الزامات طراحی ستون در ساختمان

الزامات طراحی ستون در ساختمان چه هستند؟
طراحی ستون در ساختمان بر اساس استانداردهای مختلف نظیر مبحث نهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان های بتن آرمه) و مبحث دهم مقررات ملی ساختمان (طرح و اجرای ساختمان های فولادی) انجام می گیرد.

این استانداردها، تمامی الزامات مورد نیاز برای طراحی ستون در ساختمان را پوشش می دهند.

مبحث ششم مقررات ملی ساختمان (بارهای وارد بر ساختمان) و استاندارد 2800 ایران (طراحی ساختمان ها در برابر زلزله) نیز انواع ترکیبات بارگذاری مورد نیاز برای طراحی را ارائه می کنند.

در این بخش، به متداول ترین سوالات مرتبط با طراحی ستون ها پاسخ می دهیم.

فاصله دو ستون در ساختمان مسکونی چقدر است؟
فاصله بین دو ستون در ساختمان مسکونی معمولا بین 2.5 تا 7.5 (میانگین 5 متر) است. البته بارهای ساختمان، ملاحظات معماری و عملکرد مورد نظر، مهم ترین پارامترهای تأثیرگذار بر روی انتخاب فاصله مناسب بین ستون ها هستند.

به طور کلی، هنگام انتخاب این فاصله باید نکات زیر را در نظر داشت:

• هیچ قانون دقیق و مشخصی برای تعیین فاصله بین دو ستون بتن آرمه وجود ندارد.
• بار ساختمان، نقش مهمی در حداکثر فاصله مجاز دارد.
• مهندسان معماری، فاصله بین دو ستون را با توجه به عملکرد ساختمان مشخص می کنند.
• مبنای معماری ساختمان، استفاده حداکثری از فضای موجود و مبنای طراحی آن، پایداری سازه است.
• افزایش فاصله بین ستون ها، افزایش هزینه های ساخت ساختمان را در پی خواهد داشت. هر چه این فاصله بیشتر باشد، ابعاد ستون و عمق تیرهای مورد نیاز برای تحمل بارهای ساختمان نیز افزایش می یابد. این مسئله، حجم مصالح مصرفی را افزایش می دهد.
• طراحی ستون ها با الگوی شبکه ای، رویکرد مناسبی است که عملکرد سازه را بهبود می بخشد.
• در ساختمان های کوچک، فاصله بین ستون های 3 تا 4 متر است. این بازه برای ساختمان های بزرگ به 6 تا 9 متر می رسد.
• برای ساختمان های معمولی، فاصله 5 متر با حداقل دهانه 2.5 متر و حداکثر دهانه 7.5 متر بین دو ستون کفایت می کند.
• در نهایت توجه داشته باشید که با حفظ ایمنی و یکپارچگی ساختمان، امکان اجرای ستون ها در هر فاصله دلخواه وجود دارد. اگرچه، در صورت نیاز به افزایش دهانه، ابعاد ستون باید مطابق با بارهای اعمال شده افزایش یابد.

حداقل ابعاد ستون بتنی در ساختمان دو طبقه چقدر است؟
مطابق با مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش 1392، بند 9-23-3-2-1، عرض مقطع ستون نباید کمتر از سه دهم بعد دیگر آن و کمتر از 250 میلی متر باشد.

به علاوه، حداقل نسبت مجاز عرض مقطع به طول آزاد ستون برابر 1 به 25 است. حداقل ابعاد ستون در ساختمان مانند فاصله داری آن به بارهای سازه بستگی دارد.

با افزایش تعداد طبقات، میزان بار اعمال شده بر ستون های طبقات پایینی نیز افزایش می یابد. در نتیجه، به ابعاد بیشتری برای مقاومت در برابر این بارها نیاز خواهد بود.

در ساختمان های فولادی چند طبقه، معمولا از ستون های H شکل یا I شکل استفاده می شود. جدول زیر، ابعاد متداول ستون فولادی مورد استفاده در ساختمان های مختلف را نمایش می دهد.

حداقل میلگرد مورد استفاده در ستون بتن آرمه چقدر است؟
نسبت آرماتور در ستون بتن آرمه (مساحت سطح مقطع تمام میلگردهای مورد استفاده) نباید کمتر از 1 درصد مساحت سطح مقطع کل باشد. حداکثر نسبت آرماتور در ستون بتن آرمه نیز نباید از 8 درصد تجاوز کند.

وجود محدوده مجاز برای استفاده از میلگرد در بتن مسلح دلایلی دارد که در ادامه به توضیح آن ها می پردازیم:

میلگردهای فولادی به منظور مقاومت در برابر خمش، کاهش جمع شدگی ناشی از خشک شدن و جلوگیری از خزش ستون بتنی مورد استفاده قرار می گیرند.

در صورتی که نسبت آرماتور در سطح مقطع کمتر از 1 درصد باشد، احتمال رخ دادن مشکلات مذکور و گسیختگی میلگردها تحت بار سرویس وجود خواهد داشت.

استفاده بیش از حد میلگرد در ترکیب بتن، نه تنها مفید نیست، بلکه می تواند باعث ایجاد مشکلات متعددی در فرآیند اجرا و عملکرد نهایی ستون شود.

ازدحام آرماتور، با اختلال در فرآیند بتن ریزی، از تراکم مناسب بتن جلوگیری می کند. در این حالت، بتن نهایی از کیفیت خوبی برخوردار نخواهد بود.

به علاوه، افزایش تعداد میلگردها، هزینه ساخت را نیز افزایش می دهد. به همین دلیل، برای اجرای یک طراحی اقتصادی و کارآمد، حداکثر نسبت آرماتور به بتن برابر با 8 درصد در نظر گرفته می شود.

به طور کلی، استفاده از حداکثر 4 درصد آرماتور در سطح مقطع ستون، نتیجه رضایت بخشی را از نظر فنی و اقتصادی در پی خواهد داشت.