سازههای (Concrete Filled Tube) CFT متشکل از ستون‌های پرشده با بتن و تیرهای فولادی می‌باشد. استفاده از پروفیل HSS به‌عنوان بخش فولادی ستون، به‌دلیل حذف فرآیند ساخت مقطع، ضمن افزایش سرعت، موجب افزایش کیفیت و زیبایی بصری سازه نیز میگردد. استفاده بهینه از ویژگیهای بتن و فولاد منجربه دستیابی به اقتصادی‌ترین شیوه مصرف مصالح شده و کاهش هزینه‌های سازه را به‌همراه خواهد داشت.شما باید در انتخاب یک کارخانه اسکلت فولادی معتبر دقت کنید.
مزیت سازههای CFT نسبت به سازههای فولادی و بتنی از نظر معماری
ستون‌های CFT دارای اشکال متنوعی از قبیل دایره‌ای (CHS)، بیضوی، مربعی (SHS)، مستطیلی (RHS) و همینطور شش ضلعی هستند. علاوه بر این، مقاطعی همچون مقاطع مستطیلی با دو وجه گرد نیز به دلایل زیبایی‌شناسی معماری کاربرد دارند. البته مقاطع مربعی و مستطیلی به دلیل سهولت در اجرای اتصال تیر به ستون و همینطور مقاومت خمشی مناسبی که دارند، روز به روز بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرند. دو نمونه مربعی و دایره‌ای از ستون‌های CFT در شکل روبه‌رو قابل مشاهده است.
در مقاومت‌های یکسان، مقاطع CFT در مقایسه با مقاطع فولادی و بتنی، ابعاد کوچک‌تری دارند که علت آن در بخش “عملکرد سازه‌ای بهتر ستون‌های CFT نسبت به ستون‌های فولادی و بتنی” به اختصار توضیح داده میشود. همین امر سبب میشود در بخش پارکینگ فضای بیشتری در اختیار باشد و در دیوارها، بیرون‌زدگی‌ها به شدت کاهش یابد و فضای معماری بهتری در دسترس باشد.
یکی از مواردی که از نظر معماری مطلوب نیست، تعدد ستونها در پلان می‌باشد که علت آن کوتاه بودن طول دهانه‌ها است. اما ستون‌های CFT این امکان را در اختیار قرار می‌دهند تا طول دهانه‌ها بلندتر شود که این امر دست طراحان را از نظر معماری بازتر می‌کند.
عملکرد سازه‌ای بهتر ستون‌های CFT نسبت به ستون‌های فولادی و بتنی
مقاومت فشاری و مقاومت کششی به ترتیب از مهمترین ویژگیهای ذاتی بتن و فولاد می‌باشند. در ستون‌های CFT به دلیل محصور شدگی سه محوره بتن توسط فولاد، مقاومت فشاری بتن بهبود مییابد. همچنین مقطع HSS از مقاومت کششی بالایی برخوردار است و به دلیل مهارشدگی توسط بتن، در حالت فشار دیرتر دچار کمانش موضعی میگردد. بنابراین از اصلی‌ترین ویژگی ذاتی فولاد و بتن به خوبی استفاده میشود.
نمودار روبه‌رو، نتایج مقاومت فشاری یکسری آزمایش روی سه نوع ستون با مقطع فولادی توخالی، مقطع بتنی مسلح و مقطع CFT را نشان میدهد. مقطع فولادی توخالی با تنش تسلیم 363 مگاپاسکال و ضخامت 3.46 میلیمتر و به قطر 160 میلیمتر و استفاده از بتن با مقاومت فشاری 78 مگاپاسکال در این ستونها و ابعاد مقطع ستون CFT با مقطع فولادی توخالی و ابعاد مقطع بتنی مسلح با ابعاد هسته بتنی غیر مسلح ستون CFT برابر است. مطابق با نمودار، مقاومت فشاری ستون CFT از مجموع مقاومت فشاری مقطع فولادی توخالی و مقطع بتنی مسلح هم بیشتر است.
علاوه‌بر این مزیت‌ها، ستون‌های CFT به دلیل عملکرد مختلط، ظرفیت استهلاک انرژی بیشتری در مقایسه با مقاطع فولادی توخالی یا مقطع بتنی مسلح دارند.
یکی از چالشهای موجود در سازههای با سیستم‌های بسیار متداول باربر جانبی قاب خمشی، کنترل تغییر مکانهای جانبی است. برای کاهش تغییر مکانهای جانبی، نیاز به ممان اینرسی بیشتر در ستونها داریم که این امر با افزایش ابعاد مقاطع فولادی توخالی و مقاطع بتنی میسر میشود؛ اما در ستون‌های CFT بدون نیاز به افزایش ابعاد مقطع، سختی مناسب به دلیل حضور همزمان فولاد و بتن بدست میآید و بنابراین سختی جانبی این نوع سازهها از سازههای فولادی و بتنی بیشتر خواهد بود.
اقتصادی بودن اجرا سازههای CFT در مقایسه با سازههای فولادی و بتنی
- کاهش میزان فولاد مصرفی که منجر به کاهش هزینه‌های نهایی میشود.
- هزینه کمتر این نوع ستونها باتوجه به مقدار مصالح مصرفی در مقایسه با مقاطع فولادی برای یک مقاومت مشخص.
- استفاده بهینه از فولاد و بتن و نسبت‌های مجاز زیاد بعد به ضخامت.
- کاهش هزینه‌های رنگ‌آمیزی در مقاطع HSS نسبت به مقاطع باز.
- کاهش هزینه آماده‌سازی سطح باتوجه به تولید خودکار مقاطع HSS از ورق فولادی رول.
- کاهش هزینه‌های نهایی مقاطع HSS باوجود کیفیت بالاتر نسبت به مقاطع معمول.
- کاهش زمان ساخت مقاطع HSS به‌دلیل پیش‌ساختگی.
- کیفیت و دقت بالای ساخت این مقاطع به دلیل تولید صنعتی.
- کاهش تاخیرهای ناشی از خطای ساخت در حین نصب سازه.
- از آنجایی که در ستون‌های CFT مقاطع HSS مانند قالب برای بتن عمل می‌کنند، نیاز به صرف زمان برای باز کردن قالب‌ها دیگر وجود نخواهد داشت و در نتیجه زمان ساخت و ساز در مقایسه با سازههای بتنی بشدت کاهش مییابد.
- کاهش زمان ساخت و ساز در مقایسه با سازههای بتنی باتوجه به آنکه در سازههای CFT دیگر نیاز به صرف زمان زیاد برای رسیدن بتن به مقاومت کافی برای تحمل بارهای سرویس نیست؛ به این ترتیب مدت زمان اجرای یک پروژه فولادی 30 درصد و اجرای پروژه بتنی 60 درصد بیشتر از یک پروژه CFT زمان میبرد.
- در نهایت، هزینه‌های نهایی سازه CFT 30 درصد ارزان‌تر از سازههای فولادی و 15 گران‌تر از سازههای بتنی خواهد بود. البته این مسئله هم با توجه به عملکرد بهتر سازه CFT نسبت به بتنی قابل توجیه است.
- مقاومت بیشتر ستون‌های CFT درمقایسه با دیگر ستونها دربرابر حریق به‌طوری که مقاومت اعضا با مقطع فولادی پر شده با بتن در برابر حریق، به‌دلیل جذب گرما توسط هسته بتنی، تغییرات دما در جدار فولادی با سرعت پایینتری رخ میدهد که باعث افزایش چشمگیر مقاومت عضو در برابر حریق میگردد و درصورت از دست رفتن مقاومت مقطع فولادی، هسته بتنی باربری را برعهده گرفته و از فروریزش ناگهانی جلوگیری می‌کند.
فعالیت تخصصی گروه رویش از سال 1392 در حوزه فناوری‌های نوین و به طور تخصصی بر روی سازههای CFT آغاز شد.
نمونه‌ای از سازه دارای سیستم CFT
از مقاطع CFT هم در سازههای کوتاه‌مرتبه و هم بلند‌مرتبه استفاده میشود. از معروف‌ترین سازههای بلند مرتبه‌ای که از این نوع سیستم استفاده کرده می‌توان به برج تایپه 101 به ارتفاع 509 متر، ساختمان سگ پلازا به ارتفاع 292 متر و برج کانتون به ارتفاع 600 متر شامل 24 ستون دایره‌ای CFT اشاره کرد.
مقایسه انواع سازههای ساختمانی
- مزایای متعدد سازه CFT سبب میشود که کل هزینه ساخت سازههای CFT نسبت به سازههای فولادی حدودا 20 درصد ارزان‌تر باشد.
- زمان ساخت و نصب سازه CFT نسبت به سازه فولادی تا 30 درصد کاهش مییابد.
- مقاومت بالای سازه و رفتار شکل‌پذیر آن در برابر زلزله نسبت به سازههای متداول فولادی و بتنی
- امکان ایجاد دهانه‌های بلند، کاهش تعداد ستون و افزایش تعداد پارکینگ
- مقاومت ستونها دربرابر حریق
منبع : Steel frame factory