برای ساخت اسکلت‌های ساختمانی از سازه‌های مختلفی همچون فولادی و بتنی استفاده می‌شود. یکی از جدیدترین این فناوری‌ها در ساختمان سازی، سازه های CFT هستند. سازه های سی اف تی (CFT) دارای ویژگی‌های منحصر به فردی هستند. نحوه اجرای آن‌ها تفاوت‌هایی با دیگر سازه‌ها دارد. در این مقاله به معرفی این سازه‌ها، ویژگی‌ها، بررسی مهم‌ترین مزایا و معایب آن‌ها و همچنین کاربردهای آن‌ها می‌پردازیم.
سازه سی اف تی (CFT) چیست؟
اصطلاح CFT در واقع به معنای لوله‌ها یا مقاطع پر شده با بتن است. سازه‌های فولادی مزایا زیادی دارند اما یکی از مهم‌ترین نقطه ضعف‌های آن‌ها، توخالی بودن مقاطع فولادی است. سازه‌های سی اف تی در واقع یک ساختار مرکب یا ترکیبی هستند که شامل ستون‌های فولادی پر شده با بتن و تیرهای فولادی است. فولاد به کار رفته در ساخت سازه های CFT در واقع مقاطع فولادی نورد شده یا لوله‌های فولادی هستند که در اندازه‌های بزرگ و کوچک تولید می‌شوند. بتن به کار رفته نیز می‌تواند هم بتن نوع معمولی و هم نوع خود متراکم باشد.
نحوه اجرای سازه های CFT
همان‌طور که در بالا نیز عنوان شد سازه های سی اف تی متشکل از سه بخش ستون، تیر و بتن هستند. نحوه اجرای این سازه‌ها به این صورت است که بعد از اجرای فونداسیون با رعایت تمامی استانداردها، نسبت به اجرای ستون‌های فولادی تو خالی اقدام می‌کنند.
بعد از نصب ستون‌ها، آن‌ها را با استفاده از یکی از انواع بتن پر می‌کنند. این بتن می‌تواند بتن معمولی با بتن‌های خود متراکم شونده باشند. بعد از خشک شدن بتن، به نصب تیر‌ها با استفاده از اتصالات مخصوص جوشی یا پیچ و مهره‌ای اقدام می‌کنند.
مقاطع فولادی سازه های CFT چگونه ساخته می‌شوند؟
مقاطع فولادی به کار رفته در ساخت و اجرای سازه های CFT عمدتاً به دو روش صورت می‌گیرد. روش اول ساخت این مقاطع دستی یا سنتی است. در روش دوم هم از مقاطع تک درز نورد شده در کارخانه استفاده می‌شود که به اصطلاح مقاطع HSS خوانده می‌شود. استفاده از مقاطع پیش ساخته HSS باعث می‌شود که مزایای استفاده از سازه‌های CFT به حداکثر برسد.
مزایای اجرای سازه های CFT
اجرای سازه‌های CFT به عنوان اسکلت در ساختمان سازی با توجه به ویژگی‌هایی که دارند می‌توانند مزایای زیادی در پی داشته باشند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به چند مورد زیر اشاره کرد.
- بهبود کیفیت ساخت از اصلی‌ترین مزایای اجرای سازه‌های CFT است. مقاطع فولادی به دلیل تو خالی بودن و مقاطع بتنی به دلایل خاص خود هر یک با معایبی همراه هستند که در صورت استفاده از ترکیب این دو مشکل محدود می‌شود و کیفیت ساخت افزایش می‌یابد.
- نقطه قوت اصلی این نوع از سازه‌های ترکیبی این است که می‌توان از مزایا و ویژگی‌های بتن و فولاد بهره برد.
- استفاده از فولاد این امکان را به مهندسان و طراحان می‌دهد که با توجه به وزن کمتر و مقاومت بالای آن، سازه‌هایی با فونداسیون‌های کوچک‌تر را بسازند.
- از آنجایی که در سازه‌های سی اف تی، بتن بعد از نصب ستون‌ها اجرا می‌شود، امکان هر گونه انحراف که در سازه‌های بتنی با آن مواجه هستیم بسیار محدود می‌شود.
- کاهش مقاومت مورد نیاز ستون‌ها با افزایش ارتفاع سازه همیشه از مشکلات پیش روی مهندسان بوده است. آن‌ها در چند طبقه و پس از اختلاف قابل توجه مقاومت موجود مقطع و مقاومت مورد نیاز، نسبت به کاهش مقاومت موجود از طریق کاهش ابعاد مقطع ستون مبادرت می‌ورزند؛ اما این تغییر مقطع چندان هم کم‌هزینه نخواهد بود. استفاده از سازه‌های سی اف تی این امکان را به مهندسان می‌دهد که در تمامی ارتفاع ساختمان از ستون‌هایی با مقاطع کاملاً یکسان استفاده کنند.
- فولاد نسبت به بتن هزینه بیشتری دارد. از مزایای عمده سازه‌های سی اف تی این است که وزن فولاد مصرفی به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. در نتیجه هزینه نهایی کل به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد.
- در مقاطع CFT می‌توان مقطع فولادی را به تعداد زیادی خاموت با فواصل بسیار اندک نسبت به یکدیگر تشبیه کرد، بنابراین اثر محصورشدگی بتن به بهترین نحو در مقاطع CFT تحقق می‌یابد. بتن محصورشده نسبت به بتن محصور نشده رفتار به مراتب مقاوم‌تر و شکل‌پذیرتر ارائه می‌دهد تا جایی که در برخی آزمایش‌ها کرنش نهایی بتن محصور شده ۱۱ برابر کرنش نهایی بتن محصور نشده گزارش شده است.
- از دیگر مزایای اجرای سازه های CFT می‌توان به سرعت بالای هزینه ساخت آن‌ها اشاره کرد که به استفاده از اجزای پیش ساخته یا همان مقاطع فولادی مربوط می‌شود.
- با استفاده از فولادهایی با ضخامت‌های متفاوت و بتن مقاوم شده یا بتن مسلح می‌توان دو سطح مقطع همسان با بارها و مقاومت‌های خمشی مختلفی را تولید کرد. این امکان به مهندسان و طراحان این اماکن را می‌دهد تا بتوانند ابعاد خارجی ساختمان و سازه را در مقابل تعداد طبقات ساختمان ثابت نگه دارند که در نهایت به طراحی ساده‌تر می‌انجامد.
- برای مقطع فولادی پر شده با بتن که تحت اثر لنگر خمشی قرار دارد، وجود بتن داخل مقطع می‌تواند حالت‌های خرابی جدار خارجی را به صورت کمانش‌های موجی شکل (ضمن کاهش طول نیم موج) تغییر دهد چرا که بتن به صورت تکیه‌گاه جانبی سرتاسری اجازه کمانش بخش فولادی به سمت داخل را نمی‌دهد.
- عدم نیاز به هر گونه قالب برای اجرای بتن ریزی را نیز می‌توان از نقاط قوت سازه‌های سی اف تی در نظر گرفت.
معایب اجرای سازه های CFT
علی‌رغم تمامی مزایای که در خصوص استفاده از سازه های سی اف تی مطرح است، نمی‌توان از چند عیب جزئی آن‌ها چشم پوشی کرد. اولین محدودیت این سازه‌ها این است که مساحت سطح مقطع فولادی باید حداقل یک درصد مساحت کلی مقطع مختلط باشد. مورد دیگر هم این است که نسبت پهنا به ضخامت در اجزای مقطع فولادی باید بر اساس الزامات از پیش مشخص شده باشد. این دو مورد را می‌توان از اصلی‌ترین محدودیت‌های سازه‌های CFT در نظر گرفت.
سازه سی اف تی در مقابل اسکلت بتنی و فلزی
اجرای سازه های CFT در مقایسه با اسکلت‌های بتنی و فلزی مزایای زیادی در پی دارد. در ادامه مقایسه میان این سه صورت گرفته است.
| ویژگی | سی اف تی | اسکلت بتنی | اسکلت فلزی |
| ابعاد | بسیار کوچک | بسیار بزرگ | متوسط |
| مقاومت در برابر آتش | مقاوم در برابر آتش | مقاوم در برابر آتش | مقاومت ندارد |
| شکل پذیری | بسیار زیاد | کم تا متوسط | متوسط تا زیاد |
اجرای سازه های CFT در مقایسه با سازه بتنی
- کاهش زمان لازم برای ساخت در حدود 60 درصد
- سازه‌های سی اف تی سطح مقطع کوچک‌تری دارند و به همین دلیل هم به کاهش ابعاد ستون‌ها نزدیک به 40 درصد می‌انجامند.
- ابعاد کوچک‌تر سازه‌های سی اف تی به افزایش تعداد پارکینگ ساختمان‌ها به میزان 10 درصد می‌انجامد.
- کاهش ضخامت سقف
- افزایش مقاومت و شکل پذیری هسته بتنی به دلیل محصور شدگی
اجرای سازه های CFT در مقایسه با سازه فلزی
- مقاومت بالا در برابر آتش سوزی که اسکلت‌های فولادی از آن بی بهره هستند.
- مقاومت محوری و سختی خمشی سازه‌های سی اف تی در مقایسه با اسکلت فلزی بیشتر است.
- سازه‌های CFT مقاومت برشی بالاتری دارند.
- وجود قالب دائمی برای هسته بتنی
- سازه‌های سی اف تی انعطاف پذیری و شکل پذیری بهتری دارند
سخن آخر
سازه های سی اف تی (CFT) به دلیل برخورداری از ویژگی‌های خاص، مزایا زیادی را در اختیار طراحان و مهندسان قرار می‌دهند. این سازه‌ها ترکیبی از فولاد و بتن هستند و از نقاط قوت این دو بهره برده‌اند. در بالا به مهم‌ترین مزایا و معایب اجرای سازه‌های CFT همچنین مقایسه آن با اسکلت‌های فولادی و بتنی پرداخته شد.
