کاربرد تیرآهن در ساختمان و سازه های فولادی

ساختمان ها عمدتا با استفاده از سازه های بتنی یا اسکلت فولادی ایجاد می شوند. استفاده از سازه های فولادی به خصوص برای ساخت آپارتمان ها و ساختمان هایی با تعداد طبقات بالا بسیار مناسب است. مهم ترین مصالح مورد استفاده در این نوع سازه ها هم تیرآهن است.

از تیرآهن ها در بخش های مختلف سازه های با اسکلت فولادی استفاده می شود. این استفاده می تواند به عنوان ستون، تیرک، نگه دارنده میانی، خرپا و موارد این چنینی دیگر باشد. تیرآهن های مورد نیاز برای هر کدام از این بخش ها از نظر حجم، اندازه و مقاومت دارای تفاوت هایی با یک دیگر می باشند. چیزی که در این مورد اهمیت دارد، شناخت ویژگی های تیرآهن مورد نیاز برای هر بخش سازه فولادی است. به همین دلیل در این جا قصد داریم به انواع کاربرد تیرآهن در ساختمان پرداخته و تیرآهن مورد نیاز و مناسب را از بین انواع تیرآهن های ساختمانی برای هر بخش را معرفی کنیم.

کاربرد تیرآهن در ساختمان چیست ؟

در صورت اشتباه در استفاده از تیرآهن برای بخش های مختلف ، امکان ایجاد ضعف در اسکلت ساختمان وجود دارد. به همین دلیل، در ادامه طور کامل کاربرد تیرآهن در ساختمان را برای شما توضیح خواهیم داد. مهمترین و پرکاربردترین سایز های تیرآهن 12 ، 14 و 16 است. میزان مقاومت تیراهن 12 ، 14 و 16 و میزان تحمل بار آنها متفاوت است اما هر سه پر استفاده ترین سایزهای تیرآهن هستند.

اسکلت سازه فولادی ؛ نوع تیرآهن مناسب انجام این کار چیست؟

یک سازه فولادی با کیفیت توانایی مقاومت در برابر نیروهای حاصل از بار ساختمان و حتی نیروهای تنشی و برشی را خواهد داشت. برای ساخت اسکلت در سازه های فولادی از تیرآهن استفاده می شود. اما نوع و اندازه این تیرآهن در همه سازه ها یکسان نیست. فاکتورهای مهمی از جمله نوع محیط جغرافیایی سازه، وزن و تعداد طبقات آن و حتی کاربرد ساختمان در انتخاب تیرآهن مناسب نقش خواهند داشت.

به طور معمول، برای ایجاد سازه های فولادی از چند نوع متفاوت تیرآهن استفاده می شود. این تیرآهن ها شامل تیرآهن های IPE یا استاندارد اروپایی، INP، تیراهن های هاش و لانه زنبوری می شوند. تفاوت تیرآهن هاش و آی را در مقاله های قبلی بررسی کرده ایم. برخی از تیرآهن ها به دلیل ویژگی های خاصی که دارند ، در بخش های خاصی از سازه استفاده می شوند. برای مثال، تیرآهن های هاش یا بال پهن به دلیل استحکام بالای خود بیش تر برای ایجاد ستون های اصلی استفاده می شوند، اگر چه در قسمت های دیگر اسکلت فلزی هم کاربرد دارند.

توجه داشته باشید که کاربرد تیرآهن در سازه های فولادی برای همه قسمت ها یکسان نیست.، در برخی قسمت ها نیاز به تیرآهن های قوی و حجیم وجود دارد که استحکام بسیار بالایی داشته باشند؛ مانند ستون ها. و برخی تیرآهن ها هم لازم است اندازه و حجم کم تری داشته باشند مانند تیرهای رابط، تا وزن کلی اسکلت زیاد بالا نرود.

ساخت کفی ستون ؛ کدام نوع تیرآهن برای این کاری مناسب است؟

حتی در سازه های فولادی برای ایجاد پی یا فونداسیون از بتن استفاده می شود. این کار ازین جهت است که بتن محکم ترین پی را برای ساختمان ایجاد می کند. در ادامه مقاطعی با عنوان کفی ستون را بر روی بتن متصل می کنند. کفی ستون بر روی پی قرار می گیرد تا بتوان ستون های فلزی را به فونداسیون وصل نمود. در واقع کفی ستون نقش یک رابط را بین پی بتنی ساختمان و ستون های فلزی که همان تیرآهن ها هستند را بر عهده دارد.

کفی ستون معمولا از جنس فولاد با کیفیت ساخته می شود تا بتواند بار نهایی ساختمان که از طریق ستون ها به آن وارد می شود را تحمل کرده و به پی انتقال دهد. این مقاطع در قسمت های مختلف و به طور معمول در گوشه های اطراف سوراخ شده و به وسیله پیچ به بتن متصل می شوند. حتی در این قسمت ها هم می تان کاربرد تیرآهن را مشاهده نمود. پس از محکم شدن اتصال کفی ستون با بتن، تیرآهن هایی که قرار است نقش ستون در سازه را داشته باشند، به این کفی ها وصل خواهند شد. اتصال تیرآهن با کفی ستون هم به وسیله جوش و هم به وسیله پیچ و مهره با کمک نبشی انجام می گیرد.

تیرآهن در نقش ستون ؛ نوع تیرآهن مناسب انجام این کار

این مورد یکی از مهم ترین وظایفی است که تیرآهن ها در سازه های فولادی بر عهده دارند. از آن جایی که تمام بار ساختمان از طریق بخش های مختلف سازه به ستون ها وارد شده و در نهایت به زمین انتقال پیدا می کند، ستون ها از اهمیت بسیار بالایی در سازه برخوردارند. انتخاب تیرآهن های مناسب برای ستون در سازه های فولادی می تواند باعث افزایش استحکام و مقاومت نهایی ساختمان در برابر عوامل گوناگون شود. به همین ترتیب، انتخاب نادرست و اشتباه تیرآهن برای ستون هم می تواند فاجعه بار بوده و در ادامه به آسیب دیدن ساختمان و حتی افراد بیانجامد.

نوع تیرآهن های مورد استفاده برای ستون های اصلی در اسکلت فولادی با توجه به تعداد طبقات ساختمان انتخاب می شود. هر چه تعداد طبقات بیش تر بوده و ساختمان وزن بیش تری داشته باشد، نیاز است تیرآهن های قوی تری هم به عنوان ستون انتخاب شوند. معمولا از تیرآهن های بال پهن یا هاش برای ستون های اصلی سازه استفاده می شود. چیزی که در انتخاب تیرآهن مناسب برای ستون اهمیت دارد، داشتن مقاومت لازم برای تحمل باری است که از طرف ساختمان وارد می شود.

تیر اصلی یا شاه تیر

پس از ستون ها، تیر های اصلی یا شاه تیر در سازه قولادی نقش بسیار مهمی دارند. به طور کلی، در سازه های فولادی به آن دسته از تیرآهن ها که به صورت افقی قرار داده می شوند، تیر می گویند. اما گاهی اوقات این تیرها نقش مهم تری از تیرهای معمولی دارند که به آن ها شاه تیر گفته می شود. معمولا شاه تیرها به صورت افقی بر روی چندین ستون قرار می گیرند. نحوه قرارگیری شاه تیر به این صورت است که از روی یک بال بر روی ستون ها قرار گرفته و بال دیگر در قسمت بالا قرار دارد. سپس تیرک های میانی بر روی این تیرهای اصلی قرار داده می شوند.

با توجه به اینکه تیرک های میانی بر روی تیرهای اصلی قرار داده میشوند در انتخاب شاه تیر دقت کنید. شاه تیر باید به گونه ای انتخاب شود که تحمل بار وارده از طریق این تیرک ها را داشته باشد. معمولا، اندازه تیرهای اصلی از تیرآهن های مورد استفاده برای ستون ها کم تر ، و سایر تیرهای مورد استفاده در ساختمان بزرگ تر و قوی تر هستند. البته در برخی موارد اندازه شاه تیرها حتی از خود ستون ها هم بیش تر است که این بسته به نوع و شرایط سازه فولادی دارد.

تیرک میانی

این تیرآهن ها بر روی تیرهای اصلی یا شاه تیر قرار داده می شوند و بار موجود در هر طبقه را جمع آوری کرده و از طریق شاه تیر به ستون ها انتقال می دهند. تیرک های میانی بین بال های بالایی و پایینی تیرهای اصلی قرار داده می شوند. در ادامه با استفاده از پیچ و مهره یا جوشکاری این تیرک ها را به تیرهای اصلی متصل می کنند.

از آن جایی که تیرک های میانی نقش کم رنگ تری نسبت به تیرهای اصلی دارند، هم از نظر اندازه و هم از نظر استحکام نسبت به شاه تیرها در سطح پایین تری قرار دارند. استفاده از تیرآهن هایی که با استاندارد اروپایی ساخته می شوند برای این کاربرد رایج تر است.

خرپا

خرپا به این دلیل که دارای یک ساختار خاص و زیگزاگی شکل می باشد، تا حد زیادی مقاومت آن در برابر بار و فشار افزایش می یابد. هر چه خرپا سنگین تر بوده و برای تحمل بار بیش تری ساخته شود، باید از تیرآهن های قوی تری در آن استفاده گردد. با کاهش یافتن مقاومت مورد نیاز خرپا، اندازه تیرآهن های لازم جهت ساخت آن هم کاهش می یابد. نکته مهم دیگر در مورد خرپا این است که امکان ساخت آن به شکل های مختلف وجود دارد. به عبارتی، لازم نیست تیرک های اریب حتما بین دو ردیف موازی قرار گیرند و می توان این تیرک ها را بین دو ردیف اریب هم قرار داد. خرپا به طور معمول بر روی ستون های اصلی قرار می گیرد و از این طریق نیروی وارده بر خود را به زمین منتقل می کند.

تیر های باریک کرومیت

این نوع تیرها از تیرک ها اندازه کوچک تری دارند، که تیرهای باریک نامیده می شوند. ساختاری تیرهای باریک کرومیت تا حد زیادی شبیه به خرپا است اما تفاوت هایی با آن دارد. اولین تفاوت همین باریک بودن تیرهای مورد استفاده در ساختشان است. تفاوت دیگر هم در شکل ساخت آن ها می باشد. تیرهای باریک کرومیت به صورت اریب بین دو ردیف تیرهای اصلی موازی قرار داده می شوند.

مزایای استفاده از تیرآهن در ساختمان

مهم ترین مزیت های استفاده از تیرآهن برای ایجاد ساختمان:

• وزن سبکی داشته و باعث می شود که ساختمان هم زیاد سنگین نشود. به همین دلیل، برای ساخت سازه هایی با تعداد طبقات بالا مناسب است.
• در هنگام استفاده از تیرآهن، امکان متصل کردن قطعات گوناگون به یک دیگر وجود داشته و بسیار آسان است.
• در سازه هایی که از تیراهن استفاده می شود، حتی پس از اتمام کار هم امکان توسعه سازه وجود خواهد داشت.
• تیرآهن مقاومت و استحکام بالایی داشته و در نتیجه باعث افزایش مقاومت ساختمان می شود.
• سرعت کار با تیراهن بسیار بالا است و می توان در مدت زمانی کوتاه کار ایجاد اسکلت ساختمان را به اتمام رساند.
• از آن جایی که به راحتی می توان کار حمل و نقل تیرآهن ها را انجام داد، کار کردن با آن ها در ارتفاع هم چندان دشوار نیست.

سوالات متداول

1. کاربرد تیرآهن در سازه های فولادی چیست؟

ایجاد ستون، تیرهای اصلی ، تیرک میانی، خرپا و موارد این چنینی می شود.

2. چگونه باید تیرآهن مناسب برای اسکلت سازه فولادی را مشخص نمود؟

برای این کار باید به عوامل تاثیرگذار بر ساختمان از جمله محیط جغرافیایی، وزن و تعداد طبقات ساختمان و نیروهای تنشی و برشی توجه نمود. با توجه به این موارد تیراهن هایی را انتخاب کرد که مقاومت لازم در برابر این نیروها را داشته باشند.

3. از چه نوع تیرآهن هایی برای ستون استفاده می شود؟

با توجه به اهمیت ستون ها در ساختمان باید از تیرآهن هایی با استحکام بالا استفاده شود. به طور معمول، از تیرآهن های بال پهن یا هاش جهت این مورد استفاده می شود.

4. خرپا چه کاربردی دارد و تیرآهن مورد استفاده در آن به چه شکل است؟

خرپا به دلیل ساختار زیگزاگی خود از استحکام بالایی برخوردار بوده و در مواردی که نیاز به مقاومت بالایی وجود دارد، استفاده می شود. با توجه به میزان مقاومت مورد نیاز در خرپا، نوع تیراهن آن انتخاب می شود.

5. استفاده از تیرآهن در سازه های فولادی چه مزایایی دارد؟

استفاده از تیرآهن می تواند مزایایی مانند سبک بودن، راحتی کار در ارتفاع، استحکام بالا، امکان توسعه بعد از اتمام کار و سرعت بالای کار را داشته باشد.