صفحه ستون یا بیس پلیت چیست و انواع آن

برای افزایش مقاومت سازه‌ها باید ستون‌های آن‌ها را تقویت کرد؛ زیرا وزن سازه بر ستون‌ها اعمال می‌شود و همواره تحت فشار زیادی هستند. مهندسان و ساختمان‌سازان درراستای تقویت ستون‌ها از صفحه ستون یا بیس پلیت استفاده می‌کنند. صفحه ستون (Base Plate) که با ورق فولادی تولید می‌شود در میان بتن و ستون در فونداسیون قرار گرفته و باعث بهترشدن اتصال آن‌ها می‌شود. به‌علاوه، صفحه ستون میزان مقاومت ساختمان را تاحد زیادی بهبود می‌بخشد و با توزیع فشار از ستون به‌بتن موجب کنترل بار وارده‌شده که این وضعیت، ایمنی سازه را افزایش می‌دهد. حال‌اینکه دقیقا صفحه ستون یا بیس پلیت چیست؟ و چه انواع و مشخصات فنی دارد را در ادامه مطلب توضیح داده‌ایم.

صفحه ستون یا بیس پلیت چیست؟

صفحه ستون یا بیس پلیت، ورق فولادی مسطحی است که در پایین ستون نصب می‌شود و به ایجاد اتصال مناسب میان ستون فولادی و بتن فونداسیون کمک می‌کند. برای ساخت این قطعه از پلیت فولادی استفاده می‌شود؛ اگر می‌خواهید بدانید پلیت چیست، باید گفت پلیت به ورق فلزی تختی گفته می‌شود که با توجه به نیاز پروژه، در ابعاد و ضخامت‌های مختلف برش داده می‌شود. صفحه ستون نیز معمولاً از فولاد ساخته می‌شود و ضخامت آن، بسته به محاسبات سازه‌ای، اغلب در محدوده ۸ تا ۲۰ میلی‌متر قرار دارد.

ابعاد بیس پلیت باید براساس بارهای وارده، مشخصات ستون و محاسبات مهندسی تعیین شود. این صفحه معمولاً سطحی بزرگ‌تر از مقطع ستون دارد تا نیروها را در سطح مناسب‌تری به فونداسیون منتقل کند و از تمرکز تنش در محل اتصال بکاهد. بنابراین، ابعاد و ضخامت صفحه ستون باید متناسب با الزامات طراحی سازه انتخاب شوند.

انواع صفحه ستون یا بیس پلیت

صفحه ستون یا بیس پلیت ازنظر اندازه و نحوه اتصال انواع مختلفی دارد و باید باتوجه‌به ‌شرایط سازه و قوانین این حوزه انتخاب شود. درادامه به‌معرفی انواع صفحه ستون براساس ابعاد و روش اتصال پرداخته‌ایم:

• انواع صفحه ستون ازنظر ابعاد

ابعاد صفحه ستون را نمی‌توان صرفاً براساس کوچک یا بزرگ بودن پروژه و تعداد طبقات سازه دسته‌بندی کرد. اندازه و ضخامت صفحه ستون باید براساس محاسبات سازه‌ای و متناسب با شرایط هر پروژه تعیین شود؛ عواملی مانند میزان بار واردشده از ستون، ابعاد و مقطع ستون، مقاومت فشاری بتن فونداسیون، نوع اتصال ستون به صفحه و نحوه انتقال نیروها در انتخاب ابعاد مناسب نقش دارند. به‌همین‌دلیل، حتی در دو سازه با تعداد طبقات مشابه نیز ممکن است ابعاد صفحه ستون متفاوت باشد.

در بازار، صفحه ستون‌ها با ابعاد متنوعی تولید یا برش داده می‌شوند که ۲۰×۲۰، ۳۰×۳۰، ۴۰×۴۰، ۵۰×۵۰ و ۶۰×۶۰ سانتی‌متر از جمله اندازه‌های رایج هستند. این ابعاد تنها اندازه‌های متداول بازار محسوب می‌شوند و به‌خودی‌خود نشان‌دهنده ظرفیت باربری یا کاربرد مشخص صفحه ستون نیستند. برای مثال، انتخاب صفحه ستون ۳۰×۳۰ به این معنا نیست که این ابعاد الزاماً برای یک سازه سبک مناسب است؛ همان‌طور که استفاده از صفحه ستون ۵۰×۵۰ یا ۶۰×۶۰ نیز لزوماً به سازه‌های مرتفع محدود نمی‌شود.

علاوه‌بر طول و عرض، ضخامت صفحه ستون نیز اهمیت زیادی دارد و باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که صفحه بتواند نیروهای وارده را بدون ایجاد خمش و تغییرشکل نامجاز به بتن زیرین منتقل کند. در نهایت، ابعاد، ضخامت، تعداد و محل بولت‌ها و جزئیات اتصال بیس پلیت باید براساس نقشه‌های اجرایی و محاسبات مهندس سازه تعیین شوند؛ بنابراین هنگام انتخاب میان سایزهای رایج صفحه ستون، معیار اصلی باید مشخصات فنی پروژه باشد، نه صرفاً ابعاد اسمی محصول.

• انواع صفحه ستون ازنظر نحوه اتصال

اتصال بیس پلیت به‌ستون و فونداسیون به‌دو حالت پیچی و جوشی صورت می‌گیرد. این روش‌های اتصال ازلحاظ میزان مقاومت، مدت اجرا، نحوه نصب و هزینه بایکدیگر فرق دارند و هرکدام را بایستی باتوجه‌به‌ ماهیت سازه انتخاب کرد. در قسمت زیر، با انواع صفحه ستون ازنظر نحوه اتصال آشنا خواهید شد.

• صفحه ستون پیچی

در اتصال صفحه ستون پیچی، از بولت‌های مهاری یا انکربولت برای اتصال مجموعه بیس پلیت به فونداسیون بتنی استفاده می‌شود. این بولت‌ها در بتن مهار شده و پس از قرارگیری صفحه ستون در محل مشخص، با استفاده از مهره و واشر، اتصال آن به فونداسیون برقرار می‌شود. البته باید توجه داشت که اتصال صفحه ستون به فونداسیون با اتصال ستون فولادی به صفحه ستون متفاوت است. ستون فولادی معمولاً از طریق جوشکاری با جزئیات طراحی‌شده به بیس پلیت متصل می‌شود و نوع و ابعاد جوش براساس نیروهای وارد بر اتصال تعیین می‌شود.

در این مجموعه، مهره‌ها و واشرها وظیفه مهار صفحه ستون و انتقال نیروهای مربوط به بولت‌ها را برعهده دارند. همچنین، برای پرکردن فاصله میان صفحه ستون و سطح بتن، از گروت مناسب استفاده می‌شود تا انتقال یکنواخت‌تر نیروهای فشاری به فونداسیون امکان‌پذیر باشد. مقاومت و عملکرد نهایی این اتصال به عواملی مانند ابعاد و ضخامت بیس پلیت، مشخصات و تعداد انکربولت‌ها، مقاومت بتن و جزئیات جوشکاری بستگی دارد. بنابراین، نمی‌توان اتصال پیچی را ضعیف‌تر از اتصال جوشی دانست؛ زیرا هر بخش از این مجموعه نقش متفاوتی دارد و باید براساس محاسبات سازه‌ای طراحی و اجرا شود.

• صفحه ستون جوشی

در صفحه ستون جوشی، ستون فولادی از طریق جوشکاری به سطح بیس پلیت متصل می‌شود تا نیروهای وارد بر ستون به صفحه فولادی و سپس به فونداسیون منتقل شوند. بسته به نوع مقطع ستون، شرایط بارگذاری و جزئیات طراحی، ممکن است از جوش گوشه یا جوش شیاری با نفوذ کامل یا جزئی استفاده شود. انتخاب نوع و اندازه جوش اهمیت زیادی دارد؛ زیرا اتصال باید توانایی انتقال نیروهای محوری، برشی و لنگرهای خمشی پیش‌بینی‌شده در طراحی را داشته باشد. همچنین، کیفیت اجرای جوش، جنس فولاد، ضخامت صفحه ستون و رعایت ضوابط فنی بر عملکرد این اتصال تأثیرگذار هستند. 

در این روش، اتصال ستون به بیس پلیت معمولاً دائمی است و اصلاح یا جداسازی آن به عملیات تخصصی مانند برش و جوشکاری مجدد نیاز دارد. البته اتصال جوشی ستون به صفحه ستون مستقل از نحوه مهار بیس پلیت به فونداسیون است و برای اتصال مجموعه به بتن همچنان از انکربولت‌های طراحی‌شده استفاده می‌شود. بنابراین، استفاده از صفحه ستون جوشی به‌تنهایی به معنای مقاومت بیشتر در برابر بارهای سنگین یا نیروهای زلزله نیست و عملکرد نهایی آن به طراحی و اجرای صحیح مجموعه اتصال بستگی دارد.

• انواع صفحه ستون از نظر عملکرد سازه‌ای

در ادامه بیس پلیت ها را براساس عملکرد سازه ای یا نوع بارگذاری دسته بندی خواهیم کرد:

• صفحه ستون تحت بار محوری (Axial Load)

این صفحه ستون در مواردی کاربرد دارد که بار به صورت عمودی از ستون به فونداسیون منتقل می‌شود.

• صفحه ستون تحت لنگر و برش (Moment & Shear Base Plate)

این مورد برای ستون‌هایی کاربرد دارد که علاوه بر بار محوری تحت تاثیر نیروهای خمشی و جانبی نیز هستند مانند بادگیرها

• صفحه ستون با عملکرد مرکب (Combined Load)

این صفحه ستون مخصوص سازه‌هایی است که تحت فشار بارهای محوری، برشی و پیچشی هستند یعنی ترکیبی از این 3 بار.

ابعاد صفحه ستون

طراحی صفحه ستون باید براساس استانداردهای معتبر این حوزه انجام بگیرد تا کارایی لازم را داشته باشد. بعلاوه ازآنجایی‌که نیروی محوری اعمال‌شده بر صفحه ستون به‌حالت برشی و خمشی عمود بر هم هستند و برخی مواقع هم به‌حالت پیچشی است باید در ابعاد و آرایش مختلفی تولید و نصب شود. تولیدکنندگان با اهتمام به‌این موضوع، اقدام به‌تولید صفحه ستون یا بیس پلیت در ابعاد موردنیاز مصرف‌کنندگان می‌کنند. درهرصورت، ابعاد بیس پلیت برمبنای شرایط پروژه‌ها و قوانین طراحی مشخص می‌شود. 

ابعاد صفحه ستون براساس استانداردهای معبر به شرح زیر است:

• صفحه ستون 20 (20 در 20 سانتی‌متر)
• صفحه ستون 30 (30 در 30 سانتی‌متر)
• صفحه ستون 40 (40 در 40 سانتی‌متر)
• صفحه ستون 50 (50 در 50 سانتی‌متر)
• صفحه ستون 60 (60 در 60 سانتی‌متر)

قیمت صفحه ستون چگونه محاسبه می‌شود؟

ازجمله عوامل تأثیرگذار بر قیمت صفحه ستون می‌توان به ابعاد، ضخامت، وزن ورق فولادی و قیمت روز آن اشاره کرد. ابعاد مختلف بیس پلیت، ازجمله صفحه ستون ۳۰×۳۰، ۴۰×۴۰ و ۵۰×۵۰ سانتی‌متر، باتوجه‌به ضخامت و وزن ورق مصرفی، قیمت متفاوتی دارند. ازآنجایی‌که بیس پلیت معمولاً از ورق فولادی ساخته می‌شود، قیمت ورق سیاه نیز یکی از عوامل مهم در تعیین هزینه ساخت آن است. علاوه‌براین موارد، هزینه خدماتی مانند برشکاری، سوراخ‌کاری محل عبور بولت‌ها و جوشکاری احتمالی نیز در تعیین قیمت نهایی نقش دارد. برای محاسبه وزن صفحه ستون در سایزهای مختلف، ابتدا باید طول، عرض و ضخامت آن مشخص شود. سپس با استفاده از فرمول زیر می‌توان وزن تقریبی ورق فولادی را به دست آورد و با ضرب آن در قیمت روز هر کیلوگرم ورق و افزودن هزینه‌های ساخت، قیمت نهایی را محاسبه کرد.

فرمول محاسبه وزن صفحه ستون:

طول (متر) × عرض (متر) × ضخامت (متر) × ۷۸۵۰ = وزن (کیلوگرم)  

مثال محاسبه وزن صفحه ستون:

برای مثال، اگر بخواهیم وزن صفحه ستون با ابعاد ۳۰×۳۰ سانتی‌متر و ضخامت ۱۰ میلی‌متر را محاسبه کنیم، از فرمول زیر استفاده می‌کنیم:

۷٫۰۶۵ کیلوگرم =  ۰٫۳۰ × ۰٫۳۰ × ۰٫۰۱ × ۷۸۵۰ 

به‌همین‌ترتیب، وزن صفحه ستون با سایزهای مختلف ۴۰×۴۰ و ۵۰×۵۰ سانتی‌متر با ضخامت مشابه و جای‌گذاری در فرمول بالا، به‌ترتیب ۱۲٫۵۶ و ۱۹٫۶۲۵ کیلوگرم خواهد بود. این مقادیر بدون کسر وزن سوراخ‌های اتصال محاسبه شده‌اند.

نحوه نصب صفحه ستون یا بیس پلیت

صب صفحه ستون یا بیس پلیت یکی از مراحل مهم اجرای سازه‌های فولادی است که باید با دقت و مطابق نقشه‌های اجرایی و مشخصات فنی پروژه انجام شود. رعایت ترتیب مراحل نصب، از جانمایی دقیق تا اتصال ستون و کنترل نهایی، به استقرار صحیح صفحه ستون و انتقال مناسب بارها به فونداسیون کمک می‌کند. مراحل نصب صفحه ستون به‌ترتیب عبارت‌اند از:

• تعیین محل نصب و آکس‌بندی: ابتدا محل قرارگیری صفحه ستون بر اساس نقشه‌های اجرایی مشخص می‌شود. آکس‌بندی دقیق اهمیت زیادی دارد؛ زیرا هرگونه خطا در جانمایی می‌تواند باعث جابه‌جایی ستون از موقعیت طراحی‌شده شود.
• جانمایی بولت‌ها: بولت‌های مهاری یا انکربولت‌ها مطابق نقشه، با رعایت فاصله‌ها و موقعیت تعیین‌شده نصب می‌شوند. پیش از بتن‌ریزی فونداسیون یا در صورت استفاده از روش‌های کاشت، باید از موقعیت، فاصله و عمق مناسب بولت‌ها اطمینان حاصل کرد.
• تراز و تنظیم صفحه ستون: پس از قرارگیری صفحه روی بولت‌ها، موقعیت، ارتفاع و تراز آن بررسی و تنظیم می‌شود تا صفحه در محل تعیین‌شده قرار بگیرد و برای نصب ستون آماده باشد.
• گروت‌ریزی: سطح بتن فونداسیون باید از آلودگی و ذرات سست پاک شود. سپس فضای زیر صفحه ستون، مطابق مشخصات فنی پروژه، با گروت مناسب پر می‌شود تا تماس یکنواختی میان صفحه و سطح تکیه‌گاه ایجاد شود. آماده‌سازی سطح، میزان رطوبت و روش اجرای گروت باید براساس دستورالعمل محصول و الزامات اجرایی انجام شود.
• نصب و اتصال ستون: پس از آماده‌شدن تکیه‌گاه و تأمین شرایط لازم، ستون روی صفحه ستون قرار می‌گیرد و اتصال آن مطابق نقشه‌های سازه‌ای اجرا می‌شود. در نحوه نصب صفحه ستون پیچی، اتصال با استفاده از پیچ و مهره‌های مشخص‌شده انجام می‌گیرد؛ اما در کار گذاشتن صفحه ستون جوشی، جوشکاری باید مطابق جزئیات طراحی و با رعایت الزامات فنی صورت بگیرد.
• کنترل نهایی: در پایان، موقعیت و شاقولی ستون، تراز صفحه ستون، وضعیت بولت‌ها و کیفیت اتصالات بررسی می‌شود. همچنین باید از اجرای صحیح گروت و انطباق نهایی کار با نقشه‌های اجرایی اطمینان حاصل کرد. این کنترل‌ها بهتر است توسط نیروهای متخصص و مسئولان فنی پروژه انجام شوند.

کاربردهای صفحه ستون در صنعت ساختمان

مهم‌ترین کاربرد صفحه ستون یا بیس پلیت افزایش مقاومت سازه‌ فولادی است و مصارف گسترده‌ای در دنیای ساختمان‌سازی دارد. در قسمت زیر، کاربردهای صفحه ستون در صنعت ساختمان را برشمرده‌ایم:

• به‌حداقل رساندن فشارهای وارده از سقف به‌ستون
• پخش یکسان لنگرها و تنش‌ها و هدایت آن‌ها از ستون به‌فونداسیون
• افزایش سطح برخورد فونداسیون و ستون که نتیجه آن، بیشتر شدن ظرفیت باربری ستون

مزایای استفاده از صفحه ستون در سازه‌ها

استفاده از صفحه ستون یا بیس پلیت باتوجه‌به ‌خصوصیاتی که دارد با مزایای قابل‌توجهی همراه است که این مسئله بر محبوبیت آن افزوده است. از مزایای استفاده از صفحه ستون در سازه‌ها می‌توان به‌موارد زیر اشاره کرد:

• امکان نصب راحت
• مقاوم دربرابر خوردگی
• سازگاری با انواع طراحی
• افزایش عمر مفید فونداسیون
• افزایش مقاومت و پایداری سازه
• امکان تعمیر اتصالات و نگهداری راحت
• بهینه‌سازی هدایت نیرو بین ستون و فونداسیون
• کمتر شدن حجم فونداسیون و به‌دنبال آن، کاهش هزینه تولید
• از مزایای دیگر صفحه ستون می توان به توزیع یکنواخت بار اشاره کرد؛ نیروهای وارد شده از ستون به طور یکنواخت روی سطح فونداسیون پخش می شوند.
• در صورت استفاده از صفحه ستون تعادل نیروها برقرار می شود؛ به همین دلیل احتمال نشست نامنظم فونداسیون کاهش می یابد.

نکات مهم در انتخاب صفحه ستون

همان‌طور که قبلا اشاره شد، صفحه ستون یا بیس پلیت تنوع بالایی دارد و در زمان خرید باید به‌مشخصات ظاهری و فنی آن توجه کرد. درواقع، با دقت به‌نکات مهم در انتخاب صفحه ستون می‌توان خریدی توام با رضایت داشت. این نکات عبارتند از:

• توجه‌به ‌برند تولیدکننده
• توجه‌به‌ جنس صفحه ستون
• توجه‌به ‌ضخامت و ابعاد صفحه ستون
• توجه‌به ‌اعتبار مرکز فروش صفحه ستون

صفحه ستون چه نقشی در افزایش ایمنی و انتقال بار سازه دارد؟

صفحه ستون یا بیس پلیت با قرارگیری در مابین بتن و ستون در فونداسیون به‌افزایش مقاومت و ایمنی سازه کمک می‌کند. درواقع، این صفحه فولادی با انتقال بارهای افقی و عمودی از ستون به‌فونداسیون باعث پخش یکنواخت فشارهای وارده می‌شود. ضمن‌اینکه صفحه ستون ازنظر ابعاد تنوع بالایی داشته و متشکل از سه گروه صفحه ستون کوچک، صفحه ستون متوسط و صفحه ستون بزرگ است. همچنین، این صفحه فولادی مستحکم ازلحاظ نحوه اتصال هم به‌مدل‌های پیچی و جوشی تقسیم می‌شود. صفحه ستون جوشی، مقاومت بالاتری دارد و برای پروژه‌های بزرگتر در معرض فشار زیاد مناسب است. به‎‌این‌ترتیب، در زمان اجرای صفحه جوشی بایستی به‌مشخصات ابعادی و نحوه اتصال آن توجه داشته باشید.