طراحی کف ستون

ستون ساختمان

ستون عضوی است که معمولاً به صورت عمودی در ساختمان نصب می شود و نیروی محوری را تحمل می کند. نیروهای محوری به صورت نیروی فشاری ناشی از بار مرده و بار زنده وارده بر سطح کف طبقات است که به طور مستقیم و یا از طریق تیر به ستون منتقل می شود. علاوه بر نیروی فشاری، در قاب های خمشی، ستون ها تحت تأثیر لنگر ناشی از بارهای قائم و جانبی به علت اتصال صلبتیر به ستون نیز قرار دارند.

سهم هر ستون از بار طبقه، مساحتی محصور در نصف فاصله ی ستون مورد نظر و ستون های پیرامونی آن است که به آن سطح بارگیر گفته می شودیکی از حساس ترین بخش های تشکیل دهنده سازه های فولادی محل اتصال ستون های آن به پی است. چرا که در این نقاط کلیه بار های وارد بر سازه، پس از جمع شدن در کف ها، تیرها و نهایتاً ستون ها، از طریق ورق کف ستون به فونداسیون منتقل می شود.

نیرو های طراحی کف ستون

کلیه کف ستون ها ی باربر و غیر بار بر جانبی و اتصالات آنها به ستون و شالوده باید به طور مجزا قادر به تحمل نیرو های زیر باشند.

• بیشترین نیرو های داخلی ( شامل نیروی محوری، نیروی برشی و لنگر های خمشی به طور همزمان) تحت اثر ترکیبات بار متعارف.
• بیشترین نیروی محوری ( بدون حضور نیرو های برشی و لنگرهای خمشی) تحت اثر ترکیبات بار زلزله تشدید یافته

در هر دو امتداد محور های اصلی ستون و به طور مجزا نیروی برشی برابر با مجموع مولفه های افقی مقاومت های مورد نیاز اتصال مهاربندی و برش ظرفیتی ستون است که در آن مجموع لنگر های خمشی پلاستیک ستون در دو سمت وصله در امتداد مورد نظر و ارتفاع طبقه است. در محاسبه و طراحی کف ستون این نیرو ی برشی باید بدون حضور نیرو های محوری و لنگر های خمشی در نظر گرفته شود.

تعیین ضخامت ورق کف ستون

تعیین ضخامت کف ستون با توجه به تنش زیر آن در تماس با بتن فونداسیون به دست می آید. بیشترین تنش زیر کف ستون مربوط به مبحث دهم مقررات ملی ساختمان است. توزیع تنش زیر کف ستون مثلثی است. تحت اثر این تنش کف ستون مایل به خم شدن حول محور گذرنده از بال و جان ستون مستقر بر کف ستون دارد. بنابراین مقاومت خمشی مورد نیاز با مقاومت طراحی خمشی در این محور مقایسه می شود. روش های دیگری هم برای تعیین ضخامت ورق کف ستون بر اساس تنش زیر کف ستون موجود است که روش مشروح ساده ترین آن است.عموماً ضخامت کف ستون به تنهایی جواب گو نیست بنابراین از سخت کننده هایی عمود بر کف ستون و متصل به بال و جان ستون جهت بهبود عملکرد خمشی کف ستون تحت اثر فشار زیر کف ستون استفاده می شود.

کنترل خمش ورق در چشمه های بین سخت کننده ها

کفایت ضخامت ورق کف ستون باید برای خمش ناشی از تنش زیر کف ستون باید کنترل شود. خمش ایجاد شده در ورق کف ستون بر اساس تئوری ورق ها در چشمه های مختلف ورق کف ستون به دست می آید. با توجه به گیر داری که ورق سخت کننده در کف ستون ایجاد می کند، شرایط متفاوتی برای خمش در ورق ایجاد می شود. می توان با استفاده از ضرایبی از بار وارده لنگر خمشی داخلی ایجاد شده در ورق را تعیین کرد.

جوش در اتصال ورق کف ستون

طراحی جوش ها به گونه ای صورت می گیرد که انتقال بار ها را به فونداسیون میسر سازد. محل اتصال ستون به ورق کف ستون که باید بار های محوری فشاری و کششی، همچنین لنگر ها را به صفحه ستون منتقل کند. پس از پخ زدن با جوش شیاری با نفوذ کامل پر می شود. ورق سخت کننده قائم در انتقال بار محوری و لنگر خمشی ستون به کف ستون مشارکت دارند. در تتیجه اتصال این اعضا به ستون نیز با جوش شیاری با نفوذ کامل خواهد بود. اما به منظور شر کت دادن ورق های سخت کننده در باربری خمشی کف ستون، باید اتصال ورق کف ستون با ورق تقویتی بتواند برش ناشی از خمش را تحمل کند. دو خط جوش گوشه در دو رف ورق تقویتی این امکان را فراهم می کند.