طراحی ستون بتنی

طراحی ستون بتنی مطابق آیین نامه

  پیش از شروع این بخش لازم است یاد آوری شود در ساخت و سازهای رایج کشورمان، از اسکلت بتن آرمه به صورت سیستم قاب خمشی با شکل پذیری متوسط استفاده می شود. ما نیز در این مقاله با توجه به این موضوع، ضوابط محاسبه آرماتورهای قاب خمشی بتنی با شکل پذیری متوسط را مد نظر قرار داده ایم.

حداقل ابعاد ستون بتنی

به طور کلی در سازه های بتنی با قاب خمشی، ستون ها تاثیر بسیار زیادی در رفتار کلی سازه دارند؛ لذا توصیه می شود تیپ بندی اولیه ستون ها قبل از تیپ بندی تیرها انجام شود. در تیپ بندی اولیه عموماً به دنبال تعیین ابعاد مقطع ستون ها بوده و تعیین تعداد و سایز آرماتورهای آن را به تیپ بندی نهایی موکول خواهیم نمود. از همین رو اکنون در این بخش ابتدا به بررسی محدودیت های ابعادی المان های تحت فشار و خمش قاب ها (ستون ها) می پردازیم و سپس ضوابط میلگردگذاری ستون ها را بررسی خواهیم کرد.

 

 

 

با توجه به آیین نامه های بارگذاری و پهنه بندی کشور در خطر زلزله، ابعاد استاندارد ستون ها بر خلاف تیرها، در اکثر طراحی خود به خود رعایت می گردد. هر چند که این محدودیت های هندسی پیچیدگی خاصی ندارند، ولی بهتر است آن ها را کمی بیشتر تشریح کنیم (تشریح بندها به همان ترتیب و نام گذاری است که در مبحث نهم آورده شده است.)

 

 

 

 

الف- در این بند از آیین نامه برای طراحی ستون بتنی حداقل ابعاد ستون ذکر شده است. از جمله دلایل وجود این حداقلِ ابعادی به مواردی از قبیل: عدم تامین طول مهاری میلگردهای طولی تیرها در داخل ستون،آرماتورگذاری دشوار (به خصوص خاموت گذاری ستون بتنی)، افزایش لاغری مقطع و بالارفتن احتمال کمانش ستون تحت بارهای ثقلی و … اشاره کرد. در ستون های رایج که عمدتاً مربعی هستند، ضوابط هندسی معمولاً ارضا می شوند. اهمیت این محدودیت های هندسی زمانی پر رنگ تر می شود که به جای ستون های مربعی، از ستون های مستطیلی (کتابی) استفاده شود.

 

  در چه مواردی می توان از ستون مستطیلی (کتابی) استفاده نمود؟

1-عواملی از قبیل ملاحظات معماری از جمله عدم تامین پارکینگ، افزایش مساحت مفید ساختمان، مخفی کرده برخی ستون های بتنی در داخل دیوارها و … ابعاد ستون بتنی را دستخوش تغییر قرار می‌دهد و مهندس طراح را به استفاده از ستون های مستطیلی سوق می دهد.

2- در مواردی که سختی ستون بتنی در دو راستای اصلی بالانس (متعادل) نباشد. این مورد در حالتی که در یک جهت تعداد دهانه‌ های قاب بیشتر از جهت دیگر باشد، رخ می‌دهد. در جهتی که تعداد دهانه‌ ها کمتر باشد، به واسطه کمبود سختی (و معمولا مشکل کنترل دریفت) معمولاً نیاز است از ممان اینرسی تیرها و ستون‌ها به بهترین شکل استفاده شود. در این موارد می‌توان بُعد بزرگتر ستون را در امتدادی که دهانه کمتری دارد قرار داد تا حرکت سازه در امتداد با سختی کمتر، خمش حول محور قوی ستون را ایجاد کند.

 

یک توصیه اجرایی

در صورتی که مهندس محاسب به هر دلیلی از ستون مستطیلی به جای ستون مربعی استفاده نماید، توصیه می شود که اختلاف ابعاد اضلاع ستون مشهود باشد (به عنوان مثال ابعادی مثل 50*45 یا 50*40 سانتی متر که با هم اختلاف جزئی دارند، حدالامکان استفاده نشود). علت این موضوع آن است که تشخیص مستطیل بودن این قبیل ستون ها در نقشه های پلات شده (باتوجه مقیاس کوچک آن ها) چندان آسان نیست. همین طور مشاهده شده است که به دلیل بی دقتی تیم اجرایی یا مهندس مجری، این ستون ها شبیه ستون های مربعی به نظر گرفته ممکن است هر دو ضلع مجاور آن به یک اندازه را اجرا شوند و یا گاهاً در صورتی که تعداد این قبیل ستون ها در نقشه زیاد بوده است، راستای ضلع کوچک و بزرگ ستون یا آرماتورهای هر وجه جابجا (معکوس) اجرا شده است. در صورتی که ناچار به استفاده از این قبیل ابعاد برای ستون های مستطیلی شدید، در تهیه نقشه های اجرایی این موارد را مدنظر قرار دهید تا اشتباهات اجرایی هزینه های مضافی را بر کارفرما یا پیمانکار تحمیل نکند.

ب- این بند با اعمال محدودیتی سعی در جلوگیری از لاغری بیش از حد ستون بتنی دارد. بدین گونه که نسبت اندازه کوچکترین وجه ستون به ارتفاع موثر آن، بایستی بیشتر از 1/25 باشد. ضابطه این بند با توجه به بارگذاری های ثقلی و لرزه ای، معمولاً خود به خود تامین می شود.

 

منبع:

سبزسازه