روش های محاسبه تحمل بار تیرآهن

محاسبه تحمل بار تیرآهن در زمان ساخت یک سازه اهمیت بسیار بالایی دارد. چرا که وظیفه اصلی تیرآهن، انتقال بار‌های مختلف یک سازه به فونداسیون آن است. در واقع تیرآهن سازه را در برابر ارتعاشات مثل زلزله و نیرو‌های مختلف در‌امان نگه می‌دارد. به همین دلیل است که کیفیت تیرآهن به کار رفته در سازه و میزان باربری آن اهمیت بالایی دارد. در ادامه این مطلب به بررسی روش‌های مختلف محاسبه باربری تیرآهن و همچنین مقاومت سایز‌های مختلف تیرآهن می‌پردازیم.

منظور از تحمل بار تیرآهن چیست؟

تیرآهن یکی از مقاطع فولادی با اهمیت در صنعت ساخت و ساز است که از فولاد و کربن ساخته شده است. هدف اصلی استفاده از تیرآهن در یک سازه، کاهش فشار ناشی از نیرو‌های ارتعاشی به کل سازه ساختمانی است. تیرآهن‌ها با توجه به سایز، ابعاد و استانداردی که دارند، برای تحمل بار‌های محوری، جانبی و خمشی مورد استفاده قرار می‌گیرند. میزان تحمل بار تیرآهن به کیفیت و طراحی این مقطع فلزی بستگی دارد. علاوه بر کیفیت ساخت، محل قرارگیری و کاربرد آن نیز در نحوه محاسبه باربری تیرآهن تأثیرگذار است.

استاندارد ساخت تیرآهن برای تحمل بار

در نحوه محاسبه تحمل بار تیرآهن، استاندارد ساخت آن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بر این اساس تیرآهن در دسته‌های زیر دسته‌بندی می‌شود:

• تیرآهن باریک شیب‌دار: این استاندارد با نام IPN نیز در بازار شناخته می‌شود و بر اساس استاندارد ISIRI ۳۲۷۷ ملی ایران و استاندارد DIN ۱۰۲۵ بین‌المللی ساخته شده است.
• تیرآهن بال نیم‌پهن موازی: این مدل از تیرآهن که در واقع همان تیر IPE است با استاندارد ISIRI ۱۷۹۱ ملی ایران و استاندارد بین‌المللی DIN ۱۰۲۵ ساخته شده است.
• تیرآهن گرم نوردیده نیمه‌سبک بال نیم‌پهن موازی: این تیرآهن با علامت I۷ با استاندارد ISIRI ۱۶۳۴ ملی ایران و استاندارد بین‌المللی DIN ۱۰۲۵ ساخته شده است.
• تیر آهن‌های گرم نوردیده بال پهن موازی با وزن متوسط: این تیرآهن که با علامت I۵ مشخص می‌شود با استاندارد ISIRI ۱۴۴۸ ملی ایران و استاندارد بین‌المللی DIN ۱۰۲۵ ساخته شده و به تیر IPB هم شناخته می‌شود.
• تیر آهن‌های گرم نوردیده بال پهن موازی با وزن سبک: این مدل تیرآهن با مشخصه I۴ شناخته شده و طبق استاندارد ISIRI ۱۳۷۸۱ ملی ایران و استاندارد بین‌المللی DIN ۱۰۲۵ ساخته می‌شود.

جدول تحمل بار تیرآهن بر اساس استاندارد آن

انواع بار‌های وارده به سازه و تیرآهن

• بار‌های مرده

وزن بخش‌های جداناپذیر ساختمان مثل وزن دیوار‌ها، کف، سقف، اتصالات، لوله کشی و … جزء بار مرده ساختمان به حساب می‌آید. در واقع بار‌های مرده یک سازه وزن ثابتی داشته و موقعیت آن تغییر نمی‌کند. بار مرده پس از احداث و اجرای سازه به صورت کامل محاسبه می‌شود.

• بار‌های زنده سازه

منظور از بار‌های زنده یک سازه، وزن بخش‌هایی است که کتغییر بوده و امکان جابجایی و تغییر موقعیت مکانی آن‌ها وجود دارد. بار‌های زنده شامل وزن بار کف، وزن باران، برف، یخ، خودرو‌های پارک شده در ساختمان و … است. بار‌های زنده در اثر استفاده و بهره‌برداری از یک سازه ایجاد می‌شود.

میزان بار وارده بر تیرها

بارهای وارده بر تیرآهن بر اساس محل قرارگیری تیرها مشخص می شود. به همین دلیل بار وارده بر تیرآهن می توان در انواع متمرکز، گسترده غیر یکنواخت و یکنواخت یا ترکیبی باشد. همچنین بار وارد بر تیرهای اصلی یا شاه تیرها نیز به یکطرفه و دو طرفه بودن آنها بستگی دارد:

میزان تحمل بار تیرآهن و عوامل تأثیرگذار بر آن

نوع تیرآهن و استاندارد آن

به طور کلی بار اصلی وزن و نیرو‌های وارد بر یک سازه را تیرآهن تحمل می‌کند. به همین دلیل است که مشخصات فیزیکی، آنالیز و خواص مکانیکی آن در نحوه محاسبه باربری تیرآهن اهمیت بالایی دارد. خرید تیرآهن از برند‌های مختلف، با توجه به وزن سازه و مشخصات تیر مورد نظر باید انجام شود. شما می‌توانید بهترین کارخانه‌های تولید تیرآهن در ایران را در مطلب " کارخانه تولید تیرآهن " مشاهده کنید.

متریال و نحوه ساخت تیرآهن

به طور کلی شمش فولادی متریال اصلی ساخت مقاطع فولادی از جمله تیرآهن به حساب می‌آید. کیفیت شمش به کار رفته در ساخت تیرآهن ارتباط مستقیم با مقاومت و کیفیت آن دارد. از طرفی نحوه محاسبه باربری تیرآهن با نوع شمش فولادی به کار رفته در ساخت آن تأثیر‌گذار است. پیشنهاد می‌کنیم مطلب " علامت اختصاری تیرآهن " را برای مطالعه بیشتر در مورد برند‌های مختلف تیرآهن مطالعه کنید.

کیفیت و استاندارد تولید تیرآهن، مؤثر بر تحمل بار تیرآهن

استاندارد تولید تیرآهن تأثیر بسیار زیادی در کیفیت آن دارد. بنابراین در محاسبه دقیق تحمل بار تیرآهن، کیفیت و استاندارد تولیدی آن اهمیت بالایی دارد. اگر قصد خرید تیرآهن با کیفیت و قدرت تحمل بار بالا را دارید، از برند‌های معتبر برای خرید اقدام کنید.

اندازه و ابعاد تیرآهن

اندازه و ابعاد تیرآهن با تحمل باربری آن ارتباط مستقیم دارد. به همین دلیل است که برای ساخت سازه‌های بزرگ از تیرآهن‌هایی در ابعاد بزرگتر استفاده می‌کنند. طول تیرآهن، ضخامت بال، جان و سایز آن در محاسبه تحمل بار تیرآهن مؤثر است. هرچه سایز تیر افزایش یابد، میزان تحمل بار آن نیز بیشتر خواهد شد. شما می‌توانید اطلاعات بیشتر در مورد " کاربرد انواع تیرآهن " را در این صفحه بخوانید.

نحوه قرارگیری تیرآهن در سازه

تعداد، مدل و محل قرارگیری تیرآهن نقش زیادی در تحمل بار آن دارد. به طور کلی تیرآهن‌ها به عنوان شاه تیر، تیرچه، تیر نعل درگاهی یا تیر‌های لبه‌ای استفاده می‌شود. در نتیجه نحوه قرارگرفتن تیرآهن و حتی تعداد آن در میزان تحمل بار تیر تاثیر گذار خواهد بود. به عنوان مثال میزان تحمل باربری تیرهای اصلی با فرعی متفاوت است.

ضد زنگ بودن یا نبودن تیرآهن

تیرآهن‌هایی که در برابر رطوبت، باران و زنگ زدگی مقاومت بالایی دارند، اصولاً تحمل بار بیشتری نیز خواهند داشت. در واقع تیر‌های ضد زنگ وزن بار بیشتری را به مدت طولانی می‌توانند تحمل کنند. تیر‌هایی که با رنگ‌های ضد اکسیداسیون پوشانده شده‌اند، ماندگاری بالاتری نیز دارند.

نحوه محاسبه تحمل بار تیرآهن

روش‌های مختلفی برای محاسبه باربری تیرآهن وجود دارد؛ اما رایج‌ترین و دقیق‌ترین روش برای محاسبه آن عبارت است از:

• استفاده از جدول تحمل بار تیرآهن‌: برای محاسبه تحمل بار تیرآهن، می‌توانید از جداول بسیار دقیق و کاربردی که ریز تحمل باربری تیرآهن در آن‌ها مشخص شده است، استفاده کنید.

جدول تحمل بار تیرآهن بر اساس استانداردهای بین المللی

• جدول اشتال تیرآهن: جدول اشتال تیرآهن جدولی استاندارد است که اطلاعات فنی تیرآهن به صورت کامل در آن درج شده است. اعداد و ارقام درج شده در جدول اشتال تیرآهن، بر اساس استاندارد‌های بین‌المللی بوده و از بروز اشتباه در محاسبات جلوگیری می‌کند.
• استفاده از فرمول محاسبه تحمل بار تیرآهن: در استاندارد ملی ایران، فرمول دقیقی برای محاسبه تحمل بار تیرآهن به صورت دقیق وجود دارد. به کمک این فرمول مهندسی می‌توانید به سادگی میزان باربری تیرآهن را حساب کنید.

محاسبه تحمل بار تیرآهن در سایز‌های متنوع

تحمل بار تیرآهن سایز ۱۲

بخش‌هایی از یک سازه مثل پوشش سقف یا ستون‌های داخلی فشار بالایی را تحمل نمی‌کنند. به همین دلیل برای این بخش‌های ساختمان از تیر با سایز کمتر مثل تیرآهن سایز ۱۲ استفاده می‌کنند. وزن تیرآهن IPE سایز ۱۲، حدود ۱۲۵ کیلوگرم است. این سایز در دسته تیر‌های سبک قرار می‌گیرد و تحمل بار بالایی ندارد.

تحمل بار تیرآهن ۱۴

از تیرآهن ۱۴ برای اجرای پوشش سقف، تیر‌های فرعی و ستون‌های اصلی در سازه‌های کوچک و متوسط استفاده می‌کنند. وزن این تیر نسبت به تیرآهن ۱۲ بالاتر بوده و حدود ۱۵۵ کیلوگرم است. سایز ۱۴ تیرآهن هاش سبک حدود ۲۹۶ کیلوگرم و هاش سنگین ۴۰۴ کیلوگرم است.

تحمل باربری تیرآهن سایز ۱۶

تیرآهن سایز ۱۶ به سبب وزن بالاتر و مقاومت بیشتر، تحمل باربری بالاتری نیز دارند. وزن تیرآهن سایز ۱۴ در استاندارد‌های مختلف به صورت زیر است:

• استاندارد IPE تقریباً ۱۹۰ وزن دارد؛
• وزن هاش سبک تقریباً ۳۶۵ کیلوگرم است؛
• وزن هاش سنگین تقریباً ۵۱۱ کیلوگرم است؛

تحمل بار تیرآهن ۱۸

تیرآهن سایز ۱۸ به دلیل وزن و مقاومت بسیار بالا، برای سازه‌های مرتفع و عظیم مورد استفاده قرار می‌گیرد. از طرفی به دلیل وزن بالایی که دارد، در رده تیراهن‌های سنگین قرار می‌گیرد. وزن تیرآهن ۱۸ در استاندارد‌های مختلف به شرح زیر است:

• وزن هر شاخه تیرآهن ۱۸ استاندارد IPE تقریباً ۲۲۶ کیلوگرم است؛
• هر شاخه تیرآهن ۱۸ هاش سبک ۴۲۶ کیلوگرم است؛
• وزن هر شاخه تیرآهن ۱۸ هاش سنگین تقریباً ۶۱۶ کیلوگرم است؛

در مطلب " کاربرد انواع سایز تیرآهن " بیشتر در مورد انواع سایز‌های مختلف تیرآهن صحبت کرده‌ایم.

جدول تحمل بار تیراهن بر اساس استاندارد آن

 

جدول تحمل بار تیرآهن IPE بر اساس استاندارد ملی ایران

جدول باربری تیرآهن IPB سبک (هاش سبک) بر اساس استاندارد ملی ایران