وصله مکانیکی
تعریف مسئله
بیشتر از یک قرن است که از میلگردهای فولادی در بتن به منظور جبران ضعف تحمل ناپذیری بتن در مقابل نیروهای کششی” استفاده می‌گردد. مهندسان و طراحان میزان و مکان مورد استفاده میلگردها را طوری تعیین می‌کنند که میلگردها بتوانند درهنگام اعمال بارهای استاتیکی (مانند بارهای ثقلی) و دینامیکی (مانند زلزله و حرکت قطار و اتومبیل بر روی پل) در مقابل تنش‌های کششی مقاومت لازم را نشان دهند.
به این منظور میلگردها باید بگونه‌ای باشند که بتوانند در طول مدت اعمال بار پیوستگی و یکپارچگی خود را با بتن حفظ نمایند. اگرچه عدم پیوستگی لازم بین میلگرد و بتن موجب از هم گسیختگی و فروریختگی ناگهانی سازه نمی‌شود، بلکه موجب می گردد که سازه با فرضیاتی که مدنظر طراح بوده است متفاوت گردد و رفتارها پیشبینی نشده ای برای آن به وقوع پیوندد .
با توجه به محدودیت‌های طولی و لزوم تغییر قطر میلگردها در یک راستا انجام وصله آرماتورها اجتناب ناپذیر است. در آیین‌نامه‌های ساختمانی در حالت کشش برای وصله مکانیکی سه روش 1- وصله پوششی 2- وصله جوشی 3- وصله مکانیکی پیشبینی و مورد قبول قرار گرفته است.لازم به ذکر است که در حالت فشار در شرایطی می توان از تماس سر به سر آرماتورها نیز استفاده کرد، ولی در حالت کلی وصله های کششی در حالت فشار نیز می توانند مورد استفاده قرار گیرند . .
وصله پوششی با کنار هم قرار دادن دو آرماتور به موازات یکدیگر در یک طول مشخص ایجاد می‌گردد. در این روش انتقال نیرو از طریق گیرایی بین میلگردها و باند بتن اطراف آنها از یک میلگرد به میلگرد دیگر انتقال می‌یابد. این گیرایی وابستگی زیادی به چگونگی سطح میلگرد همانند آج‌ها و داشتن پوشش اپوکسی، مشخصات بتن اطراف آن و همچنین میزان و چگونگی اعمال بار دارد.
وصله جوشی از طریق اتصال دو میلگرد بوسیله فرآیند جوش به یکدیگر فراهم می‌گردد که به طور عمده به صورت‌های جوش نفوذی، گوشه و یا سر به سر انجام می‌پذیرد. بطورکلی جز در موارد خاص، با توجه به تنوع میلگردهای تولید داخل و خارج موجود در بازار ایران که اغلب جوش ناپذیر می‌باشند و همچنین نیاز به نیروی متخصص و ایجاد شرایط ویژه در اکثر موارد از نظر فنی توجیه ناپذیر و حتی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی‌باشد. در مورد جوش سر به سر با گاز استیلن و فشار که از صنعت راه‌آهن برای اتصال ریل‌ها به هم وارد صنعت ساختمان گردیده، مستنداتی منتشر گردیده که در زلزله های ژاپن در بسیاری از موارد این وصله‌‌‌ها شکسته شده‌اند.
سومین روش پیشنهاد شده استفاده از وصله‌های مکانیکی است. وصله مکانیکی، وصله‌ای است که درآن برای اتصال وانتقال بار بین دو میلگرد از وسایل و ساز و کارهای مکانیکی استفاده می‌شود.
استفاده ازوصله‌هاي مكانيكي براي وصله آرماتورها درسازه‌هاي بتني يكي از راهكارهاي بهبود كيفيت در صنعت ساختمان به شمار مي‌آيد. وصله‌هاي مكانيكي بيش از 40 سال است كه درپروژه‌هاي مهم و مطرح مهندسي درسطح بين‌المللي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. استفاده از اين سيستم به علت عدم وابستگي به كيفيت بتن ويا انتقال بار آرماتور از طريق بتن به آرماتور دیگر، داراي قابليت بالا واطمينان بيشتري مي‌باشد.
جـــزئیات اجرایی
در پی استفاده از وصله مکانیکی و تجربیات به دست آمده ، در خصوص مشخصات فنی مصالح مورد نیاز و جزئیات اجرایی موارد زیر مهم و قابل توجه می باشند :
مشخصات فیزیکی کوپلر و رزوه میلگردها
oفولاد مصرفی برای ساخت کوپلر از نوع CK45 با کربن 43 الی 45 درصد می باشد .
oقطر کوپلر برای میلگردهای سایز 20، 22 و 25 به ضخامت 38 الی 40 میلی متر و برای میلگرد سایز 28 به ضخامت 45 میلی متر می باشد.
oطول کوپلرها برای میلگردهای سایز 20، 22 و 25 به طول 6 الی 8/6 سانتی متر و برای میلگرد سایز 28 به طول 8/6 الی 7 سانتی متر می باشد.
oاستحکام پارگی کوپلرها حداقل 500 N/mm2 می باشد.
oطول رزوه های ایجاد شده برای میلگردهای سایز 20 و 22 به طول 4/2 الی 8/2 سانتی متر و سایز 25 به طول 8/2 الی 3 سانتی متر و برای سایز 28 به طول 8/2 الی 2/3 سانتی متر می باشد.
oرزوه های ایجاد شده بر روی میلگردها به روش رولینگ بوده و تراش کاری و کاهش سطح مقطع میلگرد مجاز نمی باشد .
oمیلگردهای مصرفی جهت وصله مکانیکی الزاما بایستی از رده AIII ( 400 < Fy < 460 ) باشند .
oکوپلرهای استفاده شده دارای گواهی نامه تایید از اداره کل استاندارد و تحقیقات صنعتی استان و مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن و همچنین سازمان نظام مهندسی استان می باشد.
توصیه ها و نکات اجرایی
oرعایت فاصله 60 سانتی متر اختلاف در یک مقطع بین وصله های مکانیکی میلگردها به صورت یک در میان طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان الزامی است.
oاجرای وصله در ثلث میانی ستون به نفع اطمینان می باشد.
oرعایت طول ریشه کافی به منظور ایجاد وصله پوششی به جای وصله مکانیکی در مواقعی که بنا به دلایلی اجرای وصله مکانیکی امکان پذیر نباشد، بهتر است.
oهماهنگی بین گام ها و سایر مشخصات فنی رزوه های میلگرد و کوپلر به جهت بسته شدن کامل کوپلر و پوشش کل سطح رزوه شده میلگرد ضروری می باشد.
oحفاظت از میلگردهای رزوه شده در مقابل لهیدگی و آسیب رسیدن به رزوه ها ضروری می باشد.
oایجاد درپوش و محافظ پلاستیکی بر روی رزوه های ایجاد شده در میلگردها جهت جلوگیری از زنگ زدگی و پوشیده شدن با گل و خاک و برس زنی قبل از بستن کوپلر ضروری می باشد.
oاستفاده از میلگردهای AIII با تنش تسلیم مجاز جهت جلوگیری از بروز گسیختگی در محل رزوه ضروری می باشد.
oاستفاده از آچارهای مخصوص بستن کوپلر به جای آچار شلاقی و آچار دودسته و … فنی تر و بهتر است و باعث آسیب رسیدن به آج های میلگرد نمی گردد.
روش تولید کوپلر
تولید کوپلر در کارگاه آذر فیلر با استفاده از آلیاژ مخصوص مورد اشاره با دستگاههای CNC تولید و به صورت آماده به کارگاه عرضه می گردد . تولید بر اساس سفارش خریدار و طبق سایز در خواستی برای میلگردهای سایز 20 به بالا بوده و در صورت تغییر سایز میلگرد در مقاطع امکان تولید و ارایه کوپلر تبدیل وجود دارد و در این کارگاه از این کوپلرها نیز استفاده شده است .
روش رزوه زنی
رزوه زنی بر روی انواع میلگرد در کارگاه و توسط دستگاه مخصوص به روش رولینگ و اپراتور ماهر این کار به ترتیب زیر انجام می پذیرد :
1-طول میلگرد مورد نیاز از هر سایز طبق نقشه های سازه تهیه و در اختیار اکیپ مربوطه قرار می گیرد .
2-تعیین طول برش میلگرد به منظور به حداقل رساندن پرت میلگردها با هماهنگی کارگاه و اکیپ مربوطه انجام می پذیرد .
3-بعد از مشخص شدن طول برش ، میلگرد با دستگاه برش به نحوی که مقطع برش کاملاً عمود بر امتداد میلگرد باشد بریده می شود .
4-بعد از برش ، میلگردها بر روی میزکار جلوی دستگاه رزوه زن قرار گرفته و توسط اپراتور دستگاه اقدام به رزوه زنی می شود .
5-در فرآیند رزوه زنی ابتدا آج روی میلگرد در طول مورد نیاز توسط دستگاه برداشته شده و سپس به روش رولینگ ( نه تراش میلگرد که باعث کاهش سطح مقطع میلگرد می گردد ) رزوه بر حسب نیاز در یک سر یا دو سر میلگرد ایجاد گردیده و بلافاصله درپوش پلاستیکی مخصوص روی رزوه ها نصب می گردد .
6-میلگردها دسته بندی شده و در دپوی مصرف کارگاه جهت استفاده چیده می شوند .
روش نصب و اجرای وصله مکانیکی کوپلر
در این کارگاه با توجه به اینکه از وصله مکانیکی فقط در ستونها و دیوارهای حایل ( المانهای قایم ) استفاده می شد لذا میلگردهای رزوه شده به روش های مرسوم علم و اجرا گردیده فقط در محل وصله به جای پوشش اورلپ ، ابتدا کوپلر بر روی ریشه موجود در بتن پس از برداشتن کاور پلاستیکی با دست محکم شده سپس میلگرد دیگر داخل کوپلر قرار گرفته و بعد از محکم کاری اولیه با دست با آچار مخصوص این کار میلگرد پیچانده شده و کوپلر و میلگرد در محل و به نحوی که کل رزوه ایجاد شده در میلگرد توسط کوپلر پوشیده شود داخل هم فیکس شده و کار به اتمام می رسد . روش خاموت گذاری ستونها به همان روش های مرسوم می باشد
مشکلات اجرایی
در پی استفاده از این روش در کارگاه مشکلاتی به شرح زیر بوجود آمد که طی روند اجرا و افزایش تجربه کاری اکیپ فنی و مهندسی کارگاه و پیمانکار این مشکلات به تدریج مرتفع گردید :
1-عدم نصب درپوش پلاستیکی بر روی تعدادی از میلگردها باعث زنگ زدگی و انباشتگی گرد و خاک در محل رزوه گردیده و در هنگام نصب کوپلر بستن آنها به یکدیگر با سختی تمام و انجام تمیزکاری با برس سیمی و اتلاف وقت زیاد میسر گردید .
2-عدم همخوانی رزوه ها در تعدادی کمی از کوپلرها با رزوه میلگرد باعث گردید کوپلرها به طورکامل بسته نشده و باز کردن مجددکوپلرها به دلیل تلاش اکیپ اجرایی جهت سفت کردن آنها مقدور نگردید . نهایتاً میلگردها از محل رزوه برش خورده و وصله به صورت اورلپ اجرا گردید .
3-با توجه با اینکه بستن این اتصال با آچار مخصوص خود انجام می پذیرد پیدا کردن و خرید آن برای کارگاه و پیمانکار کمی مشکل بوده ولی نهایتاً توسط پیمانکار خریداری گردید .
4-استفاده از آچار دودسته برای انجام این کار باعث صدمه خوردن آج های میلگرد می گردد .
5- میلگردهای مورد نیاز بایستی به دقت سفارش و تحویل گرفته شود زیرا در صورت کسری تعداد به علت هزینه بر بودن حمل مجدد دستگاه رزوه زن به کارگاه و سایر هزینه های سربار ، امکان رزوه کردن نواقص میلگرد مورد نیاز وجود نداشته و مشکلات بعدی را به دنبال خواهد داشت .
6- نحوه دپو کردن میلگردهای رزوه شده به جهت جلوگیری از آسیب دیدن رزوه ها یا کنده شدن درپوش پلاستیکی بسیار مهم می باشد .
7- انجام آزمایش کشش میلگرد و اطمینان از تنش تسلیم مجاز برای میلگردهای مصرفی ضروری بوده و دفعتاً به جهت رعایت این امر میلگردهای خریداری شده از کارگاه عودت گردیده و مشکلاتی را برای کارگاه در پی داشته است .
8- وجود اپراتور ماهر و صاحب تجربه برای کار با دستگاه رزوه کاری به دلایل زیاد از جمله ایجاد هماهنگی بین رزوه ها ی میلگرد و کوپلر و تولید همسان و یکنواخت ، رعایت طول رزوه ، ممانعت از تراشیده شدن مقطع میلگرد و غیره از اهمیت فوق العاده ای برخوردار می باشد .
مـــزایای اجرایی
علاوه بر مزیت های فنی و مرتبط با طراحی وصله مکانیکی ، مزیت های اجرایی در هنگام استفاده به شرح زیرقابل لمس و رویت می باشند :
- كوتاهتر شدن طول اتصال در وصله مكانيكي نسبت به وصله اورلپ
- آرايش منظم آرماتورها و در نتيجه ايجاد فضاي مناسب براي بتن ريزي مطلوب
- ايجاد اتصال يكپارچه بین آرماتورها
- در امتداد هم قرار گرفتن آرماتورها و در نتيجه انتقال نيرو به طور مستقيم
- صرفه جويي در مواد اوليه به دليل کوتاهتر شدن طول اتصال و كاهش ضايعات میلگرد
توجیه پذیری اقتصادی وصله مکانیکی نسبت به وصله اورلپ در سایزهای میلگرد 25 و به بالا
تاثیر در کیفیت اجرا
مزیت های ذکر شده در پیوست 4 این گزارش و دقت عمل در خرید کوپلرهای مرغوب و استاندارد و عملیات رزوه زنی و نصب ، من حیث المجموع باعث افزایش کیفیت ظاهری و فنی وصله مکانیکی نسبت در وصله پوششی را در برندارد.Sبه وصله پوشش شده همچنین مشکلات ناشی از اجرای
تاثیر در بهینه سازی هزینه ها
با توجه به صرفه جویی مصرف مواد اولیه در وصله مکانیکی نسبت به وصله همپوشانی ، استفاده از کوپلردرمیلگرد سایز 22 و به بالا حتی با لحاظ نمودن تمام هزینه های جانبی مقرون به صرفه می باشد . آنالیز قیمت تمام شده برای هر دو مورد فوق در زیر انجام پذیرفته است .
با توجه به محاسبات مقایسه نتایج حاصله ملاحظه می شود استفاده از وصله مکانیکی برای سایزهای میلگرد 20 و 22 فقط از لحاظ فنی و برای سایزهای 25 و به بالا هم به لحاظ فنی و هم به لحاظ اقتصادی توجیه پذیر بوده و برای میلگردهای سایز 18 به پایین نه از لحاظ اقتصادی و نه از لحاظ فنی توجیه پذیر نبوده و به علت نازک بودن میلگرد اجرای کوپلر با مشکلات عدیده ای همراه خواهد بود .
دیدگاهتان را بنویسید