ستون های مرکب فولادی-بتنی

بتن و فولاد مصالحی هستند که به‌طور گسترده در ساخت‌وسازها مورد استفاده قرار می­گیرند. مزایای هردوی این مصالح امروزه کاملاً شناخته‌شده است. بتن ماده­ای است با سختی زیاد، ارزان‌ قیمت نسبت به سایر مصالح و دارای مقاومت قابل‌توجه در برابر آتش­سوزی هست. فولاد نیز مصالحی است با شکلپذیری و مقاومت زیاد و وزن کم است. بااین‌ وجود، استفاده از فولاد تنها در ساختن ستون­ ها به‌ خصوص در سازه­ های بلند، غیراقتصادی است.  همچنین سازه های بلند با ستون­های فولادی، معمولاً دارای تغییرشکل‌های جانبی نسبتاً بزرگ بوده و در مقابل آتشسوزی مقاومت پایینی دارند.

استفاده از بتن ­آرمه تنها در ستون­ های ساختمان های بلند، در طبقات پایین، فضای بیشتری را اشغال نموده و دارای وزن نسبتاً بیشتری است و به علت ترد و شکننده بودن بتن، سازه حاصل دارای شکل ­پذیری کمتری بوده و در بارهای لرزه­ای، افت مقاومت در سازه به وجود می­آید.

یکی از مزایای ستون‌های مرکب فولاد – بتن، تأخیر در کمانش‌موضعی فولاد است. ستون فولادی به دلیل تماس با بتن سخت شده، سختی بیشتری می‌یابد و کمانش در آن به تأخیر می‌افتد و یا اتفاق نمی‌افتد. بررسی نتایج زمین‌لرزه‌های پیشین و خسارت‌های وارده به سازه‌های موجود، اهمیت شکل‌پذیری و تأمین آن در سازه را به‌عنوان موضوعی اساسی در طراحی لرزه‌ای سازه‌ها موردتوجه قرار داده است. در دهه‌های اخیر با بررسی نتایج لرزه‌های پیشین و خسارت‌های وارد به سازه‌ها، پرداختن به مفاهیم شکل‌پذیری اهمیت ویژه‌ای یافته و بهره‌گیری از قابلیت شکل‌پذیری سازه در تأمین عملکرد مناسب برای سازه در هنگام زلزله بیش‌ازپیش موردتوجه محققین قرارگرفته است.

انواع ستون های مرکب بتنی فولادی

1.مقاطع فولادی پر شده با بتن CFT

ستون هایی هستند که دارای هر دو مزایای فولاد و بتن می باشند .این ستونها شامل مقطع فولاد ی توخالی دایره، مستطیل ویا چند ضلعی است، که با بتن پرمی شوند.

2. مقاطع فولادی مدفون در بتن (SRC)

در این گروه مقطع فولادی توسط بتن مسلح محصورشده است. به‌عبارت‌دیگر این مقطع شامل مقطع فولادی نورد شده یا مرکب که در داخل مقطع بتن مسلحی مدفون‌شده است. اولین بار این ستون‌ها برای جلوگیری از تخریب ساختمان در برابر آتش‌سوزی ابداع شد و این نوع از مقاطع بانام‌های (SRC) رایج شده‌اند. ستون­های فولادی مدفون در بتن با SRC شناخته می­شوند. مقطع بتنی می­تواند به صورت­های مختلف (دایره­ای، مستطیلی و …) اجرا گردد. مقاطع فولادی نیز می­تواند از انواع مقاطع استاندارد مانند IPE، IPB، آهن نبشی، مقطع ناودانی و … باشد.

این نوع از ستون­های مرکب فولاد – بتن، به دو صورت کاملاً مدفون و جزئی مدفون اجرا می­گردند. نمونه‌هایی از ستون­های SRC که به‌صورت کامل و به‌صورت جزئی مدفون اجراشده‌اند، در شکل‌ (1-2) نشان داده‌شده‌ است. در این گروه مقطع فولادی توسط بتن مسلح محصورشده است. به‌عبارت‌دیگر این مقطع شامل مقطع فولادی نورد شده یا مرکب که در داخل مقطع بتن مسلحی مدفون‌شده است.

اولین بار این ستون‌ها برای جلوگیری از تخریب ساختمان در برابر آتش‌سوزی ابداع شد و این نوع از مقاطع بانام‌های SRC رایج شده‌اند. در این نوع ستون­های مرکب فولاد – بتن، پوشش بتنی، حفاظی در برابر خوردگی و نیز عایقی در برابر افزایش سریع دما در حضور آتش است [5]. نتایج نشان می‌دهد که سازه­هایی با ستون‌های SRC به شیوه­ای انعطاف‌پذیر در هنگام آتش­سوزی و بعدازآن رفتار می­کنند و این رفتار بسیار عالی در برابر آتش­سوزی به دلیل رفتار مرکب فولاد دورگیری شده و بتن محیطی است همچنین پوشش بتنی، هسته فولادی را در برابر هر‌دو کمانش­های موضعی و کلی، مقاوم‌تر می­سازد.