تیرآهن (beams):
در ساختمان سازی کاربرد فراوان دارد. این محصول فولادی مقطعی بلند و سخت دارد که برای طراحی سازه ها استفاده میشود تا بتواند بارهای مختلف را تحمل کند. وظیفه اصلی تیرآهن انتقال بار از تیرفرعی به سمت ستون هاست نکته مهم این است که تیرها به صورت مستقیم به ستون متصل نمیشود تیرآهن به دو تیر که به صورت عرضی است در سقف و خرپای ستون ها متصل میشود.
فهرست مطالب
- بخش اول:تیرآهن (beams)
- بخش دوم:کاربرد تیرآهن فولادی در سازه
- بخش سوم:تولید کنندگان تیرآهن فولادی
- بخش چهارم:مزیت استفاده از تیرآهن فولادی
- بخش پنجم:محاسبه تیرآهن برای ساختمان دو طبقه
- بخش ششم:فاصله و حداکثر طول تیرآهن در سقف چقدر باید باشد؟
- بخش هفتم:وظیفه تیرآهن سقف ساختمانی چیست؟
- بخش هشتم:انواع تیرآهن ساختمان
- بخش نهم:حجم تیرآهن مصرفی برای ساختمان یک طبقه
آهن به علت آلیاژی که دارد جز فلز های پرمصرف در صنعت ساختمان سازی می باشد این محصول علاوه بر اینکه در سازه های ساختمانی استفاده میشود در پروژه های مختلف به گونه های متفاوت بکار گرفته میشود. تیرآهن یکی از محصولات مهم و کلیدی در ساختمان سازی می باشد. تیرآهن مقطعی بلند و سخت است که برای طراحی سازه ها استفاده میشود تا بتواند بارهای مختلف را تحمل کند. وظیفه اصلی تیرآهن انتقال بار از تیرفرعی به سمت ستون هاست نکته مهم این است که تیرها به صورت مستقیم به ستون متصل نمیشود تیرآهن به دو تیر که به صورت عرضی است در سقف و خرپای ستون ها متصل میشود. این محصول فشار های تنشی و خمشی که بر آن وارد میشود را تحمل میکند و معمولا در قسمت افقی سازه، استفاده میشود. کاربرد تیرآهن در ساختمان سازی بسیاری زیاد می باشد.
کاربرد تیرآهن فولادی در سازه
اسکلت سازه فولادی:
از نیازهای اساسی ساختمان برای مقاومت و اسکلت بندی وجود تیرآهن است. تیرآهن ها در ۴ نوع استاندارد در بازار عرضه میشوند که شامل تیرآهن اروپایی، تیرآهن بال پهن یا هاش، تیرآهن نیم پهن و تیرآهن لانه زنبوری می باشد.
کفی ستون:
کاربرد کفی ستون، اتصال نبشی به ستون ها است. بخاطر قابلیت برش، جوش و پیچ کاری مانند یک بستر عمل میکند که نبشی و ستون را به خوبی حفظ میکند و از آن سو تمام بار را تحمل میکند.
ستون ها:
اگر تیرآهن با بال پهن یا همان هاش با مقطع تقریبا مربع داشته باشیم میتوانیم از آن به عنوان ستون استفاده کینم. ویژگی این محصول این است اگر ساختمان بیش از یک طبقه باشد میتوان از تیرآهن به عنوان ستون یکپارچه استفاده کرد به طوری که طول ستون باید بگونه ایی باشد که از سقف طبقه بالا بیرون زده باشد تا ستون طبقه بعدی به آن متصل شود.
شاه تیر:
قسمت افقی سازه فولادی به تیر معروف است. تیرها بروی ستون ها توسط پلیت به یکدیگر متصل می شوند. علاوه بر آن این محصول میتواند به عنوان شاه تیر به ستون ها متصل شود. این نحوه اتصال تیرک های میانه هر طبقه را نگه میدارد.
تیرک میانی:
تیرک میانی را به عنوان تیرآهن کوچک میشناسند این تیرک ها از شاه تیر ها و ستون ها از لحاظ ابعاد کوچک ترند. تیرک ها در بالا و پایین تیرآهن ها قرار میگیرند تا بتوانند فشار و نیروی زیادی را تحمل کنند. تیرک ها باعث میشود که بار به شاه تیر ها و از شاه تیر ها به ستون ها انتقال داده شود تا نیرو به صورت عمودی منتقل شود.
خرپا:
از این محصول برای ساخت خرپا نیز استفاده میکنند. تیرهای تراس را مانند خرپا در کنار هم قرار میدهند تا در ساخت سقف سوله، انبار و … استفاده شود.
تولید کنندگان تیرآهن فولادی
برخی تولید کنندگان تیرآهن به شرح زیر می باشد:
| تیرآهن ذوب آهن اصفهان | کارخانه فولاد فایکو_فولاد یزد |
| فولاد ظفربناب | فولاد ماهات |
| فولاد کرمانشاه | فولاد کوثر اهواز |
| فولاد خوزستان | فولاد فردوس باختر |
محاسبه تعداد تیرآهن مصرفی
محاسبه وزن تیراهن مصرفی در هر متر مربع به عوامل زیادی بستگی دارد. مهمترین عامل در محاسبه وزن تیرآهن مصرفی نوع ساختمان از لحاظ فلزی و بتنی بودن می باشد.
اسکلت فلزی: اگر اسکلت فلزی با مهاربندی هم مرکز باشد بدون در نظر گرفتن وزن آرماتور سقف وزن کلیه آهن آلات مصرفی برابر ۷۰-۴۰ کیلوگرم به ازای هر متر مکعب می باشد.
سازه بتنی: اگر ساختمان بتنی با قاب خمشی و دیوار برشی باشد با حذف وزن آرماتور سقف میزان آهن آلات مصرفی به ازای هر متر مربع برابر با ۶۰-۳۵ کیلوگرم میباشد.
مزیت استفاده از تیرآهن فولادی
| در ارتفاع زیاد کاربرد دارد. |
| امکان اتصال چند قطعه به یکدیگر را فراهم میکند. |
| امکان توسعه سازه بعد از اتمام پروژه وجود دارد. |
| اجرای و نصب آن سرعت بالایی دارد. |
| مقاومت و استحکام بالایی دارد معایب استفاده از تیرآهن فولادی در سازه. |
ضعف در دمای بالا: استحکام ساختمان های فلزی با افزایش دما کاهش پیدا میکند اگر دما اسکلت از ۵۰۰ به ۶۰۰ درجه برسد تعادل ساختمان به خطر می افتد.
جوش نامناسب: اتصالات در ساختمان های فلزی از طریق جوش، پیچ و پرچ صورت میگیرد. این اتصالات باید به نحوه صحیح انجام شود.
خوردگی فلز در مقابل عوامل خارجی: قطعات فلزی در ساختمان سازی در مقابل عوامل جوی خورده میشوند و ابعاد آن ها کاهش پیدا میکند.
تمایل قطعات فشاری به کمانش: با توجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی کوچک است تمایل به کمانش در این قطعات نقاط ضعف به شمار می آید.
محاسبه تیرآهن برای ساختمان دو طبقه
محاسبه ی تیرآهن مورد نیاز برای ساخت یک ساختمان به نوع اسکلت آن وابسته است. در ساختمان های با اسکلت بتنی از میلگرد برای تقویت بتن استفاده می شود. در حالی که بخش عمده ای از ساختمان های اسکلت فلزی را تیرآهن تشکیل می دهد. تیرآهن یکی از مهمترین مقاطع فولادی ست که در ساخت سازه های به خصوص بلند مرتبه نقش اساسی دارد و می تواند به خوبی نیروهای خمشی و برشی وارد شده بر سازه را تحمل کند. در خصوص محاسبه تیرآهن مورد نیاز برای یک ساختمان دو طبقه باید به این نکته توجه داشت که این محاسبات به صورت دقیق می بایست توسط مهندسان سازه انجام شود. با این وجود با توجه به شرایط ساختمان و ابعاد آن می توان به صورت سرانگشتی محاسباتی در این راستا انجام داد.
تیرآهن مناسب برای ساختمان دو طبقه
سال‌هاست که از تیرآهن در اسکلت‌های فلزی برای ساخت برج‌ها، سازه‌های فلزی و همینطور ساختمان‌های چند طبقه و بلند استفاده میشود. اگر چه به دلیل بالا بودن قیمت تیرآهن اسکلت‌های بتنی به صرفه‌تر از اسکلت‌های فلزی است اما به دلیل خواص فوق‌العاده‌ای که به خاطر وجود تیرآهن در این نوع اسکلت وجود دارد هنوز هم خیلی‌ها ترجیح میدهند از این نوع اسکلت در ساختمان‌‌سازی استفاده کنند.
اندازه و کاربرد تیرآهن
تیرآهن‌ها بر اساس اندازه و سایز مشخص‌شده ۱۲، ۱۴، ۱۶، ۱۸ و یا ۲۰ بسته به نوع پروژه و نوع کاربری تولید و مورد استفاده قرار داده می شوند. بیشترین کاربرد تیرآهن‌ها در قسمت‌های مختلف اسکلت بندی ساختمان، ساخت پل و سازه های صنعتی و فلزی است که به منظور انتقال نیروهای خمشی و برشی استفاده می شود.
فاصله و حداکثر طول تیرآهن در سقف چقدر باید باشد؟
حداکثر طول تیرآهن در سقف به نوع سقف ،اندازه دهانه سقف ، فاصله ستون ها از یکدیگر ،نقشه سازه ، تعداد طبقات و بسیاری عوامل دیگر بستگی دارد . به همین علت نمیتوان مقدار مشخصی را به طور کلی در نظر گرفت . طول تیرآهن ها در سقف با توجه به ویژگی های یک سازه مشخص میگردد.میتوان گفت حداکثر طول تیرآهن یا تیرچه سقف با اندازه حداکثر دهانه سقف متناسب است. دهانه سقف ها در انواع متفاوت در حدود ۷ تا ۱۲ متر میباشد .این اعداد با توجه به ویژگی های سازه کاملا متغیر هستند.
فاصله تیرآهن سقف در انواع سقف
سقف کرومیت: در این نوع سقف از قالب های ثابت نظیر بلوک های سیمانی، پلی استایرن، طاق ضربی و کامپوزیت برای پر کردنفضای خالی بین تیرچه ها استفاده می شود. فاصله تیرآهن سقف کرومیت بسته به نوع قالب بین ۷۵ تا ۱۰۰ سانتیمتر است.
سقف کامپوزیت: در سقف های کامپوزیت بلوک های سفالی وجود ندارد از این رو از این فضا برای لوله کشی های برق و آب و تاسیسات استفاده می شود.
سقف های طاق ضربی: معمولا فاصله تیرآهن سقف طاق ضربی بین ۹۰ تا ۱۱۰ سانتی متر است و در اجرای آن از ملات گچ، آجر فشاری و خاک استفاده می شود.
وظیفه تیرآهن سقف ساختمانی چیست؟
تیرآهن یک مقطع فولادی پرکاربرد در ساختمان سازی است که در بخش های مختلف یک بنا مثل ستون ها، سقف، تیرها و خرپا ها مورد استفاده قرار می گیرد. انتقال وزن و نیروهای اعمال شده از تیرهای فرعی ساختمان به ستون های اصلی از وظایف تیرآهن است؛ ولی از آنجا که تیرها به طور مستقیم به ستون متصل نمی شود از چه طریق می توانند وزن و نیروهای وارده را تحمل کند؟. برای این کار باید تیرآهن اصلی به دو تیرآهن در خرپا قسمت سقف و ستون ها به صورت عرضی متصل شود؛ به این ترتیب می تواند فشارهای خمشی و تنشی وارده را تحمل کند و مانع از تخریب ساختمان شود.
انواع تیرآهن ساختمان
تیرآهن بال پهن:
این نوع تیرآهن در دو نوع سبک و سنگین ساخته می شود و در مقایسه با تیرآهن نوع نیمه پهن و اروپایی وزن کمتری دارد. در این تیرآهن اندازه بال با ارتفاع یکسان است و شکلی شبیه حرف اچ انگلیسی دارد و در قسمت ستون و خرپا ساختمان استفاده می شود.
تیرآهن نیم پهن: IPE تیرآهن
یا نیمه پهن دارای حداقل و حداکثر طول ۸ تا ۱۶ متر، ارتفاع بین ۸۰ تا ۶۰۰ میلیمتر و عرض ۴۶ تا ۲۲۰ میلیمتر بوده و از لحاظ شکل به حرف l انگلیسی است.
تیرآهن اروپاییINP:
دارای ارتفاع ۸۰ تا ۶۰۰ میلیمتر، حداقل و حداکثر طول ۱۶ متر و عرض ۴۲-۵۰-۵۸ و ۲۱۵ میلیمتر می باشد. تیرآهن اروپایی در بازار به اسم تیرآهن معمولی معروف است.
تیرآهن لانه زنبوری: روی قسمت جان این نوع تیرآهن سوراخ هایی وجود دارد که باعث کاهش استحکام تیرآهن در برابر فشارهای جانبی می شوند. حداقل و حداکثر تیرآهن در سقف در تیرآهن لانه زنبوری بین ۱۲ تا ۱۸ متر و ارتفاع ۸۰ تا ۳۰۰ میلیمتر است.
کاربرد هر سایز تیرآهن در ساختمان
هر سایز تیرآهن در قسمت های مختلف ساختمان کاربرد خاصی دارد؛ به همین دلیل بعد از انتخاب تیرآهن باید به اندازه آن توجه کرد. معمولا در پروژه های ساخت و ساز کوچک و ساختمان های با تعداد طبقات کم از سایزهای کوچک تر تیرآهن استفاده می شود و در پروژه های سنگین مثل برج ها، پل ها و ساختمان های چند طبقه سایزهای بزرگ تر کاربرد دارند.
| ۱.تیرآهن سایز ۱۲ از این نوع تیرآهن در پوشش سقف طبقات، ستون و تیر استفاده می شود. |
| ۲.تیرآهن سایز ۱۴: کاربرد تیرآهن سایز ۱۴ در ساخت ستون و نعل و خرپا و پوشش سقف است. |
| ۳.تیرآهن سایز ۱۶: این نوع تیرآهن در ساخت تیرهای فرعی، ساخت نعل، پوشش سقف کاربرد داشته و در ساخت خرپا و پل های لانه زنبوری استفاده می شود. |
| ۴.تیرآهن سایز ۱۸: کاربرد تیرآهن سایز ۱۸ در قسمت های مختلف سازه های سنگین و ساخت ستون اصلی سازه است. |
| ۵.تیرآهن سایز ۲۰: این نوع تیرآهن در ساخت طبقات زیرین سازه و سازه های بزرگ و سنگین کاربرد دارد. |
محاسبه تیرآهن مصرفی برای ساختمان یک طبقه
تیرآهن یکی از اجزای مهم در صنعت ساختمان سازی می باشد که وظیفه تحمل تنش های حاصل از نیروهای برشی و لنگر خمشی ناشی از بارهای وارد بر سازه را بر عهده دارد. یک چالش بزرگ در پروژه های ساختمانی محاسبات مربوط به تیراهن است؛ به همین علت قرار گرفتن تیرآهن در اسکلت ساختمان اهمیت بسیار زیادی دارد.به طور کلی ساختمان ها را از نظر اسکلت به دو دسته می توان تقسیم بندی کرد. ساختمان های اسکلت بتنی و ساختمان های اسکلت فلزی. سال‌هاست که از تیرآهن در اسکلت‌های فلزی به منظور ساخت انواع سازه ها استفاده میکنند. به دلیل بالا بودن قیمت تیرآهن، اسکلت بتنی به صرفه تر از اسکلت فلزی است اما به علت خواص فوق‌العاده ای که به خاطر وجود تیرآهن در اسکلت فلزی وجود دارد از این نوع اسکلت در ساختمان سازی و به ویژه در ساخت سازه های بلند مرتبه استفاده می کنند.
ساختمانی که برای ساخت آن از بتن، سیمان، شن، ماسه، میلگرد ساده و آجدار استفاده می شود را دارای اسکلت بتنی می گویند. در اسکلت بتنی برای ساخت فونداسیون، ستون، تیراصلی، تیرفرعی پله، دیوار برشی از بتن استفاده می کنند.اما در اسکلت فلزی شاکله اصلی آن از فولاد است که برای تحمل انواع بار و فشارها از آن استفاده می کنند. در ساخت اسکلت فلزی از پرچ، پیچ و جوشکاری جهت اتصالات استفاده می کنند.وزن ساختمانی که بر پایه‌ی اسکلت فلزی بنا گذاشته شده به مراتب کمتر از وزن ساختمانی است که از اسکلت بتنی در آن استفاده شده است و بنابراین استفاده از اسکلت فلزی در ساختمان وزن آن را کاهش داده و در نتیجه نیروهای فشاری وارده بر ساختمان کاهش می‌یابد که خود این عامل در استحکام بیشتر ساختمان مؤثر است.فولاد نسبت به بتن انعطاف‌پذیرتر و از خاصیت ارتجاعی بیشتری برخوردار است و ساختمان هایی که بر پایه اسکلت فلزی شکل می گیرند محکم ترند و تحمل آن ها در برابر نیروهای برشی و جانبی وارده بر سازه در حوادث طبیعی مانند زلزله بیشتر است.
اسکلت بندی ساختمان یک طبقه
مانند هر سازه ی دیگری اسکلت بندی ساختمان یک طبقه، نیاز به اصول و مراحلی دارد که در ادامه به آن می‌پردازیم.مرحله گودبرداری، چه در سازه بتنی چه در سازه فولادی باید این مرحله اجرا شود. اصولا گوبرداری تا رسیدن به یک زمین بکر انجام میگیرد. اگر ساختمان دارای زیر زمین باشد گوبرداری زیادتر انجام میشود.مرحله بتن ریزی، بعد از مرحله گودبرداری و آزمایش خاک نوبت به بتن ریزی می شود که در محل هایی به نام کف سازه، فونداسیون سازه، سقف سازه، زیرسازی و … اقدام به ریختن بتن می کنند. بتن ریزی معمولا درون قالب هایی انجام می شود که پس از گیرش بتن، قالب ها از آن جدا شده و تا زمانی که از بتن نگهداری می شود که به صد در صد کارایی برسد. این مرحله با هدف ایجاد سطی صاف به عنوان زیر بنای اصلی ساختمان بکار گرفته می شود چرا که کل اسکلت ساختمان بروی کف سوار است و از این رو صاف بودن کف بسیار حائز اهمیت می باشد.مرحله بعدی آرماتوربندی است که برای سازه فولادی و بتنی مشابه و حائز اهمیت است. آرماتور بندی سبب می شود تا بتن استحکام کششی بالایی داشته باشد و در برابر تنش های کششی دچار مشکل نشود. بعد از آرماتوربندی، محل قرارگیری صفحات و ستون‌ها مشخص شده، قالب گیری نیز انجام می شود و همه چیز برای بتن ریزی پی آماده می شود.مرحله بعد، صفحات روی آرماتورها قرار می گیرد، سپس بتن شل با فشار لابه لای این صفحات ترزیق میشود تا اتصال انجام شده و فضای خالی در زیر این صفحات باقی نماند که به این عملیات اصطلاحا هواگیری گفته می شود.مرحله بعد، اجرای ستون هاست که با استفاده از جرثقیل و علم کردن تیرآهن و گذاشتن آنها بروی صفحات انجام میگیرد که تیرآهن های ساختمان یک طبقه معمولا بیشتر است. در آخرین مرحله برپا داشتن اسکلت فلزی ساختمان دو طبقه اجرای باربندها و در نهایت نصب راه پله های بین طبقات است.
حجم تیرآهن مصرفی برای ساختمان یک طبقه
تیرآهن مصرفی در هر مترمربع به عوامل مختلفی بستگی دارد که مهمترین عامل در هنگام محاسبه آهن آلات مصرفی در سازه نوع ساختمان از لحاظ فلزی و بتنی بودن آن می باشد. به عنوان مثال برای اسکلت فلزی میزان آهن آلات مصرفی به شرح ذیل می باشدچنانچه اسکلت فلزی با مهاربندی هم مرکز باشد بدون در نظرگرفتن وزن آرماتور سقف، وزن کلیه آهن آلات مصرفی در ساختمان یک طبقه ۴۰ الی ۷۰ کیلوگرم به ازای هر متر مربع می باشد. محاسبه تعداد دقیق تیرآهن مصرفی برای ساختمان یک طبقه کار مشکلی بوده و برای هر پروژه متفاوت است.حال چنانچه اسکلت شما بتنی باشد اگر ساختمان بتنی با قاب خمشی و دیوار برشی باشد بدون در نظر گرفتن وزن آرماتور سقف میزان آهن آلات مصرفی به ازای هر متر مربع در حدود ۳۵-۶۰ کیلوگرم می باشد.میران محاسبه دقیق تیرآهن برای ساختمان یک طبقه را نمیتوان دقیق تعیین کرد و به نوع سازه، نوع تیراهن و نظر مهندس پروژه بستگی دارد و نمیتوان به طور قطع در خصوص آن نظر داد.
سوالات متداول
از انواع تیرآهن در ستون، اسکلت سازه، ساخت خرپا و غیره استفاده میشود.
جان همان قسمت اصلی تیرآهن است.
یکی از انواع تیرآهن‌های فولادی است که ضخامت بال و جان آن از سایر انواع تیرآهن بیشتر میباشد.
قیمت تیرآهن تحت تاثیر عواملی همچون نوع تیرآهن، آلیاژ بکار رفته، قیمت مواد اولیه، واسطه در خرید، هزینه حمل و نقل، نوسانات ارز و غیره میباشد.
روش‌های مختلفی از جمله توجه به ظاهر، وزن، علائم اختصاری، نحوه بسته بندی، پلاک، میزان جوش‌پذیری و رنگ وجود دارد تا به کمک آن بتوان تیرآهن اصل را از تقلبی تمیز داد.
سخن پایانی
کاربرد تیرآهن در ساختمان سازی و همچنین در صنایع دیگر به اندازه ای گسترده می باشد که این مقطع فولادی را به یکی از مهم ترین مصالح ساختمان تبدیل کرده است. حجم بالای مصرف این محصول موجب شده است که کیفیت و قیمت آن در کیفیت و هزینه نهایی ساختمان تاثیر مستقیمی داشته باشد به طوری که قیمت تیرآهن یکی از عوامل مهم در تعیین قیمت مسکن می باشد.
