مزایای وصله مکانیکی (کوپلر)

وصله مکانیکی یا کوپلر

وصله مکانیکی (Mechanical Splice) یک قطعه مکانیکی است برای ایحاد اتصال بین دو میلگرد که این امکان را فراهم می‌کند که آرماتور در ناحیه اتصال نیز رفتاری مانند میلگرد یک‌ پارچه داشته باشد، این نوع اتصال که میلگردها را به صورت سر به سر به یکدیگر متصل می‌کند، بسیاری از مزایای آرماتور یکپارچه را تامین می‌کند.

در سالهای گذشته تنها راه یکپارچه نمودن دو قطعه آرماتور جوشکاری قوسی بوده است، اما امروزه انواع مختلفی از اتصالات مکانیکی در دسترس است که می‌تواند یک اتصال دقیق و مطمئن را به سادگی و به سرعت فراهم کند.

تفاوت کوپلر و اورلپ

اتصال اورلپ تعداد میلگردها را دو برابر می‌کند که این امر ایجاد جریان مطلوب بتن را غیر ممکن می‌کند و اجازه حرکت دانه‌های شن و ماسه را در بین آرماتورها نمی‌دهد. اتصالات مکانیکی تراکم را به نصف کاهش می‌دهد و امکان برقراری جریان مطلوب بتن را فراهم می‌کند.

وصله‌های مکانیکی قابلیت اطمینان بسیار بیشتری نسبت به وصله پوششی دارند. چرا که برای انتقال نیرو از یک آرماتور به آرماتور دیگر هیچ وابستگی به بتن ندارند. علاوه بر آن وصله‌های مکانیکی بسیار قوی‌تر از اتصال اورلپ هستند چرا که مطابق آیین‌نامه ACI و آیین نامه بتن ایران (آبا) مقاومت وصله‌های مکانیکی باید حداقل 25 درصد از مقاومت طراحی اتصال اورلپ بیشتر باشد. از مزایای دیگر وصله‌های مکانیکی می‌توان به تحمل فوق العاده در برابر انتقال بار، همچنین مقاومت فوق‌العاده در برابر بارهای پریودیک و دوره‌ای و افزایش یکپارچگی سازه را در برابر بلایای طبیعی نام برد. اتصال مکانیکی با داشتن تمام این محاسن می‌توانند با حذف اورلپ کاهش هزینه چشم‌گیری نیز به نفع سازندگان ایجاد نمایند.

از نقطه نظر سازه‌ای، مهم‌ترین مزیت استفاده از کوپلر، اطمینان از مسیر حرکت نیرو در درون شبکه آرماتور، بدون وابستگی به کیفیت و شرایط بتن است. علاوه بر آن کوپلر میزان تراکم آرماتور را با حذف اورلپ به میزان بسیار زیادی کاهش می‌دهد.

اتصال اورلپ باعث دو برابر شدن نسبت فولاد به بتن می‌شود و مشکلات زیادی را هنگام جایگذاری آرماتورها و بتن‌ریزی ایجاد می‌کند. حذف اورلپ فضای لازم را حتی برای عملیات پس کشیدگی (Post Tensioning) فراهم می‌کند.

از نقطه نظر طراحی، کوپلر می‌تواند نسبت فولاد به بتن را در مقطع کاهش دهد. با استفاده از این تکنولوژی امکان استفاده از آرماتور با قطرهای بالا فراهم می‌شود که این امر با کاهش تعداد آرماتورهای مورد نیاز ابعاد ستون را به مراتب کاهش می‌دهد و با کمینه کردن تراکم میلگرد امکان بتن ریزی مناسب را نیز فراهم می‌کند. کم شدن ابعاد ستون‌ها از نقطه نظر اقتصادی می‌تواند بسیار کمک کننده باشد چرا که علاوه بر کاهش حجم بتن‌ریزی، به خصوص در طبقات پایین‌تر و پارکینگ‌ها بزرگ بودن ابعاد ستون مشکلی است که گاها می‌تواند پروژه را به سمت اجرا به صورت فولادی میل دهد.

به طور اجمالی و کلی می‌توان مزایای اتصال مکانیکی را در موارد زیر بیان کرد:

مزایای اتصال مکانیکی 

مزایای فنی کوپلر

1.به دلیل وزن بسیار سبک و ناچیز اتصال مکانیکی نسبت به وصله پوششی (حدود 6 به 100) وزن سازه کاهش می‌یابد.

2.با کاهش وزن سازه امکان طراحی بهینه برای طراح فراهم می‌شود و در نتیجه سطح مقاطع بتنی کاهش می‌یابد..

3.با استفاده از این نوع اتصال آرایش میلگردها کاملا منظم می‌شود و امکان بتن ریزی صحیح فراهم می‌گردد.

4.با در امتداد هم قرار گرفتن میلگردها نیرو به صورت مستقیم منتقل می‌شود.

5.مطابق بند 20-5-2-2  آیین نامه بتن نسبت آرماتور به بتن نبایستی بیشتر از 6% باشد، اما به دلیل آنکه در محل وصله اورلپ مقدار آرماتور دو برابر می‌شود در طراحی مقاطع، 3% آرماتور در نظر گرفته می‌شود. با استفاده از کوپلر نسبت فولاد به بتن در طراحی مقطع افزایش می‌یابد و با افزایش نسبت از 3 درصد به 4.5 درصد ابعاد ستون ها تا 20 درصد کمتر می‌شوند، که این امر برای طراحی معماری در سازه به خصوص در طبقات پایین می‌تواند بسیار کمک کننده باشد.

6.با ایجاد یکپارچگی در شبکه آرماتوربندی باعث استقلال پایداری اتصال از بتن می‌شود. در اتصال اورلپ با از بین رفتن و یا صدمه دیدن بتن، اتصال، پایداری خود را از دست می‌دهد. که در اتصال مکانیکی پایداری اتصال هیچ ارتباطی با بتن اطراف میلگردها ندارد.

مزایای اقتصادی استفاده از کوپلر

1.مطابق بند 20-5-1-2-6 آیین نامه بتن ایران برای استفاده از اتصال پوششی در بعضی محل‌ها محدودیت وجود دارد که از این محدودیت‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

الف.   در محل اتصال تیرها و ستون‌ها

‌ب.     در طول معادل دو برابر ارتفاع مقطع از بر تکیه‌گاه

‌ج.     در محلهایی که امکان تشکیل مفصل پلاستیکی موجود باشد .

این در حالی است که طبق آیین نامه وصله مکانیکی نوع 2 امکان استفاده در تمامی نقاط سازه را دارد. و این امر باعث به حداقل رسیدن مقدار پرت در سازه می‌شود. از آنجا که در حدود 15 درصد از آرماتورهای موجود در هر سازه به پرت تبدیل می‌شود این مزیت می‌تواند هزینه‌های پروژه را به طرز چشم‌گیری کاهش دهد.

2. با توجه به کاهش وزن سازه و بهینه شدن ابعاد مقاطع که در قسمت مزایای فنی به آن‌ها اشاره شد، استفاده از کوپلر می‌تواند هزینه های ناشی از وزن آرماتورها و بتن ریزی را به حداقل ممکن برساند.

3. مطابق بند 20-5-2-3-4 تعداد خاموت در محل اتصال میلگردها باید تقریبا به دو برابر افزایش یابد ولی با توجه به طول بسیار کوتاه کوپلر به وصله اورلپ (تقریبا 4 به 100) نیازی به افزایش مقدار خاموت مصرفی نخواهد بود که این امر صرفه‌جویی در مصرف میلگرد را در پی خواهد داشت.

4. در اتصال اورلپ برای در امتداد هم قرار گرفتن میلگردها نیاز به ایجاد فرم S در آرماتور است ولی وصله مکانیکی با حذف این خمکاری هزینه‌های ناشی از آن را کاهش می‌دهد.