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 سه مورد قابل بررسی است

1- جوش‌های بال به جان ستون، همان‌طور که ضوابط در مبحث 10 مقررات ملی ساختمان بند 10-2-2-2-2 الف ذکر شد، باید سرتاسری یا غیر منقطع باشد که برای مقاطع نورد شده این مورد برقرار است.

2- برای اتصال دو مقطع نورد شده به یکدیگر، اگر اتصال سرتاسری باشد که بدون شک مقطع حاصل نیز فشرده خواهد بود، اما اگر جوش به صورت منقطع باشد، به دلیل آنکه در بحث کنترل فشردگی، جلوگیری از کمانش موضعی اجزا اهمیت دارد و از طرفی بال‌های مقطع به واسطه اتصال سراسری به جان، در مقابل کمانش موضعی مقاومت میکنند، می توان کل مقطع را فشرده در نظر گرفت (حتی با جوش منقطع، بالها کمانش موضعی نمی کنند، فقط باید برای جلوگیری از کمانش کلی عضو، ظابطه لاغری عضو برای فواصل بدون جوش کنترل گردد)

3- برای اتصال ورق های تقویتی روی بال یا جان مقطع، با توجه به اینکه این ورق ها خودشان نیز نقش بال مقطع جدید را خواهند داشت، طبق مبحث دهم برای فشرده بودن مقطع، باید اتصال سرتاسری به بال یا جان مقطع نورد شده ی دوبل داشته باشند.

  • 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 پنجمین دیدگاه، به بهبود این محتوا کمک کنید.
نظرات کاربران
  1. سجاد غلامی

    راجب نکته ای که فرمودین باید برای فشردگی ستون دوبل جوش ها ممتد باشد ایین نامه میگه باید جوش بال به جان ممتد باشد در حالی که اینجا داریم راجب اتصال ورق تقویتی به بال ستون دوبل و نه جان ستون صحبت میکنیم و من فکر میکنم برای فشردگی حتی میتوانیم از جوش منقطع هم استفاده کنیم

    پاسخ دهید

  2. مهندس سعید کاویان‌پور (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    سلام، با توجه به سوال شما، در بخش مدنظر توضیحات کاملتری قرار گرفت که پیشنهاد می شود مجددا مطالعه شود.
    برای مقاطع فشرده باید اتصال بال به جان سراسری باشد، از آنجایی که ورق تقویت (چه در روی بال و چه روی جان ستون دوبل)، نقش بال مقطع راخواهد داشت، طبق مبحث دهم باید اتصال سرتاسری داشته باشند (نباید ورقهای تقویت، به تنهایی امکان کمانش موضعی داشته باشند در حالی که در اتصال منقطع، امکان کمانش این ورق ها در فاصله جوش ها وجود دارد)

    پاسخ دهید

  3. سجاد غلامی

    مهندس راجب نکته ای که گفتید ورق تقویتی نقش بال رو اجرا میکنه درسته ولی این بال که مستقیما به جان ستون وصل نمیشه بلکه با واسطه به جان جوش میشه که خود اون واسطه بال ipe هست و به جان به طور سراسری متصله و بند ایین نامه رو اقناع میکنه اگه این ورق تقویت به جان ستون وصل بشه که دیگه نقشه بال نداره بلکه خودش یک جان محسوب میشه.چطوره که طبق این مقاله ستون دوبل بدون ورق میتونه جوش منقطع داشته باشه و در فواصل بین جوش دچار کمانش نمیشه ولی ستون دوبل با ورق نمیشه ؟ممنون میشم که نظرتونو راجب این پیامم بدونم

    پاسخ دهید

  4. مهندس سعید کاویان‌پور (پاسخ مورد تایید سبزسازه)

    در خصوص اتصال ورق تقویت به بال:
    هدف این است که این ورق، تحت لنگر و نیروهای ناشی از زلزله یا بارهای ثقلی، دچار کمانش موضعی نشود، بنابراین نیاز است که جوش پیوسته باشد، چون باز هم نقش بال مقطع را اجرا میکند.
    در خصوص ورق روی جان مقطع، منظور ورقی هست که به منظور افزایش ممان اینرسی با فاصله از جان ولی موازی با آن متصل میشود که تحت نیروهای ناشی از لنگر قرار میگیرد و احتمال کمانش موضعی برای آن وجود دارد. حتی ورقی که مستقیما به جان جوش می شود، در ستون دوبل، باز هم با فاصله از مرکز سطح قرار دارد و احتمال کمانش موضعی برای آن وجود دارد، پس نتیجه این هست که هر ورق تقویتی به ستون دوبل، باید با جوش پیوسته باشد تا بتوان مقطع را فشرده یا فشرده لرزه ای در نظر گرفت.

    جوش منقطع فقط مربوط به اتصال دو مقطع نورد شده ای است که ضوابط جلوگیری از کمانش موضعی برای اجزای آن رعایت شده، لذا وقتی به یکدیگر هم وصل می شوند، باز هم احتمال کمانش ندارند و میتوانند با جوش منقطع هم متصل شوند و همانطور که در مقاله اشاره شد، باید فقط کمانش کلی مقطع را برای فواصل بین جوشها کنترل کرد.

    پاسخ دهید

؟ شهرزاد صادقی | مشاور شما :

پاسخ سوالات متداول غیر علمی خود را با کلیک روی علامت سوال بدون اتلاف زمان پیدا 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