کوپلر میلگرد: بررسی کاربردها و جدول مقایسه انواع + نکات فنی اجرا

کوپلر یک قطعه مکانیکی بسیار مقاوم است که با هدف اتصال طولی میلگردها و انتقال نیرو بین آن‌ها، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این وصله فولادی، در اغلب پروژه‌های عمرانی به‌ویژه ساختمان‌های بزرگ و مرتفع، نقش حیاتی ایفا می‌کند؛ به همین جهت، شناخت ویژگی‌های آن، برای فعالان حوزه ساختمان‌، لازم و حتماً مفید خواهد بود. در این مقاله از آهن صد، با انواع مختلف کوپلر به همراه کاربردها، مزایا، معایب و الزامات فنی استفاده از آن‌ها در سازه، بیشتر آشنا خواهید شد.

کوپلر میلگرد چیست؟

کوپلر در حقیقت یک قطعه فلزی مستحکم است که معمولاً از فولاد با کیفیت ساخته می‌شود. این قطعه، با قرار گرفتن بین دو میلگرد، طول آن‌ها را بصورت یکنواخت افزایش داده و موجب انتقال بهتر نیرو می‌شود. مهندسان، برای سازه‌های نسبتاً بزرگ که ستون‌ها و تیرهایی بلندتر از طول استاندارد میلگرد یعنی ۱۲ متر دارند، روش کوپلینگ میلگرد را توصیه ‌می‌کنند. این روش، امروزه جایگزین مناسبی برای اورلب میلگرد با استفاده از جوش یا سیم مفتول شده است؛ چرا که در عین مقاومت بالا، نصب راحت‌تری هم دارد. 

انواع کوپلر میلگرد

در پروژه‌های ساختمانی، انواع مختلف کوپلر به روش‌های متفاوت قابل استفاده هستند. مهندسان و کارشناسان عمران، بر اساس شیوه عملکرد کوپلر و نحوه نصب آن روی میلگردها، تقسیم‌بندی‌های زیر را انجام داده‌اند.

انواع کوپلر بر اساس عملکرد:

کوپلرها با توجه به نقشی که در سازه و مخصوصاً برای میلگردها ایفا می‌کنند، به نام‌های کوپلر انتهایی، چپ و راست، تبدیل و تحت فشار شناخته می‌شوند.

1. کوپلر انتها به انتها: این کوپلر، به عنوان کوپلر انتهایی یا STE نیز شناخته می‌شود که در همه قسمت‌های سازه، به‌ویژه برای اتصال تیر به ستون‌ها، قابل استفاده است. همانطور که می‌دانید، در قوانین سازه‌ای موجود در کشور، حجم زیادی از میلگرد برای نصب و استفاده در بتن‌ریزی تعیین شده است. به همین جهت، کوپلرهای انتهایی برای صرفه‌جویی در فضا و کاهش تراکم بین میلگردها، گزینه بسیار مناسبی خواهند بود؛ چرا که با وجود آن‌ها، نیازی به اجرای خم ۹۰ درجه میلگرد در بتن نیست.
2. کوپلر تبدیل: کوپلر تبدیل، در مواقعی که نیاز به اتصال دو میلگرد با سایزهای متفاوت وجود داشته باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کوپلر، در فونداسیون و دال‌های بتنی ساختمان‌ کاربرد زیادی دارد؛ چون معمولاً قطر میلگرد در این بخش‌ها یکسان نبوده و به اتصالات خاصی نیاز دارند. 
3. کوپلر چپ و راست: میلگردها برای وارد شدن و ثابت ماندن در کوپلر، به رزوه یا برآمدگی‌های مارپیچی نیاز دارند که با چرخیدن، بتواند اتصال محکمی را برقرار کند. اما در مواردی که امکان چرخش میلگردها وجود نداشته باشد، از کوپلر دارای رزوه چپ و راست (SLR) استفاده می‌شود. داخل این کوپلر، مارپیچ‌های چپ‌گرد و راست‌گردی وجود دارند که با حرکت چرخشی، دو سر میلگرد را با هم درگیر می‌کنند.
4. کوپلر تحت فشار یا کشش بالا: این کوپلر در فونداسیون و شبکه مش میلگرد، کاربرد زیادی دارد؛ چرا که قادر است وزن زیاد سازه را تحمل و فشار را بین همه میلگرد‌ها تقسیم کند. نکته قابل توجه این است که فقط میلگردهای دارای قطر ۲۰ تا ۵۰ میلی‌متر، مناسب اتصال با کوپلر تحت فشار هستند؛ زیرا این وصله مکانیکی، ممکن است در بلندمدت به میلگردهای سایز کوچک آسیب بزند.

انواع کوپلر بر اساس نحوه نصب:

بطور کلی، نصب کوپلرها، به چهار روش اصلی قابل انجام است و بسته به شرایط پروژه، بزرگی سازه و نوع میلگردها، نحوه اتصال آن متفاوت خواهد بود.

1. کوپلر پیچی: این قطعه، که به کوپلر قفل شونده نیز شناخته می‌شود، برای اتصال میلگردهای با طول کم مانند میلگرد انتظار، بسیار مناسب است؛ چرا که اطمینان زیادی ایجاد کرده و نصب آن فوق‌العاده راحت است. در بالای این کوپلر، چند پیچ ضخیم وجود دارد که در صورت بسته شدن، میلگردها را با قدرت به هم متصل و تثبیت می‌کنند.
2. کوپلر جوشی: از کوپلر جوشی برای اتصال میلگرد به اجسام فلزی استفاده می‌شود. با وجود این کوپلر، دیگر نیازی به جوشکاری خود میلگرد نبوده و فقط میان فلز و کوپلر، اتصال جوشی ایجاد خواهد شد.
3. کوپلر گروتی: کوپلر گروتی معمولاً در سازه‌های پیش‌ساخته یا سازه‌هایی که بتن‌ریزی آن‌ها مرحله به مرحله اجرا می‌شود، کاربرد دارند. در مواقعی که پروژه بتن‌ریزی با گروت، به دلیل کوتاه بودن طول میلگرد متوقف می شود، مهندسان استفاده از این نوع کوپلر را پیشنهاد می‌کنند. به این صورت که رزوه‌های موجود در سر میلگرد، به کوپلر گروتی متصل شده و آن‌ها را تا زمان تزریق بتن، ثابت نگه می‌دارد.
4. کوپلر رزوه‌ای: یکی از پرکاربردترین اتصالات میلگرد، کوپلر رزوه‌ای است. این کوپلر، با حرکت چرخشی روی میلگردها، اتصالی یکنواخت و کاملاً مطمئن ایجاد می‌کند. کوپلرهای رزوه‌ای، بطور کلی در دو حالت استاندارد(راست گرد) و چپ و راست(دو طرف گرد) تولید شده و در همه بخش‌های سازه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

جدول مقایسه انواع کوپلر در یک نگاه 

برای شناخت بهتر انواع مختلف کوپلر میلگرد، می‌توانید به جدول زیر نگاهی بیندازید تا از پیچیدگی، سرعت اجرا و هزینه‌های نسبی هر کدام، به خوبی مطلع شوید. توجه به این ویژگی‌ها، بدون شک در انتخاب و خرید کوپلر مناسب پروژه، تأثیرگذار خواهد بود.

کاربردهای کوپلر میلگرد

از کوپلر میلگرد به دلیل ویژگی‌های خاص آن، در سازه‌‌های بتنی سنگین، ساختمان‌های بلندمرتبه، دیوارهای برشی و سایر پروژه‌های صنعتی یا زیرساختی بزرگ، معمولاً استفاده گسترده‌ای می‌شود. در ادامه کاربردهای کوپلر میلگرد به صورت کامل بیان می شود:

• سازه‌ های بتنی سنگین: کوپلر میلگرد، با توجه به مقاومت و استحکام بالای خود، در اتصالات سازه‌های سنگین مثل پل‌ها، سدها و حتی تونل‌ها عملکرد خوبی نشان می‌دهد. در این گونه پروژه‌ها، برای تحمل بار سازه و اتصال بدنه میلگردی، غالباً از کوپلرهای فشاری، جوشی و پیچی استفاده می‌شود. در سازه‌های بتنی سنگین، باید از عملکرد اتصالات در بلند‌مدت، اطمینان ایجاد شود؛ به همین دلیل، کوپلر میلگرد برای آن‌ها نسبت به اورلب سنتی، روشی مطمئن‌تر بوده و در مقایسه با جوش‌کاری‌های سنگین نیز به صرفه‌تر است.
• برج‌ها و ساختمان‌های بلندمرتبه: با توجه به کافی نبودن طول میلگردها، در ساختمان‌ها و برج‌های مرتفع، همیشه نیاز به وصله‌ و اتصالات گوناگون وجود دارد. هرچند در فونداسیون و آرماتوربندی ساختمان‌، بطور کلی از روش اورلب سنتی استفاده می‌شود، اما برای اجرای ستون‌ها یا تیرها، معمولاً کوپلینگ میلگرد روشی مرسوم‌تر است. کوپلر میلگرد هم در برابر زلزله مقاومت ایجاد می‌کند و هم طول عمر ساختمان‌ها را افزایش خواهد داد.
• دیوارهای برشی و المان‌های لرزه‌ای: مهم‌ترین وظیفه دیوارهای برشی، افزایش استحکام و تعادل در بخش‌های مختلف سازه است و به همین دلیل، اتصالات موجود در آن، از حساسیت بالایی برخوردارند. از آنجا که تمامی المان‌های لرزه‌ای (ضد لرزه) و دیوارهای برشی ساختمان‌ها، با پیوستن تعداد زیادی میلگرد تولید می‌شوند، هیچکدام از روش‌های اتصال، به اندازه کوپلر میلگرد قابل اطمینان نخواهند بود. 
• پروژه‌های صنعتی و زیرساختی نیازمند تراکم بالای میلگرد: بطور کلی پروژه‌هایی که مجبور به استفاده از حجم زیاد میلگرد با تراکم بالا هستند، نمی‌توانند اتصالات سنتی را انتخاب کنند؛ چون اجرای روش‌هایی مانند اورلب میلگرد، موجب محدودیت فضا در بخش‌های مختلف سازه خواهد شد. از مهم‌ترین دلایل استفاده گسترده کوپلر در پروژه‌های صنعتی و زیرساختی، می‌توان به صرفه‌جویی آن در هزینه‌ها، زمان‌بندی و فضای اشغال شده در سازه اشاره کرد.

مزایای استفاده از کوپلر میلگرد

به دلیل مزیت‌های فراوان کوپلر میلگرد نسبت به دیگر روش‌های اتصال، معمولاً جزء اولین انتخاب‌های کارشناسان قرار می‌گیرد. بر خلاف روش‌هایی نظیر اورلب، فرآیند کوپلینگ، میزان مصرف و تراکم میلگردها را تا حد زیادی کاهش داده و در هزینه‌های پروژه تأثیر می‌گذارد. سرعت اجرای آن فوق‌العاده زیاد است و همین موضوع، باعث صرفه‌جویی در زمان‌بندی پروژه خواهد شد. کوپلر میلگرد برای استفاده در فضاهای محدود، آسیب‌پذیر و مناطق زلزله‌خیز، مناسب‌ترین گزینه به نظر می‌رسد. همچنین، از آنجا که امکان باز و بست دوباره آن وجود دارد، می‌توان در صورت بروز خطا، محل نصب آن را به راحتی تغییر داده و از ضرر جلوگیری کرد. 

معایب و محدودیت‌های کوپلر میلگرد

استفاده از کوپلر میلگرد، علی‌رغم مزیت‌ها ممکن است معایبی هم برای پروژه داشته باشد؛ برای مثال، نسبت به اورلب سنتی یا روش اتصال میلگرد با سیم مفتول، قطعاً هزینه بالاتری خواهد داشت. علاوه بر این، رزوه‌کاری یا نصب آن در پروژه، تجهیزات خاصی لازم دارد که همه از آن برخوردار نیستند. همچنین کوپلرها محدودیت‌هایی در استفاده از میلگردهای نازک یا فرسوده دارند که این موضوع، مجریان پروژه را به دقت زیاد حین انجام کار، وا می‌دارد. مواردی مثل وزن زیاد، غیر قابل انعطاف بودن و احتمال آسیب‌رسانی به بدنه میلگردها نیز می‌توانند جزء معایب استفاده از کوپلر قلمداد شوند.

روش‌های نصب کوپلر میلگرد

همانطور که گفته شد، با توجه به تنوع زیاد و کاربردهای گوناگون کوپلر میلگرد، برای نصب آن نیز روش‌های متفاوتی وجود دارد. در ادامه، شیوه اجرای انواع مختلف کوپلر به همراه برخی نکات فنی مورد بررسی قرار می‌گیرند.

• مراحل کلی نصب انواع مختلف کوپلر: کوپلرها عموماً دارای رزوه داخلی هستند؛ وجود این رزوه‌ها، فرآیند نصب را تا حد زیادی آسان خواهد کرد. برای اتصال کوپلرهای رزوه‌ای، کافی است با انجام مقداری چرخش و فشار بسیار کم، میلگرد را درون قطعه تثبیت کنید. اما برای نصب کوپلرهای پیچی، لازم است قفل‌ها و پیچ‌های آن را با ابزارآلات ساده ببندید تا میلگرد را به خوبی نگه دارند. اتصال کوپلرهای جوشی به میلگرد نیز با گرمایش زیاد و جوشکاری تخصصی قابل انجام خواهد بود.
• نکات فنی در اجرای اتصال صحیح: توصیه می‌شود هنگام نصب کوپلرهای رزوه‌ای، ابتدا درپوش یا محافظ روی آن را برداشته و بلافاصله مراحل نصب را آغاز کنید؛ وجود این درپوش‌ها ضروری و برای جلوگیری از ورود گرد و غبار به داخل کوپلر است. حتی‌الامکان برای چرخش کوپلر، از آچارهای مخصوص بجای دست استفاده کنید تا اطمینان بیشتری حاصل شود. یکی از موارد مهم در این کار، فاصله بین کوپلرها است که علاوه بر دقیق بودن، باید نظم زیادی داشته باشد؛ در غیر این صورت امکان دارد تعادل میلگردهای ستون و فونداسیون، دچار اختلال شود. سعی کنید میلگرد دوم را با دقت بیشتری متصل کنید؛ چرا که میلگرد دوم در سازه‌ها معمولاً کج یا برعکس بسته می‌شود. همچنین می‌توانید برای جلوگیری از این گونه اشتباهات، روی بدنه کوپلر علامت‌گذاری کنید.

استانداردها و الزامات فنی مربوط به کوپلر

برای اتصال طولی میلگردها با انواع مختلف کوپلر، ضوابط و مقرراتی از سوی نهادهای رسمی تعیین شده است. در ادامه، به تعدادی از موضوعات موجود در آیین‌نامه ACI 318-2019 ،UBC97، آیین‌نامه بتن ایران و همچنین مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، اشاره می‌شود.

1.  در اعضای کششی لازم است تا وصله‌های مکانیکی در میلگرد‌های مجاور به صورت یکی در میان و با فاصله حداقل 30 اینچ (تقریبا 750 میلی‌متر) اجرا شوند. (بندهای 25-7-5-4 آیین‌نامه ACI)
2.  اجرای یکی در میان وصله‌های مکانیکی به جز در اعضای کششی واجب نیست اما گاهی به دلیل مسائل اجرایی این کار انجام می‌شود و مانعی ندارد. (مبحث نهم مقررات ساختمان)
3. استفاده از اتصال مکانیکی در آرماتور‌های طولی ستون مجاز می‌باشد.(بندهای 9-12-6-4-1 آیین‌نامه ACI)
4. استفاده از اتصال مکانیکی یکی از راه‌های تامین مقاومت کششی ناشی از خمش در دیافراگم‌ها می‌باشد.(بندهای 14-9-5-2 آیین‌نامه ACI)
5. اتصالات مکانیکی که از درز بین قطعات پیش ساخته عبور می‌کنند، باید برای تحمل نیروی کششی متناظر با بازشدگی مورد انتشار در اتصال طراحی شود.(مبحث نهم مقررات ساختمان)
6. برای انتقال نیرو‌ها و لنگر‌های پای ستون‌ها، دیوارها یا ستون‌های پایه به شالوده می‌توان از اتصال مکانیکی استفاده کرد.(مبحث نهم مقررات ساختمان)

مقایسه کوپلر با روش اورلب سنتی

در بخش‌های قبلی اشاره شد که روش کوپلر میلگرد، جایگزین مناسبی برای اورلب سنتی خواهد بود. کوپلر میلگرد در مقایسه با اتصال اورلب، مقاومت مکانیکی بیشتری داشته و برای استفاده بلندمدت در سازه‌ها، روش مطمئن‌تری به نظر می‌رسد. علاوه بر این‌ها، فرآیند کوپلینگ میلگرد در زمان کوتاه و با هزینه بسیار کمتر نسبت به اورلب، قابل اجراست. بطوری کلی اتصال میلگرد با کوپلرهای فولادی، در فضای کار، قیمت تمام شده و زمان‌بندی پروژه، تا حد زیادی صرفه‌جویی خواهد کرد.

نکات مهم در خرید کوپلر میلگرد

برای خرید کوپلر میلگرد مناسب، باید بررسی ابعاد و نیازهای پروژه خود را به عنوان اولین اقدام در نظر بگیرید؛ زیرا این موضوع، تأثیرات مهمی بر کیفیت عملکرد کوپلرها خواهد داشت. قدم بعدی، شناخت انواع مختلف کوپلر و بررسی دقیق مشخصات هر کدام است. بطوری مناسب‌ترین سایز، جنس و برند تولیدی کوپلر برای پروژه انتخاب شود. توصیه می‌شود پیش از خرید نهایی، به موارد دیگر مثل قیمت کوپلر، قیمت میلگرد و کیفیت ساخت آن‌ها توجه ویژه داشته باشید؛ حتی در صورت امکان بهتر است گواهینامه‌ها و استانداردهای تولید کوپلر را چک کنید تا از عمرمفید و عملکرد آن در پروژه، مطمئن شوید.

جمع‌بندی نهایی

در مجموع، استفاده از کوپلر میلگرد در سازه‌های سنگین و مرتفع، مزایای فنی و اقتصادی زیادی خواهد داشت. کوپلینگ به‌ عنوان یکی از روش‌های اتصال ساده اما مقاوم، با کاهش مصرف میلگرد، افزایش سرعت اجرا و تحمل فشار بالا، نسبت به روش‌های سنتی همچون اورلب، عملکرد بهتری دارد. در مراحل انتخاب و اجرای این وصله مکانیکی نیز، شناخت انواع کوپلر، طریقه نصب صحیح و توجه به آیین‌نامه‌ها و نکات فنی، اهمیت زیادی خواهد داشت. 

سؤالات متداول درباره کوپلر میلگرد: