تعریف کوپلر

یک قطعه مکانیکی با رزوه های داخلی است که باعث اتصال دو میلگرد کوتاهتر و ایجاد یک میلگرد با طول بلندتر میشود که خواص میلگرد واحد را داشته باشد.

باید گفت کوپلرها قطعات مکانیکی برای اتصالات دو آرماتور در امتداد هم یا در خمش های ۹۰ درجه می باشند که جنس سخت و مقاومت بالایی دارند. با توجه به اینکه به طور خاص ما در خصوص کوپلر میلگرد صحبت می کنیم باید گفت :یکی از مهم ترین المان های اصلی جهت بالا بردن استحکام ساختمان ها، استفاده از میلگرد می باشد. در واقع مهم نیست که اسکلت ساختمان شما فلزی باشد یا بتنی، چرا که در اصل آرماتور نقش اصلی را در بدنه ساختمان ها ایفا می کند و از کوپلر میلگرد در جهت محکم قرار دادن میلگرد ها در کنار هم استفاده می کنند.

موارد منع استفاده از وصله پوششی

• مطابق بند 9-21-4-1-2 مبحث نهم، وصله پوششی تنها در مورد میلگردهای با قطر کمتر یا مساوی 34 میلی‌متر مجاز می‌باشد و برای میلگرد با قطر 36 میلی‌متر و بالاتر استفاده از وصله مکانیکی و یا جوشی الزامی است.

• در صورتیکه فواصل آرماتورها به ترتیبی باشند که امکان استفاده از وصله پوششی وجود نداشته باشد، باید از وصله مکانیکی استفاده کرد. در این خصوص می‌توان به ستون‌های بتنی سنگین اشاره کرد که در آن‌ها مقدار زیادی آرماتور سایز بالا مورداستفاده قرار می‌گیرد.

3 – استفاده از وصله پوششی در قطعات صرفا کششی مجاز نمیباشد.

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

4- استفاده از وصله پوششی در محدوه بحرانی و مفاصل پلاستیک مجاز نیست:

مزایای استفاده از وصله های مکانیکی

1- در وصله پوششی عامل انتقال بار میان دو آرماتور، وجود بتن محصورکننده در اطراف آن‌ها است و در صورت صدمه دیدن بتن وصله پوششی عمل نخواهد نمود ولی در وصله مکانیکی انتقال بار وابسته به بتن نیست که این ویژگی باعث تأمین مقاومت وصله در تمامی شرایط باربری سازه خواهد شد.

2- قابلیت اعتماد به اتصالات مکانیکی بسیار بیشتر از اتصال پوششی می‌باشد. چراکه طبق آیین‌نامه ACI و مبحث 9 بتن ایران، میزان استحکام یک اتصال مکانیکی حداقل 25% بیشتر از استحکام طراحی برای اتصال پوششی در نظر گرفته‌ شده است.

3-  امکان وصله آرماتورهای با قطر بالا در سازه‌های بتنی سنگین

با توجه به منع آیین نامه بابت عدم امکان استفاده از وصله پوششی برای میلگرد با سایز 34 میلی متر به بالا

4-آرایش منظم و فاصله بیشتر میان آرماتورها در ناحیه وصله و درنتیجه ایجاد فضای مناسب برای بتن‌ریزی مطلوب.

5-  عدم افزایش نسبت آرماتور در محل وصله و امکان استفاده از حداکثر نسبت آرماتور در ظرفیت مقطع ستون بتن‌آرمه، کاهش بعد ستون و افزایش شکل‌پذیری مقطع در محل وصله

6-   امتداد هم قرار گرفتن آرماتورها و حذف عملیات خم یک‌به‌شش آرماتور در محل وصله (خم S شکل) و درنتیجه انتقال نیرو به‌طور مستقیم و بدون خروج از مرکزیت.

7- مشارکت کامل میلگردهای وصله در هنگام زلزله تا محدوده غیر خطی در وصله های مکانیکی بر خلاف وصله های پوششی

8. When members may be subjected to inelastic deformations

due to earthquake. Strength capacities established

in ACI 318 are higher for mechanical splices than for lap

splices. Lap splices may not be reliable under conditions of

cyclic loading into the inelastic range. Type 2 mechanical

splices are qualified by tests to sustain inelastic reinforcing

bar strain excursions

در حالیکه در شرایط خاص استفاده از وصله های مکانیکی در ناحیه بحرانی امکان پذیر است.

9- امکان طراحی بهینه به دلیل کاهش مقاطع بتنی و کاهش وزن سازه

10-  توجیه اقتصادی استفاده از وصله های مکانیکی نسبت به وصله پوششی

معایب استفاده از وصله های مکانیکی

1- زمان بر بودن نسبت به وصله پوششی به دلیل نیاز به رزوه میلگرد و زمان بستن کوپلر

2- نیاز به تجهیزات بیشتر جهت رزوه میلگرد

انواع مختلف کوپلرها

1- کوپلر با رزوه های موازی (Parallel Thread Couplers)

متداولترین و پرمصرفترین نوع کوپلر میباشد.

نام دیگر آن کوپلر استاندارد میباشد.

به دلیلی راحتی اجرا و هزینه کمتر بسیار پر کاربرد میباشد.

2- کوپلر پیچی

از این کوپلر بیشتر جهت پروژه های ترمیم استفاده میگردد.

در مواردی که به دلیل تغییر نقشه یا اشتباه تیم اجرایی، طول وصله اورلپ رعایت نشده باشد، از این نوع کوپلر میتوان استفاده کرد.

• عدم نیاز به رزوه میلگرد
• هزینه بالا

3- کوپلر پر شونده با گروت

اغلب در مقاطع پیش ساخته استفاده میشود.

در گذشته بیشتر از این نوع کوپلر استفاده میشد.

انواع مختلف رزوه میلگرد

1- رزوه موازی استاندارد

در این نوع رزوه، ابتدا آج میلگرد برداشته میشود، سپس با استفاده از 3 عدد غلتک رولینگ، میلگرد رزوه میگردد

2-  رزوه موازی به روش Upset

در این نوع رزوه، ابتدا آج میلگرد برداشته میشود، سپس با استفاده از دستگاه مخصوص و به روش فورج سرد، قطر محل رزوه افرایش یافته، سپس رزوه رولینگ انجام میگردد.

2-  رزوه مخروطی(Tapered thread)

در گذشته بیشتر از این رزوه استفاده میشده است. به دلیل کاهش زیاد سطح مقطع میلگرد در محل رزوه در حال حاضر کمتر استفاده میشود.

انواع کوپلر های متداول

1-  کوپلر استاندارد

یکی از متداول‌ترین نوع کوپلر، کوپلر استاندارد می‌باشد. این نوع کوپلرها برای آرماتورهایی با سایز یکسان و در حالتی که یکی از آرماتورها امکان چرخش داشته باشند، مورداستفاده قرار می‌گیرند. رزوه‌های داخلی هر دو طرف این نوع کوپلر راست‌گرد می‌باشد و می‌بایست هر یک از آرماتورها  از هر طرف تا نیمه کوپلر، به‌طور کامل بسته شوند.

2-  کوپلر با رزوه چپ و راست

این نوع کوپلر در محلی مورداستفاده قرار می‌گیرد که هیچ‌یک از آرماتورها امکان چرخش نداشته باشند. رزوه داخلی کوپلر ازیک‌طرف راست‌گرد و از طرف دیگر چپ‌گرد می‌باشد. همچنین رزوه‌های ایجادشده در انتهای دو آرماتور یکی راست‌گرد و دیگری چپ‌گرد می‌باشند. با چرخاندن کوپلر رزوه‌های دو آرماتور با کوپلر درگیر شده و در ادامه رزوه‌ها تا انتها درون  کوپلر بسته خواهند شد.

3-  کوپلر تبدیل

این کوپلر با داشتن دو سایز متفاوت در دو طرف امکان اتصال دو آرماتور با قطرهای متفاوت را فراهم می‌آورد.

4-  کوپلر انتهایی

این کوپلر جایگزین خم انتهای آرماتور می‌گردد و به لحاظ شکل و ابعاد، کاهش تراکم آرماتور را مخصوصاً در اتصال تیر به ستون فراهم می‌نماید. این کوپلر در تمامی قسمت‌های سازه قابل‌استفاده می‌باشد و تحمل نیرو توسط این کوپلر بر مبنای تئوری مخروط برش در بتن صورت می‌گیرد. نسبت سطح مفید این کوپلر به سطح مقطع آرماتور مصرفی 4 برابر در نظر گرفته‌شده است.

• قطر خارجی کوپلر انتهایی باید=2.24  برابر قطر میلگرد باشد.
• به عنوان مثال قطر خارجی کوپلر انتهایی سایز 25 باید حداقل 56 میلی متر باشد.

5-  کوپلر جوشی

گاهی در ساخت یک سازه فلزی نیاز است که یک ارماتور به قسمت فلزی متصل شود، در این مواقع از کوپلر جوشی سازه استفاده می‌شود که یکی از انواع کوپلر است. کوپلر جوشی سازه به اسکلت ساختمان جوش داده می‌شود و آرماتور رزوه شده به آن بسته می‌شود.

جنس کوپلرهای مورد استفاده

جنس کوپلرهای مورد استفاده در ایران به تبعیت از دیگر کشورها فولاد آلیاژی CK45 میباشد.