تاریخچه سازه های CFT
تاریخچه سازه های CFT در جهان
ظهور سازه های CFT
در مطالعه تاریخچه سازه های CFT درمییابیم که استفاده از مقاطع CFT برای اولین بار به دهه 1870 میلادی بازمیگردد. براساس اطلاعات موجود در ابتدای این دهه در کشور انگلستان، در ساخت پایه پلها از این سیستم استفاده شده است. اولین تحقیقات آزمایشگاهی مستند سازیشده دررابطهبا مقاطع CFT در سال 1957 میلادی توسط کلوپر و گادر انجام گردیده و به زبان آلمانی منتشرشده است. اولین مقاله تخصصی پیرامون مقاطع CFT در ژاپن (بهعنوان یکی از کشورهای پیشرو در طراحی و ساخت سازههای CFT) در سال 1961 میلادی منتشر گردید. در این مقاله عضو فشاری با مقطع فولادی دایرهای پرشده با بتن بهکاررفته در دکل برق مورد بحث و بررسی قرار گرفت. همچنین در سال 1967 میلادی یکی از اولین مطالعات تحقیقات آزمایشگاهی جامع، مشتملبر ستونها و تیر- ستونهای CFT توسط فورلانگ منتشر گردید.
کاربرد گسترده سازه های CFT
از دهه 1970 میلادی تحقیقات گسترده نشان داد که سیستمهای قاب خمشی شامل ستونهای با مقطع فولادی پرشده با بتن و تیرهای I شکل، بسیار کارآمدتر از سیستمهای فولادی و بتن مسلح رایج است. درنتیجه به عنوان سیستمی محبوب بهصورت گسترده در ساخت ساختمانهای متوسط و بلندمرتبه در ژاپن بهکار رفت.
پروژه “ساخت نواحی مسکونی شهری جدید در قرن 21” در سال 1985 میلادی توسط وزارت ساخت کشور ژاپن تعریف گردید. پنج شرکت پیمانکاری مطرح به همراه یک شرکت تولیدکننده مقاطع فولادی بهعنوان مجریان این پروژه برگزیده شدند. این شرکتها با همکاری موسسه تحقیقات ساختمان وزارت ساخت ژاپن یک برنامه آزمایشگاهی پنجساله، NUHP ، را در راستای این پروژه آغاز کردند. این برنامه منجر به ایجاد نقطه عطفی در روند تحقیق و بررسی مقاطع CFT شد.
انجمن فناوریهای نواحی مسکونی شهری جدید، ANUHT ، در سال 1996 میلادی توسط مشارکتکنندگان در پروژه NUHP تأسیس شد. این انجمن شامل بیش از 100 شرکت فعال درزمینه ساخت سازههای با اعضا دارای مقاطع CFT بوده و کنترل طرحهای سازهای، مقاومسازی در برابر آتش و تأیید ساخت ساختمانهای با اعضا دارای مقاطع CFT کوتاهتر از 60 متر را برعهده دارد. علاوهبر فعالیتهای نظارتی، انجمن اطلاعات پایهای طراحی و فناوری ساخت مقاطع CFT را نیز فراهم کرده و شرکتهای فعال دراینزمینه را آموزش میدهد و همچنین در راستای توسعه تحقیق درزمینه مقاطع CFT تلاش میکند. از سالهای 1998 تا 2002 میلادی طراحی و ساخت 175 ساختمان مسکونی، دفاتر اداری، مجتمعهای تجاری، بیمارستان و غیره با فناوری CFT تحت نظارت این انجمن انجام شد.
توسعهی آییننامههای بینالمللی
وزارت زمین، زیرساخت و حملونقل ژاپن نیز در سال 2002 با تهیه نشریه شماره 464 پیرامون فناوری ساخت سازه های CFT تحولی ایجاد کرد و لذا دانش فنی موجود در خصوص سازه های CFT که پیشتر صرفاً در اختیار شرکتهای عضو ANUHT قرار داشت دردسترس عموم قرار گرفت.
پروژه تحقیقاتی دیگری در سال 1993 در رابطه با سازه های شامل اعضای با مقاطع مرکب و مختلط، بهعنوان پنجمین فاز از برنامه تحقیقاتی مشترک ژاپن و ایالاتمتحده در زمینه زلزله، جهت تحقیق و بررسی بر روی ستونهای با مقطع CFT به مدت پنج سال آغاز شد که شامل مطالعات آزمایشگاهی، ایجاد بانک اطلاعاتی و طراحی آزمایشی سازهها بوده است. در این تحقیقات بیش از 550 نمونه مورد آزمایش قرار گرفت که نتایج حاصل، بخش قابلتوجهی از دستورالعملهای حال حاضر در زمینه طراحی مقاطع CFT را فراهم نموده است.
علاوهبراین برنامههای سازمانیافته، نمونههای متعددی از اعضا با مقاطع مختلف CFT در پروژههای تحقیقاتی انجامشده در دانشگاهها و صنایع مورد آزمایش قرار گرفته است. تعداد زیادی از این مقالات تخصصی در نشست سالیانه موسسه معماری ژاپن ( AIJ) ارائه شده است. تعداد چکیده مقالات ارائهشده در نشست سالانه AIJ در زمینه سازه های CFT تا سال 1986 کمتر از 10 عدد در سال بوده است. اما از 1987 (مصادف با تحقیقات پروژه NUHP)، حدود 30 درصد چکیده مقالات حوزه مقاطع مختلط در این نشست به مقاطع CFT اختصاص دارد.
اولین ویرایش استاندارد AIJ برای سازههای شامل مقاطع CFT، در سال 1967 بر پایه تحقیقات انجامشده در اوایل دهه شصت میلادی تهیه شد. این استاندارد در سال 1980 مورد بازبینی قرار گرفت و در 1987 بهعنوان بخشی از استاندارد AIJ برای سازههای شامل مقاطع CFT منتشر گردید. ضمنا ویرایش بعدی آن در سال 2001 مورد بازبینی قرار گرفت. همچنین توصیهنامه CFT برای اولین بار در سال 1997 توسط AIJ منتشر شد.
تاریخچه سازه های در ایران
ورود سازه CFT به کشور
مقاطع فولادی پرشده با بتن ازطریق پروژههای تحقیقاتی وارد کشور شد. اولین پژوهش تخصصی دراینحوزه زیر نظر مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی در سال 1376 برگذار شد. در این پژوهش رفتار سازههای CFT و همچنین رفتار اتصال تیر به ستون CFT بررسی گردید. در سالهای بعد و پس از آشنایی بیشتر جامعه علمی کشور با این مقاطع، تحقیقات گستردهتری روی انواع ویژگیها و مزیتهای آنان انجام شد. با استقبال جامعه علمی و مهندسی کشور از کاربرد مقاطع CFT در ساختمان، پروژههای پژوهشی نیز بهسمت حل موانع استفاده از مقاطع CFT حرکت کردند. مهمترین آنان بررسی اتصالات صلب تیر فولادی به ستون CFT میباشد.
با توجه به توسعه مطالعات و انتشار مقالات در زمینه سازه هایCFT و گرایش جامعه مهندسی کشور به طراحی و تولید این مقاطع درنهایت ویرایش سوم (1387) مبحث دهم مقررات ملی ساختمان در بخشی با عنوان «طراحی اعضا مختلط» به بررسی ستونهای با مقطع فولادی پرشده با بتن پرداخت و ضوابطی برای طراحی آنان ارائه نمود. این ضوابط در ویرایش چهارم (1392) این مبحث بهصورت گستردهتری موردتوجه قرار گرفت.
توسعه آییننامههای داخلی
توسعه صنعتی مقاطع CFT در ایران و تأسیس شرکتهای تخصصی دراینحوزه به اواخر دهه هشتاد شمسی بازمیگردد. همچنین عرضه مقاطع HSS توسط صنایع تولیدکننده مقاطع فولادی نیز مصادف با همین بازه زمانی بوده، که نقش شایانی در گسترش استفاده از سازه های CFT داشته است. از آن زمان تاکنون پروژههای متعددی توسط این شرکتها در مناطق مختلف کشور بهاجرا درآمده است. در تصویر زیر برج جهان کودک به عنوان یکی از پروژهای شاخص در حوزه سازه های CFT قابل مشاهده است.
برج جهان کودک در تهران، نمونهای شاخص از سازه های CFT داخل کشور
با رشد روزافزون کاربرد ستونهای CFT توسط مقاطع HSS ، نیاز به مرجعی جهت بومیسازی فناوری و همچنین تدوین منابع علمی و صنعتی بیشازپیش مشخص گردید. کمبود دانش فنی لازم در زمینههای مختلف بهکارگیری سازههای CFT، به فعالیتهای جزیرهای مهندسین در این حوزه منجر شد.
کمیته مقاطع HSS و سازه های CFT بهعنوان اولین مرجع تخصصی سازه های CFT کشور زیر نظر انجمن سازههای فولادی ایران و مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی در سال 1394 تاسیس شد. این کمیته با عضویت اساتید دانشگاه، مهندسان، شرکتهای تولیدکننده مقاطع HSS و شرکتهای طرح و اجرای سازه های CFT گامی مؤثر در گسترش دانش طراحی و ساخت مهندسین دراینحوزه برداشته است. تدوین راهنمای طراحی حاضر یکی از فعالیتهای کمیته فوق میباشد.
