میزان تحمل بار تیرآهن

تیرآهن از جمله مصالحی است که امروزه به میزان فراوانی در ساخت ساختمان ها کاربرد دارد، زیرا ویژگی های منحصر به فردی دارد و نسبت به وزنی که اشغال می کند تحمل بار بالایی دارد، و به میزان فراوان در دسترس می باشد. در استفاده از تیرآهن باید اصولی را رعایت کرد تا ساختمان پایداری مناسبی داشته باشد، از جمله میزان تحمل بار تیرآهن که پارامتر بسیار مهمی است و باید مورد توجه قرار گیرد و معیاری است که اطلاعات زیادی از تیر به ما می دهد، در این مقاله به شرح مختصری از میزان تحمل بار تیرآهن پرداخته می شود.

تحمل بار از دلایل استفاده از تیرآهن

تحمل بار تیرآهن، مقیاسی است که برای اندازه‌گیری مقاومت آن به کار می‌رود. میزان تحمل بار تیرآهن و محاسبه آن نقش مهمی در مقاومت ساختمان دارد؛ این قطعات فولادی در ساختمان وظیفه تحمل وزن ساختمان و انتقال آن به فوندانسیون و زمین را برعهده دارند و مقاومت آن‌ها بسیار مهم است.

متریال اصلی که برای تولید این محصولات استفاده می‌شود، فولاد است و درصد مشخصی کربن هم در روند تولید به آن اضافه می‌شود. این مصالح قابلیت تحمل بارهای عمودی، محوری و جانبی را دارند و همچنین در برابر خم شدن هم مقاوم هستند؛ نتیجه این قابلیت‌ها، استحکام زیاد در برابر فشارهای خارجی و ارتعاش‌های وارد به سازه و توانایی تحمل وزن آن است.

تحمل بار تیرآهن، فاکتور مهمی است که بر اساس استانداردهای تولید، طول و سطح مقطع محصولات مشخص می‌شود. مهندسان ساختمان با توجه به این مقیاس متوجه می‌شوند ساختمان مورد نظرشان چه نوع و چه تعداد از این محصول نیاز دارد. برای خرید تیرآهن و هاش و همچنین اطلاع از قیمت این محصول می توانید به سایت آهنک مراجعه نمایید.

تحمل بار از دلایل استفاده از تیرآهن

استانداردهای تیرآهن

تیرآهن یکی از مهم‌ترین و اساسی‌ترین مصالح و پروفیل‌های ساختمانی است که عموما در صنایع ساختمانی و پروژه‌های عمرانی کاربرد دارد. تیرآهن‌ها در پرو‌ژه‌های بزرگ مانند ساخت آسمان‌خراش، پل و سدهای بزرگ نیز به‌کار می‌روند. مراحل اولیه تولید تیرآهن‌ اساساً با ذوب شمش‌های فولادی آغاز می‌شود و در ادامه استانداردهای مختلفی در تولید آن، به‌کار می‌رود؛ از رایج‌ترین انواع استاندارد تیرآهن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

  • تیرآهن IPE (استاندارد استفاده‌شده در ایران و کشورهای اروپایی)
  • تیرآهن INP (استاندارد استفاده‌شده در چین)
  • تیرآهن IPB (تیرآهن‌های هاش)
  • تیرآهن لانه زنبوری

انواع بارهای وارده بر سازه

به طور کلی، انواع بارهای وارده بر سازه، به دو دسته بارهای زنده و مرده تقسیم می شوند.

بارهای مرده

بارهایی که مقدار ثابتی دارند و محل استقرار آن ها تغییر نمی کند، بارهای مرده نامیده می شوند. به طور کل، بارهای مرده، شامل وزن اسکلت ساختمان و وزن قسمت هایی از ساختمان می باشد که جزء لاینفک سازه به حساب می آیند. به عنوان مثال در یک سازه فولادی، بارهای مرده شامل وزن اسکلت فولادی، دیوارها، کف ها، سقف، لوله کشی، اتصالات، تاسیسات بهداشتی و مشابه آن می شود.

بار مرده دقیق سازه، زمانی معین خواهد شد که طراحی سازه به اتمام رسیده و ابعاد قسمت های مختلف ساختمان انتخاب شده باشد. همچنین، تخمین بار مرده سازه می تواند بر اساس مراجعه به سازه ای مشابه یا روابط جداول و جزئیات معماری به دست آید. برای وزن مخصوص قسمت های مختلف ساختمان می توان به استاندارد شماره 519 (حداقل بار وارده بر ساختمان ها و ابنیه فنی) موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران مراجعه کرد. یک طراح باتجربه، معمولا قادر به تخمین بار مرده با دقت بالایی می باشد و می تواند با چنین تخمینی از تکرار محاسبات جلوگیری کند.

بارهای زنده

بارهای زنده به بارهایی گفته می شود که در طول بهره برداری از ساختمان، امکان جا به جایی و تغییر محل و مقدار آن بارها وجود داشته باشد. به عبارت دیگر، بارهایی که مرده نیستند در دسته بارهای زنده قرار می گیرند.

(سربار یا بار زنده، به کلیه بارهای موثر اطلاق می شود که در نتیجه استفاده و بهره برداری از ساختمان بر آن تحمیل شود.)

به طور کلی، بارهای زنده به دو گروه زیر تقسیم می شوند:

  • سربارهای ساکن ولی قابل حرکت، مانند اثاثیه منزل و وسایل اداری، بارهای زنده با سرعت کم، مانند وزن اشخاص و حیوانات و … که بارهای ایستا نامیده می شوند.
  • سربارهای متحرک با اثر جانبی قابل توجه، مانند ماشین ها و آسانسورها و جرّاَثقال ها (وسیله ای برای کشیدن بارهای سنگین) و … که به نام بارهای ضربه ای نامیده می شوند.

تنش و خستگی – در بارهای ثابت و غیر متغیر برای شدت نیرو (نیرو بر واحد سطح) به کار می رود و متقابلا نقش های حاصل از نیروهای متغیر و متناوب، خستگی نامیده شده است.

انواع تیر در سازه های فولادی

ازجمله انواع تیر در سازه های فولادی رایج می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

تیر اصلی یا شاه تیر

شاه تیر عضو باربر اصلی در سقف بوده که با اتصالات 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.

  • تیرآهن بال پهن
  • نیرآهن معمولی با ورق تقویتی روی بال ها و یا جان
  • تیرآهن معمولی به صورت تکی یا جفت

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 20 به بال از وسط جان، تیر و اتصال صفحه و ورق تقویتی روی بال نیز تیرآهن را تقویت نمائید.

تیر فرعی یا تیرچه

Joist ها یا تیر فرعی در گروه تیرهای سبک قرار می‌گیرند که بار سقف را به تیر اصلی منتقل می‌کنند. این‌ها اجزای افقی و فرعی متصل به شاه‌تیر هستند.

نعل درگاهی

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 20 سانتی‌متر بوده که نیاز است بالشتک بتنی در مکان های تکیه گاهی قرار دهید.

تیر لبه‌ای

Sprandel نقش کلاف بندی ساختمان را ایفا می‌کند، به این صورت که ضمن تحمل بار سقف، بار دیوارهای پیرامونی را هم تحمل می‌کند.

لاپه

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.

محاسبه تحمل بار تیرآهن

عوامل موثر بر تحمل بار تیرآهن

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:

کیفیت مواد اولیه استفاده‌ شده

بیشتر محصولات فولادی ازجمله تیرآهن‌ها، از شمش فولادی و بیلت ساخته می‌شوند. کیفیت مواد اولیه استفاده ‌شده در تولید محصول، بر روی قدرت و تحمل‌پذیری تیرآهن بسیار مؤثر خواهد بود؛ ضدزنگ بودن تیرآهن نیز می‌تواند در پایداری و افزایش طول عمر آن موثر باشد.

شیوه قرارگیری و استفاده صحیح و درست از تیرآهن

اساساً ضخامت بال‌ و جان و اندازه طول و ابعاد تیرآهن، در میزان تحمل بار آن مؤثر خواهد بود. به هراندازه که ابعاد و سایز تیرآهن‌ بیشتر شود، میزان تحمل بار آن نیز افزایش پیدا می‌کند.

محاسبه دقیق میزان وزن بار تیرآهن

شناخت اولیه و صحیح از میزان بار تیرآهن در هنگام ساخت یک پروژه ساختمانی، امری مهم و ضروری است؛ تیرآهن‌ در اصل نوع مقطع فولادی بوده که بار اصلی وزن سازه را تشکیل‌ می‌دهد.

میزان رعایت اصول استاندارد و شرایط تولید

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.

تحمل بار تیرآهن چقدر است؟

به صورت کلی تیرآهن در ابعاد و اندازه های مختلفی از لحاظ سطح مقطع ساخته می شود و طول آنها معمولا 12 متر می باشد. اگر شرکت سازنده تیرآهن استانداردهای بین المللی را در ساخت تیرآهن رعایت کرده باشد، می توان تحمل بار هر نوع تیرآهن ساخته شده را از جداول مخصوص به دست آورد تا با توجه به این پارامتر نوع تیرآهن مورد نیاز را انتخاب کرد. تیرآهن از دو قسمت لبه و جان تشکیل شده است که ضخامت و طول آنها در تحمل بار تیرآهن تاثیر مستقیمی دارد.

براساس جداول استاندارد، پارامترهایی برای هر تیرآهن در نظر گرفته شده است که با توجه به اندازه این پارامترها می توان به راحتی تحمل بار آن تیرآهن را محاسبه کرد، البته باید به نحوه بارگذاری و شرایط قرار گرفتن تیرآهن بر روی تکیه گاه ها توجه کرد و در صورت داشتن بار متمرکز بر روی یک نقطه از تیرآهن، باید در انتخاب آن دقت فراوانی به خرج داد اما در صورت بارگذاری گسترده و بر روی تمام تیر، می توان از تیرهای کوچکتر استفاده کرد. نکته دیگر در انتخاب تیرآهن که تاثیرگذار بر تحمل بار آن است موقعیت قرار گیری آن می باشد که برای تیرهای اصلی و فرعی متفاوت است. در جدول زیر پارامترهای تعریف شده بر روی تیرآهن، میزان تحمل بار هر تیر با ابعاد متفاوت ارائه شده است.

جدول تحمل بار تیرآهن
محور 2-2محور 1-1بال (فلنج)ضخامت جانعمقمساحتوزن بر واحد طولمدل تیر
rsl
inin³4^in
rsl
inin³4^in
ضخامتعرض
inin
ininin²lb
3.4910075712.9665103001.3215.10.77530.962.2211w 30*211
2.2537.219612.238057701.0010.50.61530.338.9132w 30*132
3.0568.444310.441451701.2213.00.70525.047.7162w 24* 162
1.9824.01099.8722227000.8759.070.51524.327.794.0w 24*94
2.6944.92537.9023121901.0611.30.65519.035.1119w 18*119
1.7015.860.37.5012711700.8107.640.49518.520.871.0w 18*71
2.5135.71867.1017514900.98510.40.58517.029.5100w 16*100
2.4726.91387.0013411100.76010.30.45516.522.677.0w 16*77
1.6012.143.16.7292.27580.7157.120.43016.416.857.0w 16*57
1.174.4912.46.4147.23750.4405.530.27515.99.1331.0w 16*31
3.7467.54956.2419013800.94014.70.59014.535.3120w 14* 120
2.4829.31486.051238810.85510.10.51014.324.082.0w 14*82
1.9214.357.75.8977.85410.6608.060.37013.915.653.0w 14*53
1.083.558.915.6535.32450.4205.030.25513.97.6926.0w 14*26
3.0739.72415.381187400.81012.10.51512.525.687.0w 12*87
1.9613.956.35.1864.23910.6408.080.37012.214.650.0w 12*50
1.547.4724.55.2545.62850.5206.560.30012.510.335.0w 12*35
0.7531.192.364.6214.988.60.2253.970.20011.94.1614.0w 12*14

مهمترین پارامتر در تحمل بار تیرآهن مربوط به شرایط ساخت آن و رعایت اصول استاندارد می باشد، همچنین در ساختمان ها نیز باید رعایت اصول خاصی از جمله استفاده از رنگ های ضد اکسیداسیون، نیز صورت پذیرد تا با گذشت زمان عمر و تحمل بار آن کاهش نیابد. در بعضی از سازه ها که بارهای بالایی وجود دارد تیرآهن ها را به هم جوش داده (معروف به تیرآهن ها لانه زنبوری) و یا از صفحات ضخیم استفاده می کنند تا سازه ای ایجاد شود که تحمل بارهای موجود را داشته باشد که این امر بسیار متداول است.

محاسبه سطح مقطع تیرآهن بدون استفاده از جدول اشتال

در صورتی‌ که تمایل داشتید سطح مقطع تیرآهن مورد نظر خود را با استفاده از فرمول‌‌های مربوط محاسبه کنید، می‌‌توانید با مراجعه به فرمول‌‌های زیر و بدون ارجاع به جدول اشتال، سطح مقطع را بدست بیاورید:

  • سطح مقطع تیرآهن I مساحت سطح مقطع: A=2Bh+Hb
  • سطح مقطع مستطیل تو خالی مساحت سطح مقطع: A=Bh-bh
  • سطح مقطع مستطیلی مساحت سطح مقطع: A=Bh

فرمول محاسبه تحمل بار تیرآهن

انواع تیرآهن پرکاربرد و تحمل بار آن ها

وزن و سایز تیرآهن در مقدار تحمل بار آن تاثیرگذار است. پرکاربردترین سایزهای تیرآهن در ساختمان سازی نیز شامل تیرآهن های 12، 14، 16 و 18 می باشد. در ادامه با مقاومت هر سایز تیرآهن پرکاربرد بیشتر آشنا خواهیم شد.

مقاومت تیرآهن

میزان تحمل بار تیرآهن 12

بیشترین استفاده از سایز 12 مربوط به تیرآهن IPE می باشد. وزن یک شاخه تیرآهن 12 IPE حدود 125 کیلوگرم است و از جمله سبک ترین تیرآهن های مورد استفاده در ساختمان سازی است. این تیرآهن به دلیل سایز و وزنی که دارد، بیشتر در نقاطی از سازه که تحت فشار زیادی نیستند (مانند پوشش سقف و یا ستون های داخلی) استفاده می شود.

میزان تحمل بار تیرآهن 14

تحمل بار تیرآهن 14 به دلیل وزن بیشتری که نسبت به تیرآهن 12 دارد، بیشتر است. وزن هر شاخه از این تیرآهن در نوع IPE حدود 155، در هاش سبک حدود 296 و در هاش سنگین حدود 404 کیلوگرم می باشد. از این تیرآهن، هم در پوشش سقف و تیرهای فرعی و هم به عنوان ستون اصلی در سازه های کوچک و متوسط استفاده می شود.

میزان تحمل بار تیرآهن 16

انواع تیرآهن 16 و سایزهای بالاتر در دسته محصولات سنگین قرار می گیرند. به همین دلیل از این سایز، بیشتر به عنوان ستون اصلی استفاده می شود. وزن استاندارد هر شاخه تیرآهن 16 نیز به ترتیب در نوع IPE حدود 190، هاش سبک حدود 365 و هاش سنگین حدود 511 کیلوگرم می باشد.

میزان تحمل بار تیرآهن 18

از پرکاربردترین و سنگین وزن ترین تیرآهن هایی که در ساختمان سازی استفاده می شود، تیرآهن 18 می باشد. از این سایز تیرآهن، بیشتر در ساخت سازه های مرتفع استفاده می گردد و می تواند بارهای اصلی و فشار وارده به ساختمان چند طبقه را به خوبی تحمل کرده و آن را به فونداسیون و زمین منتقل کند.

وزن انواع تیرآهن 18 به صورت زیر است:

  • وزن هر شاخه تیرآهن 18 IPE حدود 226 کیلوگرم
  • وزن هر شاخه تیرآهن 18 هاش سبک حدود 426 کیلوگرم
  • وزن هر شاخه تیرآهن 18 هاش سنگین حدود 616 کیلوگرم

قیمت تیرآهن

در بازار فعلی ایران، با توجه به نوسانات نرخ ارزی، قیمت مقاطع فولادی دائماً در حال تغییر است. شما باید در نظر داشته باشید که قیمت هر یک از مقاطع فولادی را باید به صورت روزانه استعلام کنید. و قیمت روز محصولات را در دست داشته باشید. قیمت تیرآهن به دلیل کاربرد وسیع آن توسط افراد زیادی در طول روز استعلام می شود. در آهنک با گزارش لحظه ای قیمت انواع آهن آلات به شما کمک می‌کنیم تا محصولاتی با کیفیت و با بهترین قیمت تهیه کنید.

جمع بندی پایانی

یکی از اجزای اصلی در سازه‌های عمومی و صنعتی، تیرآهن می‌باشد. این محصول، طبق شکل و کاربرد آن، انتخاب می شود. هر تیرآهن تحت تأثیر تنش‌ های برشی، تسلیم موضعی بین جان و بال، تنش‌‌های خمشی، تنش‌ های برشی ناشی از خمش و کمانش جانبی بال، تسلیم موضعی بین جان و بال، تنش‌‌های برشی ناشی از خمش و کمانش جانبی بال تحت‌ فشار قرار می‌گیرد. برای محاسبه سطح مقطع تیرآهن دو راه وجود دارد. بهترین و ساده‌ ترین راه، استفاده از اطلاعات هندسی کاملی است که در جدول اشتال درج‌ شده‌ اند. با این‌ حال، شما می‌ توانید با مراجعه به فرمول‌ های محاسبه مساحت سطح مقطع نیز، سطح مقطع تیرآهن مورد نظر را پیدا کنید.