کنند.

اتصال مکانیکی غلافی تسمه دار فولادی

این اتصال از یک غلاف نیم استوانه‌ای که یک سمت آن دارای لبه سوراخ‌دار و سمت دیگر آن دارای شیار برای ورود تسمه است ایجاد شده به این حالت که پس از قرار دادن غلاف در زیر میلگردها، تسمه‌ها را در شیارهای تعبیه شده روی اتصال قرار می‌دهند و سپس با پیچ تسمه‌ها را به لبه سوراخ‌دار محکم می‌کنند. طول این وصله‌ها نیز حدود 30 سانتی‌متر در نظر گرفته می‌شود.

اتصال مکانیکی غلاف دار پر شده با فولاد

در این اتصال پس از قرار گرفتن میلگردها در غلاف، فضای خالی بین میلگردها و غلاف را با تزریق فولاد پر می‌کنند. این اتصال برای وصل کردن دو میلگرد در هر قطری کاربردی می‌باشد. این اتصال در طول وصله زیاد (بین 20 الی 30 سانت) نیروهای فشار و کشش را به خوبی تحمل می‌کند و در طول وصله کوتاه (حدود 10 سانتی‌متر) تحمل نیرو بیشتر به صورت فشاری است و از تحمل کششی آن صرف نظر می‌شود. هم‌چنین در این اتصال دیگر نیازی به برشکاری قائم دو انتهای میلگرد نداریم. نکته مورد توجه در این اتصال آن است که هیچ خم‌شدگی در طول میلگرد نباید مانع جای گرفتن میلگرد در وصله شود. در آیین نامه فضای خالی مناسب بین دو میلگرد در غلاف را 1.5 برابر قدرت اسمی میلگرد عنوان می‌کند.

اتصال مکانیکی غلاف دار پرشونده با گروت

این اتصال با قرار دادن دو سر میلگرد در یک غلاف مخروطی و تزریق گروت با مقاومت بالا ایجاد می‌شود. انتهای میلگردها نیازی به برشکاری قائم ندارد. فاصله بین دو انتهای میلگرد می‌تواند بین 0 الی 2.5 میلی‌متر باشد. این اتصال برای میلگردها با روکش اپوکسی نیز کاربرد دارد. از این اتصال می‌توان برای وصل کردن میلگردهای عمودی هم استفاده کرد بدین صورت که غلاف بر روی میلگرد زیرین قرار می‌گیرد و سپس گروت ریخته می‌شود و سپس میلگرد را از بالا درون غلاف می‌کنند تا اتصال مناسبی به وجود آید. معمولا از این نوع غلاف در بتن پیش ساخته استفاده می‌شود.

اتصال مکانیکی غلاف‌دار با گووه قفل دار

شیوه اجرای این وصله همانند اتصال غلاف دار با پیچ فولادی است که به جای استفاده از پیچ، از گووه استفاده شده است. بدین صورت که یک غلاف استوانه‌ای با دو زبانه کشویی مانند که در ابتدای وصله نزدیک به هم و در انتهای وصله کمی از هم فاصله دارند را روی بر دو میلگرد مورد اتصال قرار دادیم و سپس با وارد کردن لبه‌های کشویی گووه بر روی لبه‌های غلاف، اتصال نهایی به صورت اتکایی ایجاد می‌شود. طول وصله بین 14 الی 30 سانتی‌متر است که با توجه به قطر میلگرد تغییر می‌کند و با توجه به آیین‌نامه فاصله جانبی دو میلگرد هم باید حداقل حدود 7.5 سانت باشد.

اتصال مکانیکی غلاف‌دار فولادی سرد پرس شده

در این اتصال ابتدا با قرار گرفتن میلگردها در یک غلاف و سپس پرس کردن غلاف توسط یک پرس هیدرولیکی در محل ایجاد می‌شود. تغییر شکل میلگردها و غلاف‌ها بعد از پرس، مانع از هرگونه لغزندگی میلگرد به خارج از اتصال می‌گردد. در این اتصال نیازی به برشکاری قائم انتهای دو میلگرد نیست.

اتصال مکانیکی غلاف‌دار گرم پرس شده

در این اتصال غلاف مخصوصی را در انتهای میلگرد ها قرار میدهند و سپس اتصال را در درون کوره گرما می‌دهند و سپس با یک پرس هیدرولیکی، اتصال را پرس می‌کنند. این نوع از اتصال نسبت به حالت سرد پرس شده بهینه‌تر می‌باشد.

اتصال مکانیکی کوپلر با رزوه مستقیم

این اتصال رفتاری شبیه به پیچ و مهره دارد به نحوی که انتهای دو میلگرد رزوه می‌شود و در درون غلاف رزوه شده‌ای شبیه پیچ و مهره در هم بسته خواهند شد. همان‌طور که گفته شد قطر میلگرد می‌تواند یکسان و یا متفاوت باشد.

4- اتصال جوشی

همان‌طور که از اسم این اتصالات مشخص است دو میلگرد را با هم جوش می‌دهند و با هم متصل می‌کنند. این کار هزینه و زمان بالاتری نسبت به سایر روش‌ها دارد و باید نیروی جوشکار ماهر استفاده کرد و جوش‌ها کنترل و بازرسی شوند. همچنین جوشکاری در هر وضعیت آب و هوایی امکان پذیر نمی‌باشد زیرا سطح میلگردها قبل از جوشکاری باید گرم شوند و ریزش آب در هنگام جوشکاری باعث تخریب جوش می‌شود. در صورت جوشکاری ایده‌آل، این اتصالات به خوبی تنش‌ها را منتقل می‌کنند. آیین نامه ACI در گذشته به لزوم استفاده از جوش سر به سر مستقیم برای میلگردها تاکید کرده بود که در سال 1995 این بند را حذف کرد هم‌چنین آیین‌نامه ANSI استفاده از جوش‌های سر به سر غیر مستقیم را نیز مجاز دانسته است و گفته است "جوش سر به سر مستقیم بهتر است برای میلگرد های با قطر بیشتر از 22 میلی‌متر استفاده شود." برای استفاده از این روش باید انتهای میلگردها برشکاری قائم شود و هیچ‌گونه لغزندگی نداشته باشد و سپس در گیره قرار داده شوند.

جوش سر به سر مستقیم (فورجینگ)

در این روش دو سر آرماتور توسط شعله پر حرارت اکسیژن و استیلن ذوب خواهند شد و توسط فشار جک هیدرولیکی در هم آمیخته می‌شوند و پس از سرد شدن، اتصال رخ داده است. فورجینگ برای میلگردهای گرم نورد شده با قطر حداقل 10 میلی‌متر و برای فولاد های سرد نورد شده با قطر حداقل 14 میلی‌متر مجاز است. همچنین طبق آیین نامه نسبت سطح مقطع دو آرماتور نباید بیشتر از 1.5 باشد.

انواع روش‌های جوشکاری برای فورجینگ مستقیم

استفاده از جوش‌های شیاری V شکل یک طرفه و دو طرفه در حالت‌های بدون در نظرگرفتن پشت بند و با قرار دادن پشت بند برای اتصال بین دو میلگرد افقی، استفاده از جوش شیاری اریب یک طرفه و دو طرفه برای اتصال قائم دو میلگرد که می توان ازپشت بند هم استفاده کرد.

اتصال سر به سر غیر مستقیم

معمولا وقتی میلگردها هم راستا نباشند می‌توان از نبشی و یا یک صفحه وصله که با جوش شیاری اریب دو طرفه به میلگرد متصل می‌شود استفاده کرد یا از یک میلگرد وصله با جوش شیاری v شکل استفاده کرد. در این حالت به علت بارگذاری‌های مختلف صفحات و میلگردها در درون بتن ممکن است باعث کرم‌زدگی بتن شوند بنابراین بهتر است که نکات اجرایی بتن به درستی در نظر گرفته شود و حتی بتن تقویت شود.

پس از جوش باید بازرسی‌ها وکنترل‌های جوش انجام شود تا از سلامت جوش مطمئن شویم.

اتصال جوشی با قوس الکتریکی

مهم‌ترین عمل در اتصالات جوشی با قوس الکتریکی، انتخاب الکترود است و باید با دقت انجام شود. این اتصال را به دو صورت انجام می‌دهند: 1- جوش پهلو به پهلو یک رو یا دو رو 2- جوش سر به سر با پشت بند

اتصال جوشی پهلو به پهلو با جوش از یک رو یا دو رو

آیین نامه قطر مجاز میلگردها را برای این جوش بین 6 الی 36 میلی‌متر مشخص کرده و هم‌چنین طول خط جوش یک رو باید حداقل 10 برابر قطر میلگرد باشد و برای جوش دو رو این مقدار باید بیشتر از 5 برابر قطر میلگرد کوچک‌تر باشد. هم‌چنین آیین نامه تاکید کرده این نوع اتصال فقط باید در میلگردهای گرم نورد شده به کار رود. در این نوع از اتصال، می‌توان از وصله‌های جانبی نیز استفاده کرد.

اتصال جوشی سر به سر با پشت بند:

این جوش‌ها هم می‌توانند در میلگردهای گرم نورد شده استفاده شوند و هم در میلگردهای سرد نورد شده به کار روند. تنها موردی که آیین‌نامه برای این نوع از اتصالات مشخص کرده طول پشت بندها است که در میلگردهای گرم نورد شده این مقدار برابر است با 3 برابر قطر میلگرد و در میلگردهای سرد نورد شده این مقدار 8 برابر قطر میلگردها می‌باشد.

سوالات متداول

1. پرکاربرد ترین نوع اتصالات کدام است؟ در کشور ما استفاده از وصله پوششی بیشترین کاربرد را دارد ولی درجهان عموما از اتصالات جوشی و یا مکانیکی استفاده می‌کنند.
2. کدام یک از اتصالات بیشترین مقاومت را از خود نشان می‌دهد؟ با توجه به معایب و مزایای هر یک از اتصالات میلگردها به ترتیب اتصالات جوشی و سپس اتصالات مکانیکی بیشترین مقاومت را ازخود نشان می‌دهند. اما نمی‌توان گفت آیا استفاده از این اتصالات بهینه است یا خیر. بنابراین بهتر است با توجه به نقشه اجرایی خود و به کار گیری نیروی ماهر از اجرای درست اتصال خود مطمئن شوید.
3. آیا وجود میلگرد های غیر هم راستا باعث کاهش مقاومت سازه می‌شود؟ اگر نحوه اجرای شما به نحوی باشد که تمرکز تنش و خرابی بتن نداشته باشید و انتقال نیرو بین دو میلگرد به خوبی انجام شود، مقاومت سازه شما دستخوش تغییرات چشم‌گیر نخواهد شد.
4. آیا می‌توان تنها به اتصال اتکایی تکیه کرد؟ پاسخ شما خیر است. در گذشته اتصالات اتکایی در بتن انجام می‌شد که هنگام بارگذاری نیروها میلگردها فقط توان انتقال نیروی فشاری را داشتند و در صورت نصب نادرست باعث خوردگی بتن و کرم‌زدگی آن می‌شدند.
5. برای کنترل و بازرسی جوش از چه روش‌هایی می‌توان استفاده کرد؟ در مرحله اول باید بازرسی چشمی VT انجام شود و سپس با تست‌های غیر مخرب جوش را بررسی کنید. اگر پروژه شما بسیار حساس است می‌توانید وصله را به آزمایشگاه منتقل کرده و مقاومت جوش خود را بسنجید.