اتصال ستون‌ها به صفحه ستون‌ها شاید حساس ترین و مهمترین انواع اتصالات سازه‌ای باشد. تمام بارگذاری که شامل بارهای کف‌های سازه‌ای که به تیرچه‌ها منتقل می‌شود و سپس از تیرچه‌ها به تیرهای اصلی و از آن‌ها به ستون ها، در نهایت به این اتصال می‌رسد. تمام بارهای وارد بر سازه از ستون‌ها به صفحه ستون و از صفحه ستون به فونداسیون که وظیفه انتقال بارهای وارده به زمین را دارد ختم می‌شود.
کاربرد صفحه ستون چیست؟
تنش فشاری مجاز ستون‌های فولادی معمولا در محدوده 898 تا1335 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است در حالی که تنش مجاز وارد بر خاک در حدود 0.5 تا 5 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است و این عدد برای پی بتنی در حدود 50 تا 150 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع است.
صفحه ستون در واقع دو کار مهم را انجام می‌دهد:
- وظیفه انتقال بارهای ستون به فونداسیون را انجام می‌دهد.
- تنش موجود در ستون را به مقداری که در محدوده تنش مجاز برای فونداسیون باشد تقلیل می‌دهد. لذا باید مساحت ورق صفحه ستون به میزانی محاسبه شود که بتواند تنش مجاز برای فونداسیون را محقق کند.
در حقیقت فونداسیون نیز نقش مشابهی را ایفا می‌کند، یعنی تنش‌های وارده بر سازه فونداسیون باید تا مقداری کاهش پیدا کند که در محل اتصال فونداسیون به خاک بستر، تنش وارده در حد تنش مجاز خاک باشد.
طراحی صفحه ستون تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار می‌گیرد، یکی از معیار‌های مهم معیار کنترل تنش‌ها می‌باشد، اینکه طراحی بر اساس چه روشی انجام پذیرد، می‌تواند تغییرات قابل توجهی در طراحی نهایی ایفا کند. دو روش طراحی مرسوم عبارتند از:
- طراحی بر اساس حالت‌های حدی: باید مطمئن شد که صفحه ستون بتواند بحرانی ترین حالت ترکیب بارگذاری به دست آمده از تحلیل که از طریق ستون به آن منتقل می‌شود را به تنش مجاز برای فونداسیون تقلیل دهد.
- طراحی بر اساس تنش‌های مجاز: اتصال ستون به صفحه ستون باید بر اساس مقدار بارگذاری که مقطع ستون را به حالت تسلیم می‌رساند و یا سبب گسیخته شدن بتن موجود در زیر صفحه ستون می‌شود صورت پذیرد. یعنی میزان باربری ستون و فونداسیون اساس محاسبات طراحی می‌باشد.
یکی دیگر از عوامل مهم دخیل در طراحی صفحه ستون، صلب بودن یا انعطاف پذیر بودن صفحه ستون می‌باشد. اگر صفحه ستون صلب باشد:
- سبب توزیع خطی تنش در زیر صفحه ستون می‌شود.
- در این حالت تغییرات کرنش خطی خواهد بود.
- ساده بودن در تحلیل و طراحی.
اما طراحی بر اساس صلب بودن صفحه ستون به شرطی مجاز می‌باشد که موارد لازم برای حصول صلبیت برای صفحه ستون انجام شده باشد. چون اگر بارگذاری بر اساس صلب بودن صفحه ستون انجام شود، ولی ورق صفحه ستون از صلبیت کافی برخوردار نباشد به علت یکنواخت نبودن تنش‌های فشاری وارد بر فونداسیون و سختی ستون، ورق صفحه ستون تغییر شکل می‌دهد و اطراف آن به سمت بالا جمع می‌شود و پس از باز توزیعی تنش‌ها به علت تمرکز تنش در بعضی از نواحی شاهد گسیخته شدن بتن زیر صفحه بتن خواهیم بود.
راه حل‌های تأمین صلبیت ورق‌های صفحه ستون:
1) افزایش ضخامت ورقه‌های صفحه ستون، بطوریکه این ضخامت بتواند تأمین کننده فاصله مناسب برای کاهش تنش وارد از ستون و منتقل شدن به فونداسیون باشد. اما افزایش ضخامت ورق‌های صفحه ستون دارای محدودیت به علت‌های زیر می‌باشد:
- ورق‌های صفحه ستون با ضخامت‌های بالا به سادگی تهیه نمی‌شود.
- از لحاظ اجرایی با محدودیت‌های مواجه می‌باشد.
- توجیه اقتصادی ندارد.
استفاده از ورق‌های عمود بر ورق صفحه ستون به عنوان ورق‌های تقویتی که معمولا در امتداد بال‌های ستون و برای تقویت بیشتر در فاصله بین بال‌ها قرار می‌گیرد. این ورق‌های تقویتی با جوش گوشه به صفحه ستون و در صورت امکان از جوش نفوذی و در غیر این صورت از جوش گوشه به ستون متصل می‌شوند. این ورق‌ها سبب می‌شوند که بارهای وارده از ستون قبل از رسیدن به صفحه ستون پخش شود و در سطحی وسیع تر توزیع شود، این امر سبب انتقال تنشی حتی کمتر از تنش مجاز فشاری بتن برای فونداسیون می‌شود.
روش اجرای صفحه ستون:
باید حداقل تعداد چهار عدد میل مهاری با قطر حداقل 20 میلیمتر برای هر ستون در محل مشخص شده برای ستون روی بتن فونداسیون کار گذاشته شود. ورق‌های صفحه ستون که از قبل در چهار گوشه آن ها (در صورتی که از چهار میل مهاری برای ستون گذاری استفاده شده باشد) سوراخ‌های مناسب برای قطر میل مهاری و فاصله بین آن‌ها تعبیه شده است باید در جای خود ثابت و تنظیم شوند. 10 الی 15 سانتیمتر انتهای میل مهارها دنده می‌شود. می‌توان قبل از ثابت کردن صفحه ستون پیچ‌هایی در زیر صفحه ستون روی میل مهارها قرار داد و بعدا صفحه ستون را در محل ثابت کرد و در انتها مهره‌ها را بر میل مهارها بسته تا صفحه ستون فیکس شود. پیچ‌های زیر برای تنظیم و گونیا کردن صفحه ستون بسیار کاربردی می‌باشند.
بعد از آماده شدن صفحه ستون، ستون توسط نبشی‌های نگه دارنده یا ورق‌های اتصال در محل مشخص خود به صفحه ستون متصل می‌شوند.
یک روش دیگر برای نصب صفحه ستون متصل کردن صفحه ستون به ستون در کارخانه بواسطه جوش نفوذی کامل است، که به محل کارگاه حمل می‌شود و روی میل مهارها که به میل گرد‌های انتظار معروف هستند نصب می‌گردد.
در صورت استفاده از ورق‌های تقویتی در صفحه ستون باید توجه داشت که ارتفاع این ورق‌ها مشکلی در کف سازی تمام شده ایجاد نکند.
