طراحی سازه CFT

اهمیت انتخاب سازه CFT:

اولین سوالی که در شروع طراحی سازه هر بنایی پرسیده میشود معرفی بررسی سازه آن میباشد. 
آیتم هایی مانند رفتار سازه ایی خوب، مقرون به صرفه بودن، محدودیت های زمان و زمان کم در اجرای سازه، از جمله مواردی است که در انتخاب سازه تاثیرگذار است. انتخاب
سازه CFT از جمله پیشنهادهایی است که برای طراحی و اجرای سازه های نوین برای کسانی که سیستم بتنی را انتخاب کرده اند پیشنهاد میشود.

سازه CFT چیست:

به ستون های فلزی پر شده با بتن را در واقع سازه CFT می گویند. که از مزایای این سیستم ترکیبی توپر بودن ستون می باشد. فولاد به کار رفته در سازه های سی اف تی لوله های فولادی می باشد و همچنین بتن های استفاده شده در آن نیز می تواند همان بتن های معمولی یا با نظر طراح بتن خود متراکم باشد.
شرکت مهراز بنا جزو معدود شرکت هایی است که در زمینه
طراحی سازه سی اف تی (CFT) فعالیت دارد و مجوزها و تاییدیه های مربوط به نظام مهندسی را اخذ میکند.
کارشناسان ما خدمات نظارت و مشاوره حین انجام و
اجرا سازه سی اف تی را ارائه می دهند.

طراحی cft
سازه سی اف تی

چنانچه برای طراحی سازه مجموعه خود نیازمند مشاوره و کارشناسی هستید همین حالا با ما تماس بگیرید.

ما در گروه مهراز بنا سعی داریم مجموعه شما را با جدیدترین متدهای طراحی و بر اساس نظرات و سلیقه شما باز آفرینی کنیم

طراحی cft
سازه سی اف تی

روش اجرای سازه سی اف تی:

سازه سازه سی اف تی از سه قسمت ستون، تیر و بتن تشکیل شده است. برای اجرای این نوع سازه ابتدا مقاطع فلزی سازه که به صورت تو خالی می باشد بعد از اجرای فونداسیون با رعایت تمامی ضوابط اجرا می گردد.
بعد از مرحله نصب ستون، داخل
ستون های خالی را با یکی از انواع بتن ها پر میکنیم، این بتن می توان یکی از انواع بتن های معمولی یا خود متراکم باشد.
بعد از اینکه بتن خشک میشود، میتوان اتصال تیرها 
 ( طراحی سازه cft ) را با یکی از روش های جوشی یا پیچ و مهره انجام داد.

مزایای سازه سی اف تی:

طراحی و ساخت سازه های CFT به عنوان سازه هایی در ساخت ساختمان ، با توجه به ویژگیهایی که دارند ، شامل مزایای خوبی می شود که اساسی ترین آنها موارد زیر است:

بهبود کیفیت اجرا یکی از مهمترین مزایای سازه های CFT است. ستون های فولادی به دلیل ویژگی های ستون های توخالی و بتونی هر کدام با نقصی همراه هستند که هنگام استفاده از ترکیب این دو مشکل کمتر می شوند و کیفیت ساخت را افزایش می دهند.

نقطه قوت اصلی این نوع سازه های کامپوزیتی این است که می توان از مزایا و خصوصیات بتن و فولاد استفاده کرد.

استفاده از فولاد به مهندسان و طراحان این امکان را می دهد تا به دلیل وزن کم و مقاومت بالا سازه هایی با مقاطع کوچکتر بسازند.

از آنجا که در سازه های CFT ، بتن پس از نصب ستون ها پر می شود ، احتمال هرگونه انحرافی که در سازه های بتنی مشاهده کنیم بسیار محدود است.

کاهش مقاومت مورد نیاز ستون ها با افزایش ارتفاع سازه همیشه برای مهندسان مسئله ساز بوده است. در چندین طبقه و پس از تفاوت معنادار بین مقاومت مقطع موجود و مقاومت مورد نیاز ، آنها سعی می کنند با کاهش ابعاد سطح مقطع ستون ، مقاومت موجود را کاهش دهند. اما این تغییر مقطع چندان ارزان نخواهد بود.

 استفاده از سازه های CFT به مهندسان این امکان را می دهد تا از ستونهایی با مقطع دقیقاً یکسان در سرتاسر ارتفاع ساختمان استفاده کنند.

هزینه های فولاد بیشتر از بتن است. یکی از مهمترین مزایای سازه های CFT این است که وزن فولاد مورد استفاده به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. در نتیجه ، کل هزینه نهایی به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

در مقاطع CFT ، مقطع فولادی را می توان با تعداد زیادی اتصالات با فاصله بسیار کوتاه از یکدیگر(خاموت)  مقایسه کرد ، بنابراین اثر محصوریت بتن به بهترین وجه در مقاطع CFT قابل درک است. بتن محصور رفتار بسیار قویتر و قابل انعطاف بیشتری نسبت به بتن غیر بسته دارد ، با برخی آزمایشات گزارش شده است که کرنش نهایی بتن محصور شده 11 برابر فشار نهایی بتن غیر بسته است.

از دیگر مزایای سازه های CFT ، سرعت بالای ساخت آنها است که مربوط به استفاده از قطعات پیش ساخته یا مقاطع فولادی است.

با استفاده از فولادهای با ضخامت های مختلف و بتن مسلح می توان دو مقطع با بارهای یکسان و مقاومت خمشی متفاوتی تولید کرد. این امر به مهندسان و طراحان این مکانها امکان می دهد تا ابعاد خارجی ساختمان و سازه را نسبت به تعداد طبقات ساختمان ثابت نگه دارند که در نهایت به طراحی ساده تری منجر می شود. 

برای یک ستون فولادی پر از بتن که تحت یک لحظه خمش قرار می گیرد ، وجود بتن در داخل بخش می تواند حالت خرابی دیواره خارجی را به کمان موج دار تغییر دهد (در حالی که طول موج نیمه را کاهش می دهد) زیرا بتن به عنوان یک پشتیبانی جانبی اجازه کمانش به داخل فولاد نمی دهد.

عدم نیاز به هر قالب برای انجام بتن ریزی را نیز می توان یکی از نقاط قوت سازه های CFT دانست.

طراحی cft
سازه سی اف تی

شاید نیاز داشته باشید این مقاله را نیز بخوانید:

مراحل ساخت اسکلت فلزی C.F.T

مقایسه اجرای سازه بتنی و سازه CFT

زمان ساخت را حدود 60٪ کاهش دهید

ساختارهای CFT سطح مقطع کوچکتری دارند و بنابراین ابعاد ستون ها را تقریباً 40٪ کاهش می دهند.

ابعاد کوچکتر سازه های CFT تعداد فضاهای پارکینگ در ساختمان ها را 10٪ افزایش می دهد.

ضخامت سقف را کم کنید

افزایش مقاومت و شکل پذیری هسته بتن به دلیل محصور شدگی

طراحی cft
سازه سی اف تی

مقایسه اجرای سازه فلزی و سازه CFT

مقاومت در برابر آتش بالا که سازه های فولادی ندارند.

مقاومت محوری و سختی خمشی سازه های CFT در مقایسه با سازه های فولادی بیشتر است.

سازه های CFT مقاومت برشی بالاتری دارند.

وجود قالب دائمی برای هسته بتن

ساختارهای CFT انعطاف پذیری و شکل پذیری بهتری دارند

مزیت رفتار سازه CFT

مقاومت فشاری موجود در بتن بسیار بیشتر از مقاومت کششی موجود آن است و در حبس سه محوری بهبود می یابد. از طرف دیگر ، فولاد دارای مقاومت کششی بالایی است ، اما بخش فولادی ممکن است  تحت فشار به صورت موضعی کمان کند. 

بنابراین ، در مقاطع فولادی پر شده با بتن ، از بتن و فولاد استفاده می شود تا از مهمترین خصوصیات ذاتی هر یک از این مواد استفاده شود.

شکل زیر مقایسه نتایج بدست آمده در طی آزمون مقاومت فشاری ستونها  ( طراحی سازه cft ) با مقطع فولادی توخالی با تنش تسلیم 363 مگاپاسکال و قطر 160 میلی متر و ضخامت 3.46 میلی متر ، بتن مسلح و ضخامت فولاد است بخشی که با استفاده از بتن با بتن غیر مسلح پر شده است. 

78 مگاپاسکال را نمایش می دهد. ابعاد هندسی مقطع فولادی در هر دو ستون مانند مقاطع فولادی توخالی پر شده با بتن است. همچنین ، ابعاد هندسی ستون با قسمت بتن آرمه و هسته بتونی در ستون با قسمت فولادی پر شده با بتن ، یکسان است. مطابق نمودار زیر ، مقاومت نهایی مقطع فولادی پر شده با بتن حتی از مجموع مقاومت نهایی مقطع فولادی توخالی و مقطع بتن آرمه نیز بیشتر است.

مقایسه مقاومت فشاری ستونها در بخشهای مختلف

در دهه های اخیر ، تحقیقات زیادی در مورد عملکرد مقاطع فولادی  ( طراحی سازه cft ) توخالی پر شده با بتن انجام شده است. نتایج عملکرد اعضای CFT را با بهره مندی از فولاد و بتن نشان می دهد و این اعضای تحت تأثیر نیروهای فشاری ، کششی ، برشی و همچنین لنگرهای خمشی و پیچشی رفتار خوبی دارند. 

تحقیقات همچنین عملکرد انعطاف پذیر اعضای CFT در کشش را نشان می دهد. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، ترک های داخلی بتن تحت تنش به طور مساوی در امتداد عضو توزیع می شوند.

حالتهای خرابی فولاد توخالی ، بتن مسلح و مقاطع CFT به دلیل نیروی کششی

برای یک بخش فولادی پر از بتن که در معرض لنگر خمشی است ، وجود بتن در داخل بخش می تواند حالت های خرابی دیواره خارجی را به شکل کمانش موج دار تغییر دهد (در حالی که طول موج نیمه را کاهش می دهد) زیرا بتن به عنوان یک پشتیبانی گرد امکان کمانش در داخل بخش فولادی را فراهم می کند.

 نمی دهد همانطور که در شکل زیر مشاهده می شود ، ترک هایی در   ( طراحی سازه cft ) هسته بتن تحت کشش مقطعی مشاهده می شوند که در مقاطع CFT کوچکتر از مقاطع بتونی مسلح ، عرض و فاصله ترک ها کمتر است. از طرف دیگر ، عملکرد بخش فولاد باعث کاهش قابل توجه ترکهای قطر (45 درجه) در هسته بتن می شود.

حالتهای خرابی فولاد توخالی ، بتن مسلح و بخشهای CFT در زیر لنگر خمش

هنگامی که مقطع فولادی توخالی پیچ خورد ، کمانش پیچشی واضح در مقطع رخ می دهد. برش بتونی نیز دچار پیچ خوردگی رفتاری شکننده شده و شکافهای برشی 45 درجه در داخل برش ایجاد می شود. با این وجود ، وقتی عضو CFT تحت لنگر پیچشی قرار می گیرد ، نیروی فشاری در هسته بتن و نیروی کششی مورب در قسمت فولاد ایجاد می شود. در نتیجه اعمال همزمان این دو نیرو ، عملکرد خرپای فضایی ایجاد شده و مقاومت کمانش مقطع فولادی تقویت می شود.

حالتهای خرابی فولاد توخالی ، بتن مسلح و بخشهای CFT در لنگر پیچشی

آزمایشات زیادی بر روی ستونهای بلند با مقطع ناب CFT تحت پروتکل های بارگیری پیچیده انجام شده است. نتایج آزمایشات نشان دهنده عملکرد مناسب ستون های CFT و قوانین محافظه کارانه مربوط به استحکام این ستون ها است. 

در مقاطع فولادی پر از بتن ، به دلیل وجود هسته بتن به عنوان تکیه گاه ( طراحی سازه cft ) جانبی از دیواره فولاد ، احتمال کمانش موضعی مقطع فولادی بسیار کاهش می یابد. مطابق شکل زیر ، در قسمت توخالی فولاد ، هر دو کمانش در داخل و خارج مشاهده می شود. همچنین ، در قسمت بتن ، شکست برشی مشاهده می شود ، اما در قسمت فولادی که با بتن پر شده است ، فقط کمانش در خارج از فولاد مشاهده می شود و بتن داخلی در حالت تغییر شکل پذیرتر خراب می شود.

تمام موارد مورد بحث در این بخش باعث می شود که مقاطع فولادی پر از بتن دارای بالاترین نسبت مجاز ضخامت به فشار و خمش در بین انواع مقاطع فولادی باشند.

استفاده از اثر محصوریت بتن به منظور بهبود خصوصیات مقاومت آن از نکات مهم در استفاده و طراحی سازه های بتن آرمه است. در مورد مقاطع بتن آرمه ، این امر با استفاده از عنصر Khamut حاصل می شود ، که در بخش نهم مقررات ملی ساختمان  ( طراحی سازه cft ) ، این اثر با ضریب افزایش مقاومت مشخصه بتن در نظر گرفته می شود.

در بخشهای CFT ، بخش فولادی را می توان با تعداد زیادی اتصالات با فاصله بسیار کوتاه از یکدیگر مقایسه کرد.

شاید نیاز داشته باشید این مقاله را نیز بخوانید:

پرسش و پاسخ های متداول:

بر اساس ابعاد و مشخصات پروژه طراحی و تحویل فایلهای سازه بین دو هفته تا دو ماه زمان نیاز دارد

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.