ظرفیت تحمل بار تیرآهن پارامتر بسیار مهمی در مبحث سازه و مقاوم سازی ساختمان است و باید به صورت کاملا اصولی برآورد شود. این موضوع درحفظ امنیت و استحکام ساختمان از اهمیت بالایی برخوردار است.
یکی از پرکاربردترین مصالح در صنعت ساختمان، تیر آهن است و باید مقرراتی را جهت استحکام بیشتر هنگام استفاده از آن رعایت کنیم.
یکی از مهمترین اصولی که باید در زمان استفاده از تیر آهن مد نظر داشته باشیم، میزان تحمل بار آن یا باربری تیرآهن است. برای دریافت جزئیات بیشتر، با من همراه باشید.
تیرآهن یکی ازمصالح عمده در ساختمان است و از آن در طراحی سازه های مختلف استفاده می شود. به کار بردن تیرآهن به منظور افزایش استقامت ساختمان می باشد. این مصالح مقاوم از پردازش آهن خام و همچنین افزودن مقدار مشخصی عنصر کربن به دست می آید. سپس با توجه به استاندارد های موجود، فولاد را به اشکال مختلف درمی آورند تا مقاومت خمشی و توانایی تحمل نیروهای جانبی و محوری را داشته باشد.
یکی از مزیت‌های انواع تیرآهن مانند تیرآهن 12، 18 و تیرآهن 16 و 20 این است که ارتعاش‌ها را جذب می‌کند و با مقاومت در برابر بارهای خارجی استحکام ساختمان را بالا می برد.
شاید مهم ترین و مشکل ترین وظیفه مهندس طراح، تعیین میزان دقیق بارهای وارده بر سازه در طول عمر سازه است. به طور کلی از هر نوع باری که بتواند بر سازه اثر بگذارد، نمی توان صرف نظر کرد و باید پس از تعیین میزان هرکدام، ترکیب بدترین وضعیت بارها را نیز معین کرد. یکی از مراحل لازم، محاسبه باربری تیرآهن است که نیاز به اطلاعات و تخصص مربوط به خود دارد.
تیرآهن به منظور افزایش استحکام و استقامت انواع سازه استفاده می گردد. تیرآهن ها عموما از فولاد و درصد مشخصی کربن تولید می شوند. این قطعات فلزی، قابلیت تحمل بارهای محوری و جانبی و همچنین، مقاومت خمشی بالایی دارند. جذب ارتعاش مناسب تیرآهن در مقابل نیروهای خارجی وارد شده، باعث شده است که این محصول، جزء رایج ترین مصالح مورد استفاده در ساختمان سازی باشد.
طبق استاندارد های موجود، تیرآهن ها را در ابعاد و سطح مقطع های مختلف می سازند. عمدتا طول هر شاخه تیرآهن معادل 12 متر می باشد. مشخصات هر یک از تیرآهن ها در جدولی خاص به نام “جدول اشتال” آورده شده است. محاسبان سازه از این جدول برای طراحی کمک می گیرند. در ادامه در مورد جدول اشتال مواردی را عنوان می کنیم.
تیرآهن یک قطعه فولادی است که از دو بخش “بال” و “جان” تشکیل شده است. طول و ضخامت هر یک از این بخش ها با یکدیگر در ارتباط مستقیم هستند. از جمله مهمترین عوامل تاثیر گذار بر میزان تحمل بار تیر آهن را باید در فرایند تولید و نحوه ساخت آن از مواد اولیه جستجو کرد. علاوه بر ساخت تیرآهن باید به نحوه قرارگیری تیرآهن و بارگذاری نیز توجه نمود که از جمله فاکتورهای مهم به شمار می روند. البته موقعیت قرارگیری تیرآهن های اصلی و فرعی با یکدیگر متفاوت است.
از جمله تکنیک های محاسبه سطح مقطع، وزن و همچنین پروفیل های فولادی، استفاده از جدول اشتال است. این جدول، مقاطع فولادی و مشخصات هندسی که شامل ارتفاع (h)،قطر (d)، محیط(p)،سطح مقطع(A)، وزن واحد طول(G)، شعاع ژیراسیون (r)، گشتاور اینرسی(S)، فاصله مرکز سطح تا سطح بیرونی(e) می باشند را دراختیار مخاطب قرار می دهد.
از جمله مواردی که می توان در محاسبه باربری تیرآهن به آن اشاره کرد، فرمول های موجود در کتاب های مقررات ملی ساختمان است.
در شرایط مختلف برای محاسبه فشار و تعیین ظرفیت باید از سطح مقطع، آگاهی و اطلاعت کافی داشته باشیم. لازم است به این موضوع اشاره کنیم که اجزای سازه ای از جمله تیر آهن را می توان به شکل تیر های جعبه ای و مستطیلی در اندازه های مختلف تولید کرد.
به‌طورکلی، ظرفیت باربری به حداکثر باری گفته می‌شود که می‌توان بر روی آهن اعمال کرد تا قبل از اینکه تغییر شکل داده و یا خرابی ایجاد شود.
این مقاطع فلزی، که از دو بال در طرفین و یک سطح مقطع به‌نام جان در مرکز تشکیل شده‌اند، به‌عنوان تکیه‌گاه اصلی و اولیه سازه‌ها شناخته می‌شوند. پس واضح است که بار اصلی و فشار ناشی از انواع نیروهای تنشی و فشاری اعم از بارهای جانبی، عمودی و محوری را تحمل کرده و وظیفه مهم انتقال این نیروها به فونداسیون سازه، دیوارها، ستون‌ها و زمین را برعهده دارند.
تیرآهن‌ها در انواع متفاوتی تولید شده که گاهی به‌صورت تک و برخی اوقات به‌صورت چندتایی در سازه‌ها استفاده می‌شوند.
مهمترین انواع معمول بر اساس استانداردهای بین‌المللی که در بازار موجود بوده عبارتند از:
برطبق توضیحات ارائه شده با توجه به وزن بیشتر، ضخامت بالاتر و بال‌های بزرگتر، میزان تحمل بار تیرآهن نوع هاش نسبت‌به بقیه انواع تیرآهن‌ها بیشتر است. از IPBها جهت ساخت پل‌ها، ساختمان‌های چند طبقه، سازه‌های سنگین و مکان‌هایی که تحت تأثیر باربری زیادی هستند، استفاده می‌شود.
ازجمله انواع تیر در سازه های فولادی رایج باید به موارد زیر اشاره کرد:
شاه تیر عضو باربر اصلی در سقف بوده که با اتصاالت به ستون متصل می شود و بارهای وارده از تیرچه را به ستون منتقل می کند. این تیرها ممکن است به سه شکل زیر در سازه به کار روند.
برای تقویت بال ها کافی است پروفیل نورد شده را با ورق به شیوه های جوشی یا پیچی و تیرآهن های معمولی را با ورق تقویتی روی بال تقویت نمائید. عالوه بر آن می توانید با برش تیرآهن های IPE با نمره ۲۰ به باال از وسط جان، تیر و اتصال صفحه و ورق تقویتی روی بال نیز تیرآهن را تقویت نمائید.
تیرچه ها در گروه تیرهای سبک قرار می گیرند که بار سقف را به تیر اصلی منتقل می کند. این موارد جزء اعضای افقی و فرعی متصل به شاه تیر می باشند. تیرهای مذکور عموما از نیمرخ های نورد شده و سبک IPE و INP و یا به صورت لانه زنبوری تولید می گردند. چنانچه سقف سازه مرکب یا طاق ضربی باشد باید تیرچه های فرعی را به فواصل 1 تا ۵.1 متری در حد فاصل شاه تیرها قرار دهید.
نعل درگاهی در واقع تیری می باشد که در قسمت بازشوهای ساختمان از قبیل در و پنجره قرار می گیرد. قرار دادن نعل درگاه به منظور حفظ ایستایی دیوار آجری فوق بوده که قرار است در و پنجره در درون آن جا داده شود. حداقل میزان اتکای تیر نعل درگاهی در دو تکیه گاه طرفین ۲۰ سانتیمتر بوده که نیاز است بالشتک بتنی در مکان های تکیه گاهی قرار دهید.
تیر لبه ای در اصل نقش کلاف بندی ساختمان را ایفا می کنند به این نحو که در اطراف ساختمان قرار گرفته و ضمن تحمل بار سقف بار دیوار های پیرامونی را تحمل می کنند.
لاپه ها در واقع تیرهای سبکی هستند که از نیمرخ های I و Z تهیه می شوند. وظیفه اصلی این مقاطع، تحمل بار پوشش های سبک ساختمان های صنعتی می باشد.
جهت محاسبه دقیق تحمل بار تیرآهن‌ها، ابتدا باید شناخت کاملی را از علت‌های موثر بر این شاخص داشته باشیم. دلایل زیادی می‌تواند در تحمل‌پذیری تیرآهن‌ها نقش داشته باشند. مهمترین آن‌ها عبارتند از:
برای اینکه بتوانیم از مصالح درستی در هنگام ساخت یک پروژه استفاده کنیم، شناخت صحیح از شرایط پیرامونی سازه، امری واجب و ضروریست. تیرآهن‌ها مقاطعی فولادی بوده که بار اصلی وزن سازه، بر روی دوش آنهاست. لذا محاسبه دقیق مقدار وزن و فشاری که بر سطح مقطع تیرآهن وارد می‌شود، بسیار مهم و حیاتی است و قیمت تیرآهن را می‌توان براساس میزان تحمل وزن آن محاسبه کرد.
تولیدکنندگان این مصنوعات فلزی، کلیه مشخصات فیزیکی و شیمیایی محصولات خود از قبیل مقاومت در برابر تنش و کشش را در آزمایشگاه‌ها محاسبه کرده و در هنگام فروش در اختیار مشتری قرار می‌دهند. مهندسین می‌توانند با بررسی و محاسبه اصولی شرایط پروژه، نسبت به‌خرید مناسب‌ترین مصالح، اقدام نمایند.
یکی از عوامل بسیار تأثیرگذار در کیفیت مصالح، رعایت استانداردهای کیفی در پروسه تولید آنهاست. تیرآهن‌هایی که طبق استانداردهای بین‌المللی تولید می‌شوند، دارای ابعاد، اندازه و سایز مشخصی بوده و از کیفیت بالایی برخوردار هستند که این امر به افزایش عمر و تحمل‌پذیری سازه، کمک بزرگی می‌کنند.
اکثر مصنوعات فلزی از شمش فولادی، بیلت و یا بلوم تولید می‌شوند. کیفیت مواد اولیه، اثر بسیار زیادی بر قدرت و تحمل‌پذیری آهن می‌گذارد. این مسئله که در تولید تیرآهن از بلوم، ورق سیاه و یا شمش فولادی استفاده شده، بسیار حائز اهمیت است. بلوم از ذوب مجدد قراضه‌ها و ضایعات آهنی به‌دست می‌آید که کیفیت این مواد بازیافتی بر مرغوبیت محصول تولیدی، اثرگذار است. همچنین ضدزنگ بودن آهن می‌تواند در افزایش عمر این محصول موثر باشد.
هرچه که سایز تیرآهن‌ها افزایش پیدا می‌کند، میزان تحمل بار آن‌ها بالاتر می‌رود. اندازه طول، ابعاد و ضخامت بال‌ها و جان، در تحمل بار می‌توانند تأثیر زیادی داشته باشند. همچنین رعایت تعداد، چینش مناسب و قرارگیری مناسب آهن بر روی تکیه‌گاه، می‌تواند از بروز آسیب و ضررهای احتمالی به سازه جلوگیری کرده و باعث افزایش قدرت تحمل بار تیرآهن گردد.
اگر کارخانه‌ای محصولات خود را طبق استانداردهای بین‌المللی تولید کرده باشد، میزان تحمل بار هر نوعی از تیرآهن را می‌توان به راحتی توسط جدولی مشخص به‌دست آورد.
یکی از بهترین روش‌ها جهت محاسبه وزن، سطح مقطع و… استفاده از جدول اشتال است. این جدول دارای اطلاعات جامعی از مشخصات انواع مقاطع فولادی است. در این جدول می‌توان با دانستن نوع محصول خریداری شده به اطلاعاتی از قبیل قطر، محیط، شعاع ژیراسیون، ارتفاع، وزن واحد طول، گشتاور و سطح مقطع محصول، دسترسی پیدا کرد.
همچنین با استفاده از تعدادی فرمول محاسبه بار تیرآهن، می‌توان به اطلاعات مورد نیاز، دست پیدا کرد. به‌طور مثال برای به‌دست آوردن سطح مقطع تیرآهن I می‌توان از فرمول A=2Bh+Hb استفاده نمود.
جدول تحمل بار تیرآهن یکی از مهمترین مواردی است که باید در ساختمان‌سازی باید به آن توجه کرد. محاسبه تحمل بار تیرآهن قبل از کلنگ زنی پروژه، بسیار مهم است. برای محاسبه باربری تیرآهن به جدولی نیاز داریم که اطلاعات دقیق را به شما نشان دهد. در این راستا توجه شما را به جدول زیر معطوف می کنیم:
اگر کارخانه‌های تولیدکننده تیرآهن در فرآیند تولید محصول خود، مطابق با استانداردهای بین المللی عمل کنند، تحمل بار هر نوع تیرآهن را می‌توان با استفاده از جدول فوق مشخص و محاسبه کرد و بر اساس آن، تیرآهن مورد نیاز برای پروژه را انتخاب کرد.
منبع : آهن اسپات (ahanspot.com)
