آشنایی با قاب های فولادی

ستون ها

ستون های یک ساختمان، نیروهای قائم اعمال شده از طریق طبقات را به فونداسیون منتقل می‌کنند، ستون‌ها می‌توانند هم در فشار و هم در کشش عمل کنند. گیردار کردن ستون ها و همچنین اعمال بارهای خارج از مرکز باعث به‌وجودآمدن لنگر خمشی در ستون ها می‌شود؛ ولی گیرداری‌های اتفاقی و خروج از مرکزیت‌های جزئی تنش‌های اندکی در اعضا به وجود می‌آورند که در طراحی لحاظ نمی‌‌شوند.

ستون ها بر اساس معیار کمانش طراحی می‌شوند. در صورتی کمانش در دو جهت رخ دهد، جهتی که دارای سختی کمتر است. باید موردتوجه قرار گیرد. اقتصادی‌ترین مقطع برای ستون ها، آنهایی هستند که دارای ممان اینرسی مساوی در دو جهت می باشند. مقاطع خیلی لاغر در صورتی می‌‌توانند در طراحی مورد استفاده قرار گیرند که در مرحله ساخت، بتوان آنها را در فاصله بین کف‌های ساختمان، به طور مناسب مهاربندی کرد.

انواع مقاطع مناسب به‌عنوان ستون

مقاطع بسیار متنوعی در ساخت ستون‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. ظرفیت باربری ستون به ابعاد و مشخصات مقطع و انواع فولاد مصرفی بستگی دارد. ستون‌های فولادی گاهی به‌صورت اعضای مرکب ساخته می‌شوند ستون مرکب به شکلی ساخته می‌شود که باعث افزایش مقاومت ستون در برابر کمانش می‌شود. اعضایی که تحت اثر نیروی کششی قرار دارند، نیازی به تقویت در برابر کمانش ندارند.

بهتر است به سبب سهولت نصب تجهیزات داخلی ساختمان و عملیات نازک‌کاری مانند پوشش ستون‌ها، دیوارهای جداکننده و سقف‌های کاذب ستون‌ها در طبقات مختلف، با ابعاد خارجی ثابت طراحی شوند. بکار بردن مقاطع لوله‌ای و یا قوطی شکل با ضخامت ورق متغیر و یا استفاده از فولادها با مقاومت مختلف می‌تواند راه‌حل مناسبی جهت این مسئله باشد. در ادامه نمونه‌های مقاطع مناسب برای ستون آورده شده است.

مقاطع I شكل:

این مقاطع پرمصرف‌ترین شکل برای ستون‌ها می‌باشد. مقاطع I شکل جهت اتصال تیرها در هر دو جهت بسیار مناسب است.

• مقاطع IPE برای بارهای سبک
• مقاطع IPB برای بارهای سنگین
• مقاطع نورد شده می‌تواند، به‌وسیله ورق‌های جوش شده در دو طرف بال‌ها تقویت شود (مقاطع مرکب).
• مقاطع مرکب برای بارهای بسیار سنگین می‌توان از ستون‌های مرکب ساخته شده به‌وسیله ورق استفاده کرد. ضخامت این ورق‌ها متناسب با بار اعمال شده به ستون است .
•  

مقاطع سازهای چهارگوش

این مقاطع برای انتقال بارهای سنگین و یا ستون‌های با خمش دومحوره و طول‌های بلند مناسب است. همچنین این مقاطع دارای ظاهر مناسبی در نما می‌باشند.

• مقطع IPB می‌تواند با ورق‌های جوش شده به بال‌ها به‌صورت یک مقطع قوطی شکل تبدیل شود.
• مقاطع قوطی شکل می‌تواند به‌وسیله ورق ساخته شود که در طبقات مختلف ضخامت ورق‌ها قابل تغییر است.
• ستون‌های فولادی مربعی و مستطیلی توپر، دارای حداقل هزینه ساخت بوده و فضای بسیار کمی را اشغال می‌کنند و موجب استفاده بهینه از فضای ساختمان می‌شود.
• مقاطع قوطی شکل ساخته شده از دو ناودانی؛ این مقطع برای استفاده در ستون‌های فرعی مناسب است، زیرا سطح مقطع آنها قابل تغییر نیست و جوش دادن ورق‌های. تقویتی داخلی برای تغییر سطح مقطع نسبتاً دشوار است.

ستون‌های صلیبی شکل:

• ستون شامل چهار عدد مقطع نبشی. گاهی برای حفظ زیبایی ظاهری انتخاب می‌شوند و برای ستون‌هایی که در محل تقاطع دیوارهای جداکننده قرار دارند، بسیار مناسب است. جهت تقویت این ستون‌ها می‌توان در بین نبشی‌ها از ورق‌های فولادی با ضخامت‌های متغیر استفاده کرد.
• جهت انتقال بارهای نسبتاً بزرگ دو‌جهته می‌توان از مقاطع حاصل از دو مقطع I شکل متعامد استفاده کرد.

مقاطع توخالی:

• مقاطع قوطی شکل نورد شده ساختمانی مستطیلی یا مربعی
• مقاطع لوله‌ای که از لحاظ سازه‌ای بسیار مناسب هستند؛ زیرا در تمام جهات ممان اینرسی مساوی دارند. با تغییر سطح مقطع و ضخامت لوله، می‌توان سطح مقطع مناسبی جهت نیروی موجود در ستون به دست آورد.

ستون‌های مرکب با بست موازی:

چنین مقاطعی جهت ستون‌های ساختمان‌های صنعتی و همچنین ستون‌های ساختمان‌هایی که تیر باید به بال‌های ستون متصل شود اتصال خورجینی بسیار مناسب است همچنین عبور تأسیسات از داخل این ستون‌ها مقدور می‌باشد. اجزاء ستون باید در فواصل مناسب به‌وسیله ورق به یکدیگر متصل شوند تا ازکمانش آنها جلوگیری شود.

• ستون شامل دو ناودانی با بست موازی
• ستون شامل دو مقطع I شکل با بست موازی
• ستون شامل چهار مقطع نبشی که برای انتقال بارهای سبک مناسب است.

اعضای آویز:

آویزها و کابل‌ها تنها در معرض بارهای کششی قرار دارند و نیازی به تقویت در برابر کمانش ندارند.

• میلگرد فولادی
• تسمه فولادی
• دو مقطع ناودانی
• کابل متشکل از سیم‌های به‌هم‌تنیده

مقاطع IPB ، دارای ممان اینرسی نسبتاً مساوی و دارای رفتار یکسان در برابر کمانش در دو جهت می‌باشند به همین دلیل مقاطع بسیار مناسبی برای ستون‌ها هستند و کاربرد این مقطع باعث صرفه‌جویی در مصرف فولاد در ساختمان می‌شود. در ایران متأسفانه هنوز توجیهی برای مصرف پروفیل‌های IPB و مقاطع بال‌پهن دیگر بوجود نیامده است و در کارهای اجرایی چندطبقه، از مقاطع IPE به‌صورت ساده یا مرکب دوتایی یا سه‌تایی استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که استفاده از این مقاطع (IPE) مصرف فولاد در هر مترمربع ساختمان را به دلیل وجود اعضای اضافی افزایش می‌دهد در مقاطع مرکب برای اتصال دو نیمرخ از مقادیر زیادی ادوات اتصال باید بهره گرفت. در سازه‌های بلند و خاص، مقاطع H و قوطی شکل نیز استفاده می‌شود در این ساختمان‌ها استفاده از مقاطع IPE نورد شده کاملاً اقتصادی است.