ترکیب سیستم های سازه ای

همان گونه که اشاره شد سیستم های مرکب، ترکیبی از ستون های بتنی و تیرهای فولادی می باشد. به کارگیری بتن و فولاد در سازه ها نقش زیادی در بهبود رفتار سازه در جهت افزایش مقاومت و شکل پذیری دارد. استفاده از بتن در ستون ها و به کار بردن قشر فوقانی بتنی به همراه آرماتوربندی مناسب می تواند با جلوگیری از کمانش ها جزئی و کلی در ارتقاء رفتارهای لرزه ای تاثیرگذار باشد.

بهبود جریان انتقال تنش ها، فراهم کردن دیافراگم موثر، جایگزین مناسبی به عنوان ورق پیوستگی، بهبود رفتار و عملکرد اتصال، تامین انسجام و یکپارچگی سیستم در جهت مقابله با گسیختگی و تامین مقاومت جانبی به وسیله شکل پذیری مطلوب از دیگر مزایای استفاده از بتن در سازه های فولادی است که در آن ها استفاده از فولاد برای ضوابط شکل پذیری به تنهایی کارآمد نیست.

استفاده از بتن و فولاد در ساخت و سازها به صورت گسترده صورت می گیرد. بتن به عنوان مصالحی با قیمت مناسب و سختی بالا شناخته شده و در برابر آتش سوزی بسیار مقاوم است.

فولاد نیز از دیگر مصالحی است که در ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از این محصول به تنهایی در ساخت ستون در سازه های بلند غیر اقتصادی می باشد. علاوه براین استفاده از فولاد در سازه های بلند تغییر شکل های جانبی زیادی به همراه دارد.

هریک از این سیستم ها به تنهایی مزایا و معایبی به همراه دارند. برای مثال سیستم های قاب صلب بتنی از استحکام و اتصالات صلیبی مناسبی برخوردار می باشد. اما در مقابل از معایب آن می توان به عدم انعطاف پذیری، مدت زمان طولانی در اجرای این گونه سازه ها و وزن و ابعاد تیر و ستون ها اشاره کرد. از این رو ترکیب این این دو مصالح می تواند سیستم موثرتر و کارامدتری ایجاد کرده ایجاد کند.

مزایای سیستم سازه ای مرکب
در سیستم های سازه ای مرکب می توان از مزایای هر دو سیستم های سازه ای فلزی و بتنی استفاده کرد. از جمله مزایای استفاده از این سیستم می توان به سهولت در اجرا و صرفه اقتصادی و مزایای فنی دیگر که در ادامه توضیح خواهیم داد، اشاره کرد.

در سیستم های مرکب از یک هسته فلزی به عنوان ستون اولیه استفاده می شود که همین امر سبب می شود اجرای سازه با سرعت انجام شود. هم چنین در اجرای سقف فلزی مرکب، به شمع بندی نیاز نخواهد بود که این خود نیز باعث سهولت و بالا رفتن سرعت اجرا می شود.

بتن از جمله مصالح ساختمانی است که با توجه به ویژگی های آن بسیار مقرون به صرفه است. در سازه های بلند میزان بارهای فشاری در طبقات پایین سازه زیاد است و از این رو انتخاب بتن به عنوان مصالح مقاوم بسیار مقرون به صرفه می باشد.

استفاده از بتن باعث کاهش نیروی وارد بر پی شده و همین امر باعث پایین آمدن وزن ساختمان و کاهش هزینه های ساختمان می شود. مقاومت فشاری بالای بتن نسبت به مقاومت کششی آن، سبب می شود ستون بهترین رفتار را داشته باشد.

در کنار آن با توجه به مقاومت کششی بالای فولاد، استفاده از فولاد رفتاری مناسب در نقش عضو خمشی را به همراه دارد. در کنار آن چه که در بالا اشاره شد، استفاده از این سیستم مزایای جانبی دیگری نیز به همراه دارد که شامل موارد زیر می شود:

• استفاده از ستون های بتنی سختی زیادی در برابر بارهای جانبی دارند.
• ستون های بتنی مقاومت بالایی در برابر آتش سوزی دارند.
• از آن جایی که یکی از محدودیت های تیرهای بتنی امکان افزایش طول دهانه و افزایش وزن مرده در دهانه بلند است، در این سیستم با توجه به این که تیرها فولادی هستند، این افزایش دهانه ناچیز است
• استفاده از سیستم سازه ای ترکیبی سبب می شود با کاهش ضخامت دال بتنی سقف و حذف بار تیرهای سنگین، وزن مرده ساختمان کاهش یابد.

روش اجرای سیستم های سازه ای مرکب
اجرای سیستم های سازه ای مرکب، با استفاده از مقطع فولادی درون پوشش بتنی صورت می گیرد. در روش اجرای سیستم های سازه ای مرکب، اسکلت اصلی سازه، ستون و تیرهای فولادی می باشند. طراحی تیرهای فولادی بر اساس بارهای مرده و زنده صورت می گیرد.

پس از اجرای اسکلت فولادی، نوبت به اجرای ستون های بتنی در اطراف ستون های فولادی می رسد که انجام این کار به صورت کامپوزیت اجرا می شود. پس از اجرای ستون بتنی، نوبت به نصب سخت کننده ها، اتصال بتن و اجرای سقف طبقه می رسد و در ادامه طبقات بعدی نیز اجرا می شوند.

کلام پایانی
ما در این نوشته  به بررسی نوعی سیستم سازه ای موسوم به سیستم سازه ای مرکب پرداختیم. همانطور که گفتیم این سازه از ستون های بتنی و تیرهای فولادی ساخته شده است و به عنوان سازه ای نوین و پرکاربرد شناخته می شود. در سیستم های سازه ای مرکب ظرفیت استهلاک انرژی به وسیله تیرهای فولادی و سختی کافی از طریق بتن مسلح ایجاد می شود.