ستون در سازه های فولادی (بررسی انواع ستونها)

ستون در سازه های فولادی

در این مقاله به بررسی ستون در سازه های فولادی و انواع ستونها در سازه ها می‌پردازیم. لطفا در ادامه با ما همراه باشید.

اعضای سازه‌ های فولادی

اعضای سازه‌ های فولادی شامل تیرچه، شاه‌تیر یا تیر اصلی، ستون، مهاربند، دیوار برشی و فونداسیون می‌باشد. در سازه‌های فولادی بار مرده و زنده روی سقف به تیرهای فرعی و سپس به شاه‌تیرها و ستونها و از آنجا به پی منتقل می‌گردد. نیروهای جانبی مثل باد و زلزله توسط مهاربندها به ستونها و سپس به پی منتقل می‌گردد و یا از طریق دیوار برشی مستقیماً به پی وارد می‌شوند و در نهایت مجموع این نیروها از پی (شالوده‌ها) به زمین انتقال می‌یابند.

ستون در سازه فولادی

ستون عضوی است غالباً عمودی که نیروهای محوری فشاری را تحمل و به شالوده انتقال می‌دهد. اگر نسبت طول به ابعاد مقطع ستون زیاد باشد، ستون لاغر شده و در اثر نیروی محوری فشاری دچار تغییر شکل خارج از محور می‌شود و ظرفیت باربری آن به شدت کاهش می‌یابد. این پدیده را اصطلاحاً کمانش می‌نامند. در طراحی ستونها علاوه بر مقاومت در مقابل بارهای وارده، باید پدیده کمانش به خصوص در ستونهای بلند نیز در نظر گرفته شود. شکل و سطح مقطع ستونها با توجه به بار وارده، ارتفاع ستون و نوع اتصالات ابتدا و انتهای آنها متغیر است. به طور کلی ستونها از نظر مقطع به دو دسته ساده و مرکب تقسیم بندی می‌شوند.

الف) ستونها با مقاطع ساده

در صورتی که بار وارده زیاد نباشد، از مقاطع قوطی مربع و تیرآهن بال‌پهن، به دلیل عملکرد مقاومتی بهتر نسبت به سایر مقاطع نورد شده، به صورت ساده یا منفرد استفاده می‌شود. در بعضی سازه‌های خاص نظیر پل‌های عابر پیاده، سازه‌های صنعتی، منابع آب، سایبان‌های محوطه، پایه تابلوهای تبلیغاتی یا ترافیکی و… از مقاطع دایرهای یا لوله‌ای شکل به عنوان ستون استفاده می‌شود.

ب) ستونها با مقاطع مرکب

از ترکیب دو یا چند مقطع نورد شده و انواع ورقها و تسمه‌ها، مقاطع مرکب حاصل می‌شود. دلایل استفاده از مقاطع مرکب عبارتاند از:

درصورتی که مقاطع ساده قادر به تحمل بارهای وارده نباشند، از مقاطع مرکب استفاده میشود.
درصورتی که نیاز به یک هندسۀ خاص وجود داشته باشد و در بازار موجود نباشد، با استفاده از مقاطع مرکب آن شکل هندسی را تولید می‌نمایند.

انواع ستونها با مقاطع مرکب :

ستون‌های ساخته شده با مقاطع نوردشده : مقاطع IPE و INP به دلیل لاغری و مشکل کمانش نمی‌توانند به صورت ساده یا منفرد مورد استفاده قرار گیرند. برای حل این مشکل معمولا از این مقاطع به صورت دوبل، دوبل با ورق تقویتی سرتاسری، دوبل با قیدهای موازی  و غیرموازی (پا باز) استفاده می‌شود. در موارد خاص می‌توان از اتصال سه تیرآهن به هم، با یا بدون ورق تقویتی نیز استفاده نمود.

ج) ستونهای ساخته شده با ورق

1 – مقاطع قوطی شکل

در صورتی که مقاطع مرکب ساخته شده با نیمرخ‌های نوردشده جوابگوی بارهای وارده نباشند، می‌توان با استفاده از ورقه‌ای فولادی انواع مقاطع ستونها را با هندسه‌های گوناگون ساخت. مقاطع جعبه‌ای یا قوطی شکل (BOX) مرسوم‌ترین این نوع مقاطع می‌باشند. مقاطع جعبه‌ای اغلب به صورت مربع شکل و به ندرت به شکل مستطیل ساخته می‌شوند. این نوع مقاطع از ظرفیت باربری بالایی برخوردارند.

2 – مقاطع H شکل

با استفاده از ورق در کارگاه یا کارخانه ساخته می‌شوند؛ عملکردی مشابه تیرآهنهای بال‌پهن (IPB) دارند و معمولاً  به دلیل ضخامت بیشتر ورقه‌ای بال و جان آنها، نسبت به مقاطع بال‌پهن کارخانه‌ای از ظرفیت باربری بیشتری برخوردار هستند. ستون‌های ساختمان‌های صنعتی مانند سوله‌ها از این نوع مقاطع ساخته می‌شوند.

3 – مقاطع صلیبی

در ساختمانهای بلند مرتبه عموماً از مقاطع صلیبی شکل به عنوان ستون استفاده می‌گردد. همانند مقاطع جعبه‌ای، تقارن شکل این نوع مقاطع باعث می‌شود که ظرفیت باربری و کمانشی آنها حول دو محور X و Y با هم مساوی باشد.