یکی از مشکلاتی که در اکثر سازه های فولادی موجود در کشور وجود دارد، ضعف ستون ها در مقابل بارهای ثقلی وارده و خصوصاً لرزه ای ناشی از زلزله می باشد، وجود این مشکل به عوامل مختلفی از قبیل        سهل انگاری در طراحی اولیه، تغییر در ضوابط آیین نامه ای و یا تغییر در نحوه توزیع نیروها در سازه است که منجر به ایجاد تغییرات لازم در طرح مقاوم سازی می گردد. بسیار واضح است که تعویض مقاطع ستونی در طرح مقاوم سازی یکی از مشکل ترین، پیچیده ترین و خطرناک ترین عملیات اجرایی پروژه مقاوم سازی است. بنابراین حتی الامکان بایستی از چنین گزینه ای پرهیز و از گزینه های تقویت مقاطع به صورت درجا استفاده نمود یا با طراحی خوب و درست ستون می توان از انجام مراحل تقویت آن جلوگیری کرد. مقدمه: تقویت عناصر سازه ای مسایل خاص خود را دارد و به جرأت می توان گفت که ستون ها از حساس ترین عناصر می باشند. تقویت ستون نه اینکه بسیار ساده است بلکه کاری است کاملاً سخت و مشکل چرا که عدم اجرای تقویت درست مشکلات و هزینه های خاص خودش را دارد. همانطور که از مقاومت مصالح می دانیم کمانش یعنی پایداری و از بین رفتن عضو، تحت تغییر شکل های جانبی زیاد به علت نیروها یا تنش های فشاری. در عضو ساخته شده از نیمرخ های فولادی همانطور که می دانیم کمانش به دو صورت ممکن است رخ دهد. 1- کمانش کل عضو. 2- کمانش موضعی اجزای نازک بال یا جان نیمرخ به علت تنش های فشاری. یک نیمرخ فولادی ترکیبی از ورق های فولادی نازک می باشد. این اجزای نازک اگر به عللی ( خمش یا نیروی محوری) تحت تنش های فشاری قرارگیرند ناپایدار شده (کمانه می کند) در نتیجه قسمتی از نیمرخ خاصیت باربری خود را از دست می دهد. که به این پدیده کمانش موضعی گویند. در یک نیمرخ فولادی نسبت عرض به ضخامت هریک از اجزای بال یا جان باید طوری انتخاب گردد که از این پدیده جلوگیری شود تا بتوان از حداکثر ظرفیت باربری عضو استفاده نمود. در اعضای تحت فشار، علاوه بر انهدام یا تسلیم مصالح تحت فشاری fy ، کمانش یا از بین رفتن پایداری الاستیک عضو تحت تنش های به مراتب کوچکتر از مقاومت نهایی می تواند باعث خرابی گردد. بررسی چنین مسئله ای در سازه های فولادی به علت لاغری اعضای متشکله از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. می توان با افزایش شعاع ژیراسیون مقطع و کم کردن ضریب لاغری به ستونی با مقاومت خوب دست یافت. برای افزایش مقاومت فشاری ستون ها دو کار انجام داد: الف) افزایش سطح مقطع. ب) افزایش شعاع ژیراسیون . شعاع ژیراسیون  برای ستون های بلند که تنش مجاز فشاری آن ها با افزایش لاغری بشدت کم می شود. افزایش سطح مقطع نه تنها اثر قابل توجه در روی مقاومت فشاری نخواهد گذاشت بلکه باعث سنگین و غیر اقتصادی شدن عضو خواهد شد. در چنین مواردی بهتر است که افزایش مقاومت با افزایش شعاع ژیراسیون صورت بگیرد. دلایل عمده استفاده از مقاطع مرکب در اعضای فشاری به شرح ذیل می باشد: 1-     مواردی که سطح مقطع نیمرخ های نورد شده موجود، ارضا کننده سطح لازم برای تحمل نیروی فشاری نباشد یا به تنهایی دارای عملکرد فشاری مناسب نباشند. 2-     به دلیل مسائل اجرایی و اتصال دیگر اعضای سازه به ستون ها به شکل هندسی خاصی نیاز باشد. 3-     لزوم افزایش شعاع ژیراسیون نسبت به مقاطع نورد شده موجود و تنظیم نسبت دو شعاع ژیراسیون مربوط به دو محور اصلی مقطع به گونه ای که هر کدام با طول مؤثر خود، لاغری نسبتاً یکسانی را برای ستون فراهم آورند. در میان ستون های مرکب رفتار ستون هایی که توسط تسمه یا ورق مشبک به یکدیگر اتصال یافته اند با سایر ستون ها متفاوت است به این گونه ستون ها مشبک می گویند. در هنگام تعیین بار بحرانی این گونه ستون ها باید بر اثر تغییر شکل های برشی در نظر گرفته شود. نبود نیمرخ های مناسب چه به علت بزرگ بودن نیروهای طراحی و چه به علت عدم تولید نیمرخ های متنوع توسط کارخانه های فولاد سازی طراحان را مجبور به استفاده از نیمرخ های ترکیبی می نماید. ستون های ترکیبی می تواند به صورت جان پر یا مشبک باشند. ستون های جان پر متشکل از چند نیمرخ، نیمرخ با ورق و یا چند ورق هستند که نیمرخ های مورد نظر را بوجود می آورند (شکل 1 ،2، 3، 4، 5، 6 ). در سطوح ستون های مشبک سطوح سوراخ و خالی مشاهده می شود که هدف از ساختن این نوع ستون ها بوجود آوردن مشخصات هندسی مناسب به اضافه سبکی ستون است

     نبشی با بست های مورب است که به دلیل شعاع ژیراسیون بزرگ آن برای ستون هایی با طول مؤثر زیاد کاربرد دارد. ستون مرکب با چار نبشی و بست مورب    یک نوع دیگر از مقطع مرکب متشکل از ناودانی و ورق هستند که بسته به نوع قرار گرفتن آن ها دارای شعاع ژیراسیون های متفاوت اند. از این مقاطع به عنوان ستون در سازه های چند طبقه استفاده می شود.   

   نتیجه: این گونه ستون های مرکب از نظر پیچش و کمانش بسیار مقاوم می باشند و تنها مشکل این نوع از ستون ها اثر تغییر شکل برشی آنها می باشد بررسی شود هر چند نیروی برشی در ستون ها عامل تعیین کننده ای در طراحی مقطع ستون نیستند لیکن طراحی بست ها و اتصالات مربوطه در ستون های مرکب براساس مقدار نیروی برشی انجام می گیرد. بنابراین برای طراحی ستون مهمتر از سطح مقطع شعاع ژیراسیون می باشد که بهتر است  و  برابرباشند.

 ستون های جان پر و مشبک  

نوشته شده در دوشنبه 89/8/3ساعت 11:54 عصر توسط مهندس محمد عباسی نظرات ( ) |