وصله میلگرد

وصله میلگرد در اجرای ساختمان‌های با اسکلت بتنی و فونداسیون‌های بتنی یکی از چالش‌های رایج در فرایند ساخت است. به دلیل محدودیت‌های اجرایی و طول محدود میلگردها، در بسیاری از موارد امکان استفاده از میلگردهای طولانی‌تر وجود ندارد. طول استاندارد هر شاخه میلگرد 12 متر است و در صورتی که نیاز به میلگردهای بلندتر باشد، نمی‌توان از یک میلگرد به تنهایی از ابتدای عضو بتنی تا انتهای آن استفاده کرد. در این شرایط، برای تأمین طول مورد نیاز، باید از چند میلگرد به صورت متوالی و با استفاده از روش وصله بهره برد.

این میلگردهای متوالی که به دنبال هم قرار می‌گیرند، باید توانایی انتقال بارهای وارده به عضو بتنی را داشته باشند. از این رو، ضروری است که میلگردها به درستی و با رعایت اصول فنی به یکدیگر وصل شوند تا انتقال بار میان آن‌ها به شکلی ایمن و مؤثر انجام پذیرد. در غیر این صورت، ممکن است مشکلاتی نظیر کاهش مقاومت و افت کارایی در سازه به وجود آید.

فرایند وصله میلگردها به‌منظور انتقال بار از میلگرد به میلگرد دیگر به روش‌های مختلفی انجام می‌شود که معمولاً شامل استفاده از وصله‌های پوششی، اتکایی، جوشکاری یا استفاده از وصله‌های مکانیکی می‌باشد. این روش‌ها باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که مقاومت و یکپارچگی سازه حفظ شود و بارهای وارده به طور مناسب منتقل گردد. به همین دلیل، رعایت استانداردها و اصول فنی در اجرای وصله میلگردها از اهمیت بالایی برخوردار است.

مطابق بند 9-21-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش سال 1399، وصله میلگردها به چهار روش زیر مجاز است:

1. وصله پوششی(اورلپ): در این روش، دو میلگرد با استفاده از پوشش بتنی به یکدیگر متصل می‌شوند. این وصله معمولاً برای اتصال میلگردهای با قطر کوچک یا در مواردی که نیازی به تحمل بار زیاد نیست، استفاده می‌شود.
2. وصله اتکایی: این نوع وصله زمانی استفاده می‌شود که میلگردها به گونه‌ای در کنار یکدیگر قرار گیرند که با تکیه بر فشار و اصطکاک موجود، بار به میلگرد بعدی منتقل شود. این روش بیشتر در مواردی که محدودیت‌های اجرایی وجود دارد، به‌کار می‌رود.
3. وصله جوشی (فورجینگ): در این روش، دو میلگرد با استفاده از جوش به یکدیگر متصل می‌شوند. وصله جوشی برای میلگردهایی که نیاز به اتصال قوی و پایدار دارند، به‌ویژه در مقاطع نازک یا بارگذاری‌های بالا، استفاده می‌شود.
4. وصله مکانیکی(کوپلینگ): در این روش، میلگردها با استفاده از اتصالات مکانیکی خاص به هم متصل می‌شوند. این اتصالات معمولاً از پیچ و مهره یا سایر قطعات مشابه تشکیل شده‌اند که برای تامین اتصال قوی و قابل اطمینان مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در هر یک از این روش‌ها، رعایت اصول فنی و اجرایی اهمیت بالایی دارد تا اطمینان حاصل شود که انتقال بار به‌طور صحیح و ایمن انجام می‌شود و ساختار سازه به درستی کار می‌کند.

1-وصله پوششی

که به آن اورلپ (Overlap) نیز گفته می‌شود، به معنای قرار دادن طول مشخصی از دو میلگرد به‌صورت همپوشان است تا بار از یک میلگرد به میلگرد دیگر منتقل شود. این روش در واقع یک تکنیک اتصال میلگردها به یکدیگر است که به طور معمول، طول همپوشانی میلگردها به قطر آن‌ها بستگی دارد. به این طول همپوشانی، “طول وصله” یا “طول اورلپ” گفته می‌شود.

وصله پوششی خود به دو نوع تماسی و غیر تماسی تقسیم می‌شود.

وصله پوششی تماسی: در این وصله دو میلگرد به‌طور کامل در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و بار از طریق تماس مستقیم میلگردها منتقل می‌شود.

وصله پوششی غیر تماسی: در این نوع وصله فاصله‌ای بین میلگردها وجود دارد و بار از طریق مکانیسم‌های دیگر، مانند فشار و اصطکاک در میان میلگردها، منتقل می‌شود.

محدودیت های کاربرد وصله پوششی تماسی و غیرتماسی: استفاده از وصله پوششی غیر تماسی، به ویژه در اعضای خمشی، با محدودیت‌هایی قرار دارد. طبق مقررات، این نوع وصله تنها زمانی مجاز است که فاصله عرضی مرکز به مرکز میلگردهای وصله‌شده از حداقل فاصله‌های مشخص‌شده مانند یک‌پنجم طول وصله یا 150 میلیمتر بیشتر نباشد.

استفاده از وصله پوششی در میلگردهایی با قطر بزرگتر از 34 میلیمتر به‌طور کلی مجاز نیست. با این حال، در شرایط خاص و در تنش‌های فشاری، امکان استفاده از وصله پوششی برای میلگردهایی با قطر حداکثر 42 میلیمتر به میلگردهای با قطر 34 میلیمتر و کمتر وجود دارد، ولی این استفاده نیازمند رعایت ضوابط خاصی است.

در مجموع، استفاده از وصله پوششی یکی از روش‌های متداول برای اتصال میلگردها در سازه‌های بتنی است، اما این روش باید با دقت و طبق ضوابط مشخص اجرا شود تا از انتقال صحیح بار و حفظ ایمنی سازه اطمینان حاصل گردد. برای میلگردهای با قطر بزرگتر و در شرایط خاص، لازم است از سایر روش‌های وصله مانند وصله جوشی یا مکانیکی استفاده شود تا عملکرد سازه در برابر بارهای وارده بهینه باشد.

این روش، با توجه به ویژگی‌های خود و محدودیت‌های اجرایی، می‌تواند یکی از راه‌حل‌های اقتصادی و کارآمد در اجرای سازه‌های بتنی باشد، به شرط آنکه تمامی استانداردها و مقررات ملی ساختمان رعایت شوند.

2-وصله اتکایی

 یکی از روش‌های متداول برای اتصال میلگردها در سازه‌های بتنی است که به‌صورت قرار دادن یا تکیه دادن دو میلگرد بر روی یکدیگر به صورت سر به سر انجام می‌شود. این نوع وصله عمدتاً برای مواردی مناسب است که میلگردها تحت بارهای کششی قرار ندارند، زیرا در چنین حالتی، امکان انتقال بار از میلگرد به میلگرد دیگر به‌صورت مؤثر وجود ندارد. به عبارت دیگر، وصله اتکایی تنها برای میلگردهایی که در معرض تنش فشاری قرار دارند، مجاز است.

در وصله اتکایی، باید اطمینان حاصل شود که میلگردها به‌طور صحیح و با دقت در کنار یکدیگر قرار گرفته و از هرگونه حرکت یا جابه‌جایی غیرمجاز جلوگیری شود. برای این منظور، میلگردهای وصله‌شده باید به روش مناسبی هم‌محور نگه‌داشته شوند تا از انتقال صحیح بار در سازه اطمینان حاصل گردد. این نوع وصله تنها در اعضای بتنی مجاز است که دارای خاموت بسته، تنگ، دورپیچ یا دورگیر هستند تا از پایداری و استحکام وصله مطمئن شویم.

وصله اتکایی معمولاً برای میلگردهای بزرگتر و در شرایطی که نیاز به اتصال مستقیم و سریع میلگردها وجود دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش به دلیل سادگی و قابلیت اجرایی بالا، در بسیاری از پروژه‌های عمرانی و ساخت‌وساز کاربرد دارد، اما باید توجه داشت که محدودیت‌های آن در بارهای کششی باید به دقت رعایت شود.

در نهایت، برای حصول اطمینان از عملکرد صحیح وصله اتکایی، باید به استانداردها و ضوابط فنی مربوط به این نوع اتصال دقت کامل داشت تا سازه از نظر ایمنی و پایداری دچار مشکلات نشود. رعایت این اصول در اجرای صحیح وصله‌ها به‌ویژه در تنش‌های فشاری اهمیت ویژه‌ای دارد و به تقویت ساختار سازه کمک می‌کند.

وصله جوشی و مکانیکی: این نوع وصله یکی از روش‌های رایج و مؤثر در اتصال میلگردها در سازه‌های بتنی است. این وصله عمدتاً برای میلگردهایی با قطر 20 میلیمتر و بالاتر توصیه می‌شود. استفاده از وصله‌های جوشی یا مکانیکی برای میلگردهای با قطر کوچکتر از 20 میلیمتر به دلایل اقتصادی معمولاً مقرون به صرفه نیست، چرا که هزینه اجرای این نوع وصله‌ها بیشتر از هزینه وصله‌های پوششی (اورلپ) برای میلگردهای کوچکتر از 20 میلیمتر است. در نتیجه، یکی از عوامل موثر در انتخاب این روش‌ها، مسائل اقتصادی و تلاش برای کاهش هزینه تمام‌شده پروژه است.

علاوه بر این، در مواردی که نیاز به استفاده از حداکثر سطح مقطع میلگرد در یک عضو بتنی وجود دارد، طراح سازه ممکن است استفاده از وصله‌های جوشی یا مکانیکی را ترجیح دهد. این کار به منظور جلوگیری از ازدحام و تراکم بیش از حد میلگردها در ناحیه اتصال، به ویژه در مراحل بتن‌ریزی، انجام می‌شود.

3-وصله جوشی

وصله جوشی معمولاً به دو روش فورجینگ و جوشکاری مستقیم انجام می‌شود:

1. جوشکاری مستقیم: این روش بیشتر برای میلگردهایی با قطر زیاد استفاده می‌شود و در آن، دو میلگرد به صورت سر به سر به یکدیگر متصل می‌شوند. جوش نفوذی ارجحیت دارد زیرا اتصال مقاوم و پایدار به‌وجود می‌آورد. لازم به ذکر است که در این روش باید الزامات مربوط به اتصالات جوشی طبق مبحث دهم مقررات ملی ساختمان رعایت شود.
2. فورجینگ: در این روش، دو میلگرد که قرار است وصله شوند، به صورت سر به سر قرار می‌گیرند و با اعمال حرارت مستقیم شعله به قسمت اتصال میلگردها، آن‌ها ذوب می‌شوند. همزمان، با استفاده از یک جک مخصوص فشار داده می‌شوند تا قسمت‌های مذاب به داخل یکدیگر فرو رفته و ترکیب شوند. پس از سرد شدن، اتصال دائمی بین میلگردها برقرار می‌شود. این روش به دلیل استفاده از حرارت و فشار، باعث ایجاد اتصالی مقاوم می‌شود.

4-وصله مکانیکی

در وصله‌های مکانیکی، انتقال بار از طریق غلاف‌های اتکایی، کوپرها یا غلاف‌های کوپل‌کننده انجام می‌گیرد. در ایران، استفاده از کوپلرها (Couplers)  در صنعت ساختمان بسیار رایج است. در این روش، بخشی از میلگردها با استفاده از دستگاه‌های مخصوص، رزوه‌دار می‌شوند و سپس با کمک کوپلر به یکدیگر متصل می‌شوند. این روش برای اتصال میلگردهایی که نیاز به انتقال بار زیاد دارند، مناسب است.

ملاحظات فنی و اجرایی وصله های جوشی و مکانیکی

یک نکته مهم در مورد وصله‌های جوشی و مکانیکی این است که در محل اتصال، قطر میلگرد افزایش می‌یابد. این افزایش قطر باید در طراحی به‌منظور تأمین پوشش بتنی کافی (کاور بتنی) بر روی میلگرد در نظر گرفته شود. علاوه بر این، وصله‌های جوشی و مکانیکی باید قادر به انتقال تنش حداقل برابر با 1.25 برابر تنش تسلیم میلگرد در کشش یا فشار باشند تا اطمینان حاصل شود که اتصال از نظر استحکام و مقاومت به بارهای وارده به درستی عمل می‌کند.

همچنین، برای میلگردهای مجاور که تحت بار کششی قرار دارند، باید وصله‌ها به صورت یک در میان و با حداقل 75 سانتیمتر فاصله از یکدیگر نصب شوند. این امر به‌منظور جلوگیری از تمرکز بیش از حد بار و آسیب به میلگردها ضروری است.

در نهایت، استفاده از وصله‌های جوشی و مکانیکی به دلیل مقاومت و قابلیت اطمینان بالا در اتصالات، می‌تواند گزینه مناسبی برای اتصال میلگردها در پروژه‌های بتنی با میلگردهای با قطر بزرگتر باشد، البته به شرط رعایت اصول فنی و مقررات ملی ساختمان.

5-جمع بندی:

به عنوان نکته اجرایی پایانی، باید اشاره کرد که در وصله‌های پوششی، به دلیل اینکه تنها لازم است طول مشخصی از میلگردها در کنار یکدیگر قرار گیرند، فرآیند اجرا و کنترل آن‌ها بسیار ساده‌تر و سریع‌تر است. این سادگی در اجرا باعث می‌شود که احتمال بروز خطا در این نوع وصله‌ها کمتر باشد و کنترل آن‌ها نسبتاً آسان باشد.

اما در وصله‌های جوشی و مکانیکی، به دلیل دخالت مستقیم نیروی انسانی در نحوه اجرای اتصال، امکان بروز خطا و نقص در این نوع وصله‌ها به مراتب بیشتر است. عواملی مانند حالت روحی فرد اجراکننده، حواس‌پرتی هنگام کار، خستگی، محل قرارگیری وصله، استفاده از ابزار مناسب، و حتی شرایط آب و هوایی می‌توانند تأثیر زیادی بر کیفیت اجرای این نوع وصله‌ها بگذارند. بنابراین، برای جلوگیری از هرگونه نقص و خطا، کنترل‌های سختگیرانه‌تری باید در این نوع وصله‌ها صورت گیرد. این کنترل‌ها باید توسط مهندس با دانش و تجربه کافی انجام شود تا از صحت و دقت اتصالات اطمینان حاصل گردد.

در نهایت، الزامات مربوط به محل وصله در اعضای مختلف ساختمان با اسکلت بتن آرمه در مطالب دیگری به تفصیل مورد بررسی قرار خواهد گرفت تا فرآیندهای اجرایی و طراحی به بهترین نحو ممکن انجام پذیرد و از ایمنی و کارایی سازه اطمینان حاصل شود.