ساخت ستون مرکب با تیرآهن بهتر است یا میلگرد؟

رپرتاژ آگهی: این ستون ها در دو نوع اصلی CFT و SRC ساخته می‌شوند که هر دو نوع نسبت به ستون های فولادی و بتنی مزیت دارند. مقاومت بالا، شکل پذیری مناسب، تاخیر در کمانش موضوعی و کاهش خزش و جمع شدگی، برخی از مزایای مهم ستون های کامپوزیت هستند. در ستون های CFT برای افزایش مقاومت از میلگرد آجدار و در انواع SRC، اغلب از تیرآهن استفاده می‌شود. این دو نوع اصلی ستون های مختلط، در بسیاری از ویژگی ها با هم شباهت دارند. اما در برخی جزئیات هم متفاوت هستند.

ستون مرکب با میلگرد

میلگرد آجدار همان نقشی را در ستون های مرکب ایجاد می‌کند که در ستون های بتنی هم بر عهده دارد. به عبارت دیگر، از این مقاطع جهت مسلح سازی بتن و افزایش مقاومت کششی آن ها استفاده می‌شود. بیشترین کاربرد آرماتور در ستون کامپوزیت، مربوط به انواع CFT (Concrete Filled Tube ) است. این نوع ستون مرکب از یک قالب یا پوسته فولادی تشکیل شده که با استفاده از بتن پر می‌شود. بسته به میزان نیروی اعمال شده بر ستون و مقاومت مورد نیاز، ابعاد پوسته فولادی متفاوت است. اما به طور کلی برای افزایش هر چه بیشتر مقاومت ستون و مسلح سازی بتنی که در این پوسته فولادی قرار می‌گیرد، از میلگرد آجدار استفاده می‌شود. هر چه ابعاد پوسته فولادی بزرگ تر بوده و حجم بیشتری بتن درون آن ریخته شود، لزوم استفاده از آرماتور برای مسلح سازی بتن افزایش می‌‌یابد.

انواع و ویژگی های ستون های کامپوزیت CFT

ستون های مرکب CFT که برای مسلح سازی آن ها از میلگرد آجدار استفاده می‌شود، دارای اشکال هندسی گوناگونی هستند. اشکال مربع، دایره و مستطیل، رایج ترین قالب ها یا پوسته های فولادی هستند که در این نوع ستون ها به کار گرفته می‌شوند. نوع و شکل هندسی قالب فولادی، مستقیما شکل نهایی ستون را در سازه تعیین می‌کند. بنابراین بسته به نقشه ساختمان، مسائل زیبایی شناختی، ابعاد ستون مد نظر و نیروی اعمال شده، می‌توان از قالب هایی با شکل مناسب استفاده کرد. البته مستقل از این که قالب های فولادی با چه شکل هندسی به کار گرفته می‌شوند، میلگرد آجدار عمدتا در بخش هسته ستون جهت مسلح سازی بتن حضور دارد. ستون هایی که با این روش ایجاد می‌شوند، مزایای فراوانی دارند. برخی از مهمترین مزیت های ستون کامپوزیت CFT، عبارتند از:

1. افزایش سرعت اجرای ستون؛ در ستون های مرکب CFT، پوشش فولادی به عنوان قالب کاربرد دارد و نیازی به قالب گذاری جداگانه برای بتن ریزی وجود ندارد. بنابراین با حذف فرایندهای قالب گذاری و جمع کردن قالب ها، سرعت اجرای ستون ها به میزان قابل توجهی افزایش یافته و زمان انجام پروژه کاهش می‌یابد.

2. کاهش وزن فولاد مصرفی:‌ دیگر مزیت مهم ستون های مرکب، کاهش وزن فولاد مصرفی و کاهش هزینه تمام شده ساخت است. زیرا استفاده از ترکیب فولاد و بتن، مقاومت خیلی بیشتری نسبت به استفاده جداگانه از هر یک ارائه می‌دهد. از این رو برای رسیدن به مقاومت یکسان، در ستون مرکب مصرف فولاد کمتری نیاز است.

3. افزایش فضای مفید سازه: ستون مرکبی که با میلگرد آجدار مسلح می‌شود، بر افزایش فضای مفید سازه هم تاثیر دارند. زیرا به دلیل مقاومت بیشتر این ستون ها، نیاز به استفاده از حجم کمتری فولاد و بتن نسبت به ستون فولادی و ستون بتنی وجود دارد.

ستون مرکب با تیرآهن

نوع دیگر ستون های مرکب، عمدتا با استفاده از تیرآهن و مقاطع فولادی مشابه آن، مانند نبشی و سپری ساخته می‌شوند. به این صورت که تیرآهن در مرکز ستون قرار گرفته و اطراف آن با بتن پوشش داده می‌شود. این نوع ستون کامپوزیت، SRC (Steel reinforced concrete) یا مقاطع فولادی مدفون در بتن نام دارد. بسته به نیروی اعمال شده بر ستون، می‌توان از تیرهای فولادی با سایزهای مختلف در هسته این نوع ستون مختلط استفاده کرد. همچنین امکان کاهش سایز تیرها در طبقات بالاتر و با کاهش نیروی اعمالی بر ستون، وجود دارد.

انواع و ویژگی های ستون مرکب SRC

برخلاف انواع CFT، اشکال هندسی ستون های SRC را پوشش بتنی تعیین می‌کند. پوشش بتنی اطرف تیرآهن و دیگر مقاطع فولادی در این نوع ستون، اغلب در اشکال مربعی، مستطیلی یا دایراه ای ایجاد می‌شود. در این مورد هم اصول مهندسی و معماری، مسائل زیبایی شناختی و نیروی اعمال شده بر ستون، شکل هندسی آن را تعیین می‌کنند. ستون های کامپوزیت SRC که با تیرآهن ساخته می‌شوند هم مانند نوع دیگر، از مزایای مهمی برخوردارند. تعدادی از مهمترین مزایای این ستون‌ها، به شرح زیر است.

1. مقاومت در برابر آتش سوزی: در ستون های SRC، تیرآهن فولادی در مرکز قرار گرفته و پوشش بتنی مانند سپری در برابر آتش قرار می‌گیرد. مقاومت بالای این ستون ها در برابر حریق، هزینه های محافظت در برابر آتش سوزی را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

2. تاخیر در کمانش موضعی: وجود پوشش بتنی اطراف تیرهای فولادی، موجب تاخیر کمانش موضعی فولاد یا حذف کامل آن می‌شود. یکی از چالش‌های اصلی تیرها و ستون های فولادی، تغییر شکل های جانبی بزرگ و کمانش موضعی است. در ستون های مختلط SRC، تماس مقاطع فولادی مورد استفاده در هسته از جمله تیرآهن با بتن سخت شده، موجب ایجاد سختی بیشتری گردیده و کمانش به تاخیر می‌افتد.

ستون مرکب با میلگرد بهتر است یا تیرآهن؟

ستون های کامپوزیت با تیرهای فولادی یا آرماتور، هر دو از مزایایی برخوردار بوده و نسبت به ستون های بتنی و فولادی مزیت دارند. با وجود این، دو نوع اصلی ستون مختلط یعنی CFT و SRC در برخی ویژگی ها و جزئیات با هم تفاوت دارند. در پاسخ این سوال که ساخت ستون مرکب با تیرآهن بهتر است یا میلگرد، باید به ویژگی ها و مزایای هر یک از انواع ستون مرکب توجه کرد. در صورتی که سرعت اجرای بالا مد نظر باشد، ستون CFT مسلح سازی شده با میلگرد آجدار، گزینه مناسب تری است. اما اگر مقاومت در برابر حریق و آتش سوزی در اولویت باشد، می‌توان از ستون SRC با تیرآهن در مرکز استفاده کرد.