نحوه اجرای ستون بتنی – اجزا، انواع و مراحل اجرا – به زبان ساده

ستون، یکی از مهم‌ترین اجزای سازه‌های بتنی است. اجرای ستون بتنی طی مراحل پیکتاژ، آرماتوربندی، قالب‌بندی، بتن‌ریزی، باز کردن قالب و پرداخت صورت می‌گیرد. در این مقاله، به معرفی اجزا، انواع، مراحل اجرا و الزامات طراحی ستون‌های بتنی می‌پردازیم.

ستون چیست؟

ستون، یکی از عضوهای اصلی سازه است که وظیفه انتقال بارهای محوری فشاری از روسازه (تیر و دال) به زیرسازه (فونداسیون) را برعهده دارد. ستون به عنوان یک عضو فشاری در نظر گرفته می‌شود.

به علاوه، به دلیل رفتار مشابه عضوهای فشاری، به اکثر آن‌ها ستون می‌گویند. با وجود اینکه وظیفه اصلی ستون تحمل بارهای فشاری است، وزن برف، باد و دیگر بارهای جانبی نیز در طراحی آن در نظر گرفته می‌شوند.

به منظور ساخت ستون می‌توان از موادی مانند فولاد، بتن، چوب، سنگ، آجر و مواد کامپوزیتی استفاده کرد. امروزه به دلیل گسترش زیاد بتن در ساخت سازه‌های مختلف، مدل‌سازی، تحلیل، طراحی و اجرای ستون بتنی به یکی از حوزه‌های فعال مهندسی سازه تبدیل شده است.

ستون بتنی چیست؟

بتن، یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است که بخش عمده اسکلت یا المان‌های اصلی سازه‌های بتنی نظیر تیر، دال و ستون را تشکیل می‌دهد. ستون بتنی، وظیفه تحمل و انتقال بارهای فشاری در سازه‌های بتنی را بر عهده دارد. اکثر ستون‌های بتنی با استفاده از بتن مسلح ساخته می‌شوند.

در ساخت ستون‌های بتنی می‌توان از انواع بتن نظیر معمولی، مسلح، الیافی و غیره به همراه افزودنی‌های مختلف استفاده کرد. شرایط بارگذاری و محیطی، از مهم‌ترین عوامل تاثیرگذار در انتخاب نوع بتن و افزودنی مورد استفاده برای اجرای ستون هستند. به طور کلی، بتن مسلح یا بتن آرمه را می‌توان به عنوان رایج‌ترین مصالح مورد استفاده در سازه‌های بتنی در نظر گرفت.

بتن، ماده‌ای با مقاومت فشاری و سختی بالا است. با این وجود، مقاومت کششی پایین را می‌توان به عنوان نقطه ضعف این ماده در نظر گرفت. به منظور برطرف کردن این مشکل، عضوهای سازه‌های بتنی با ترکیب میلگردهای فولادی یا الیاف تقویت‌کننده ساخته می‌شوند. استفاده از این مواد، مقاومت کششی بتن را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد.

اجزای ستون بتنی چه هستند؟

ستون‌های بتنی معمولا دارای ساختاری ساده هستند. با این وجود، نوع سازه (ساختمان، پل، سوله)، محل اجرا (فونداسیون، طبقات بالایی، اطراف سازه) و عضوهای مجاور (دال، دیوار، تیر) بر روی ساختار ستون تاثیر می‌گذارند. از مهمترین اجزای ستون بتنی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• «سرستون» (Capital): بخش بالایی ستون است که بارهای اعمال شده از روسازه را به طور مستقیم تحمل می‌کند. سرستون معمولا در ستون‌های نگهدارنده دال‌های تخت به همراه کتیبه یا بدون کتیبه ساخته می‌شود.
• «کتبیه» (Drop Panel): یک بخش مستطیلی شکل بین سرستون و دال بتنی است که با توزیع بهتر بارهای اعمال شده، از برش و گسیختگی دال جلوگیری می‌کند. کتیبه معمولا از سرستون بزرگ‌تر است.
• «پایه ستون» (Pedestal): بخش پایینی ستون است که از اجزای دیگر ستون نگهداری می‌کند. در صورت استفاده از پایه ستون می‌توان ضخامت فونداسیون را کاهش داد.
• «بدنه» (Shaft): بخش بلند و باریک ستون است که بین پایه و سرستون قرار دارد. در برخی از موارد، ضخامت بخش بالایی و یا پایینی بدنه با نزدیک شدن به سقف یا کف افزایش می‌یابد. این کار به منظور بهبود عملکرد بهتر ستون در انتقال بار و یا بهبود ظاهر سازه انجام می‌گیرد.
• «میلگرد» (Reinforcement Bar): اکثر ستون‌های بتنی از آرماتورهای طولی و عرضی تشکیل می‌شوند. آرماتورها، علاوه بر تقویت مقاومت کششی بتن، امکان اتصال عضوهای دیگر مانند فونداسیون، دال، تیر و دیوار به ستون را فراهم می‌کنند.
• «براکت» (Bracket): بخش بیرون زده ستون‌های بیرونی (روی محیط خارجی) سازه است که وظیفه نگهداری از تیر را برعهده دارد. براکت ستون برای مقاصد تزئینی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روش های اجرای ستون بتنی کدام هستند؟

ستون‌های بتنی و دیگر عضوهای مورد استفاده در سازه‌های بتنی، معمولا به روش پیش ساخته یا برجا اجرا می‌شوند. در روش پیش‌ساخته، ساخت ستون در کارخانه صورت می‌گیرد. در مرحله بعد، با انتقال ستون پیش ساخته به محل پروژه، عضوهای بتنی دیگر به آن متصل می‌شوند. ارتفاع ستون‌های پیش ساخته معمولا معادل ارتفاع یک یا دو طبقه از ساختمان است. استفاده از روش پیش ساخته برای اجرای ستون بتنی سازه‌های متوسط و بزرگ، سرعت ساخت سازه را افزایش و هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد. به علاوه، کیفیت عضوهای ساخته شده توسط این روش بسیار بالا است.

در اجرای ستون بتنی به روش برجا، تمام مراحل ساخت در محل پروژه انجام می‌شود. در این مقاله، تمرکز ما بر روی مراحل و الزامات اجرای ستون بتنی با استفاده از روش برجا است. به منظور آشنایی و درک بهتر هر یک از مراحل این روش، ابتدا باید با انواع ستون‌های بتنی آشنا شوید.

انواع ستون بتنی کدام هستند؟

ستون‌های بتنی دارای انواع متعددی هستند. معیارهای مختلفی برای تقسیم‌بندی انواع ستون بتنی وجود دارد که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به روش ساخت (برجا یا پیش‌ساخته)، شکل (مستطیلی، دایره‌ای، قوسی)، نوع آرماتور مورد استفاده (تنگ‌دار، دورپیچ‌دار، کامپوزیت)، نوع بارگذاری (محوری، خارج از محور) و ضریب لاغری (بلند و کوتاه) اشاره کرد. توجه داشته باشید که جزئیات اجرای ستون بتنی با توجه به نوع آن مشخص می‌شود. در ادامه به معرفی انواع ستون بتنی بر اساس معیارهای مختلف می‌پردازیم.

انواع ستون بتنی بر اساس شکل کدام هستند؟

ستون‌های بتنی بر اساس شکل سطح مقطع به انواع مستطیلی/مربعی، دایره‌ای، L شکل، T شکل، V شکل، شش ضلعی، قوسی، Y شکل و Y شکل قوسی تقسیم می‌شوند. مقاطع مستطیلی را می‌توان به عنوان متداول‌ترین مقاطع در اجرای ستون بتنی در نظر گرفت. شکل مقطع، پارامتر بسیار مهمی در مرحله قالب‌بندی است. هرچه شکل مقطع ستون پیچیده‌تر باشد، قالب‌بندی آن و نیاز به نیروی کار ماهر نیز بیشتر خواهد بود.

ستون بتنی مستطیلی چه کاربردی دارد؟

ستون‌های بتنی با مقطع مستطیلی یا مربعی اغلب در ساختمان‌هایی با فضاهای چهارضلعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. قالب‌بندی و اجرای ستون بتنی مستطیلی بسیار ساده‌تر از موارد دیگر است. به طور کلی، مقاطع مستطیلی به دلیل ساختار ساده، سرعت اجرای بالا و استحکام خوب، گزینه مناسب و مقرون به صرفه‌ای برای ساخت ستون‌ هستند.

ستون بتنی دایره ای چه کاربردی دارد؟

ستون‌های بتنی با مقطع دایره‌ای، معمولا در شمع‌کوبی‌ها و ساخت سازه‌هایی با طبقات بلند مورد استفاده قرار می‌گیرند. از کاربردهای ستون‌های دایره‌ای می‌توان به ساخت فضای بیرونی مسقف، سالن‌های نمایش و خروجی اضطراری با سطح مقطع بزرگ اشاره کرد. این ستون‌ها در ساخت پایه‌های پل نیز به کار می‌روند. علاوه بر این کاربردها، اجرای ستون بتنی دایره‌ای با پرداخت ویژه یا شیارهای مخصوص، ظاهر زیبایی را برای سازه فراهم می‌کند.

ستون بتنی L شکل چه کاربردی دارد؟

ستون‌های بتنی با مقطع L شکل معمولا در گوشه‌های دیوارهای مرزی سازه به کار می‌روند. ویژگی این ستون‌ها مانند ستون‌های مستطیلی/مربعی است. ستون‌های L شکل به ندرت در سازه‌های بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ستون بتنی T شکل چه کاربردی دارد؟

ستون‌های بتنی با مقطع T شکل، با توجه به الزامات طراحی و در سازه‌هایی نظیر پل ساخته می‌شوند. ویژگی این ستون‌ها مشابه ستون‌های مستطیلی/مربعی است.

ستون بتنی V شکل چه کاربردی دارد؟

ستون‌های بتنی با مقطع V شکل معمولا در فضاهای چند ضلعی (گوشه‌هایی با زاویه حاده) مورد استفاده قرار می‌گیرند. ساخت این نوع ستون‌ها نیازمند بتن‌ریزی بیشتری نسبت به انواع دیگر است.

ستون بتنی شش ضلعی چه کاربردی دارد؟

ستون‌های بتنی با مقطع شش ضلعی، نوعی از ستون‌های سفارشی با ظاهر منحصر به فرد هستند. این ستون‌ها معمولا برای نگهداری از سقف‌های بلند در سازه‌هایی نظیر سالن نمایش، سینما، ایوان‌های بزرگ و غیره به کار می‌روند.

ستون منحنی شکل چه کاربردی دارد؟

ستون‌های بتنی با مقطع منحنی شکل در سازه‌هایی با دیوارهای منحنی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اجرای ستون بتنی منحنی در شرایطی که امکان ساخت انواع دیگر ستون فراهم نباشد صورت می‌گیرد. قالب‌بندی این ستون‌ها نسبت به مقاطع دیگر دشوارتر است.

ستون بتنی Y شکل و ستون بتنی Y شکل قوسی چه کاربردی دارند؟

ستون‌های بتنی با مقطع Y شکل اغلب برای ساخت پایه‌های پل یا روگذر اجرا می‌شوند. در صورتی که ترافیک روی این سازه‌ها زیاد باشد، لبه‌های بالایی ستون را به صورت قوسی می‌سازند تا ظرفیت باربری عضو فشاری افزایش پیدا کند.

انواع ستون بتنی بر اساس نوع میلگرد مورد استفاده کدام هستند؟

در هنگام اجرای ستون بتنی معمولا انواع مختلفی از میلگردها و آرماتورهای مختلفی نظیر آرماتور طولی، تنگ، دورپیچ، آرماتور انتظار، خاموت و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. با توجه به نحوه بستن آرماتورهای طولی، ستون‌های بتنی به سه نوع تنگ دار، دورپیچ دار و کامپوزیت تقسیم‌بندی می‌شود.

• ستون بتنی تنگ دار: در این ستون، آرماتورهای اصلی (طولی) توسط چندین تنگ (آرماتور عرضی) در فاصله نزدیک به هم بسته می‌شوند.
• ستون بتنی دورپیچ دار: در این ستون، آرماتورهای عرضی از نوع دورپیچ یا اصطلاحا اسپیرال هستند.
• ستون بتنی کامپوزیت: در این ستون، تیرآهن‌ها یا لوله‌های دارای/بدون میلگرد طولی نقش آرماتورهای اصلی را بازی می‌کنند.

انواع ستون بتنی بر اساس بارگذاری کدام هستند؟

ستون‌های بتنی معمولا تحت بارگذاری فشاری قرار می‌گیرند. با این وجود، محل اعمال بار بر روی سطح مقطع تمام ستون‌های بتنی مشابه یکدیگر نیست. بر این اساس، ستون‌های بتنی به دو نوع ستون‌های تحت بار محوری و خارج از محور تقسیم‌بندی می‌شوند.

• ستون بتنی تحت بار محوری: در این ستون، محور اعمال نیروی فشاری بر روی مرکز جرم سطح مقطع قرار دارد. در واقع، برآیند بار فشاری بر روی مرکز هندسی مقطع ستون اعمال می‌شود.
• ستون بتنی تحت بار خارج از محور: در این ستون، محور اعمال نیروی فشاری بر روی مرکز جرم سطح مقطع قرار نمی‌گیرد. در این شرایط، دو حالت اصلی وجود دارد.
  • بار تک محوری: بار فقط در یکی از جهت‌های عمودی یا افقی بر مقطع ستون اعمال می‌شود.
  • بار دو محوری: اعمال بار از هر دو جهت بر روی ستون صورت می‌گیرد.

انواع ستون بتنی بر اساس لاغری کدام هستند؟

یکی دیگر از معیارهای تقسیم‌بندی ستون بتنی، ضریب لاغری آن است. ضریب لاغری در ستون بتن آرمه، نسبت بین طول موثر (طول بدنه بدون سرستون و کتیبه) به حداقل بعد جانبی است. این ضریب، توانایی ستون بتنی در تحمل کمانش را نمایش می‌دهد. مقدار ضریب لاغری از تقسیم طول ستون به شعاع ژیراسیون به دست می‌آید. بر این اساس، ستون‌های بتنی به دو نوع کوتاه و بلند تقسیم می‌شوند:

• ستون بتنی کوتاه: نسبت طول موثر به حداقل بعد سطح مقطع ستون کمتر از 12 است. ستون کوتاه در اثر فشار خالص می‌شکند.
• ستون بتنی بلند: نبست طول موثر به حداقل بعد سطح مقطع ستون بیشتر از 12 است. ستون بلند در اثر خمش یا کمانش می‌شکند.

در رابطه با ویژگی‌های طراحی عضوهای مختلف سازه‌های بتن آرمه نظیر تیر، ستون و دال، یک فیلم آموزشی جامع در مجموعه فرادرس تهیه شده است که می‌توانند شما را با مفاهیم مرتبط با این حوزه آشنا کند. لینک این فیلم در ادامه آورده شده است.

• برای مشاهده فیلم آموزش طراحی سازه‌های بتن آرمه + اینجا کلیک کنید.

مراحل اجرای ستون بتنی چه هستند؟

اجرای ستون بتنی معمولا طی شش مرحله شامل پیکتاژ یا پیاده کردن نقشه بر روی زمین، آرماتوربندی، قالب‌بندی، بتن‌ریزی (جانمایی، پرداخت اولیه، عمل آوری)، باز کردن قالب و پرداخت نهایی انجام می‌گیرد. در ادامه، هر یک از مراحل اجرای ستون بتنی را معرفی می‌کنیم.

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، تاثیر زیادی بر روی اجرای صحیح ستون دارد. پیکتاژ ستون شامل دو مرحله زیر است:

• پیاده کردن محل قرارگیری ستون بتنی بر روی فونداسیون: پس از علامت‌گذاری محدوده و نقاط مرکزی، حفر ترانشه برای آماده‌سازی محل اجرای ستون بتنی و فونداسیون با دقت بالا انجام می‌گیرد. این مرحله نیازمند نظارت بالا و بررسی مداوم محل حفر ترانشه و اطمینان از مطابقت آن با طرح است. در صورتی که پیاده‌سازی ستون بر روی فونداسیون به خوبی انجام نگیرد، احتمالا المان‌های دیگر سازه نیز با خطا ساخته می‌شوند.
• پیاده کردن محل قراگیری ستون بتنی بر روی ستون پایینی: پس از اجرای ستون‌های متصل به فونداسیون و در هنگام بتن ریزی دال طبقات بالایی، باید تمهیدات لازم برای مشخص کردن محل دقیق ستون‌ها به منظور مطابقت راستا و سطح مقطع آن‌ها بر روی یکدیگر در نظر گرفته شود. استفاده از میلگردهای انتظار و ایجاد پایه ستون می‌تواند این فرآیند را ساده‌تر کند.

میلگردگذاری یا آرماتوربندی ستون چگونه انجام می‌شود؟

میلگردگذاری و آرماتوربندی، یکی از مهم‌ترین مراحل اجرای ستون بتنی است که طی سه مرحله اصلی بریدن، خم کردن و بستن انجام می‌شود. ستون‌های بتنی معمولا با استفاده از میلگردهای طولی (هم‌راستا با محور طولی) و میلگردهای عرضی (عمود بر محور طولی) ساخته می‌شوند. جانمایی میلگردها از اهمیت بالایی در اجرای صحیح ستون بتنی برخوردار است. به عنوان مثال، انحراف یک سانتی‌متری میلگردها از محل مشخص شده در طرح می‌تواند ظرفیت باربری ستون را به میزان 20 درصد کاهش دهد.

تمام الزامات ضروری برای آرماتوربندی از جمله ابعاد، تعداد، محل قرارگیری و عیار میلگردهای مورد استفاده در ستون بتنی باید در طرح اجرایی آورده شده باشند. علاوه بر این، مشخص کردن آرایش و نوع وصله (پوششی، مکانیکی یا جوشی) در طرح نیز ضروری است. در این بخش، الزامات اجرایی میلگردگذاری در ستون‌های بتنی را مطابق با مبحث نهم مقررات ملی ساختمان مورد بررسی قرار می‌دهیم.

آرماتور طولی در ستون بتنی چگونه اجرا می‌شود؟

آرماتور طولی، مجموعه میلگردهایی است که در راستای طول ستون بتنی و به منظور افزایش مقاومت در برابر بارهای فشاری و کششی (ناشی از بارهای جانبی، خارج از محور و خمشی) نصب می‌شود. به کارگیری این نوع آرماتور، شکل‌پذیری ستون بتنی را افزایش می‌دهد و از شکست ناگهانی آن جلوگیری می‌کند. از دیگر ویژگی‌های آرماتورهای طولی می‌توان به کاهش اثر خزش و جمع‌شدگی ناشی از بارهای تکراری اشاره کرد.

حداقل تعداد میلگردهای طولی در اجرای ستون بتنی به صورت زیر تعیین می‌شود:

• ۳ عدد میلگرد داخل تنگ‌های مثلثی
• ۴ عدد میلگرد داخل تنگ‌های مستطیلی یا دایره‌ای
• ۶ عدد میلگرد داخل دورپیچ، ستون‌های قاب‌های خمشی ویژه محصور شده یا دورگیرهای دایره‌ای

نکته: مساحت آرماتورهای طولی نباید کمتر از ۱ درصد و بیشتر از ۸ درصد سطح مقطع ناخالص ستون بتنی باشد. این محدودیت باید در محل وصله‌های پوششی نیز رعایت شود.

آرماتور طولی خم شده در ستون بتنی چگونه اجرا می‌شود؟

آرماتور طولی خم شده در اجرای ستون بتنی زمانی استفاده می‌شود که سطح مقطع ستون (معمولا طبقه همکف یا زیرزمین) از ستون بالایی بیشتر باشد. در این شرایط، به منظور ایجاد پیوستگی بین دو ستون، آرماتورهای طولی بین آن‌ها با رعایت الزامات زیر خم می‌شوند:

• شیب قسمت مایل در آرماتور طولی خم شده نسبت به محور ستون نباید بیشتر از 1:6 باشد.
• در صورت وجود تورفتگی یا بیرون‌زدگی (فاصله سطوح خارجی) بیشتر از 75 میلی‌متر، خم کردن آرماتورهای طولی مجاز نیست.
• برای تورفتگی یا بیرون‌زدگی‌های بیشتر از 75 سانتی‌متر می‌توان از آرماتورهای انتظار مجزا و وصله‌های پوششی برای اتصال آرماتورهای دو ستون به یکدیگر استفاده کرد.

تصویر زیر، حالت‌های مناسب اتصال آرماتورهای دو ستون در هنگام استفاده از آرماتورهای طولی خم شده یا عدم استفاده از آن‌ها را نمایش می‌دهد.

وصله آرماتورهای طولی ستون بتنی چگونه اجرا می‌شود؟

در ساختمان‌های چند طبقه، امکان استفاده از میلگردهای طولی بلند (هم اندازه با ارتفاع کلی ساختمان) وجود ندارد. از این‌رو، معمولا میلگردهایی هم اندازه با ارتفاع هر طبقه برای آرماتوربندی ستون مورد استفاده قرار می‌گیرند. به منظور اطمینان از انتقال مناسب نیروها بین میلگردها در طبقات مختلف، این المان‌ها به یکدیگر وصله استفاده می‌شود.

روش‌های مختلفی نظیر به کارگیری وصله‌های پوششی، مکانیکی، جوشی و اتکایی برای این کار وجود دارد. استفاده از تمام این روش‌ها در ستون‌های بتنی بلامانع است. اجرای وصله در محل اتصال ستون به تیر مجاز نیست. الزامات اجرایی وصله آرماتورهای طولی در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش 1399، بند 9-21-4 و فصل 9-20 آورده شده‌اند.

طول اورلب چیست؟

استفاده از وصله پوششی، متداول‌ترین روش اتصال میلگردها محسوب می‌شود. در این روش، میلگردها به صورت اتصالی یا غیر اتصالی بر روی هم قرار می‌گیرند (تصویر زیر). به طول همپوشانی دو میلگرد، طول اورلب می‌گویند. حداقل طول اورلب برای انتقال مناسب نیرو، 300 میلی‌متر است. در صورت استفاده از تنگ یا دورپیچ می‌توان طول اورلب را در ضریب کمتر از یک (0.83 برای تنگ و 0.75 برای دورپیچ) ضرب کرد.

آرماتور عرضی در ستون بتنی چگونه اجرا می‌شود؟

آرماتور عرضی، مجموعه‌ای میله‌های فولادی است که به صورت عمود یا مایل نسبت به آرماتورهای طولی نصب می‌شوند. این آرماتورها، وظیفه مقاومت در برابر بارهای برشی و پیچشی درون ستون بتنی را برعهده دارند. آرماتورهای عرضی با افزایش شکل‌پذیری و بهبود محصورشدگی بتن، از شکست جانبی ستون جلوگیری می‌کند. به علاوه، بستن این المان‌‌ها به آرماتورهای طولی (توسط سیم‌های فولادی)، مانع از جابجایی میلگردها می‌شود.

به طور کلی، نصب آرماتورهای عرضی توسط تنگ، دورگیر یا دورپیچ در اطراف آرماتورهای طولی الزامی است؛ مگر آنکه بر اساس آزمایش‌ها و تحلیل‌ها، مقاومت کافی ستون بدون این المان‌ها تایید باشد. الزامات طراحی و اجرایی آرماتورهای عرضی نظیر خاموت‌ها، تنگ‌ها، دورپیچ‌ها و دورگیرها به طور کامل در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش 1399، بندهای 1-6-21-9 تا 4-6-21-9 و 5-6-12-9 تا 7-6-12-9 آورده شده‌اند.

میلگرد انتظار یا میلگرد ریشه در ستون بتنی چیست؟

آرماتور انتظار یا آرماتور ریشه، یکی دیگر از آرماتورهای پرکاربرد در اجرای ستون بتنی است. در ساخت بسیاری سازه‌های بتنی، به دلیل محدودیت‌های اجرایی یا حجم بالای بتن‌ریزی، امکان ساخت عضوهای سازه به صورت یکجا وجود ندارد. در این حالت، به منظور مقابله با مشکلاتی نظیر ایجاد درز سرد و کاهش استحکام سازه، میلگردهایی بین دو لایه مجاور تعبیه می‌شوند. به این میلگردها که وظیفه انتقال بار بین عضوهای مجاور بتنی را برعهده دارند، میلگرد انتظار می‌گویند.

در ستون‌های بتنی، میلگردهای انتظار برای ایجاد اتصال به عضوهای دیگر نظیر تیر، ستون بالایی، دال و دیوار مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این وجود، ایجاد اتصال مناسب بین روسازه و فونداسیون، متداول‌ترین کاربرد میلگرد انتظار در اجرای ستون بتنی است.

تصویر بالا، نحوه اتصال ستون به فونداسیون باسکولی را نمایش می‌دهد. در اجرای میلگرد انتظار ستون بتنی، پارامترهایی مانند طول موثر، خم و بیرون‌زدگی میلگرد از اهمیت بالایی برخوردار هستند. در مجموع، آرماتوربندی از مهم‌ترین مراحل اجرای ستون بتنی است. در این مرحله، انتخاب الگوی مناسب (مانند تصویر زیر) می‌تواند فرآیند اجرا را تسهیل ببخشد و عمکلرد ستون در مقاومت و توزیع بارهای مختلف را تضمین کند.

قالب بندی ستون بتنی چگونه انجام می‌شود؟

به سرهم کردن و آماده‌سازی قالب برای شروع عملیات بتن‌ریزی، قالب‌بندی می‌گویند. روش‌ها و تجهیزات مختلفی برای قالب‌بندی ستون وجود دارد. به دلیل انعطاف‌پذیری بالای قالب‌های چوبی، این تجهیزات به طور گسترده در ساخت ستون‌های بتنی با شکل‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. البته، به نظر می‌رسد با گذشت زمان، قالب‌های چوبی جای خود را به قالب‌های مدولار یا صنعتی بدهند؛ چراکه قالب‌های مدولار نسبت به قالب‌های چوبی از سرعت نصب بالاتر و هزینه‌های عملیاتی پایین‌تری بهره می‌برند.

در اغلب موارد، ستون‌های بتن مسلح به دلیل ضریب لاغری و حجم بتن‌ریزی نسبتا بالا در معرض بارهای جانبی قرار می‌گیرند. از این‌رو، قالب مورد استفاده برای اجرای این عضوها باید دارای اتصالات محکم، تکیه‌گاه‌های مقاوم، استحکام بالا و انعطاف‌پذیری مناسب باشد.

بتن ریزی ستون بتنی چگونه انجام می‌گیرد؟

بتن‌ریزی، یکی از مراحل حساس در اجرای ستون بتنی است. در این مرحله، پس از اتمام قالب‌بندی، مخلوط بتن با استفاده از تجهیزاتی نظیر پمپ بتن، ترمی یا چرخ دستی به درون قالب ریخته می‌شود. در صورت زیاد بودن ارتفاع ستون (نوع بلند)، بتن‌ریزی به صورت مرحله‌ای انجام می‌گیرد.

در هنگام ریختن بتن در قالب ستون، توجه به نکات زیر ضروری است:

• رعایت فاصله زمانی بین بتن‌ریزی لایه‌های مختلف (حداکثر 30 دقیقه در دمای معمولی و 20 دقیقه در هوای گرم)
• توقف بتن‌ریزی با رسیدن به سطح پایینی دال و ادامه عملیات همزمان با بتن‌ریزی دال و تیر
• تراکم مناسب هر لایه توسط ویبراتور
• رعایت ارتفاع سقوط آزاد (حداکثر 1.2 متر)
• بررسی عدم وجود آب در گوشه‌ها و انتهای ستون

بتن ریزی دستی ستون بتنی چگونه انجام می‌شود؟

در صورتی که ارتفاع ستون و حجم بتن مورد نیاز برای ساخت آن کم باشد، استفاده از تجهیزات ماشینی ضرورتی نخواهد داشت. در این حالت، استفاده از تجهیزات دستی مانند چرخ دستی (فرغون) برای اجرای ستون بتنی گزینه مناسب‌تری خواهد بود. تصویر زیر نمونه‌ای از بتن‌ریزی دستی ستون را نمایش می‌دهد.

فرآیند بتن‌ریزی ستون، علاوه بر جانمایی بتن در قالب، شامل مراحل دیگری نظیر پرداخت اولیه و عمل آوری نیز می‌شود. در پرداخت اولیه، تراز کردن سطح بالایی ستون توسط ماله و دیگر تجهیزات پرداخت، امکان اجرای مناسب دیگر عضوهای بتنی بر روی ستون را فراهم می‌کند.

عمل آوری ستون بتنی چگونه انجام می‌شود؟

عمل‌آوری، فرآیندی برای کنترل رطوبت و دمای بتن ریخته شده جهت رسیدن به خواص مکانیکی مد نظر است. روش‌های مختلفی برای عمل‌آوری ستون بتنی وجود دارند. این روش‌ها به دو گروه اصلی روش‌های آب‌رسانی و عایقی تقسیم می‌شوند.

• روش آب‌رسانی: در این روش، یک سطح آبی به صورت مستقیم (آب‌پاشی) یا غیر مستقیم (پوشش مخصوص) بر روی بتن ایجاد می‌شود.
• روش عایقی: در این روش، پوشش‌ها یا مواد عایق، از تبخیر آب در حین عمل‌آوری جلوگیری می‌کنند.

انتخاب روش و زمان مناسب برای عمل آوری ستون بتنی به نوع بتن، نسبت آب به سیمان، افزودنی‌های مورد استفاده و شرایط محیطی بستگی دارد.

باز کردن قالب ستون بتنی چه زمانی انجام می‌گیرد؟

قالب ستون زمانی باز می‌شود که بتن به اندازه کافی سخت شده و توانایی تحمل وزن خود (به همراه بارهای زنده) را داشته باشد. به طور کلی، باز کردن قالب ستون با توجه نوع بتن، دمای محیط و شرایط عمل آوری، معمولا بین یک تا سه روز پس از بتن‌ریزی انجام می‌گیرد. با این وجود، نباید نگهدارنده‌ها را تا حداقل هفت روز پس از بتن‌ریزی باز کرد.

در نهایت، انتخاب زمان مناسب باز کردن قالب ستون بتنی به نظر کارشناسان بستگی دارد. از آنجایی که وجود قالب می‌تواند به عمل‌آوری ستون کمک کند، باز کردن آن پس از 6 تا 14 روز (حداقل زمان عمل‌آوری پیشنهادی در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان) گزینه مناسبی است.

پرداخت نهایی ستون بتنی چگونه انجام می‌شود؟

پردخت نهایی سطح ستون، پس از باز کردن قالب و گیرش نهایی انجام می‌شود. این مرحله، به دو روش خشک (از بین بردن اثرات قالب بر روی بتن) و مرطوب (ایجاد سطح صیقلی برای بتن) صورت می‌گیرد. پرداخت ستون بتنی، باعث افزایش مقاومت در برابر سایش و کاهش نفوذپیری می‌شود.

معرفی فیلم آموزش طراحی سازه‌های بتن آرمه

امروزه، اکثر سازه‌ها با استفاده بتن، بخصوص بتن مسلح ساخته می‌شوند. ویژگی‌های منحصر به فرد سازه‌های بتن آرمه باعث گسترش کاربرد آن‌ها در سازه‌های مهندسی شده است. به همین دلیل، اهمیت طراحی و اجرای مناسب این سازه‌ها روز به روز در حال افزایش است. منظور آشنایی دانشجویان، مهندسان و علاقه‌مندان به این حوزه، فرادرس، آموزش جامعی را به مدت 5 ساعت و 47 دقیقه در قالب هفت درس تهیه کرده است.

درس‌های یکم تا هفتم این فرادرس به ترتیب به آموزش با مفاهیم طراحی سازه‌های بتن مسلح، روش‌های طراحی، طراحی خمشی تیر، طراحی برشی و پیچشی عضوها، طراحی ستون و تئوری چسبندگی (محاسبه طول مهاری میلگرد) می‌پردازد.

• برای مشاهده فیلم آموزش طراحی سازه‌های بتن آرمه + اینجا کلیک کنید.

الزامات طراحی و اجرای ستون بتنی چه هستند؟

الزامات اجرایی و طراحی ستون بتنی در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، ویرایش 1399، فصل 9-12 آورده شده‌اند. در این بخش، بر اساس این استاندارد و استاندارد بین‌المللی ACI، به برخی از سوالات مهم در مورد طراحی و اجرای ستون‌های بتنی پاسخ می‌دهیم.

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 مورد نیاز) و نقش ستون در معماری سازه بر روی ابعاد آن تاثیرگذار هستند. از این‌رو، باید ابعاد ستون بتنی را با توجه به این پارامترها طراحی کرد و ایمنی آن را مورد تحلیل قرار داد. با توجه به گستردگی استفاده از ستون‌های بتن آرمه با سطح مقطع مستطیلی، الزامات طراحی برای ابعاد این ستون‌ها را در این بخش مورد بررسی قرار می‌دهیم.

برای ساختمان‌های یک طبقه، 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 مورد نیاز به 23*30 افزایش می‌یابد. جدول زیر، ابعاد پیشنهادی ستون بتنی در ساختمان‌های چند طبقه با اسکلت‌های مختلف را نمایش می‌دهد.

ابعاد پیشنهادی در جدول بالا، محافظه‌کارانه هستند (ضریب ایمنی بالایی دارند). با توجه پارامترهای مختلف می‌توان از ستون‌هایی با ابعاد 30*30 سانتی‌متر تا 120*120 سانتی‌متر در سازه‌هایی با اسکلت بتنی استفاده کرد.

حداکثر فاصله دو ستون بتنی چقدر است؟

فاصله مرکز به مرکز دو ستون بتنی معمولا نباید بیشتر از 4 تا 5 متر باشد. با افزایش این فاصله، ابعاد مورد نیاز برای اجرای ستون بتنی نیز افزایش می‌یابد. به طور کلی، در دو حالت طراحان مجبور به افزایش ابعاد ستون بتنی هستند:

1. افزایش فاصله بین دو ستون نیازمند افزایش ابعاد ستون و عمق تیر است.
2. افزایش ارتفاع سازه (تعداد طبقات) با ابعاد ستون رابطه مستقیم دارد.

فاصله زمانی بتن ریزی سقف و ستون چقدر است؟

بتن‌ریزی عضوهای بتنی، معمولا پس از گیرش مناسب هر عضو انجام می‌شود. در استانداردهای مختلف، به فاصله زمانی مناسب بین بتن‌ریزی ستون و دیگر عضوهای سازه اشاره مستقیم نشده است. البته مطابق استانداردهای ACI-318 و ACI-301، بتن‌ریزی عضوهای نگهداری شده (دال و تیر) بر روی ستون یا دیوار، پیش از گیرش اولیه آن‌ها (حداقل دو ساعت پس از جانمایی بتن) مجاز نیست.

در مورد فاصله زمانی مناسب برای بتن‌ریزی ستون بر روی دال نیز هیچ قانون یا محدودیت خاصی وجود ندارد. در بسیاری از پروژه‌ها، بتن‌ریزی دال و ستون در یک روز انجام می‌گیرد. پارامترهای موثر بر این فاصله زمانی، سختی کافی دال، ایجاد پیوند مناسب بین بتن عضوها، درزهای اجرایی و محدودیت‌های زمانی پروژه هستند.