انواع ستون سوله از لحاظ ابعاد و سطح مقطع

ابعاد ستون سوله

ستون‌ ها از مهمترین اجزاء در ساختمان‌ سازی هستند که وظیفه تحمل ثقل و سنگینی بار یک سازه را بر عهده دارند. برای ساخت سازه ای محکم و ایمن باید ستون ها استحکام زیادی داشته باشند. ستون ها از اعضای ساختاری عمودی یک سازه به شمار می آیند که بارها را عمدتا در حال فشرده سازی حمل می کند. ستون ها بارها را از سقف، دال کف، دال سقف یا از یک تیر به یک کف یا پایه منتقل می کند. ستون ها دارای لحظه های خمش در مورد یک یا دو محور مقطع می باشند. انواع مختلفی از ستون ها وجود دارند که در قسمت های مختلف یک سازه فلزی یا بتنی مورد استفاده قرار می گیرند.

ستون فلزی یکی از اجزای مهم یک سازه جهت تحمل بارهای سنگین به شمار می ‌رود. ستون فلزی از استحکام و مقاومت بیشتری نسبت به انواع مختلف ستون از جمله بتنی، چوبی، سنگی، بلوک و غیره برخوردار است. اجزای مختلف ستون‌ های فلزی عبارتند از اجزای اصلی (تیرآهن، نبشی، میلگرد و غیره)، تسمه‌ های اتصال دهنده، صفحات تقویتی، جوش و اتصال ستون به صفحه زیر ستون. ستون ‌های فلزی در سطح مقاطع مختلفی بسته به نوع سازه ساخته می ‌شوند.

 انواع ستون فلزی در سوله

ستون ‌های فلزی با توجه به ویژگی ‌های خاص خود به گونه های مختلفی تقسیم‌ بندی می‌ شود. این تقسیم بندی بر اساس نوع کاربری، خاک محل احداث سوله، سطع مقطع، هزینه مصالح، ابعاد ستون و مواردی این چنینی انجام می پذیرد و می­تواند به صورت ساده یا ترکیبی از یک یا چند نوع از تعاریف معرفی انواع ستون های فلزی باشد.

انواع ستون فلزی بر اساس سطح مقطع

سطح مقطع شکل هندسی ستون است که در انواع و کاربرد سوله طراحی و مورد استفاده قرار می­گیرد. با توجه به میزان بار وارد شده از طرف سازه سطح مقطع ستون فلزی انتخاب می­شود.

ستون فلزی مستطیلی یا مربعی

ساخت این نوع ستون نسبت به دیگر انواع ستون­ ها بسیار راحتتر و اجرای آن در استراکچر فلزی به آسانی انجام می‌ شود. این ستون یکی از معمولترین نوع ستون فلزی است که بیشتر در ساختمان‌ها و سازه ­های چهارگوش کاربرد دارد. این ستون در آپارتمان‌­های بلند، سازه­ های چند طبقه، پارکینگ­ها، سوله­ دوطبقه و تک طبقه، سوله انبار و غیره کاربرد دارد. در ابتدا باید طرح اولیه ستون در فونداسیون اسکلت فلزی سازه تعیین و اجرا شود. تمام قسمت­های ستون باید به درستی طبق اندازه­‌های تایید شده تراز شوند اگر این کار به درستی و با دقت انجام نشود ستون کج می­گردد و ایمنی سازه از بین می­رود.

از نظر مسائل اجرایی ستون های فلزی مستطیلی و مربعی تفاوت های اساسی با هم دارند. ساخت ستون مستطیلی نسبت به ستون مربعی نیاز به دقت بیشتری دارد. حداقل ابعاد مقطع مربعی 30×30 سانتيمتر و حداقل ابعاد مقطع مستطیلی 40×25 سانتيمتر می باشد. باید ابعاد اضلاع ستون مستطیلی با دقت محاسبه شود و ضلع عرضی را از ضلع طولی برای تمام ستون‌ها به یک شکل و اندازه طراحی و در نظر گرفت.

عدم تعادل در سختی ستون در دو راستای اصلی، زمانی پیش می ­آید که در یک جهت تعداد دهانه‌های قاب بیشتر از جهت دیگر باشد. در جهتی که تعداد دهانه‌ها کمتر باشد، به دلیل کمبود سختی، از ممان اینرسی تیرها و ستون‌ها به بهترین شکل باید استفاده شود. در اینگونه موارد باید بعد بزرگتر ستون را در امتدادی که دهانه کمتری دارد قرار داد تا حرکت سازه در امتداد با سختی کمتر، خمش حول محور قوی ستون ایجاد کرد.

هر زمان به هر دلیلی ستون مستطیلی جایگزین ستون مربعی شود باید به اختلاف ابعاد اضلاع ستون دقت کرد. چرا که تشخیص مستطیل بودن این قبیل ستون ها در نقشه های پلات شده چندان کار آسانی نیست. این جایگزینی در بسیاری از موارد همراه با صرف هزینه های اضافی برای کارفرما یا پیمانکار است.

ستون فلزی دایره ‌ای

طراحی و ساخت این ‌گونه ستون‌ ها بیشتر در نما و شمع‌ کوبی سازه مورد استفاده قرار می‌ گیرند. علت استفاده از ستون فلزی دایره ‌ای در نما، حذف لبه ‌ها و افزایش زیبایی سازه است. برای ساخت ستون دایره ‌ای فلزی معمولا از پروفیل قوطی در قطر و ضخامت مختلف استفاده می‌ شود. حداقل قطر سطح مقطع دایره ای 25 سانتيمتر می باشد. این ستون در تراس ‌ها، ایوان ‌ها، سالن‌ های کنفرانس و پل ‌ها مورد استفاده قرار می گیرند.

ستون فلزی سوله

ستون فلزی شکل ال (L)

کاربرد ستون های فلزی ال بسیار محدود است. این نوع ستون ‌های فلزی معمولا در گوشه‌ دیوارها و دیوارهای مرزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای ساخت این نوع ستون فلزی از انواع پروفیل‌ های نبشی و میلگرد در سایزها و ضخامت های مختلف استفاده می شود. نحوه اجرای این نوع ستون شبیه به ستون مستطیلی و مربع است.

ستون فلزی شکل تی (T)

روش طراحی این نوع ستون بسیار شبیه ستون های فلزی مستطیلی و مربع است اما در اجرای آن تفاوت هایی وجود دارد. از این نوع ستون فلزی در ساخت پل ‌ها و طرح های خاص و مدرن امروزی استفاده می شود. برای طراحی و ساخت این نوع ستون از انواع نبشی و تیرآهن و میلگرد در اندازه‌ های مختلف استفاده می شود.

ستون فلزی شکل وی (V)

به دلیل طراحی خاص، این ستون بیشتر در فضاهای ذوزنقه ‌ای مورد استفاده قرار می‌ گیرد. در ساخت این نوع ستون از تیرآهن و نبشی کمک میگیرند. به این صورت که ابتدا تیرآهن با ایجاد یک برش مثلثی خم می‌شود تا به شکل V درآید، سپس به کمک روش‌ های خاص تیرآهن ارتقا داده می شود تا محکم و ثابت گردد‌. با انجام الزامات طراحی ویژه ای می توان با اضافه کردن اضلاع این ستون را بلندتر کرد. برای افزایش ضخامت نیز از میلگرد، نبشی و ناودانی استفاده می ‌شود.

ستون فلزی شش ضلعی

این نوع ستون دارای شش گوشه می باشد که به کمک نبشی فرم داده می ‌شود. حداقل طول ضلع این ستون ها 20 سانتيمتر تعیین می شود. ساخت این ‌گونه ستون ‌ها نیاز به طراحی بسیار دقیق دارد. موارد کاربرد این ستون در مکان هایی همچون سالن‌ ها و ایوان ‌ها است.

ستون ‌های فلزی شکل وای ( Y)

طراحی و ساخت این ستون بسیار ویژه بوده و برای ساخت و اجرا نیاز به محاسبات دقیق سازه ‌ای دارد. اجزای خمشی این نوع ستون با کمک اتصالات محکم فولادی، پیچ و مهره ‌های فولادی محکم می‌ گردند. این ستون فلزی می ‌تواند به صورت ترکیبی از ستون ساده مربعی و ستون نوع V و یا اینکه به صورت یکپارچه ساخته شود. ستون ‌های یکپارچه در برابر انواع لرزش ‌ها و تکان ‌ها مقاومت بیشتری دارد، از این رو در ساخت پل ‌ها به‌ خصوص پل‌ های معلق که بر اثر رفت ‌و آمد همواره در لرزش هستند کاربرد دارند. این ستون از اجزای فلزی نبشی، ناودانی، تیرآهن‌ و میلگرد تشکیل شده است.

نوع دیگری از ستون شکل Y ستونی است که لبه ‌ها و وجوه آن دارای انحنا می باشد. وجود انحنا به دلیل افزایش مقاومت ستون در مقابل بارهای وارده از سمت سازه است. با این کار استقامت ستون نسبت به بارهای سنگین بخش ‌های فوقانی سازه بیشتر می ‌شود. قطعا ساخت این نوع ستون با این همه جزئیات و طرح‌ های خاص نیازمند تخصص بسیار زیاد و محاسبات فراوان است.

انواع ستون فلزی بر اساس نوع بارگذاری

نوع بار وارده معیار دیگری برای تقسیم بندی ستون ها می باشد:

ستون محوری

در ستون فلزی محوری بارهای عمودی سازه بر مرکز ثقل ستون فلزی وارد می شود. وارد آمدن تمام فشارها بر مرکز ستون از نظر سازه‌ ای کاربردی و ایمن نیست. از این رو استفاده از این نوع ستون پایین است. در سازه های چند طبقه و سوله های دو طبقه از این نوع ستون ها استفاده می کنند.

ستون‌ تک محوره و دو محوره

در این ستون بار و فشار سازه بر مرکز ثقل وارد نمی شود، بلکه بر محورهای X و Y وارد می آید. هرگاه مرکز ثقل بار بر یکی از محورهای X و Y وارد آید به آن تک محوره و اگر بر هر دو محور وارد شود به آن دو محوره گفته می ‌شود. نمونه ‌ای از ستون با بار خارج از محور را میتوان ستون ‌هایی نام برد که برای لبه ‌های سازه استفاده می ‌شوند و فقط از یک طرف با تیرآهن محکم می شوند.

انواع ستون فلزی بر اساس اندازه

ستون ‌های فلزی را می توان بر اساس اندازه و ضخامت تقسیم بندی کرد. اندازه ستون فلزی نباید خیلی بلند و یا خیلی کوتاه باشد و باید نسبت بین اندازه و ضخامت در آن رعایت شده و دقیق باشد. معمولا برای ستون‌ ها با محاسبات دقیق نسبت بین طول و ضخامت ۱۲ به دست می آید.

ستون فلزی بلند

در ستون های فلزی بلند نسبت طول موثر ستون به ضخامت جانبی آن بیشتر از 12 است. زمانیکه نسبت بیشتر از 12 شود ستون ایمنی لازم را نداشته و با کمترین لرزشی از وسط کج شده و یا درد برخی موارد اگر بار وارده زیاد باشد ممکن است شکستگی رخ دهد.

ستون فلزی کوتاه

در ستون های فلزی کوتاه نسبت طول موثر ستون به ضخامت جانبی آن کمتر از ۱۲ می باشد. در این نوع ستون های فلزی با فشارهای وارده از سازه ستون به راحتی حالت خمیده پیدا میکند از این رو این نوع ستون نیز کاربرد چندانی در ساختمان ‌سازی ندارد. با مطرح کردن تمام این موارد میتوان استنباط کرد که در ستون فلزی استاندارد باید نسبت طول موثر به ضخامت جانبی ۱۲ باشد تا بتوان از آن در ساخت ‌سازه استفاده کرد.

انواع ستون فلزی بر اساس تقویت کننده

ستون گره خورده

متریال ساخت این ستون ها بتن مسلح می باشد. آرماتورهای طولی در آرماتورهای گره خورده با فاصله نزدیک به هم محدود می شوند. معمولا 95% از تمام ستون های سازه گره خورده می باشد.

ستون مارپیچی

متریال ستون مارپیچ نیز از بتن مسلح است. در این نوع ستون ها، میله های طولی در آرماتورهای مارپیچی مهارهای جانبی را ایجاد می کند. این کار باعث به تاخیر افتادن خرابی بار محوری می شود.

ستون مرکب

ستون مرکب ستونی است که آرماتور طولی به شکل مقطع یا لوله فولادی سازه ای با میله های طولی یا بدون آن باشد. این نوع ستون دارای استحکام بالا با مقطع نسبتا کوچک است.

نحوه اتصال انواع ستون‌ های فلزی مرکب

ستون فلزی مرکب ترکیبی از چند پروفیل مختلف است که به ‌واسطه جوش یا بست به ‌هم متصل می ‌شوند.ستون ها بر اساس کاربرد و نیاز با ترکیب و اتصالات متنوعی از انواع پروفیل های مختلف ساخته می شوند. رایج ترین اتصال دو پروفیل به یکدیگر در ساخت ستون به شرح زیر می باشد:

اتصال ستون های فلزی

اتصال از طریق دوبله کردن

در ساخت این نوع ستون مرکب دو پروفیل تیرآهن کنار هم جفت شده و جوشکاری می ‌شوند. روال کار به این صورت است که ابتدا دو تیرآهن را در کنار هم بر روی شاسی کار جفت می ‌کنند. پس از اینکه دو تیرآهن با خال جوش به‌ هم متصل شدند قسمت ‌های انتهایی، ابتدایی و وسط ستون جوشکاری می‌ شود.

جوشکاری باید طبق استانداردها انجام پذیرد. پس از انجام جوشکاری، ستون برگردانده شده و سمت دیگر را نیز همانند قبل جوشکاری می ‌کنند. در انتهای کار قسمت‌ های دیگر ستون در هر دو طرف ستون جوشکاری می ‌شوند. زمانیکه ستون به ‌صورت سرتاسری جوشکاری شود احتمال دارد ستون بر اثر حرارت پیچ بخورد از این رو باید جوشکاری ها به صورت منقطع انجام شود. با این فرآیند جوشکاری، ستون فلزی مرکب بدون هیچ مشکلی ساخته و تکمیل می ‌شود. این گونه ستون مرکب، به ستون دوبل نیز معروف است.

اتصال با یک ورق سراسری بر روی بال ها

برای در اختیار داشتن ستون دوبل با ورق سراسری ابتدا باید ستون دوبل ساخته ‌شود. ورق های فولادی با اندازه های مناسب و دقیق برشکاری می شود. سطح ستون توسط این ورق های برش شده پوشش داده می شود. این ‌پوشش دهی ابتدا با زدن خال جوش موقعیت ورق تثبیت شده و سپس با جوشکاری های منقطع کار اتصال تکمیل می‌ شود. فاصله بین جوش ها ۳۰ سانتیمتر است که پس از خنک شدن سطح کار این فاصله‌ ها مجددا با جوش پر می ‌شوند.

ستون دوبل با بست ‌های موازی و مورب

این ستون یکی از متداول ‌ترین نوع ستون فلزی در ساخت سازه است. برای ساخت این نوع ستون ابتدا یک ستون دوبل ساده ساخته میشود. سپس به کمک قیدها و بست ‌های فلزی سرتاسر ستون دوبل به صورت مورب به هم متصل می شود. با جوشکاری مناسب این بست‌ ها به تیرآهن متصل می ‌شوند که باعث میشود ستون مقاومت خوبی داشته باشد.

انواع ستون ها بر اساس مصالح ساختمانی

  • فولاد (تیرآهن، نبشی، ناودانی و میلگرد)
  • ستون الوار
  • ستون آجری
  • بلوک ستون
  • ستون سنگی

کاربرد ​ستون سوله چیست؟

ستون ها سازه‌هایی عمودی می باشند که در حفظ استحکام بنا و انتقال بار اصلی ساختمان به زمین از اهمیت ویژه ای برخوردارند. از این باب استفاده از متریال استاندارد، مناسب و درجه یک در آن بسیار ضروری می باشد. دسته بندی ستون ها با توجه به محل نصب و کارآیی ستون‌ها در سازه به دو نوع ستون های بتنی و فلزی انجام می شود.

در ساخت سوله سنگین و ساخت سوله سبک هر چقدر استحکام ستون‌ ها بیشتر باشد سازه محکم ‌تر و ایمن ‌تر بنا می شود. به دلیل استحکام بیشتر فولاد نسبت به بتن بیشتر سازه ‌ها از ستون ‌های فلزی فولادی ساخته می شوند تا استحکام و ایمنی سازه ها تضمین شوند. به دلیل استحکام و مقاومت بالایی که فولاد دارد، وجود ستون در استراکچرفلزی جایگاه خاصی در تحمل کل بار سازه دارد.

ستون های فلزی با توجه به ویژگی ها و کاربردهای خاصی که دارند به انواع مختلفی از جمله تیرآهن، نبشی، میلگرد، تسمه­ های اتصال دهنده، صفحه های تقویتی، جوش، اتصال ستون به صفحه زیر ستون تقسیم می­شوند.

سازه‌های بتنی یکی از انواع جدید سازه ها می­باشند. این سازه ها دارای اسکلتی متشکل از اعضای افقی ( میله‌ها ) و اعضای عمودی ( ستون‌ها ) می­باشند. در این سازه ها امکان ایجاد روکش‌های سنگی، سرامیک و شیشه‌ای وجود دارد که وجه تمایز این سازه از سازه های فلزی نیز محسوب می شود.

ستون ها بر اساس شرایط، نوع و ابعاد سوله به انواع مختلفی به صورت زیر تقسیم می­شوند:

سطح مقطع، نوع بارگذاری، انواع تقویت کننده ها، مواد ساختمانی، اندازه

از معیارهای انتخاب نوع سوله و ساخت سوله مناسب می­توان تعیین محل، تعداد و ابعاد مناسب ستون ها در سوله را عنوان کرد.

تعیین محل ستون ها

تعیین محل ستون ها اولین گام در تهیه نقشه های سازه می باشد. توجه به پلان ساختار سازه در تعیین محل مناسب نصب ستون از اهمیت ویژه ای برخوردار است. محدوده تقریبی محل ستون ها بر اساس نوع سازه منتخب از سمت مهندس محاسب و بارهاي وارد بر سازه مشخص و تعیین می گردد.

برای تعیین مکان دقیقتر ستون ها در نقشه ها، توجه به نکات زیر الزامی می باشد:

  • باید محل و فاصله ستون ها از یکدیگر به نحوی تعیین گردد که با تعداد کم ستون، کل بارهاي وارده به سازه به زمین منتقل شود.
  • بهتر است ستون ها با فاصله یکسانی از یکدیگر قرار گیرند.
  • محل ستون ها به زیبائي سازه آسیب نرساند.
  • ستون های تعبیه شده در سازه های فلزی و ساختمان ها در درون دیوارها، جرزها و کمدهاي دیواري مخفي شوند.
  • برای تعیین محل ستون ها در سازه و ساختمان باید به اجزایی همچون دستگاه پله، آسانسور، نورگیرها، داکت ها، انواع جرثقیل سوله و… توجه کرد. برای ایمنی بیشتر بهتر است در چهار گوشه دستگاه پله و آسانسور ستون پیش بیني شود.
  • پارکینگ ها یکی از سازه هایی هستند که قرار گرفتن ستون ها در آن بسیار مهم است. محل قرارگیری ستون ها در فضای پارکینگ، نباید مانع از حرکت ماشین ها و ایجاد فضاهای پرت گردد. فضای مورد نیاز برای پارک یک ماشین یا به عبارتی فاصله بین نازک کاری دو ستون مجاور ۵ در ۲٫۵ متر است. از طرف دیگر فضای مورد نیاز برای پارک دو ماشین در مجاورت یکدیگر ۵ در ۴٫۵ متر در نظر گرفته می شود.
  • همینطور در سوله ها نباید مانع از نصب جرثقیل ها، حرکت و جابجایی محصولات و ایجاد فضاهای بدون استفاده گردد.

یکی از مواردی که می تواند در بهینه ساختن فضاها کمک کند ستون گذاری مستطیلی می باشد که در مقاله ابعاد ستون فلزی سوله این مطلب به تفضیل توضیح داده شده است.

تعیین محل ستون ها

ابعاد استاندارد در ساخت ستون‌ها

زمان ساخت ستون های فلزی نسبت به ستون های بتنی کمتر است بنابراین سرعت ساخت نیز بالا می­رود. یکی از نکات و فاکتورهای اساسی در ساخت ستون ها و زیر شاخه های آن، محاسبه ابعاد استاندارد و دقیق ارتفاع و سطح مقطع می باشد.

در ساخت انواع ستون ها، نسبت طول به ضخامت مورد محاسبه و اندازه‌گیری قرار می‌گیرد. میزان مناسب این نسبت ابعاد ستون برابر با عدد ۱۲ است (نسبت طول به ضخامت برابر 12).

هرگاه این نسبت از 12 بیشتر شود، ارتفاع ستون زیاد و استحکام آن ‌کاهش می یابد و هرگاه این نسبت از 12 کمتر شود معایبی همچون کوتاه جلوه دادن ظاهر ستون می­گردد که سبب خمیدگی سازه می­شود. در ساخت ستون در سوله باید به محل قرارگیری سوله نسبت به ابعاد ستون ها توجه خاصی داشت. در سازه و سوله های دو طبقه و چند طبقه، ابعاد ستون های بتنی یا فلزی در طبقات پایین تر بزرگتر از ستون‌های طبقات بالا هستند.

نکات کلیدی ابعاد ستون ها

پیشنهاد می شود ابعاد ستون های زیرین و بالایی یکسان در نظر گرفته شود اما در ستون های زیرین از آرماتور کمتری نسبت به ستون بالایی استفاده شود.

طبق مفاد مقررات ملی ساختمان در صورتی می توان میله گرد را خم نمود که مقدار کاهش ابعاد مقطع ستون های بالایی نسبت به ابعاد مقطع ستون های پایینی کمتر یا مساوی 5/7 سانتیمتر باشد.

فاصله بین ستون ها

- فاصله ستون ها در تمام سازه ها با هر کاربری باید به دقت تعیین شود.

- فاصله ستون ها در عرض متنوع می باشد چرا که بسته به اندازه دهانه سوله دارد. اما فاصله ستون ها در طول به صورت نرمال 6 متر در نظر گرفته می شود. در برخی موارد در سازه های خاص این اندازه به ۱۵متر و یا بیشتر می رسد که می توانند تحمل نیروی بیشتری داشته باشند. فاصله بین ستون در سازه هایی که شرکت سپهر سوله بنا می کند بین 6 متر تا 18 متر هم لحاظ می شود.

- همینطور فاصله بین ستون ها (دهانه) با نوع سیستم سقف سازه نیز ارتباط مستقیمی دارد.

به دلیل مهم بودن ارتباط بین فاصله ستون ها و سیستمهای مختلف سقف به حداکثر دهانه ها در سیستم ها مختلف سقف میپردازیم. تمام این اطلاعات منطبق با مقررات ملی ساختمان می باشد.

برای اجرای ستون گذاری سوله به شکل صحیح به دلیل گران بودن برخی سیستم های سقف باید به برآورد هزینه ها دقت کنید و ستون گذاری به صورتی انجام شود که پرتی فضا نداشته باشیم.

با توجه به نکات مهندسی ساخت، برای ساخت سوله ارزان می‌توان هزینه های ساخت ستون را کاهش و استحکام سازه را به میزان قابل توجهی افزایش داد.

اندازه دهانه ها در سقف های مختلف

در سقف عرشه فولادی حداکثر فاصله دو ستون اصلی 12 متر می باشد.

دال ها به انواع مختلفی تقسیم می شوند:

در دال یکطرفه و دال دو طرفه

فاصله بین دو ستون حداکثر تا ۱۰ متر مجاز می باشد.

دال های مجوف

الف- در سقف کوبیاکس به دلیل سبک بودن و مقاومت بالا فاصله بین دو ستون تا ۱۸ متر انجام پذیر است.

ب- سقف یوبوت : این نوع سقف هم تا حدودی شبیه به سقف کوبیاکس می باشد، اما با حداکثر دهانه 12 متر.

سقف تیرچه

الف- تیرچه تک : در سقف های تیرچه تک حداکثر دهانه ۷ متر می باشد.

ب- تیرچه دوبل : در این نوع سقف ها نیز حداکثر دهانه ۸ متر توصیه می شود.

تفاوت ستون سازه‌های بتنی و فلزی

هر دو سازه دارای ویژگیها و خصوصیات ویژه ای هستند که در کاربری های خاص خود کارایی لازم را دارند. هر کدام از این سازه ها با توجه به ارتفاع، ابعاد و کاربری دارای تعداد ستون های خاص خود هستند.

طول عمر ستون فلزی در برابر ستون بتنی بیشتر است. از این رو ستون فلزی در سازه ها بازدهی بیشتری دارند.

استراکچرهای فلزی در برابر آسیب هایی همچون آتش سوزی مقاوم‌تر عمل می‌کنند. هزینه های ساخت و ساز در بتن و سازه‌های بتنی مقرون به صرفه تر است.

اجرای سازه‌های بتنی در مقایسه با اسکلت‌های فلزی راحت تر و به نظارت، کنترل و تخصص کمتری نیاز دارد. مصالح سیمان و سنگ در ساخت در دسترس تر است.

محدودیت شرایط آب و هوایی در ساخت سازه‌های بتنی وجود ندارند. سازه‌های بتنی همانند سازه های فلزی در برابر آب و هوا دچار پوسیدگی، خوردگی و کاهش سطح مقطع نمیشود.

تفاوت سازه فلزی و بتنی

طبقه‌بندی ستون‌های بتنی و فلزی از لحاظ و سطح‌ مقطع

ستون‌های بتنی، دارای سطح مقطع متفاوتی هستند. که به تفضیل در مقاله ابعاد ستون بتنی سوله آمده است. ستون های بتنی از استحکام و کارایی لازم برخوردارند. در این بین سطح مقاطع مربع، مستطیل، دایره و چند ضلعی از رایجترین این سازه ها می باشند که بیشترین میزان مصرف را به خود اختصاص داده اند.

ستون‌های فلزی نیز از لحاظ ساختار سطح مقطع به گونه های مختلفی تقسیم می شود معیار انتخاب یکی از این گونه ها به میزان بار قابل حمل بستگی دارد.

در ساخت ستون اندازه گیری دقیق و تراز بودن سازه بسیار مهم می باشد. در بین ساختار گوناگون سطع مقطع ستون‌ها، سازه‌هایی که دارای سطح مقطع مربعی هستند دارای سرعت پیشرفت بالایی بوده و سازه‌هایی که با سطح مقطع دایره ای ساخته میشوند دارای زیبایی ظاهری خوبی هستند.

فاصله ستون‌های بتنی و فلزی از یکدیگر

میزان فاصله ستون‌ها از یکدیگر و محل قرارگیری آن‌ها باید به نحوی در نقشه پلان مشخص گردد که با کمترین تعداد ستون بیشترین بار سازه به زمین و پی منتقل گردد. وجود ستون‌های متعدد و پشت سر هم نمای خوبی در ظاهر سازه ایجاد نمی­کند. از این رو باید ستون های فلزی یا بتنی را در محل دیوارها و .. مخفی کرد.

مقایسه ابعاد ستون‌های بتنی و فلزی

ساخت ستون های بتنی نسبت به ستون های فلزی مقرون به صرفه تر است، به همین میزان استفاده از مصالحی مثل بتن وزن سازه را افزایش می­دهد که این امر موجب افزایش ابعاد ستون سوله در سازه های بتنی می­شود. بنابراین ابعاد ستون‌های بتنی وسعت بزرگتر و استحکام بیشتری داشته و در برابر آسیب ها مقاوم تر است.

محدودیت های هندسی ستون ها

در ستون ها محدودیت های هندسی باید طبق مقررات ملی ساختمان و نظام مهندسی اعمال و رعایت شود:

عرض مقطع ستون نباید کمتر از سه دهم بعد دیگر آن و کمتر از 250 میلیمتر تعیین گردد.

نسبت عرض مقطع به طول آزاد ستون نباید کمتر از 25/1 باشد.

دلایل وجود این محدودیت ها

عدم تامین طول مهاری میله گردهای طولی تیرها در داخل ستون ها

صعوبت آرماتورگذاری به خصوص جایگذاری خاموت ها

افزایش لاغری مقطع و بالا رفتن احتمال خم شدن ستون تحت بار ثقلی

همواره ظوابط مهندسی و هندسی در ستون های رایج مربعی رعایت و اجرا می شوند، زمانی این ضوابط نمود بیشتری پیدا می کنند که از ستون های مستطیلی استفاده گردد.

نکات کلیدی ابعاد ستون ها

آرماتوربندی ستون ها به دو صورت میله گردهای طولی و عرضی انجام می­شود.

میله گردهای طولی

الف) در ستون ها نسبت آرماتور طولی نباید کمتر از 1 درصد و بیشتر از 8 درصد تعیین شود.
ب) فاصله محور تا محور میله گردهای طولی از یکدیگر نباید بیشتر از 200 میلیمتر در نظر گرفته شود.

میله گردهای عرضی

حداقل درصد آرماتور میله گرد عرضی ستون یک درصد است.

در ستون های قاب خمشی با شکل پذیری متوسط حداکثر درصد میله گرد ستون 8 درصد تعیین می شود.

دلایل تعیین کردن حداقل درصد میله گرد ستون ها جلوگیری از تردد شکنی ستون و کاهش خزش و انقباض بتن ستون می باشد.

ابعاد ستون سوله بتنی

برای برپایی هر سازه ای ستون نیاز است. ستون سازه ای عمودی جهت مهار فشار و سنگینی وارده به سازه استفاده می شود. ستون ‌ها با استفاده از متریال و مصالح مختلفی ساخته می‌ شوند. دو نوع ستون وجود دارد ستون فلزی و بتنی که هر کدام ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارند.

ابعاد ستون سوله بتنی

برای برپایی هر سازه ای ستون نیاز است. ستون سازه ای عمودی جهت مهار فشار و سنگینی وارده به سازه استفاده می شود. ستون ‌ها با استفاده از متریال و مصالح مختلفی ساخته می‌ شوند. دو نوع ستون وجود دارد ستون فلزی و بتنی که هر کدام ویژگیها و کاربردهای خاص خود را دارند.

مزایای سوله بتنی

  • سوله های بتنی در برابر اثرات مخرب همانند مواد شیمیایی، فشارهای مکانیکی و زلزله مقاومت و استحکام بالایی دارند.
  • در این سوله ها به دلیل استحکام ستون و سقف امکان نصب جرثقیل با توان 10 تن بار وجود دارد.
  • استفاده بهینه از فضا جهت نصب در طول، ارتفاع و عرض برای هر نوع عملیاتی امکان پذیر است.
  • زمان اجرای پروژه کوتاه می باشد.
  • هزینه ساخت این نوع سوله ها نیز پایین می باشد.

سوله قوسی یو بی ام بر روی تیر و ستون بتنی

چندین روش برای ساخت و اجرای سوله های قوسی یو بی ام وجود دارد. یکی از این روش ها تیر و ستون بتنی می باشد. در ساخت و اجرای سوله هایی که نیاز به ارتفاع بالایی بیشتر از 2 متر دارند می توان از روش ترکیبی سقف قوسی یو بی ام و تیر ستون بتنی با ارتفاع مورد نظر استفاده و اجرا کرد. روش کار به این صورت است که ابتدا ستون های بتنی به صورت عمودی به ارتفاع مورد نظر نصب میگردند سپس تیر افقی بر روی آن اجرا می شود. نحوه اتصال ستون ها به فوندانسیون به صورت یکپارچه انجام می شود. در نهایت سازه قوسی یو بی ام به تیر و ستون بتنی متصل می شود.

هر چقدر ابعاد مقطع ستون های بتنی بزرگتر باشد نیروهای کمانشی نیز بزرگتر و به همان اندازه هرگاه ارتفاع ستون نیز بلندتر گردد نیروی کمانشی آن کوچکتر می شود. به عبارتی در ساخت اسکلت فلزی نیروهای کمانشی ستون ها با سطح مقطع ستون ها نسبت مستقیم و با ارتفاع آن نسبت عکس دارند.

مقاوم سازی و تقویت ستون بتنی با فولاد

واکنش ستون ها می تواند از طریق ترکیب بارهای محوری، خمشی، برشی و لنگر تکیه گاهی مهار شود. ممکن است ظرفیت تغییر شکل خمشی در برخی موارد و تقسیم بندی ها کافی نباشد، اما در بسیاری از موارد فاکتور خمش به عنوان مکانیسم مهار ستون عمل می کند. ستون ها نباید رابط ضعیفی در قاب سازه باشند مگر در زمانیکه دیوارهای ممتد در بالاترین تراز به منظور مهار مکانیسم طبقات در نظر گرفته شوند. برای اینکه وضعیت ستون کاملا استاتیک و پایدار باقی بماند لازم است مقاومت در برش، خمش و لنگر تکیه گاهی بالا برده شود.

یکی از راه حل های مقاوم سازی بتن در ستون بتنی، تقویت بتن با فولاد و استفاده از ژاکت های فولادی است. فولاد متریالی همسانگرد است که پیچاندن آن به دور ستون های بتنی برای مقاومت در برابر بارهای محوری و شعاعی پیچیدگی خاصی دارد. ژاکت های فولادی موجب مقاومت و شکل پذیری اجزای سازه می شود اما وزن زیادی به سازه وارد نمی کند.

در روش تقویت ستون بتنی به کمک فولاد به دلیل بالا بودن مدول الاستیسته فولاد، حجم زیادی از بارهای محوری به وسیله ژاکت های فولادی تحمل می شوند که به کمانش زودهنگام فولاد منجر می شود. ضریب پواسون فولاد از بتن بیشتر است و این اختلاف انبساط دلیل جدا شدن دو ماده از هم و به تأخیر افتادن محصور شدگی خواهد شد.

در این شیوه ورق های فولادی در محل آسیب پذیر سازه روی سطح بتنی عضو قرار می گیرند که باعث بالا رفتن سختی جانبی سازه می شود. این وقه ها به وسیله بولت به اجزای مربوط متصل می شوند.

امکان اصلاح بیشتر مشکلات سازه ای در قاب های بتنی، نیاز نداشتن به قالب بندی بر عکس روش مقاوم سازی با ژاکت بتنی، سرعت بالای اجرا و کمتر بودن مشکلات معماری در اجرای آن را به همراه دارد که از مزایای تقویت ستون بتنی با فولاد محسوب می شود.

قفس های تولید شده با نیمرخ های فولادی

روش دیگر در مقاوم سازی بتن استفاده از قفس های تولید شده با نیمرخ های فولادی است. این روش نسبت به ژاکت های فولادی کاربرد کمتری دارد. ساختار قفس از چهار نبشی فولادی تشکیل شده که با تسمه های فولادی به هم متصل می شوند. پیش از جوشکاری، نبشی های فولادی به کمک نبشی های عرضی و بست های پیش کشیده روی گوشه ستون ها محکم نگه داشته می شوند. فضاهای میان نبشی ها و سطح بتن باید با ملات ضد انقباض یا گروت پایه اپوکسی پر شود. پس از پر کردن فضای میانی، سطح ستون به وسیله بتن پاشی یا بتن درجا و شبکه مفتولی پوشانده می شود. به دلیل اینکه قفس در طبقات بالایی و پایینی نمی تواند ادامه پیدا کند، بالا رفتن ظرفیت خمش ستون در محل اتصال ممکن نخواهد بود.

پدستال ها نوعی ستونهای بتنی کوتاه، کم آرماتور و گاها بدون آرماتور هستند. به دلیل ابعاد عرض و ارتفاع بالا این نوع ستونها، تحمل مقاومت فشار بسیار بالایی دارند. این نوع ستون ها بر روی پی های بتنی اجرا می شود. بر روی پی های بتنی صفحه زیر ستون نصب شده و سپس ستونهای فلزی روی صفحات نصب میگردند.

دلایل کاربرد پدستال ها

  • هنگامیکه قسمتی از ستون فلزی داخل خاک قرار میگیرد جهت جلوگیری از پوسیدگی آن از پدستال ها در همان بخش استفاده می شود.
  • هنگامیکه ارتفاع ستون فلزی زیاد باشد، جهت مهار لاغری آن در سمتی که به طرف پی باشد از پدستال استفاده می شود.
  • هرگاه لنگر در پای ستون وجود نداشته باشد یا کم باشد از پدستال استفاده می شود.
  • هرگاه بخواهیم فضایی با ارتفاع 3 متر زیر زمین در اختیار داشته باشیم.
  • هر گاه لازم باشد بخش زیر زمین سازه را به جای ستونهای فلزی با پدستالهای بتنی ساخته و اجرا شود. یک پی جدید ایجاد می شود و در محاسبات سازه نیز باید به صورت پی وارد شود.
  • هرگاه ستونهای اکسپوز فلزی از کف به بالا باشد.

محاسبه سریع ابعاد ستون بتنی

محاسبه ابعاد ستون بتنی نیازمند تجربه و اطلاعات مهندسی است. برای تحلیل ابعاد باید از نرم افزارهای به روز استفاده کرد تا در صد خطا به صفر برسد و طراحی معماری و پلان در تفکیک صحیح فضاها به درستی انجام شود. در طراحی های نرم افزاری برای شروع کار باید ابعاد احتمالی را به نرم افزار داد، نرم افزار ابعاد را تحلیل کرده و خطاها را حذف و تصحیح می کند. اگر در ابتدای کار شما ابعاد حدودی را به صورت درست به نرم افزار داده باشید زمان تحلیل و تصحیح کاهش می یابد و در وقت و هزینه ساخت سوله صرف جویی خواهد شد. برای محسابه ابعاد مناسب ستون بتنی باید به موقیعیت جغرافیایی زمین احداث سوله توجه داشت که زلزله خیر می باشد یا خیر؟ چرا که در امر فوندانسیون، بولت گذاری و شابلون گذاری در نظر گرفتن این موضوع مهم می باشد. در ادامه دو جدول برای طبقات مختلف سازه نسبت به سطح بارگیر ستون آمده است که میتوان به ابعاد ستون بتنی در انواع مناطق لرزه خیز را بررسی کرد و به کار گرفت.

جدول محاسبه ابعاد ستون بتنی بدون دیوار برشی در مناطق با لرزه خیزی کم و متوسط

ستون بتنی

جدول محاسبه ابعاد ستون بتنی بدون دیوار برشی در مناطق با لرزه خیزی زیاد و خیلی زیاد

ستون بتنی

اصول کلی در تعیین فاصله بین دو ستون بتنی

تعیین محل ستون اولین گام در تهیه نقشه های یک سازه است. پلان معماری سازه در تعیین محل مناسب ستون نقش اساسی دارد. تعیین محدوده تقریبی محل نصب ستون ها بر اساس نوع سازه و بارهای وارده بر سازه انجام می شود.

نکات مهم در تعیین جای دقیق ستون ها

  • محل و فاصله بین دو ستون بتنی باید طوری طراحی شود که با حداقل تعداد ستون ها، كل بارهای سازه به زمین منتقل گردد.
  • ستون ها باید با فاصله مساوی از یکدیگر قرار گیرند.
  • محل ستون ها نباید از زیبایی سازه بكاهد.
  • برای زیبایی ظاهر سازه، ستون ها باید درون دیوارها، جرزها و کنج دیوارها مخفی شوند.
  • در تعیین محل ستون ها به قسمت های اساسی سازه همانند راه پله، آسانسورها، نورگیرها، داكت ها و ... توجه شود.
  • در مکان هایی همچون پارکینگ ها قرارگیرى ستون ها نباید خللی در حركت ماشین ها و ایجاد فضاهاى پرت ایجاد کنند.
  • فاصله ستون ها در مقاوم سازی سازه های بتنی، برای سازه های مختلف متفاوت است به عنوان مثال در سازه های ساختمانی این فاصله معمولا بین 2 تا 7 متر در نظر گرفته می شود.

نکات لازم در تعیین حداکثر فاصله بین دو ستون بتنی

طبق آیین نامه در هر پروژه با توجه به شرایط آن پروژه می توان فواصل مناسبی را بین ستون ها تعیین کرد. به عبارتی هیچ محدودیتی برای تعیین فاصله بین ستون ها وجود ندارد. اما فاصله بین ستون ها باید به گونه ای انتخاب شود که ضمن رعایت محدودیت های اجرایی و ضوابط معماری ابعاد تیرها و ستون ها پس از محاسبه باید فاصله ای دقیق، معقول و اقتصادی به دست آید. باید توجه کرد که مقاطع هم شکل باشند تا اجرای آن راحت تر صورت گیرد. کم شدن دهانه ستون ها تا 4 الی 5 متر معمولا مناسب و معقول است و باعث اقتصادی شدن اجرای طرح می شود.