وصله جوشی میلگرد

پیش از این آرماتوربندی و نکات اجرایی آن را بررسی کردیم. اتصال آرماتورها از احتیاجات اصلی ساخت سازه است. در گذشته اتصال آرماتور توسط روی هم قرار گرفتن میلگردها و سیم پیچی آن ها به یکدیگر و لایه گذاری مجدد بتن بر روی آن ها برای ایجاد اتصال مناسب و انتقال صحیح بار از یک میلگرد فولادی به دیگری صورت می گرفت. روش ذکر شده به دلیل مصرف زیاد فولاد و بالا بودن قیمت میلگرد مقرون به صرفه نبوده و در مواردی حتی قابل اجرا نیست. در ادامه به بررسی روش وصله جوشی میلگرد جهت متصل نمودن این محصول خواهیم پرداخت. همچنین در ادامه جوشکاری میلگرد و روش های مختلف آن را بررسی خواهیم کرد.

معرفی اتصال جوشی میلگرد

روش اتصال مکانیکی (شبیه جوشکاری) وجود دارد که میلگردها داخل یک غلاف با پخ های داخلی قرار گرفته و در انتهای میلگرد فلز مذاب جهت اتصال آن ها ریخته می شود. فلز موردنظر انجماد یافته و اتصال در این روش از استحکام قابل قبولی برخوردار است. در برخی پروژه ها و تحت شرایط آیین نامه ای، از روش های جوشکاری برای اتصال میلگرد استفاده می شود. سه روش عمده وصله جوشی میلگرد برای اتصالات وجود دارد ولی چندین فرایند دیگر را نیز می توان به این منظور استفاده کرد.

امروزه به دلایل زیر برای اتصال آرماتور، به طور گسترده ای از انواع روش و استانداردهای جوشکاری میلگرد استفاده می شود

•  برای اتصال سازه های بتنی پیش ساخته در سایت
•  برای اتصال آرماتور به اجزای دیگر فولادی سازه
•  تعمیر و بازسازی ساختمان های بتنی
•  ساخت اقتصادی شبکه های آرماتوربندی
•  سازه های ویژه (مثلا جوشکاری فولاد زنگ نزن در محیط های با پتانسیل خوردگی بالا)

نکته قابل توجه آنکه ممکن است اتصال آرماتور به دیگر فولادهای جوش پذیر به منظور افزایش استحکام آرماتور انجام شود. در چنین مواردی همیشه باید نوع الکترود جوشکاری و تاثیر جوشکاری را روی شکل قطعات مدنظر قرار داد. همچنین ممکن است آرماتور به دیگر فولادها توسط خال جوش اتصال یابد که این هم برای ثابت کردن موقعیت این اجزا انجام می شود. در اینجا نیز باید اثر جوشکاری بر روی قطعات مدنظر قرار گیرد.

در حالت کلی در جوشکاری میلگرد موارد زیر قابل بررسی هستند:

• در وصله جوشی میلگرد باید الزامات استاندارد AWS D1.4، مربوط به جوشکاری فولادهای مسلح کننده، رعایت شود.
  
• در اتصال جوشی میلگرد به فولاد ساختمانی کربنی یا کم آلیاژ، رعایت الزامات استاندارد AWS D1.1 ضروری است. جوشکاری این نوع اتصالات باید بر اساس دستورالعمل جوشکاری تایید شده یا همان WPS انجام گیرد.
  
• جوشکاری میلگرد معمولا با یکی از فرایندهای SMAW، GMAW، GTAW یا SAW انجام می شود. در صورتی که نوع میلگرد، روش جوشکاری، WPS، مهارت جوشکار و کنترل کیفیت اتصال مورد تایید باشد، میلگرد جوش شده می تواند به عنوان بخشی از سازه بتنی مورد استفاده قرار گیرد.

دلایل استفاده از وصله جوشی میلگرد

یکی از روش های اتصال آرماتورها در پروژه های عمرانی، استفاده از اتصال جوشی است که در شرایط خاص می تواند جایگزین مناسبی برای سایر روش های اتصال باشد. انتخاب این روش به عواملی مانند محدودیت فضای اجرا، نوع سازه، مشخصات میلگرد و الزامات آیین نامه ای بستگی دارد. البته موفقیت در اجرای وصله جوشی میلگرد تنها به انجام عملیات جوشکاری محدود نمی شود و رعایت اصول فنی، انتخاب روش مناسب و کنترل کیفیت وصله جوشی میلگرد نیز اهمیت زیادی دارد. در ادامه به شما خواهیم گفت که دلایل استفاده از وصله جوشی میلگرد چیست؟

محدودیت فضای اجرای وصله پوششی
در برخی سازه ها مانند ستون ها، دیوارهای برشی یا نواحی با تراکم زیاد آرماتور، فضای کافی برای اجرای وصله پوششی وجود ندارد. در این شرایط اتصال جوشی میلگرد راهکاری مناسب برای ایجاد اتصال مطمئن بدون افزایش حجم آرماتور است.

افزایش استحکام اتصال در شرایط خاص
در پروژه هایی که انتقال صحیح نیرو بین میلگردها اهمیت بالایی دارد، استفاده از وصله جوشی می تواند اتصال مقاومی ایجاد کند. البته این موضوع تنها در صورت اجرای صحیح جوشکاری و رعایت استانداردهای فنی امکان پذیر است.

کاهش تراکم میلگرد در محل اتصال
استفاده از وصله پوششی باعث افزایش تعداد میلگردها در یک ناحیه می شود و بتن ریزی را دشوار می کند. اجرای وصله جوشی میلگرد می تواند از ایجاد تراکم بیش از حد آرماتورها جلوگیری کرده و با توجه به تاثیر قیمت آهن بر هزینه های سازه، کیفیت و صرفه اقتصادی بتن ریزی را بهبود دهد.

مناسب برای پروژه های صنعتی و سازه های سنگین
در سازه هایی مانند پل ها، مخازن، نیروگاه ها و پروژه های صنعتی که محدودیت های اجرایی بیشتری وجود دارد، وصله جوشی یکی از روش های رایج اتصال میلگرد محسوب می شود و در صورت طراحی صحیح عملکرد مناسبی خواهد داشت.

افزایش سرعت اجرا در برخی پروژه ها
در شرایطی که تجهیزات، نیروی متخصص و شرایط مناسب جوشکاری فراهم باشد، اجرای وصله جوشی میلگرد می تواند نسبت به برخی روش های دیگر با سرعت بیشتری انجام شود و روند اجرای پروژه را تسریع کند.

امکان کنترل فنی اتصال پس از اجرا
یکی از مزیت های این روش، امکان انجام بازرسی و آزمایش های مختلف برای ارزیابی کیفیت اتصال است. با انجام آزمون های مناسب، کنترل کیفیت وصله جوشی میلگرد انجام شده و از عملکرد صحیح اتصال در سازه اطمینان حاصل می شود.

انتخاب الکترود مناسب برای اجرای وصله جوشی میلگرد

انتخاب الکترود باید بر اساس استاندارد AWS A5.1 برای الکترودهای فولاد کربنی و AWS A5.5 برای الکترودهای فولاد کم آلیاژ انجام شود. در بین انواع وصله میلگرد، زمانی که از وصله جوشی استفاده می شود، انتخاب الکترود مناسب اهمیت زیادی دارد؛ زیرا کیفیت جوش، مقاومت اتصال و کاهش احتمال ترک خوردگی به نوع الکترود وابسته است.

الکترودهای کم هیدروژن که مطابق استانداردهای AWS A5.1 و AWS A5.5 تولید می شوند، باید در بسته بندی سالم، دربسته و ممهور خریداری شوند. این الکترودها پس از باز شدن بسته بندی باید در شرایط خشک و کنترل شده نگهداری شوند و معمولا برای جلوگیری از جذب رطوبت، در گرمخانه یا کوره نگهداری الکترود قرار می گیرند.

پس از باز شدن بسته ها یا خارج شدن الکترودها از کوره، نباید بیش از مدت زمان مجاز در معرض هوای آزاد قرار بگیرند. اگر الکترودها کمتر از زمان مجاز در معرض هوا بوده باشند، می توان آنها را طبق دستورالعمل سازنده یا استاندارد مربوطه دوباره در کوره خشک کرد. در بسیاری از موارد، دمای حدود 120 درجه سانتی گراد برای نگهداری کافی است، اما دمای بازپخت الکترودهای مرطوب ممکن است بیشتر باشد و باید بر اساس نوع الکترود تعیین شود.

الکترودهایی که رطوبت جذب کرده اند یا همچنان خیس و مرطوب هستند، برای جوشکاری قابل استفاده نیستند؛ زیرا وجود رطوبت می تواند باعث افزایش هیدروژن در جوش، ایجاد ترک سرد و کاهش کیفیت اتصال شود.

الکترودهای بازپخت شده

الکترودهایی که بیشتر از مقادیر مجاز در معرض هوا قرار بگیرند باید مطابق شرایط زیر بازپخت شوند:

• همه الکترودهای دارای پوشش کم هیدروژن مطابق با کد AWS A 5-1 باید برای حداقل 2 ساعت در دمای بین 430-260 درجه سانتی گراد باز پخت شوند.
• همه الکترودهای دارای پوشش کم هیدروژن مطابق با کد AWS A5-1 باید برای حداقل 2 ساعت در دمای بین 430-370 درجه سانتی گراد باز پخت شوند.
• الکترودها نباید بیش از یک بار باز پخت شوند زیرا پخت مجدد سبب خشک شدن و ریزش پوشش الکترود می شود.
• محدودیت های الکترود برای میلگردهای فولادی A517 و A514 ASTM

وقتی که لازم است فولادهای فوق جوشکاری شوند، تمامی الکترودهای با استحکام کمتر از الکترود کلاس E100XX-X به استثنای الکترودهای E7018M می بایست بازپخت شوند. شرایط بازپخت حداقل مدت زمان یک ساعت و در بازه دمایی بین 430-370 درجه سانتی گراد و قبل از استفاده می باشد. الکترودها چه سر بسته باشند یا نباشند باز پخت باید انجام پذیرد.

انواع وصله جوشی میلگرد

صرف نظر از اینکه اتصال ناقل بار باشد یا نباشد، در تقسیم بندی کلی، اتصالات جوشی مورداستفاده در جوشکاری میلگرد شامل موارد جدول زیر خواهدبود.

اتصالات مرسوم در جوشکاری میلگرد بتن

نوع اتصال	نام انگلیسی	کاربرد
اتصالات لب روی هم	Lap Joint	اتصال دو میلگرد با همپوشانی و جوش
اتصالات لب به لب	Butt Joint	اتصال دو میلگرد در امتداد یکدیگر
اتصالات تسمه ای	Strap Joint	اتصال میلگردها با استفاده از تسمه فولادی
اتصالات T شکل	T Joint	اتصال میلگرد به صورت عمود بر عضو دیگر
اتصالات صلیبی (ضربدری)	Cruciform Joint	اتصال میلگردهای متقاطع در محل تقاطع
اتصال میلگرد به صفحه یا مقطع فولادی	Rebar to Structural Steel Connection	اتصال میلگرد به صفحات یا مقاطع فولادی در اجزای سازه

در موارد مناسب، میلگرد بتن ممکن است به دیگر اعضای فولادی سازه جوش شده و جوش با اتصال متنوع ایجاد گردد. میلگردهای بتن می توانند توسط اتصالات جدول فوق جوشکاری شوند. با این وجود اتصالات لب به لب مستقیم معمولا در مورد میلگردهای بزرگتر از شماره 6(19) استفاده می شوند. برای نمونه به شکل های زیر دقت کنید.

در جدول زیر فرایندهای وصله جوشی متناسب با اتصالات و قطر اسمی میلگردها نمایش داده شده است.

فرایندهای جوشکاری، اتصالات جوشی و قطرهای اسمی میلگرد مورد تائید

نوع بارگذاری	فرایند جوشکاری	نوع اتصال جوشی	قطر اسمی مجاز میلگرد
بار عمدتا استاتیکی	جوشکاری فلاش	اتصال لب به لب	طبق محدودیت استاندارد
بار عمدتا استاتیکی	جوشکاری فشار گاز	اتصال لب به لب	معمولا برای قطرهای بیشتر از 14 میلی متر
بار عمدتا استاتیکی	جوشکاری قوس فلزی با الکترود پوشش دار	اتصال لب به لب، تسمه ای، لب روی هم، صلیبی و اتصال به قطعات فولادی	معمولا برای اتصال لب به لب در قطرهای بیشتر از 20 میلی متر
بار عمدتا استاتیکی	جوشکاری MAG	اتصال لب به لب، تسمه ای، لب روی هم، صلیبی و اتصال به قطعات فولادی	طبق محدودیت استاندارد
بار عمدتا استاتیکی	جوشکاری نقطه ای مقاومتی	اتصال لب روی هم و اتصال صلیبی	معمولا برای قطرهای کمتر از 12 میلی متر
بار تکراری	جوشکاری فلاش	اتصال لب به لب	طبق محدودیت استاندارد
بار تکراری	جوشکاری فشار گاز	اتصال لب به لب	معمولا برای قطرهای بیشتر از 14 میلی متر
بار تکراری	جوشکاری قوس فلزی با الکترود پوشش دار	اتصال لب به لب	معمولا برای قطرهای بیشتر از 20 میلی متر

وقتی اتصالات جوشی میلگرد بر اساس استاندارد DIN 4099 اجرا شوند، در برخی انواع اتصال امکان انتقال کامل نیروی میلگرد وجود دارد. البته این موضوع به نوع اتصال، روش جوشکاری، قطر میلگرد و شرایط بارگذاری بستگی دارد. برای مثال، در اتصال صلیبی باربر، در حالتی که میلگرد تحت کشش قرار دارد، اتصال می تواند حدود 30 درصد نیروی کششی میلگرد را منتقل کند.

• اتصالات جوشی لب به لب میلگرد

در اتصالات جوشی لب به لب، دو میلگرد در انتها در یک محور روبروی هم قرار می گیرند که بسته به ضخامت، برای ایجاد اتصال با نفوذ کامل ممکن است پخ مناسبی در لبه ها ایجاد شود.

در ایجاد اتصال لب به لب باید به نکات زیر توجه کرد:

1- طراحی اتصال باید براساس نکات استاندارد انجام شود. به عنوان مثال به شکل زیر توجه کنید.

2- جوش ممکن است به صورت چند پاسه انجام شود. Dwell ها ممکن است بین لایه های انفرادی چیده شوند.

3- برای ممانعت از کاهش کار سختی در اثر حرارت دیدن بیش از حد در حین انجام فرایند جوشکاری، استفاده از پشت بند برای حوضچه جوش مجاز است.

اتصالات لب به لب شامل دو نوع کلی زیر هستند:

•  اتصالات لب به لب مستقیم (بدون قطعه واسطه)

این نوع اتصالات به منظور ایجاد نفوذ کامل، در شیار جوش ایجاد می شود. جدول زیر شرایط این نوع اتصالات جوشی را ذکر کرده است.

در اتصالات لب به لب مستقیم که حامل بارهای کششی در محور میلگرد خواهند بود، اتصال ابعاد مختلف میلگرد، مطابق دستورالعمل انجام خواهد شد. اتصال جوشی میلگرد لب به لب مستقیم، اتصال انتها به انتهای مستقیم میلگردها بوده، به صورتی که محورها تقریبا در یک جهت بوده و میلگردها تقریبا دارای یک اندازه مشخص می باشند. در این اتصال از یک لوله به عنوان پشت بند می توان استفاده کرد.

•  اتصالات لب به لب غیر مستقیم ( با قطعه واسطه)

این اتصال می تواند توسط پخ v شکل یک طرفه یا دو طرفه بین میلگردها و اعضای تاب خورده ایجاد شود. اتصال لب به لب غیر مستقیم به اتصالی گفته می شود که هر میلگرد بتن به صورت مستقیم به یک قطعه مانند ورق فولادی یا نبشی جوشکاری گردد.

برای اتصالات لب به لب زمانی که قطعات در موقعیت افقی هستند، معمولا از جوش جناقی یک طرفه با زوایای 45 یا 60 درجه استفاده می شود. از جوش های جناقی دو طرفه در میلگردهای با ابعاد بزرگتر می توان استفاده کرد. وقتی که میلگردها با محورهای عمودی جوش داده می شوند، از جوش جناقی یک طرفه یا دو طرفه با یک طرف صاف یا یک طرف افقی بر روی میلگرد کوچکتر استفاده می شود.

در شکل زیر نمونه ای از زوایای پخ ها براساس نوع فرایند و وضعیت آورده شده است.

نمونه ای از زوایای پخ ها براساس نوع فرایند و وضعیت

• اتصالات لب روی هم میلگرد

اتصال لب روی هم توسط روی هم قرار گرفتن دو میلگرد در کنار هم و جوش آن ها به یکدیگر و با شیار V شکل ایجاد می شود. البته جوش شیاری V یک طرفه در مواردی که اتصال فقط از یک طرف در دسترس باشد و توسط مهندس هم تایید شود، مورد استفاده قرار خواهد گرفت. اتصال لب روی هم غیر مستقیم توسط جوش یک طرفه جناقی بین میلگردها و صفحات رابط بین آن ها ایجاد می شود، به این صورت که میلگردها و صفحات به هم جوش می شوند.

• اتصال لب به لب غیر ناقل بار

در منطقه اتصال میلگردها کنار هم قرار داده خواهند شد و به طور پیوسته اتصال صورت می پذیرد و ممکن است جوشکاری با یک لایه انجام شود.

• اتصال قطعات پیش ساخته بتنی

قطعات از پیش ریخته شده ممکن است توسط اتصال به میلگرد آرماتور در انتهای قطعه از پیش ریخته شده با فرایندهای جوشکاری و یا با جوشکاری اتصال صفحات ریختگی به قطعه از پیش ریخته شده، اتصال داخلی بیابند.

• اتصالات تسمه ای میلگرد

در استاندارد برای ایجاد اتصال تسمه ای توسط فرایند SMAW نکات زیر یاداوری شده است:

1- اتصال توسط جوش های یک طرفه لبه ها روی هم مانند شکل زیر ایجاد می شود.

2- برای اتصال بین میلگردهای آرماتور بوده و برای حالت غیر آن باید به قسمت مربوط به جوشکاری آرماتور به دیگر اجزا فولاد مراجعه شود

3- مساحت مقطع عرضی 2 تسمه با هم باید در کمترین مقدار برابر میلگردهایی که به هم متصل می شوند باشد و میلگردها دارای شرایط مکانیکی یکسانی باشند. در غیر این صورت مساحت مقطع عرضی تسمه ها با نسبت تنش های تسلیم میلگردها باید مطابقت کند.

• اتصالات صلیبی (ضربدری) میلگرد

ایجاد این اتصالات باید مطابق شکل زیر باشد. در این نوع اتصال توجه خاصی در مورد خمش (خم ها) باید اعمال شود که به برخی از این موارد در ذیل اشاره شده است

1- در مورد اتصالات صلیبی که ممکن است جوش در منطقه خم قرار بگیرد، خم قبل از جوش باید ایجاد شود. قطر خم ها در استاندارد DIN1045 آمده است و این مقدار نباید کمتر از طبقه بندی های استاندارد باشد. جوش ممکن است درون، بیرون و یا کنار خم باشد. در جایی که به بقیه اتصالات جوشی مربوط می شود، برای میلگردهایی که قبل از جوش خم شده اند، فاصله بین جوش تا شروع خم نباید کمتر از 2d_s باشد.

2- در صورتی که میلگرد آرماتور باید بعد از جوشکاری خم شود طبقه بندی های خاص استاندارد DIN1045 باید رعایت شوند.

در حین جوشکاری میلگرد باید به موارد زیر توجه کرد:

• شکست ترد در نتیجه سخت شوندگی
• از دست دادن مقاومت
• ناپیوستگی های ایجاد شده در جوش
• کم شدن مساحت مقطع عرضی در اثر سوختگی های کناره جوش

آزمون های انجام شده بر روی نمونه های وصله میلگرد

قابلیت اتصال یک فلز به فلز دیگر توسط فرایند خاص جوشکاری را جوش پذیری گویند.

جوش پذیری مواد تابعی است از:

• ترکیب شیمیایی مواد
• روش های جوشکاری مورد استفاده
• انواع سازه هایی که مورد جوشکاری قرار می گیرند.

با توجه به مطالب ذکر شده جوش پذیری میلگردها وقتی مورد تایید است که ترکیب شیمیایی و آزمون های صورت پذیرفته بر روی اتصالات جوشی مورد تایید باشند. طبق استاندارد DIN 488-part 7-jun 1986 تعداد نمونه های آزمون که برای پیدا کردن خواص مکانیکی، توسط شرکت بازرسی انجام می شود، نباید کمتر از 10 عدد باشد.

کلیات انجام آزمون های جوش پذیری

ابعاد اسمی قطعات مورد آزمون برای هر آزمایش مطابق استاندارد مشخص می باشد. برای آزمایش ها فرم های گزارش باید تهیه شود. همچنین دقت در تهیه نمونه ها نیز از اهمیت به سزایی برخوردار است. طبق استاندارد، اتصالات جوشی از قطعاتی تهیه می شود که هیچ گونه عملیات پیر سختی ندیده باشند.

انجام آزمون طبق استاندارد انجام می شود. آزمون ها باید بدون جدا کردن حتی یک میلگرد انجام شود. در مورد فرایندهای SMAW و MAG نمونه ها در دمای محیط، جوش داده می شوند و فاصله زمانی جوشکاری تا انجام آزمون باید کمتر از 3 روز باشد.

بازرسی عمومی میلگرد پیش از جوش

قبل از انجام جوشکاری بر روی سازه و همچنین در حین انجام جوشکاری و ایجاد هر نوع تغییری در شرایط انجام فرایند و شرایط کلی ساختمان و سازه، در مورد مونتاژ قطعات و ایجاد اتصالات مناسب، بازرسی باید توسط ناظر انجام شود. این بازرسی می تواند شامل موارد زیر باشد.

• تطابق میلگردها و موارد مورد استفاده با مستندات موجود
• بازدید از تجهیزات و دستگاه های جوشکاری مورد استفاده در ساختمان
• باید بدانید که جوشکارها لازم است دانش و مهارت کافی را در زمینه جوشکاری آرماتور با فرایندهای موجود دارا بوده و گواهینامه های لازم را داشته باشند.

نکاتی در مورد آزمون های کارگاهی میلگرد

1- برای این آزمون دو نوع نمونه لازم است. یکی از نمونه ها باید قبل از شروع عملیات جوشکاری بر روی سازه تهیه شود که به آن نمونه جوش های مقدماتی گفته شده و دیگر اینکه نمونه در حین انجام عملیات جوشکاری بر روی سازه تهیه گردد که به آن نمونه جوش های معمولی گفته می شود.

2- نمونه جوش های اولیه برای تنظیم پارامترها براساس شرایط موجود در محل انجام فرایند جوشکاری می باشد. کمترین تعداد نمونه برای آزمون در جدول زیر موجود می باشد.

3- آزمایش بر روی نمونه جوش های معمولی هر هفته و همچنین هنگام اعمال هر نوع تغییری در عملیات و تجهیزات و تنظیمات انجام خواهد شد. اگر آزمون نمونه جوش های مقدماتی انجام شده باشند، از نمونه های آزمون هفته اول کم می شوند.

• آزمون کشش

نکاتی را که باید برای انجام آزمون کشش مد نظر قرار داد عبارت است از:

1- آزمون بر روی نمونه های جوشکاری معمولی و آن هایی که دارای اتصال جوشی تقریبا در وسط نمونه هستند انجام می شود.

2- فاصله ای از نمونه که بین دو فک دستگاه کشش قرار می گیرد نباید کمتر از مقدار ( طول جوش + d_s2 × 10 + d_s1 × 10 ) باشد که d_s1 و d_s2 اندازه اسمی قطر میلگردهای متصل شده است.

3- نمونه های ایجاد شده در فرایندهای SMAW و MAG براساس شکل زیر تهیه می شوند.

• نکته قابل ذکر این است که اگر یک جوش کامل همانند شکل زیر به عنوان نمونه آزمون انتخاب شود، یکی از میلگردها از بین دو مقطع جوش، باید قبل از آزمایش بریده شود.

4- نمونه برای آزمون اتصال لب روی هم جوش مقاومتی باید شامل دو نقطه جوش باشد.

5- وقتی میلگرد بتنی به فولادی دیگر جوش شود. (شکل های زیر) نمونه برای آزمون کارگاهی و سایت باید مانند شکل باشد و از دو فولاد در آزمایش اتصال واقعی استفاده شود.

6- روش انجام تست طبق استاندارد DIN 50145 می باشد

7- قطر سوراخ قرارگیری میلگرد در داخل ورق برای آزمون اتصالات که توسط جوش های گوشه ای درست شده است مانند شکل های زیر تقریبا برابر با 2d_s می باشد (شکل های زیر)

در این نوع اتصال، دو میلگرد به صورت همپوشان قرار گرفته و با جوش به یکدیگر متصل می شوند تا نیروهای وارده به طور ایمن بین آن ها منتقل شود. این روش زمانی استفاده می شود که اتصال باید توان تحمل بارهای طراحی شده را داشته باشد.

در این اتصال، جوش در امتداد کناره های میلگردهای همپوشان اجرا می شود. کیفیت و طول جوش کناری تاثیر مستقیمی بر مقاومت و عملکرد نهایی اتصال دارد.

در این روش، جوش در هر دو طرف محل همپوشانی اجرا می شود تا توزیع نیرو یکنواخت تر شده و ظرفیت باربری اتصال افزایش یابد. این نوع اتصال برای بارهای بیشتر مناسب است.

این تصویر نمونه ای از اجرای جوش کناری در اتصالات لب روی هم را نشان می دهد. رعایت ابعاد جوش و اجرای یکنواخت آن نقش مهمی در جلوگیری از تمرکز تنش دارد.

در این اتصال، انتقال نیرو از طریق گلوی موثر جوش انجام می شود. تعیین صحیح اندازه گلوی جوش برای دستیابی به مقاومت مورد نیاز اهمیت زیادی دارد.

در این روش، میلگرد داخل یک قطعه یا محل تعبیه شده قرار گرفته و اتصال با جوش گوشه ای ایجاد می شود. این نوع اتصال در برخی جزئیات اجرایی و قطعات پیش ساخته کاربرد دارد.

در این نوع اتصال، برای افزایش استحکام محل اتصال لب به لب از جوش گوشه ای استفاده می شود. اجرای صحیح جوش باعث بهبود انتقال نیرو و افزایش پایداری اتصال خواهد شد.

این تصویر نمونه دیگری از اجرای جوش گوشه ای در اتصال Inset را نمایش می دهد. انتخاب ابعاد مناسب جوش و رعایت دستورالعمل های اجرایی، کیفیت نهایی اتصال را تضمین می کند.

در اتصالات لب به لب، استفاده از جوش گوشه ای باید مطابق الزامات طراحی و استانداردهای جوشکاری انجام شود. کنترل کیفیت جوش در این نوع اتصال برای جلوگیری از ایجاد عیوب و کاهش مقاومت ضروری است.

• جوش های نفوذ کامل شیاری در اتصالات لب به لب مستقیم ( بدون قطعه واسطه)

در این نوع اتصالات مساحت موثر جوش به صورت مساحت اسمی مقطع عرضی میلگرد جوش داده شده تعیین می شود. توجه به این نکته حائز اهمیت است که در جوشکاری میلگردهایی با ابعاد گوناگون، مساحت جوش بر مبنای میلگرد کوچکتر تعیین می شود.

• اتصالات لب به لب مستقیم (بدون قطعه واسطه)

اتصالات لب به لب مستقیم میلگردهای هم قطر با جوش شیاری نفوذ کامل و وضعیت قرارگیری محور میلگرد در جدول زیر نمایش داده شده است.

ردیف	نوع جوش شیاری با نفوذ کامل	وضعیت محور میلگرد
A	شیار V یک طرفه	افقی
B	شیار V دو طرفه	افقی
C	شیار V یک طرفه با پشت بند لوله دو تکه	افقی
D	شیار پخ یک طرفه	عمودی
E	شیار پخ دو طرفه	عمودی
F	شیار پخ یک طرفه با پشت بند لوله دو تکه	عمودی

نکته: این جدول مربوط به اتصالات لب به لب مستقیم میلگردهای هم قطر است و برای اتصال میلگردهای با قطر متفاوت کاربرد ندارد.

• جوش های شیاری V شکل و جناقی

در این گونه اتصالات مساحت موثر جوش برابر میزان طول چندگانه و ابعاد جوش خواهد بود. طول موثر جوش باید برابر طول جوش مشخص شده باشد. حداقل اندازه جوش موثر، نباید کمتر از دو برابر قطر میلگرد باشد. یعنی یا برابر قطر میلگردها بوده و یا در مورد اتصال با دو قطر متفاوت، دو برابر قطر میلگرد کوچکتر باشد.

نکات زیر باید در مورد اندازه موثر جوش مد نظر قرار گیرد:

• اتصال میلگرد به یک سطح
• اندازه موثر جوش برابر 4/0 برابر شعاع میلگرد برای جوش جناقی خواهد بود.
• اتصال میلگرد به میلگرد

برای جوش جناقی اندازه جوش موثر برابر 6/0 شعاع میلگرد برای جوش جناقی خواهد بود. برای اندازه های بزرگتر جوش موثر باید مقدار تنش مجاز تعیین شود. WPS مقادیر بزرگ تر جوش را تعیین می کند. در اتصال میلگردهایی با قطرهای متفاوت شعاع مبنا براساس شعاع میلگرد کوچکتر خواهد بود. برای تعیین اندازه جوش آزمون انجام می شود.

• جوش های گوشه

مساحت موثر جوش در این گونه مقاطع برابر طول چندگانه گلویی موثر خواهد بود. توجه به این نکته حائز اهمیت است که تنش ها در جوش گوشه برای ایجاد بار در هر جهتی هستند و مساحت موثر جوش به این منظور محاسبه می شود. طول موثر جوش در یک جوش گوشه، با محاسبه انحنا در طول محور جوش محاسبه می شود.

مزایا و معایب وصله جوشی میلگرد

وصله جوشی میلگرد در پروژه هایی استفاده می شود که نیاز به اتصال مستقیم و مقاوم بین آرماتورها وجود دارد. در این روش، کیفیت اتصال به نحوه اجرای وصله جوشی میلگرد، نوع میلگرد، مهارت جوشکار و کنترل کیفیت وصله جوشی میلگرد بستگی دارد. به همین دلیل، اتصال جوشی میلگرد می تواند مزایا و محدودیت های مشخصی داشته باشد که شامل موارد زیر است:

مزایای وصله جوشی میلگرد:

• کاهش تراکم میلگرد در محل اتصال
• صرفه جویی در طول مصرفی میلگرد
• ایجاد اتصال مستقیم بین دو میلگرد
• مناسب برای فضاهای محدود اجرایی
• امکان استفاده در برخی سازه های سنگین
• کاهش مشکلات بتن ریزی در نواحی پرتراکم

معایب وصله جوشی میلگرد:

• ضرورت انجام آزمایش و کنترل کیفیت پس از اجرا
• نیاز به جوشکار ماهر و متخصص
• محدودیت در استفاده برای همه انواع میلگرد
• احتمال کاهش خواص مکانیکی میلگرد در اثر حرارت
• نیاز به رعایت دقیق استانداردهای جوشکاری
• وابستگی زیاد کیفیت اتصال به شرایط اجرا

نکات ضروری در اجرای وصله جوشی میلگرد

نکاتی که برای آماده سازی قطعات میلگرد پیش از انجام جوشکاری باید رعایت شود مطابق زیر می باشد:

• سطح آرماتور باید عاری از هرگونه چربی، رنگ و هرگونه جسم خارجی باشد.
• دمای میلگرد در منطقه جوشکاری نباید کمتر از صفر درجه سانتی گراد بوده و از سرد شدن سریع، بعد از جوشکاری جلوگیری شود.
• اتصالات انتقال دهنده بار و غیر انتقال دهنده بار، با روش جوشکاری یکسان، میزان دقت مشابه و شرایط یکسان، جوشکاری می شوند.
• در مورد میلگرد آرماتور که توسط پیچش سخت شده است، فقط انتهای میلگردها که تغییر شکل نیافته اند می توانند جوشکاری شوند. ( در صورتی که اتصالات منتقل کننده بار نباشند)

در استاندارد AWS D 1-4 فقط سه فرایند مشخص شده در جدول، پایه و اساس کار هستند و باقی فرایندها وقتی استفاده می شوند که مهندس اجازه استفاده از آن ها را صادر کند. اجازه استفاده از فرایندها وقتی صادر می شود که توسط آزمون هایی تایید شده و کیفیت مورد قبول اتصال حاصل گردد. فرایندهای جوشکاری مورد استفاده برای ایجاد اتصالات جوشکاری شده در میلگردهای آرماتور را می توان براساس نوع بار و ابعاد میلگردها مجزا نمود.

کنترل تنش در وصله جوشی میلگرد

غیر از مواردی که در زیر تغییر یافته اند، تنش های مجاز برای جوش های با نفوذ کامل در اتصالات جناقی و شیاری و در حالت لب به لب همانند استحکام کششی یا فشاری فلز پایه خواهند بود. تنش های مجاز برای جوش گوشه، جناقی و شیاری مطابق جدول زیر است.

تنش های مجاز در انواع جوش

نوع جوش	نوع تنش در جوش	تنش مجاز	سطح مقاومت فلز پرکننده مورد نیاز
جوش شیاری با نفوذ کامل	کشش عمود بر مساحت موثر	مانند فلز پایه	فلز پرکننده هم مقاومت باید استفاده شود
جوش شیاری با نفوذ کامل	فشار عمود بر مساحت موثر	مانند فلز پایه	فلز پرکننده با سطح مقاومت برابر یا یک رده پایین تر از فلز پرکننده هم مقاومت مجاز است
جوش شیاری با نفوذ کامل	برش بر مساحت موثر	0.30 برابر مقاومت کششی اسمی فلز پرکننده، مشروط بر اینکه تنش برشی فلز پایه از 0.40 برابر تنش تسلیم فلز پایه بیشتر نشود	فلز پرکننده با سطح مقاومت برابر یا کمتر از فلز پرکننده هم مقاومت مجاز است
جوش شیاری جناقی و شیاری لاله ای	فشار عمود بر مساحت موثر	اگر اتصال برای انتقال فشار طراحی نشده باشد، ظرفیت فشاری در نظر گرفته نمی شود	فلز پرکننده با سطح مقاومت برابر یا کمتر از فلز پرکننده هم مقاومت مجاز است
جوش شیاری جناقی و شیاری لاله ای	فشار عمود بر مساحت موثر	اگر اتصال برای انتقال فشار طراحی شده باشد، مانند فلز پایه در نظر گرفته می شود	فلز پرکننده با سطح مقاومت برابر یا کمتر از فلز پرکننده هم مقاومت مجاز است
جوش شیاری جناقی و شیاری لاله ای	برش بر مساحت موثر	0.30 برابر مقاومت کششی اسمی فلز پرکننده، مشروط بر اینکه تنش برشی فلز پایه از 0.40 برابر تنش تسلیم فلز پایه بیشتر نشود	فلز پرکننده با سطح مقاومت برابر یا کمتر از فلز پرکننده هم مقاومت مجاز است
جوش شیاری جناقی و شیاری لاله ای	کشش عمود بر مساحت موثر	0.30 برابر مقاومت کششی اسمی فلز پرکننده، مشروط بر اینکه تنش کششی فلز پایه از 0.60 برابر تنش تسلیم فلز پایه بیشتر نشود	فلز پرکننده با سطح مقاومت برابر یا کمتر از فلز پرکننده هم مقاومت مجاز است
جوش گوشه	برش بر مساحت موثر	0.30 برابر مقاومت کششی اسمی فلز پرکننده	فلز پرکننده با سطح مقاومت برابر یا کمتر از فلز پرکننده هم مقاومت مجاز است

توضیحات جدول

منظور از مساحت موثر جوش، سطحی است که در محاسبه مقاومت اتصال در نظر گرفته می شود. این مقدار با توجه به نوع جوش، اندازه جوش و نحوه انتقال نیرو تعیین می شود.

در انتخاب فلز پرکننده باید مقاومت فلز پایه، نوع میلگرد، شرایط بارگذاری و روش جوشکاری بررسی شود. استفاده از فلز پرکننده نامناسب می تواند باعث کاهش مقاومت اتصال شود.

برای اتصالاتی که تحت بارهای دینامیکی، خستگی یا بارهای تکراری قرار دارند، نباید فقط به مقادیر عمومی تنش مجاز اکتفا کرد و لازم است آیین نامه طراحی سازه یا استاندارد جوشکاری مربوطه بررسی شود.

در میلگردها یا فولادهایی که با روش کشش سرد تولید شده اند، حرارت ناشی از جوشکاری می تواند بخشی از مقاومت ایجاد شده در فرآیند تولید را کاهش دهد؛ بنابراین در طراحی و انتخاب فلز پرکننده باید کمترین مقاومت کششی فلز جوش داده شده ملاک قرار گیرد.

وصله جوشی میلگرد یکی از روش های اتصال آرماتورها در سازه های بتنی است که در شرایط خاص می تواند جایگزین وصله پوششی یا روش های مکانیکی شود. این روش زمانی کاربرد دارد که محدودیت فضا، تراکم میلگرد یا نیاز به انتقال مناسب نیرو وجود داشته باشد. با این حال، اجرای اتصال جوشی میلگرد برای همه میلگردها و همه سایزها مناسب نیست و باید نوع میلگرد، قطر، گرید، روش جوشکاری و استانداردهای اجرایی بررسی شود. انتخاب الکترود مناسب، مهارت جوشکار و رعایت اصول فنی در اجرای وصله جوشی میلگرد اهمیت زیادی دارد. همچنین کنترل کیفیت وصله جوشی میلگرد از طریق بازرسی چشمی و آزمایش های لازم، نقش مهمی در اطمینان از ایمنی اتصال دارد. بنابراین استفاده از این روش فقط زمانی توصیه می شود که طراحی، اجرا و کنترل نهایی آن کاملا اصولی انجام شده باشد.

سوالات متداول