ستون کامپوزیت / کاربرد ستون کامپوزیت

امروزه ،آسمان خراش های مدرن بیشترین توجه را به خود جلب می کند. که این ساختمان ها نمونه ایی از دستاوردهای خارق العاده علم مهندسی می باشد. تمرکز اصلی بر احداث ساختمانهای ایمن با در نظر گرفتن جنبه های اقتصادی پروژه می باشد.

ستون های کامپوزیت

 

امروزه ، آسمان خراش های مدرن بیشترین توجه را به خود جلب می کند . که این ساختمان ها نمونه ایی از دستاوردهای خارق العاده علم مهندسی می باشد . تمرکز اصلی بر احداث ساختمانهای ایمن با در نظر گرفتن جنبه های اقتصادی پروژه می باشد. تا آنجا که اهداف مسکونی و تجاری در نظر گرفته می شود ، عموماً ساختمانهای بلندمرتبه ، سازه های بلند ، برج ها و بلوک ها ساخته می شوند . 
ستون های کامپوزیت از ترکیب های گوناگون بتن و فولاد تشکیل میشود.این ستون های دارای نام های متفاوتی همچون؛ ستون ترکیبی ، ستون مختلط ،  ستون مرکب ،CFT  ، SRC ، RCS  ، TWC، می باشد. در اوایل سال 1900 میلادی ، استفاده از ستون های کامپوزیت با ساخت پل ها و ساختمان ها  با اعضاء ترکیبی شروع شد . امروزه گسترش روزافزون اشکال مختلف این اعضا به علت بهبود رفتار ستون ها در اثر ترکیب خوب بتن و فولاد می باشد که به دنبال آن ، عملکرد بهتر و اقتصادی بیشتر را به دنبال  دارد . 

 

 

 

 

 

ستون های کامپوزیتی به سه تیپ کلی دسته بندی می شود که در ادامه به برسی آنها می پردازیم .

 

تیپ یک،مقاطع فولادی دفن شده در بتن

عملکرد این ستون ، پیشگیری از تخریب ساختمان هنگام آتش سوزی می باشد.این مقاطع با نامهای دیگیری همچون  SRC یا RCS  شناسایی می شوند . (Reinforced Concrete & steel)

 

تیپ دو ، مقاطع فولادی جدار نازک پر شده از بتن 

ازاین مقطع ، جهت جلوگیری از خمیدگی های موضعی  ستون های جداره نازک فولادی استفاده می شود که با نام های CFT  و TWC رایج می باشند . بتن های مصرفی در این ستون ها به وسیله میلگرد مسلح یا غیر مسلح می شوند.مزیت های منحصر به فرد این مقطع فولادی ،صرفه جویی در قالب بندی ، سرعت بالای ساخت و ساز، محافظ سطح بتن از ضربه و سایش می باشد .

 

تیپ سه،مقاطع فولادی نیمه دفن شده در بتن 

این مقطع حاصل ترکیب انواع گوناگون فولاد به همراه بتن می باشد.از ویژگی های این ستون  کامپوزیت  می توان به جذب بالای انرژی ، شکل پذیری بالا ،مقاوم در برابر سختی های ستون اشاره کرد.

 

 

 

کاربرد ستون‌های کامپوزیت‌

 

امروزه در جهان ،ساختمان های کامپوزیتی بسیار فراگیر شده است. با توجه به فواید زیاد در عملکرد سازه ایی، شرکت های زیادی فعال در این زمینه می باشند.اشکال مختلفی از این ستون ها هر روزه مورد برسی قرار میگیرد که منجر به ابداع انواع جدیدی از این ترکیب ها می باشد.ستون های کامپوزیتی کاربرد های بسیار وسعی دارند که موارد زیر را شامل می شود :
 

- ساختمان‌های بلند مرتبه

- کارگاه‌های صنعتی بزرگ

- پایه پل‌ها

- سکوهای ساحلی

- شمع‌های فونداسیون

- ستون‌های نگهدارنده مخازن

- ستون های سازنده بتنی با دهانه های مقاوم

 

 

مزایای ستون کامپوزیت

 

برسی هایی لازمه بر روی ستون های کامپوزیت در اثر عملکرد اشتراکی فولاد و بتن،ویژگی های بسیاری دارد که در موارد زیر را در بر دارد :

 

‌- تحمل نیروی فشاری زیاد

‌- تحمل نیروی برشی زیاد حاصل از زمین لرزه‌های قوی

‌- پایداری قوی بدون افت در تمام مراحل آزمایشات

‌- افزایش مقاومت در برابر آتش‌سوزی

‌- کاهش مصرف فولاد در سازه

‌- اجرای ستون بدون نیاز به میلگرد گذاری و قفسه آرماتور بندی

-‌ صرفه جویی در قالب بندی و سرعت بالای ساخت

‌- اثر محدود کنندگی فولاد بر بتن

‌- محافظت سطح بتن از ضربه و سایش

 

 

 

 

مزایای استفاده از ستون‌های کمپوزیت در ساختمان‌های بلند‌‌

 

   - ایجاد ساختمان‌ها با ابعاد بسیار بزرگ

   - مساحت کف زیاد در طبقات در حدود ۱۸۰۰ تا ۲۵۰۰ متر مربع•    مساحت کل عرصه وسیع در حدود ۸۰۰۰۰ تا ۲۰۰۰۰۰ متر مربع

   - ستون‌های کم در طبقات – افزایش عرصه مفید که در طبقات پایین حائز اهمیت است

   - صرفه اقتصادی بالا با توجه به مصرف کمتر مصالح و ایجاد عرصه مفید بیشتر

   - تامین امنیت ساکنین ساختمان و سلامتی تجهیزات اساسی سازه در زمین لرزه‌های مهم  

 

 

معایب کلی ستون‌های کامپوزیتی

 

‌- اتصال تیر به ستون پیچیده

- کاهش اثر محصور کنندگی جانبی فولاد بر بتن با تسلیم شدن جدار فولادی‌
 

به طور عمده در سال های اخیر ساختمان های بسیار بلند با سیستم کامپوزیت احداث شده اند که از سازه فولادی برای پوسته بیرونی و بتن مسلح برای هسته  استفاده میگردد.در اعضاء سازه ای از انواع مخلوط بتن و فولاد به صورت کامپوزیت بهره برده اند  که تعدادی از ساختمان های کامپوزیت احداث شده به این شیوه،موارد زیر هستند.

 

برج پتروناس مالزی( PETRONAS Twin Towers)

 

 

برج‌های دوقلوی پتروناس درکوالالامپور مالزی ، از بلندترین آسمانخراش‌های جهان  است که با هنر اسلامی آمیخته شده و با سیستم کامپوزیت هسته بتنی داخلی، پوسته فولادی بیرونی و انواع اعضاء کمپوزیت، با هزینه ۶ میلیارد دلار و ارتفاع ۴۵۲ متر در ۸۸ طبقه ساخته شده است که دو برج در طبقات ۴۱ و ۴۲ توسط پل هوایی ۶۰ متری بهم متصل شده‌اند.

 

پل نانپو (nanpu bridge )

 

 

پل نانپو برروی رودخانه هانگپو یکی از مهم ترین  و زیباترین پل های شهر شانگهای در جهان  می باشد. این پل از تیرها و ستون‌های مرکب از فولاد، کابل و بتن ساخته شده. دهانه ی این پل 423 متر بوده و طول بخش اصلی پل به 846 متر میرسد. این پل که به علت ظاهر خاصش معروف است در سال 1991 تکمیل و به بهره برداری رسید.