سازه های متداول برای ساختمان های بلند (4)
تهيه كنندگان: عبدالامير كربلايي و سارا مظاهري
منبع : راسخون
منبع : راسخون
ساختمان های مرکب لوله ای
روش اجرای این سیستم بدین ترتیب است که ابتدا قاب فولادی به اندازه 8 تا 10 طبقه بالا آورده می شود. ستون های خارجی باید بارهای اجرایی را تحمل کنند. برای تأمین پایداری جانبی، قاب خارجی به طور موقت بوسیه کابل مهاربندی می شود. سپس فولادهای کف در محل قرار می گیرد و بتن کف ریخته می شود تا پایداری اسکلت فولادی تأمین گردد و بتوان کار داخل ساختمان را شروع کرد. بعد از اینکه شبکه های فولادی بتن مسلح و قالب های بتن در اطراف ستون ها و برای شاه تیرها در محل قرار داده شد، بتن ریخته می شود تا یک دیوار محیطی پیوسته مشبک (سوراخ دار) تشکیل گردد. این سلسله عملیات در هر 8 تا 10 طبقه ساختمان تکرار می شود.
اما اختلاف حرکت بین ستون های خارجی بتن – فولادی و ستون های داخلی فولادی مشکلی ایجاد می کند، برای اینکه کوتاه شدن نامساوی ستون ها در اثر رفتار ارتجاعی، انقباض و خزش برطرف شود .در جا گذاری شاه تیر ها باید تعدیلی صورت گیرد.
چون جدار لوله ای در این سیستم همه بارهای جانبی را مقاومت می کند، ستون ها شاه تیرهای تشکیل دهنده قاب های هسته تأسیسات ضروری «آسانسور، آب، برق، گاز و غیره) می توانند سبک تر باشند زیرا آنها فقط بارهای وزن را تحمل می کنند. همچنین کف قابل استفاده خالص در طبقات بالا در آنها سطح هسته را می توان کاهش داد افزایش می یابد.
شرکت رید و تاریکس در سانفرانسیسکو سیستم ساختمانی مرکب لوله ای دیگری ابداع کرده است. آنها از شاه تیرهای فولادی و ستون های فولادی لوله ای پر شده با بتن به عنوان سازه نما استفاده می کنند. در این مورد نیز پوش ساختمان سختی کافی برای حمل تمام بارهای جانبی را تأمین می نماید. در این سیستم از قطعات پیش ساخته ای استفاده می شود که هر یک شامل یک ستون لوله ای به ارتفاع دو طبقه و دو شاه تیر فولادی طره ای می باشد. این قطعات پیش ساخته در وسط دهانه شاه تیرها و در وسط ارتفاع ستون ها به یکدیگر پیچ کرده می شود. از لحاظ بار گذاری جانبی این نقاط اتصال تحت کمترین تنش می باشد . پیوستگی طبیعی شاه تیرها در محل ستون ها که تنش ها بیشترین مقدار را دارند از بین نمی رود، شاه تیرها در ستون ها فرو می روند و فقط جان آنها به لوله متصل می شود. بدین ترتیب از تعداد اتصالات ساختمان که تحت تنش های زیاد می باشند به مقدار زیادی کاسته می شود.
نكات اجرایی ستون ها
ستون عضوی است كه معمولا به صورت عمودی در ساختمان نصب می شود و یارهای كف ناشی از طبقات به وسیله تیر و شاهتیر به آن منتقل می گردد و سپس به زمین انتقال می یابد.
شكل ستونها :
شكل سطح مقطع ستونها معمولا ........
تعریف ستون فلزی :
ستون عضوی است كه معمولا به صورت عمودی در ساختمان نصب می شود و یارهای كف ناشی از طبقات به وسیله تیر و شاهتیر به آن منتقل می گردد و سپس به به زمین انتقال می یابد.
شكل ستونها :
شكل سطح مقطع ستونها معمولا به مقدار و وضعیت بار وارد شده بستگی دارد. برای ساختن ستونهای فلزی از انواع پروفیلها و ورقها استفاده می شود.عموما ستونها از لحاظ شكل ظاهری به دو گروه تقسیم می شوند:
1- نیمرخ (پروفیل) نورد شده شامل انواع تیرآهنها و قوطیها : بهترین پروفیل نورد شده برای ستون ، تیرآهن با پهن یا قوطیهای مربع شكل است؛ زیرا از نظر مقاومت بهتر از مقاطع دیگر عمل می كند.ضمن اینكه در بیشتر مواقع عمل اتصالات تیرها به راحتی روی آنها انجام می گیرد.
2- مقاطع مركب : هرگاه سطح مقطع و مشخصات یك نیمرخ (پروفیل ) به تنهایی برای ایستایی ( تحمل بار وارد شده و لنگر احتمالی ) یك ستون كافی نباشد ، از اتصال چند پروفیل به یكدیگر ، ستون مناسب آن (مقاطع مركب ) ساخته می شود.
چگونگی ساخت ستون (مقاطع مركب)
1- اتصال دو پروفیل به یكدیگر به طریقه دوبله كردن : ابتدا دو تیرآهن را در كنار یكدیگر و بر روی سطح صاف به هم چسبیده گردند ؛ سپس دو سر و وسط ستون را جوش داده و ستون برگردانده شده و مانند قبل جوشكاری صورت می گیرد ؛ آن گاه ستون معكوس و در قسمت وسط ، جوشكاری می شود . همین كار را در سوی دیگر ستون انجام می دهند و به ترتیب جوشكاری ادامه می یابد تا جوش مورد نیاز ستون تامین گردد. این شیوه جوشكاری برای جلوگیری از پیچش ستون در اثر حرارت زیاد جوشكازی ممتد می باشد . در صورتیكه در سرتاسز ستون به جوش نیازی نباشد ، دست كم جوشها باید به این ترتیب اجرا گردد :
الف) حداكثر فاصله بین طولهای جوش در طول ستون به صورت غیر ممتد از 60 سانتیمتر تجاوز نكند.
ب) طول جوش ابتدایی و انتهایی ستون باید برابر بزرگترین عرض مقطع باشد و به طور یكسره انجام گیرد.
ج) طول موثر هر قطعه از جوش منقطع نباید از 4 برابر بعد جوش یا 40 میلیمتر كمتر باشد.
د) تماس میان بدنه دو پروفیل نباید از یك شكاف 5/1 میلیمتری بیشتر ، اما از 6 میلیمتر كمتر باسد ؛ ضمنا بررسیهای فنی نشان دهد مه مساحت كافی برای تماس وجود ندارد ؛ در آن صورت ، این بادخور باید با مصالح پر كننده مناسب شامل تیغه های فولادی با ضخامت ثابت پر شود.
2- اتصال دو پروفیل با یك ورق سراسری روی بالها : در مقاطع مركبی كه ورق اتصال بر روی دو نیمرخ متصل می شود تا مقاطع مركب تشكیل بدهد ؛ فاصله جوشهای مقطع (غیر ممتد) كه ورق را به نیمرخها متصل می كند ، نباید از 30 سانتیمتر بیشتر شود . اندازه حداكثر فاصله فوق الذكر در مورد فولاد معمولی به صورت t22 كه t در آن ضخامت ورق است در می آید.
3- اتصال دو پروفیل با بستهای فلزی (تسمه) : متداولترین نوع ستون در ایران ستونهای مركبی است كه دو تیرآهن به فاصله معین از یكدیگر قرار می گیرد و قیدهای افقی یا چپ و راست این دو نیمرخ را به هم متصل می كند ؛ البته بستهای چپ و راست كه شكلهای مثلثی را به وجود می آورند ، دارای مقاومت بهتری نسبت به قیدهای موازی می باشند.در مورد اینگونه ستونها ، بویژه ستون با قید موازی مسائل زیر را بایستی رعایت كرد :
الف) ابعاد بست (وصله ) افقی ستون كمتر از این مقادیر نباشد:
L : طول وصله حداقل به فاصله مركز تا مركز دو نیمرخ باشد .
B : عرض وصله از 42 درصد طول آن كمتر نباشد .
T : ضخامت وصله از 35/1 طول آن كمتر نباشد.
ب) در اطراف كلیه وصله ها و در سطح تماس با بال نیمرخها عمل جوشكاری انجام گیرد (مجموع طول خط جوش در هر طرف صفحه نباید از طول صفحه كمتر شود) .
ج) فاصله قیدها و ابعاد آن بر اساس محاسبات فنی تعیین می شود.
د) در قسمت انتهایی ستون ، باید حتما از ورق با طول حداقل برابر عرض ستون استفاده كرد تا علاوه بر تقویت پایه ، محل مناسبی برای اتصال بادبندها به ستون به وجود آید.
ه) در محل اتصال تیر یا پل به ستون لازم است قبلا ورق تقویتی به ابعاد كافی روی بالهای ستون جوش شده باشد.
روش نصب نبشی بر روی كف ستونها (بیس پلیت) برای استقرار ستون
طویل كردن ستونها :
نحوه طویل كردن ستونها :
ستونها با مقاطع دایره ای :
انحراف مجاز پس از نصب ستون :
قطعهساختمانی | حداكثرانحراف |
ستون با ارتفاعh | انحراف موقعیت مكانی |
محور ستون | از محور انتخاب شده |
آن در سطح اتكای ستون | 5 - |
انحراف محور ستون در انتهای فوقانی آن از خطشاغول | 25- <=1000/H |
انحراف از خط شاغول در اثر خم شدن ستون (شكمدادن) | 15- <=1000/H |
آرماتور بندی و نصب صفحه ستونها
1- به هیچ عنوان از آرماتورهای زنگ زده و یا آغشته به روغن نباید استفاده شود در صورت آلودگی آرماتورها به روغن یا زنگ زدگی آنها، باید قبل از اجرای آرماتوربندی به پاکسازی آنها اقدام و بعد از تایید دستگاه نظارت به بتن ریزی اقدام گردد.
بیاموزیم: آرماتورها دو دسته طولی (آرماتورهای اصلی) و عرضی (خاموت) هستند. خاموتها وظیفه نگهداری آرماتورهای طولی و جلوگیری از کمانش آنها در هنگام فشارهای زیاد و چند کاربرد بسیار مهم دیگر دارند. لذا اهمیت رعایت ضوابط خاموت گذاری کمتر از آرماتورهای اصلی نیست.
2- فاصله خاموتها از یکدیگر باید حداکثر 20 سانتی متر باشند و دستگاه نظارت موظف است که در صورت عدم رعایت از سوی پیمانکار از اجرای بتن ریزی جلوگیری نماید.
3- خاموتها باید مطابق بوسیله سیم آرماتوربندی به تمام میلگردهای طولی مهار شوند این امر الزامی است و میبایست توسط پیمانکار رعایت گردد و در صورت عدم توجه دستگاه نظارت موظف است از ادامه کار پیمانکار تا رفع نواقص فوق جلوگیری نماید.
4- تمام میلگردها باید توسط قیچی مخصوص بریده شود و جدا از بریدن میلگردها به کمک دستگاه هوا برش خودداری شود . توجه داشته باشید که حرارت موجب افت کیفیت میلگردها میگردد.
5- از خم کردن آرماتور در دمای پایین تر از 5 درجه سانتیگراد خودداری شود و از باز و بسته کردن خمها به منظور شکل دادن مجدد میلگردها جدا خودداری شود در صورت مشاهده چنین مواردی باید به مهندس ناظر اعلام گردد تا مطابق ضوابط اقدام شود .
6- تمام میلگردها باید به صورت سرد و تا حد امکان با دستگاههای مکانیکی خم شوند از خم کردن آرماتورها و بولتهای صفحه های ستون به کمک حرارت ( هوابرش ) جدا خودداری شود.
کل: نحوه صحیح خم کردن آرماتورها به صورت سرد و در دمای معمولی.
8- فاصله بین میلگردها تا سطح قالب بندی حداقل باید 5/2 سانتی متر باشد تا پوشش بتنی روی میلگردها دارای ضخامت مناسبی باشد و علاوه بر ایجاد پیوستگی بین بتن و میلگرد، محافظت میلگردها در برابر خوردگی و زنگ زدگی انجام شود.
مهم: رعایت نکردن فاصله بین میلگردها و جداره قالب باعث از بین رفتن سریع پی می شود. مهم: فاصله مناسب بین میلگرد و دیواره قالب باعث استحکام و بالارفتن عمر پی و در نتیجه سازه و بالا رفتن مقاومت در برابر زلزله
بررسی رفتار ستونهای قوطی فولادی پرشده با بتن تحت بارگذاری جانبی زلزله در ساختمانهای بلند:
رفتار خمشی و شکل پذیری و ظرفیت جذب انرژی ستونهای قوطی پرشده با بتن، در فصول دوم و سوم مورد بررسی قرارگرفته است و نشان داده شده است که این مقادیر به پارامترهای زیادی منجمله نسبت عرض به ضخامت ورق فولادی، ضریب لاغری ستون، طول پرشدگی بتن در ستون ، نوع بتن و فولاد، تعداد سیکل بارگذاری، بار محوری، گل میخ برشگیر بر پوسته فولادی بستگی داشته و نحوه ارتباط آنها نیز بررسی شده است.
با توجه به ضخامت قوطی فولادی در ستون مرکب، این ستونها معمولاً ظرفیت برشی بسیار بالایی از خود نشان داده و عمدتاً در مورد خمشی گسیخته می شوند. رفتار برشی ستونهای قوطی پرشده با بتن در ستونهای کوتاه که در آنها برش بیشترین تأثیر را دارد، در فخصل پنجم مورد مطالعه و بررسی قرارگرفته است و نشان داده شده است که حتی در این حالت نیز ستونهای قوطی پرشده با بتن، از نظر برشی رفتار بسیار مناسب از خود نشان می دهند.
با توجه به فرم سازگاری کرنشها در نقاط تماس بتن و فولاد، چسبندگی بین فولاد و بتن در ستونهای مرکب در فصل چهارم بررسی شده است و نحوه تأثیر پارامترهایی چون سن بتن سایز، دما، شرایط نگهداری بتن و انقباض بر مقاومت چسبندگی مشخص شده است. در فصل ششم، سعی شده است روش برای طراحی ستونهای قوطی پرشده با بتن،ارائه شود که علاوه بر هماهنگی با آیین نامه های معتبر، برای طراحی دفاتر مهندسی کاملاً عملی و مناسب باشد. بدین منظور روش گام به گام طراحی ستون قوطی پرشده با بتن در دو حالت ستون کوتاه و ستون لاغر آورده شده است و نشان داده شده است که با استفاده از ستون قوطی فولادی پرشده با بتن در مقایسه با قوطی فولادی از تغییرمکان جانبی کمتر و شکل پذیری بیشتری برخوردار بوده و رفتار لرزه ای مناسبتری از خود نشان می دهند. در بخش پایانی علاوه بر جمع بندی و نتیجه گیری کلی از مطالب ارائه شده در فصول قبل ، نیازهای پژوهشی آینده نیز ارائه گردیده است.
ادامه دارد.....
/س
