تکنولوژی ساخت پل ها با استفاده از ورقهای آلومینیومی و فولادی سالهاست که در دنیا رونق گرفته و در ایران نیز در دسترس می باشد علاوه بر آن ،پیشتر برای بشر ثابت شده است که استفاده از دو یا چند مصالح بصورت مرکب (Composite) در ساخت انواع سازه ها منجر به طراحی بهینه،کارا و اقتصادی می گردد و لذا کاربرد سیستم های هیبریدی (Hybrid system) و اعضا مرکب پیش ساخته در ساخت انواع ابنیه معمول گردید.اعضای بتن آرمه که ترکیبی از فلز و بتن می باشد از جمله سازه های مرکبی هستند که در ساخت انواع ابنیه عمومیت دارند.

یکی از راههای مقاوم سازی درپل ها تقویت ستون های پایه پل بصورت  مختلط می باشد. ستون های مختلط عمدتاً به دو گروه ستون های فولادی مدفون شده در بتن و ستون های فولادی پر شده با بتن می باشند.در بین مقاطع مختلط استفاده از ستون های مختلط بتنی-فولادی در سازه پل ها (بعنوان پایه) و ستون های ساختمان های بلند دارای مزایای قابل توجهی می باشد.

از سوی دیگر ورقهای موج دار از قدیمی ترین انواع فولادهای سرد نورد شده هستند.به سبب استفاده از نورد سرد در تولید این ورقها،ساخت آنها روند نسبتاً ساده و کم هزینه ای دارد.امروزه از این ورقها در صنایع مختلف استفاده می شود.در ساخت سازه ها از این ورقها بعنوان پوششهای کف،دیواره های پیرامونی ساختمان های صنعتی،در ساخت تیر ورق های فولادی  با جان موج دار و یا تیرورق های جعبه ای پیش تنیده بتنی با جان موج دار فولادی خصوصاً در پل سازی استفاده فراوانی می شود.

در این پژوهش رفتار لرزه ای ستون فولادی مستطیلی (با سخت کننده های طولی و عرضی) و دایره ای و ورق موج دار معادل آنها در دو حالت توخالی و پرشده با بتن مورد ارزیابی قرار گرفته شد. این بررسی ها توسط نرم افزار اجزای محدود ABAQUS انجام گرفت. نتایج حاصل نشان داد که استفاده از این المانهای مختلط باعث بهبود خاصیت محصور شدگی فولاد بر روی بتن و جلو گیری از کمانش موضعی و کلی ، همچنین افزایش ظرفیت باربری و افزایش ظرفیت خمشی و افزایش مقاومت نهایی و افزایش شکل پذیری و در نهایت جذب انرژی  می شود که در نتیجه عملکرد لرزه ای مناسبتری نسبت به سایر ستون های بررسی شده دارد.

 توضیحات بیشتر

مزایای ستون های فولادی پر شده با بتن   (CFT):

ظرفیت تحمل بار محوری و خمشی زیاد

جذب انرژی زیاد

سختی بیشتر

مقاومت برش بالاتر

زمان ساخت کمتر

اقتصادی بودن نسبت به ستون های فولادی و بتنی

حفاظت سطح بتن از آسیب

جمع شدگی و خزش کمتر

آنچه خواهید آموخت

ستون های موج دار پر شده با بتن تغییر مکان کمتری نسبت به مقاطع تو خالی دارند.

استفاده از ستون های فلزی موج دار پر شده با بتن در مناطق لرزه ای موجب افزایش نیروی محوری ستون ها و کاهش نیروی تنش نسبت به مقاطع موج دار تو خالی می شود.

همچنین مقاطع فولادی موج دار باعث افزایش محصور شدگی در هسته بتن و به دنبال آن افزایش مقاومت و افزایش شکل پذیری در بتن می شوند.

در هنگام زلزله های شدید، ستون با مقطع موج دار می تواند تغییرشکلهای پلاستیک زیادی را بدون افت شدید مقاومت تحمل نماید و شکل پذیری و ظرفیت جذب انرژی بالایی داشته باشد.

در ستون با مقطع موج دار ذوزنقه ای، با افزایش تیزی بین چین ها و یا افزایش زاویه  (به عنوان ابزاری در دست طراح)، می توان شدت کمانش موضعی و میزان گسترش آن در مقطع را کاهش داد و بنابراین ستون شکل پذیری و ظرفیت جذب انرژی بیشتری خواهد داشت.

نکات و الزامات

رفتار لرزه ای ستون های   CFT موج دار بسیار مناسب بوده و رفتار ارتقا یافته قابل قبولی نسبت به قوطی های فلزی توخالی و پر شده با بتن نشان می دهند.با این وجود بسیاری از المانهای سازه ای به تنهایی رفتار بسیار خوبی دارند ولی رفتار آن ها در ترکیب با دیگر المانهای سازه ای تغییر می کند و ممکن است با پاسخی که نمونه به تنهایی داده است متفاوت باشد.لذا توصیه می شود رفتار این نوع ستون ها در قاب ها بررسی شود و رفتار لرزه ای آنها مورد مطالعه قرار گیرد.

در آیین نامه های داخل کشور هیچ توضیحی در مورد طراحی این نوع از ستون های موج دار وجود ندارد لذا توصیه می شود در کارهای آینده بر طراحی این ستون ها اقدام شود.

چسبندگی بین جدار فولادی و بتنی مورد بررسی قرار گیرد تا مزیت محصورشدگی بتن بطور کامل مشخص شود.