کوپلر؛ ضوابط و آیین نامه های ملی و بین المللی

برای طراحی و اجرای اتصالات مکانیکی، آیین نامه های مختلفی در سطح ملی و بین المللی تدوین شده است. به عنوان مثال در زمینه طراحی و ساخت سازه‌های بتن مسلح، آیین‌نامه بین‌المللی ACI318 (American Concrete Institute Code 318) یکی از معتبرترین و پرکاربردترین استانداردهای شاخص می باشد. این آیین‌نامه شامل مقررات و راهنمایی‌هایی است که به مهندسان و صنعتگران کمک می‌کند تا سازه‌های بتن مسلح را با اطمینان از ایمنی و کارایی طراحی و اجرا کنند. یکی از مباحث مهم در این آیین‌نامه، استفاده از وصله‌های مکانیکی یا کوپلرها برای اتصال میلگردها است. در این مقاله از سایت گروه صنعتی کوپلرسازان به تشریح و بررسی مفاد آیین‌نامه های مختلف از جمله ACI318 در مورد استفاده از کوپلرها می‌پردازیم.

مشتریان محترم می توانند برای خرید کوپلر استاندارد ، خرید دستگاه رزوه زن میلگرد و استفاده از خدمات رزوه زنی میلگرد با کارشناسان کوپلرسازان بزرگترین تولید کننده انواع کوپلر میلگرد در ایران تماس بگیرند.

آیین نامه بتن ایران

آیین‌نامه بتن ایران (آبا) ضوابط مشخصی برای استفاده از وصله‌های مکانیکی یا کوپلرها در سازه‌های بتنی تعیین کرده است. این وصله‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
دسته ۱: وصله‌های مکانیکی که نیروی انتقالی در آن‌ها از طریق غلاف اتکایی، کوپلر، غلاف کوپل کننده و موارد مشابه انجام می‌شود.
دسته ۲: وصله‌های مکانیکی که می‌توانند مقاومت گسیختگی کششی اسمی میلگردهای وصله شده را تحمل کنند.

ضوابط استفاده

وصله‌های مکانیکی دسته ۱ نباید در فاصله‌ای کمتر از دو برابر ارتفاع مقطع عضو از تیر یا ستون یا در مقاطع بحرانی که احتمال تسلیم آرماتورها وجود دارد، قرار گیرند. برای میلگردهای با رده S400 و S420 و تیرهای پیش‌ساخته نشده، استفاده از وصله‌های دسته ۲ در هر نقطه مجاز است. در مورد میلگردهای با رده‌های دیگر، باید شرایط وصله‌های دسته ۱ رعایت شوند.

محدودیت‌ها

برای میلگردهای با رده‌های بالاتر از S400 و S420، استفاده از وصله‌های مکانیکی برای انتقال نیرو مجاز نیست. اثر افزایش ابعاد میلگرد ناشی از وصله مکانیکی باید در طراحی پوشش بتنی کافی مورد توجه قرار گیرد.

مقاومت وصله‌ها

وصله‌های مکانیکی باید در کشش و فشار دارای حداقل مقاومت برابر با ۱.۲۵ برابر نیروی طراحی باشند تا ایمنی و کارایی سازه تضمین شود. با رعایت این نکات، می‌توان اطمینان حاصل کرد که وصله‌های مکانیکی به درستی و با ایمنی کافی در سازه‌های بتنی استفاده می‌شوند.

آیین نامه IBC 2006

آیین‌نامه بین‌المللی ساختمان IBC 2006 یکی از مهم‌ترین آیین‌نامه‌ها برای طراحی و ساخت سازه‌های ساختمانی است. این آیین‌نامه شامل مقرراتی برای استفاده از اتصالات مکانیکی در میلگردهای سازه‌های بتنی نیز می‌باشد. در زیر ضوابط مربوط به اتصالات مکانیکی در آیین‌نامه IBC 2006 به تفصیل بررسی شده است:

ضوابط عمومی استانداردها و مقررات مرتبط

اتصالات مکانیکی باید مطابق با استانداردهای معتبر مانند ASTM تولید و آزمایش شوند. اتصالات مکانیکی باید با الزامات فصل 19 آیین‌نامه IBC که به طراحی و اجرای بتن آرمه اختصاص دارد، مطابقت داشته باشند.

دسته‌بندی اتصالات مکانیکی

نوع 1:این نوع اتصالات مکانیکی باید توانایی انتقال نیروی کششی برابر با 1.25 برابر مقاومت تسلیم میلگرد (fy) را داشته باشند. استفاده از این اتصالات در نواحی با خطر زلزله کم و متوسط مجاز است.

نوع 2:این نوع اتصالات باید بتوانند نیروی کششی معادل 1.6 برابر مقاومت تسلیم میلگرد (fy) یا 0.95 برابر مقاومت نهایی (fu) میلگرد، هر کدام که کمتر باشد، را تحمل کنند. این اتصالات برای استفاده در نواحی با خطر زلزله بالا و همچنین در مناطق بحرانی سازه که احتمال تسلیم آرماتورها وجود دارد، توصیه می‌شوند.

الزامات نصب و اجرا

فاصله‌گذاری:
اتصالات مکانیکی نباید در فاصله‌ای کمتر از دو برابر ارتفاع مقطع عضو از تیر یا ستون یا در مقاطع بحرانی که احتمال تسلیم آرماتورها وجود دارد، قرار گیرند. برای میلگردهای با رده‌های بالاتر از S400 و S420، استفاده از اتصالات مکانیکی باید به دقت مورد ارزیابی قرار گیرد.
کیفیت و کنترل:
تمامی اتصالات مکانیکی باید تحت کنترل کیفیت دقیق قرار گیرند و آزمایش‌های لازم برای اطمینان از عملکرد صحیح آن‌ها انجام شود.اتصالات باید به طور دوره‌ای بازرسی شوند تا هر گونه خرابی یا کاهش عملکرد شناسایی و رفع شود.

آزمایش‌ها و کنترل کیفیت

آزمایش کششی:اتصالات مکانیکی باید تحت آزمایش‌های کششی قرار گیرند تا اطمینان حاصل شود که می‌توانند نیروی کششی مورد نیاز را انتقال دهند. نتایج آزمایش‌ها باید با استانداردهای ASTM و الزامات آیین‌نامه IBC مطابقت داشته باشد.
آزمایش‌های اضافی:بسته به شرایط پروژه، ممکن است نیاز به آزمایش‌های اضافی مانند آزمایش خمشی و آزمایش‌های چرخه‌ای برای بررسی دوام و عملکرد اتصالات باشد.

آیین نامه UBC 97

آیین‌نامه ساختمانی یکنواخت (Uniform Building Code) یا UBC 97 که در سال 1997 تدوین شده است، یکی از آیین‌نامه‌های مرجع برای طراحی و اجرای سازه‌ها در ایالات متحده است. این آیین‌نامه شامل ضوابطی برای استفاده از کوپلرها و اتصالات مکانیکی در میلگردهای سازه‌های بتنی می‌باشد. در زیر به بررسی این ضوابط می‌پردازیم:
آیین‌نامه ساختمانی یکنواخت (UBC97) اتصالات مکانیکی را به دو دسته کلی تقسیم‌بندی می‌کند:
تیپ 1:اتصالات مکانیکی که پس از آزمایش کشش، مقاومتی برابر با 1.25 برابر مقاومت تسلیم (fy) میلگرد داشته باشند، به عنوان اتصالات تیپ 1 شناخته می‌شوند.
تیپ 2:این دسته از اتصالات باید پس از آزمایش کشش، به مقاومتی معادل 1.6 برابر مقاومت تسلیم (fy) میلگرد یا 0.95 برابر مقاومت نهایی (fu) میلگرد (هر کدام که کمتر باشد) دست یابند.

کاربردهای کوپلرها بر اساس تیپ

تیپ 1: مناطق کم زلزله؛ استفاده از اتصالات تیپ 1 در تمامی نقاط سازه مجاز است.
مناطق زلزله‌خیز: در این مناطق، استفاده از اتصالات تیپ 1 تنها در فواصل مشخص (d= عمق مقطع) از محل تشکیل مفصل پلاستیک مجاز است. همچنین استفاده از این اتصالات در داخل گره‌های اتصال مجاز نیست.
تیپ 2: اتصالات تیپ 2 به دلیل مقاومت بالاتری که نسبت به تیپ 1 دارند، در تمامی نقاط سازه و در هر منطقه لرزه‌ای قابل استفاده هستند.
در نهایت آیین‌نامه UBC97 برای تضمین ایمنی و عملکرد سازه‌های بتنی، ضوابط دقیقی برای استفاده از اتصالات مکانیکی شامل تقسیم‌بندی اتصالات به دو تیپ با مقاومت‌های متفاوت و تعیین محدوده‌های استفاده از آن‌ها در مناطق با خطر زلزله تعیین کرده است. رعایت این ضوابط به افزایش ایمنی و دوام سازه‌ها در شرایط مختلف کمک می‌کند.

آیین‌نامه ACI 318

کوپلرها در آیین‌نامه ACI318 به عنوان اتصالات مکانیکی معرفی می‌شوند که برای اتصال دو قطعه میلگرد به یکدیگر مورد استفاده قرار می گیرند. هدف اصلی استفاده از کوپلرها، انتقال نیرو و تنش بین میلگردها به گونه‌ای است که پیوستگی سازه‌ای حفظ شود و نقاط اتصال از نظر مقاومت و ایمنی دچار ضعف نشوند.

شرایط استفاده از کوپلرها در ACI318

آیین‌نامه ACI318 شرایط مشخصی را برای استفاده از کوپلرها تعیین کرده است تا اطمینان حاصل شود که این اتصالات به درستی و با کارایی لازم عمل می‌کنند. برخی از این شرایط عبارتند از:
آزمایش‌های مکانیکی: کوپلرها باید تحت آزمایش‌های مکانیکی قرار گیرند و مقاومت و کارایی آن‌ها تأیید شود. این آزمایش‌ها شامل آزمایش‌های کششی، فشاری و خمشی می‌شود که در شرایط مختلف انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که کوپلرها می‌توانند نیروهای وارده را تحمل کنند.
مواد مورد استفاده: مواد مورد استفاده در ساخت کوپلرها باید با استانداردهای تعیین شده در آیین نامه مطابقت داشته باشند. این مواد باید دارای مقاومت بالا و دوام کافی باشند تا در طول عمر سازه، اتصالات به درستی عمل کنند.
نحوه نصب: نصب کوپلرها باید به دقت و بر اساس دستورالعمل‌های تعیین شده انجام شود. هرگونه نقص در نصب می‌تواند منجر به کاهش کارایی اتصال و ایجاد خطرات ایمنی شود.

آزمایشات کشش برای استفاده از کوپلرها

استفاده از کوپلرها در هر پروژه ساختمانی نیازمند انجام آزمایشات کافی، به خصوص آزمایش کشش میلگرد وصله شده است. برای بهره‌برداری از این محصول، قبل از استفاده در سازه باید حداقل سه نمونه آزمایش کشش انجام شود. همچنین، در طول اجرای پروژه، به ازای هر 500 عدد کوپلر، حداقل یک نمونه آزمایش کشش میلگرد وصله شده مطابق با استاندارد ASTM1034/A1034M تحت نظارت مشاور پروژه می بایست انجام شود تا اطمینان لازم از عملکرد صحیح کوپلر حاصل گردد. برای پروژه‌های خاص و با توجه به اهمیت آن‌ها، توصیه می‌شود تعداد نمونه‌گیری‌ها برای آزمایش کشش به حداقل یک مورد به ازای هر 50 عدد اتصال کاهش یابد. مشخصات نمونه‌های آزمایش شده باید دقیقاً مطابق با نمونه‌های مورد استفاده در پروژه باشند.

ضوابط آیین‌نامه‌های بین‌المللی برای کوپلرهای نوع ۱ و ۲

آیین‌نامه ACI318 استفاده از وصله‌های مکانیکی را با رعایت محدودیت‌های بند 12-1-3-2 در تمامی بخش‌های سازه بتن مجاز می‌داند. بر اساس این بند، وصله‌های مکانیکی میلگردها باید در کشش و فشار دارای مقاومت حداقل برابر 1.25 برابر Abfy باشند.این آیین‌نامه، وصله‌های مکانیکی را به دو دسته نوع 1 و نوع 2 تقسیم می‌کند. وصله‌های مکانیکی نوع 1 تنها ضوابط بند 12-1-3-2 را برآورده می‌کنند، اما وصله‌های مکانیکی نوع 2 علاوه بر برآورده کردن این ضوابط، حداقل مقاومت معادل مقاومت کششی میلگرد را نیز تأمین می‌کنند. استفاده از وصله‌های نوع 1 در نواحی مستعد تشکیل مفصل پلاستیک (به فاصله دو برابر ارتفاع مقطع از ابتدای تیر و ستون) ممنوع است، اما وصله‌های مکانیکی نوع 2 می‌توانند در تمامی نقاط سازه استفاده شوند.

الزامات طراحی و ضوابط اجرا

همانطور که عنوان شد آیین‌نامه ACI318 الزاماتی را برای طراحی و اجرای وصله‌های مکانیکی تعیین کرده است که باید در تمامی مراحل پروژه رعایت شود:
طراحی: در مرحله طراحی، مهندس باید اطمینان حاصل کند که استفاده از کوپلرها به درستی محاسبه و برنامه‌ریزی شده است. این مرحله شامل انتخاب نوع مناسب کوپلر، محاسبه نیروهای وارده و اطمینان از تطابق با سایر اجزای سازه است.
اجرای صحیح: در مرحله اجرا، نصب کوپلرها باید با دقت و بر اساس دستورالعمل‌های تولیدکننده انجام شود. هرگونه انحراف از دستورالعمل‌ها ممکن است منجر به کاهش کارایی اتصال شود.
کنترل کیفیت: پس از نصب، باید کنترل‌های کیفی از جمله بازرسی‌های بصری و آزمایش‌های مکانیکی، انجام شود و اطمینان حاصل گردد که اتصالات به درستی و با کارایی لازم عمل می‌کنند.

طبق ACI318 مزایای استفاده از کوپلر چیست؟

استفاده از کوپلرها بر اساس مفاد آیین نامه ACI318 مزایای زیادی دارد. به عنوان مثال استفاده از کوپلرها به طور قابل توجهی سرعت نصب میلگردها را افزایش می دهد و کارایی کلی پروژه را بهبود می بخشد. در نتیجه با کاهش زمان نصب و نیاز به نیروی کار کمتر، هزینه‌های کلی پروژه کاهش می‌یابد. همچنین نصب صحیح و استفاده از کوپلرهای استاندارد، ایمنی سازه را افزایش داده و خطرات ناشی از نقص‌های اجرایی را کاهش می دهد.

تمام محصولات کوپلرسازان دارای نشان استاندارد ملی ایران، تاییدیه مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، گواهی تایید فنی وزارت نفت، گواهی HSE-MS ، ISO 14001 و ISO 9001 می باشد.

آیین‌نامه CSA A23

آیین‌نامه CSA A23 یکی از استانداردهای اصلی کانادا در زمینه طراحی و ساخت سازه‌های بتن مسلح است که توسط انجمن استانداردهای کانادا (Canadian Standards Association) تدوین شده است. این آیین‌نامه شامل مجموعه‌ای از ضوابط و مقررات برای اطمینان از ایمنی، دوام و کارایی سازه‌های بتنی است. یکی از بخش‌های مهم این آیین‌نامه، ضوابط مربوط به استفاده از وصله‌های مکانیکی یا کوپلرها برای اتصال میلگردها می‌باشد.

ضوابط آیین‌نامه CSA A23 برای کوپلرها

ضوابط آیین‌نامه CSA A23 در مورد وصله‌های مکانیکی مشابه آیین نامه ACI318 است، با این تفاوت که در این آیین‌نامه، مقاومت حداقل وصله‌های مکانیکی 1.25 برابر استحکام تسلیم اسمی و 1.1 برابر استحکام نهایی میلگرد ذکر شده است.این آیین‌نامه‌ها تأکید دارند که استفاده از وصله‌های مکانیکی نوع 2، به خصوص در نواحی اتصال شکل‌پذیر در سازه‌های قاب خمشی ویژه پیش‌ساخته، به عنوان اصلی‌ترین روش اتصال میلگردها در موارد ویژه توصیه می‌شود.
طبق این آیین نامه نصب وصله‌های مکانیکی باید بر اساس دستورالعمل‌های تولیدکننده و تحت نظارت مشاور پروژه انجام شود. هرگونه نقص در نصب می‌تواند به کاهش کارایی اتصال و ایجاد خطرات ایمنی منجر شود.

پس از نصب، باید کنترل‌های کیفی انجام شود تا اطمینان حاصل گردد که وصله‌های مکانیکی به درستی عمل می‌کنند و مطابق با استانداردهای تعیین شده هستند. همچنین آیین نامه CSA A23 به استفاده از وصله‌های مکانیکی نوع 2 به‌خصوص در نواحی اتصال شکل‌پذیر در سازه‌های قاب خمشی ویژه پیش‌ساخته تأکید دارد. این نوع وصله‌ها به عنوان اصلی‌ترین روش اتصال میلگردها در موارد ویژه توصیه می‌شوند.

کوپلرسازان به تمام ضوابط متعهد است

آیین‌نامه های بین المللی از جمله ACI318 با تشریح کامل و جامع شرایط و الزامات استفاده از وصله‌های مکانیکی یا کوپلرها، به کمک مهندسان و صنعتگران آمده است. با این هدف که اتصالات به صورت ایمن و کارآمد در پروژه‌های سازه‌ای استفاده کنند. رعایت مفاد این آیین‌نامه می‌تواند به بهبود کیفیت و ایمنی سازه‌ها، کاهش هزینه‌ها و افزایش کارایی کلی پروژه‌ها منجر شود. بنابراین، توجه به جزئیات و رعایت دستورالعمل‌های ACI318 در استفاده از کوپلرها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

برای خرید کوپلر، خرید دستگاه رزوه زن میلگرد، خرید آچار کوپلر و استفاده از خدمات اتصالات مکانیکی از جمله رزوه زن میلگرد در محل یا کارخانه همین الان با کارشناسان کوپلرسازان تماس بگیرید.