صفحه اصلی  »  طراحی سازه های ساختمانی و صنعتی  »  راهنمای جامع ستون دوبل؛ بررسی ضوابط انواع ستون دوبل مانند ستون پا باز

راهنمای جامع ستون دوبل؛ بررسی ضوابط انواع ستون دوبل مانند ستون پا باز

همانطور که می دانید یکی از نقاط ضعف در طراحی سازه عدم دقت در ضوابط، جهت ساخت قطعات کارگاهی مانند ستون ها است؛ یکی از ستون های با کاربرد متداول در ایران ستون دوبل می باشد که از نظر شکل ظاهری و مقاطعی که در آن به کار می رود دسته بندی خاص خود را دارد.

در این مقاله جامع ابتدا انواع ستون دوبل را معرفی میکنیم و سپس ضوابط، عملکرد لرزه ای، معایب و مزایا 3 نوع ستون دوبل را به شما آموزش می دهیم. در نهایت با استفاده از تصاویر کمانش ستون های دوبل را در زلزله بم نشان خواهیم داد.

 

با مطالعه این مقاله چه می آموزیم؟

انواع ستون دوبل

انواع ستون‌ دوبل بر اساس شکل ظاهری

1.نیمرخ نورد شده

نیم رخ نورد شده

2.ستون مرکب از نیمرخ‌های نورد شده

 

ستون مرکب یا دوبل با بست موازی با استفاده از نیم رخ

 

3.ستون ساخته‌شده از ورق

 

ستون دوبل یا استفاده از ورق

 

انواع ستون دوبل بر اساس مقاطع مرکب

ترکیبی از نیمرخ‌های نورد شده و ورق را مقطع مرکب می‌گویند که تعدادی از انواع آن در شکل زیر نشان داده شده است. ستون‌های مرکب از ترکیب دو و یا چند نیمرخ مثل IPE، ناودانی یا نبشی به کمک ورق‌های سرتاسری و ممتد و یا تسمه‌های موازی یا مورب ساخته می‌شوند.

 

انواع ستون دوبل با استفاده از مقاطع مرکب

ستون دوبل علت استفاده از مقاطع مرکب در ستون های دوبل چیست؟

  1. عدم دسترسی به نیمرخ IPB یا قوطی به صورت تولید داخلی
  2. افزایش سطح مقطع ستون، درصورتی‌ که نیمرخ‌های نورد شده سطح مقطع لازم را نداشته باشد
  3. اجرای سریع‌ تر و آسان‌ تر مقاطع مرکب نسبت به ستون‌های ساخته‌ شده از ورق

روش ساخت انواع ستون‌های دوبل به همراه نکات اجرایی

در این مقاله ستون‌های دوبل را به جهت نحوه ساخت به سه گروه کلی تقسیم می‌کنیم:

1- اتصال دو پروفیل به یکدیگر به طریقه دوبله کردن (روش جفت)

ابتدا دو تیر آهن را در کنار یکدیگر و بر روی سطح صاف (شاسی) به هم می‌چسبانند. سپس دو بال و وسط ستون را جوش می‌دهند و سپس ستون را برمی‌گردانند و طرف دیگر ستون را نیز جوشکاری می‌کنند. علت اصلی این شیوه جوش‌کاری باعث می‌شوند که ستون از راستای خود در اثر حرارت دچار پیچش و اعوجاج نشود.

 

ضوابط جوش ستون دوبل

ضوابط جوش ستون دوبل

2-1- ضوابط و نکات اجرایی

  • حداکثر فاصله بین طول‌های جوش ستون دوبل (در طول آن) به صورت غیر ممتد نباید از ۳۰ سانتی‌متر تجاوز کند. در عمل برای انجام جوش منقطع، یک الکترود آب‌شده و نوار جوشی در حدود ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر ایجاد می‌نماید. فاصله دو قطعه جوش به اندازه یک الکترود یعنی حدود ۳۰ سانتیمتر منظور می‌شود.
  • طول جوش ابتدایی و انتهایی ستون باید برابر با بزرگ‌ ترین عرض طول مؤثر و هر قطعه از جوش منقطع نباید از ۴ برابر بعد جوش یا ۴۰ میلی‌متر کمتر باشد، در صورتی‌که از این مقدار کمتر شد باید در قسمت انتهایی یا ابتدایی خط جوش منقطع اجرا نشود و به خط جوش قبلی وصل شود.
  • تماس میان بدنه‌ی دو پروفیل نباید از یک شکاف ۱٫۵ میلی‌متری تجاوز کند. اگر این شکاف (بادخور) از ۱٫۵ میلی‌متر بیشتر، اما از ۶ میلی‌متر کمتر باشد و بررسی‌های فنی نیز نشان دهد که مساحت لازم برای تماس وجود ندارد، در این صورت، این بادخور باید با مصالح پرکننده‌ی مناسب شامل تیغه‌های فولادی با ضخامت ثابت پر شود.

2- اتصال دو پروفیل با یک ورق سرتاسری روی بال‌ها

در مقاطع مرکبی که ورق اتصال بر روی دو نیمرخ متصل می‌شود تا مقطع مرکب تشکیل بدهد، فاصله جوش‌های منقطع (غیر ممتد) که ورق را به نیم‌ رخ‌ها متصل می‌کنند، نباید از ۳۰ سانتی‌متر بیش‌تر شود. همچنین باید ورق تقویتی حداقل از هر طرف 2 سانتی‌ متر از لبه بال ستون جهت انجام جوشکاری فاصله داشته باشد (می‌تواند بیشتر یا کمتر باشد).

در قسمت سوم مبحث دهم مقررات ملی ساختمان که ضوابط لرزه‌ای را شامل می‌شود، صراحتاً ذکر کرده است که تیرها و ستون‌های مربوط به سیستم باربر جانبی باید حتماً مقطع فشرده لرزه‌ای باشد که شرایط احراز فشرده لرزه‌ای سخت‌ گیرانه‌ تر از فشرده غیر لرزه‌ای است.

3- اتصال دو پروفیل با بست های موازی و مورب (ستون دوبل پا باز)

دو راه برای افزایش مقاومت فشاری ستون‌ها وجود دارد:

الف: افزایش ضخامت اجزاء مقطع

ب: افزایش ابعاد (طول و عرض) مقطع در ستون‌های بلند

افزایش ضخامت اثر قابل‌ توجهی بر مقاومت فشاری و خمشی نداشته و باعث سنگینی و غیراقتصادی شدن طرح خواهد شد. در چنین مواردی بهتر است نیمرخ‌ها را با فاصله کافی از یکدیگر قرار داده و آن‌ها را به وسیله ورق یا تسمه (قید) به یکدیگر متصل کنیم، به این‌گونه ستون‌ها، ستون پا باز نیز می‌گویند (فاصله بین ستون‌ها باعث افزایش ممان اینرسی مقطع بدون افزایش سطح مقطع آن می‌شود)

3-1-ضوابط و نکات اجرایی

در بند 10-2-4-7-2 از مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، ضوابط و الزامات اجرایی محدودیت‌های ابعادی ستون دوبل با بست موازی و مورب ذکر شده است.

 

ستون دوبل با بست موازی و مورب

عملکرد ستون دوبل در قاب خمشی در برابر زلزله

نکات استفاده از ستون دوبل توصیه می‌شود از مقاطع متشکل از ترکیب پروفیل و ورق تقویتی (مقطع دوبل با تقویت) به دلایل زیر به عنوان ستون‌های قاب خمشی استفاده نشود:

  • کمانش موضعی (عدم عملکرد یکسان دو مقطع به هم چسبیده در مقابل بارها خمشی ناشی از زلزله)
  • ترد شدن
  • کارگاهی بودن ساخت ستون
  • عدم رعایت کامل ضوابط فشرده لرزه‌ای
  • عدم رعایت فاصله وصله‌ها از یکدیگر
  • عدم جوشکاری مناسب

همچنین اگر ضوابط فشردگی مطرح‌شده در جدول 10-2-2-3 و 10-2-2-4 حاکم نشود و ورق سرتاسری نباشد، بال ستون تحمل نیروی وارده را نداشته و مطابق شکل زیر دچار کمانش موضعی می‌شود. برای بهبود عملکرد ستون دوبل در برابر کمانش دو راهکار مطرح می‌شود: الف) افزایش سطح مقطع ب) افزایش شعاع ژیراسیون.

 

کمانش موضعی ستون دوبل

کمانش موضعی

 

کمانش کلی ستون دوبل در زلزله بم

کمانش کلی ستون (عدم رعایت فاصله وصله ها)

 

ضعیف بودن جوش ها در ستون دوبل

ضعیف بودن جوش ها و صفحه اتصال آنها

 

  • لازم به ذکر است افزایش سطح مقطع سبب سنگینی سازه نیز می‌شود، لذا افزایش شعاع ژیراسیون راه حل بهتری جهت مقاوم‌سازی در برابر کمانش می‌باشد.
  • به جهت تأمین فشردگی ستون همان‌طور که ضوابط در مبحث 10 مقررات ملی ساختمان بند 10-2-2-2-2 الف ذکر شد، باید جوش‌ها سرتاسری یا غیر منقطع باشد. لذا جوشکاری بیش‌ از اندازه باعث افزایش درصد کربن در ناحیه اتصال، ترد شدگی و کاهش شکل‌پذیری ستون می‌شود.
    از طرفی اگر جوشکاری صورت گرفته کارگاهی باشد به علت خطاهای حین جوشکاری نظیر عدم کفایت بعد جوش، تخلخل، عدم رعایت حداقل و حداکثر فاصله دو ستون و… که هر کدام باعث عملکرد نامطلوب اتصال و عدم تحمل نیروی کششی انتقال‌یافته از تیر به ورق می‌شود.
    بهتر است از مقاطع ساخته‌شده از ورق (قوطی و صلیبی برای ساختمان‌های در دو جهت قاب خمشی، یا H شکل برای ساختمان‌های یک جهت قاب خمشی و یک جهت بادبندی) بهره گرفته شود.
  • در صورت استفاده از مقاطع مرکب ipe برای ستون دوبل شکل و ورق تقویتی روی آن‌ها، باید به این نکته توجه شود که در محل اتصالات گیردار تیر به ستون به علت انتقال نیروی کششی بال تیر به ورق تقویتی ستون، ورق تقویتی تحت تأثیر خمش موضعی قرار می‌گیرد که این تغییر شکل خمشی باعث جاری شدن موضعی ورق و ضعیف شدن اتصال تیر به ستون می‌شود.
    برای جلوگیری از این امر باید ورق تقویتی طبق شکل زیر در بالا و پایین محل اتصال تیر با جوش نفوذی به پروفیل‌ها جوش شود و در پشت آن ورق سخت‌کننده مناسب استفاده شود. بقیه جزئیات لازم برای ورق‌های پیوستگی اتصال گیردار یا ورق‌های تقویتی چشمه اتصال نیز باید مطابق ضوابط شکل‌پذیری مقطع در نظر گرفته شود.

 

استفاده از ورق تقویتی و ورق سخت‌کننده در ستون دوبل

استفاده از ورق تقویتی و ورق سخت‌کننده

 

اما اگر در دو طرف قاب ساده باشد به دلیل اینکه در معرض لنگر خمشی ناشی از تیر قرار نمی‌گیرد، باعث جاری شدن ورق نمی‌شود و عملکرد بهتری دارد.

منابع

  1. مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، طرح و اجرای ساختمان‌های فولادی
  2. ظهرابی، م(1389) ،” مطالعه رفتار لرزه‌ای اتصال خمشی تیر به ستون متشکل از دوبل پروفیل I شکل”
  3. کتاب طراحی سازه‌های فولادی – دکتر شاپور طاحونی

 

 

 

خرید لينک هاي دانلود

دانلود رایگان اعضای ویژه

دانلود رایگان این آموزش و ده ها آموزش تخصصی دیگر به ازای پرداخت فقط 29 هزار تومان (+ اطلاعات بیشتر)

خرید با اعتبار سایت به ازای پرداخت فقط 1 هزار تومان

دانلود و ذخیره فقط همین آموزش ( + عضو شوید و یا وارد شوید !)

دانلود سریع و بدون نیاز به عضویت به ازای پرداخت فقط 1 هزار تومان

پیش از همه باخبر شوید!

تعداد علاقه‌مندانی که تاکنون عضو خبرنامه ما شده‌اند: 14,661 نفر

تفاوت اصلی خبرنامه ایمیلی سبزسازه با سایر خبرنامه ها نوآورانه و بروز بودن آن است ، ما تنها تازه ترین های آموزشی ، تخفیف ها و جشنواره ها و ... مورد علاقه شما را هر هفته به ایمیل تان ارسال می کنیم

نگران نباشید، ما هم مثل شما از ایمیل های تبلیغاتی متنفریم ، خاطر شما را نخواهیم آزرد!

تولید کنندگان آموزش
با ارسال اولین دیدگاه، به بهبود این محتوا کمک کنید.
؟

فقط کافیست ایمیلتان را وارد کنید

در کمتر از 5 ثانیه اطلاعاتتان را وارد کنید و 3 ایبوک طراحی سازه بتنی در ایتبس را به همراه هدیه ویژه آن در ایمیلتان دریافت کنید
برایم ایمیل شود
نگران نباشید ایمیل های مزاحم نمی فرستیم
close-link