اتصال میلگرد,اتصال میلگرد اورلپ,آرماتور,جوش,مدلسازي AHP,فورجینگ,کوپلینگ,اورلپ,AHP

مقایسه سه روش اتصال میلگرد

شرکت مقطع افراز, صنعت ساخت

شنبه ۱۷ خرداد ۱۳۹۹

چهار‌شنبه ۳ آبان ۱۳۹۶ | 01:530 نظر955 بازدید

مدلسازی  AHP  برای بررسی سه نوع اتصال میلگرد : اورلپ، کوپلینگ و فورجینگ میلگرد

چکیده:

براي تحلیل سه نوع اتصال میلگرد آرماتور بندي سازه( AHP ) در این تحقیق یک مدلسازی بر مبنای تصمیم گیری چند متغیره بتن آرمه ارایه شده است. سه نوع اتصال میلگرد 1: اتصال اورلپ 2: اتصال مکانیکی(کوپلینگ) 3: اتصال فورجینگ(جوش سر به سر) برای پارامترهایی از قبیل هزینه  و قیمت اتصال، زمان مورد نیاز برای اتصال، طول اتصال، ابزار مورد نیازAHP  در نظر گرفته شده و مدلسازی برای اتصال و آزمایش کشش انجام گرفته است و در نهایت نتایج تحلیل سه نوع اتصال با یکدیگر مقایسه گشته است که در حالت های مختلف یکی از این روشها به صرفه می باشد.

واژه هاي کلیدی: مدلسازي AHP،اتصال میلگرد، اورلپ، کوپلینگ، فورجینگ

-1 مقدمه:

میلگرد یکی از پر مصرف ترین مصالح در ساختمان سازي، پل سازی و دیگر ساخت ها می باشد. به دلیل اینکاربرد گسترده، استفاده از روشی بهینه در اتصال میلگردها ضروری می باشد. از این نقطه نظر دو روش کوپلینگ وفورجینگ در کشورهاي توسعه یافته و پیشرفته مورد توجه قرار گرفته است که این امر در کشور ایران نیاز به توجه بیشتري دارد. اتصال اورلپ با توجه به شکل 1 از کنار هم قراردادن دو آ رماتور به موازات یکدیگر و بستن آنها توسط قطعات سیم ایجاد می شود.

 

اورلپ میلگرد ها و آرماتور ها

شکل 1- اتصال اورلپ توسط سیم

اتصال مکانیکی با توجه به شکل 2 توسط کوپلر به دو سر میلگرد رزوه شده انجام می شود.

معایب و مزایای وصله مکانیکی رزوه ای و دستگاه فورجینگ

شکل 2 - اتصال مکانیکی توسط کوپلر

 

اتصال فورجینگ با توجه به شکل 3 به وسیله حرارت دادن دو سر میلگرد و اتصال آنها با فشار می باشد.

 

دستگاه جوش فورجینگ میلگرد

شکل 3- اتصال فورجینگ ( جوش سر به سر)

-1-2 اتصال به روش اورلپ:

سالیان سال است که بسیاری از مهندسین ساختمان، معماران و متخصصین متوجه شده اند که روش اتصال اورلپ در قبال داشتن مزایای اندك معایب بسیاری دارد. طبق آیین نامه  ACIاتصال اولپ در مقابله با بارهای پریودیک قابل اطمینان نبوده و از محدوده  الاستیک خارج خواهند شد [ 2] لذا این سوال پیش می آید که رفتار اتصالات اورلپ برای آرماتورهای با سایز بالا همچون آرماتور 25 چگونه خواهد بود. طی سالیان متمادي و براي اطمینان بیشتر در قابلیت وکارآیی اتصال اورلپ ، طول اتصا ل پوششی مرتبا افزایش یافته است و همچنین استفاده از اورلپ در بعضی نقاط به طور کلی ممنوع می باشد.[ [3][4

-2-2 اتصالات مکانیکی  :

اتصالات مکانیکی نوعی از قطعات مکانیکی هستند که بین دو قطعه آرماتور قرار می گیرند و باعث می شوند که آرماتور درمحل اتصال رفتاري شبیه به یک آرماتور یکپارچه داشته باشد . اتصالات مکانیکی آرماتورها را به صورت سر به سر به یکدیگر وصل می کنند. این اتصال بسیاري از مزایای یک آرماتور یکپارچه را تامین می کند . با توجه به شکل 4 اتصالات مکانیکی تراکم آرماتور را کاهش داده و امکان بتن ریزي مطلوب را فراهم می کند . بر اساس آیین نامه بتن ایران یک اتصال مکانیکی بسیار قوي تر و مستحکم تر از اتصال اورلپ می باشد چرا که میزان استحکام مورد نیاز براي یک اتصال مکانیکی حداقل 25 درصد بیشتر از استحکام طراحی براي اتصال اورلپ در نظر گرفته می شود. در حال حاضر انواع اتصالات مکانیکی در شکل ها و ابعاد مختلف و بنا به نیاز مصرف کننده در بازار هاي جهانی و همچنین بازار کشور خودمان قابل دستیابی هستند. متداول ترین اتصالات مکانیکی با بهره گیري از مدلی مشابه پیچ و مهره میلگردها را به یکدیگر متصل نموده و یک آرماتور یکپارچه ایجاد می کند.

نحوه چیدمان و تراکم میلگرد ها در وصله مکانیکی و فورجینگ

شکل 4 - مقایسه تراکم میلگردها در اتصال اورلپ و مکانیکی

-3-2 اتصال فورجینگ میلگرد :

فرآیند جوشکاری فورجینگ سربه سر در سال 1953 میلادی با هدف استفاده در صنعت حمل و نقل ریلی ابداع شد و سپس کاربرد آن در صنعت ساختمان توسعه یافت. با گسترش روزافزون ساخت و ساز و رشد شهر ها و بلند مرتبه سازی،موضوع مقاوم سازی و استحکام سازه های بتنی به منظور حفظ جان و سرمایه ساکنین در اهمیت قرار گرفت. به دلیل وجود بارهاي کششی، خمشی و پیچشی زیاد در سازه هاي بتنی، نحوه  درست اتصال میلگردها در بتن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می باشد که با این روش تا حد بسیار زیادی ضعف در اتصال میلگردها از بین خواهد رفت. روش جوشکاری فورجینگ سر به سر جزء روش های جو شکاری ذوبی کامل به شمار نمی آید، بلکه نوعی روش جوشکاری فاز جامد است که عمل اتصال را بدون ذوب کردن کامل فلز پایه به انجام می رساند. پیکر بندی مجدد اتم ها با حرارت دهی سطحی در دمایی بالاتر از دمای تبلور مجدد رخ داده و اتصال به کمک تغییر فرم پلاستیک به وجود آمده از بهم فشردگی ایجاد می شود.

-مدل سازی مقایسه اي به روش AHP :

معیارهای مطرح شده در این روش کمی و کیفی می باشند و اساس این روش تصمیم گیري بر مقایسات زوجی نهفته است. به این صورت که تصمیم با فراهم آوردن درخت سلسله مراتبی آغاز می گردد، سپس یک سری مقایسات زوجی انجام می گیرد و در نهایت منطق فرایند تحلیل سلسله مراتبی به گونه ای ماتریس های حاصل از مقایسات زوجی را با یکدیگر تلفیق می سازد که تصمیم بهینه حاصل آید. نظر به اینکه بیشتر مقالات به صورت مقایسه بین شرایط مختلف مورد بحث می باشد، استفاده از این نوع مدلسازی مورد توجه قرار گرفته و در برخی مقالات علمی برای پیشبرد اهداف مد نظر از این روش استفاده می شود.[ 5] الی [ [8

معیارهای مطرح شده د ر این مقاله عبارتند از: 1- هزینه 2- زمان 3- طول اتصال 4- مقاومت 5- عبور دانه های شن در محل اتصال 6- ابزار مورد نیاز 7- ابعاد پروژه 8- استفاده از ابزار دوم براي اتصال 9- افراد مورد نیازکه در ادامه به نحوه مقایسه آنها اشاره می شود. با در اختیار قرار دادن پرسشنامه ای بین شرکت های مجري این اتصالات ،معیارهای 1،2،6 برای هر نوع اتصال مشخص گردید.(این معیارها به علت عملیاتی بودن از شرکتهای مجری به دست آمده اند). معیارهای بعدی بر اساس آزمایش و آیین نامه در ادامه شرح داده شده اند. که نتایج حاصله به این صورت به دست آمده است:

هزینه(قیمت تمام شده):در اتصال کوپلینگ به یک عدد کوپلر(عموما ساده ي راستگرد) و رزوه  هر سر میلگرد نیاز است ؛ در این روش دسترسی به آرماتورها مشکل شده و هزینه ها افزایش می یابد. در اتصال فورجینگ به کپسول اکسیژن و استیلن ویک کارگر ماهر و دو کارگر ساده نیاز می باشد. اتصال اورلپ با چشم پوشی از سیم هاي مصرفی براي اتصال ، هزینه ای ندارد. با در اختیار داشتن اطلاعات فوق، هزینه  هر، یک اتصال به صورت زیر محاسبه گشته و در تحلیل AHP، مورد استفاده قرار گرفته است. در اتصال کوپلینگ هزینه و قیمت  کوپلر 47000 ریال و هزینه و قیمت  رزوه دو سر میلگرد 25 ،24000 ریال در نظر گرفته شده است. در اتصال فورجینگ برای میلگرد 70،25 جوش را می توان به ازای مصرف یک عدد کپسول استیلن 12 پوندي (به قیمت  400000 ریال) و نصف کپسول گاز اکسیژن 20 پوندی   (به قیمت  80000 ریال) انجام داد که دراین صورت:


6286=440000/70   قیمت گاز مصرفی به ازاء هر سر جوش میلگرد 

قیمت و هزینه یک کارگر ماهر روزمزد 500000 ریال و دو کارگر ساده هر کدام 350000 ریال در نظر گرفته شده و با احتساب روز کاري 8 ساعته و بازده 30  درصدی کارگران:

144 = تعداد جوش در یک روز=60/(0.3*60*60*8)

8333=144/  (500000+700000)  =قیمت و هزینه کارگر برای هر سر جوش میلگرد

که در نهایت قیمت و هزینه کل هر سر جوش در روش فورجینگ برابر است با :                                                                                         ریال       14619   = 6286+8333

 

زمان:در اتصال کوپلینگ به طور متوسط 120 ثانیه براي رزوه ي دو سر میلگرد و 30 ثانیه بستن توسط کوپلر نیاز است که در مجموع 150 ثانیه زمان خواهد برد. در اتصال فورجینگ زمان اجرای هر اتصال 60 ثانیه در نظر گرفته شده است. در اتصال اورلپ،زمان اجرا برابر 15 ثانیه می باشد.

طول اتصال:در روش کوپلینگ حداقل 100 میلی متر ، در روش فورجینگ حداقل 50 میلی متر و در روش اورلپ حداقل 1000 میلی متر می باشد (باید توجه داشت که این مقدار، ثابت نمی باشد و هر بار دست خوش تغییر می شود).

این معیار، معیاری کمکی می باشد از این جهت که هر کدام از معیارهاي هزینه، زمان و عبور دانه هاي شن در محل اتصال به نوعی مرتبط با آن می باشند و استفاده از آن، به دلیل ارتباط این سه معیار، براي کاهش خطای مجازی است که تحلیل AHP تعیین کرده است.

مقاومت:طبق آزمایشاتی که در دانشگاه صنعتی شریف به شماره( 890104و تاریخ 18/02/1389  ( ودانشگاه امیر کبیر(به شماره 881098و تاریخ 09/12/1388) انجام شده است در تمامی نمونه ها شکست از میلگرد پایه بوده و هیچکدام نقطه اتصال نبوده است.

عبور دانه هاي شن در محل اتصال :همانطور که در مقدمه هم به آن اشاره شد در روشهاي کوپلینگ وفورجینگ به دلیل تراکم کم میلگرد در نقاط اتصال، دانه های شن به راحتی از بین آنها عبور می کنند اما در اتصال  اورلپ به علت تراکم زیاد میلگرد در محل های اتصال، عبور دانه های شن مشکل خواهد بود و این عامل نقطه ضعفی براي اتصال اورلپ می باشد به این دلیل که بتن به طور یکنواخت پخش نشده یا به خوبی ویبره نخواهد شد که منجر به کرمو شدن بتن می شود.

ابزارهاي مورد نیاز:در روش کوپلینگ فقط به دستگاه رزوه کن میلگرد و کوپلر نیاز است. در روش فورجینگ به وسایلی همچون اره مخصوص برش میلگرد، گیره نگهدارنده میلگرد، سیلندر فشار، پمپ هیدرولیکی، لوله هاي اختلاط گاز، نازل دستگاه جوش و کپسول گاز نیاز است و در روش اورلپ به انبردست و قطعه ای سیم نیاز می باشد.

ابعاد پروژه: در پروژه هاي کوچک به لحاظ اقتصادی بودن طرح و به صرفه نبودن استفاده از روشهای کوپلینگ وفورجینگ، معمولا از اتصال اورلپ و در پروژه های بزرگ( به دلیل فوق الذکر) از اتصالات کوپلینگ و فورجینگ استفاده می شود.

ابزار دوم براي اتصال :در اتصال کوپلینگ، قطعه دوم براي اتصال، کوپلر می باشد و در اتصال اورلپ به قطعه ای سیم نیاز است و در اتصال فورجینگ از قطعه  دومی استفاده نمی شود. در انتها با مقایسه  سه روش اتصال بر اساس معیارهای ذکر شده، نمودار شکل 5 حاصل خواهد شد.

محور عمودی در جداول زیر نمایانگر برتری هر کدام از روشها در معیار مورد نظر و مستطیل های باریک نمایانگر وزن معیار مورد نظر می باشند

مقایسه سه روش اورلپ،فورجینگ و وصله مکانیکی 1

شکل 5- نتایج حاصل از آنالیز معیارها براي سه روش اتصال اورلپ، کوپلینگ و فورجینگ

-نتیجه گیری:

در انواع پروژه های عمرانی بنا بر اینکه کدام یک از معیارهای ذکر شده برای اتصال مهم باشند، یکی از روش های اتصال مقرون به صرفه و بهینه خواهد بود، به طور مثال:

اگر در پروژه ای فقط زمان اجرای پروژه مهم باشد (مدت زمان کمتر) :

در نمودار شکل 6 با بیشتر شدن وزن زمان یعنی اهمیت داشتن زمان، نتایج تغییر خواهد کرد و همانطور که مشاهده می شود به ترتیب روشهای اورلپ، فورجینگ وکوپلینگ بهینه می باشند. لازم به ذکر می باشد به  دلیل اینکه هر کدام ازمعیارهای فوق بر دیگری تاثیر داشته و با احتساب خطای مجازی که نرم افزار دارد ، اگر وزن معیاری بنا بر ملموس ترشدن نتایج تغییر یابد، این تغییر وزن، بر روی وزن های سایر معیارها تاثیر خواهد گذاشت که به همین دلیل به عنوان مثال، وزن مقاومت در مراحل نتیجه گیری کمی متغیر می باشد.

مقایسه سه روش اتصال میلگرد کوپلینگ،فورجینگ،اورلپ

شکل 6- نتایج حاصل از آنالیز معیارها بر اساس افزایش وزن زمان برای سه روش اتصال اورلپ، کوپلینگ و فورجینگ

اگر در پروژه ای دولتی که هزینه برای کارفرما چندان مهم نباشد:

در نمودار شکل 7 با کمتر شدن وزن هزینه، نتایج تغییر خواهد کرد و همانطور که مشاهده می شود به ترتیب روشهای فورجینگ، کوپلینگ واورلپ بهینه می باشند.

معایب و مزایای روش کوپلینگ یا وصله مکانیکی میلگرد

شکل 7 - نتایج حاصل از آنالیز معیارها بر اساس کاهش وزن هزینه براي سه روش اتصال اورلپ، کوپلینگ و فورجینگ

اگر در پروژه ای فقط مقاومت مهم باشد:

در نمودار شکل 8 با بیشتر شدن وزن مقاومت(به دلیل ملموس شدن برابري دو اتصال فورجینگ و کوپلینگ بر اثر وزن مقاومت،این وزن 100 در نظر گرفته شده است کما اینکه در وزن های کمتر مقاومت، همچنان دو روش فورجینگ و کوپلینگنسبت به اورلپ به صرفه تر خواهند بود و تاثیری بر نتیجه ی به دست آمده نخواهد گذاشت ) ، همانطور که مشاهده می شود استفاده از روشهای کوپلینگ و فورجینگ نسبت به اورلپ ارجحیت خواهند داشت.

مقایسه انواع اتصالات میلگرد جوشکاری فورجینگ،وصله مکانیکی،اورلپ

شکل 8 - نتایج حاصل از آنالیز معیارها بر اساس افزایش وزن مقاومت برای سه روش اتصال اورلپ، کوپلینگ و فورجینگ

منبع سایت: http://www.kenza-weld.com/index.php/%D9%85%D8%AD%D8%B5%D9%88%D9%84%D8%A7%D8%AA/%D8%AF%D8%B3%D8%AA%DA%AF%D8%A7%D9%87-%D8%AC%D9%88%D8%B4-%D8%A7%D9%84%DA%A9%D8%AA%D8%B1%D9%88%D8%A7%D8%B3%D9%84%DA%AF/92-%D9%85%D8%B7%D8%A7%D9%84%D8%A8-%DA%A9%D8%A7%D8%B1%D8%A8%D8%B1%D8%AF%DB%8C/164-%D9%85%D9%82%D8%A7%DB%8C%D8%B3%D9%87.html

بازدید روز

77

بازدید دیروز

158

بازدید ماه

2753

بازدید کل

92272

افراد آنلاین

21

پروژه ها