قالب وردپرس

مزیت‌های اقتصادی سازه های CFT

• کاهش وزن فولاد مصرفی ستون

اصلی‌ترین مزیت اقتصادی ستون‌های CFT کاهش میزان فولاد مصرفی و درنتیجه هزینه تمام‌شده طرح و درعین‌حال بهبود کیفیت و عملکرد سازه است. مجموعه ویژگی‌های رفتاری سازه (در ادامه مورد بحث قرار خواهد گرفت)، ازجمله استفاده بهینه از مقاومت فولاد و بتن، تعدیل کمانش موضعی بخش فولادی ستون، افزایش عمر مفید و مقاومت بتن به‌دلیل محصورشدگی، نسبت‌های مجاز زیاد بُعد به ضخامت و بهره‌مندی از ویژگی‌های مقاطع HSS سبب می‌شود برای دستیابی به مقاومت موردنیاز مشخص، میزان فولاد مصرفی در اعضا با مقطع CFT نسبت به اعضا با مقطع فولادی تنها به‌میزان قابل‌توجهی کاهش یابد.

• کاهش هزینه و زمان ساخت و نصب سازه با استفاده از مقاطع HSS

بخش عمده‌ای از زمان ساخت سازه فولادی مربوط به ستون‌ها است (هنگام ساخت در کارخانه و نصب سازه در کارگاه ساختمانی). استفاده از مقاطع HSS به‌دلیل پیش‌ساختگی سبب کاهش زمان ساخت ستون گردیده و کیفیت و دقت بالای ساخت این مقاطع، تأخیرهای ناشی از خطای ساخت درحین نصب سازه را نیز به‌صورت قابل‌توجهی کاهش می‌دهند. ازسوی‌دیگر مقاطع HSS به‌دلیل تولید صنعتی باوجود کیفیت بالاتر نسبت به مقاطع معمول ستون، هزینه تمام‌شده پایین‌تری دارند.
ازآنجاکه مقاطع HSS به‌صورت خودکار از ورق فولادی رول‌شده تولید می‌شوند، دارای کیفیت سطحی مطلوبی هستند که سبب کاهش هزینه آماده‌سازی سطح می‌گردد. ازسوی‌دیگر مقاطع بسته نسبت به مقاطع باز به‌دلیل سطح آزاد کمتر، هزینه رنگ‌آمیزی پایین‌تری خواهند داشت.
بتن همیشه به‌عنوان یکی از مصالح مقرون‌به‌صرفه در ساخت سازه‌ها موردتوجه بوده است، اما یکی از بزرگ‌ترین موانع استفاده از آن زمان بالای اجرای سازه‌های بتنی است. یکی از اصلی‌ترین علل زمان زیاد موردنیاز برای اجرای سازه بتن‌آرمه، مدت‌زمان لازم برای افزایش مقاومت بتن به‌میزان لازم جهت تحمل بارهای سرویس حین ساخت است. ازسوی‌دیگر عملیات قالب‌بندی و بازنمودن قالب‌ها نیز به سهم خود به زمان زیادی نیاز دارد. در ستون‌های CFT بخش فولادی پیرامونی علاوه‌براینکه به‌عنوان قالب دائمی بتن ظاهر می‌شود، بارهای سرویس در زمان نصب را نیز به‌تنهایی تحمل می‌کند. درنتیجه علی‌رغم بهره‌گیری از مزیت‌های بتن در این ستون‌ها، سرعت اجرا نیز افزایش خواهد یافت.

• حذف یا کاهش هزینه حفاظت ستون‌ها در برابر حریق

مقاومت عضو با مقطع فولادی توخالی حفاظت‌نشده در برابر حریق برای یک ساختمان بلندمرتبه کمتر از سی دقیقه است. اما در اعضا با مقطع فولادی پرشده با بتن، به‌دلیل جذب گرما توسط هسته بتنی، تغییرات دما در جدار فولادی با سرعت بسیار پایین‌تری رخ می‌دهد که به‌صورت قابل‌ملاحظه‌ای مقاومت عضو در برابر حریق را افزایش می‌دهد. ازسوی‌دیگر درصورت ازدست رفتن مقاومت مقطع فولادی، هسته بتنی باربری را برعهده داشته و از فروریزش ناگهانی سازه جلوگیری می‌نماید.

سومین مزیت اقتصادی ستون‌های CFT ، به دلیل مقاومت سازه CFT در برابر حریق هزینه حفاظت ستون‌ها در این شرایط حذف یا کاهش میابد.

تغییر دمای مقاطع مختلف در هنگام آتش‌سوزی

باتوجه‌به تحقیقات صورت‌پذیرفته، پارامترهای گوناگونی ازجمله هندسه مقطع، خروج ‌از مرکزیت بار و ضخامت لایه محافظ در برابر آتش بر مقاومت مقطع فولادی پرشده با بتن در برابر آتش اثر می‌گذارند. هندسه مقطع و ضخامت لایه محافظ در برابر آتش بیشترین تأثیر را در توزیع دما در ستون دارند. تحقیقات نشان می‌دهند که در ستون‌های پرشده با بتن با دو لایه فولاد، هنگامی‌که دما در جدار فولادی بیرونی به ۹۰۰ درجه سلسیوس رسیده است، بخش فولادی درونی دمایی کمتر از ۵۰۰ درجه سلسیوس را تجربه می‌کند و همین امر سبب تحمل بالاتر ستون‌های با دولایه فولاد نسبت به ستون‌های CFT معمولی در برابر آتش می‌گردد.

• افزایش فضای مفید

مقاومت مقاطع فولادی پرشده با بتن نسبت به مقاطع فولادی و بتنی با ابعاد مشابه به‌مراتب بالاتر است (علت آن در بخش مزیت‌های رفتاری به‌تفصیل آمده است)، درنتیجه مطابق شکل زیر به‌ازای میزان مقاومت موردنیاز برابر، مقطع فولادی پرشده با بتن در مقایسه با مقطع هم مقاومت فولادی و بتنی، ابعاد کوچک‌تری خواهد داشت.

چهارمین مزیت اقتصادی ستون‌های CFT ، مقاومت بالای آن نسبت به مقاطع فولادی و بتنی با ابعاد مشابه میباشد، درنتیجه به‌ازای میزان مقاومت موردنیاز برابر، سازه CFT، ابعاد کوچک‌تری خواهد داشت.

تفاوت ابعاد در مقاطع مختلف با مقاومت موجود یکسان

یکی از محدودیت‌های اجرای دهانه‌های بلند و استفاده از سیستم باربر جانبی قاب خمشی، افزایش بیش‌ازحد ابعاد ستون‌ها است که در بسیاری از موارد طراحان را از این تصمیم منصرف می‌سازد. قابلیت ستون‌های CFT در این موارد به‌کمک طراحان می‌آید تا با استفاده از ستون‌های دارای ابعاد سازگار با محدودیت‌های معماری، سازه‌ای با دهانه‌های بلند و آزاد (فاقد دیوار برشی یا مهاربند) را طراحی نمایند. مجموعه این مزیت‌ها منجربه افزایش فضای مفید داخلی سازه می‌گردند و به‌منظور تأمین پارکینگ موردنیاز در طبقات زیرین که ستون‌ها دارای بزرگ‌ترین ابعاد هستند، بسیار تاثیرگذار است.
منبع : کتاب راهنمای طراحی مقاطع فولادی پرشده با بتن