ستون کوتاه و راه حل آن:
ستون کوتاه : المان‌های با طول کوتاه در سازه، دارای سختی زیاد بوده و از طرفی عناصری که دارای سختی بیشتری هستند، سهم بیشتری در دریافت و جذب نیروها و تنش‌های حاصل از زلزله خواهند داشت.
زلزله به شکل امواج فرکانسی، بر مرکز جرم سازه واردشده و متقابلاً طبق قانون نیوتون، عکس‌العمل سازه از مرکز سختی خواهد بود.
دیافراگم صلب سازه، نیروهای جانبی را دریافت کرده و به سیستم مقاوم جانبی انتقال میدهد. این انتقال نیرو، ارتباط مستقیم با سختی اعضای سازه داشته و هرکدام به نسبت لیاقت و سختی خود، سهمی خواهند داشت که دراین‌بین، اعضای کوتاه با سختی زیاد، متحمل بیشترین تنش‌ها و لنگرها خواهند بود.
اغلب پدیده ستون کوتاه در سازه‌های ساختمانی متداول در نیم‌طبقه‌ها رخ میدهد که در نرم‌افزار ایتبس با رفرنس پلان ایجاد می‌شوند.
اما نکته مهم آن است که در نمای ساختمان‌های دارای بازشو فراوان، مخصوصاً آن‌هایی که کاربری مانند مدرسه، مسجد، بیمارستان و … دارند. این پدیده در تراز دست‌انداز بازشوها رخ میدهد؛ که در معماری OKB نامیده می‌شوند.
راه حل اول پیشگیری از پدیده ستون کوتاه :
دیده شده بعضی طراحان برای از بین بردن ستون کوتاه از اتصال مفصلی تیر نیم طبقه (راه پله) استفاده کرده تا نیروهای افقی ناشی از زلزله به ستون های مورد نظر وارد نشود.
اگرچه در تئوری این راه حل جواب می دهد اما در اجرا دیده شده که اتصالات در تیر نیم طبقه به صورت گیردار اجرا میشود و نتایج حاصله فاجعه بار خواهد بود.
زیرا در صورت طراحی با فرض اتصال مفصلی مقطع تیر کوچک خواهد شد.
بنابراین در عمل که کارگر یا پیمانکار به دلیل راحتی کار اتصال را گیردار اجرا کرده اند نه تنها هم پدیده ستون کوتاه رخ میدهد بلکه ممکن است تیر تحت اثر لنگر تکیه گاه هم دچار مشکلات زیادی شود.
پس اتصال مفصلی تیر و ستون نیم طبقه راه پله امری نشدنی و ریسکی میباشد. بنابراین باید به دنبال راه حل دیگری برای از بین بردن پدیده ستون کوتاه باشیم.
راه حل دوم پیشگیری :
با استفاده از میلگرد های آویزهای فولادی میتوان دال پاگرد را مهار نمود. این آویزها توسط تیر طبقه مهار میگردند بنابراین تمام تیر نیم طبقه حذف شده و تمام نیروهای وارده به تیر تراز طبقه میرسد.
در این صورت ارتفاع ستون راه پله بیشتر شده و دیگر شاهد پدیده ستون کوتاه نخواهیم بود. این روش البته الزاماتی نیز دارد.
در این صورت باید دور میلگردهای آویز یک لایه ی بتنی مانند دیوار برشی اجرا نمود تا هم از خوردگی میلگردهای آویز جلوگیری شود هم اثر قائم زلزله در پایداری پله لحاظ گردد.
لازم به ذکر است در صورت استفاده از این راه حل بار وارده به تیرهای طبقه بیشتر شده و مقطع بزرگتری بایستی طراحی گردد.
با وجود روش آویز کردن دال پاگرد، اما هنوز نکات اجرایی و پیچیده ای در این راه حل وجود دارد. بنابراین میتوان به دنبال راه حل بهتری بود.
راه حل سوم پیشگیری از پدیده ستون کوتاه :
ژاپنی ها دریافتند که بهترین راه حل به منظور طراحی تیر نیم طبقه و مقابله با اثرات ستون کوتاه این است که حالت واقعی رفتار ساختمان در برابر زلزله در نظر گرفته شود تا ایمنی ساختمان در این شرایط بالاتر برود.
به این منظور اتصالات تیر نیم طبقه به صورت گیردار (در واقع در حالت اجرا همیشه اتصالات اجبارا گیردار هستند) در نظر گرفته شود و برای مقابله با شکست برشی ستون از خاموت مضاعف (یعنی تعداد خاموت های زیاد در ستون کوتاه با فاصله ی کم از یکدیگر) استفاده گردد.
در این صورت دیگر لازم نیست نگران شکست ستون، در هنگام زلزله با طراحی های نادرست با فرضیات واهی باشیم.
به نظر می رسد با جمع بندی مطالب ارائه شده، بهترین و ایمن ترین روش طراحی ، روش سوم باشد.
شما هم دیدگاه خود را بیان کنید :