ستون های مرکب

استفاده از بتن به همراه فولاد در سازه ها می تواند نقش مؤثری در بهبود رفتار سازه یعنی افزایش مقاومت و شکل پذیری، ایفا نماید. در بسیاری از موارد در سازه های فولادی که ضوابط شکل پذیری قابل ملاحظه را ارضا نمی کنند، استفاده از بتن در ستون ها و به کار بردن قشر بتنی فوقانی در آنها همراه با آرماتور بندی مناسب، در ارتقاء رفتار لرزه ای با جلوگیری از کمانش های جزئی و کلی، تأمین دیافراگم مؤثر، بهبود جریان انتقال تنش ها، جایگزینی به عنوان ورق پیوستگی، کاهش اعوجاج ناحیه پانلی، بهبود قابل ملاحظه رفتار و عملکرد اتصال، تأمین یکپارچگی و انسجام سیستم برای مقابله با گسیختگی پیشرونده و تأمین مقاومت جانبی با شکل پذیری مطلوب، میسر خواهد بود.

اثرات استفاده از بتن در سازه فولادی

برای مطالعه اثرات استفاده از بتن در سازه فولادی، بهترین روش مدل کردن اتصالات است. زیرا اولاً مدل کردن کل سازه کاری دشوار و کم فایده است و ثانیاً مدل کردن سایر اجزاء سازه نمی تواند به خوبی اثرات استفاده از بتن را در تقویت سازه، نشان دهد. ولی به این علت که اتصال حساس ترین قسمت سازه است و روش به کار گرفته شده که شامل استفاده از بتن در داخل ستون، استفاده از سخت کننده در ستون، استفاده از قشر بتنی در کف و … است. اثر خود را بر روی اتصال خواهد گذاشت، لذا مدل کردن اتصال و بررسی رفتار آن بیانگر رفتار سازه است. برای مدل کردن اتصال، پیچیدگی های زیادی وجود دارد.

با توجه به اینکه اتصال به عنوان یک جزء سازه مورد بررسی قرار می گیرد، بایستی اندرکنش سایر اجزاء سازه نیز با آن منظور شود. چرا که اگر اتصال بدون اعمال شرایط سازگاری با سایر قسمت های سازه یعنی تیر، ستون و … مورد بررسی قرار گیرد، نمی توان مدعی شد که اتصال مدل شده، رفتار کاملاً مشابهی با اتصال واقعی دارد. لذا لازم است که شرایط بارگذاری، شرایط تکیه گاهی و شرایط مرزی طوری دیده شود که اتصال در تقابل با سایر اجزا دیده شود.یکی از حساس ترین تصمیماتی که طراح سازه بایستی مد نظر قرار دهد، انتخاب نوع مصالح مصرفی در سازه است. این تصمیم در بسیاری از اوقات تابع نوع سازه، مسایل مالی و همچنین تجربه و مهارت طراح است.

اثرات استفاده از فولاد در سازه فولادی

بتن و فو لاد مصالحی هستند که به صورت گسترده در ساخت و سازها مورد استفاده قرار می گیرد. مزایای هر دو مصالح امروزه به خوبی شناخته شده است. بتن مصالحی با سختی بالا، ارزان قیمت (نسبت به سایر مصالح) و مقاومت قابل توجه در برابر آتش سوزی و ضمناً فو لاد مصالحی با شکل پذیری و مقاومت بالا و وزن کم است. با این وجود استفاده از فو لاد تنها در ساختن ستون ها به خصوص در سازه های بلند، غیر اقتصادی است.

همچنین سازه های بلند با ستون های فو لادی معمولاً دارای تغییر شکل های جانبی نسبتاً بزرگ بوده و در مقابل آتش سوزی مقاومت پایینی دارند. همچنین استفاده از بتن تنها در ستون های ساختمان های بلند، در طبقات پائین فضای بیشتری را اشغال نموده و دارای وزن نسبتاً بیشتری است. به علت ترد و شکننده بودن بتن، سازه حاصل دارای شکل پذیری کمتری بوده و در بارهای لرزه ای افت مقاومت در سازه به وجود خواهد آمد.

ترکیب هوشمندانه این دو مصالح، یک سیستم موثرو کاراتر از استفاده مجزا از آن ها را نتیجه می دهد. این سیستم را با عباراتی چون سیستم مرکب و یا دوگانه معرفی می کنند. امروزه سیستم های مرکب به صورت موفقیت آمیزی در ستون ها، تیرها و دال های با دهانه های متوسط و بزرگ در ساختمان ها و همچنین در پایه و تیرهای پل ها مورد استفاده قرار می گیرند.

استفاده از ستون های مرکب به علت همکاری توام و مناسب بتن و فو لاد در بسیاری از سیستم های سازه ای در سرتاسر جهان در حال افزایش است.ستون های مرکب نه تنها مزایای بسیاری در ساخت (به خصوص سرعت و اقتصاد) دارند بلکه باعث بهبود قابل توجهی در خواص مکانیکی اعضای سازه ای در مقایسه با اعضای بتن مسلح و فو لادی تنها می شوند. ستون های مرکب اگر جزئی از سیستم سازه ای مختلط باشند، مزایای دیگری نیز می توان از آن ها انتظار داشت.

به عنوان مثال اگر اتصال مناسبی بین ستون و سیستم سقف (تیر و دال) برقرار باشد، این اتصال مقاومت با لاتر و رفتار بهتری از خود نشان می دهد که در نتیجه باعث افزایش طاقت و ایجاد قید اضافی خواهد شد.یکی از پیچیدگی های اجرایی در این ستون ها هماهنگی بین عوامل اجرایی بتن و فو لاد و نحوه اتصال تیر به ستون است. اما مزایای با لای این نوع ستون ها) سرعت ساخت، عدم نیاز به قالب، کاهش بارهای روی فونداسیون، افزایش فضای مفید و کاهش هزینه های ساخت و نگهداری ( باعث طراحی و اجرای روز افزون آن ها است.