ضوابط طراحی و اجرای ستون دوبل فلزی بر اساس مقررات ملی ساختمان
دسترسی سریع به محتوای مقاله
وظیفه تیرهای فولادی در ساختمان، تحمل و انتقال بارهای طبقات بالایی و سقف به اجزای زیرین سازه مانند فونداسیون و درنهایت از فونداسیون به زمین است. اما گاهی بارهای وارده بر انواع ستون در ساختمان بیش‌ازحد تحمل آنها بوده و لازم است این ستون‌ها تقویت شوند. به همین دلیل، از ستون دوبل فلزی استفاده میشود. اجرای ستون دوبل باید بر اساس مقررات ملی ساختمان و با در نظر گرفتن وضیعت سازه از نظر تعداد طبقات و مقدار بارهای وارد بر ستون انجام شود. در ادامه به بررسی انواع ستون دوبل فلزی در ساختمان و نحوه اجرای آن می‌پردازیم.
ستون دوبل فلزی
ستون دوبل فلزی نوعی مقطع مرکب است که از ترکیب دو تیرآهن هاش، دو نیمرخ فولادی نورد شده و یا ترکیب یک نیمرخ نورد شده با یک ورق فولادی ساخته میشود و وظیفه انتقال بارها به بخش‌های پایینی سازه را بر عهده دارد. در اینجا منظور از نیمرخ همان پروفیل‌های ساختمانی مانند تیرآهن (با نیمرخ I شکل)، ناودانی (با نیمرخ U شکل) و نبشی (با نیمرخ L شکل) هستند. رایج‌ترین نیمرخ مورداستفاده برای ساخت ستون دوبل فلزی، تیرآهن است که از قسمت طول به هم وصل می‌شوند. لازم به ذکر است که برای انتخاب نیمرخ مناسب از بین نبشی، ناودانی و تیرآهن باید به میزان بار وارده بر ستون دوبل فلزی و وضعیت سازه توجه شود.
انواع ستون دوبل فلزی
انواع ستون دوبل فلزی بر اساس شکل ظاهری و شکل مقاطعی که در ساخت آنها استفاده میشود طبقه‌بندی می‌شوند. بر این اساس، انواع ستون دوبل فلزی عبارت‌اند از:
- ستون دوبل فلزی با استفاده از تیرآهن دوبل
- ستون دوبل فلزی ساخته‌شده از نیمرخ و ورق فولادی
- ستون دوبل فلزی ساخته‌شده از ورق‌های فولادی
ستون دوبل فلزی ساخته شده از تیرآهن
ستون دوبل ساخته‌شده از تیرآهن که به آن تیرآهن دوبل نیز گفته میشود رایج‌ترین نوع در بین انواع ستون دوبل مورداستفاده در ساختمان است. برای این منظور معمولاً از تیرآهن هاش سنگین یا IPBv استفاده میشود. دلیل استفاده از هاش در ساخت تیرآهن دوبل فلزی مقاومت بالا و امکان اتصال راحت‌تر آنها به یکدیگر است. کاربرد هر سایز تیرآهن هاش برای ساخت تیرآهن دوبل به الزامات طراحی و بارهای وارد بر ستون بستگی دارد.
ستون دوبل فلزی ساخته شده از نیمرخ و ورق فولادی
در این حالت از دو نیمرخ مانند تیرآهن، نبشی یا ناودانی استفاده شده و با استفاده از ورق‌های فولادی این مقاطع به یکدیگر متصل می‌شوند. این روش درصورتی‌که ابعاد ستون کوچک نباشد معمولاً صرفه اقتصادی بیشتری دارد.
ستون دوبل فلزی ساخته شده از ورق‌های فولادی
در این حالت کل ساختار ستون دوبل فلزی از ورق‌های فولادی تشکیل شده است. برای این منظور از ورق‌های فولادی ضخیم استفاده شده و این ورق‌ها به‌خوبی به یکدیگر جوش داده می‌شوند. مزیت استفاده از ورق‌های فولادی امکان تولید ستون دوبل در هر اندازه دلخواه است.
مزایا و معایب ستون دوبل چیست؟
استفاده از ستون دوبل فلزی مزایایی ازجمله افزایش استحکام و دوام ستون در برابر بارهای تنشی و برشی، ایجاد قابلیت پشتیبانی اضافی از سازه، افزایش سطح مقطع ستون و تنوع مقاطع مورداستفاده در ساخت آنها را به دنبال دارد. در مقابل چنین مزایایی، هزینه زیاد نصب و اجرای ستون دوبل فلزی مهمترین عیب آن است. ازآنجایی‌که در ساخت این ستون‌ها اغلب از تیرآهن استفاده میشود و با توجه به قیمت بالای تیرآهن که ناشی از وزن زیاد آن‌هاست، باید در تصمیم‌گیری برای اجرای ستون دوبل دقت شود.
کاربرد ستون دوبل
در سازه‌های اسکلت فلزی معمولی و نه‌چندان مرتفع، استفاده از تیرآهن‌های سایز متوسط مانند تیرآهن‌های 14، 16 و 18 امری معمول بوده و این تیرها در نقش ستون به‌خوبی می‌توانند وزن و بارهای وارده را تحمل کنند. اما سازه‌های تجاری، صنعتی و مرتفع نیازمند ستون‌های مستحکم‌تری هستند و باید تقویت تیرآهن در این سازه‌ها صورت گیرد. درنتیجه کاربرد اصلی ستون دوبل فلزی در چنین سازههایی است. ساخت سازه‌های بزرگ مانند پارکینگ، انبار و سوله، ساخت اسکلت‌های خمشی که اثرات زمین‌لرزه را کاهش دهند از دیگر کاربردهای ستون دوبل فلزی هستند.
طراحی و اجرای ستون دوبل فلزی
بر اساس نحوه قرارگیری اجزای تشکیل‌دهنده ستون در کنار یکدیگر، ستون‌های دوبل فلزی به یکی از سه صورت زیر ساخته می‌شوند:
ساخت ستون دوبل به روش جفت
در این حالت، دو نیمرخ فولادی که در اکثر موارد دو تیرآهن هستند، در مقبل یکدیگر قرار داده شده و از قسمت لبه بال به یکدیگر جوش داده می‌شوند. برای جوشکاری ستون‌های دوبل در این حالت باید طول جوش بین 10 تا 15 سانتیمتر و فاصله بین هر گام جوشکاری 30 سانتیمتر باشد. جوشکاری غیرممتد ستون دوبل سبب جلوگیری از ایجاد اعوجاج و پیچش طولی در آن میشود.
ساخت ستون دوبل به روش ورق سرتاسری
در این روش برای اتصال دو تیرآهن و یا دو نیمرخ فولادی از انواع دیگر از یک عضو واسط استفاده میشود. برای این منظور ورق فولادی به‌صورت سرتاسری بر روی درز بین لبه‌های دو مقطع فولادی قرار می‌گیرد و با رعایت فاصله 2 سانتی‌متری از لبه‌های دیگر، بر روی بدنه بال تیرآهن به‌صورت غیر ممتد جوش داده میشود.
ساخت ستون دوبل فلزی به روش پا باز
در این حالت نیمرخ‌های فولادی با استفاده از بستهای موازی و مورب و با رعایت فاصله استاندارد بین آنها به یکدیگر متصل می‌شوند و یک حالت شبکه‌ای را ایجاد می‌کنند. به همین دلیل به این روش ساخت ستون دوبل مشبک نیز گفته میشود. ایجاد فاصله مناسب بین دو مقطع به‌منظور افزایش ممان اینرسی بدون نیاز به افزایش سطح مقطع است.
جمع‌بندی
استفاده از ستون دوبل فلزی یک راهکار بسیار مناسب به‌منظور افزایش مقاومت پایه‌های اصلی سازه در برابر بارهای فشاری و طبقات بالایی است. این نوع ستون از کنار هم قرار گرفتن دو مقطع فولادی مشابه مانند دو تیرآهن، دو نبشی و یا دوتا ناودانی و به روش‌هایی همچون جفت، استفاده از ورق سرتاسری و پا باز ساخته میشود. از این نوع ستون در سازه‌های بزرگ مانند سازه‌های تجاری، صنعتی و مرتفع استفاده میشود.
سؤالات متداول
1- در ساخت ستون دوبل فلزی پا باز از چه نوع بستهایی استفاده میشود؟
تسمه، نبشی، لقمه و ناودانی ازجمله مهمترین بستهای مورداستفاده در این روش هستند.
2- فاصله استاندارد بین گامهای جوش در ستون دوبل چقدر است؟
برای ورقهایی که احتمال خوردگی در آنها وجود ندارد حداقل 30 سانتیمتر و برای ورقهایی که تحت تأثیر خوردگی قرار میگیرند حداقل 18 سانتیمتر.
3- در سازههایی که بار بسیار زیادی به ستون وارد میشود، کدام نوع ستون دوبل مناسبتر است؟
اگر بار ستون، بسیار سنگین باشد، قطعه ستونی مرکب از نوع جعبهای، کاملاً مناسب خواهد بود. برای این منظور از چهار تسمه برای ساخت مقطع مربعی شکل استفاده میشود.