انواع ستون در ساختمان
انواع ستون در ساختمان
انواع ستون در ساختمان:پیشینه‌ی استفاده از ستون به سال‌ها پیش باز می‌گردد. اولین استفاده از ستون ها به عنوان تکیه‌گاه مرکزی واحد برای سقف ساختمان‌های نسبتاً کوچک بود، اما از عصر برنز یا مفرغ (۳۰۰۰-۱۰۰۰ قبل از میلاد) ستون‌های پیچیده‌تری با عملکردهای دیگر فراتر از حمایت مستقیم ساختاری در تمدن‌های مصر، آشور و مینوی ظاهر شدند.
حال آنکه، ایده ستون در تمدن‌های غربی از معماری کلاسیک یونان و روم نشات گرفته؛ ستون احتمالاً قابل تشخیص‌ترین جنبه معماری یونان و روم باستان است. اگرچه عملکرد اصلی آنها به عنوان تکیه‌گاه سازه‌ای برای ساختمان‌ها است، طراحی ستون‌ها در یونان و روم باستان چندین بار در طول دوران باستان تغییر کرده است. ستون‌های کلاسیک برای اولین بار توسط معمار به نام ویترویوس (حدود ۷۰-۱۵ قبل از میلاد) طراحی شد. توضیحات بیشتر در اواخر دهه ۱۵۰۰ توسط معمار ایتالیایی رنسانس جاکومو دا ویگنولا نوشته شد.
انواع ستون در سازه
بنا به تعریف، ستون عضوی عمودی است که بارهای سازه را از تیر و دال به پی منتقل می‌کند. به طور معمول، عمق موثر یک ستون بیش از سه برابر بعد جانبی است؛ ستون ها بارهای محوری را تحت فشار تحمل می‌کنند.
در حقیقت، ستون ها اجزای بسیار مهم یک سازه به‌شمار می‌روند و خرابی ستون‌ها منجر به فروریختن سازه می‌شود.
انواع مختلفی از ستون ها در سازهها استفاده می‌شود و می‌توان براساس شرایط مختلفی طبقه‌بندی‌شان کرد که عبارتند از:
- شکل؛
- نوع تقویت؛
- انواع بارگذاری؛
- مصالح؛
ستون های مختلف بر اساس شکل
ستون ها را براساس شکل می‌توان در دسته‌های زیر قرار داد:
مربع- مستطیل
به لحاظ شکلی، ستون های مربع یا مستطیل، بیشتر در ساختمان سازی استفاده می‌شوند. این نوع ستون ها از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه بوده و به دلیل نصب درب و آرماتور آسان، ساخت آنها راحت است.
دایره ای
در مقابل، ستون‌های دایره‌ای بیشتر در شمع‌بندی به منظور ایجاد امکان ارتقاء ارتفاع ساختمان‌ها برای اهداف زیبایی‌شناسی استفاده می‌شوند. در ستون های مدور بیش از ۴ میلگرد فولادی به عنوان آرماتور به‌کار می‌روند.
نکته مهم این است که مقاومت خمشی ستون مدور بیشتر از ستون مربع یا مستطیل بوده و به غیر از ساختمان‌ها، ستون های مدور به دلیل مقاومت بالا، در ساخت پل کاربرد گسترده‌ای دارند.
L شکل
از ستون های نوع L در ساخت دیوارهای مرزی، تراشکاری ریل مترو و ساخت پل هوایی استفاده می‌شود.
T شکل
شبیه به ستون مربع و مستطیل، ستون نوع T هم بیشتر در ساخت پل و دیوار حائل کاربرد دارد.
y شکل
از ستون‌های Y شکل بیشتر در ساخت پل و پل هوایی استفاده می‌شود.
دسته بندی ستون ها بر اساس روش تقویت
باتوجه به روش تقویت، می‌توان ستون ساختمان‌ها را در انواع زیر قرار داد:
خاموت‌دار
پرکاربردترین نوع ستون در سازه‌های شهری ستون تنگ‌دار یا ستون خاموت دار است. این ستون‌ها دارای تنگ‌‌های جانبی بوده و به طور تقریبی و یکنواخت در سرتاسر ستون، این تنگ‌ها تکرار می‌شوند. فاصله بندها از این جهت محدود است که باید به اندازه کافی نزدیک باشند تا از شکست عناصر بین آنها جلوگیری شود و به اندازه کافی از هم فاصله داشته باشند که در گیرش بتن اختلال ایجاد نکنند. اگر فاصله اتصالات از هم خیلی زیاد باشد، ستون دچار شکست برشی و طبله کردن در بین بندها می‌شود.اگر فاصله اتصالات از هم خیلی زیاد باشد، ستون دچار شکست برشی و بشکه شدن در بین بندها می‌شود.
مارپیچ
هنگامی که ستون های دایره‌ای با آرماتورهای مارپیچی به فاصله نزدیک و یکنواخت تقویت شوند، به عنوان ستون های مارپیچی شناخته می‌شوند. مارپیچ برای ایجاد تکیه‌گاه در جهت عرضی عمل می‌کند و مانع از شکم دادن ستون می‌گردند. ستون‌های مارپیچی تقویت شده معمولاً از ۶ آرماتور به عنوان آرماتور طولی استفاده می‌کنند.
ستون مرکب
این ستون ها از فولاد سازه‌ای یا ستون چدنی محصور شده با بتن، تقویت شده با آرماتورهای طولی و همچنین مارپیچی تشکیل شده است. ستون های کامپوزیت بیشتر در سازه‌های خرپایی برای جلوگیری از خوردگی فولاد کاربرد دارند.
ستون گرانشی (Gravity Column)
سیستم ستون های گرانشی مجموعه‌ای از قاب‌هاست که به منظور جداسازی سیستم مقاومت جانبی از سیستم مقاوم در برابر بار عمودی طراحی می‌شود. این سیستم ابداعی آمریکایی‌ها، در پروژه‌های مختلف مانند سازه‌های نزدیک به گسل و یا روی خط گسل در مجاورت دانشگاه بافلوی ایالت نیویورک استفاده شده است.
دسته بندی ستون سازه ها بر اساس نوع بارگذاری
ستون‌ها را می‌توان به اشکال و شیوه‌های مختلفی طبقه‌بندی کرد که یکی از آنها به لحاظ نوع بارگذاری است. بر این مبنا، آنها را به انواع زیر می‌توان از هم تفکیک کرد.
انواع ستون بر اساس مصالح
مصالح مورد نیاز ساختمان و تفاوت‌های آنها یکی از اصلی‌ترین روش‌های طبقه بندی ستون‌ها محسوب می‌شوند و براین اساس می‌توان دو گروه کلی بتنی و فولادی را برای آنها درنظر گرفت.
ستون بتنی
ستون بتنی در یک تعریف بسیار ساده حاصل از قالب بندی یک ژاکت آرماتوری هستند که بعدتر بتون ریزی در آن انجام می‌شود. وقتی بتون خشک شد، قالب‌ها را جدا می‌کنند و حاصل یک ستون بتنی است که آرماتورهای انتظار از سر آن بیرون مانده‌اند.
ستون‌های بتنی را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد: پایه‌ها، ستون‌های تقویت‌شده کوتاه و ستون‌های تقویت‌شده بلند. حداقل اندازه ستون بتنی باید ۹ در ۹ باشد. به عبارت دیگر، حداقل اندازه مقطع ستون بتنی ۲۲۵ میلی‌متر در ۲۲۵ میلی‌متر است.
ستون فلزی
ستون فولادی عضوی از سازه عمودی است که در ساخت و ساز، برای تامین پشتیبانی ضروری استفاده می‌شود. آنها ممکن است بار را به صورت فشرده حمل کنند یا ممکن است تنش را از بخش‌هایی مانند تیر، سقف، دال‌‌های کف یا سقف به کف یا پایه‌ها منتقل کنند. ستون فولادی نیز ممکن است دارای لنگرهای خمشی در نزدیکی محورهای مقطع باشد.
انواع مختلفی از ستون فولادی در ساختمان سازی کاربرد دارند؛ هر نوع بر اساس شرایط خاصی طبقه‌بندی می‌شود که به شرح زیر است:
- ستون ها بر اساس مقطع یا شکل
- ستون ها بر اساس ارتفاع ستون و مقطع.
تفاوت ستون بتنی با ستون فولادی
امروزه انتخاب‌های متنوعی برای احداث سازهها و پیشبرد مراحل ساخت ساختمان وجود دارد اما فولاد و طراحی ستون فولادی همچنان یک انتخاب رایج است. ساختار آن نسبت به سازه بتنی، بادوام تر و انعطاف پذیرتر و پایدار‌تر است؛ همچنین، ستون های فولادی معمولاً سبک‌تر و سریع‌تر از ستون های بتنی ساخته می‌شوند.
از آن طرف، سازه سنتی بتنی، معمولا در مقایسه باقیمت تیرآهن، ارزان‌تر تمام می‌شود، در برخی اقلیم‌ها مثل مناطق شرجی، انتخاب معقول‌تری است و عمر سازه را بیشتر می‌کند.
بتن مسلح می‌تواند به راحتی در برابر تشعشعات خورشیدی، آب دریا، رطوبت بیش از حد و سایش مقاومت کند. فولاد نیز می‌تواند این شرایط را تحمل کند، اما در برابر خوردگی آسیب‌پذیر است. استفاده از اقدامات حفاظتی اضافی مانند رنگ، پوشش یا یک لایه شن‌پاشی، برای جلوگیری از خوردگی فولاد ضروری است. از سوی دیگر، قیمت بتن برخلاف قیمت آهن‌آلات مانند قیمت پروفیل ساختمانی در طول سال‌ها نوسانات زیادی ندارد.