آشنایی با تکنیک‌های مقاوم سازی ستون فلزی در پروژه ساختمانی

مقاوم‌سازی سازه‌های فلزی موضوع رایجی میان مهندسان است؛ به دلیل آن که بسیاری از سازه‌ها مانند ساختمان‌ها، پل‌ها و … ممکن است در زمان اجرا با مشکل مواجه شوند یا طراحی آن‌ها پاسخگوی نیروهای وارده نباشد. از طرف دیگر بسیاری از سازه‌ها هستند که عمر زیادی دارند و به دلیل طول عمر، دچار خستگی و مشکل شده‌اند. در نتیجه مقاوم‌ سازی از اهمیت بالایی برخوردار است.

روش تقویت ستون فلزی در رشته مهندسی عمران تعریف می‌شود. می‌توان با مقاوم سازی سازه‌ها با محوریت ستون، ساختمان‌ها را در برابر خطرات احتمالی مقاوم کرد. در این نوشتار از مجله رونیکس قصد داریم تا به بررسی تکنیک‌های مقاوم‌ سازی ستون‌ فلزی در پروژه‌های ساختمانی بپردازیم.

رونیکس را بخوانید!

مقاوم سازی ستون فلزی چیست و چگونه باید اجرا شود؟

عملیات مقاوم ‌سازی به معنای افزایش مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده و عوامل محیطی مخرب است. این روش با کمترین هزینه و با سرعتی بالا طراحی و اجرا می‌شود. سازه‌های فلزی به خصوص سازه‌هایی که عمر زیادی دارند، بنا به دلایل مختلفی مانند کمانش، زنگ‌زدگی، طراحی نامناسب و … باید مقاوم سازی و تقویت شوند. اگر مقاوم سازی ستون فلزی انجام نشود، ممکن است بعد از مدتی اثرات مخربی بر روی سازه به وجود بیاید.

در واقع از طریق مقاوم سازی سازه‌ها می‌توان به موارد مهم زیر دست پیدا کرد:

• حفظ جان انسان‌‌ها
• افزایش پایداری سازه‌‌های مهم در برابر خطراتی مانند زلزله
• ارتقای توان مدیریت مطلوب بحران در زمان پیش آمدن خطرات طبیعی و …

مقاوم سازی سازه‌های فلزی را چگونه باید اجرا کرد؟

بسیاری از ساختمان‌هایی که عمر بالایی دارند، عموما دارای اسکلت فلزی هستند. در بحث مقاوم‌سازی ساختمان‌های فلزی، این اجزای سازنده این سازه‌ها هستند که مقاوم می‌شوند. از آن‌جایی که ستون‌های یک سازه نقش مهمی در پایداری ایفا می‌کنند، مقاوم سازی ستون فلزی در برابر بارهای جانبی و ثقلی بسیار مهم است. باید اشاره کرد که مقاوم سازی یا تقویت ستون فلزی در محدوده اتصال با تیرها یا بادبندها کار ساده‌ای نبوده و برای انجام این کار باید ضوابط خاصی طراحی و اجرا شود که نیازمند بررسی‌های فراوان و انتخاب روش مناسب برای اجرا مقاوم سازی است. اگر ستون‌ها در دیوار پنهان باشند، مقاوم‌سازی سخت‌تر خواهد بود.

 به صورت کلی ساختمان‌های فلزی از چند جز تشکیل شده است:

• ستون‌ها
• پل یا تیرهای اصلی
• تیرچه‌ها یا تیرهای فرعی
• بادبندها و دیوارهای برشی
• پروفیل‌های اتصال مانند نبشی، تسمه و…

ستون‌های فولادی به چه دلیل دچار آسیب می‌شوند؟

دلایل بسیار متنوعی برای خرابی ستون‌های فولادی وجود دارد که هر کدام از آن‌ها تاثیر نامناسبی بر عملکرد سازه فلزی می‌گذارد. از دلایل خرابی ستون‌های فلزی می‌توان به موارد مهم زیر اشاره کرد:

• سطح مقطع کم ستون
• لاغری بیشتر از حد ستون‌ها
• عدم فشردگی مقطع
• وجود ضعف در قسمت جوش‌های سازه
• زنگ‌زدگی و خوردگی ستون
• ایجاد ناحیه متأثر از حرارت بر اثر جوشکاری زیاد
• خستگی
• آتش سوزی (فولاد در مقابل آتش سوزی مقاومت کمی دارد)

چه روش‌هایی برای مقاوم سازی ستون فولادی وجود دارد؟

روش‌های بسیاری برای مقاوم سازی ستون‌های فولادی وجود دارد که هر کدام از آن‌ها با توجه به نظر طراح و کاربری سازه انتخاب می‌شود. از روش‌های موثر در مقاوم سازی ستون‌های فلزی می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:

افزودن ورق به قسمت بال ستون

یکی از راه‌های بسیار موثر در مقاوم‌سازی ستون‌های فلزی، اضافه‌کردن ورق‌های پوششی به بال ستون است. در این روش با افزایش ضخامت بال از کمانش موضعی بال ستون نیز جلوگیری به عمل می‌آید.

انواع فرز رونیکس در یک نگاه

افزودن ورق موازی با جان ستون

روش دیگر برای تقویت ستون فلزی، اضافه کردن ورق موازی با جان ستون و همچنین تبدیل آن به یک مقطع جعبه‌ای است. با استفاده از این روش مقاومت ستون افزایش پیدا می‌کند و می‌تواند بارهای وارده را به خوبی تحمل کند. فرز آهنگری، بهترین انتخاب برای برش ورق‌های فلزی است.

کاربرد روش ژاکت بتنی

تقویت ستون بتنی با ژاکت فلزی یکی از روش‌هایی است که می‌توان به کمک آن ستون‌های فلزی را در پروژه‌های ساختمانی مقاوم کرد. ژاکت‌های بتنی به عنوان حفاظ‌هایی عمل می‌کنند که می‌توانند ستون‌های فولادی را پوشش دهند و سختی آن‌ها را افزایش دهند. زمانی‌که سختی ستون‌های فولادی افزایش پیدا کند، سختی برشی نیز افزایش خواهد یافت.

ستون فولادی پرشده با بتن

ستون‌هایی که به صورت باکس هستند را می‌توان با استفاده از بتن پر کرد. با این کار مقاومت ستون‌های فولادی افزایش پیدا می‌کند و در بارگیری به درستی عمل می‌کنند. این روش بیشتر برای ستون‌های باکس با مقطع دایره و مربع کاربرد دارد.

تقویت ستون‌های فولادی با  FRP

روش دیگر برای مقاوم سازی تیر فولادی استفاده از FRP است. روشی که در مقاوم سازی همه سازه‌ها به خصوص سازه های فولادی و بتنی کاربرد دارد. این الیاف از جنس الیاف کربن، الیاف شیشه‌ای و الیاف آرامیدی است و هر سه این الیاف تنش و کرنش مناسبی را تحمل می‌کنند. قابل توجه است که در سازه‌های فولادی بیشتر از الیاف کربن استفاده می‌شود.

اضافه‌کردن ستون به سازه فولادی برای افزایش مقاومت

راه دیگری که برای افزایش مقاومت دیگر ستون‌ها پیشنهاد می‌شود، اضافه‌کردن ستون‌ به سازه است. این کار باعث می‌شود بار سقف به ستون‌های اضافه‌شده منتقل شود. اینورتر جوشکاری، ابزاری تخصصی است که برای جوش‌دادن سازه‌های فلزی مختلف طراحی و تولید می‌شود.

دیوارهای برشی فولادی، راهکاری مناسب برای افزایش مقاومت سازه فلزی

یکی از راهکارهای مطلوب برای افزایش مقاومت سازه فلزی استفاده از دیوار برشی فولادی است. اگر دیوارهای برشی فولادی به صورت مناسب طراحی شوند، سازه‌های با شکل‌پذیری و ظرفیت استهلاک بالا ایجاد می‌شود که می‌تواند در برابر بارهای اضافه مقاومت خوبی داشته باشند.

بیشتر بخوانید:
مشخصات سنگ فرز خوب

انتخاب ابزار کارآمد برای مقاوم سازی ستون فلزی در پروژه ساختمانی

هر کاری برای بهتر و راحت انجام شدن نیاز به ابزار دارد. از باز و بسته کردن پیچی ساده تا مقاوم سازی سازه‌های فولادی، داشتن ابزار حرفه‌ای حرف اول را می‌زند. رونیکس با تیمی حرفه‌ای از مهندسان جوان و متخصص توانسته است با طراحی و تولید ابزاری به روز شما را در انجام کارهای سخت و آسان یاری کند.

در مقاوم سازی سازه‌های فلزی در پروژه‌های ساختمانی استفاده از ابزارآلاتی مانند فرز برای آهنگری و اینورتر برای جوشکاری به شما کمک می‌کند تا طرح‌های محاسباتی را به بهترین نحو ممکن اجرایی کنید.

سوالات متداول

روش‌های بهسازی سازه های فولادی و بتن آرمه شامل چیست؟
این روش‌ها عبارتند از: تقویت خارجی عضو سازه‌ای با فولاد معمولی یا پیش‌تنیده، افزایش سطح مقطع عضو بتنی به روش بتن‌پاشی و شاتکریت و اتصال قطعات پیش‌ساخته و چسباندن ورق های فولادی.

مقاوم‌سازی ستون قوطی با ورق پوششی چگونه انجام می‌شود؟
در این روش، یک ورق پوششی مناسب انتخاب شده و سپس بر روی بال ستون قرار می‌گیرد.

بهترین روش برای تقویت ستون فلزی کدام است؟
انتخاب بهترین روش با توجه به شرایط هر سازه متفاوت است. با این وجود، اضافه‌کردن ورق پوششی به بال ستون روش مناسب‌تری است.