روش وصله میلگرد؛ انواع اتصال آرماتور و میلگرد در صنعت و ساختمان

میلگردهای آجدار موجود در بازار به دو شکل شاخه و کلاف عرضه می‌شوند که هر کدام از این دو شکل دارای یک طول مشخص و استاندارد هستند. در زمان آرماتوربندی امکان استفاده از میلگردهای کلاف و شاخه‌ای در طول استاندارد کارخانه وجود ندارد و باید آن‌ها را برید. همچنین هنگام استفاده از آن‌ها در بتن برای اینکه بتوانند نیروهای کششی و فشاری را به‌طور پیوسته تحمل نماید، باید به یکدیگر وصله شوند. برای انتخاب نوع مناسب میلگرد شاخه‌ای یا کلاف، علاوه بر کیفیت، قیمت آن نیز در نظر گرفته می‌شود. عواملی همچون قیمت آهن، جنس، کیفیت و غیره روی قیمت میلگرد اثر می‌گذارند.

برای استحکام‌بخشی به سازه و اتصال صحیح میلگردها به یکدیگر، بایستی با انواع وصله میلگرد آشنا باشید. پرکاربردترین روش‌های اتصال میلگرد وصله پوششی، جوشی با قوس الکتریکی، کوپلر و فورجینگ هستند که در ادامه به توضیح هر کدام می‌پردازیم.

چرا وصله میلگردها مهم است؟

انتخاب یکی از انواع وصله میلگردها از مهم‌ترین مراحل ساخت‌وساز محسوب می‌گردد. انواع اتصالات با روی هم قرار دادن میلگردها و سیم‌پیچی آن‌ها به یکدیگر و لایه‌گذاری مجدد بتن روی آن‌ها انجام می‌شود. تمام این مراحل برای ایجاد اتصال صحیح و انتقال مناسب انواع بار و فشارهای مکانیکی مانند کشش، پیچش و خمش از یک میلگرد فولادی به دیگری صورت می‌پذیرد. 

انواع روش اتصال میلگرد

روش های وصله میلگرد یا انواع اتصال میلگرد به شیوه متخصصان عبارت است از:

• وصله مکانیکی
• وصله پوششی
• وصله جوشی با قوس الکتریکی
• وصله جوشی تحت فشار با گاز

برای انتخاب نوع مناسب وصله میلگرد، بایستی با انواع آن و کاربرد هر یک، آشنا باشید:

شکل وصله اتکایی، پوششی، مکانیکی و جوشی میلگرد

چطور نوع وصله میلگرد را انتخاب کنیم؟

انتخاب نوع وصله میلگردها یکی از مهم‌ترین مراحل ساخت‌وساز محسوب می‌گردد. انواع اتصالات با روی هم قرار دادن میلگردها و سیم‌پیچی آن‌ها به یکدیگر و لایه‌گذاری مجدد بتن روی آن‌ها انجام می‌شود. تمام این مراحل برای ایجاد اتصال صحیح و انتقال مناسب انواع بار و فشارهای مکانیکی مانند کشش، پیچش و خمش از یک میلگرد فولادی به دیگری صورت می‌پذیرد.

برای انتخاب نوع مناسب وصله میلگرد، بایستی با انواع آن و کاربرد هر یک، آشنا باشید:

1. وصله مکانیکی میلگرد

وصله مکانیکی میلگرد در موارد زیر به کار می‌رود:

1.  قطر میلگردها بالا بوده و امکان استفاده از وصله پوششی وجود نداشته باشد.

2.  فاصله میلگردها بسیار کم باشد.

3.  در بخش‌هایی مانند ستون‌ها که تحت تأثیر نیروی زیاد هستند و به مقدار زیادی میلگرد نیاز دارند.

4. برای میلگردهای پوشش‌دار با چسبندگی کم

5. طول میلگردهای انتظار حداقل ۳۰۵ میلی‌متر یا بیشتر باشد.

انواع وصله مکانیکی میلگرد:

1. وصله‌ مکانیکی فشاری

2. وصله مکانیکی کششی

3. وصله مکانیکی کششی و فشاری

محدودیت ها در روش وصله مکانیکی ممکن است کمی کار شما را سخت کند. به عنوان مثال یکی از این محدودیت ها این است که شما نمی‌توانید در فاصله‌ای دو ﺑﺮاﺑﺮ ارﺗﻔﺎع ﻋﻀﻮ از ﺑﺮ ﺗﻴﺮ و ﺳﺘﻮن در قاب‌های خمشی بتن آرمه وﻳﮋه استفاده کنید.

2. وصله پوششی میلگرد

به نظر شما وصله پوششی چیست؟ اساس عملکرد مرکب بتن و فولاد به پیوستگی کامل بین میلگرد مسلح‌کننده و بتن بستگی دارد. در وصله پوششی میلگرد پیوستگی مناسبی بین بتن و میلگرد به وجود می‌آید که می‌تواند انتقال نیرو را به‌خوبی انجام دهد. پیوستگی بین فولاد مسلح‌کننده و بتن در اثر این عوامل ایجاد می‌شود:

1. چسبندگی شیمیایی بین فولاد و بتن

2. اصطکاک بین سطح میلگرد و بتن اطراف آن

3. درگیر شدن برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌های میلگرد آجدار در بتن

4. مهار مکانیکی در انتهای میلگرد

وقتی میلگرد آجدار باشد، این آج با بتن درگیری مناسبی خواهد داشت و پیوستگی بهتری هم نتیجه می‌دهد. به همین دلیل اغلب آیین‌نامه‌ها استفاده از میلگردهای صاف را مگر در مواردی بسیار محدود ممنوع کرده‌اند.

آزمایش‌های تعیین تنش‌های پیوستگی و انتقال نیرو از میلگرد به بتن

1. آزمایش بیرون کشیدگی

2. آزمایش میلگرد درگیر در بتن

3. آزمایش تیر

3. وصله جوشی با قوس الکتریکی

وصله جوشی با قوس الکتریکی اگر به‌درستی و طبق ضوابط انجام گردد، به‌خوبی از پس انتقال تنش برمی‌آید. در وصله جوشی با قوس الکتریکی باید جوش میلگردها به‌صورت سربه‌سر انجام شود؛ ولی ازآنجایی‌که استاندارد ANSI/AWS DI 4 استفاده از جوش‌های سربه‌سر غیرمستقیم را هم مجاز دانسته است، از سال ۱۹۹۵ قید مربوط به سربه‌سر بودن جوش میلگردها حذف شده است. البته برای میلگردهایی با قطر بیش از 22 وصله‌های جوشی سربه‌سر مستقیم گزینه بهتری خواهد بود.

برای انجام وصله جوشی با قوس الکتریکی میلگردها باید آن‌ها را از پیش گرم نمود. در مورد میلگرد با حداکثر قطر ۱۹ میلی‌متر باید ابتدا آن را تا دمای ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد و برای میلگردهای با قطر ۲۲ میلی‌متر و بزرگ‌تر باید آن را تا ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد گرم کرد. پس از جوشکاری هم باید اجازه داد تا میلگردها به‌طور طبیعی به دمای محیط برسند.

وصله جوشی با قوس الکتریکی برا اساس استاندارد ANSI/AWS DI 4 دارای انواع مختلفی است که شامل موارد زیر می‌شود:

• اتصال سربه‌سر مستقیم
• اتصال سربه‌سر غیرمستقیم
• اتصال پوششی جوش شده   
• وصله فورجینگ یا جوشی سر به سر تحت فشار

1. اتصال سربه‌سر مستقیم

اتصال سربه‌سر مستقیم گزینه مناسبی برای میلگردهای با قطر بیشتر از ۱۹ میلی‌متر خواهد بود که امکان انجام آن به روش‌های زیر امکان‌پذیر است:

1. دو میلگرد به‌صورت افقی با یک جوش شیاری V شکل یک‌طرفه به یکدیگر متصل ‌شوند.
2. دو میلگرد به‌صورت افقی با یک جوش شیاری V شکل دوطرفه به یکدیگر متصل ‌شوند.
3. دو میلگرد با قطر مساوی به‌صورت افقی با یک جوش شیاری V شکل یک‌طرفه و با استفاده از قطعه لوله پشت‌بند متصل ‌شوند.
4. دو میلگرد به‌صورت قائم توسط جوش شیاری اریب یک‌طرفه به یکدیگر متصل شوند.
5. دو میلگرد به‌صورت قائم توسط جوش شیاری اریب دوطرفه به یکدیگر وصل ‌شوند.
6. دو میلگرد با قطر مساوی به‌صورت قائم توسط جوش شیاری اریب یک‌طرفه و با استفاده از قطعه لوله پشت‌بند به یکدیگر اتصال ‌یابند.

2. اتصال سربه‌سر غیرمستقیم

اتصال سربه‌سر غیر مستقیم به نحوی است که در آن بتن به‌وسیله فولادهای عرضی یا صفحات وصله تقویت شده و این اتصالات از ترک خوردن بتن جلوگیری می‌کنند. انواع اتصال سربه‌سر غیرمستقیم به‌صورت زیر امکان‌پذیر است:

1. اتصال با صفحه وصله از طریق جوش شیاری اریب ذوبی دوطرفه
2. اتصال با نبشی وصله از طریق جوش شیاری اریب ذوبی
3. اتصال با میلگردهای وصله از طریق جوش شیاری V شکل

3. اتصال پوششی جوش شده

اتصال پوششی جوش شده تنها برای میلگردهایی با حداکثر قطر 19 میلی‌متر امکان‌پذیر بوده و در انواع زیر اجرا می‌گردد:

1. اتصال پوششی مستقیم با میلگردهای در تماس توسط جوش شیاری V شکل ذوبی دوطرفه (یا به‌شرط تأیید مهندس ناظر توسط جوش شیاری شکل ذوبی یک‌طرفه)
2. اتصال پوششی غیرمستقیم با میلگردهای جدا توسط جوش شیاری اریب ذوبی یک‌طرفه

4. وصله فورجینگ یا جوشی سر به سر تحت فشار

فورجینگ یکی از شاخه‌های جوشکاری توسط گاز اکسی استیلن است. در روش وصله فورجینگ هریک از میلگردها توسط مخلوط گاز استیلن و اکسیژن در دمای حدود ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد حرارت می‌بینند.

در تولید میلگرد از فولاد استفاده می‌شود که ترکیبی از آهن و کربن است. زمانی که میلگردها داغ می‌شوند اتم‌هایشان مجدداً آرایش داده شده و دو میلگرد با اتصال شبکه کریستالی‌شان به هم اتصال می‌یابند. البته اتصال فورجینگ در دمای پایین‌تر از نقطه ذوب و در فاز خمیری انجام می‌شود.

پس از انجام وصله فورجینگ، تست‌های زیر روی محل اتصال صورت می‌گیرد:

1. تست مخرب ازجمله تست خمش و کشش میلگرد وصل شده
2. تست غیر مخرب مانند آزمون‌های نفوذ، امواج مافوق صوت و برش داغ

نکات مهم هنگام جوشکاری

1. دقت داشته باشید که تمام سطح میلگردها می‌بایست عاری از هرگونه چربی، رنگ و هرگونه جسم خارجی باشند.
2. بهتر است دمای میلگرد کمتر از صفر درجه سانتی گراد نباشد و از سرد شدن سریع آن، بعد از جوشکاری جلوگیری کنید.
3. فقط انتهای میلگردهای تغییر شکل نیافته، می‌توانند جوشکاری شوند که این عمل نیز در صورتی که اتصالات منتقل کننده بار نباشند امکان پذیراند.
4. در صورتی اجازه استفاده از مراحل اتصال آرماتورها صادر خواهد شد که توسط آزمون‌های تایید شده و کیفی مورد قبول انجام شود.

4. وصله اتکایی میلگرد

هرگاه دو انتهای میلگردهای فشاری را روی هم قرار دهیم وصله اتکایی میلگرد اتفاق خواهد افتاد که تنها برای میلگردهای تحت‌فشار با قطر ۲۵ میلی‌متر و بیشتر می‌توان این کار را انجام داد.

ضوابط وصله میلگرد چگونه است؟

• ضوابط وصله میلگرد بسیار مختلف بوده که در ادامه مهم‌ترین آن‌ها را نام می‌بریم:
• آیین نامهIBC 2006  و UBC 97
• آیین نامه ACI318-2014
• مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، "طرح و اجرای ساختمان های بتن آرمه"
• آیین نامه بتن ایران "آبا"

اتصال میلگرد می‌تواند نقش مهمی در استحکام ساختمان شما داشته باشد و شما به عنوان یک مهندس تازه کار حتما باید با نکات وصله میلگرد به خوبی آشنا باشید. همچنین می‌توانید برای تکمیل اطلاعات خود در زمینه میلگرد و نحوه خرید نوع مناسب آن، راهنمای خرید میلگرد را مطالعه کنید.