ستون کوتاه
ستون کوتاه
با توجه به زلزلههای رخ داده در سالهای اخیر، مشاهده گردید سازه‌‌‌هایی که در یک طبقه، دارای ستونهایی با ارتفاع متفاوت هستند، ستونهای دارای ارتفاع کمتر، در مقایسه با ستونهای بلندتر، آسیب بیشتری دیده‌اند. این رفتار مخرب را ستون کوتاه می‌نامند. در واقع، ستون کوتاه پدیده‌‌‌ای است که می‌تواند در هنگام زلزله رخ دهد و ستونی که سختی بیشتری دارد را در معرض آسیب قرار می‌دهد. در این مقاله می‌خواهیم ببینیم این پدیده چیست و چگونه می‌توان از ایجاد آن جلوگیری کرد و در نهایت با کنترل ستون کوتاه در نرم افزار ایتبس آشنا خواهیم شد.
در این مقاله خواهیم آموخت که:
- ستون کوتاه چیست؟ چه ستونهایی را کوتاه می‌گوییم؟
- علل ایجاد این پدیده چیست؟
- بررسی نوع شکست در این نوع از خرابی چگونه است؟
- عامل خرابی در پدیده ستون کوتاه چیست؟
- به چه روش‌‌‌هایی می‌توان از این پدیده جلوگیری کرد؟
- چه نکات و الزاماتی را باید در طراحی دستی یا نرم افزاری ستون های کوتاه در نظر بگیریم؟
- نحوه طراحی ستون کوتاه در etabs چگونه است؟
- چه روش‌‌‌هایی برای بررسی روشهای مقاوم سازی ستون های موجود می‌شود استفاده کرد؟
ستون کوتاه چیست؟
برای درک مفهوم پدیده ستون کوتاه از رابطه سختی در ستونها کمک می‌گیریم. سختی ستونها در حالات مختلف و برای شرایط مختلف تکیه گاهی مطابق روابط آورده شده در شکل زیر می‌باشد.
برای نمونه ستون یک سر گیردار یک سر آزاد مدنظر است:
می دانیم سختی ستون با معکوس توان سوم ارتفاع آن رابطه دارد؛ بنابراین اگر ارتفاع ستون نصف شود، سختی آن 8 برابر می‌گردد.
همچنین می‌دانیم به علت صلبیت دیافراگم کف، در طول زلزله، تمام ستونهای موجود در یک تراز معین به همراه دیافراگم سقف، دارای دریفت (جا به جا) یکسانی هستند.
با قرار دادن اطلاعات در فرمول معروف F=Kx متوجه مسئله مهمی خواهیم شد. به دلیل برابر بودن تغییر مکان‌ها، ستونهای با ارتفاع کوتاه تر به علت سختی بیشتر، نسبت به سایر ستونهای موجود در همان طبقه، جذب انرژی بسیار بیشتری خواهند داشت. و چنانچه این ستونها برای چنین نیرویی آماده نباشند به طور قطع شاهد خرابی جدی در آنها خواهیم بود.
اساساً چه ستونهایی را کوتاه می‌گوییم؟
در زلزلههای گذشته، سازه‌‌‌‌های بتن آرمه‌‌‌ای که در یک طبقه دارای ستونهایی با اختلاف ارتفاع بوده‌اند، دچار نوع خاصی از خرابی شده‌اند. این خرابی در ستونهای با ارتفاع کمتر بسیار جدی بوده است. برای درک بهتر مفهوم ستونهای کوتاه از دو مثال در شکل زیر استفاده شده است.
علل ایجاد پدیده ستون کوتاه چیست؟
تنها عاملی که موجب ایجاد این پدیده می‌گردد، اختلاف ارتفاع ستونهایی است که در یک طبقه قرار دارند. این اختلاف ارتفاع خود ممکن است به دلایل متعددی ایجاد شود که در این قسمت قصد داریم آنها را به صورت کیفی مورد بررسی قرار دهیم. ارزیابی‌‌‌‌های عددی و نرم افزاری در بخش‌‌‌‌های بعد ارائه خواهد شد.
1. قرار گرفتن ساختمان روی زمین شیبدار یا دارای اختلاف تراز
ملاحظات معماری منشا بسیاری از تغییرات در ارتفاع ستون هاست. احداث ساختمان بر روی سطح شیبدار یا دارای اختلاف تراز، از آن جمله است. حاصل این کار پدیده ستون کوتاه در طبقه زیرین سازه است که بسیار هم مخرب می‌باشد. از این رو ضروری است تا از احداث سازه بر روی زمین‌‌‌‌های شیبدار و به خصوص در مناطق با لرزه خیزی بالا اجتناب گردد. همچنین شالوده سازه حتی المقدور بر روی یک سطح افقی ساخته شود. در صورت احداث سازه بر روی سطح شیبدار برای مقابله با این پدیده مخرب باید تدابیر ویژه اتخاذ گردد.
2. محدود شدن ستون با عناصر غیرسازه‌‌‌ای مانند دیوار‌های آجری
در صورتی که دیوار، (خصوصاً دیوار باربر) تنها در قسمتی از ستون اجرا شود در هنگام زلزله در ستون نیروی برشی بزرگی به وجود می‌آید. این امر منجر به پدیده ستون کوتاه می‌گردد.
با توجه به شکل زیر وجود پنجره و عدم فاصله بین ستون و فریم پنجره می‌تواند سبب ساز، ایجاد ستون کوتاه شود که این مورد متاسفانه از دید خیلی از مهندسان طراح سازه مخفی می‌ماند و به آن توجهی نمی‌کنند.
همانطور که مشاهده می‌کنید حتی جزئیات به نظر ساده معماری نیز می‌تواند ایمنی کل سازه را به خطر بیاندازد. بنابراین بایست با راهکارهای مناسبی که در بخش بعد ارائه خواهد شد از این اتفاق جلوگیری کرد.
3. محدود شدن ستون با عناصر سازهای مانند تیر میان طبقه
وجود اختلاف تراز در سازه‌‌‌‌های دوبلکس، تیر میان طبقه در راه پله‌ها و وجود نیم طبقه، باعث پدیده ستون کوتاه در راه پله می‌شود.
پس از شناخت علل عمده ایجاد ستونهای کوتاه، قصد داریم اطلاعات خود را در خصوص نوع شکست افزایش دهیم و با یک دید مهندسی نسبت به رفع خطرات این پدیده‌‌ی ویرانگر اقدام نماییم.
بررسی نوع شکست در خرابی ستون کوتاه
همان طور که پیش تر نیز اشاره شد در پدیده ستون کوتاه شاهد شکست ترد و برشی ستون هستیم. رخدادی ناگهانی که غالباً باعث انهدام سازه می‌گردد. خسارات ایجاد شده در این ستونها به شکل ترکهای ضربدری خواهند بود. ستونهای کوتاه هنگامی‌که تحت بار‌های سیکلی و دوره‌‌‌ای قرار می‌گیرند تمایل به رفتاری ترد و شکننده دارند. در تصاویر زیر نمونه‌‌‌هایی از نوع شکست و ترکهای به وجود آمده را مشاهده می‌کنید.
عامل خرابی در پدیده ستون کوتاه
با توجه به شکل‌هایی که دربخش قبل مشاهده کردید، یکی از راه‌‌های تشخیص پدیده ستون کوتاه بعد از زلزله، ترکهای ضربدری می‌باشد.
شرایط مطلوب برای طراحی ستونها این است که مفصل پلاستیک در بالا و پایین آن تشکیل شود و ستون به ظرفیت خمشی پلاستیک خود برسد تا به این ترتیب شاهد رفتاری شکل پذیر در آن ستون باشیم. اما اگر به هر دلیلی، طول موثر ستون کاهش یابد واین کاهش طول در محاسبات لحاظ نگردد، ستون قبل از رسیدن به ظرفیت خمشی پلاستیک، دچار شکست برشی می‌شود و به عبارتی مود شکست ستون برشی است. شکست برشی برای هر المانی می‌تواند مخرب باشد.
در شکست برشی، المان به یکباره تحت برش زیادی قرار گرفته و آن را در کمترین زمان ممکن تخریب می‌کند. اما در مود شکست خمشی، ستون به تدریج تغییرشکل داده و به واسطه این تغییرشکل‌ها، انرژی را جذب، دمپ و مستهلک می‌کند و کمک زیادی به پایداری ستون می‌کند. نیروی برشی ایجاد شده از ظرفیت خمشی، به طول آزاد عضو وابسته است.
حال در ادامه با مطرح کردن یک مثال، به صورت مفهومی نیروی برشی را بررسی میکنیم:
شکل زیر مربوط به یک ستون می‌باشد.
حال اگر در بخشی از ارتفاع یک ستون، دیوار اجرا کنیم، تغییرات دیاگرام برش و لنگر ستون به شکل زیر می‌باشد. تغییرات دیاگرام لنگر و برش ستون قابل مشاهده است.
جذب برش بیشتر را در ادامه شرح می‌دهیم:
در قاب‌‌‌‌های خمشی متوسط، فرض در طراحی این است که پس از تشکیل مفصل در تیرها، در بالا و پایین ستون ها مفصل تشکیل گردد. یک ستون را در دو حالت زیر در نظر می‌گیریم.
برشی که باید در ستون شکل بگیرد، تا بالا و پایین ستون مفصل پلاستیک تشکیل شود به صورت زیر است:
با توجه به رابطه فوق، نیروی برشی در ستون با ارتفاع h2 بیشتر از ستون با ارتفاع h1 می‌باشد. حال با توجه به مفاهیم گفته شده، اگر به طور تقریبی مجموع لنگرهای بالا و پایین را در هر دو ستون یکسان در نظر بگیریم، و همچنین h1 برابر با 5 متر و h2 برابر با 2 متر باشد، در نتیجه خواهیم داشت:
جذب نیروی برشی در ستون، در حالتی که ارتفاع آن کم شده است بیش تر است. در حالتی که طول موثر ستون کاهش پیدا کند، برای اینکه مفصل پلاستیک در آن تشکیل شود، جذب نیروی آن بالاتر رفته و برش بیش تری را جذب می‌کند. مقاومت در هر دو ستون ثابت است.
روشهای جلوگیری از ایجاد پدیده ستون کوتاه در سازه
به طور کلی جلوگیری از هر پدیده‌‌‌ای در قدم اول نیاز به شناخت عوامل ایجاد آن پدیده دارد. در بخش‌‌‌‌های قبل به صورت جدی درباره عوامل ایجاد ستونهای کوتاه و نوع شکست آن بحث کردیم. حال قصد داریم راهکارهای حذف این پدیده‌‌ی مخرب را به صورت موردی بیان کنیم.
1. اگر در دامنه کوه یا زمین دارای اختلاف تراز قصد ساخت داریم راهکارهای زیر می‌تواند مفید باشد:
- در صورت اقتصادی بودن تا حدی که به سطح افقی دست یابیم، خاکبرداری انجام دهیم.
- اگر عملیات خاکی مقرون به صرفه نباشد، بهتر است در تراز‌های مختلف، فونداسیون اجرا شود و اسکلت سازه‌‌‌‌های مجاور نیز با استفاده از درز انقطاع از یکدیگر جدا شوند.
- اگر هر دو راهکار فوق از نظر اجرایی و معماری مقدور نبودند، بایست در مدل ستون کوتاه در ایتبس، حتماً اختلاف تراز منظور شود. اما توصیه جدی اساتید بر این است که تا حد امکان از این روش استفاده نکنیم؛ زیرا در موارد اختلاف سطح در فونداسیون، خروجی‌‌‌‌های ایتبس چندان دقیق و مطمئن نیست.
2. اگر ستون با اعضای غیر سازهای نظیر دیوار‌های آجری محدود شود:
- جداسازی دیوار و ستون:
در این روش با ایجاد فاصله بین دیوار و ستون و پر کردن آن با موارد انعطاف پذیر از ایجاد نیروهای برشی در ستون و در نتیجه ایجاد مکانیزم ستونهای کوتاه در سازه جلوگیری می‌گردد.
پیوست 6 استاندارد 2800 ویرایش چهارم برای جلوگیری از اتصال دیوار به ستون جزئیاتی را ارائه داده است. بنا بر بند پ6-1-4-1-1 پیوست 6 استاندارد2800، برای دیوارهایی که در یک قاب یا بین دو ستون قرار دارند، الزاماتی را درنظر گرفته است تا قاب ساختمانی از دیوار جدا باشد و به هم متصل نباشند. این دیوار‌ها باید به نحوی در سه سمت (دو سمتی که به ستون منتهی می‌شود و یک سمت زیر تیر بالای دیوار) جداسازه شده و در برابر نیروهای خارج از صفحه مهار گردند.
براساس بند‌های پ-6-1-4-1-1-1 محدودیت ابعاد هندسی و بند پ6-1-4-2-1-وادارها پیوست 6 استاندارد 2800، اگر طول دیوار از 4 متر و ارتفاع آن از 3/5 متر بیشتر باشد، باید این بندها را رعایت کنیم.
- در صورتی که طول دیوار از مقادیر مجاز براساس طراحی (حداکثر 4 متر) بیشتر شود، از عضو قائم با مقطع فولادي یا بتنی (وادار) به عنوان تکیه‌گاه جهت مهار خارج از صفحه دیوار و اجزای مسلح کننده آن استفاده می‌شود.
با توجه به دو بند فوق می‌توان نتیجه‌گیری کرد که:
- در دیوار‌های داخلی و خارجی اگر طول دیوار کمتر از 4 متر باشد، نیازی به استفاده از وادار میانی عمودی نیست.
- اگر ارتفاع دیوار از 3.5 بیشتر باشد، بایستی از یک وادار میانی افقی در طول دیوار استفاده شود.
با توجه به دو بند پ6-1-4-1-1-3 و پ6-1-4-1-2-1 از پیوست 6 استاندارد، اتصال لبه انتهایی دیوار بایستی به صورت کشویی و با فاصله مناسب از زیر تیر باشد. این فاصله برابر است با بیشترین دو مقدار 250 میلی‌متر و خیز دراز مدت تیر بالای دیوار می‌باشد.
هدف اصلی پیوست ششم استاندارد 2800 ویرایش چهارم، این است که دیوار، جدا از قاب سازهای اجرا بشود و فاصله بین دیوار تا قاب با مصالح نرم پر گردد. در ادامه نمای کلی از این جزئیات را مشاهده میکنیم.
آیین نامه 2800 برای اتصال دیوار به ستون، نبشی را پیشنهاد می‌دهد. همچنین حدفاصل بین دیوار و نبشی باید به وسیله مصالح تراکم‌پذیر پر شوند. در ادامه به بررسی بند‌های آیین نامه‌‌‌ای مربوطه و تصاویر آن می‌پردازیم.
یکی از روشهای مناسب برای اتصال دیوار به عضو قائم سازهای، استفاده از اتصال کشویی در محل تماس، به وسیله نبشی یا ناودانی منقطع یا پیوسته می‌باشد. در این حالت استفاده از نبشی و یا ناودانی‌‌های گرم نورد یا سرد نورد شده فولادی در طرفین دیوار که به نحو مناسبی به عضو قائم سازهای اتصال داده می‌شود، توصیه می‌شود.
در این روش، بین مصالح دیوار و ستون، مصالح تراکم‌پذیر مانند فوم یا پشم سنگ ضدرطوبت به ضخامت حداقل 3 سانتی‌متر اجرا می‌گردد. طول قطعات ناودانی 50 سانتی متر در نظر گرفته شود تا حداقل 2 یا 3 بلوک را مهار کرد.
3. محدود شدن ستون با عناصر سازهای مانند تیر میان طبقه
جزئیات اتصال راه پله در پیوست 6 استاندارد2800 ویرایش چهارم (اجرای تیر میان طبقه بر روی ستونک)
بر طبق بند6-1-4-7 پیوست 6 استاندارد 2800، دو ستونک به تیر اصلی در تراز طبقه اجرا می‌گردد و سپس تیر نیم طبقه بر روی این ستونک‌ها اجرا خواهند شد و به ستون متصل نمی‌شوند. تیر نیم طبقه در این حالت حداقل 0.01 ارتفاع طبقه از ستونها فاصله خواهد داشت. برای پر کردن این فاصله باید از مصالح تراکم پذیر استفاده نمود.
یک روش دیگر برای کاهش اندرکنش پله و سازه، جداسازی آن مطابق جزئیات ارائه شده در شکل‌‌های زیر در تراز پاگرد میان طبقه و تراز پاگرد پایین هر طبقه می‌باشد. بر اساس این جزئیات از ایجاد ستون کوتاه در ستونهای مجاور راه پله و آسیب به دال راه پله به علت جذب نیروی جانبی توسط راه پله جلوگیري می‌شود (حداقل پهنا دستک بتنی برابر 20 سانتی‌متر می‌باشد). رمپ راه پله فقط در تراز پاگرد طبقه از طریق بالشتک فلزی بر روی دال پاگرد می‌نشیند و اتصال رمپ و دال پاگرد در تراز میان طبقه به صورت پیوسته اجرا می‌شود. این بالشتک‌‌های فلزی باید در داخل هسته بتنی مهار شده باشند.
طراحی ستون کوتاه
در شرایطی که نتوانیم با جداسازی، عملیات خاکی و یا حذف اعضای مختلف، از وقوع این پدیده جلوگیری کنیم، به ناچار باید در محاسبات خود اثر آن را اعمال نماییم. بحثی که در این قسمت به آن خواهیم پرداخت مبانی محاسباتی برای طراحی ستونهای کوتاه است.
چگونه می‌توان اثر پدیده ستون کوتاه را در محاسبات در نظر گرفت؟
امروزه با کاربرد نرم‌افزار‌های مهندسی مانند ETABS به‌راحتی می‌توان اثرات مختلف را در تحلیل و طراحی منظور کرد. برای مثال اگر در سازه اختلاف تراز (ساختمان‌‌های دوبلکس)، تیر میان طبقه (درراه پله‌ها) و یا نیم‌طبقه داشته باشیم، به‌راحتی با ترسیم آن در تراز موردنظر، نرم‌افزار اثرات آن را در تحلیل منظور می‌کند. پس از تحلیل سازه و به دست آمدن نیروهای وارده به ستون، بر اساس دانش مهندسی خود اقدام به کنترل برشی ستون خواهیم کرد.
- استفاده از خاموت ویژه:
در ستونهایی که به هر دلیلی ارتفاع آنها کمتر از سایر ستونهای در یک تراز هستند، می‌توان از خاموت گذاری ویژه در سرتاسر ارتفاع ستون استفاده کرد تا با افزایش ظرفیت برشی ستون و محصورشدگی، شکل پذیری مقطع را افزایش داده تا از بروز شکست برشی جلوگیری شود. لذا اکثر مهندسین طراح سازه، در نقشه‌‌های اجرایی، برای ستونهای متصل به تیر میان طبقه راه پله از خاموت گذاری ویژه استفاده می‌کنند. یعنی فواصل خاموت‌ها در کل ارتفاع ستون یکسان باشد و آرماتور‌ها به وسیله سنجاقی مهار بشوند.
بنابراین در ستونهای کوتاه باید مقاومت برشی کافی تامین گردد. عضوی که برای برش به درستی مسلح نشده باشد، ابتدا در اثر برش گسیخته خواهد شد و این یعنی ما از ظرفیت خمشی عضو استفاده نکرده ایم. در حالی که یکی از اهداف عمده طراحی این است که تا زمانی که گسیختگی خمشی رخ نداده، نباید گسیختگی برشی اتفاق بیافتد.(البته یک استثنا در مورد تیر پیوند مهاربند‌‌‌‌های واگرا وجود دارد که در آن شکست برشی مود مطلوب تر خرابی است)
ستون کوتاه در Etabs
گام 1. پس از مدل سازی دقیق، سازه را تحلیل میکنیم.
گام 2. تحت ترکیب بار‌های مختلف، نیروی محوری در ستون ممکن است کششی یا فشاری باشد. نیروهای محوری کششی و فشاری را دسته‌بندی میکنیم.
گام 3. مقاومت برشی بتن غیرمسلح به برش را از مطابق با بند 9-8-4-4 مبحث نهم مقررات ملی ساختمان 1399 محاسبه میکنیم.
در روابط فوق:
Vc: مقاومت برشی اسمی که با بتن ایجاد می شود.
λ: ضریب تصحیح جهت انعکاس مشخصات مکانیکی کاهش‌یافته‌ی بتن سبک نسبت به بتن معمولی، در مقاومت فشاری یکسان که مطابق با جدول 9-3-1 برای بتن معمولی برابر با 1 است.
Nu: نیروی محوری ضریب دار عمود بر مقطع.
Ag: سطح مقطع ناخالص یک عضو بتنی.
bw: عرض جان یا قطر مقطع دایره‌ای
d: فاصله‌‌ی دورترین تار فشاری بتن از مرکز ثقل آرماتور کششی طولی.
ρw: نسبت As به bwd
بنابر متن مبحث نهم در ستونها با شکل پذیریی متوسط مقاومت برشی مقطع، نباید از کوچک‌ترین دو مقدار (الف) و (ب) کمتر در نظر گرفته شود:
الف) نیروی برشی ایجاد شده در ستون در اثر بار‌های ثقلی ضریب‌دار و نیروی برشی متناظر با لنگرهای خمشی اسمی موجود در مقاطع انتهایی با انحنای خمشی دو جهته، در هر امتداد. بار محوری ضریب‌دار باید از ترکیبی در بارگذاری ستون انتخاب شود که بیشترین لنگر خمشی اسمی متناظر با آن حاصل گردد.
ب) حداکثر برش به دست آمده از ترکیب‌‌های بارگذاری ضریب‌دار شامل زلزله که در آنها به جای برش ناشی از زلزله، E، مقدار زلزله تشدید یافته جایگزین شده است.
لازم به ذکر است هر دوبند ذکر شده، توسط نرم افزار ETABS کنترل می‌شود.
مشابه این بند که در ACI318-19 به شرح زیر می‌باشد:
تاکید آیین نامه بر در نظر گرفتن اثر نیروی محوری ضریب دار، برای محاسبه لنگر در بالا و پایین ستون به کمک منحنی اندرکنش می‌باشد. که این بند توسط نرم ETABS کنترل و در نظر گرفته می‌شود که در نهایت نیروی برشی طراحی به دست آمده طبق این بند را مطابق شکل زیر محاسبه می‌کند.
در این بخش می‌خواهیم برش ناشی از مفصل پلاستیک این ستون را که تیر نیم طبقه به آن متصل شده است را بررسی کنیم. شکل زیر را در نظر بگیرید، در ابتدا ستون بتنی را یکپارچه مدل میکنیم.
برای این کار ابتدا ستون را طراحی میکنیم. سپس با کلیک راست کردن بر روی ستون مورد نظر، مراحل زیر را طی میکنیم و مقدار نیروی برشی ناشی از مفصل پلاستیک (Capacity Vp) را قرائت میکنیم.
در حالت بعدی، ستونها را در محل اتصال تیر به ستونها به 2 قسمت تقسیم میکنیم. برای تقسیم ستون در محل اتصال تیر به ستون، مسیر زیر را طی میکنیم:
Edit→Edit Frame→Divide Frame
حال سازه را تحلیل و طراحی میکنیم و برای هر یک از دو قسمت ستون مقدار Capacity Vp را مجددا بررسی میکنیم.
همانطور که ملاحظه کردیم، در حالت تقسیم ستون در محل اتصال تیر نیم طبقه راه پله، نرم افزار نیروی برشی را دقیق‌تر نسبت به حالت ستون یکپارچه محاسبه می‌کند.
مقاوم سازی ستون بتنی کوتاه
در سازه‌‌‌هایی که ستونهای کوتاه در طرح و اجرا مدنظر نبوده، بایست اقدام به مقاوم سازی نمود. هدف از مقاوم سازی، افزایش و تامین مقاومت برشی ستونهای کوتاه می‌باشد که عمدتاً به سه روش زیر صورت می‌گیرد:
1- استفاده از مواد کامپوزیت الیافی (FRP) که در سالهای اخیر کاربرد آن در مقاوم سازی سازه‌‌‌‌های بتن آرمه رشد یافته است. در ستونهای بتنی استفاده از FRP ضمن افزایش ظرفیت برشی ستون، مد گسیختگی آن را از حالت برشی به خمشی تغییر داده و شکل پذیری را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.
2- استفاده از ورقهای فولادی که با چسباندن و اتصال ورقهای فولادی به سطوح بتنی ستون باعث تقویت مقاومت برشی و خمشی عضو می‌گردد. روکش فولادی می‌تواند به صورت پیوسته یا قفسه‌‌‌ای باشد.
3-استفاده از پوشش بتنی مسلح (ژاکت بتنی) از دیگر روشهای ممکن است. در این روش لایه‌‌‌ای از بتن، میلگرد‌های طولی و خاموت‌ها در اطراف ستون موجود اجرا می‌شوند. روکش بتنی مقاومت خمشی و برشی ستون را افزایش می‌دهد.
در بین روشهای فوق ارزان ترین و ساده ترین روش استفاده از پوشش بتنی می‌باشد. اما در این روش فضای معماری کاهش می‌یابد و از این نظر ممکن است مطلوب نباشد. دو روش دیگر تفاوت خاصی در هزینه‌‌‌‌های اجرایی و مزیت معماری ندارند.
نتیجه گیری
- شکست ترد و برشی ستون ها به دلیل ماهیت ناگهانی آن بدترین نوع شکست می‌باشد. به همین دلیل همواره سعی بر آن است که مکانیزم کنترل کننده خرابی ستون به صورت خمشی باشد.
- به دلیل برابر بودن تغییر مکان ها، ستونهای با ارتفاع کوتاه تر به علت سختی بیشتر، نسبت به سایر ستونهای موجود در همان طبقه جذب انرژی بسیار بیشتری خواهند داشت. اگر چنانچه این ستون ها برای چنین نیرویی آماده نباشند به طور قطع شاهد خرابی جدی در آنها خواهیم بود.
- ضروری است تا از احداث سازه بر روی زمین‌‌‌‌های شیبدار و به خصوص در مناطق با لرزه خیزی بالا اجتناب گردد. همچنین شالوده سازه حتی المقدور برروی یک سطح افقی ساخته شود.
- در صورتی که دیوار، (خصوصاً دیوار باربر) تنها در قسمتی از ستون اجرا شود در هنگام زلزله در ستون نیروی برشی بزرگی به وجود می‌آید. این امر منجر به مکانیزم ستون کوتاه می‌گردد.
- اگر راهکارهای عملیات خاکی و ایجاد درز انقطاع از نظر اجرایی و معماری مقدور نبودند، بایست در مدل نرم افزاری سازه، حتماً اختلاف تراز منظور شود. اما توصیه جدی اساتید بر این است که تا حد امکان از این روش استفاده نکنیم؛ زیرا در موارد اختلاف سطح در فونداسیون خروجی‌‌‌‌های نرم افزار چندان دقیق و مطمئن نیستند.
- در سازه‌‌‌هایی که پدیده ستون کوتاه در طرح و اجرا مدنظر نبوده، بایست اقدام به مقاوم سازی نمود. هدف از مقاوم سازی، افزایش و تامین مقاومت برشی ستونهای کوتاه می‌باشد.
نهایتاً می‌توان چنین بیان داشت که مخاطب با مطالعه این مقاله قادر خواهد بود تا علل ایجاد ستونهای کوتاه و نوع شکست آن را دانسته و با راهکارهای بیان شده نسبت به حذف یا کنترل آن اقدام نماید. همچنین اگر چنانچه هدف مقاوم سازی ساختمان موجود باشد روشهای معمول برای آن نیز بیان شده است.
گردآورندگان:
دیدگاهتان را بنویسید