در این بخش از آموزش گروه صنعتی ایران کوپلر به بررسی طول مهاری (اورلپ) پرداخته است. برای ساخت سازه‌های بتنی، مهندسان مشکلات متنوعی را پیش روی خود دارند؛ مشکلات مرتبط با نقشه‌‌های طراحی شده، بررسی استانداردها، تغییرات قیمت‌ مصالح (از قیمت میلگرد گرفته تا قیمت گچ و سرامیک) و … از جمله این موارد هستند. برای اینکه هوشمندانه‌تر این مشکلات را از سر راه خود بردارید، گردآوری اطلاعات دقیق از نحوه اجرای تمام مراحل ساختمان‌سازی را به شما پیشنهاد می‌‌کنیم. نحوه طراحی و ساخت ستون‌های بتنی تقویت ‌شده، (آرماتوربندی شده) یکی از مواردی است که باید به آن توجه شود. این حوزه، شامل بخش‌هایی چون اتصال لَپ برای میله‌های طولی، جایگاه میلگردهای انتظار ستون و خم آفست است.

یکی از مسائل اصلی ساخت ستون‌های بتنی، مربوط به حداقل فاصله مجاز میان میلگردها، یا همان میله‌های تقویت‌ کننده سازه است. روش‌های مختلفی برای رسیدن به فاصله مناسب میان میلگردها ارائه‌ شده‌اند و مهندس سازنده و تیم فنی از روش‌های مختلف اورلپ میلگرد، از جمله استفاده از سیم، جوشکاری، اتصال مکانیکی و یا اتصال الکتروفیوژن، بهره برده و بهترین روش را برای رسیدن به نتایج دلخواه انتخاب می‌کنند. با ‌این ‌حال، باید توجه داشت که عوامل مختلفی چون قطر میلگرد، کیفیت فولاد تقویت ‌کننده، نمره میلگرد و مقاومت فشاری بتن، می‌توانند بر نحوه کارکرد اورلپ میلگردها تأثیر داشته باشند.

اورلپ میلگرد (همپوشانی میلگرد) چیست؟

اورلپ میلگرد یا Rebar Overlap در لغت به معنای همپوشانی میلگرد است. اورلپ میلگرد روشی است که با کمک آن طول میلگرد را به میزان مورد نظر افزایش می‌دهند. اصطلاح اورلپ میلگرد، زمانی استفاده می‌شود که شما سایز میلگرد مورد نیاز خود را در اختیار نداشته باشید. علاوه بر اورلپ، باید اصطلاح طول لپ را نیز بشناسید: طول لپ به ‌اندازه‌ای گفته می‌شود که برای اورلپ دو میلگرد و انتقال بار از یک میلگرد به میلگرد بعد ضروری است. در ادامه این موضوع را با مثال برای شما روشن خواهیم کرد.

فرض کنید که قصد ساخت سازه‌ای 30 متری دارید؛ حداکثر طول میلگردهای موجود در بازار معمولاً 12 متر است، زیرا در غیر ‌این ‌صورت، پروسه تولید و حمل ‌و نقل میلگردها بسیار دشوار و ناممکن خواهد بود. علاوه بر مواردی مانند سختی تولید، قیمت میلگرد  نهایی نیز افزایش قابل توجهی خواهد داشت. از این ‌رو، برای داشتن ارتفاعی بیش از 12 متر، باید چند میلگرد را به یکدیگر متصل کرد. علاوه‌ بر‌ این، بی ‌توجهی به طول لپ مناسب، باعث از بین رفتن مکانیزم انتقال بار شده و در نهایت به فروپاشی سازه می‌‌انجامد! بنابراین، روش مناسب اورلپ و همچنین طول لپ مناسب از جمله مواردی هستند که در هنگام ساخت ‌و ساز قسمت‌های مختلف یک سازه باید به آنها توجه کرد.

محل اورلپ میلگرد

هنگام استفاده از اورلپ میلگرد، یک میلگرد بر روی دیگری قرار گرفته و با بتن در مکان مورد نظر، تثبیت می‌شود. اگر دو میلگرد در کنار یکدیگر قرار گیرند، اتصال شکل‌ گرفته، مقاومت بالایی نداشته و بتن به ‌تمامی فواصل موجود، نفوذ نخواهد کرد. در این صورت بهتر است حداقل به ‌اندازه دو قطر از میلگرد، میان میلگردهای مورد نظر، فاصله باشد. این فاصله مکان مناسبی برای نفوذ بتن به داخل، اطراف و ما بین میلگردها فراهم کرده و مقاومت سازه را افزایش می‌دهد. به این روش مقاوم‌سازی یا اورلپ بدون اتصال، گفته می‌شود.
با این‌ حال، از آنجایی‌ که در این روش، احتمال جا به‌ جایی میلگردها در زمان ساخت وجود دارد و علاوه ‌بر این، فاصله بیش ‌از حد میان میلگردها نیز می‌تواند از مقاومت بنا بکاهد، مهندسان تمایل بیشتری به اورلپ متصل نشان می‌دهند. چراکه در این روش احتمال جا به ‌جایی میلگردها در زمان ساخت ‌و‌ ساز به حداقل می‌رسد. اتصال میلگردها در روش اورلپ متصل انواع مختلفی دارد، از جمله: اتصال با سیم، جوشکاری، جوشکاری انتها و اتصال مکانیکی. در بخش بعدی این مطلب به بررسی دقیق‌تر انواع اتصال میلگرد اورلپ خواهیم پرداخت.

انواع اورلپ میلگرد

به ‌طور کلی، 4 نوع اورلپ میلگرد وجود دارد که در اینجا به بررسی اجمالی آنها می‌پردازیم.

اورلپ اتصال با سیم: یکی از روش‌های آسان و متداول در اورلپ میلگردها استفاده از سیم است؛ این روش بسیار انعطاف ‌پذیر است، به‌ گونه‌ای که در هر زمان (پیش از ریختن بتن) امکان جداسازی مجدد و تغییر اتصال وجود دارد. این اتصال به عواملی چون قطر میلگرد، نمره میلگرد، مقاومت بتن و طول لب میان دو میلگرد بستگی دارد. برای مثال اگر مقاومت بتن برابر با 20، 25، 30 یا بیشتر از 40 باشد، پس از میلگرد نوع HPB 235 با قطر 31، 27، 24، یا 20 (به ترتیب) استفاده می‌کنیم.

اورلپ اتصال از طریق جوشکاری: این نوع اورلپ در قسمت‌هایی از ساختمان استفاده می‌شود که احتمال جابجایی شبکه میلگردها در طول کار وجود دارد (برای مثال تقویت ستون‌ها، دیوارهای حائل و تقویت ستون پل). پروسه ساخت ستون‌‌های پل را در نظر بگیرید؛ پس از حفاری و پیش از ریختن بتن، اجزاء قفس فولادی به‌ صورت جداگانه در محل قرار گرفته و به یکدیگر جوش داده می‌شوند. در روش قبل، سیم موجود در میان قطعات، تحمل بار قفس را نداشته و میلگردها از یکدیگر جدا خواهند شد. از این‌ رو، جوشکاری، گزینه مناسب‌تری برای این موقعیت است. علاوه ‌بر ‌این، در زمان جوشکاری میلگرد، باید به نوع سیم جوش نیز توجه کرد تا زمان کافی برای خنک ‌شدن تدریجی قطعات نیز در نظر گرفته شود.

جوشکاری انتهای میلگرد: این روش بسیار اقتصادی است و عمدتاً برای پروژه‌هایی استفاده می‌شود ‌که نیازمند تراکم بالای میلگرد هستند (برای مثال، پل‌هایی که بار زیادی تحمل می‌کنند). در این صورت نیازمند حداقل فاصله میان میلگردها هستیم، در حالی‌ که در دیگر روش‌های جوشکاری و اورلپ میلگرد، رسیدن به حداقل فاصله دشوار خواهد بود. برای جوش دادن انتهای دو میلگرد از ابزار خاصی استفاده می‌شود؛ این ابزار به ‌گونه‌ای عمل می‌کند که انتهای میلگردِ اول به کاتد تبدیل ‌شده و میلگردِ دوم هم به الکترود تبدیل می‌شود. اتصال این دو میلگرد، باعث تخلیه بار الکتریکی، میان دو قطب، ذوب شدن فولاد و در نهایت، اتصال دو میلگرد به یکدیگر می‌شود. در این روش، میلگردها پیش از نصب، تهیه و سپس به سازه اضافه خواهند شد.

اتصال مکانیکی: اتصال مکانیکی روش جدیدی است که تقریباً از 15 سال پیش در پروسه ساخت سازه‌های بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش برای میلگردهایی با قطر بیش از 20 میلی‌متر مناسب است و به نیروی اصطکاک فولاد بستگی دارد (همانند لوله‌های فولادی گالوانیزه). از روش اتصال مکانیکی اورلپ در متصل کردن میلگرد در فونداسیون، ستون، تیر، دیوار و … استفاده می‌شود. در این موارد به دلیل فاصله زیاد بین میلگردها، استفاده از روش‌های قبل را پیشنهاد نمی‌کنیم! 

اندازه میلگرد انتظار ستون

میلگرد انتظار به میله‌های کوتاهی گفته می‌شود که از جنس فلز بوده و بدون اینکه حرکت مفصل‌های افقی را محدود نماید، اتصال سطوح را میسر می‌کنند. این میلگردها به‌ صورت تدریجی، بار را از یک سطح به سطح جدید منتقل می‌کنند؛ به‌ گونه‌ای که تمامی بار، یکجا بر روی سطح قرار نمی‌گیرد؛ این امر موجب کاهش انحراف و استرس وارده به محل اتصال و سطح خواهد شد. معمولاً، قطر میلگردهای انتظار 32 تا 38 میلی‌متر (یا 1.25 تا 1.5 اینچ) است. طول میلگرد انتظار و فاصله میان هر میلگرد، برابر است با (به ترتیب)، 460 میلی‌متر (18 اینچ) و 305 میلی‌متر (12 اینچ).

مکان و تعداد دقیق این میلگردها بر اساس موقعیت و شرایط متغیر است. به ‌منظور جلوگیری از خوردگی یا زنگ‌زدگی میلگردهای انتظار از فولاد ضد زنگ یا اپوکسی، گزینه مناسبی است. در اغلب مواقع، میلگردهای انتظار تا عمق ½ بتن فرو رفته و به ‌منظور جلوگیری از اتصال این میلگردها به بتن از نوعی ماده شکننده پیوند دهنده استفاده می‌شود. در ‌نتیجه، میلگردهای انتظار، علاوه بر کاهش بار وارده بر سطوح، موقعیت مناسبی برای انبساط و انقباض جداگانه سطوح مجاور نیز فراهم می‌کنند.

تعداد میلگردهای مورد نیاز در تقاطع ستون یا دیوار با پی به نوع استرس وارده به میله‌های طولی بستگی دارد. معمولاً از میلگردهای انتظار برای تقویت اتصال میان ستون یا دیوار و پی استفاده می‌شود. پیش از ریخته ‌شدن بتن پی، میلگردهای انتظار در کف، نصب‌ شده و سپس با استفاده از روش اورلپ مناسب، به میلگردهای موجود در ستون یا دیوار متصل می‌شوند. پیش از نصب میلگردهای ستون به میلگردهای انتظار، باید میلگردهای انتظار را از هر گونه آلودگی، از جمله روغن و یا ذرات بتن، پاک کرد.

طول میلگرد انتظار ستون

به ‌منظور محاسبه طول و قطر مورد نیاز برای میلگردهای انتظار، ابتدا باید شکست میلگرد را در سه حالت به‌ دست آورد:

1. برش در میلگرد
2. خمیدگی در میلگرد
3. تحمل بر سطح بتن

به ‌طور‌ کلی، ضخامت مفصل انبساط و قطر میلگردهای انتظار ثابت است. در ابتدا طول میلگرد را با ترکیب فرمول‌های 2 و 3 به‌ دست می‌آوریم (معادله 4). فرض بر ‌این است که تحمل بر سطح بتن، برابر است با ظرفیت کششی میلگرد انتظار.

فرمول محاسبه برش در میلگرد