مزایای استفاده از وصله مکانیکی(کوپل)

مزایای استفاده از وصله مکانیکی(کوپل) در مهار میلگردها:

  این مزیتها به 2 گروه اصلی تشکیل میشوند:

      الف - مزیتهای فنی                                                                                 ب - مزیتهای اقتصادی

الف - مزیتهای فنی:

1. امکان استفاده بدون محدودیت در هر پوزیشن در سازه بتنی
2. کاهش وزن کلی سازه و سبکتر شدن سازه به دلیل وزن ناچیز اتصال مکانیکی نسبت به اتصال اورلپ (۶ به ۱۰۰). سنگینی باعث می گردد طراحی سازه با ضریب اطمینان بالاتری صورت گیرد که در نتیجه مصرف بیشتر مصالح را در پی خواهد داشت.
3. کاهش تراکم آرماتور در مقاطع اتصال.کوپلر نسبت بتن به فولاد را کاهش می دهد و کیفیت بتن ریزی  را به وسیله ایجاد فضای بیشتر بین میلگرد ها افزایش می دهد.
4. در امتداد هم قرار گرفتن کامل آرماتورها و در نتیجه انتقال نیرو به طور مستقیم.
5. پایین آمدن زمان انجام پروژه.
6. قابلیت استفاده برای همه قطرهای آرماتور.
7. کوتاهتر شدن طول اتصال مکانیکی نسبت به اتصال اورلپ (۴ به ۱۰۰).
8. افزایش نسبت بتن به آرماتور و امکان طراحی بهینه مقاطع بتنی.
9. ایجاد اتصال یکپارچه بتن آرماتورها و در نتیجه یکپارچه عمل نمودن آرماتور در محل اتصال به هنگام اعمال نیرو های ناشی از تکانه های شدید و زمین لرزه.
10. در اتصال اورلپ عامل ایجاد پایداری اتصال، وجود بتن است و در صورت صدمه دیدن بتن اتصال اورلپ از هم خواهد پاشید ولی در اتصال مکانیکی پایداری اتصال وابستگی به بتن ندارد که این ویژگی باعث پایداری بیشتر سازه به هنگام صدمه دیدن بتن در سوانح طبیعی خواهد شد.
11. وصله مکانیکی باعث انسجام بیشتری در سازه‌های بتنی می‌گردد. وصله مکانیکی مقاومت و سختی لازم را در مقابل نیروهای استاتیکی مانند بارهای زنده و مرده و همچنین دینامیکی مانند زلزله و حرکت اتومبیل و قطار بر روی پل را دارا می‌باشد.
12. با استفاده از وصله مکانیکی دیگر نیازی به گذاشتن میلگرد انتظار نیست که باعث کاهش هزینه‌های نیروی انسانی، قالب بندی و خطرات ناشی از وجود آنها است، می‌گردد.
13. با توجه به آنکه وصله مکانیکی مانند وصله پوششی به مشخصات بتن و میزان و چگونگی بارهای اعمالی بستگی ندارد، به همین دلیل روش مطمئن‌تر و قابل اعتمادتر است.
14.   وصله مکانیکی ظرفیت کششی و فشاری بتن آرمه ساختمان را افزایش می دهد. در کشورهای مدرن استفاده از وصله مکانیکی درساخت و ساز ستون های شیبدار، ستون های طولانی، رشته های طولانی سازه های معلق و جاهایی که بار های کششی از حالت معمول بزرگتر باشند رایج است.
15.  اجتناب از تشکیل حفره و کرموزدگی در سطح بتن.
16. جلوگیری از آسیب دیدگی سیستم های قالب گیری گران قیمت توسط میلگردهای روش اورلب.
17. اجتناب از خم شدن و دوباره خم شدن میلگرد های تقویتی بزرگ در ساخت دیوارهای دیافراگمی.
18. استفاده در محلهایی که تنش پیوسته کامل باید در نظر گرفته شود.
19. استفاده در محلهایی که فاصله بین میلگردها برای دور زدن کافی نیست مثلا در سازه های میکروپایل.
20. استفاده در محلهایی که تنش پیوسته کامل باید در نظر گرفته شود.
21. استفاده از وصله مکانیکی در پل های کابلی ، میکروپایل ها ، پل های اتوبانها، بندرها و سازه های معلق به منظور استحکام بتن و مکانهایی که سازه ها عملکرد چرخه ای از خود نشان می دهند رجحان دارد.
22. آسیب دیدن بتن در محل اورلپ باعث از هم پاشیدن شبکه آرماتور شده و در نتیجه ویرانی این سازه را در پی خواهد داشت.
23. چون استحکام اتصال اورلپ مستقیما" بستگی به کاور بتن دارد لذا هرگونه ضعف بتن منتهی به از هم گسیختگی اتصال اورلپ خواهد شد.
24. در مناطق مرطوب و ساحلی ،خوردگی آرماتور میتواند به لایه لایه شدن و خرد شدن کاور بتن منجر گردد، لذا بدون داشتن کاور مناسب در این مناطق،اتصال اولپ بی اثر بوده و انتقال نیرو عملا" از یک آرماتور به آرماتور بعدی وجود ندارد.
25. اتصال اورلپ در محدوده غیر الاستیک عملکرد بسیار ضعیفی دارد.

توضیح برخی از موارد مزایای فنی:

• امکان استفاده بدون محدودیت در هر پوزیشن در سازه بتنی

طبق آیین نامه بتن ACI 318 وصله های مکانیکی به 2 گروه 1 و 2 تقسیم میشوند که نوع اول آن بایستی دارای ویژگی تحمل فشار برابر با 1.25FY باشد چنانچه در آیین نامه آمده است:

که با توجه به مقاومت مشخصه فولاد این عدد 500MPA است

اما در وصله مکانیکی تیپ دوم نه تنها بایست1.25FY را پاس نماید بلکه باید استحکام مشخصه فولاد را هم تحمل نماید که این مقدار طبق استانداردهای ایران برابر با 600MPA میباشد.

بعبارتی اگر وصله مکانیکی بتواند نیروهای کشش و فشار برابر با استحکام مشخصه فولاد را تحمل نماید در هر لوکیشن و محلی حتی در مقاطع اتصال تیر و ستون قابل استفاده بوده و به معنای یکپارچه شدن آرماتور میباشد که طبیعتا" دست طراح را برای طراحی بهینه باز خواهد گذاشت

تبصره: موارد آیین نامه ای مربوط به موارد فوق در انتهای همین دفترچه آمده است.

• کاهش وزن کلی سازه

به دلیل کاهش تراکم و پایین آمدن میزان فشردگی میتوان سطح مقطع ستون را پایین آورد،بدین وسیله زیر بنا نیز افزایش می یابد و مهمتر از آن کاهش چشمگیر وزن سازه و در نتیجه مقاوم سازی بنا را خواهیم داشت.

• کاهش تراکم آرماتور در مقاطع اتصال

کاهش تراکم آرماتور که نتیجه عدم همپوشانی جانبی میلگردها حاصل آمده خود موجب بتن ریزی مطلوب و در نتیجه کاهش تعداد خاموتهای مصرفی نیز میشود.چرا که اتصال اولپ میزان آرماتور را 2 برابر میکند و در نتیجه عبور دانه های شن و جریان مطلوب بتن ریزی غیر ممکن میشود

• در امتداد هم قرار گرفتن کامل آرماتورها

در استفاده از کوپلر بدون هیچ عملیات اضافی و ایجاد فرمs بوسیله دستگاه خم کن،که هم زمان و نیروی زیادی را صرف مینماید و هم دقت کافی را مطابق با آنچه در آیین نامه بتن آمده را ندارد،آرماتورها کاملا" در امتداد هم قرار گرفته و فاصله میلگردها در کنار هم با همدیگر کاملا" مساوی میشوند.

• پایین آمدن زمان انجام پروژه

ایجاد فرم S برای یک اتصال و سپس نصب بوسیله سیم در مقایسه با بستن یک میلگرد رولینگ شده،زمان بسیار بیشتری را میگیرد.بعلاوه در اورلپ میلگرد به دلیل طول بیشتر سنگین تر است به همین دلیل استفاده از کوپلر موجب کاهش بار کاری میشود.

   ب – مزیتهای اقتصادی:

۱. بر خلاف اتصال پوششی که محدودیت استفاده در بعضی محلها از جمله:

الف - اتصالات تیرها و ستون ها.

ب - در طول معادل دو برابر ارتفاع مقطع از بر تکیه گاه.

پ- در محلهایی که امکان تشکیل مفصل پلاستیکی موجود باشد. را دارد( بند ۲۰-۵-۱-۲-۶ آئین نامه آئین نامه بتن ایران)

اتصال مکانیکی در هر موقعیت قابل استفاده بوده و به همین دلیل امکان استفاده از آرماتور بدون ضایعات فراهم میگردد

(معمولآ ۱۵ % آرماتورها ی خریداری شده در هر پروژه به ضایعات تبدیل می گردد).

۲. با توجه به ضرائب اعمالی در مبحث ۹ ،طول اتصال پوششی با اعمال ضرائب افزایش می یابد و به همین دلیل نسبت وزن اتصال اورلپ افزایش خواهد داشت بطور مثال برای آرماتور ۳۲ با ضرائب مربوطه وزن اتصال اورلپ حدود ۱۳ کیلوگرم میباشد.

3.با توجه به سبکی وزن اتصال مکانیکی (نسبت وزن اتصال مکانیکی به اتصال اورلپ ۶ به ۱۰۰ می باشد) وزن سازه بطور محسوسی کاهش خواهد یافت که در نتیجه امکان طراحی بهینه در مقاطع به وجود می آید (۱۳ کیلوگرم وزن اتصال اورلپ در مقابل ۶۰۰ گرم وزن اتصال مکانیکی برای آرماتور ۳۲) که در نتیجه کاهش هزینه را در پی خواهد داشت.

۴. طبق بند ۲۰-۵-۲-۲ آئین نامه بتن نسبت آرماتور به بتن نبایستی بیشتر از۶ % باشد این محدودیت در محل وصله ها نیز بایستی رعایت گردد ولی در راستای رسیدن به این منظور ناچارا“ بایستی ابعاد مقاطع بتنی را بزرگتر در نظر گرفت (افزایش هزینه بتن).طبق محاسبات،استفاده از کوپلینگ باعث کاهش سطح مقطع ستونها و در نتیجه کاهش 3 الی 5 درصدی کل بتن مصرفی میگردد(که اضافه میشود به آن، کاهش هزینه قالب بندی ونیز کاهش ضخامت پی رادیه به علت سبک شدن سازه)

5.استفاده از وصله مکانیکی باعث افزایش 5/0 الی 2 درصدی مساحت مفید  و کاهش فضای مرده ناشی ازکاهش سطح مقطع ستون و ارزش افزوده چشمگیر ناشی از آن میگردد.(بویژه در پروژه های تجاری و اداری و فضاهای مربوط به پارکینگ)

 6. مطابق بند ۲۰-۵-۲-۲-۳ آئین نامه در محل اتصال اورلپ طول اتصال را بایستی برابر 3/1 طول وصله های کششی در نظر گرفت که افزایش هزینه مواد اولیه را در پی دارد.

7. مطابق بند ۲۰-۵-۲-۳-۴ تعداد خاموتهای مصرفی در محل اتصال اورلپ تقریبا به دو برابر افزایش می یابد که باعث افزایش هزینه میلگرد مصرفی خواهد شد ولی با استفاده از اتصال مکانیکی که طول بسیار کوتاهی دارد (نسبت طول اتصال مکانیکی به طول اتصال اورلپ برابر ۴ به ۱۰۰ است و بطور مثال اتصال مکانیکی برای قطر ۳۲ برابر ۷/۵ سانتی متر است) نیاز به مصرف خاموت بیشتر وجود ندارد زیرا طول اتصال مکانیکی کمتر از فاصله دو خاموت متوالی است و در نتیجه صرفه جویی در مصرف میلگرد را در پی خواهد داشت .

8. در اتصال اورلپ برای در امتداد هم قرار دادن محور میلگردها بایستی با خمکاری و ایجاد فرم s این امکان فراهم گردد (افزایش هزینه) ولی در اتصال مکانیکی دو میلگرد در امتداد یکدیگر قرار می گیرند.

9 . صرفه جویی و جلوگیری از واردات آرماتور

10. کاهش سطح مقطع ستون و در نتیجه کاهش بتن مصرفی و وزن آرماتور و در نتیجه امکان طراحی بهینه

11. صرفه جویی در مواد اولیه (آرماتور) به دلیل کاهش ضایعات.

12.کاهش سایز بتن ها در سطح مقاطع و اطمینان از حداکثر استفاده از فضای طبقات بویژه در پروزه های گران قیمت مانند برج های تجاری و اداری.

13.در دیوار های برشی ، دیوارهای دیافراگمی ، سدها و آبگیرها برای جلوگیری از ازدحام و خم کردن و دوباره خم کاری میلگردهای بزرگتر.برخی دیگر در دیوارهای اصلی در ارتفاعات بالا برای از بین بردن زمان غیر ضروری که صرف آماده سازی های پر هزینه شده  و موجب نیروهای وارده به سیستم قالب دهی اصلی می شود کاربرد دارد.