گستره کاربرد مقاطع فولادی پرشده با بتن (CFT)
گستره کاربرد مقاطع فولادی پرشده با بتن، سازه‌های کوتاه‌مرتبه تا بلندمرتبه را دربرمی‌گیرد. با توجه به تعدد سازه‌های ساخته‌شده با اعضا دارای این مقاطع در سرتاسر جهان، در ادامه به‌بررسی تعدادی از نمونه‌های بلندمرتبه اکتفا شده است. در سازه‌های بلندمرتبه و فوق بلندمرتبه، قاب خمشی دارای ستون‌های CFT معمولاً با یک سیستم باربر جانبی دیگر مانند هسته برشی بتن مسلح، دیوار برشی فولادی یا بتنی ترکیب می‌شود.
برج تایپه ۱۰۱ یکی از مشهورترین سازه‌های ساخته‌شده به‌وسیله ستون‌های CFT در جهان است. این برج که نام دیگرش «مرکز مالی جهانی تایپه» است، یک آسمان‌خراش ۱۰۱ طبقه با ارتفاع کل ۵۰۹ متر است که در شهر تایپه در کشور تایوان واقع شده است. این آسمان‌خراش از سال ۲۰۰۴ میلادی تا ۲۰۱۰ میلادی بلندترین برج جهان بود (تا پیش از افتتاح برج خلیفه دبی).
مقطع ابَرستون CFT در برج تایپه ۱۰۱
این برج علاوه‌بر ۱۰۱ طبقه روی سطح زمین، دارای پنج طبقه زیر سطح زمین است. این آسمان‌خراش به‌گونه‌ای ساخته شده است که توانایی تحمل طوفان‌ها و زمین‌لرزه‌های قوی را داشته باشد. طراحان مدعی هستند که این ساختمان می‌تواند بادهایی با سرعت ۱۸۰ کیلومتر بر ساعت و بزرگ‌ترین زلزله‌ها با دوره بازگشت ۲۵۰۰ ساله را تحمل کند.استحکام سازه برج در تاریخ ۳۱ مارس ۲۰۰۲ میلادی (حین ساخت پروژه) زمانی که زلزله‌ای به بزرگی ۸/۶ ریشتر تایپه را لرزاند برای همگان به‌اثبات رسید. پس از بررسی‌های لازم، مشخص شد که سازه اصلی برج تقریباً متحمل هیچ آسیبی نشده است. طراحان به‌منظور تأمین مقاومت موردنیاز از ۳۶ ابرستون CFT در ساختار این برج استفاده نمودند که بُعد برخی از این ابرستون‌ها بیش از چهار متر است.
برج تایپه ۱۰۱ یکی از مشهورترین سازه‌های ساخته‌شده به‌وسیله ستون‌های CFT
ساختمان سِگ پلازا در شهر شنژن کشور چین از نمونه‌های مشهور کاربرد ستون‌های دارای مقطع فولادی پرشده با بتن در سازه‌های فوق بلندمرتبه است. سازه اصلی ۶/۲۹۱ متر ارتفاع دارد و از اعضا با مقاطع فولادی دایره‌ای پرشده با بتن در ساخت آن استفاده شده است. قطر ستون‌های فولاد ۶/۱ متر با ضخامت ۲۸ میلی‌متر با تنش تسلیم ۳۴۵ مگاپاسکال بوده و به‌وسیله بتن با مقاومت ۶۰ مگاپاسکال درون آن پرشده است. پر کردن ستون‌ها از بتن در قیاس با استفاده از مقطع فولادی توخالی، سبب کاهش ۵۰ درصدی مصرف فولاد گردیده و همچنین از به‌کار بردن مقاطع با ابعاد و ضخامت بسیار بیشتر نیز جلوگیری شده است.
ساختمان سِگ پلازا
در ساختمان تجارت جهانی رویفِنگ واقع در هانژوآ کشور چین در سال ۲۰۱۱ میلادی از مقاطع مستطیلی فولادی استفاده شد. برج‌های شرقی و غربی به ترتیب ۳/۸۴ متر (معادل ۲۴ طبقه) و ۵/۵۵ متر (معادل ۱۵ طبقه) ارتفاع دارند. سیستم سازه‌ای دوگانه، متشکل‌از قاب خمشی با ستون‌های CFT به‌همراه دیوار برشی بتنی است. بزرگ‌ترین پروفیل ستون‌های CFT به ابعاد ۶۰۰ میلی‌متر بوده و کمترین و بیشترین ضخامت آن‌ها به‌ترتیب ۱۶ میلی‌متر و ۲۸ میلی‌متر است.
ساختمان تجارت جهانی رویفِنگ واقع در هانژوآ کشور چین
سازه برج کانتون دارای بدنه اصلی به ارتفاع ۴۷۵ متر و ارتفاع اوج سازه ۶۰۰ متر، متشکل‌از قاب خمشی با ستون‌های CFT مایل به‌همراه هسته برشی بتنی است. در این سازه از ۲۴ ستون دایره‌ای توخالی فولادی پرشده با بتن به‌صورت مایل استفاده شده است که بیشترین قطر این ستون‌ها دو متر و بیشترین ضخامت جدار فولادی آن‌ها۵۰ میلی‌متر است.
برج کانتون-ستون دایره‌ای توخالی فولادی پرشده با بتن (CFT)
اعضا با مقطع فولادی پرشده با بتن در انواع گوناگونی از پل‌ها مانند پل‌های معمولی، معلق، کابلی، خرپایی و غیره استفاده شده است. این اعضا می‌توانند در نقش پایه‌ها، برج‌ها، قوس‌ها و عرشه پل‌ها مورد استفاده قرار گیرند. استفاده از اعضا با مقطع فولادی پرشده با بتن در ساخت پل‌های قوسی مزیت نسبی این اعضا در ساخت‌وساز را به‌خوبی نشان می‌دهد. انواع استفاده از اعضا با مقطع CFT در پل‌های مختلف را نشان می‌دهد.
مقطع فولادی پرشده با بتن (CFT) در انواع گوناگون
یکی از نمونه‌های استفاده از اعضا با مقطع CFT در پل‌های قوسی، پل وانگ‌شانگ با طول دهانه ۱۱۰ متر است. این پل در سال ۱۹۹۲ میلادی بر روی رودخانه وانگ‌شانگ بنا شده است. سطح مقطع قوس اصلی پل، دمبلی شکل و به عرض دو متر است. مقاطع فولادی پرشده با بتن به قطر ۸۰۰ میلی‌متر و با ضخامت ۱۰ میلی‌متر به‌عنوان تارهای بالایی و پایینی به‌کار رفته است. این اعضا با بتن با مقاومت ۳۰ مگاپاسکال پرشده‌اند.
پل قوسی باسیدنج سومین پل قوسی فولادی طویل در جهان است. طول کلی پل ۸۴۱ متر و طول دهانه ۵۳۰ متر است که متشکل‌از ستون‌های دارای مقاطع فولادی پرشده با بتن می‌باشد. عملیات ساخت آن در سال ۲۰۱۲ میلادی و در سیچوآن چین بر روی رودخانه یانگ‌تسه به‌اتمام رسیده است.
پل قوسی باسیدنج متشکل‌از ستون‌های دارای مقاطع فولادی پرشده با بتن (CFT)
پل رودخانه ژانگ هوآ جیالینگ که در استان سیچوآن چین واقع شده است، نمونه‌ای دیگر از به‌کارگیری اعضا با مقاطع فولادی پرشده با بتن و محاط در بتن در ساخت پل‌ها است. دهانه این پل ۳۶۴ متر بوده که از یک حلقه قوسی تشکیل می‌شود. این حلقه از دو ضلع موازی به عرض هشت متر و ارتفاع ۲/۵ متر تشکیل شده است. برش عرضی هر یک از این اضلاع، شامل مقطع فولادی پرشده با بتن است که هم‌زمان در بتن نیز محاط گردیده است. قطر این جدار حدوداً ۴۵۰ میلی‌متر بوده و از بتن با مقاومت ۸۰ مگاپاسکال پر شده است. از کاربردهای دیگر مقاطع CFT ساخت ایستگاه مترو است. در سازه ایستگاه مترو، بار محوری فشاری نقش بسزایی در مجموع بارهای وارده به ستون‌ها ایفا می‌کند. باتوجه‌به مزیت‌های مقاطع CFT به‌خصوص مقاومت محوری قابل‌توجه، این مقاطع در ایستگاه‌های مترو مورد استفاده قرار می‌گیرند.
پل رودخانه ژانگ هوآ جیالینگ، نمونه‌ای دیگر از به‌کارگیری اعضا با مقاطع فولادی پرشده با بتن
از ابتدای دهه ۱۹۷۰ میلادی استفاده از اعضا با مقطع فولادی پرشده با بتن در سازه‌های صنعتی گسترش یافت. به‌عنوان نمونه، استفاده از این مقاطع در ساخت یک نیروگاه برق در چین منجربه کاهش ۴۵ درصدی میزان فولاد مصرفی در مقایسه با استفاده از مقاطع فولادی توخالی گردید.
نمونه دیگر کاربرد مقاطع CFT را می‌توان در ساخت و به‌روزرسانی برج‌های انتقال نیرو مشاهده کرد. یکی از مشهورترین این موارد، بلندترین برج انتقال نیروی جهان در دنسا با ارتفاع ۳۷۰ متر است. در این سازه از چهار ستون با مقاطع فولادی پرشده با بتن استفاده شده است که قطر هرکدام دو متر و بتن درون آن از پایین تا ارتفاع ۲۱۰ متری پمپ شده است.
بلندترین برج انتقال نیروی جهان با استفاده از مقاطع CFT
مزایای کاربرد مقاطع CFT در دکل‌های شبکه انتقال نیرو نیز شایان توجه است. مقاومت این نوع دکل در مقایسه با دکل‌های مرسوم خرپایی به‌مراتب بالاتر بوده و سطح زمین اشغال‌شده توسط دکل‌های CFT نسبت به انواع رایج کمتر است. ازاین‌رو در سال‌های اخیر استفاده از مقاطع فولادی پرشده با بتن در زیرساخت‌های شبکه انتقال رشد بسیاری داشته است.
دکل شبکه انتقال نیرو با استفاده از مقطع فولادی دولایه پرشده با بتن