نحوه اجرای سازه های cft و رجحان آن نسبت به اسکلت بتنی و فلزی - مینی ست

سازه سی اف تی (CFT) چیست؟

اصطلاح CFT در واقع به معنای لوله ها یا مقاطع پر شده با بتن است. سازه های فولادی مزایا زیادی دارند اما یکی از مهم ترین نقطه ضعف های آن ها، توخالی بودن مقاطع فولادی است. سازه های سی اف تی در واقع یک ساختار مرکب یا ترکیبی هستند که شامل ستون های فولادی پر شده با بتن و تیرهای فولادی است. فولاد به کار رفته در ساخت سازه های CFT در واقع مقاطع فولادی نورد شده یا لوله های فولادی هستند که در اندازه های بزرگ و کوچک تولید می شوند. بتن به کار رفته نیز می تواند هم بتن نوع معمولی و هم نوع خود متراکم باشد.

نحوه اجرای سازه های CFT

همان طور که در بالا نیز عنوان شد سازه های سی اف تی متشکل از سه بخش ستون، تیر و بتن هستند. نحوه اجرای این سازه ها به این صورت است که بعد از اجرای فونداسیون با رعایت تمامی استانداردها، نسبت به اجرای ستون های فولادی تو خالی اقدام می کنند.

بعد از نصب ستون ها، آن ها را با استفاده از یکی از انواع بتن پر می کنند. این بتن می تواند بتن معمولی با بتن های خود متراکم شونده باشند. بعد از خشک شدن بتن، به نصب تیر ها با استفاده از اتصالات مخصوص جوشی یا پیچ و مهره ای اقدام می کنند.

مقاطع فولادی سازه های CFT چگونه ساخته می شوند؟

مقاطع فولادی به کار رفته در ساخت و اجرای سازه های CFT عمدتاً به دو روش صورت می گیرد. روش اول ساخت این مقاطع دستی یا سنتی است. در روش دوم هم از مقاطع تک درز نورد شده در کارخانه استفاده می شود که به اصطلاح مقاطع HSS خوانده می شود. استفاده از مقاطع پیش ساخته HSS باعث می شود که مزایای استفاده از سازه های CFT به حداکثر برسد.

مزایای اجرای سازه های CFT

اجرای سازه های CFT به عنوان اسکلت در ساختمان سازی با توجه به ویژگی هایی که دارند می توانند مزایای زیادی در پی داشته باشند که از مهم ترین آن ها می توان به چند مورد زیر اشاره کرد.

• بهبود کیفیت ساخت از اصلی ترین مزایای اجرای سازه های CFT است. مقاطع فولادی به دلیل تو خالی بودن و مقاطع بتنی به دلایل خاص خود هر یک با معایبی همراه هستند که در صورت استفاده از ترکیب این دو مشکل محدود می شود و کیفیت ساخت افزایش می یابد.
• نقطه قوت اصلی این نوع از سازه های ترکیبی این است که می توان از مزایا و ویژگی های بتن و فولاد بهره برد.
• استفاده از فولاد این امکان را به مهندسان و طراحان می دهد که با توجه به وزن کمتر و مقاومت بالای آن، سازه هایی با فونداسیون های کوچک تر را بسازند.
• از آنجایی که در سازه های سی اف تی، بتن بعد از نصب ستون ها اجرا می شود، امکان هر گونه انحراف که در سازه های بتنی با آن روبرو هستیم بسیار محدود می شود.
• کاهش مقاومت مورد نیاز ستون ها با افزایش ارتفاع سازه همیشه از مسائل پیش روی مهندسان بوده است. آن ها در چند طبقه و پس از اختلاف قابل توجه مقاومت موجود مقطع و مقاومت مورد نیاز، نسبت به کاهش مقاومت موجود از طریق کاهش ابعاد مقطع ستون مبادرت می ورزند؛ اما این تغییر مقطع چندان هم کم هزینه نخواهد بود. استفاده از سازه های سی اف تی این امکان را به مهندسان می دهد که در تمامی ارتفاع ساختمان از ستون هایی با مقاطع کاملاً یکسان استفاده کنند.
• فولاد نسبت به بتن هزینه بیشتری دارد. از مزایای عمده سازه های سی اف تی این است که وزن فولاد مصرفی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. در نتیجه هزینه نهایی کل به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
• در مقاطع CFT می توان مقطع فولادی را به تعداد زیادی خاموت با فواصل بسیار اندک نسبت به یکدیگر تشبیه کرد، بنابراین اثر محصورشدگی بتن به بهترین نحو در مقاطع CFT تحقق می یابد. بتن محصورشده نسبت به بتن محصور نشده رفتار به مراتب مقاوم تر و شکل پذیرتر ارائه می دهد تا جایی که در برخی آزمایش ها کرنش نهایی بتن محصور شده 11 برابر کرنش نهایی بتن محصور نشده گزارش شده است.
• از دیگر مزایای اجرای سازه های CFT می توان به سرعت بالای هزینه ساخت آن ها اشاره کرد که به استفاده از اجزای پیش ساخته یا همان مقاطع فولادی مربوط می شود.
• با استفاده از فولادهایی با ضخامت های متفاوت و بتن مقاوم شده یا بتن مسلح می توان دو سطح مقطع همسان با بارها و مقاومت های خمشی مختلفی را تولید کرد. این امکان به مهندسان و طراحان این اماکن را می دهد تا بتوانند ابعاد خارجی ساختمان و سازه را در مقابل تعداد طبقات ساختمان ثابت نگه دارند که در نهایت به طراحی ساده تر می انجامد.
• برای مقطع فولادی پر شده با بتن که تحت اثر لنگر خمشی واقع شده است، وجود بتن داخل مقطع می تواند حالت های خرابی جدار خارجی را به صورت کمانش های موجی شکل (ضمن کاهش طول نیم موج) تغییر دهد چرا که بتن به صورت تکیه گاه جانبی سرتاسری اجازه کمانش بخش فولادی به سمت داخل را نمی دهد.
• عدم نیاز به هر گونه قالب برای اجرای بتن ریزی را نیز می توان از نقاط قوت سازه های سی اف تی در نظر گرفت.

معایب اجرای سازه های CFT

علی رغم تمامی مزایای که در خصوص استفاده از سازه های سی اف تی مطرح است، نمی توان از چند عیب جزئی آن ها چشم پوشی کرد. اولین محدودیت این سازه ها این است که مساحت سطح مقطع فولادی باید حداقل یک درصد مساحت کلی مقطع مختلط باشد. مورد دیگر هم این است که نسبت پهنا به ضخامت در اجزای مقطع فولادی باید بر اساس الزامات از پیش معین شده باشد. این دو مورد را می توان از اصلی ترین محدودیت های سازه های CFT در نظر گرفت.

سازه سی اف تی در مقابل اسکلت بتنی و فلزی

اجرای سازه های CFT در مقایسه با اسکلت های بتنی و فلزی مزایای زیادی در پی دارد. در ادامه مقایسه میان این سه اجرا شده است.

اجرای سازه های CFT در مقایسه با سازه بتنی

• کاهش زمان لازم برای ساخت در حدود 60 درصد
• سازه های سی اف تی سطح مقطع کوچک تری دارند و به همین دلیل هم به کاهش ابعاد ستون ها نزدیک به 40 درصد می انجامند.
• ابعاد کوچک تر سازه های سی اف تی به افزایش تعداد پارکینگ ساختمان ها به میزان 10 درصد می انجامد.
• کاهش ضخامت سقف
• افزایش مقاومت و شکل پذیری هسته بتنی به دلیل محصور شدگی

اجرای سازه های CFT در مقایسه با سازه فلزی

• مقاومت بالا در برابر آتش سوزی که اسکلت های فولادی از آن بی بهره هستند.
• مقاومت محوری و سختی خمشی سازه های سی اف تی در مقایسه با اسکلت فلزی بیشتر است.
• سازه های CFT مقاومت برشی بالاتری دارند.
• وجود قالب دائمی برای هسته بتنی
• سازه های سی اف تی انعطاف پذیری و شکل پذیری بهتری دارند

سخن آخر

سازه های سی اف تی (CFT) به دلیل برخورداری از ویژگی های خاص، مزایا زیادی را در اختیار طراحان و مهندسان قرار می دهند. این سازه ها ترکیبی از فولاد و بتن هستند و از نقاط قوت این دو بهره برده اند. در بالا به مهم ترین مزایا و معایب اجرای سازه های CFT همچنین مقایسه آن با اسکلت های فولادی و بتنی پرداخته شد.