اتصالات مکانیکی چیست؟

وصله مکانیکی نیز مانند دیگر سازه های ساختمانی از تکنولوژیهای جدید برای ارتقاء کیفیت سازه و کاهش هزینه های تولید برخوردار می باشد، وصله مکانیکی در صنعت ساختمان نه تنها یک نیاز بلکه یک ضرورت محسوب می شود.

ارتقاء کیفیت وصله مکانیکی باعث عمر طولانی سازه می شود، همچنین کیفیت وصله مکانیکی باعث می شود تا خسارات وارده به سازه در مقابل حوادث طبیعی مثل زمین لرزه بسیار پایین بیاید. کاربرد وصله مکانیکی برای اتصال آرماتورها در سازه های بتنی از راهکارهای بسیار سفارش شده به جهت بهبود کیفیت در صنعت ساختمان محسوب می شود. کاربرد وصله های مکانیکی در آئین نامه ها و استانداردهای بین المللی ازجمله آئین نامه بتن ایران بسیار توصیه شده است.

با توجه به وجود مشکلات عدیده اجرایی در سازه های سنگین به دلیل استفاده از میلگردهای قطور، به کار گرفتن وصله مکانیکی راهگشا می باشد و علاوه بر ایجاد اتصال مطمئن وحتی مستحکم تر از آرماتور مصرفی سایر مشکلات جانبی در سازه های بتنی نیز برطرف می نماید.

در هر سازه بتنی در حدود ۱۵% آرماتور مصرفی به صورت اتصال اورلپ در بتن دفن محدودیتهای آئین نامه ای به ضایعات تبدیل می گردد. با استفاده از اتصالات مکانیکی نه تنها از دفن آرماتور به صورت مهار پوششی آرماتور جلوگیری می گردد بلکه ضایعات آرماتور نیز به حداقل کاهش می یابد. تکنولوژی وصله مکانیکی در تمامی سازه های بتنی از جمله هتل ها، بیمارستان ها، سدها، فرودگاه ها، و پروژه های مسکونی کاربرد دارد.

 

 

مزایای وصله مکانیکی نسبت به اتصال اورلپ

• کاربرد وصله مکانیکی امکان طراحی بهینه به دلیل کاهش وزن سازه و در نتیجه کاهش سطح مقاطع بتنی.
• صرفه جویی در مواد اولیه (آرماتور) به دلیل کاهش ضایعات.
• امکان استفاده بدون محدودیت در هر پوزیشن در سازه بتونی.
• با کمک وصله مکانیکی سازه سبک تر خواهد شد، به دلیل وزن ناچیز اتصال مکانیکی نسبت به اتصال اورلپ (۶ به ۱۰۰).
• 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.
• کاربرد وصله مکانیکی باعث ایجاد منظم آرماتورها و در نتیجه فضای مناسب برای بتن ریزی مطلوب خواهیم داشت.
• کاربرد وصله مکانیکی باعث کوتاهتر شدن طول اتصال مکانیکی نسبت به اتصال اورلپ (۴ به ۱۰۰).
• ایجاد اتصال یکپارچه بتن آرماتورها و در نتیجه یکپارچه عمل نمودن آرماتور در محل اتصال به هنگام اعمال نیرو های ناشی از زمین لرزه.
• در امتداد هم قرار گرفتن آرماتورها و در نتیجه انتقال نیرو به طور مستقیم.
• کاربرد وصله مکانیکی باعث افزایش نسبت بتن به آرماتور و امکان طراحی بهینه مقاطع بتونی خواهد بود.

مقایسه اتصال اورلپ و وصله مکانیکی

 

	نوع اتصال	امکان استفاده در سایز های بالاتر از ۳۶	امکان پوزیشن سازه بتنی	ضایعات آرماتور	هزینه برش آرماتور
اتصال مکانیکی	دارد	دارد	ندارد	ندارد	به سهولت انجام می گیرد
اتصال اورلپ	ندارد	ندارد	از ۵% تا ۱۵%	دارد	امکان پذیر نیست

 

 

کاربرد وصله مکانیکی با در نظر گرفتن موارد ذیل توجیه اقتصادی دارد، با ما همراه باشید:

 

نسبت طول کوپلر به طول آرماتور همپوشانی

• همانطور که می دانید اتصال پوششی که محدودیت استفاده در بعضی محلها را دارد مانند: اتصالات تیرها و ستون ها، در طول معادل دو برابر ارتفاع مقطع از بر تکیه گاه، در محلهایی که امکان تشکیل مفصل پلاستیکی موجود باشد، اما وصله مکانیکی در هر موقعیتی کاربردی است و به همین دلیل امکان استفاده از آرماتور بدون ضایعات فراهم می شود.
• طول اتصال پوششی با توجه به ضرائب اعمالی افزایش می یابد و به همین دلیل نسبت وزن اتصال اورلپ افزایش می یابد، آرماتور ۳۲ با ضرائب مربوطه وزن اتصال اورلپ حدود ۱۳ کیلوگرم خواهد شد.
• وزن سبک اتصال مکانیکی که معمولا نسبت وزن اتصال مکانیکی به اتصال اورلپ 6 به ۱۰۰ تعریف شده است ، وصله مکانیکی باعث شده تا 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 کاهش هزینه فوق العاده ای خواهد داشت.
• آئین نامه بتن نسبت آرماتور به بتن نباید بیشتر از ۶% باشد این محدودیت در محل وصله ها نیز باید رعایت شود ولی در راستای رسیدن به این منظور ناچارا باید ابعاد مقاطع بتنی را بزرگتر در نظر گرفت که اینکار منجر به افزایش هزینه بتن خواهد شد.
• در محل اتصال اورلپ طول اتصال را بایستی برابر ۱/۳ طول وصله های کششی در نظر گرفت که افزایش هزینه مواد اولیه را در پی دارد.
• تعداد خاموتهای مصرفی در محل اتصال اورلپ تقریبآ به دو برابر افزایش می یابد که باعث افزایش هزینه میلگرد مصرفی خواهد شد ولی با استفاده از وصله مکانیکی که طول بسیار کوتاهی دارد (نسبت طول وصله مکانیکی به طول اتصال اورلپ برابر ۴ به ۱۰۰ است) نیاز به مصرف خاموت بیشتر وجود ندارد ، طول اتصال مکانیکی کمتر از فاصله دو خاموت متوالی است و در نتیجه صرفه جویی در مصرف میلگرد را در پی خواهد داشت .
• در اتصال اورلپ برای در امتداد هم قرار دادن محور میلگردها بایستی با خمکاری و ایجاد فرم s این امکان فراهم گردد که باعث افزایش هزینه می باشد ولی در اتصالات مکانیکی دو میلگرد در امتداد یکدیگر قرار می گیرند.

 

معایب اتصال اورلپ

• یکی از علت پاچیدن شبکه آماتور آسیب دیدن بتن در محل اورلپ می باشد و در نهایت منجربه ویرانی سازه خواهد داشت.
• افرایش سطح مقطع تیرها و ستونها یکی دیگر از معایب تراکم آرماتورها در روش اورلپ می باشد بر آن دفن نمودن سرمایه های ملی در بتن توجیه اقتصادی و منطقی ندارد.
• سنگین بودن سازه یکی از معایب در روش اورلپ می باشد مخصوصاً در سازه های بلند و سنگین که منجر به طراحی سازه با ضریب اطمینان بالاتری خواهد داشت، که به طور کلی مصرف مصالح را بسیار بالا خواهد برد.

 

 

 

وصله مکانیکی استاندارد چیست؟

وصله مکانیکی استاندارد برای آرماتورهای از شماره ۱۴ تا شماره ۵۰ قابل اجرا است. این روش باعث شده تا علاوه بر صرفه جویی در مصرف آرماتور ، سهولت اجرا و عدم محدودیت در طول آرماتور و در کل موجب افزایش استحکام سازه شود.

 

 

مراحل اجرای وصله مکانیکی

مراحل اجرای وصله مکانیکی همانطور که پیشتر گفتیم اجرای انجام رزوه کاری از میل گرد ۱۴ تا۵۰ انجام می شود، حال برای اتصال میلگردها دو روش به صورت مکانیکی ممکن می باشد که عبارتند از:

• روش رزوه کاری : در این روش آرماتور را مستقیما رزوه می کنند، همچنین قطر محل رزوه شده در حدود 5/0 میلیمتر بیشتر از قطر رسمی آرماتور و در روش دوم قطر محل رزوه شده حدودا ۲ میلی متر از اندازه اسمی آرماتوربزرگتر می باشد.
• روش بصورت پرسی (فورج) رزوه کاری در این روش ابتدا محل رزوه کاری میل گرد را با استفاده ازدستگاه مخصوص  upset کرده و سپس آن محل را رزوه می کنند. روش پرسی عمدتا در موقعیت هایی که امکان اتصال اورلپ و امکان رزوه کاری برای استفاده از اتصالات پیچی وجود ندارد مورد استفاده قرار می گیرد، مثلا اگر طول میل گرد  انتظار برای استفاده از روش اورلپ کافی نباشد باید در اینجا  از کوپلر پرسی برای ادامه کار استفاده کنیم. غالبا جنس کوپلرها فولادی و در طی پروسه تولید هیچگونه عملیات سخت کاری بر روی کوپلرها انجام نخواهد شد.

انجام این مراحل عبارتند از :

• آرماتورهای مورد نظر نمونه برداری می شوند و پس از تست کشش تعیین رده آرماتور خواهند شد.
• بعد از تعیین قطر آرماتور، ابزار آلات مورد نیاز متناسب با آن تعیین رده آرماتور خواهند شد.
• برش آرماتورها به طول مشخص ( سفارش مشتریان)
• رزوه کاری آرماتورها (در محل پروژه )

 

 

انواع اجرای وصله مکانیکی

روشهای مختلف رزوه کاری در اتصال مکانیکی:

• روش مستقیم:

محل رزوه کاری مستقیماً توسط دستگاه براده برداری شده و رزوه کاری در محل مربوطه صورت می گیرد و در محل رزوه شده با استفاده از گیج های کنترلی و توسط اپراتور کنترل خواهد شد.

مراحل اجرایی:

الف) محل مورد نظر توسط دستگاه مخصوص OVER SIZE می شود.

ب) با کمک دستگاه دیگری براده برداری و رزوه نجام می شود

پ) آماده برای استفاده

• روش END UPSETING

این روش به دلیل استحکام بسیار بالا، در پروژه های خاص مانند انرژی اتمی، سدها و پروژه های مشابه قابل اجرا می باشد.

 

 

انواع وصله مکانیکی یا کوپلر:

• وصله مکانیکی یا کوپلر استاندارد:

متداول‌ترین نوع کوپلر یا وصله مکانیکی (رابط مکانیکی) ، وصله مکانیکی استاندارد است. وصله مکانیکی استاندارد برای آرماتورهایی با سایز یکسان و در حالتی که یکی از آرماتورها امکان چرخش داشته باشند، مورد استفاده قرار می‌گیرند .رزوه های داخلی هر دوطرف وصله مکانیکی استاندارد راستگرد می‌ باشد و می‌بایست هر یک از آرماتورها از هر طرف تا نیمه وصله مکانیکی ، به طور کامل بسته شوند.

• وصله مکانیکی یا کوپلر تبدیل:

وصله مکانیکی یا کوپلر تبدیل قابلیت به هم پیوستن دو آرماتور با سایزهای مختلف را خواهند داشت از این رو کوپلر امکان چرخش خواهد داشت، هر دو رزوه وصله مکانیکی یا کوپلر تبدیل راستگرد بوده و نحوه بستن آن همانند وصله مکانیکی استاندارد می‌باشد. در صورت ‌نیاز مصرف‌کننده این نوع کوپلر با هر سایز مورد نیاز تولید می‌شود.

• وصله مکانیکی یا کوپلرجوشی:

وصله مکانیکی یا کوپلرجوشی روشی مناسب برای اتصال آرماتور به سطح یک بنای فلزی می باشد. یک طرف وصله مکانیکی یا کوپلرجوشی دارای رزوه های باریک، از یک سو می باشد که از کوپلرهای استاندارد کوچک‌تر است. انتهای دیگر این کوپلرها مستقیماً به سطح فلزی جوش خورده اند.این نوع کوپلرها برای سطوح فلزی مناسب می‌باشند.

• وصله مکانیکی یا کوپلر انتهایی:

وصله مکانیکی یا کوپلر انتهایی مهاربندی آرماتورها با بخشی از بتن  (اتصال تیر به ستون) بوسیله خم انتهای آرماتور ایجاد می گردد. این امر موجب بوجود آمدن مشکلات بسیاری در موقعیت آرماتور و افزایش تراکم می گردد. وصله مکانیکی یا کوپلر انتهایی جایگزین خم انتهای آرماتور شده و متعاقباً موجب کاهش تراکم و  آسان سازی موقعیت آرماتور خواهد شد. تحمل نیرو توسط وصله مکانیکی یا کوپلر انتهایی بر مبنای تئوری مخروط برش در بتن صورت می گیرد.

• وصله مکانیکی یا کوپلر پیچی:

وصله مکانیکی یا کوپلر پیچی روشی مقرون به صرفه برای اتصال دو آرماتور خواهد بود. در استفاده از وصله مکانیکی یا کوپلر پیچی نیازی به ایجاد رزوه در انتهای آرماتور نمی باشد و همچنین نیاز به چرخاندن آرماتور داخل وصله مکانیکی یا کوپلر پیچی نیز نمی‌باشد. انتهای آرماتور در داخل وصله مکانیکی یا کوپلر پیچی توسط دو حائل دندانه دار احاطه شده و پیچ‌های تعبیه شده بر روی کوپلر، روی آرماتور محکم می‌شوند و انتهای مخروطی پیچ‌ها روی آرماتور  قرار می‌گیرند.

• وصله مکانیکی یا کوپلر موقعیت:

وصله مکانیکی یا کوپلر موقعیت برای دو آرماتوری که قادر به حرکت نباشد طراحی شده اند، وصله مکانیکی یا کوپلر موقعیت در دو بخش از سازه بتنی مجزا از یکدیگر قرار گرفته‌ و از سه بخش  قطعه نر، قطعه ماده و مهره  قفل‌کننده ساخته شده اند. قطعه نر از یک رزوه داخلی و یک رزوه خارجی موازی تشکیل شده است. قطعه ماده از رزوه داخلی موازی تشکیل شده و مهره قفل کننده جهت محکم نگه داشتن اتصال بین دو آرماتور هنگامی‌ که درجه انطباق صحیح بدست آمده‌باشد استفاده خواهد شد.