ظرفیت باربری و مقاومت کوپلرها در برابر کشش فشار و برش
با رشد روز افزون سازه های بتنی و فولادی و افزایش نیاز به سرعت در اجرا استفاده از فناوری های نوین در اتصالات آرماتورها اهمیت زیادی پیدا کرده است یکی از این فناوری ها کوپلرهای مکانیکی هستند که به عنوان جایگزین وصله های پوششی یا جوشکاری مورد استفاده قرار می گیرند کوپلر یک قطعه فولادی است که دو میلگرد را در راستای هم متصل کرده و انتقال تنش ها را ممکن می سازد مقاومت و ظرفیت باربری کوپلر در برابر نیروهای کشش فشار و برش موضوعی اساسی در طراحی و اجرای آن است چرا که عملکرد نهایی یک سازه بتنی یا فولادی در گرو توانایی این اتصال در انتقال کامل بارها بدون شکست یا کاهش ظرفیت می باشد
تعریف ظرفیت باربری کوپلر
ظرفیت باربری کوپلر بیشینه باری است که این اتصال می تواند بدون بروز شکست یا تغییر شکل غیر مجاز تحمل کند این ظرفیت تابعی از عوامل مختلف مانند جنس و کیفیت فولاد کوپلر قطر و مقاومت میلگردهای متصل شده نوع رزوه کاری طول درگیری رزوه ها شرایط اجرا و نصب می باشد یک کوپلر استاندارد باید بتواند بار کامل طراحی میلگرد را در کشش و فشار منتقل کند و همچنین در برابر نیروهای برشی نیز مقاومت کافی داشته باشد
مقاومت کوپلر در برابر کشش
زمانی که میلگرد در معرض نیروی کششی قرار می گیرد تنش از طریق رزوه های کوپلر به میلگرد دوم منتقل می شود ضعف در کیفیت رزوه کاری یا کوتاه بودن طول درگیری می تواند باعث شکست شود بر اساس ضوابط بین المللی مقاومت کششی کوپلر باید حداقل برابر با مقاومت تسلیم میلگرد باشد این موضوع تضمین می کند که اگر میلگرد به حد تسلیم برسد محل اتصال نباید قبل از آن دچار گسیختگی شود شکست در کشش ممکن است به صورت شکست میلگرد خارج از ناحیه اتصال یا لغزش رزوه ها یا شکست خود کوپلر رخ دهد برای بهبود عملکرد کششی می توان طول رزوه درگیر را افزایش داد یا از فولاد با کیفیت بالا برای بدنه کوپلر استفاده کرد
مقاومت کوپلر در برابر فشار
در فشار رفتار میلگرد و کوپلر متفاوت از کشش است نیروی فشاری تمایل به لهیدگی یا خرد شدن دارد و انتقال بار از سطح مقطع باید به صورت یکنواخت انجام شود در بسیاری از موارد ظرفیت فشاری کوپلر حتی بیشتر از ظرفیت کششی است زیرا رزوه ها درگیر شده و از لهیدگی موضعی جلوگیری می شود شکست فشاری می تواند شامل کمانش میلگرد نزدیک اتصال لهیدگی رزوه ها یا ترک در بدنه کوپلر باشد برای افزایش مقاومت فشاری معمولا از ضخامت بیشتر بدنه کوپلر و فولاد چکش خوار با مقاومت بالا استفاده می شود
مقاومت کوپلر در برابر برش
کوپلر اساسا برای انتقال کشش و فشار طراحی می شود اما در شرایط خاص نیز تحت نیروهای برشی قرار می گیرد برای مثال در نواحی زلزله خیز یا محل وصله نزدیک گره ها مکانیزم مقاومت برشی شامل درگیری مکانیکی رزوه ها مقاومت اصطکاکی بین سطوح و سختی بدنه کوپلر است شکست برشی ممکن است به صورت برش رزوه ها لغزش جانبی میلگرد درون کوپلر یا شکست برشی بدنه رخ دهد برای ارتقای مقاومت برشی می توان از قطر خارجی بیشتر رزوه های عمیق تر یا کوپلرهای ویژه ضد زلزله استفاده کرد
مقایسه عملکرد کوپلر با وصله پوششی
در وصله پوششی انتقال نیرو تنها از طریق چسبندگی بتن و میلگرد انجام می شود اما در کوپلر انتقال مکانیکی مستقیم است کوپلرها فضای کمتری اشغال کرده و از تراکم بیش از حد میلگرد جلوگیری می کنند از نظر مقاومت نیز کوپلرها در کشش فشار و برش عملکرد مطمئن تر و قابل پیش بینی تری دارند
اهمیت کنترل کیفیت و آزمایش
برای اطمینان از ظرفیت باربری کوپلرها آزمایش های مختلف لازم است از جمله آزمایش کشش مستقیم آزمایش فشار محوری آزمایش برش و خمشی همچنین کنترل ابعادی رزوه ها و تلرانس ها از اهمیت بالایی برخوردار است نمونه برداری تصادفی و انجام آزمایش های کارگاهی و آزمایشگاهی بخش مهمی از کنترل کیفیت به شمار می رود
کاربردهای عملی کوپلر در سازه ها
کوپلرها در ستون ها و تیرهای بتنی با مقاطع سنگین دیوارهای برشی در ساختمان های بلند پل ها سازه های هیدرولیکی پروژه های زیرزمینی و تونل ها و همچنین در تعمیر و تقویت سازه های موجود کاربرد فراوان دارند
کوپلرها به عنوان یک فناوری نوین در اتصال میلگردها نقش مهمی در افزایش سرعت اجرا کاهش مصرف فولاد و بهبود کیفیت سازه های بتنی دارند بررسی ها نشان می دهد که در صورت طراحی و اجرای صحیح کوپلر قادر است تمامی نیروهای کشش فشار و برش را به طور کامل منتقل کرده و عملکردی ایمن و قابل اعتماد ارائه دهد بنابراین در پروژه های عمرانی به ویژه در مناطق زلزله خیز استفاده از کوپلرها توصیه می شود شرط اصلی موفقیت در این زمینه انتخاب کوپلر استاندارد کنترل کیفیت دقیق و رعایت الزامات نصب و اجرا است