ستون کوتاه چیست؟

به گزارش اخبار ساختمان، ستون ها از اعضای مهم سازه ای هستند که معمولا در معرض نیروهای محوری بدون ممان خمشی هستند و شکست آن ها منجر به انهدام و تخریب سازه می شود. ستون های کوتاه در مقایسه با ستون های لاغر به دلیل سختی بیشتر نیروی زلزله بیشتری را جذب می کنند. به همین علت ستون های کوتاه ممکن است در زلزله آسیب های جدی تری را ببینند.

ستونچه یا ستون کوتاه چیست؟

در طراحی یک پروژه ساختمانی موارد بسیار زیادی می تواند در برابر نیروهای اضافی مانند زلزله تاثیر داشته باشد. به همین دلیل برخی از ساختمان ها را با روش های مختلفی تقویت می کنند و ممکن است انواع مختلف ستون در ساختمان مورد استفاده قرار بگیرد تا سازه به استحکام لازم برسد. ستونچه یا ستون کوتاه جزء مواردی است که ساختمان را در برابر این نیرو ها ضعیف می کند و باعث تخریب کل ساختمان می شود.

بدترین حالت شکست و خرابی در ساختمان، شکست برشی ستون است به طوری که اگر یک نیروی اضافه بر ساختمان وارد شود باعث سقوط ساختمان می شود. بنابراین باید کنترل نیروهای وارد شده به ستون ها از نوع خمشی باشد و اگر از نوع برشی باشد احتمال ایجاد پدیده ستون کوتاه افزایش پیدا می کند.

از نظر فنی هنگامی که نسبت طول موثر ستون به کوچک ترین بعد جانبی آن کمتر از 12 باشد ستون کوتاه ایجاد می شود. این ستون توانایی مقاومت در برابر نیروهای اضافی را ندارد و به محض وارد شدن نیروهای اضافی مثل زلزله به صورت ناگهانی فرو می ریزد.

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 است. 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 هستند.

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

*  محدود کردن ستون با مصالح رو سازی مثل دیوارهای آجری

*  بی دقتی ناظران ساختمان در تزار بودن ساختمان و شیب زمین

انواع ستون کوتاه

ستونچه ها یا ستون های کوتاه انواع مختلفی دارند که هر نوع آن به علت ایجاد ستون کوتاه بستگی خواهد داشت.

*  ستون های کوتاه ناشی از وجود تیرهای عمیق

*  ستون کوتاه ناشی از وجود پرکننده ها و عناصر غیر سازه ای

*  ستون کوتاه ناشی از احداث ساختمان بروی سطح شیبدار

*  ستون کوتاه در حد فاصل پاگردها تا طراز طبقات

*  ستون کوتاه ناشی از وجود نیم طبقه در ساختمان

*  ستون کوتاه ناشی از دوبلکس شدن سازه ها

*  ستون کوتاه ناشی از زیرزمین نیمه مدفون

چه زمانی باید برای سازه ستون کوتاه طراحی کنیم؟

وقتی نتوانیم با استفاده از عملیات خاکبرداری و خاک ریزی، سطح زمین را تراز کنیم مجبور به ایجاد ستونچه هستیم و ستون ها را با تراز های با اختلاف اندازه ایجاد می کنیم.

نکته: می توانیم با طراحی مناسب و وارد کردن اختلاف تراز در محاسبه این پدیده را کاهش دهیم.

روش ‌های جلوگیری از به وجود آمدن شکست ستون کوتاه چیست؟

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:

1.  سعی کنیم مسئله تراز زمین ساختمان را بررسی و حل کنیم.

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:

*  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.

*  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.

*  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.

2.  در صورتی‌ که علت افزایش احتمال پدیده ستون کوتاه دیوارهای آجری باشند می‌ توانید روش‌ های زیر را به کار ببرید.

*  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.

*  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 135 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.

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.

روش های کنترل ستون کوتاه چیست؟

گاهی به دلایل مختلف مجبور به مقاوم سازی ستونچه های بتنی می شویم که معمولا با استفاده از این سه روش امکانپذیر است:

روش frp: در این روش از الیاف کامپوزیت استفاده می شود. که افزایش مقاومت برشی سازه می تواند شکل پذیری ستون را نیز بیشتر کند و باعث می شود که احتمال تخریب ستون کاهش پیدا کند.

استفاده از ورق فولادی: در این روش ورق فولادی را به سطوح بتنی می چسابنند که باعث افزایش مقاومت برشی و خمشی ستون می شود.

استفاده از پوشش بتنی مسلح معروف به ژاکت بتنی: یکی از روش های مقاوم سازی ساختمان استفاده از ژاکت بتنی است که در این روش برای افزایش مقاومت بتن، میلگرد های طولی و خاموت را در اطراف ستون قرار می دهند.