ستون های فلزی پر شده با بتن  (CFT)

ستون های CFT ستون های پر شده با بتن (Concrete Filled Tube) هستند که دارای خصوصیات عالی از جمله مقاومت کششی بالا، شکل پذیری بالا و ظرفیت جذب انرژی بالا می باشند. علاوه بر افزایش قابل توجه ویژگی های سازه ای، ستون های CFT می تواند زمان ساخت را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد. تحقیقات مختلفی راجع به ستون­های CFT در سال های اخیر صورت گرفته است.

پوسته فولادی به عنوان مقاوم کننده طولی و عرضی عمل می کند. همچنین پوسته فشار محصورشدگی برای بتن فراهم می کند که بتن را تحت تنش در تمام جهات قرار می دهد. به عبارت دیگر پوسته فولادی، هسته بتنی را تقویت می کند. این می­تواند از کمانش لوله فولادی جلوگیری کند و پایداری و مقاومت کششی ستون فولادی را افزایش دهد. شکل زیر اثر محصورشدگی بتن در ظرفیت باربری آن را نشان می دهد. در ستون های CFT محل قرار گیری جدار فولادی در پیرامون مقطع، یعنی جایی که تنش های خمشی و کششی مؤثر تر هستند، باعث افزایش قابل توجه در سختی و مقاومت مقطع می شود.

تاریخچه ستون های HSS و CFT:

ستون های مرکب دایروی در سال ۱۸۹۷ اختراع شده بود و در برخی از ساختمان ها و پل های قرن بیستم استفاده گردید. تحقیقات گسترده روی رفتار مکانیکی این ستون ها در دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰ انجام شد(نؤلز، پارک). در دهه ۱۹۸۰ آزمایشات گسترده و مطالعات تئوری روی بهبود لرزه ای ستون های CFT و روی رفتار مکانیکی ستون های CFT پرشده با بتن پرمقاومت انجام شد. (رینجن، جویس، وارمر و ژنگ(. در نیمه بعدی دهه ۱۹۸۰ تکنولوژی پمپ کردن بتن و توسعه بتن پرمقاومت، استفاده از ستون های CFT در ساختمان های بلندمرتبه را ممکن کرد. از اواخر دهه ۱۹۸۰ ساختمان های بلندمرتبه زیادی در آمریکا، ژاپن، استرالیا و چین ستون های CFT را به عنوان یکی از المان های اصلی سازه برای مقاومت در برابر زلزله استفاده کردند.که بلندترین آنها ساختمان SEG Plaza با ۷۲ طبقه و ۲۹۳ متر ارتفاع از زمین و قرار گرفته در شن ژن چین بود. تقریباً همه تحقیقات و برنامه های ستون های CFT، ستون های یک جداره پرشده با بتن هستند.

مزایای سازه‌های CFT

✅ کاهش ۱۵ تا ۲۰ درصدی هزینه تمام شده سازه

✅ کاهش ۲۵ تا ۳۰ درصدی فولاد به کار رفته در ساختمان

✅ ظرفیت عالی تحمل بار محوری و خمشی

✅ صرفه جویی اقتصادی نسبت به سیستم‌های مشابه

✅ کاهش قابل توجه زمان ساخت (حدودا ۳۰٪)

✅ عملکرد فوق‌العاده در برابر زلزله

✅ مقاومت بالا در برابر آتش و انفجار

✅ استفاده از تکنولوژی نیمه و تمام اتوماتیک در فرآیند تولید

✅ کیفیت بسیار بالاتر نسبت به سیستم‌های مشابه

✅ ظرفیت تحمل بار محوری و خمش عالی.

✅ مقاومت جذب انرژی خاصیت نرمی (شکل پذیری) زیاد.

✅ افزایش مقاومت بتن به دلیل محصور شدگی

✅ بار بحرانی در کمانش (سختی بیشتر).

✅ مقاومت برشی بالاتر.

✅ نگهداشتن قالب برای هسته بتنی.

✅ حفاظت سطح بتن از آسیب