تصور کنید در دنیای پرتلاطم مهندسی عمران، جایی که هر زلزله یا بار شدید می‌تواند تفاوت بین یک سازه پایدار و یک فاجعه را رقم بزند، یک آیین‌نامه مانند ACI 318 نقش نجات‌دهنده‌ای ایفا می‌کند. این سند، که توسط مؤسسه بتن آمریکا (American Concrete Institute) تدوین شده، نه تنها یک مجموعه قوانین فنی است، بلکه یک نقشه راه پویا برای ساختن آینده‌ای ایمن‌تر و کارآمدتر است. . در کشور ما استفاده مستقیم از این آیین نامه در طراحی سازه های بتنی مجاز است. علاوه بر اینکه آیین نامه های منتشر شده داخلی مانند مبحث نهم مقررات ملی را می توان ترجمه فارسی آیین نامه ACI 318 دانست.

حالا، با ورود ویرایش 2025 (ACI 318-25)، که در ژوئن 2025 منتشر شد، ما شاهد یک انقلاب کوچک اما تأثیرگذار در بخش اتصالات مکانیکی (Mechanical Splices) هستیم – بخشی که مانند رگ‌های حیاتی در بدن یک سازه بتنی عمل می‌کند و میلگردها را به هم متصل می‌نماید. این تغییرات، بر پایه تحقیقات نوین و تجربیات واقعی از رویدادهای لرزه‌ای اخیر، مانند زلزله‌های ویرانگر ترکیه در 2023، شکل گرفته‌اند و هدفشان افزایش استقامت، کاهش هزینه‌ها و بهبود عملکرد تحت بارهای دینامیکی است. پیش از این در مقاله معرفی کوپلر لرزه ای در مورد کوپلرهایی که الزامات این آیین نامه را ارضا می کنند صحبت کردیم اما در این مقاله قصد داریم تا در مورد جزییات ضوابط آیین نامه ACI 318-25 در مورد کوپلرها و تغییرات ایجاد شده نسبت به ویرایش قبلی این آیین نامه مقایسه ای تحلیلی داشته باشیم.

آیین‌نامه ACI 318 از سال 1908 میلادی، زمانی که بتن هنوز یک ماده نوظهور بود، شروع به کار کرد و هر شش سال یک بار به‌روزرسانی می‌شود تا با پیشرفت‌های علمی همگام باشد. ویرایش 2019 (ACI 318-19) بر پایه تحقیقات دهه 2010 تمرکز داشت و ضوابط اتصالات مکانیکی را در فصل 25 (Reinforcement Details)، بخش 25.5.7، با تأکید بر توسعه حداقل 125 درصد مقاومت تسلیم مشخصه میلگرد (fy) ارائه می‌داد. این رویکرد ساده بود: اتصالات باید تا 25 درصد بیشتر از تنش تسلیم میلگرد دوام بیاورند تا انعطاف پذیری لازم برای تغییر مکانهای ناشی  از زلزله از این راه تامین شود. اما تحقیقات بعدی، مانند کارهای Slavin و Ghannoum در 2015، نشان داد که تحت بارهای چرخه‌ای (مانند زلزله)، عواملی مانند کرنش، لغزش و استقامت چرخه‌ای نقش حیاتی‌تری ایفا می‌کنند.

حالا، در ACI 318-25، که تمرکز بر پایداری (sustainability) و طراحی مبتنی بر عملکرد (performance-based design)  منتشر شده، بخش اتصالات مکانیکی گسترده‌تر شده است. این ویرایش طبقه‌بندی جدیدی معرفی می‌کند: Class L (Limited)، Class G (General) و Class S (Special). این کلاس‌ها بر اساس آزمایش‌های پیش‌تأیید (Prequalification Testing)  تعریف می‌شوند و هدفشان تطابق بهتر با استانداردهایی مانند ASTM A1034 است. تصور کنید این تغییرات مانند ارتقاء یک خودرو قدیمی به یک مدل هوشمند است: نه تنها سرعت بیشتر، بلکه ایمنی بالاتر در پیچ‌های خطرناک زندگی واقعی.

مقایسه بند به بند: از سادگی 2019 تا پیچیدگی هوشمند 2025

بیایید بند به بند پیش برویم و تغییرات را کاوش کنیم. در ACI 318-19، بخش 25.5.7 کوتاه و مستقیم بود، اما در 2025 (صفحات 539-543)، با جدول 25.5.7.2 و جزئیات آزمایش‌ها، عمق بیشتری یافته است و بر عملکرد لرزه‌ای تأکید بیشتری شده است.

بند 25.5.7.1 در 2025:

25.5.7.1 Mechanical splices shall satisfy the requirements of ASTM A1034 except as required in 25.5.7.2 and 25.5.7.6. Requirements in this Code shall take precedence over those in ASTM A1034.

اتصالات مکانیکی باید مطابق ASTM A1034 باشند، اما الزامات کد اولویت دارند و کلاس‌بندی جدید اعمال می‌شود.

• این بند اتصالات را به عنوان "ناحیه‌ای در امتداد دو میلگرد با دستگاه اتصال" تعریف می‌کند

بند 25.5.7.1 در 2019 :

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

 اتصالات مکانیکی یا جوشی باید حداقل1.25 برابر Fy  را در کشش یا فشار توسعه دهند

• ساده و بدون اشاره به  ASTM

  -تفاوت و تحلیل: در 2025، ادغام ASTM A1034 یک گام رو به جلو برای استانداردسازی است، اما کلاس‌بندی جدید (که در ادامه می‌آید) پیچیدگی را افزایش می‌دهد. این تغییر بر اساس تحقیقات Sharma et al. (2025) است که نشان داد توسعه ساده fy کافی نیست و نیاز به بررسی لغزش و کرنش وجود دارد. نتیجه؟ اتصالات ایمن‌تر در سازه‌های بلند، جایی که بارهای باد و زلزله غالب هستند.

  بند 25.5.7.2 در 2025:

25.5.7.2 Mechanical splices shall be classified as Class L, Class G, or Class S in accordance with the requirements of Table 25.5.7.2, with associated prequalification testing requirements specified in 25.5.7.6. Use of mechanical splices shall be in accordance with (a) and (b):

(a) Class L mechanical splices shall not be permitted for use in locations where yielding of reinforcement is expected under applicable load combinations of 5.3

(b) Class L mechanical splices shall not be permitted for splicing the following reinforcement:

(i) integrity reinforcement

(ii) reinforcement in regions where moment redistribution has been applied in design

(iii) reinforcement in regions where moments are determined using the simplified method of analysis of 6.5

(iv) reinforcement in regions where moments are determined using the direct design method

معرفی کلاس ‌بندی L, G, S با جدول دقیق: همه کلاس‌ ها حداقل fu (مقاومت نهایی میلگرد) را نیاز دارند، اما کلاس G کرنش 2% و 20 چرخه الاستیک، و کلاس S کرنش 6% با 20 چرخه الاستیک و30 چرخه غیر الاستیک را باید تحمل کنند.

کلاس L اجازه استفاده در مناطقی از امکان ایجاد تنش تسلیم در میلگردها باشد را ندارد. مانند میلگرد های هم بند، در قسمت هایی که در طراحی باز توزیع تنش انجام می شود یا ...

  معادل در 2019: این بند در ویرایش 2019 آیین نامه معادل مستقیم ندارد، اما می توان معادل این بند در آیین نامه 2019 را بند 18.2.7.1 در نظر گرفت که کوپلر ها را به دو دسته تیپ تقسیم کرده است:

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

بر اساس این بند کوپلر ها به دو تیپ تقسیم می شوند: Type 1 (125% fy) و Type 2 (125% fy + 100% fu) که در کاربردهای لرزه‌ای (فصل 18) اشاره شده.

  - تفاوت و تحلیل: این بزرگ‌ ترین تحول است! کلاس L معادل Type 2 قدیمی است که در آیین نامه 2019 هیچ محدودیتی برای استفاده نداشت و در تمامی نقاط سازه حتی در درون چشمه اتصال قابل استفاده بود اما در ویرایش 2025 حداقل درخواست آیین نامه است و استفاده از آن به شدت محدود شده است به نحوی که تقریبا در مناطق لرزه خیز مثل کشور ما قابل استفاده نیست. کلاس G برای جایی از سازه که تسلیم ممکن است اما چرخه شدید نیست استفاده می شود؛ اضافه شدن کرنش 2% برای سختی محدود است و این دسته از کوپلرها با در نظر گرفتن محدودیت هایی که از طرف آیین نامه اعمال شده است قابل استفاده در مناطق لرزه خیز هستند. کوپلر های کلاس S برای استفاده در مناطق لرزه خیز و در هر نقطه از سازه مناسب هستند. تامین 6 درصد کرنش بعد از بارگذاری چرخه ای الاستیک و پلاستیک به این معناست که این کلاس از اتصالات رفتاری کاملا شبیه به میلگرد های استاندارد با الزام ASTM A706 را در برابر بارهای لرزه ای و چرخه ای الاستیک و غیر الاستیک از خود نشان می دهند. 

مشخص کردن استاندارد میلگرد برای کلاس S نشان می دهد که در این کلاس جدای از کوپلر، میلگرد نیز برای رسیدن به نتایج درخواستی آیین نامه تاثیر مستقیم دارد. بنابراین به این نتیجه می رسیم که حداکثر استانداردی که یک تولید کننده کوپلر می تواند به آن دست پیدا کند کلاس G است مگر آنکه نوع و کارخانه تولید کننده میلگرد جز شرایط استفاده از کوپلر باشد. (در کشور ما هنوز هیچ کدام از میلگردهای تولیدی استانداردهای لازم در کلاس S آیین نامه ACI 318 را ندارند.)

فصل 18 آیین نامه ACI 318 در مورد الزامات ساختمان های مقاوم در برابر زلزله تدوین شده است. در هر دو ویرایش این آیین نامه بند 18.2.7 به الزامات اتصالات مکانیکی در ساختمان های مقاوم در برابر زلزله پرداخته شده است.

بند 18.2.7.2 در ویرایش 2025:

18.2.7.2 Mechanical splices shall satisfy (a) through (d):

(a) Mechanical splices shall be Class G or Class S.

(b) Class S mechanical splices shall be permitted at any location, except as noted in 18.9.2.1(c).

(c) Class G mechanical splices in special moment frames are prohibited within joints, within a distance equal to twice the member depth from the column or beam face for special moment frames, and within a distance equal to twice the member depth from critical sections where yielding of the reinforcement is likely to occur as a result of lateral displacements beyond the linear range of behavior.

(d) Class G mechanical splices in special structural walls are prohibited where lap splices of longitudinal reinforcement in boundary regions are prohibited by 18.10.2.3(c), within coupling beams, and within a distance equal to twice the member depth from critical sections where yielding of the reinforcement is likely to occur as a result of lateral displacements beyond the linear range of behavior.

بر اساس این بند از آیین نامه ACI 318-25  اتصالات مکانیکی به دو دسته لرزه ای و غیر لرزه ای تقسیم می شوند. اتصالات کلاس L غیر لرزه ای و اتصالات کلاس های G و S لرزه ای هستند.

در قابهای خمشی ویژه، کوپلرهای کلاس S در هر بخش از سازه قابل استفاده هستند و بر اساس قسمت های c و d استفاده از کوپلر های کلاس G در محل اتصال تیر به ستون، فاصله دو برابر عمق مقطع در تیر یا ستون و در فاصله دو برابر عمق مقطع از نقطه بحرانی که احتمال ایجاد تنش تسلیم در میلگردها وجود دارد، مجاز نمی باشد.

بند 18.2.7 در ویرایش 2019:

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

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).

در این بخش علاوه بر معرفی تیپ های مختلف کوپلر (که پیش از این در مورد آنها صحبت کردیم)، به بیان محدودیت های اتصالات مکانیکی پرداخته شده است. در قاب های ویژه، کوپلرهای تیپ 1 و اتصالات تیپ 2 که میلگرد مورد مصرف در آنها از گرید 420 نیست، اجازه قرار گیری در فاصله دو برابر عمق عضو را ندارند. همچنین در هر نقطه بحرانی که احتمال ایجاد تنش تسلیم در میلگرد ها وجود دارد، این اتصالات اجازه استفاده ندارند. اما اتصالات تیپ 2 با میلگردهای گرید 420 در هر نقطه از سازه (غیر پیش ساخته)، بدون محدودیت، قابل استفاده هستند.

  - تفاوت و تحلیل: در قابهای خمشی ویژه از کوپلرهای کلاس L نمیتوان استفاده کرد و از آنها صرفا در قابهای با شکل پذیری معمولی و متوسط می توان استفاده کرد. و استفاده از آنها در قابهای خمشی با شکل پذیری متوسط و معمولی نیز شامل تمام محدودیت های اتصالات کلاس G در قابهای خمشی ویژه می شود. در حالی که همین کوپلرهای کلاس L که در ویرایش 2019 با تیپ 2 شناخته می شدند هیچ محدودیتی نداشتند و در تمامی نقاط قابل استفاده بودند.

در مناطق زلزله خیر و در قاب های خمشی ویژه فقط از کوپلرهای کلاس G و S می توان استفاده کرد که در آیین نامه 2019 وجود نداشتند. کوپلرهای کلاس G دارای محدودیت هستند و باید از استفاده کردن از آنها در نقاط بحرانی اجتناب کرد. در حالی که استفاده از کوپلرهای کلاس S در تمامی نقاط سازه بلامانع است. 

با توجه به مطالب بیان شده و مقایسه دو ویرایش آیین نامه ACI 318 می توان کوپلرها را به دو دسته کوپلر لرزه ای و غیر لرزه ای طبقه بندی کرد. کوپلرهای لرزه ای مجاز به استفاده در مناطق لرزه خیز و قابهای خمشی ویژه هستند در صورتی که کوپلرهای غیر لرزه ای مجاز به استفاده در این مناطق و سازه ها نیستند. 

کوپلرهای لرزه ای و غیر لرزه ای از لحاظ ظاهری با یکدیگر هیچ تفاوتی ندارند و تفاوت آنها صرفا در الزاماتی از آیین نامه است که رعایت می کنند. 

در زمان نوشتن این مقاله تنها شرکتی که رسما توانسته است این الزامات را رعایت کند شرکت SAVECOUPLER است و محصولات این شرکت را می توانید از شزکت کوپلر سپهر تهیه فرمایید.