ستون CFT جزو مقاطع CFT، از مقاطع متداول و پر کاربرد در ساخت و سازهای امروز هستند که در سازه‌های مدرن جایگاه ویژه‌ای دارند.
به این مقاطع، مقاطع مختلط یا کامپوزیت نیز گفته می‌شود، که در سه نوع مقاطع فولادی پرشده با بتن (CFT)، مقاطع فولادی پر شده با بتن مسلح دارای مقاطع تقویتی (SR-CFT)، مقاطع فولادی پر شده با بتن مسلح دارای الیاف (SFR-CFT)، ساخته می‌شوند.
قبل از قرن هجدهم از آهن در اتصالات پل‌های آهنی که جنس تیرآهن آن چدنی بود، استفاده می‌شد. بعدها با استفاده از همین شیوه کاربرد آهن و فولاد در سازه ها بیشتر و بیشتر شد و به جایگاه امروز رسید.
با ابداع روش فولاد سازی، تولید و نورد میلگردها آغاز شد و تکامل گسترده‌ای در صنعت فولاد ایجاد شد. با گذشت زمان روش‌های تولید دیگری به این فرآیند اضافه شد و فولاد به یکی از مهم ترین مصالح ساختمانی تبدیل گشت.
هدف این قسمت از دانشنامه عصرآهن پرداختن به موضوع مقطع مختلط ستون CFT و بررسی ضوابط مربوط به آن می‌باشد.
معرفی ستون CFT
ستون CFT نوعی ستون کامپوزیت متشکل از لوله فولادی می‌باشد که با بتن پرشده است. فولاد پر شده با بتن، به دلیل شکل پذیری خوب و مقاومت محوری زیاد در ساخت سازه‌های مقاوم در برابر زلزله، محبوبیت زیادی پیدا کرده است.
مصالح ساختمانی به طور کلی متشکل از فولاد یا بتن و یا هردوی آنها می‌باشند. المان‌های فولادی از مقاومت کششی و انعطاف پذیری بالایی برخوردار هستند و از طرفی اعضای بتنی مقاومت فشاری و سختی بالایی دارند. ترکیب فولاد با هسته بتنی، یک مقطع کامپوزیت یا همان مقاطع مختلط را تشکیل می‌دهد.
اگر اعضای فولادی بتنی با هم برای استفاده در سازه طراحی شده باشند، ویژگی‌های هر دو مصالح را با هم یکجا خواهند داشت؛ مانند سختی پذیری، شکل پذیری کافی و ظرفیت جذب انرژی. این امکان وجود دارد که سطح مقطع این ستون‌ها به دلیل مقاومت بالای بتن کوچک تر طراحی شود و در این صورت ستون لاغرتر خواهد بود.
ستون‌های کامپوزیت عضو فشرده‌ای هستند که از فولاد و بتن تشکیل شده‌اند اما نه مشابه ترکیب فولاد و بتن در آرماتوربندی سازه مسلح؛ در سازه بتن مسلح میلگردهای فولادی با لایه‌ای از بتن احاطه می‌شوند اما در مقاطع CFT لوله فولادی از بتن پر می‌شود. ستون‌های کامپوزیت دو نوع هستند:
- ستون‌های لوله‌ای پر شده با بتن
- ستون‌های محصور شده با بتن
همچنین ستون‌های لوله‌ای پر شده با بتن را می‌توان به صورت زیر در دو دسته تقسیم بندی کرد:
با توجه به عمق بتن ریزی، ستون فولادی بتنی نیمه پر و ستون فولادی بتنی کاملا پر.
مزایای استفاده از ستون فولادی پر شده با بتن
ستون فولادی پر شده با بتن دارای مزایای بسیاری نسبت به ستون فولادی معمولی یا سیستم بتن مسلح است که در زیر به این موارد می‌پردازیم:
- تعامل بین لوله‌های فولادی و بتن: در ترکیب لوله فولادی و بتن، کمانش در لوله فولادی به تاخیر می‌افتد و چون بتن اثر مهارکننده دارد، قدرت کمانش محلی تعدیل می‌شود. از طرف دیگر قدرت بتن به دلیل محصور شدن توسط لوله فولادی، افزایش پیدا می‌کند. جمع شدگی و خزش بتن بسیار کمتر از بتن مسلح معمولی است.
- نسبت مقطع فولاد در ستون CFT بسیار بزرگتر از مقاطع فولادی ستون‌های آرماتوربندی است. فولاد ستون CFT رفتار پلاستیک خوبی دارد.
- در این روش ساخت، کار فرم دادن و شکل دادن میلگردهای آرماتوربندی حذف شده و فقط بتن ریزی توسط لوله ترمی یا پمپاژ انجام می‌شود. این روش باعث تمیز ماندن کارگاه ساختمانی می‌شود و نیز موجب کاهش نیروی انسانی، هزینه و طول ساخت پروژه می‌گردد.
- مقاومت در برابر آتش: بتن مقاومت خوبی در برابر آتش دارد به طوریکه باعث کاهش یا حذف استفاده از مواد نسوز در المان می شود.
به دلیل محاسن ذکر شده در بالا، سازه CFT در مقایسه با سازه فولادی کم هزینه‌تر می‌باشد.
- در ستون CFT، قالب بندی ستون حذف می‌شود و تنها با تعبیه لوله فولادی و پر کردن داخل آن با بتن، کار ستون ریزی انجام می‌شود.
اگر بخواهیم مزایایی که ستون مختلط CFT نسبت به بقیه ستون‌ها می‌تواند داشته باشد، اشاره کنیم در وهله اول مقاومت ستون در برابر حریق و در ادامه افزایش سختی جانبی ستون و افزایش ظرفیت باربری مقطع فولادی می‌باشد.
درکل می‌توان گفت استفاده از فولاد و بتن با همدیگر به وسیله این روش نوین، موجب استفاده از ویژگی‌های مثبت هر دوی آنها می‌شود.
ستون CFT مناسب برای ساخت انبار و پارکینگ و نیز سازه‌های فوق بلند نظیر برج‌های مسکونی و اداری می‌باشد.
ستون در تعریف دقیق آن، المانی عمودی در سازه است که نیروی ناشی از بار زنده و مرده را دریافت کرده و به پی و فونداسیون انتقال می‌دهد.
ستون‌ها در مقاطع مختلف ساخته می‌شوند و در ساخت آن از مصالح متفاوتی می‌توان کمک گرفت. علم مهندسی امروزه سعی دارد با حفظ عملکرد قبلی ستون، همراه با دانش جدید، عضو بهینه شده‌ای تحویل ساخت و ساز دهد. با مطالعه این مطلب شما هم احتمالا به این نتیجه خواهید رسید که طراحی ستون CFT، نوآوری علم و دانش جدید بوده است.
بخوانید: سازه بتنی یا فلزی؛ کدامیک برای ساخت و ساز مناسب است؟
ساخت قسمت فولادی مقاطع CFT
قسمت فولادی مقاطع CFT یا با روش سنتی که ورق‌های فولادی را در ابعاد مدنظر برش می‌دهند و با جوش ورق‌ها را به هم متصل می‌کنند ساخته می‌شود و یا در کارخانه، مقطع به صورت دایره یا مربع طی فرآیندی ساخته می‌شود. روش اول ساخت مقطع فولادی دست ساز بوده ولی در روش دوم توسط دستگاه مخصوص انجام می‌شود.
شکل هندسی که برای مقاطع CFT می‌توان در نظر گرفت ممکن است دایره، مربع، مستطیل و یا حتی شش ضلعی باشد. در بین این چند مورد، مقاطع دایره‌ای بهترین تعامل را با بتن دارند و در نتیجه بهترین محصورشدگی را تامین می‌کنند. اما از نظر زیبایی شناختی و معماری می‌توان مقاطع مربعی و مستطیلی را جایگزین کرد.
جمع بندی
در طول نوشته به توضیح کلی از ستون CFT پرداخته شد و مزایای این ستون نسبت به ستون‌های فولادی معمولی و بتن مسلح گفته شد. اگر معیاری برای ارزیابی این مقاطع در نظر بگیریم، مقاومت و استحکام بالای آن بدیهی و ملموس خواهد بود.
برای تهیه انواع آهن آلات، تیرآهن و میلگرد می‌توانید با مشاورین ما در عصرآهن با شماره ۰۴۱۳۳۲۵۰۲۸۰ در تماس باشید. مشاورین ما در زمینه خرید اقلام مربوطه راهنمای شما خواهند بود.
