معرفی صفحه ستون و بررسی اتصال ستون به بیس پلیت

معرفی صفحه ستون

بارهای وارد به ساختمان در نهایت از پای ستون به فونداسیون و پس از آن به زمین منتقل می شود؛ لذا اتصال ستون به فونداسیون در طراحی سازه های فولادی یکی از بخش های حساس طراحی است. در طراحی بیس پلیت (Base Plate) هدف این است که کلیه بارهای موجود در ستون بتوانند با اطمینان کافی به پی منتقل شوند.

بیس پلیت علاوه بر انتقال بار، باعث کاهش تنش وارده به فونداسیون نیز می شود؛ زیرا صفحه ستون سطح بزرگتری نسبت به سطح مقطع خود ستون دارد، پس طبق رابطه، هرچه سطح بزرگتر شود تنش کمتر می شود. در واقع تنش وارده بایستی به قدری کاهش یابد که فونداسیون تحمل تنش های کاهش یافته را داشته باشد؛ پس مساحت ورق صفحه ستون باید به اندازه ای باشد که تنش فشاری حاصل از نیروی ستون، با اطمینان کافی به پی منتفل شود. لازم به ذکر است که نیروی کششی حاصل از خمش و برش توسط میل مهارها (بولت کف ستون) به فونداسیون منتقل می‌ شوند و صفحه ستون نقشی در انتقال این نیرو ها ندارد. در شکل زیر اتصال ستون به بیس پلیت که تحت بار فشاری بدون خروج از مرکزیت قرار دارد، نشان داده شده است.

جزییات اتصال ستون به بیس پلیت

سخت کننده های صفحه ستون

همانطور که در شکل بالا مشخص است اتصال پای ستون غیر از صفحه کف ستون شامل سخت کننده ها (Stiffener) و میل مهار یا بولت ها (Bolt) نیز می شود که به اختصار به نقش و عملکرد هر یک می پردازیم.

موضوع مهمی که در رابطه با بیس پلیت مطرح است، وم استفاده از سخت کننده ها می باشد. اگر ستونی که تنها حامل بار محوری فشاری است بر یک صفحه ستون با ضخامت کم قرار گیرد و هیچ ورق تقویتی در اطراف آن استفاده نشود، بار ستون تحت زاویه ای روی صفحه ستون پخش می شود و به سمت وجه پایینی ورق حرکت می کند و بار در تمام سطح ورق توزیع نمی شود. قسمت هایی از ورق تغییر شکل داده و اطراف آن بالا می آید.

اما در طراحی ها­ی متداول فرض بر این است که ورق صفحه ستون صلب است. پس باید این صلبیت به نحوی تأمین شود. یک راه حل، افزایش ضخامت ورق است که البته غیر اقتصادی است و باید دنبال راهی برای استفاده از تمامی ظرفیت ورق موجود بود. استفاده از ورق های تقویتی عمود بر ورق کف ستون، به عنوان یک راه حل اقتصادی مورد توجه قرار می گیرد. این ورق های تقویتی معمولاً در امتداد ورق های تشکیل دهنده مقطع ستون قرار می گیرند و عملکرد آنها به این صورت است که بار محوری ستون، پیش از رسیدن به ورق بیس پلیت شروع به پخش شدن می کند در نتیجه وقتی بار به سطح بالایی بیس پلیت می رسد، در سطح وسیع تری نیز پخش شده و دارای شدت کمتری است. بدین ترتیب، تنش فشاری وارد بر پی، تقریباً به طور یکنواخت بر سطح ورق پخش می شود. شکل زیر توزیع بار در کف ستون را در دو حالت با سخت کننده و بدون سخت کننده را نشان می دهد.

توزیع بار در بیس پلیت در دو حالت با سخت کننده و بدون سخت کننده

بولت های صفحه ستون

از اجزای دیگر اتصال پای ستون میل مهار ها یا بولت ها (Bolt) هستند. کار اتصال صفحه ستون با بتن به وسیله میل مهار صورت می­ گیرد و برای ایجاد اتصال، انتهای آن را خم می­ کنیم. در ستون­ هایی که تحت بار محوری خالص از نوع فشاری قرار دارند، میل مهارها فقط در هنگام اجرای ستون نقش ایفا می کنند و مانع از افتادن ستون می شوند. اما در ستون­ هایی که تحت لنگر خمشی و برش نیز می­ باشند میل مهار ها نقش باربری پیدا می­ کنند و باید تعداد و طول مهاری آنها از طریق محاسبات تعیین شود.

ولی حداقل­ هایی نیز در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال قطر میل مهارها معمولاً حداقل 20 میلیمتر (همان میلگرد نمره 20) در نظر گرفته می­ شود و طول دندانه شده انتهای میل مهار ها معمولاً بین 10 تا 15 سانتی متر در نظر گرفته می­ شود و بستگی به بزرگی نیرو های وارده دارد. همچنین توصیه می­ شود فاصله بین مرکز میل مهار ها تا ورق ­های سخت کننده و مرکز تا مرکز میل مهار ها حداقل معادل 1.5 برابر قطر میل مهار باشد تا فضای کافی برای بستن و تنظیم کردن مهره ­های بولت ها وجود داشته باشد.

نحوه اتصال ستون به بیس پلیت

روش اجرای بیس پلیت به دو صورت است:

• اتصال اتصال ستون به بیس پلیت در کارخانه: در این روش ورق و بیس پلیت به وسیله جوش نفوذی کاملاً به یکدیگر متصل می­ شوند. ستون به همراه کف ستونِ جوش شده به آن، از کارخانه به سایت (کارگاه) حمل شده و سپس در هنگام بتن ریزی فونداسیون، میلگرد (بولت) هایی در محل کف ستون­ ها کار گذاشته می­ شود و بتن ریزی می شود و در نهایت مجموعه­‌ ستون و صفحه ستون به آن ها متصل می­ شوند. در شکل زیر نمونه ای از اجرای کف ستون با این روش نشان داده شده است.

اتصال اتصال ستون به کف ستون در کارخانه

• اتصال اتصال ستون به بیس پلیت در محل کارگاه: در این روش قبل از بتن ریزی فونداسیون، بیس پلیت همراه با بولت ها (حداقل چهار میل مهار به قطر 20 میلیمتر در چهار گوشه ورق) در جای خود ثابت و بعد بتن ریزی انجام می­ شود. سپس ستون علم شده و با جوش به صفحه ستون متصل می­ شود. نکته مهم هنگام نصب کف ستون، به عنوان صفحه تقسیم فشار، این است که انتهای ستون سنگ خورده و صاف باشد تا تمام نقاط مقطع ستون بر روی صفحه ستون بنشیند و عمل انتقال نیرو به خوبی انجام پذیرد. شکل زیر نحوه اجرای ورق کف ستون در محل اجرا را نشان می‌ دهد.

اتصال ستون به بیس پلیت در کارگاه (سایت)

 

 

منبع: سبزسازه