محاسبه مقدار وصله میلگردها یا اورلپ میلگردها

محاسبه مقدار وصله میلگردها یا اورلپ میلگردها

ستونی از یک ساختمان 4 طبقه بتنی را در نظر بگیرید. بدیهی است اجرای ستون و قالب بندی آن به صورت مرحله به مرحله و در ارتفاع های مشخصی (حدود 3 متر) صورت می گیرد.

با توجه  به این موضوع نمی توان میلگردهای ستون را به صورت یکسره و با طول کلی با در نظر گرفتن هر چهار طبقه به صورت یکپارچه و در ابتدای قالب بندی اجرا کرد.

بنابراین با توجه به محدودیت طول میلگردها و مسائل اجرایی در اعضای بتن آرمه، ملزم هستیم میلگردها را در طول های کوتاه استفاده کرده و سپس برای تامین طول مورد نظر در کل ارتفاع ساختمان، آنها را به هم وصله کنیم.

وصله میلگردها به یکی از روش های زیر و یا ترکیبی از آنها انجام می گیرد.

1- وصله پوششی: که با قرار دادن دو میلگرد در کنار هم در قسمتی از طولشان انجام می شود. طولی که دو میلگرد باید در مجاورت هم قرار داده شوند، طول پوشش نامیده می شود. این نوع وصله را می توان به صورت وصله پوششی تماسی و وصله پوششی غیر تماسی اجرا کرد.

لازم به ذکر است وصله پوششی یا اورلپ، متداولترین نوع وصله میلگرد در ساختمان های معمول می باشد.

2- وصله جوشی: که با جوش دادن دو میلگرد به یکدیگر انجام می شود.

3- وصله مکانیکی: که با به کار گیری وسائل مکانیکی خاص و اتصال میلگردها از طریق  قطعه اتصال که معمولا بست نامیده می شود، انجام می گیرد.

4- وصله اتکایی: که با روی هم قرار دادن دو انتهای میلگردهای فشاری عمل می گردد.

آیین نامه در خصوص هر یک از موارد بالا ضوابطی را تعیین کرده که لازم است در هنگام طراحی به آنها توجه شود. در ادامه به بررسی این ضوابط می پردازیم.

ضوابط وصله های پوششی (اورلپ میلگرد)

1- وصله پوششی تنها در مورد میلگردهای کششی یا فشاری با قطر کمتر یا مساوی 34 میلی متر مجاز است.

2- در اعضای فشاری وصله میلگردهای با قطر حداکثر 42 میلی متر به میلگردهای با قطر 34 میلی متر و کمتر با رعایت ضوابط طول وصله در فشار امکان پذیر است.

3- در وصله پوششی تماسی، حداقل فاصله آزاد بین وصله های تماسی و میلگردها یا وصله های مجاور مطابق فاصله آزاد بین آرماتورهای مجاور در یک سفره و به صورت زیر بدست می آید:

dbmax: قطر بزرگترین میلگرد

dsmax: قطر اسمی بزرگترین سنگدانه

4- در اعضای خمشی فاصله عرضی محور تا محور دو میلگرد که با وصله پوششی غیر تماسی به هم متصل می شوند، نباید بیشتر از 1/5 طول پوشش لازم و یا بیشتر از 150 میلی متر باشد.

5- با توجه به اینکه طول وصله های پوششی ضریبی از طول مهاری آرماتورها می باشد، لذا در محاسبه طول مهاری آرماتور در نظر گرفتن ضریب اضافه آرماتور مطابق آنچه قبلا آموختیم، مجاز نمی باشد.

وصله پوششی آرماتورها و سیم های آجدار تحت کشش

طول مورد نیاز وصله پوششی میلگردهای آجدار و همچنین سیم های آجدار تحت کشش با lst نمایش داده شده و براساس طول مهاری میلگردهای مستقیم تحت کشش محاسبه می شود.

در این صورت طول وصله پوششی میلگرد و سیم های آجدار تحت کشش به مقدار 30 درصد بیشتر از طول مهاری مستقیم آنها یعنی 1.3ld در نظر گرفته می شود.به این نوع وصله، وصله نوع B گفته می شود.

اما در صورتی که دو شرط زیر بطور توام برقرار باشند، می توان طوله وصله پوششی را کاهش داده و برابر ld در نظر گرفت. به این نوع وصله، وصله نوع A گفته می شود.

1- مقدار آرماتور موجود در طول وصله حداقل دو برابر مقدار مورد نیاز باشد.

2- حداکثر نصف آرماتور موجود در طول وصله پوششی، وصله شده باشند.

باید توجه کرد که مقدار حداقل طولر وصله های پوششی تحت کشش برابر 300 میلی متر در نظر گرفته می شود.

بررسی یک موضوع مهم

در صورتی که وصله پوششی برای میلگردهای با قطر متفاوت انجام شده باشد، طول وصله lst نباید از مقادیر زیر کمتر باشد:

1- طول مهاری ld برای میلگرد با قطر بزرگتر

2- طول وصله کششی برای میلگرد با قطر کوچکتر

مثال: شکل زیر مقطع یک تیر بتن آرمه را نشان می دهد. در صورتی که در مقطعی با لنگر منفی میلگردهای فوقانی φ20 این تیر ئر یک مقطع وصله شوند، به سوالات زیر پاسخ دهید. مصالح مصرفی C30 و S400 بوده و کاور بتن 50 میلی متر می باشد. خاموت ها نیز φ10@200mm است.

الف) طول وصله مورد نیاز آرماتورها را بدست آورید.

ب) در صورتی که وصله پوششی از نوع غیر تماسی باشد، حداکثر فاصله بین میلگردها را محاسبه کنید.

حل: الف) با توجه به اینکه تمام آرماتورهای کششی این تیر در یک محل وصله می شوند، بنابراین نمی توان از شرایط وصله نوع A استفاده کرد؛ لذا وصله آرماتورها از نوع B در نظر گرفته می شود.

در این حالت طول وصله با توجه به یکسان بودن قطر میلگردها برابر 1.3ld در نظر گرفته می شود. بنابراین طول مهاری میلگردهای φ20 به صورت زیر محاسبه می شود:

ب) همانطور که گفتیم، در وصله پوششی غیر تماسی، حداکثر فاصله محور تا محور میلگردها مطابق زیر بدست می آید:

مثال: شکل زیر مقطع یک تیر بتن آرمه را نشان می دهد که تحت لنگر خمشی منفی قرار گرفته است. می خواهیم دو عدد از میلگردهای φ25 بالایی این تیر را (میگلردهای a) در مقطع مشخصی وصله کنیم. در صورتی که بتن مصرفی با مصالح سبکدانه و با مقاومت فشاری برابر 25 مگاپاسکال و فولاد ها S400 و کاور بتن 40 میلی متر باشد. به سوالات زیر پاسخ بدید. میلگردها دارای اندود اپوکسی و روی هستند.

الف) طول وصله مورد نیاز آرماتورهای a را محاسبه کنید. وصله نوع B مورد نظر است.

ب) در صورتی که لنگر خمشی اعمالی بر مقطع مورد نظر در محل وصله برابر 175 کیلونیوتن متر باشد، حداقل طول مورد نیاز وصله را بدست آورید (از طرفیت خمشی آرماتورهای فشاری صرف نظر شود)

حل: الف) میلگردها تحت کشش قرار گرفته اند، بنابراین طول مهاری مورد نیاز آنها مطابق زیر بدست می آید:

با توجه به اینکه میلگردها دارای اندود اپوکسی و روی هستند، کافیست یکی از شرط های پوشش بتن با فاصله آزاد بین آنها به صورت زیر کنترل شود:

بنابراین ضریب Ψe مطابق جدول برابر 1.5 بدست می آید.

نکته: توجه شود حداکثر حاصل ضرب ΨeΨt به 1.7 محدود می شود.

با توجه به اینکه وصله از نوع B مدنظر است، بنابراین طول وصله برابر است با:

lst=1.3ld ⇒ lst=1.3 x 1632 = 2121.6 mm

ب) کمترین مقدار طول وصله آرماتورهای کششی هنگامی بدست می آید که شرایط وصله نوع A برقرار باشد، بنابراین باید دو شرط زیر کنترل شود.

1- مقدار آرماتور موجود در طول وصله حداقل دو برابر مقدار مورد نیاز باشد.

2- حداکثر نصف آرماتور موجود در طول وصله پوششی، وصله شده باشد.

همانطور که در سوال گفته شده در مقطع مورد نظر دو آرماتور از 5 میلگرد موجود وصله می شوند، بنابراین 40% از میلگردهای کششی وصله شده و شرط دوم برقرار است. برای کنترل شرط اول باید، مقدار آرماتور مورد نیاز در طول وصله محاسبه گردد، که با توجه به مشخص بودن مقدار لنگر خمشی در مقطع، مطابق آنچه از فصل خمش آموختیم، می توان مساحت میلگردهای مورد نیاز خمش را در این محل بدست آورد:

بنابراین مقدار آرماتور موجود در محل وصله دو برابر مقدار مورد نیاز بوده و در نتیجه می توان از وصله نوع A استفاده کرد. با توجه به نتیجه بدست آمده از قسمت الف داریم: lst=ld

بنابراین طول وصله را برابر 1632 میلی متر در نظر می گیریم.

مثال: طول پوشش لازم برای دو میلگرد φ20 که در یک عضو خمشی با وصله پوششی به هم وصله شده اند. برتبر 900 میلی متر می باشد. حداکثر فاصله مجاز محور تا محور آن دو میلگرد بر حسب میلی متر برابر است با:

1- 150                        2- 250                              3- 180                               4- 100

حل:

گزینه 1 صحیح است.

مثال: شکل زیر نمای یک تیر بتن آرمه را نشان می دهد که در آن از آرماتورهای φ18 و φ25 فوقانی تیر در محدوده خمش منفی وصله می شوند. در صورتی که پوشش بتن بر روی آرماتورها برابر 50 میلی متر و حداقل فاصله آزاد بین میلگردها برابر 75 میلی متر باشد، طول وصله پوششی آرماتورها را محاسبه کنید. بتن معمولی C30 و میلگردها S400 هستند. محاسبه طول مهاری کششی میلگردها با استفاده از روابط ساده تر مورد نظر است.

حل: 

در صورتی که وصله پوششی در مورد میلگردهای کششی با قطرهای مختلف انجام شود داریم:

دقت شود آرماتورهای مورد نیاز در محدوده خمش منفی قرار گرفته و لذا تحت کشش قرار دارند.

مطابق رابطه بالا طول مهاری میلگرد φ25 و طول وصله پوششی برای میلگرد φ18 باید محاسبه شود. با توجه به اینکه محاسبه طول مهاری مطابق روابط ساده تر مد نظر است، بنابراین با توجه به ردیف 1 از جدول قبل، به دلیل عدم ارائه اطلاعات در خصوص میلگردهای عرضی در ناحیه وصله، فقط مورد ب را کنترل می کنیم:

بنابراین شرط لازم در هر دو میلگرد برقرار بوده و طول مهاری در هر یک به صورت زیر محاسبه می شود:

وصله پوششی شبکه آرماتور سیمی آجدار جوش شده در کشش

طول وصله پوششی شبکه های سیمی آجدار جوش شده تحت کشش با سیم های متعامد در طول وصله، lst، به صورت زیر محاسبه می شود:

که در این رابطه ld طول مهاری شبکه آرماتور سیمی آجدار جوش شده می باشد.

همانطور که مشاهده می شود در این حالت نیز طول وصله میلگردها 30 درصد بیشتر از طول مورد نیاز برای تامین گیرایی در نظر گرفته شده است.

در خصوص اورلپ شبکه های آرماتور سیمی آجدار جوش شده باید به موارد زیر توجه کرد:

1- همپوشانی بیرونی ترین ردیف سیم های عمود بر امتداد وصله در دو لایه وصله شده باید حداقل 50 میلی متر باشد، در غیر اینصورت طول وصله مطابق میلگردها و سیم های آجدار تحت کشش باید محاسبه شود.

2- تمام سیم های مورد استفاده در امتداد طول گیرایی باید آجدار و با قطر کمتر یا مساوی 20 میلی متر باشند. در غیر اینصورت طول وصله باید مطابق ضوابط آرماتورهای سیمی جوشی ساده تحت کشش محاسبه گردد.

تذکر: در صورتی که در شبکه از آرماتورهای سیمی آجدار با اندود روی استفاده شده باشد، طول وصله آنها باید مطابق شبکه آرماتورهای سیمی ساده محاسبه گردد.

وصله پوششی شبکه آرماتور سیمی جوش شده در کشش

طول وصله پوششی شبکه های سیمی جوش شده تحت کشش با سیم های متعامد در طول وصله که برابر فاصله بیرونی ترین سیم عمود بر امتداد وصله در دو شبکه وصله شده تعریف می شود، به صورت زیر تعیین می شود:

ldt: طول مهاری سیم

Sl: فاصله بین سیم های عمود بر امتداد وصله

در صورتی که نسبت مساحت سیم تامین شده به مقدار مورد نیاز در طول وصله بیشتر از 2 باشد، طول وصله به صورت زیر محاسبه می شود:

دقت شود در این حالت نیز مقدار ldt قبلا گفته شده است.

وصله پوششی میلگردهای آجدار تحت فشار

طول وصله پوششی میلگردهای آجدار تحت فشار برابر lsc بوده و با توجه به مقدار تنش حد تسلیم آرماتورها برای میلگردهای با قطر حداکثر تا 34 میلی متر به صورت زیر محاسبه می شود:

fy: مقاومت حد تسلیم آرماتورها، مگاپاسکال

db: قطر میلگردهای آجدار، میلی متر.

بررسی یک موضوع مهم

در صورتی که وصله پوششی در میلگردهای تحت فشار با قطرهای متفاوت به کار رفته باشد، طول وصله پوششی به صورت زیر محاسبه می شود:

مثال: در یک ستون بتن آرمه که تحت نیروی محوری فشاری قرار گرفته است، میلگردهایی با قطر 20 میلی متربه کار برده شده است. در صورتی که رده مصرفی میلگردها S400 باشد، حداقل طول وصله آنها برابر کدامیک از گزینه های زیر می باشد؟

1- 520 میلی متر                              2- 480 میلی متر                       3- 600 میلی متر                             4- 680 میلی متر

حل: میلگردها تحت فشار قرار دارند و آرماتورها S400 هستند پس:

گزینه 3 صحیح است.

مثال: حداقل طول پوششی دو میلگرد فشاری با قطرهای 20 و 25 میلی متر که با وصله پوششی به هم متصل می شوند به کدامیک از مقادیر زیر بر حسب میلی متر نزدیک تر است؟ در این ستون از دورگیرهایی با فاصله 150 میلی متر در محل وصله استفاده شده است. (نوع فولاد S400 و رده بتن C25 است.)

1- 750                                 2- 550                              3- 450                             4- 600

حل: در این حالت طول وصله پوششی مورد نیاز به صورت زیر محاسبه می شود:

با توجه به اینکه در ناحیه وصله از میلگردهایی با فاصله 150 میلی متر استفاده شده است، بنابراین طبق جدول قبل، ضریب Ψr=1 در نظر گرفته می شود.

بنابراین گزینه 4 صحیح است.

مثال: در مورد وصله پوششی دو میلگرد فشاری با قطرهای 20 و 25 کدام گزینه صحیح است؟

1- طول پوشش برابر کوچکترین دو مقدار طول گیرایی میلگرد φ25 و طول پوشش لازم برای میلگرد φ20 در نظر گرفته می شود.

2- طول پوشش برابر بزرگترین دو مقدار طول گیرایی میلگرد φ25 و طول پوشش لازم برای میلگرد φ20 در نظر گرفته می شود.

3- طول پوشش فقط بر اساس طول پوشش میلگرد 25 میلی متر تعیین می شود.

4- طول پوشش فقط براساس میلگرد 20 میلی متری تعیین می شود.

حل: مطابق آنچه گفته شد گزینه 2 صحیح می باشد.

وصله های اتکایی

همانگونه که از اسم این نوع وصله مشخص است، در این حالت نیروی میلگردها از طریق تنش اتکایی منتقل می شود. از این نوع وصله فقط در میلگردهای تحت فشار اعضای قائم (ستون ها) که دارای خاموت بسته، تنگ، دورگیر و یا دورپیچ باشد می توان استفاده کرد.

برای این روش انتهای میلگردها در جهت عمود بر امتداد طولی آنها برش داده شده و به صورت هم محور بر روی یکدیگر قرار می گیرند. برای اطمینان از هم محور بودن آنها از روش و وسایل مناسب اجرایی مانند طوقه گوه دار استفاده گردد.

در این روش انتهای میلگردها باید در سطحی صاف، عمود بر امتداد میلگرد و با انحراف حداکثر 1.5 درجه بریده شده و دو میلگرد به نحوی به هم متصل گردند که اختلاف امتداد دو میلگرد از 3 درجه بیشتر نباشد.

وصله های مکانیکی و جوشی میلگردهای آجدار در کشش و فشار

در خصوص کاربرد وصله های مکانیکی و جوشی باید به موارد زیر توجه نمود:

1- استفاده از وصله های جوشی عمدتا برای میلگردهای با قطر 20 میلی متر و بیشتر توصیه می شود.

2- در میلگردهای با قطر زیاد، ترجیحا اتصال به صورت سر به سر و با استفاده از جوش نفوذی انجام می گیرد.

3- جوش میلگردها در وصله های جوشی باید مطابق الزامات مبحث دهم مقررات ملی ساختمان باشد.

4- در وصله های مکانیکی انتقال نیرو از طریق قطعات مکانیکی انجام می شود، این قطعات از نوع غلاف اتکایی کوپلر، غلاف کوپل کننده و غیره می باشند.

5- در وصله های مکانیکی باید از وجود پوشش کافی روی میلگردها در اثر افزایش ابعاد ناشی از وصله مکانیکی اطمینان حاصل نمود.

6- وصله های جوشی یا مکانیکی باید قادر باشند حداقل تنشی معادل 1.25 برابر تنش تسلیم میلگرد در کشش یا فشار را تحمل کنند. این ضابطه به منظور اطمینان از تامین مقاومت کافی وصله و عدم بروز گسیختگی های ترد در نظر گرفته می شود.

7- در اعضایی که تحت کشش خالص هستند، مثل دستک ها، خرپاها و …وصله های جوشی یا مکانیکی باید به طور یک در میان باشند. در این اعضا حداقل فاصله وصله ها باید برابر 750 میلی متر در نظر گرفته شود. اعضایی که دارای سطح زیاد و با تعداد میلگردهای قابل توجه هستند، مانند دیوارهای مخازن دایروی، به عنوان عضو کششی خالص محسوب نشده و لذا رعایت این ضابطه در آنها الزامی نمی باشد.

8- یک در میان بودن میلگردهای با وصله مکانیکی یا جوشی در هر مقطع از عضو، به جز در اعضای کششی که در مورد 7 ذکر شد الزامی نیست.

پیج اینستاگرام سیویل 2

محاسبه مقدار وصله میلگردها یا اورلپ میلگردها – محاسبه مقدار وصله میلگردها یا اورلپ میلگردها – محاسبه مقدار وصله میلگردها یا اورلپ میلگردها