|
ضوابط استفاده از وصله مکانیکی آرماتور در آیین نامه ACI 318-11
در آيين‌نامه ACI318-08 با توجه به عملکردهاي مورد انتظار از سازه، بحث مربوط به وصله آرماتورهاي در دو بخش مورد اشاره قرار گرفته است. در فصل 12 اين آيين‌نامه بحث کامل در خصوص وصله آرماتورها مطرح شده است که حوزه شمول آن مربوط به کليه سازه‌های بتني به جز کاربردهاي لرزه‌اي می‌گردد. در فصل 21 نيز ضوابط ديگري علاوه بر ضوابط فصل 12 ارائه شده است که شرايط مربوط به وقوع تغییر شکل‌های غيرارتجاعي و بارهاي رفت و برگشتي زلزله را لحاظ می‌نماید. لازم به ذکر است که در ACI318-11، در مورد ضوابط ساير اعضاء و اجزاء نيز اين روش رعايت شده
و در فصل 21 ضوابط طراحي لرزه‌اي به ضوابط عمومي مطرح شده در بخش‌های قبل افزوده شده است.
بر اين اساس، در ادامه ابتدا به بحث ضوابط عمومي وصله‌های مکانیکی در اين آيين‌نامه پرداخته می‌شود و سپس ضوابط مربوط به طراحي لرزه‌ای به آن افزوده خواهد شد.
1- ضوابط عمومی استفاده از وصله‌های مکانیکی در ACI 318-11
آيين‌نامه‌ها به صورت کلي به بيان حداقل مقاومت وصله مکانيکي می‌پردازند. در آيين‌نامه ACI-318-11 و در بند 12.14.3.2، مقاومت يک وصله مکانيکي کامل در فشار و يا کشش برابر 25/1 مقاومت مشخصه حد جاري‌شدگي آرماتور (1.25fy) در نظر گرفته می‌شود (وصله مکانیکی استاندارد). بنابراين انتظار می‌رود که قبل از زوال مقداري جاري‌شدگی در آرماتور ايجاد گردد. بر اساس حداقل مقاومت در نظر گرفته شده براي وصله‌ها، به صورت کلي فرض می‌گردد که اجراي وصله ميان دو آرماتور موجب کاهش در مقاومت سازه‌ای مورد انتظار، سختي و يا شکل‌پذيري آرماتور نمی‌گردد و وضعيت با قبل از اجراي وصله تفاوتي نمی‌کند. همچنين فرض می‌گردد که اجراي وصله موجب ايجاد يک نقطه ضعف که عملکرد کلي سازه را به مخاطره می‌اندازد، نمی‌شود.
آيين‌نامه‌ها معمولاً به بيان حداقل مقاومت مورد انتظار می‌پردازند، ولي به صورت مشخص در خصوص ساير ضعف‌های بالقوه که ممکن است به صورت مستقيم موجب ايجاد ضعف گردند صحبتي به ميان نمی‌آورند. از اين دسته می‌توان به موارد زير اشاره کرد،
لازم به ذکر است که موارد زير بيشتر در فصل 21 آيين‌نامه که مربوط به طراحي لرزه¬اي سازه‌های بتني می‌باشد مورد توجه قرار می‌گیرد:
1- در صورتيکه کرنش‌های غير خطي در عضو مورد انتظار باشد، مانند محل تشکيل مفصل پلاستيک در سازه‌های واقع در مناطق لرزه‌خيز، وصله مکانيکي نبايد موجب به کاهش سختي طولي مؤثر عضو گردد و شرايط کرنشي عضو را در طراحي دچار تغيير کند.
2- در صورتيکه کرنش‌های غير خطي در عضو مورد انتظار باشد، مانند محل تشکيل مفصل پلاستيک در سازه‌های واقع در مناطق لرزه‌خيز، وصله مکانيکي نبايد موجب ايجاد شکاف و يا بريدگي در آرماتور وصله شده گردد. در اين حالت ممکن است که قبل از وقوع جاري‌شدگي آرماتور دچار پارگي گردد.
3- در صورت وجود بارهاي ديناميکي، بارهاي خستگي و در دماهاي پايين، نوع وصله مکانيکي بايد به ترتيبي انتخاب گردند که از اثرات شيار و يا بريدگي در آرماتور اجتناب گردد.
4- در صورتيکه امکان ايجاد کرنش‌های غير خطي طي تحريکات حاصل از زلزله وجود دارد، شکل‌پذيري مجموعه آرماتور و وصله مکانيکي بايد به ترتيبي باشد که با تغيير شکل‌های غيرخطي در اين مجموعه، زوال از بتن آغاز گردد.
به صورت کلي ضوابط وصله مکانيکي در فشار مانند ضوابط مطرح شده در خصوص کشش می‌باشد. با اين حال مطابق بند 12.16.4 آيين‌نامه ACI در صورتيکه وصله فقط تحت اثر بارهاي فشاري قرار داشته باشد، با رعايت شرايطي اجازه داده می‌شود که از وصله فشاري نوک به نوک در آنها استفاده شود. در ستون‌های تحت اثر بارهاي فشاري، وصله‌های مکانيکي نوک به نوک بايد به ترتيبي باشند که مقاومت مشخصه حد جاري‌شدگي Fy را در فشار و حداقل Fy25/1 را در کشش فراهم آوردند.
در ادامه بندهای آیین‌نامه ACI 318-11 به تفکیک هر بخش، آورده می‌شود.
|
1-1- وصله مکانیکی و مهار میلگردها در ACI 318-11
آیین‌نامه ACI 318-11 در بند 12.1.1 استفاده از وصله مکانیکی انتهایی را مجاز می‌داند و در بند 12.6.1 شرایط استفاده از وصله مکانیکی انتهایی را بیان کرده است.
آيين‌نامهACI-318-11بند12.1.1:
کشش یا فشار محاسبه شده در آرماتورها در هر مقطع از اعضای بتنی باید در هر وجه مقطع توسط طول گیرایی، قلاب، میلگرد آجدار دارای سر (وصله مکانیکی انتهایی) یا هر دستگاه مکانیکی یا ترکیبی از آنها قابل دستیابی است. قلاب‌ها و سرها (وصله مکانیکی انتهایی) نباید برای مهار کردن آرماتورهای تحت فشار بکار روند.
|
|
آيين‌نامه ACI-318-11 بند 12.6.1:
طول مهاری میلگردهای آجدار دارای سر (وصله مکانیکی انتهایی) در کشش، ldt، باید طبق بند 12.6.2 تعیین شود. استفاده از سرها (وصله مکانیکی انتهایی) برای مهار کردن میلگردهای آجدار باید بصورتی محدود شود که قسمت‌های الف تا ج را برآورده کند:
الف- Fy میلگرد نباید از 420MP بیشتر باشد.
ب- شماره آرماتور نباید از Φ36 بیشتر باشد.
پ- بتن باید با وزن معمولی باشد.
ت- مساحت باربر خالص سر (وصله مکانیکی انتهایی) Abrg نباید کمتر از 4Ab باشد.
ث- پوشش آزاد برای میلگرد نباید کمتر از 2db باشد.
ج- فاصله آزاد بین میلگردها نباید کمتر از 4db باشد.
|
|
آيين‌نامهACI-318-11بند12.6.4:
استفاده از هر وسیله یا اتصال مکانیکی (وصله مکانیکی انتهایی) که قادر به مهار میلگردهای آجدار تا رسیدن به Fy باشد مجاز است، به شرطی که نتایج آزمایشگاهی نشان‌دهنده کفایت چنین اتصال یا ابزاری، به تأیید ناظر ساختمان برسد. مهار میلگردهای آجدار می‌تواند ترکیبی از مهار مکانیکی (وصله مکانیکی انتهایی) بعلاوه طول مهاری اضافه‌ی میلگردهای آجدار بین مقطع بحرانی و وسیله یا اتصال مکانیکی باشد.
|
1-2- وصله مکانیکی و وصله میلگردها در کشش در ACI 318-11
آیین‌نامه ACI 318-11 در بند 12.14.2 سه محدودیت کلی برای استفاده از وصله پوششی تصریح کرده است. (1) برای قطر بالای 36 نمی‌توان از وصله پوششی استفاده کرد (2) گروه میلگردها را تحت شرایطی خاص می‌توان بوسیله وصله پوششی، وصله نمود و (3) فاصله میلگردهایی که در اعضای خمشی توسط وصله‌های پوششی غیر تماسی وصله می‌شوند در جهت عرضی دارای محدودیت هستند.
|
آيين‌نامهACI-318-11بند12.14.2.1:
وصله‌های پوششی نباید برای میلگردهای بزرگتر از Φ36 بکار روند. بجز آنچه مشمول بندهای 12.16.2 و 15.8.2.3 شوند. (میلگرد فقط تحت فشار باشد و در مکان‌های خاص)
|
|
آيين‌نامهACI-318-11بند12.14.2.1:
طول وصله‌های پوششی آرماتورها در یک گروه باید بر مبنای طول وصله پوششی لازم برای هر یک از میلگردهای موجود در گروه بوده و مطابق بند 12.4 (برای گروه‌های 3 تایی 20 درصد و برای گروه‌های 4 تایی 33 درصد) افزایش داده شود. وصله‌های هر یک از میلگردهای موجود در یک گروه نباید روی یکدیگر همپوشانی داشته باشند. کل گروه‌ها را نباید با یکدیگر وصله پوششی نمود.
|
|
آيين‌نامهACI-318-11بند12.14.2.3:
میلگردهایی که در اعضای خمشی توسط وصله‌های پوششی غیر تماسی وصله می‌شوند، نباید در جهت عرضی دارای فاصله‌ای بزرگتر از یک پنجم طول وصله پوششی لازم و 150mm باشند.
|
آیین‌نامه ACI 318-11 در بند 12.14.3.1 استفاده از وصله مکانیکی بعنوان وسیله‌ای که بتوان توسط آن میلگردها را وصله کرد مورد تأیید قرار داده است و در بند 12.4.3.2 آورده است که یک وصله مکانیکی کامل باید حداقل 1.25Fy را در کشش یا فشار تأمین کند (وصله مکانیکی استاندارد) و وصله‌های مکانیکی که این مقاومت را تأمین نکنند را تنها برای میلگردهای Φ16 و میلگردهای کوچک‌تر مطابق بند 12.15.5 می‌توان استفاده نمود.
|
آيين‌نامهACI-318-11بند12.14.3.1:
استفاده از وصله‌های مکانیکی و جوش مجاز است.
|
|
آيين‌نامهACI-318-11بند12.14.3.2:
در صورت نیاز، یک وصله مکانیکی کامل باید حداقل 1.25Fy را در کشش یا فشار تأمین کند.
|
|
آيين‌نامهACI-318-11بند12.14.3.2:
وصله‌های مکانیکی یا جوش شده که ضوابط بندهای 12.14.3.2 یا 12.14.3.4 را رعایت نمی‌کنند، تنها برای میلگردهای Φ16 و میلگردهای کوچک‌تر مطابق بند 12.15.5 مجاز هستند.
|
|
آيين‌نامهACI-318-11بند12.15.5:
وصله‌های مکانیکی یا جوش شده‌ای که ضوابط بندهای 12.14.3.2 یا 12.14.3.4 را برآورده نکنند، اگر ضوابط بندهای 12.15.5.1 تا 12.15.5.3 را رعایت کنند، می‌توانند برای آرماتورهای Φ16 و آرماتورهای کوچک‌تر بکار روند.
12.15.5.1: وصله‌ها باید در فاصله حداقل برابر 600mm به صورت یک در میان قرار داده شوند.
12.15.5.2: هنگام محاسبه نیروهای کششی که در هر مقطع قابل تعیین است، تنش در آرماتور وصله شده باید برابر مقاومت مشخصه وصله فرض شود، اما نباید بزرگتر از Fy باشد. تنش در آرماتور وصله نشده باید برابر F¬y ضربدر نسبت کوتاهترین گیرایی پس از مقطع به ld بوده و از F¬y کمتر باشد.
12.15.5.3: نیروی کششی کل که می‌تواند در هر مقطع بوجود آید، باید حداقل معادل دو برابر مقدار لازم بر اساس تحلیل و نیز حداقل برابر 140 MPa ضربدر مساحت کل آرماتور تعبیه شده باشد.
|
مطابق بند 12.15.6 آیین‌نامه ACI 318 وصله قطعات کششی فقط بوسیله وصله‌های مکانیکی (وصله مکانیکی استاندارد) و یا جوش مجاز است و نمی‌توان از وصله پوششی برای وصله میلگردها استفاده نمود.
قطعات کششي به قطعاتي اطلاق می‌گردند که مقدار نيروي کششي در آنها به حدي است که در کل سطح مقطع آنها در کشش قرار می‌گیرد؛ سطح تنش کششي در آرماتورها به حدي است که آرماتورها بايد به صورت کامل مؤثر باشند و يا اينکه پوشش بتني اندکي در تمامي وجود عضو وجود داشته باشد. براي مثال می‌توان به المان پاي قوس‌ها، کش‌های آويزان منتقل‌کننده بار به سازه تکيه‌گاهي فوقاني و همچنين به اعضاي کششي اصلي در خرپاها اشاره کرد.
|
آيين‌نامه ACI-318-11 بند 12.15.6:
وصله‌های موجود در اعضای اجزای کششی باید با یک وصله‌ی مکانیکی یا جوش شده‌ی کامل و مطابق بندهای 12.14.3.2 یا 12.14.3.4 ایجاد شده، و وصله‌های مجاور میلگردها باید در فواصل 750 mm به صورت یک در میان قرار داده شوند.
|
1-3- وصله مکانیکی و وصله میلگردها در فشار در ACI 318-11
در صورت استفاده از وصله‌های مکانیکی برای میلگردهای تحت فشار این وصله مکانیکی باید حداقل 1.25Fy را تأمین کند.
|
آيين‌نامه ACI-318-11 بند 12.16.3:
وصله‌های مکانیکی یا جوش شده بکار رفته در فشار باید ضوابط بندهای 12.14.3.2 یا 12.14.3.4 را برآورده کند.
|
1-4- وصله مکانیکی و وصله میلگردها در ستون در ACI 318-11
وصله‌های مکانیکی که در ستون استفاده می‌گردند باید بتوانند در کشش و فشار حداقل 1.25Fy را تأمین کنند.
|
آيين‌نامه ACI-318-11 بند 12.17.3:
وصله‌های مکانیکی یا جوش شده بکار رفته در ستون باید ضوابط بندهای 12.14.3.2 یا 12.14.3.4 را برآورده کند.
|
|
