فنون جانمایی ستون‌ها در ساختمان‌های بتنی

مقدمه

نقش ستون در ساختمان را می‌توان، انتقال بارهای وارده از سقف‌ها به فونداسیون دانست که در صورت عدم توجه به اجرای صحیح این عضو سازه‌ای، می‌توان انتظار وارد شدن خسارات سنگین خصوصاً در زمان وقوع بارهای جانبی به ساختمان را داشت. از آنجا که ستون‌ها در سازه‌های فلزی به‌صورت پیش‌ساخته بوده و به نسبت ساختمان‌های بتنی می‌توان کنترل بیشتری روی اجرای آن داشت، لذا در این مقاله سعی کردیم به اجرای صحیح ستون‌های بتنی بپردازیم.

1. حداکثر فاصله ستون‌گذاری

یکی از اجزای مهم سازه‌ها، ستون‌ها هستند که وظیفه‌ها آن‌ها انتقال بار به زمین است. معمار ساختمان یکی از اساسی‌ترین کارهایی که قبل از ارائه طراحی به مهندس محاسب می‌دهد، ستون‌گذاری پلان است. در آیین‌نامه برای حداکثر فاصله ستون‌گذاری هیچ محدودیتی وجود ندارد و باتوجه‌به نوع سازه این پارامتر توسط معماران تعیین می‌شود.

به لحاظ تعداد ستون‌ها این فاصله باید به صورتی انتخاب شود که صرفه اقتصادی داشته باشد و سازه از ایمنی لازم برخوردار باشد. به‌طورکلی اگر دهانه ستون‌ها بین ۴ تا ۵ متر باشد معقول و به‌صرفه است در مقاوم‌سازی ساختمان‌های بتنی مسکونی حداکثر فاصله ستون‌گذاری معمولاً ۷ متر است؛ ولی بیشتر از ۷ متر هم حداکثر فاصله ستون‌گذاری می‌تواند، باشد. در این فرایند مصالحی که برای ساخت ساختمان در نظر گرفته شده است نیز حائز اهمیت است، استفاده از انواع بلوک سبک، نوع ملات‌ها، نوع اسکلت و …

2. اصول کلی در تعیین حداکثر فاصله ستون‌گذاری

اولین قدم ستون‌گذاری در اتوکد، تهیه نقشه‌های سازه است که این مستلزم توجه ویژه‌ای به پلان معماری ساختمان است. بر اساس نوع سازه و بارهای وارد بر آن حداکثر فاصله ستون‌گذاری و محل ستون‌ها مشخص می‌شود. از اصول کلی در تعیین حداکثر ستون‌گذاری به گزینه‌های زیر می‌توان اشاره کرد:

• پراکندگی ستون‌ها باعث پیچیده‌تر شدن طراحی و اجرای آن‌ها می‌شود.
• تا حد ممکن ستون‌ها باید روی محورهای عمودی و افقی مشترک قرار داشته باشند.
• ستون‌های متقارن ظاهر زیباتر و اجرای ساده‌تری دارند.
• توصیه می‌شود، ستون در چهار طرف اتاق پله و آسانسور اجرا شود.
• همه طبقات ستون‌ها با چیدمان یکسانی باید اجرا شوند.
• موقعیت ستون طبقات را در زیرزمین و پلان پارکینگ اجرا کنید.
• ستون‌گذاری پلان معماری را در یک راستا و به طور منظم انجام دهید.
• طوری حداکثر فاصله ستون‌گذاری باید انجام شود که کل بارهای وارد شده به سازه با حداقل تعداد ستون‌ها به سازه انتقال پیدا کند.
• به بخش‌هایی مانند داکت، نورگیر، آسانسور، دستگاه پله و غیره در محل قرارگیری ستون‌ها باید توجه شود.
• ستون‌ها تا حد ممکن در فضاهایی مانند کمدهای دیواری، جرزها و درون دیوار مخفی شوند.
• ستون فضاهایی مانند پارکینگ در محل باید باشند که خللی در تردد ماشین‌ها ایجاد نشود.
• ستون‌ها در محلی قرار گرفته باشند که زیبایی و ظاهر سازه تحت‌تأثیر قرار نگرفته باشد و پرتی فضا کاهش پیدا کند.
• تاحدامکان فاصله ستون‌ها باید یکسان باشد.

3. انواع ستون‌گذاری

در ساختمان‌سازی عضوی عمودی که از تیر و دال بارهای سازه را به پی انتقال می‌دهد. در واقع ستون اجزای مهم یک سازه است که خرابی آن می‌تواند، باعث فروریختن سازه شود. انواع ستون‌گذاری را بر اساس شرایط مختلفی مانند انواع بارگذاری، نوع تقویت، شکل و مصالح طبقه‌بندی می‌کنند.

بر اساس شکل انواع ستون‌گذاری شامل موارد زیر می‌شوند:

1.3. ستون‌گذاری مربع – مستطیل

در ساختمان‌سازی به لحاظ شکلی، ستون‌های مستطیل و مربع مورداستفاده قرار می‌گیرند. از نظر اقتصادی این نوع ستون‌ها، مقرون‌به‌صرفه هستند، ساخت آن‌ها به دلیل آرماتور آسان و نصب درب راحت‌تر است.

2.3. ستون‌گذاری دایره‌ای

برای ایجاد امکان ارتقای ارتفاع ساختمان‌ها و به‌منظور زیباسازی ساختمان از ستون‌های دایره‌ای استفاده می‌شود و بیشتر در شمع‌بندی کاربرد دارد. در این جا لازم است به این نکته مهم اشاره کنیم که ستون مدور مقاومت خمشی بیشتری نسبت به ستون مستطیل و مربع دارد. به دلیل مقاومت بالا برای ساخت پل مورداستفاده قرار می‌گیرد.

3.3. ستون‌گذاری شکل L

برای ساخت دیوارهای مرزی، ساخت پل هوایی و ستون‌های نوع تراشکاری ریل مترو استفاده می‌شود.

4.3. ستون‌گذاری شکل T

در ساخت دیوار و پل کاربرد دارد.

5.3. ستون‌گذاری Y

در ساخت پل هوایی استفاده می‌گردد. ستون‌گذاری بر اساس روش تقویت شامل خاموت دار، مارپیچ، ستون مرکب، ستون گرانشی می‌شود. بر اساس نوع بارگذاری دسته‌بندی ستون سازه شامل ستون بارگذاری شده محوری و ستون تک‌محوری با بارگذاری خارج از مرکز می‌شود. بر اساس نوع مصالح ستون‌گذاری سازه شامل ستون بتنی و فولادی می‌شود.

4. مراحل ستون‌گذاری پلان

باتوجه‌به معماری و سازه‌ای ساختمان، ستون‌گذاری پلان معماری انجام می‌شود. ساده‌ترین روش برای ستون‌گذاری پلان، شبکه‌بندی پلان است که باعث افزایش انعطاف‌پذیری ستون‌گذاری می‌شود. باتوجه‌به معماری و سازه‌ای ساختمان، ستون‌گذاری پلان معماری انجام می‌شود.  مراحل ستون‌گذاری پلان شامل اصول زیر می‌شوند:

1.4. اصل اول

در ابتدای ستون‌گذاری پلان باید به سراغ اتاق پله بروید و در ۴ گوشه آن ۴ ستون قرار دهید. وجود ستون در آسانسور و اطراف پله به‌منظور تحمل و انتقال نیروی شمشیرهای راه‌پله و نیروی تیرها انجام می‌شود.  برای اجرای پاگرد پله‌ها و اتصال تیر نیم‌طبقه به ستون‌ها وجود ستون در آسانسور و پله لازم و ضروری است.

2.4. اصل دوم

در ۴ رأس زمین، ستون‌گذاری باید انجام شود.

3.4. اصل سوم

در گوشه محدوده ساخت و اطراف اتاق پله آسانسور باید به‌صورت منظم الباقی ستون‌ها جاگذاری شود.

4.4. اصل چهارم

ایده‌آل‌ترین فاصله ستون‌ها از ۷ متر و ۴ متر به ترتیب بیشتر و کمتر نباید باشد. اگر کمتر از ۴ متر ستون‌ها کمتر فاصله داشته باشند، باعث زیادشدن تعداد ستون‌های یک پروژه می‌شود و موجب کاهش کیفیت و زیبایی پلان می‌شود. علاوه بر این موجب سنگینی پروژه می‌شود و به چیدمان فضاها و المان‌های معماری آسیب وارد می‌کند. اگر از ۷ متر فاصله ستون‌ها بیشتر باشد، موجب افزایش ابعاد ستون‌ها و تیرها می‌شود که این به نوبه خودش هزینه پروژه را افزایش می‌دهد. در فضاهایی که دید چندانی ندارند؛ مانند کمددیواری و دیوارها ستون‌ها را پنهان کنید.

5.4. اصل پنجم

سعی کنید ستون‌ها را بافاصله نسبتاً مساوی و به شکل منظم در پلان قرار دهید تا عملکرد سازه‌ای پروژه بهبود پیدا کند.

6.4. اصل ششم

در تمامی طبقات جانمایی ستون‌ها را چک کنید تا به پلان طبقات ستون‌گذاری آسیبی نرساند.   به‌عنوان نمونه، در وسط حمام، اتاق‌خواب و غیره ستون قرار ندهید.

7.4. اصل هفتم

در پلان پارکینگ ستون‌گذاری را برسی کنید که مانع حرکت اتومبیل‌ها نشود. فضای پرت و بلا ایجاد نشود و همچنین درون دیوارها ستون‌ها را مخفی کنید. در وسط آسانسور، اتاق پله، رمپ و غیره ستون را قرار ندهید.

بتن پلیمری یکی از انواع گوناگون بتن‌هاست که در صنعت ساخت‌وساز مورداستفاده قرار می‌گیرد و کاربردهای زیادی نیز دارد.

5. نحوه ستون‌گذاری پلان‌های مختلف

در قسمت انتهایی این مقاله قصد داریم نحوه ستون‌گذاری پلان‌های مختلف (منحنی، مستطیل و…) را بررسی کنیم.

بر روی نقاط برخورد المان‌های سازه‌ای داخل و گوشه‌های ساختمان پلان‌ها به شکل مربع یا مستطیل هستند. برای آکس‌بندی پلان و گریدبندی پلان در ستون‌گذاری پلان‌های مربع یا مستطیل در المان‌های سازه‌ای اصلی و در امتداد گوشه‌ها می‌توان خطوط افقی و عمودی مستقیم ایجاد کرد.

یکی از انواع پلان‌های منظم، پلان دایره‌ای است به‌منظور ستون‌گذاری و گریدبندی این نوع پلان‌ها باتوجه‌به کاربری موردنظر فضا و محدوده مجاز دهانه درون دایره اول در فواصل مشخص چندین دایره متحدالمرکز رسم می‌شود. موقعیت ستون‌ها محل برخورد قطرها و دایره‌ها است. قطاع دایره برای فضاهای دایره‌ای داخل ساختمان و قابل‌تعمیم است. وجود فضاهایی با اشکال مختلف دلیلی برای ستون‌گذاری نامنظم و پراکنده نیست.

6. پیکتاژ ستون بتنی چگونه انجام می‌شود؟

پیکتاژ یا پیاده کردن نقشه بر روی زمین، اولین مرحله در اجرای ستون بتنی است. در این مرحله، محدوده اجرای ستون توسط رنگ یا گچ بر روی زمین مشخص می‌شود. دقت علامت‌گذاری، تأثیر زیادی بر روی اجرای صحیح ستون دارد. پیکتاژ ستون شامل دو مرحله زیر است:

• پیاده‌کردن محل قرارگیری ستون بتنی بر روی فونداسیون: پس از علامت‌گذاری محدوده و نقاط مرکزی، حفر ترانشه برای آماده‌سازی محل اجرای ستون بتنی و فونداسیون بادقت بالا انجام می‌گیرد. این مرحله نیازمند نظارت بالا و بررسی مداوم محل حفر ترانشه و اطمینان از مطابقت آن با طرح است. درصورتی‌که پیاده‌سازی ستون بر روی فونداسیون به‌خوبی انجام نگیرد، احتمالاً المان‌های دیگر سازه نیز با خطا ساخته می‌شوند.
• پیاده‌کردن محل قرارگیری ستون بتنی بر روی ستون پایینی: پس از اجرای ستون‌های متصل به فونداسیون و در هنگام بتن‌ریزی دال طبقات بالایی، باید تمهیدات لازم برای مشخص‌کردن محل دقیق ستون‌ها به‌منظور مطابقت راستا و سطح مقطع آن‌ها بر روی یکدیگر در نظر گرفته شود. استفاده از میل‌گردهای انتظار و ایجاد پایه ستون می‌تواند این فرایند را ساده‌تر کند.

7. ابعاد استاندارد ستون بتنی چقدر هستند؟

هیچ ابعاد استانداردی برای اجرای ستون بتنی وجود ندارد؛ چراکه عوامل متعددی نظیر نوع ستون، فاصله بین دو ستون، ابعاد آرماتور طولی، ابعاد آرماتور عرضی، بار مورد انتظار (مقاومت موردنیاز) و نقش ستون در معماری سازه بر روی ابعاد آن تأثیرگذار هستند. ازاین‌رو، باید ابعاد ستون بتنی را باتوجه‌به این پارامترها طراحی کرد و ایمنی آن را مورد تحلیل قرارداد. باتوجه‌به گستردگی استفاده از ستون‌های بتن‌آرمه با سطح مقطع مستطیلی، الزامات طراحی برای ابعاد این ستون‌ها را در این بخش مورد بررسی قرار می‌دهیم.

برای ساختمان‌های یک‌طبقه، در صورت استفاده از بتن با عیار M15 (طرح اختلاط 1:۲:۴)، اجرای ستون بتنی با ابعادی کمتر از 23*23 سانتی‌متر مجاز نیست. البته این ابعاد به عنوان یک معیار حداقلی در نظر گرفته می‌شود. به عنوان مثال، برای ساختمان‌های یک و نیم طبقه در صورت طراحی ابعاد 23*23 سانتی‌متر باید از بتنی با عیار M20 (طرح اختلاط 1:1.5:3) استفاده کرد. اگر در این حالت نیز از بتن M15 استفاده شود، حداقل ابعاد موردنیاز به 23*30 افزایش می‌یابد. جدول زیر، ابعاد پیشنهادی ستون بتنی در ساختمان‌های چند طبقه با اسکلت‌های مختلف را نمایش می‌دهد.

اسکلت	تعداد طبقات	ابعاد (سانتی‌متر)
10 طبقه	۱ تا ۱۰	70*70
20 طبقه	1 تا ۷	75*75
	۸ تا ۱۴	60*60
	۱۵ تا 20	45*45
30 طبقه	۱ تا ۱۰	80*80
	۱۱ تا 20	65*65
	21 تا 30	47*47

8. نکات تکمیلی

1. تعداد محورها به حداقل تعداد برسد. اما این مسئله اصل نیست و بعضاً در فاصله‌ای کوچک مجبور به تعریف چندین محور با فواصل نزدیک هستیم. به این نکته هم توجه کنید که هر چند منعی برای تعریف محورهای مورب نداریم؛ اما بهتر است در پروژه‌های عادی محورها را متعامد و در دو جهت اصلی سازهتعریف کنیم و از تعریف محورهای مورب که بعداً در هنگام مدل‌سازی کامپیوتر علی‌الخصوص برای افراد مبتدی ایجاد مشکل می‌نماید خودداری کنیم. هر چند که این کار ممکن است تعداد محورها را به میزان قابل‌توجهی افزایش دهد.
2. فاصله ستون‌ها از یکدیگر مقداری معقول باشد. توجه کنید که فواصل کم باعث افزایش بی‌مورد ستون‌ها و سنگین‌شدن سازهو ایجاد مزاحمت ستون‌ها برای کاربری‌های معماری و فاصله زیاد آنها از هم باعث بالارفتن سایز تیرها می‌شود. توصیه می‌شود که در حالتی که محدودیت خاصی وجود ندارد فواصل ستون‌ها از یکدیگر بین ۴ تا ۶ متر در نظر گرفته شود.
3. از ستونگذاری در وسط فضاهای معماری و پارکینگ‌ها خودداری شود مگر اینکه برای این موضوع با مهندس معمار مشورت و تأییدیه آن گرفته شود. ستون‌ها بهتر است در داخل دیوارها ترجیحاً در محل تقاطع آنها با هم باشد که بعد از اجرا داخل دیوارها پنهان شوند و از طرف دیگر دیوارها نیز به این ستون‌ها مهار شوند.
4. توصیه اکید می‌شود که از جابه جایی ستون‌ها در پلانهای طبقات خودداری شود. هر چند این مسئله منع آیین نامه ای ندارد اما به هر جهت تا حد امکان باید از آن اجتناب نماییم. جا به جایی ستوندر پلان باعث می‌شود که مجبور به قرار دادن ستون بر روی پل شویم که بار متمرکز منتقل شده به پل باعث بالا رفتن سایز پل به میزان بسیار قابل توجهی می‌شود.
5. ستون‌ها را به‌گونه‌ای قرار دهید که حداقل از دو جهت بتوان به آنها تیر متصل کرد و آنها را مهار کرد. به همین جهت از قراردادن ستون‌های کناری در مجاورت نورگیرها و داکت‌هایی که نمی‌توان از داخل آن تیر عبور داد خودداری
   نمایید.
6. انتخاب موقعیت مناسب برای قرارگیری ستون‌ها که بتواند بارهای سازه را به طور صحیح به زیرین منتقل کند.
7. ابعاد مناسب برای ستون‌ها که بر اساس بارهای محاسبه شده توسط مهندسین معمار ومهندسین سازه مشخص می‌شوند. این ابعاد شامل ضخامت، ارتفاع و عرض ستون‌ها می‌باشد.
8. استفاده از مواد ساختمانی با کیفیت مناسب و با توجه به بارهای محاسبه شده برای ستون‌ها. مثلاً در صورت استفاده از بتن به عنوان جزء اصلی ستون‌ها، باید به مقاومت فشاری بتن و همچنین مقاومت تسلیم و کششی فولاد توخالی استفاده شده درون ستون توجه شود.
9. رعایت اصول طراحی سازه ساختمانی و استفاده از نرم‌افزارهای معماری و سازه‌ای برای محاسبه و طراحی ستون‌ها. در طراحی ستون‌ها باید از ضریب ایمنی مناسب استفاده شود تا در شرایط بارگذاری نامطلوب سازه، ستون‌ها به درستی عمل کنند و حوادث ناگوار نظیر شکستگی و برخورد سازه با خطوط باریک و بلندی‌های طبیعی را جلوگیری کنند.
10. در نهایت، ستون‌ها باید به صورت عمودی و مستقیم بر روی سطح زیرین قرار گیرند و به دقت و با رعایت نکات فنی لازم، با استفاده از تجهیزات و ابزارهای مناسب مونتاژ شوند.
11. همچنین، باید به مقررات مربوط به ایمنی در محل کار توجه کرد و از بهترین و مطمئن‌ترین روش‌های نصب و نگهداری ستون‌ها استفاده کرد تا به دوام و پایداری سازه کمک شود. در صورت عدم رعایت نکات فنی لازم در ستون‌گذاری، ممکن است باعث کاهش مقاومت سازه و حوادث ناگواری نظیر خرابی سازه و زلزله شود؛ بنابراین، برای صحیح ستون‌گذاری در سازه ساختمانی، حتماً باید به نکات مهم و اصول طراحی و نگهداری ستون‌ها توجه کرد و با استفاده از تجربه و دانش فنی، ستون‌ها را به‌صورت درست و مطمئن نصب کرد.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

جهت آشنایی کامل با  “فنون جانمایی ستون‌ها در ساختمان‌های بتنی” به پکیج “دوره جامع متره و برآورد پروژه (دکتر مترور)” در بخش گنجینه فایل وب‌سایت مراجعه فرمایید