ضوابط وصله های مکانیکی در آیین نامه های بتن


آیین نامه ACI 318 که آیین نامه بتن در کشور آمریکا می باشد به عنوان مرجع طراحی سازه در بسیاری از کشورها و یکی از معتبرترین و رایج ترین آیین نامه های بتن در دنیا، در ویرایش آخر خود که در سال 2019 منتشر شد ضوابط استفاده از وصله های مکانیکی را به صورت زیر بیان می کند:

در فصل 9 که مربوط به ضوابط طراحی تیرها در سازه های بتنی است اشاره شده است که:

9.7.7.6
Splices shall be mechanical or welded in accor­dance with 25.5.7 or Class B tension lap splices in accor­dance with 25.5.2

با توجه به بند بالا در آرماتور تیرها یکی از روشهای تاکید شده آیین نامه برای اتصال میلگردها به یکدیگر، استفاده از وصله مکانیکی است.

  • در فصل 10 این آیین نامه که مربوط به طراحی ستون‌ها می‌باشد، آورده شده:

10.7.5.1.1
Lap splices, mechanical splices, butt-welded splices, and end-bearing splices shall be permitted.

بر اساس این بند استفاده از وصله‌های مکانیکی در ستونهای سازه‌های بتنی مجاز است.

در فصل 18 که مربوط به الزامات طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله است، وصله های مکانیکی را به دو دسته کلی تقسیم می‌کند:

18.2.7.1
Mechanical splices shall be classified as (a) or (b):

    (a)
Type 1 – Mechanical splice conforming to 25.5.7

    (b)
Type 2 – Mechanical splice conforming to 25.5.7 and capable of developing the specified tensile strength of the spliced bars

 تفاوت و  محدودیت استفاده از کوپلرType 1 و کوپلرType 2

18.2.7.2
Except for Type 2 mechanical splices on Grade 420 reinforcement, mechanical splices shall not be located within a distance equal to twice the member depth from the column or beam face for special moment frames or from critical sections where yielding of the reinforcement is likely to occur as a result of lateral displacements beyond the linear range of behavior. Type 2 mechanical splices on Grade 420 reinforcement shall be permitted at any location, except as noted in 18.9.2.1(c).

بر اساس این دو بند آیین نامه، وصله های مکانیکی به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند. دسته اول وصله های مکانیکی که الزامات بند 25.5.7 را ارضا می‌کنند و دسته دوم وصله های مکانیکی که علاوه بر شرایط این بند قابلیت تحمل نیروی کششی میلگرد پایه را داشته باشد. در توضیحات تکمیلی ارائه شده در بند 18.2.7.2 تصریح شده است که وصله های مکانیکی نوع اول اجازه استفاده در فاصله دو برابر ارتفاع عضو از بر تکیه گاه را ندارند، چرا که این محدوده، محدوده بحرانی مقطع است و احتمال رسیدن میلگردها به تنش تسلیم در این محدوده ناشی از جابه‌جایی‌های جانبی وجود دارد.

 وصله های مکانیکی نوع دوم، در صورت استفاده از میلگردهای پایه رده 420 (AIII) اجازه استفاده در هر نقطه از سازه را دارند اما در صورت استفاده از فولاد سخت‌تر (AIV) وصله های مکانیکی نوع دوم نیز شامل محدودیت های کوپلرهای نوع اول می شوند.

 


در بخشی از تفسیر(Commentary)  این بخش نیز اشاره شده است که اجرای یکی در میان و با فاصله وصله های مکانیکی در سازه به جز برای رفع مشکلات اجرایی و رعایت فاصله بین میلگردها ضرورتی ندارد

R18.2.7 ….
Although mechanical splices as defined by 18.2.7 need not be staggered, staggering is encouraged and may be necessary for constructibility or provide enough space around the splice for installation or to meet the clear spacing requirements



فصل 25 آیین نامه ACI 318-19 آمریکا به بیان جزییات آرماتورگذاری در سازه ها اشاره می‌کند و به همراه فصل 18 این آیین نامه، بیشترین ضوابط را در خصوص ویژگیهای وصله‌های مکانیکی ارائه می‌کند.

در بند 25.4.5.1 در مورد طول گیرداری میلگردهای آجدار مهار شده با وصله مکانیکی داریم:

با توجه به این بند هر گونه ملحقات یا وسیله مکانیکی که قادر باشد نیروی fy را در میلگرد تامین نماید، می‌تواند به جای خم انتهای میلگرد یا همراه با آن استفاده شود. با توجه به این بند می‌توان وصله انتهایی میلگرد یا کوپلر انتهایی را به جای خم انتهای میلگرد استفاده کرد.

25.4.5.1
Any mechanical attachment or device capable of developing fy of deformed bars shall be permitted, provided it is approved by the building official in accordance with 1.10. Development of deformed bars shall be permitted to consist of a combination of mechanical anchorage plus addi­tional embedment length of the deformed bars between the critical section and the mechanical attachment or device.

در این سه بند به این موارد اشاره شده است:

  • در بند 25.5.7.1 تاکید شده است که وصله مکانیکی در کشش و فشار می بایست دارای مقاومت حداقل 1.25 برابر تنش تسلیم فولاد باشد.
  • در بند 25.5.7.3 نیز مجددا همانند تفسیر قسمت 18.2.7، اشاره می‌کند که به جز مواردی که شامل بند 25.5.7.4 می‌شود، نیازی به اجرای یک در میان و با فاصله کوپلرها در میلگردهای مجاور نیست.
  • در بند 25.5.7.4 آیین نامه تذکر می دهد که در اعضایی که تحت کشش قرار دارند کوپلرها علاوه بر رعایت بند 25.5.7.1، یعنی داشتن حداقل مقاومت 1.25 برابر تنش تسلیم میلگرد پایه، کوپلرها باید در میلگردهای مجاور با حداقل 750 میلی متر فاصله اجرا شوند.

25.5.7.1
A mechanical or welded splice shall develop in tension or compression, as required, at least 1.25fy of the bar.

25.5.7.3
Mechanical or welded splices need not be stag­gered except as required by 25.5.7.4.

25.5.7.4
Splices in tension tie members shall be made with a mechanical or welded splice in accordance with 25.5.7.1. Splices in adjacent bars shall be staggered at least 750 mm.

استفاده از کوپلر در سازه های بتنی از پیش ساخته

لازم به ذکر است در زمینه طراحی و اجرای سازه‌های پیش‌ساخته، ضوابطی برای استفاده از وصله‌های مکانیکی وجود دارد که برای کوتاهتر و قابل استفاده‌تر بودن مقاله، از ذکر آن خودداری کردیم. لذا اگر مهندسین قصد ساخت سازه‌های بتنی به روش پیش‌ساخته را داشتند و قصد استفاده از وصله‌های مکانیکی برای اتصال بین اجزا را داشتند، حتما باید قوانین طراحی و اجرای آن را در این آیین‌نامه مطالعه و رعایت نمایند.

مبحث نهم مقررات ملی تقریبا ترجمه آیین نامه ACI318 است و تقریبا تمامی ضوابط وصله های مکانیکی در آن تکرار بندهای ذکر شده در آیین نامه ACI318 می باشد. اما برای حفظ امانت و همچنین جمع آوری تمامی بندهای این آیین نامه در یک جا به منظور دسترسی راحت تر مهندسین به بندهای این آیین‌نامه در این خصوص به ذکر آنها می‌پردازیم:
-    در فصل 11 که مربوط به ضوابط طراحی تیرها می‌باشد، مجاز بودن استفاده از وصله های مکانیکی در تیرها در بند 6-6-6-11-9 بیان شده است:
6-6-6-11-9 وصله‌ی آرماتورهای یک پارچگی باید به صورت تمام مکانیکی، تمام جوشی و یا وصله پوششی کششی از نوع B باشد.

-    در ضوابط طراحی ستونها در فصل 12، بر مجاز بودن استفاده از وصله‌های مکانیکی با رعایت شروطی تاکید شده است:
1-4-6-12-9 استفاده از وصله های پوششی، مکانیکی، جوش سربه‌سر و اتکایی در ستون‌ها مجاز است. وصله آرماتورها باید الزامات ترکیب‌های بارگذاری را تامین نموده و منطبق با ضوابط بخش 9-21-4 باشد. در صورت لزوم ضوابط وصله بر اساس 9-20 نیز باید رعایت گردد.

-    در فصل 20 مبحث نهم که ضوابط ویژه برای طراحی در برابر زلزله مطرح می‌شود، آیین نامه وصله های مکانیکی را بر اساس مقاومت دسته بندی می‌نماید و ضوابط و محدودیت‌های استفاده از هر کدام را تبیین می‌کند:
6-2-2-6-20-9 وصله های مکانیکی باید یکی از دو طبقه‌بندی زیر باشند:
الف- گروه یک- وصله های مکانیکی مطابق ضوابط بند 9-21-4-7
ب – گروه دو – وصله های مکانیکی مطابق ضوابط 9-21-4-7 که قادر هستند مقاومت گسیختگی کششی اسمی آرماتورهای وصل شده را تحمل نمایند. 
7-2-2-6-20-9 وصله های مکانیکی گروه یک نباید در فاصله‌ای کمتر از دو برابر ارتفاع مقطع عضو از بر تیر یا ستون، و یا مقاطع بحرانی که در آنها احتمال تسلیم آرماتورها وجود دارد، واقع شده باشند. استفاده از وصله‌های گروه دو در صورتیکه رده آرماتورها S400 و S420 بوده و تیر پیش ساخته نباشد، در هر نقطه مجاز است. در مورد سایر رده‌های آرماتور نیز باید شرایط وصله‌های گروه یک در این بند رعایت شوند.

فصل 21 که ضوابط و مقررات جزئیات آرماتورگذاری را تبیین می‌کند، حاوی بیشترین حجم از بندها و مقررات در خصوص وصله‌های مکانیکی می‌باشد. 
1-5-3-21-9 استفاده از هر گونه ملحقات یا وسایل مکانیکی با قابلیت تامین fy برای میلگرد آجدار که به تایید مهندس طراح رسیده باشد، مجاز است. گیرایی میلگردهای آجدار را می‌توان با ترکیبی ار مهار مکانیکی و طول گیرایی بین مقطع بحرانی و ملحقات یا وسایل مکانیکی، بر اساس نتایج آزمایش‌های مورد تایید، تامین نمود.
* بر اساس این بند می‌توان به مجوز استفاده از کوپلرهای انتهایی میلگرد به جای خم انتهای آرماتورها رسید.

4-7-4-21-9 در وصله‌های مکانیکی انتقال نیرو از طریق غلاف اتکایی، کوپلر، غلاف کوپل کننده و غیره انجام می‌گیرد.
5-7-4-21-9 برای تامین پوشش بتنی کافی روی میلگرد، اثر افزایش ابعاد میلگرد ناشی از وصله مکانیکی باید در نظر گرفته شود.
6-7-4-21-9 وصله مکانیکی یا جوشی باید قادر به انتقال تنشی حداقل برابر با 25/1 برابرتنش تسلیم میلگرد در کشش یا فشار باشد.
7-7-4-21-9 یک در میان بودن میلگردهای با وصله مکانیکی یا جوشی در هر مقطع از عضو، به جز در اعضای کششی بند 9-21-4-7-8 الزامی نیست
9-21-4-7-8 در اعضای کششی نظیر عضو کششی قوس‌ها، عضو کششی که بار را به تکیه‌گاهی در تراز بالاتر منتقل می‌کند و عضو کششی خرپاها، وصله جوشی یا مکانیکی در میلگردهای مجاور باید با فاصله 750 میلی متری در امتداد وصله انجام شوند.

دیدگاه شما چیست؟

* {{ errors[0] }}
{{ errors[0] }}
* {{ errors[0] }}

می‌خوای از تخفیفات ابزار عمده مطلع بشی؟

می‌خوای زودتر از بقیه از تخفیف‌ها باخبر بشی؟
(پس از تایید لطفا از گوشه بالای مرورگر گزینه Allow را انتخاب کنید)