0/5
0رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • 5عالی بود
  • 3خوب بود
  • 2معمولی بود
  • 1بد بود

هنگامی که یک پروژه ساختمانی طراحی می ‌شود موارد بسیار زیادی می ‌تواند در میزان مقاومت آن در برابر نیروهای اضافی مانند زلزله تأثیر داشته باشد. به ‌همین دلیل بعضی از ساختمان‌ ها را با روش ‌های مختلف تقویت می ‌کنند. یکی از موارد مخربی که ساختمان را در برابر این نیروها ضعیف می ‌کند ستون کوتاه یا ستونچه است که در برخی پروژه‌ ها ایجاد شده و عامل تخریب کل ساختمان می‌ شود.

ستونچه چیست؟

منظور از ستونچه یا ستون کوتاه فلزی چیست؟

ستون کوتاه یا ستونچه پدیده‌ ای است که در اثر شکست برشی اتفاق می ‌افتد و ماهیت این پدیده طوری است که آن را به بدترین نوع شکست و خرابی در ساختمان تبدیل می ‌کند؛ طوریکه در صورت ایجاد ستون کوتاه اگر نیروی اضافی برشی بر ساختمان وارد شود، به‌ خصوص در ساختمان ‌های با ارتفاع بالا کل ساختمان سقوط می ‌کند. بنابراین باید کنترل نیروهای مخرب وارد شده به ستون‌ ها از نوع خمشی باشد و اگر از نوع برشی باشد احتمال ایجاد پدیده ستون کوتاه افزایش پیدا می ‌کند. ستون یکی از پایه ‌های اصلی ساختمان است و باید هنگام طراحی طوری در نظر گرفته شود که احتمال ایجاد ستون کوتاه به حداقل ممکن برسد. از نظر فنی و مهندسی نیز در طراحی زمانی که نسبت طول مؤثر ستون به کوچک ‌ترین بعد جانبی آن کمتر از ۱۲ باشد ستون کوتاه ایجاد می ‌شود. این ستون‌ ها توانایی مقاومت در برابر نیروهای اضافی را ندارند و به محض وارد شدن نیروهای اضافی مثل زلزله به‌ صورت ناگهانی فرو می ‌ریزند.

انواع ستون کوتاه در سازه فلزی

ستون کوتاه یا ستونچه انواع مختلفی دارد که هر نوع آن به علت ایجاد ستون کوتاه بستگی خواهد داشت. مهم‌ ترین علت ایجاد پدیده ستون کوتاه اختلاف ارتفاع بین ستون ‌های طراحی شده در یک طبقه می ‌باشد. اختلاف ارتفاع بین ستون‌ های یک طبقه از ساختمان نیز ممکن است به دلایل مختلفی ایجاد شود که هر کدام از دلایل باعث ایجاد یک نوع ستون کوتاه شده و به شکل زیر می باشند:

  • عدم دقت مهندسین ناظر بر تراز بودن زمین ساخت یا شیب ‌دار بودن زمین

اگر مهندسین ناظر پروژه و معماران هنگام ساخت، توجه به تراز بودن سطح کف زمین ساختمان نداشته باشند اختلاف تراز در ستون ‌ها باعث اختلاف ارتفاع در آن‌ ها شده و احتمال پدیده ستون کوتاه را افزایش می ‌دهد. در این حالت ستونچه در پایین ‌ترین طبقه اتفاق می ‌افتد و اگر این ستون تخریب شود کل ساختمان فرو می‌ ریزد و خسارات جانی و مالی شدیدی ایجاد خواهد کرد. بنابراین یا باید از ساخت پروژه عمرانی بر روی زمین ‌های شیب‌ دار به ‌خصوص در مناطق زلزله ‌خیز اجتناب کرد و یا هزینه ‌ای برای تراز کردن زمین قبل از ساخت در نظر گرفت.

  • محدود کردن ستون با مصالح روسازی مانند دیوارهای آجری

اگر دیوار فقط در یک وجه ستون اجرا شود مخصوصاً اگر دیوار از نوع دیوارهای باربری باشد که قرار است نیروهای اضافی را به زمین منتقل کند، زمانی که زلزله یا باد شدید می ‌آید نیروهای برشی بسیار بزرگی بر آن دیوار وارد می ‌شود، چون در این حالت تعادل وجود ندارد پدیده ستون کوتاه ایجاد خواهد شد. بنابراین دقت کردن به این نکات در هنگام طراحی از اهمیت ویژه‌ ای برخوردار است که متأسفانه بسیاری از مهندسین به دلیل عدم صرفه اقتصادی و موارد دیگر آن را در نظر نمی ‌گیرند.

  • محدود کردن ستون با برخی مصالح سازه ‌ای مثل وجود تیر در میان طبقه

در برخی از ساختمان‌ ها مثل ساختمان ‌های دوبلکس که به دلیل نوع طراحی در وسط طبقه از تیر استفاده می ‌شود بین راه ‌پله ‌ها و نیم‌ طبقه احتمال ایجاد پدیده ستون کوتاه وجود خواهد داشت. در واقع این حالت از طراحی باعث ایجاد اختلاف ارتفاعی بین ستون‌ های ساختمان می‌ شود. بنابراین یا باید طوری طراحی شود که به ساختمان تعادل دهد و یا از طراحی این ‌طور راه‌ پله ‌ها اجتناب گردد.

انواع ستون کوتاه در سازه فلزی

حل مشکل ستون کوتاه

در هنگام شکست ستون کوتاه دو نوع شکست ترد و شکست برشی خواهیم داشت. متأسفانه هر دوی این شکست ‌ها به ‌صورت ناگهانی اتفاق می ‌افتند و باعث انهدام یکپارچه کل سازه می‌ شوند. در واقع زمانی‌ که ستون کوتاه تحت تأثیر بارهای دوره ‌ای قرار می ‌گیرد، رفتاری ترد و شکننده از خودش نشان می‌ دهد. اگر بخواهیم از نظر مهندسی این پدیده را به ‌صورت دقیق ‌تر بررسی کنیم تنش موجود در ستون ‌های یک سازه که تحت بارهای جانبی هستند می ‌توانند تا حد مفصل پلاستیک نیز افزایش پیدا کنند. در نتیجه هنگام وارد شدن نیرو، اختلاف لنگرهای بالا و پایین وارد شده به ستون آنقدر زیاد است که باعث برش ناگهانی ستون و ریزش آن می‌ شود.

بنابراین باید هنگام طراحی به این نکات توجه خاص شود؛ با این ‌حال گاهی موقعیت پروژه طوری است که طراح نمی ‌تواند همه نکات مورد نظر را رعایت کند. در اینصورت باید از ستون ‌های مناسب برای این نوع نیروها طوریکه انعطاف‌ پذیری خوبی داشته باشند استفاده شود و با هر روشی که می ‌توان ظرفیت برشی ستون را افزایش داد.

روش های کنترل ستون کوتاه

برای اینکه بتوانیم راه‌ های مقابله با این پدیده خطرناک را درک کنیم ابتدا باید آن را بشناسیم که در بخش ‌های قبلی به‌ طور کامل در مورد این موضوع صحبت کردیم. خوشبختانه ما می ‌توانیم با روش ‌های مختلفی از به وجود آمدن شکست ستون کوتاه و خسارات ناشی از آن جلوگیری کنیم. مهم‌ ترین این روش‌ ها که تاکنون نتیجه خوبی داشته ‌اند عبارتند از:

  • سعی کنیم مسئله تراز زمین ساختمان را بررسی و حل نماییم.

معمولاً در زمین ‌هایی که در دامنه کوه ‌ها وجود دارد اختلاف شیب می‌ تواند باعث ایجاد ستون کوتاه شود. در این مناطق می ‌توانید از روش‌ های زیر برای تراز کردن سطح زمین کمک بگیرید:

  1. اگر برای شما از نظر اقتصادی طولانی ‌مدت شدن پروژه مقرون ‌به‌ صرفه است با خاک‌ برداری و خاک ‌ریزی سطح شیب ‌دار را به سطح افقی تبدیل نمایید.
  2. اگر از نظر اقتصادی برای شما مقرون‌ به ‌صرفه نبود می توانید در ترازهای مختلف فونداسیون را اجرا کنید و طوری طرح را اجرا نمایید که اسکلت سازه‌ های مجاور با استفاده از درز انقطاع از هم جدا شوند.
  3. در صورتی‌ که نتوانستید هیچ‌ کدام از روش ‌های بالا را در نظر بگیرید باید در مدل ستون کوتاه در نرم ‌افزار حتماً به اختلاف تراز ستون ‌ها توجه داشته باشید. با این‌ حال باید تمام سعی خود را بکنید که از این روش استفاده نشود. زیرا این کار می ‌تواند در خروجی ‌های تحلیل و محاسبات اختلال ایجاد کند و دقت آن را کاهش می ‌دهد.

مقاوم ‌سازی ستون ‌های کوتاه بتنی

  • در صورتی‌ که علت افزایش احتمال پدیده ستون کوتاه دیوارهای آجری باشند می‌ توانید روش‌ های زیر را به کار ببرید:
  1. در روش اول می توانید دیوار و ستون را از هم جدا کنید. در واقع ایجاد فاصله بین دیوار و ستون و پر کردن فاصله به وجود آمده با مواد انعطاف ‌پذیر باعث می‌ شود ستون کوتاه کمتر تحت تأثیر نیروهای برشی قرار گرفته و تخریب نمی ‌شود. یکی از مواد کاربردی برای این کار پلی استایرن است. همچنین می ‌توانید از نبشی کاری در ساختمان استفاده کنید.
  2. در روش دوم باید به جزئیات توجه بیشتری نمایید و از ستون‌ های شکل ‌پذیر استفاده کنید. این کار باعث می‌ شود مقاومت ستون کوتاه در برابر نیروهای برشی و شکست ناگهانی افزایش یابد. معمولاً مهندسین برای اجرای این طرح از آرماتور گذاری عرضی در فاصله‌ های مناسب با زاویه ۱۳۵ درجه استفاده می ‌کنند. قرار دادن آرماتورها به ‌طور صحیح همان جزئیاتی است که باید به آن دقت شود. در غیر اینصورت باز هم پدیده ستونچه اتفاق می ‌افتد.

طراحی ستون کوتاه

زمانی که ما نتوانیم با عملیات خاک ‌برداری و خاک ریزی سطح ترازی برای زمین ایجاد کنیم ناچار هستیم ستون ‌ها را با اختلاف تراز طراحی نماییم که احتمال پدیده ستون کوتاه را افزایش می ‌دهد. با این ‌حال می ‌توانیم با طراحی مناسب و وارد کردن اختلاف تراز در محاسباتمان خطر این پدیده را کاهش دهیم.

چگونه پدیده ستون کوتاه را در محاسبات در نظر بگیریم؟

خوشبختانه امروزه با وجود برخی نرم‌ افزارهای مهندسی می‌ توان این اختلافات تراز را در هنگام تحلیل و طراحی در نظر گرفت. بعد از اینکه موارد احتمالی را وارد نرم ‌افزار کردیم و نرم ‌افزار آن‌ ها را تحلیل کرد، متوجه خواهیم شد که نیروهای مخرب در کدام قسمت‌ ها ممکن است اتفاق بیفتد. در نتیجه بر اساس دانش مهندسی خود طوری طراحی را انجام می‌ دهیم که نیروهای مخرب کنترل شوند.

 

مقاوم ‌سازی ستون ‌های کوتاه بتنی

مقاوم ‌سازی ستون ‌های کوتاه بتنی

گاهی به ‌دلایل مختلف هنگام طراحی و اجرا اصلاً توجهی به پدیده ستون کوتاه نمی‌ شود اما بعد از آن متوجه موضوع می ‌شویم که دیگر کار ساخت‌ و ساز تمام ‌شده است و یا با ساختمانی مواجه هستیم که چند سال پیش اجرا شده و نکات گفته ‌شده برای ستون کوتاه در آن رعایت نشده است. در اینصورت باید با روش ‌های مقاوم ‌سازی، ستون ‌ها را تقویت کنیم. هدف از مقاوم‌ سازی ستون ‌ها افزایش مقاومت برشی ستون‌ های کوتاه می ‌باشد که معمولاً با سه روش زیر انجام می‌شود:

  1. روش frp: در این روش از الیاف کامپوزیت استفاده می ‌شود که در چند سال گذشته به دلیل تأثیر خوب و سادگی کار طرفداران زیادی بین مجریان طرح‌ های عمرانی پیدا کرده است. با استفاده از روش frp علاوه بر افزایش مقاومت برشی سازه می‌ توانید شکل‌ پذیری ستون را نیز بیشتر کنید. در نتیجه تا حد زیادی احتمال تخریب ستون کاهش پیدا می ‌کند.
  2. استفاده از ورق ‌های فولادی: در این روش ورق ‌های فولادی مخصوص را به سطوح بتنی می ‌چسبانند که باعث افزایش مقاومت برشی و خمشی ستون می ‌شود.
  3. استفاده از پوشش بتنی مسلح معروف به ژاکت بتنی: در این روش لایه‌ ای از بتن، میلگردهای طولی و خاموت ‌ها در اطراف ستون مورد نظر قرار می‌ گیرد و مقاومت خمشی و برشی ستون را افزایش می‌ دهد. این روش نسبت به دو روش قبلی ارزان ‌تر و ساده ‌تر است، اما از نظر ظاهری نتیجه کار جالب نخواهد بود.

سخن آخر

همان ‌طور که گفتیم پدیده ستون کوتاه یا ستونچه می ‌تواند بسیار مخرب و همراه با خسارات جانی و مالی شدیدی باشد. بنابراین مهندسین طراح باید در ابتدا به‌ خوبی این پدیده را بشناسند و بعد از آن تعابیر مورد نیاز برای کاهش هر چه بیشتر احتمال این پدیده خطرناک را در نظر بگیرند.

۰
۰رای
این پســت برای شما مفیــد بود ؟
  • ۵عالی بود
  • ۳خوب بود
  • ۲معمولی بود
  • ۱بد بود
پیشنهاد می کنیم مطالعه کنید
0
سوالات و نظرات کاربران
نمایش موافق ترین ها
    0
    سوالات و نظرات کاربران
    اختیاری
    اشتراک گذاری