آشنایی با ستون فلزی و انواع آن

فهرست مقاله

ساختمانات و سازه‌ها، به عنوان عناصر پیچیده‌ای از ترکیبات مختلف، از زیرساخت‌ها و قطعات متعددی تشکیل شده‌اند. از این رو، استاندارد بودن هر قطعه و جزئی از این سازه‌ها در ایمنی و پایداری ساختمان بسیار حائز اهمیت است.

ستون‌ها، به عنوان یکی از اجزای بنیادین هر سازه، نقش بسیار مهمی در ایمنی و استحکام آنها دارند. این ستون‌ها از جنس‌ها و مواد گوناگونی ساخته می‌شوند، از جمله فلزات، بتن، و چوب. اما از بین این‌ها، ستون‌های فلزی به دلیل ویژگی‌هایی همچون قدرت بالا، انعطاف‌پذیری، و مقاومت در برابر شرایط محیطی، بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند.

این ستون‌های فلزی، که معمولاً از فولاد ساخته می‌شوند، در انواع مختلفی طراحی و استفاده می‌شوند. از جمله این انواع می‌توان به ستون‌های تک‌تیره، دوتیره، مستطیلی، گرد، و موارد مشابه اشاره کرد. هر یک از این انواع ستون‌ها، بر اساس نیازهای سازه و ساختار مورد نظر، انتخاب و استفاده می‌شوند.

با این توضیحات، ما قصد داریم تا در ادامه، به بررسی انواع ستون‌های فلزی و کاربردهای آنها در صنعت ساخت و ساز بپردازیم. همراه ما باشید تا با این جزئیات آشنا شوید.

ستون فلزی چیست؟

ستون‌های فلزی از جمله اجزای حیاتی و اساسی هر ساختمان هستند که در طول تاریخ به طور مداوم مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این استفاده پراکنده از ستون‌های فلزی به دلیل اهمیت بسیار بالای ایمنی و استحکام آنها در ساختمان‌هاست. همان‌طور که در قسمت قبل بیان شد، ستون‌ها به عنوان بخشی اساسی از هر سازه محسوب می‌شوند.

یک نکته جالب درباره ستون‌ها این است که تمامی آن‌ها به نوعی از جنس فلزی هستند؛ زیرا بدون حضور یک بخش فلزی در این قسمت از ساختمان، خطر ریزش و فروپاشی آن بسیار بالاست. به عبارت دیگر، فلزات با ویژگی‌های مکانیکی خود، ایمنی و پایداری بیشتری را به ساختمان‌ها اعطا می‌کنند.

با توجه به نیازهای مختلف در پروژه‌های ساختمانی و صنعتی، انتخاب مواد مناسب برای ساخت ستون‌ها از اهمیت چشمگیری برخوردار است. مواد فلزی از جمله گزینه‌های اصلی هستند که به دلیل ویژگی‌های فنی و عملکردی خود، در این زمینه بسیار مورد توجه قرار می‌گیرند. از جمله این مواد می‌توان به میلگرد، تیرآهن، و لوله اشاره کرد که هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

قبل از هر چیز، بررسی دقیق و مطالعه‌ی کامل در مورد قیمت و ویژگی‌های فنی این مواد امری ضروری است. این بررسی به انتخاب صحیح مواد و همچنین به برنامه‌ریزی دقیق در طراحی و ساخت ستون‌ها کمک می‌کند. این مرحله از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا استفاده از مواد نامناسب یا عدم در نظر گرفتن نیازهای پروژه می‌تواند عواقب جدی برای پایداری و ایمنی ستون‌ها داشته باشد.

در ساختار ستون‌ها، استفاده از این مواد فلزی به دلیل ویژگی‌های خاص خود، باعث می‌شود که ستون‌های حاصل از آن‌ها نسبت به سایر انواع ستون‌ها، انعطاف‌پذیرتر و قوی‌تر باشند. به عنوان مثال، میلگرد به دلیل استحکام و انعطافی که دارد، مناسب برای استفاده در ساخت ستون‌هایی است که نیاز به تحمل فشار و وزن زیاد دارند، در حالی که تیرآهن به دلیل شکل هندسی خود، مناسب برای ستون‌هایی است که نیاز به مقاومت در برابر خمش دارند.

با این وجود، انتخاب مواد مناسب باید با توجه به نیازهای خاص هر پروژه و همچنین با توجه به محیط و شرایط عملیاتی انجام شود تا بهترین عملکرد و ایمنی در طول عمر مفید ستون‌ها تضمین شود.

انواع ستون فلزی

ستون‌های فلزی به عنوان یکی از مؤلفه‌های اساسی ساختمان‌ها و سازه‌های صنعتی، به دلیل کاربردهای بسیار متنوعی که دارند، به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند. این تقسیم‌بندی بر اساس ویژگی‌های مختلفی از جمله سطح مقطع، ابعاد، نسبت لاغری و نوع بارگذاری انجام می‌شود.

گروه اول ستون‌هایی هستند که ابعاد و سطح مقطع آن‌ها به‌طور مستقیم تحت بارگذاری تأثیرگذار است. این انواع ستون‌ها معمولاً در ساختمان‌های با ارتفاع بالا یا در سازه‌هایی که نیاز به مقاومت بیشتری دارند، استفاده می‌شوند.

گروه دوم شامل ستون‌هایی است که نسبت لاغری آن‌ها به‌طور مستقیم بر عملکرد آن‌ها تأثیر می‌گذارد. این نسبت لاغری بیان‌گر نسبت ارتفاع به عرض یا قطر ستون است و برای تعیین استحکام و استقرار ستون اهمیت دارد.

گروه سوم شامل ستون‌هایی است که نوع بارگذاری آن‌ها می‌تواند تأثیر زیادی بر عملکرد و پایداری آن‌ها داشته باشد. بارگذاری‌ها می‌توانند شامل بارهای استاتیکی یا دینامیکی باشند که در طول عمر مفید ستون‌ها به آن‌ها اعمال می‌شوند.

در این میان، با بررسی هر یک از این گروه‌ها و تعریف انواع مختلف ستون‌های مربوط به هر دسته، می‌توان بهترین گزینه‌های مطابق با نیازها و شرایط مختلف پروژه‌ها را انتخاب کرد.

انواع ستون فلزی در گروه سطح مقطع

انواع مختلفی از ستون فلزی بر اساس نوع سطح مقطع ساخته می‌شوند که در سازه‌های متفاوت به کار می‌روند. در ادامه انواع آن را توضیح می‌دهیم.

ستون فلزی چهارگوش

ستون‌های چهارگوش به دلیل اجرای آسان و طراحی ساده، از زمان‌های قدیمی تا به امروز در صنعت ساخت‌و‌ساز مورد استفاده قرار گرفته‌اند و از محبوبیت بالایی برخوردارند. این نوع ستون‌ها به‌طور معمول در ساختمان‌هایی با شکل چهارچوبی مانند سوله‌ها، انبارها و ساختمان‌های چهارگوش استفاده می‌شوند.

یک نکته حائز اهمیت این است که برای اجرای ستون‌های چهارگوش، طرح اولیه‌ی آن‌ها باید با دقت در نقشه‌های اسکلت فلزی با اندازه‌های دقیق محاسبه شده باشد؛ در غیر این صورت، این ممکن است منجر به کاستی در ایمنی و پایداری کلی سازه شود.

ستون فلزی دایره‌ای

ستون‌های دایره‌ای به دلیل مزایایی که در مقایسه با ستون‌های چهارگوش دارند، از جایگاه ویژه‌ای در صنعت ساختمان‌سازی برخوردارند. یکی از مهمترین این مزایا، مقاومت بالاتر آن‌ها در برابر خمش است که به دلیل استفاده از بیشتر از چهار میلگرد طولی در داخل ستون به وجود می‌آید. این موضوع باعث می‌شود که ستون‌های دایره‌ای به خوبی توانایی تحمل فشارهای خمشی را داشته باشند و در برابر نیروهای خمشی مقاومت بیشتری نسبت به ستون‌های چهارگوش ارائه دهند.

ستون‌های دایره‌ای فلزی معمولاً از قوطی و پروفیل با اندازه‌ها و ضخامت‌های مختلف تولید می‌شوند. این انواع ستون‌ها به دلیل شکل گرد خود، می‌توانند بارهای خمشی را به‌طور مؤثری توزیع کرده و به سازه‌ها استحکام و پایداری بیشتری بخشند. علاوه بر این، از آنجا که ستون‌های دایره‌ای دارای لبه‌های گرد هستند، این نوع ستون‌ها معمولاً به‌منظور افزایش زیبایی ساختمان و کاهش لبه‌های تیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. این امر به‌ویژه در محیط‌هایی که ایمنی و استحکام بالای ساختمان از اهمیت زیادی برخوردار است، حائز اهمیت است.

ستون فلزی L شکل

روش ساخت و شکل‌دهی به ستون‌های دایره‌ای در واقع بسیار به ستون‌های چهارگوش فلزی شبیه است. این نوع ستون‌ها به دلیل مقاومت بالا و قابلیت تحمل فشارهای زیاد، به گزینه‌ای بسیار محبوب در ساخت سازه‌ها و ساختمان‌های سنگین تبدیل شده‌اند. معمولاً طراحان ساختمان این نوع ستون را در گوشه‌های دیواره‌های مرزی قرار می‌دهند، زیرا این بخش‌ها به دلیل ویژگی‌های محیطی و مکانیکی خود، نیاز به استحکام و پایداری بیشتری دارند. از این رو، استفاده از ستون‌های دایره‌ای در این قسمت‌ها می‌تواند به تقویت و تثبیت سازه‌ها کمک کند و امنیت و پایداری آن‌ها را افزایش دهد.

ستون فلزی T شکل

در فرآیند طراحی و ساخت ستون‌های فلزی چهارگوش و ستون‌های T شکل، از موادی همچون تیرآهن، میلگرد و نبشی با ابعاد و اندازه‌های مختلف استفاده می‌شود. اما علاوه بر این تشابهات، دو نوع ستون مذکور تفاوت‌هایی در کاربردهای خود دارند که می‌تواند تأثیر بسزایی در انتخاب و استفاده از آن‌ها داشته باشد.

ستون‌های T شکل معمولاً در ساخت پل‌ها، تونل‌ها و سازه‌های مشابه به‌کار می‌روند. این نوع ستون‌ها به دلیل ویژگی‌ها و خصوصیات خاصی که دارند، مانند قابلیت انتقال بارهای عمودی و افقی در اثر وزن و نیروی بارگذاری، با شرایط ساختمانی این نوع سازه‌ها هماهنگی بیشتری دارند. به عبارت دیگر، ستون‌های T شکل به دلیل قابلیت آن‌ها در انتقال بارهای فشاری و خمشی، در سازه‌هایی که نیاز به مقاومت و استحکام بالا در برابر نیروهای عمودی و افقی دارند، بیشتر به‌کار می‌روند.

ستون فلزی V شکل

این نوع ستون فلزی، نسبت به سایر ستون‌های فلزی دارای تفاوت‌های چشمگیری در طراحی و ساخت است که باعث می‌شود استفاده از آن در پروژه‌ها به میزان کمتری شایع باشد. عموماً، این نوع ستون فلزی در شرایط و مکان‌های خاصی استفاده می‌شود؛ به عنوان مثال، در ساختمان‌ها یا پروژه‌هایی که نیاز به ستون‌های با ابعاد یا شکل‌های خاص دارند.

برای ساخت این ستون، ابتدا تیرآهن به شکل مثلثی خم می‌شود و به شکل V درآورده می‌شود. سپس، با استفاده از روش‌های خاص و فنی، سعی می‌شود این ستون را به یک ستون فلزی ثابت و محکم تبدیل کرد. این فرآیند شامل استفاده از تکنیک‌های پیشرفته و اجرای دقیق برای اطمینان از استحکام و پایداری نهایی ستون است. این روش‌های خاص می‌توانند شامل فرآیندهای حرارتی، نورد، و یا جوشکاری باشند که همگی به ایجاد یک ستون فلزی با عملکرد بالا کمک می‌کنند.

ستون فلزی ۶ ضلعی

ستون فلزی Y شکل

ستون‌های Y شکل انواع مختلفی دارند که شامل مدل‌های ترکیبی، یکپارچه و منحنی می‌شوند. ستون‌های ترکیبی با اتصال ستون‌های ساده و شکل V ساخته می‌شوند، در حالی که نوع یکپارچه به صورت پیش‌ساخته در کارخانه تولید می‌شود. این نوع ستون به دلیل ساختار پیش‌ساخته‌اش، مقاومت بیشتری در برابر لرزش دارد و به خوبی در سازه‌هایی مانند پل‌های معلق مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، ستون‌های منحنی به دلیل انحنای موجود در لبه‌ها، قابلیت تحمل بارهای سنگین را دارند و برای سازه‌هایی که نیاز به استحکام و پایداری بالا دارند، مناسب هستند.

ستون‌های فلزی بر اساس اندازه و نسبت لاغری

ستون‌های فلزی گوناگونی وجود دارند که نه تنها بر اساس نوع مواد ساخته شده و کاربری، بلکه از نظر اندازه و ابعاد نیز تفاوت‌های زیادی دارند. ستون‌های بسیار بلند یا بسیار کوتاه بیشتر از حد استاندارد خارج می‌شوند و استفاده از آن‌ها در سازه‌ها از منظر ایمنی توصیه نمی‌شود. برای محاسبه دقیق نسبت طول به ضخامت، ابعاد ستون باید با دقت اندازه‌گیری شوند و بر اساس استانداردهای بین‌المللی، این نسبت باید حداقل ۱۲ باشد.

در ادامه، به بررسی دو دسته اصلی از ستون‌ها، یعنی ستون‌های بلند و کوتاه، می‌پردازیم:

ستون فلزی بلند:
وقتی نسبت طول موثر به ضخامت جانبی از مقدار ۱۲ بیشتر است، ستون در دسته بلند قرار می‌گیرد. این ستون‌ها از نظر ایمنی مطلوبی برخوردار نیستند و حتی با فشار یا ضربه کمتر هم ممکن است خراب شوند.

ستون فلزی کوتاه:
در مقابل، وقتی نسبت طول به ضخامت کمتر از ۱۲ است، ستون به عنوان کوتاه شناخته می‌شود. در این حالت، هرگونه فشار یا لرزش، ممکن است باعث خمیدگی ستون شود و بهتر است از آن از نظر ایمنی صرف‌نظر شود. به همین دلیل، اهمیت و رعایت نسبت طول به ضخامت در طراحی و ساخت ستون‌های فلزی بسیار حیاتی است.

انواع ستون فلزی بر اساس نوع بارگذاری

در این زمینه، ستون‌ها بر اساس بارهایی که بر آن‌ها وارد می‌شود، مورد بررسی قرار می‌گیرند.

ستون محوری:
ستون فلزی محوری، آن نوع ستون است که بارهای عمودی سازه به صورت مستقیم بر مرکز آن اعمال می‌شود. این نوع ستون اغلب برای مقاومت به‌درستی در مقابل بارهای سازه مناسب نیست و ایمنی آن به شدت در معرض خطر قرار می‌گیرد. به همین دلیل، کاربردهای این نوع ستون در صنعت ساختمانی معمولاً کمتر است و بیشتر در ساختمان‌های چند طبقه با بارهای متقارن از هر طرف مشاهده می‌شود.

ستون با بار خارج از محور:
ستونی که برای لبه‌های سازه استفاده می‌شود و تنها از یک طرف با تیرآهن محکم می‌شود، به عنوان ستون با بار خارج از محور شناخته می‌شود. در این نوع ستون، فشار سازه بر محورهای X و Y اعمال می‌شود. اگر بار و فشار به هر دو محور منتقل شود، آن ستون دو محوره است و اگر فقط به یک محور منتقل شود، ستون تک محوره است. در هر دو حالت، فشار سازه بر مرکز ثقل نیست و به همین دلیل به آن، ستون با بار خارج از محور مشهور است.

علاوه بر این، این مقاله به بررسی 5 مزیت مهم ساخت اسکلت فلزی می‌پردازد. امیدوارم این مطلب برای شما مفید بوده باشد. لطفاً نظرات و پیشنهادات خود را در بخش دیدگاه‌ها با ما در میان به اشتراک بگذارید.

محصولات مرتبط به این مقاله: