در ساخت یک سازه، از اجزای مختلفی استفاده می‌شود که عمده‌ترین مصالح مورد استفاده در این روند، بتن و فلز هستند. از فلزات در مراحل مختلف ساختمان‌سازی و بخش‌های متعدد سازه استفاده می‌شود که یکی از مهم‌ترین آن‌ها، ستون فلزی است. ستون‌های فلزی، اعضایی حیاتی و ضروری در یک سازه هستند که استحکام و مقاومت آن بنا را تضمین می‌کنند.
در ساخت ستون‌ها اکثرا از ترکیب بتن و فولاد استفاده می‌شود که خواص همدیگر را تکمیل کرده و یک جزء عمودی مقاوم و محکم را برای تحمل و انتقال بار به زمین تشکیل می‌دهند. آذر ایستا بنا مجری ساخت اسکلت بتنی در تمامی مراحل اعم از اجرای ستون‌های فلزی، سقف و دیواره‌های یک ساختمان است. با ما همراه باشید تا شما را با انواع ستون فلزی و ویژگی‌های آن‌ها آشنا کنیم.
عناوین اصلی این مطلب
آشنایی با ستون فلزی ساختمان و کاربرد آن
ستون‌های فلزی، از جمله مهم‌ترین و ضروری‌ترین قسمت‌های تشکیل دهنده یک بنا با اسکلت بتنی یا فلزی هستند. در واقع همه سازه‌ها نیازمند اجرای تعداد مشخصی از ستون‌ها هستند که در تمامی آن‌ها از فلزات استفاده می‌شود. بنابراین حتی در اسکلت بتنی و ساختمان بتنی هم می‌توانید اجزای فولادی تشکیل دهنده ستون‌ها را پیدا کنید. چراکه بتن ذاتا مقاومت کششی کمی دارد و از فلزات در ستون‌های بتنی هم استفاده می‌شود تا مقاومت کششی آن را افزایش دهد.
بشر یاد گرفته که برای داشتن ستون‌هایی مقاوم و محکم که سقف هر بنا بتواند به آن تکیه کرده و بار مرده و زنده سازه را به زمین انتقال دهد، باید از ستون فلزی استفاده کند. ستون‌های فلزی از فولاد محکم و مقاومی ساخته می‌شوند که قادر است وزن بالای سازه را تحمل کند. در ساخت این ستون‌ها، اجزای فولادی متعدد به شکل تیرآهن، میلگرد، قوطی و لوله به‌کار برده می‌شوند. از این اعضای فولادی در کنار بتن، ورق سیاه و تسمه استفاده می‌شود تا ستون‌های فلزی تکمیل شوند.
بنابراین ستون‌های فلزی در اکثریت بناها استفاده می‌شوند تا ایمنی و استحکام سازه را تامین کنند. بدون قرار دادن قسمت‌های فلزی در یک ستون، احتمال ریزش آن بالاست و ستون مورد نظر نمی‌تواند به‌خوبی فشارهای وارده را تحمل کند. پس فلزات یا مقاطع فولادی مختلف، جزء ثابت سازنده ستون‌های ساختمانی هستند.
به‌طور کلی ستون فلزی کاربرد زیادی در سازه‌های یک یا چند طبقه دارد. اگر بخواهیم به نقش ستون‌های فلزی اشاره کنیم، می‌توانیم موارد زیر را نام ببریم.
- تحمل وزن و بار وارد شده از سقف و کف ساختمان
- انتقال دادن بار از یک تیر به تیر دیگر در سازه
- منتقل کردن بار به سقف یا کف ساختمان مورد نظر
معرفی انواع ستون فلزی
انواع مختلفی از ستون‌های فلزی تا به امروز ساخته و به‌کار گرفته شده‌اند. این ستون‌ها را با معیارهای مختلف دسته‌بندی می‌کنند. در این قسمت قصد داریم انواع ستون‌های فلزی را با تفکیک براساس دسته‌بندی‌های متفاوت معرفی کنیم.
انواع ستون برحسب سطح مقطع
بر مبنای سطح مقطع یا شکل هندسی که ستون‌ها دارند، می‌توان آن‌ها را به گروه‌های زیر تقسیم کرد
ستون‌های دایره‌ای
ستون‌هایی با سطح مقطع دایره‌ای، زیبایی و ظرافت خاصی به سازه می‌دهند. به همین دلیل از آن‌ها در تکمیل نمای ساختمان یا مکان‌هایی که اهمیت خاصی برای معماری داخلی بنا قائل هستند، استفاده می‌شود. همچنین ستون فلزی دایره‌ای در موارد مختلف دیگر مثل ساخت پل یا شمع کوبی هم کاربرد دارد. اینگونه ستون‌ها به خاطر شکل فیزیکی خاص خود، مورد توجه مهندسان معمار بوده و باعث می‌شوند بتوانند طرح‌های مورد نظر خود را به بهترین شکل پیاده کنند. در ساخت این ستون‌های فلزی با مقطع دایره، قوطی پروفیل و لوله به‌کار برده می‌شود.
ستون مربعی یا چهارگوش
رایج‌ترین فرم ستونی که بارها آن را در ساختمان‌های مختلف دیده‌ایم، ستون‌هایی با سطح مقطع مربع شکل هستند. از این ستون‌ها در بیشتر ساختمان‌های مسکونی، تجاری، تفریحی و حتی سوله و انبار استفاده می‌شود. ستون فلزی چهارگوش یا مربعی، در ساختار خود حاوی میلگرد و قوطی پروفیل است.
ستون L شکل
موارد کاربرد این مدل از ستون‌ها نسبت به دو نوع قبلی که معرفی کردیم، کمتر است. از ستون‌های L شکل اغلب در کنج یا گوشه دیوارهای مرزی سازه استفاده می‌شود. مقاطع فولادی به‌کار برده شده در ستون ال شکل، عمدتا شامل میلگرد، نبشی و پروفیل‌های کوچک هستند. این ستون‌ها به لحاظ مقاومت زیادشان، مناسب سازه‌های سنگین و بزرگ هستند.
ستون T شکل
شیوه طراحی و اجرای ستون‌های T شکل، مانند ستون‌های مربعی است. در این مدل ستون‌ها، اعضای فولادی مثل میلگرد، نبشی و تیرآهن به کار رفته است. از ستون‌های تی شکل بیشتر در ساخت پل و سازه‌های مشابه استفاده می‌گردد.
ستون V شکل
ستون‌های وی شکل به دلیل شکل منحصر به‌فردی که دارند، اکثر اوقات در مکان‌های ذوزنقه‌ای تعبیه می‌شوند. در اجرای این مدل ستون فلزی، اجزای فلزی نبشی، پروفیل تیرآهن و نادوانی به‌کار برده می‌شود. به نحوی که تیرآهن را خم نموده و به فرم V شکل درآورده، سپس اقدامات لازم را انجام می‌دهند تا پایدار و استوار بماند.
ستون Y شکل
این ستون‌ها به شکل حرف Y طراحی می‌شوند و فرم‌های گوناگون یکپارچه، ترکیبی و منحنی دارند. ستون Y شکل یکپارچه، در کارخانجات تولید شده و به‌صورت پیش ساخته در بازار عرضه می‌شود. این مدل ستون‌های فلزی، در برابر لرزش مقاومت زیادی دارند و به‌همین دلیل، در مواردی مانند پل‌های معلق کاربرد دارند.
ستون 6 ضلعی
در ساختار ستون‌های شش ضلعی، از قطعات فلزی نبشی استفاده می‌شود. این دسته از ستون‌ها به نسبت کاربرد کمتری دارند و صرفا در ساختمان‌هایی با شرایط خاص مثل سالن همایش یا کنفرانس دیده می‌شوند. طراحی و ایجاد این مدل ستون نیازمند دقت و تخصص بالا بوده و هزینه‌بر خواهد بود.
انواع ستون فلزی بر حسب ابعاد
بر اساس اندازه و نسبت لاغری که ستون‌های فلزی دارند، می‌توان آن‌ها را در 2 گروه کوتاه و بلند قرار داد. در این گروه‌بندی نسبت طول به ضخامت ستون‌ها مد نظر قرار داده می‌شود. ستون‌هایی که طبق این معیار، خیلی کوتاه یا خیلی بلند باشند، استاندارد نبوده و استفاده از آن‌ها در ساختمان‌سازی اصولی نیست. بلکه استانداردهای بین‌المللی مطرح می‌کنند که این نسبت باید برابر با عدد 12 باشد.
ستون‌های فلزی کوتاه
اگر در مورد ستون‌های فلزی، نسبت اندازه طول به قطر یا ضخامت آن‌ها عددی پایین‌تر از 12 باشد، آن ستون را کوتاه می‌دانند. وارد شدن فشار یا لرزش به این دسته از ستون‌ها، ممکن است موجب خمیده شدنشان شود. بنابراین از لحاظ ایمنی برای استفاده در پروژه‌های عمرانی مناسب نیستند.
ستون‌های فلزی بلند
یک ستون فلزی بلند، به ستونی گفته می‌شود که نسبت طول به ضخامتش یک عدد بالاتر از 12 باشد. این گروه از ستون‌ها هم ایمن و مناسب ساخت و ساز نیستند، چراکه وارد شدن کوچکترین ضربه یا فشار به آن‌ها، می‌تواند باعث تغییر شکل و از دست رفتن مقاومتشان و در نتیجه تخریب سازه شود.
انواع ستون‌های فلزی برمبنای روش ساخت
روش تولید و اجرای ستون‌های فلزی مختلف، یکسان نیست. اجزای فولادی مورد نیاز برای ساخت ستون‌های فلزی، با روش‌های متفاوتی به هم وصل شده و ستون‌ها را می‌سازند.
متصل کردن پروفیل‌ها به روش دوبله کردن
در روشن دوبله کردن برای ساخت ستون فلزی، دو عدد تیرآهن را به حالت سر به سر یا لب به لب روی هم گذاشته و آن 2 را در قسمت‌های متعدد ابتدا، انتها و میانه به هم جوش می‌دهند. در ادامه تمام قسمت‌های دور تا دور این پروفیل‌ها محکم به یکدیگر جوش داده می‌شود.
متصل کردن پروفیل‌ها با کمک ورق سیاه
در روش دیگر، دو پروفیل مورد نظر در همه یا سرتاسر قسمت‌هایی که با هم در تماس هستند، جوشکاری نمی‌شوند. بلکه در بعضی قسمت‌ها برای استحکام بیشتر، ورق سیاه بکاربرده شده و به پروفیل‌ها متصل می‌شود.
متصل کردن پروفیل‌ها با بست موازی
این روند را شاید بتوان رایج‌ترین راه برای وصل کردن پروفیل‌های فولادی بهم دانست. در این فرایند تولید ستون فلزی، دو تیرآهن یا قوطی را با فاصله از هم گذاشته و سپس به کمک تسمه و انجام جوشکاری، دو مقطع فولادی به هم وصل خواهند شد.
انواع ستون‌های ساختمانی فلزی برحسب شیوه بارگذاری
بارگذاری و نحوه نصب ستون‌ها مانند هم نیست. بار وارد شده بر ستون‌ها، در راستا یا به شیوه یکسانی توزیع نمی‌شود و بر این اساس، ستون‌ها به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند.
ستون محوری
گروهی از ستون‌ها که بارهای عمودی وارد شده بر آن‌ها دقیقا به مرکز ثقل ستون وارد شده و در همان راستا به کف منتقل می‌شوند، ستون فلزی محوری نام دارند. از لحاظ اصول مهندسی، وارد شدن تمام بار و فشار به مرکز ستون چندان ایمن و کاربردی نخواهد بود. به همین دلیل است که این دسته از ستون‌ها در ساختمان‌سازی کاربرد زیادی نداشته و صرفا در مواردی به‌کار می‌روند که در یک سازه چند طبقه، بارها از هرطرف متقارن باشد و اساسا بار زیادی به ستون مورد نظر وارد نشود.
ستون با بار خارج از محور
در این گروه از ستون‌های فلزی سازه، بار وارد شده بر ستون‌ها به جای مرکز ثقل ستون، به محور X و Y وارد می‌شود. در صورتی که بار در یک راستا توزیع شود، آن ستون تک محوره و در غیر این صورت، 2 محوره خواهد بود. اغلب از این ستون‌های فلزی در مواردی استفاده می‌شود که محل اجرا در لبه‌ی سازه باشد و فقط از یک سمت با تیرآهن محکم می‌شوند.
انواع ستون فلزی بر مبنای نوع تقویت کننده
در ساخت و اجرای ستون‌های فلزی از مصالح مختلف برای تقویت اعضای فلزی اصلی استفاده می‌شود. بر این اساس، ستون‌ها به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند.
- ستون گره خورده: برای ایجاد ستون‌های گره خورده، بتن مسلح در کنار میلگردهای طولی و عرضی به هم بافته شده، به‌کار می‌رود. این دسته حدودا 95% از ستون‌های اجرا شده در ساختمان‌ها را شامل می‌شوند.
- ستون مارپیچی: ستون‌های مارپیچی مشابه با ستون‌های گره خورده ایجاد می‌شوند، اما شیوه بافت میلگردها در آن‌ها به فرم مارپیچی است و همچنین به مهار جانبی نیاز است.
- ستون مرکب: ستون فلزی مرکب، به گروهی از ستون‌ها اطلاق می‌شود که در ساخت آن‌ها لوله فولادی به‌عنوان عضو طولی در کنار میلگرد و بتن به‌کار برده می‌شود.
