تیرآهن یکی از مهمترین قطعات فولادی است که در صنعت ساختمان سازی به کار میرود. تیرآهن وظیفه تحمل تنش حاصل از نیروهای برشی و لنگر خمشی را بر عهده دارد. در پروژههای ساختمانی از تیرآهن برای ساخت اسکلت ساختمان استفاده میشود. بنابراین محاسهب تیرآهن مصرفی برای ساختمان اهمیت بسیاری دارد. در این مقاله قصد داریم، میزان تیرآهن مصرفی مورد نیاز برای ساخت ساختمان را شرح دهیم:
انواع اسکلت ساختمان
میزان تیرآهن مصرفی ساختمان یک طبقه، بستگی به نوع اسکلت ساختمان دارد. ساختمانهای یک طبقه از نظر اسکلتبندی به دو دسته زیر تقسیم میشوند:
- اسکلت فلزی: اسکلت فلزی به صورت صفر تا صد از تیرآهن تهیه میشود و میزان تیرآهن مصرفی آن با توجه به تعداد طبقات مشخص میشود.
- اسکلت بتنی: ساختمانهایی که به صورت اسکلت بتنی ساخته میشوند درترکیب مصالح خود موادی مانند: بتن، سیمان، شن، ماسه، میلگرد ساده و آجدار دارند. در اسکلت بتنی برای ساخت فنداسیون، تیر اصلی و فرعی و دیوار از بتن استفاده میشود.
با توجه به اینکه قیمت تیرآهن در بازار بالا است، اسکلت بتنی هزینه کمتری نسبت به اسکلت فلزی دارد. همچنین خواص فیزیکی و مکانیکی تیرآهن باعث شده است که از تیرآهن در سازههای بلند استفاده شود. در اسکلت فلزی عمدهترین مواد اصلی برای ساخت ساختمان، فولاد است که به صورت تیرآهن استفاده میشود. برای ساخت این نوع اسکلت از پرچ و پیچ و جوشکاری استفاده میشود. فولاد انعطاف پذیری بالاتری دارد و در ساختمانهایی دارای اسکلت فلزی به کار میروند. با توجه به اینکه تیرآهنها انواع مختلفی دارند، مهندس ناظر نوع تیرآهن مصرفی قابل استفاده در ساختمان را مشخص میکند.
مقدار آهن مصرفی در اسکلت فلزی
مقدار آهن مصرفی ساختمانیهایی با اسلکت فلزی با توجه به نوع سازه متفاوت است. در جدول زیر به صورت کلی وزن آهن مصرفی مورد نیاز در هر متر مربع را ذکر نمودهایم:
وزن اسکلت | نوع سازه |
70-40 کیلوگرم | سازه دارای قاب ساده با مهاربند همگرا |
80-45 کیلوگرم | سازه دارای قاب ساده با مهاربند واگرا |
100-60 کیلوگرم | سازه دارای قاب خمشی متوسط |
110-70 کیلوگرم | سازه دارای قاب خمشی ویژه |
120-60 کیلوگرم | سازه دارای دوگانه (ترکیب قاب خمشی و مهاربند) |
معمولا در ساخت پروژههایی که دارای اسکلت فلزی هستند، به دلیل کاهش هزینههای ساخت، سعی میشود از اسکلت بتنی استفاده شود. در طراحی سازه 2 نوع مهاربند ویژه و معمولی وجود دارد و با توجه به ارتفاع ساختمان یک نوع از آن را انتخاب میکنند. در ساختمانهایی تا ارتفاع 15 متر از مهاربند معمولی استفاده میشود. در پروژههای مسکونی بلند تر از دیوار برشی استفاده میشود. در چنین مواقعی از تیر و ستون با وزن 30 تا 35 کیلوگرم استفاده میشود. در صورتیکه که بخواهیم فاصله دهانه سازه را از 6 متر به 10 الی 20 متر افزایش بدهیم، میزان آهن مصرفی آن حدود 10 کیلوگرم خواهد بود.
انواع تیرآهن مورد استفاده در ساختمان
در ساخت سازهها از 5 نوع تیرآهن استفاده میشود که شامل موارد زیر است:
- شاه تیر (تیر اصلی)
- تیرچه (تیر فرعی)
- نعل درگاه
- تیرآهن کناری (تیر لبهای)
- لاپه (Purlin)
میزان باری که بر تیرها وارد میشود، با توجه به محل استفاده از آنها متفاوت است. لذا بارها به صورت یکنواخت به تیرآهن وارد نمیشود و گاهی به صورت خطی یا ترکیبی به آن وارد میشود. اگر نسبت طول بر عرض دال سقف بیش از 2 باشد، دال را یکطرفه و در غیر این صورت دال 2 طرفه خواهد بود. بنابراین میزان باری که به تیرآهن وارد میشود با توجه به نوع دال قابل پیشبینی است.
انواع تیرآهن را بشناسید |
محاسبه سایز تیرآهن فرعی مورد نیاز ساختمان
در ساختمان سازی از تیرآهن فرعی نیز استفاده میشود. همانطور که در قسمت قبلی ذکر شد، این تیرآهن نقش تحمل بار ثقلی را بر عهده دارد. در جدول زیر محاسبه سایز تیرآهن فرعی مورد نیاز ساختمان آورده شده است:
سایز تیرآهن | طول تیرفرعی |
13 | تا 5 متر |
16 | 5-6 متر |
16-18 | 6-7 متر |
18-20 | 7-8 متر |
20-24 | 8-9 متر |
سایزهای تیرآهن در جدول بالا با هر دو حالت با ورق تقویت و بدون ورق تقویت ذکر شده است. فاصله بین تیرهای فرعی نیز در تعداد تیرآهن مصرفی تاثیر دارد. فاصله استاندارد میان تیرها معمولا 140 تا 180 سانتیمتر است. یعنی به صورت متوسط 1.5 متر است. چنانچه از تیرآهن در سقف کامپوزیت استفاده شود حداقل فاصله مجاز آنها 20 برابر ضخامت بتن سقف خواهد بود. چنانچه فاصله استاندارد میان تیرآهنها کمتر باشد، تعداد آنها باعث بالارفتن سایز تیرآهن خواهد بود.
محاسبه سایز تیرآهن اصلی (پل)
تیرآهنهای اصلی بین دو ستون قرار میگیرند. وظیفه اصلی این تیرآهنها انتقال بار تیرهای فرعی به ستون است. تیر اصلی به دو صورت استفاده میشود که عبارتند از تیرهای خمشی و ساده. تیرهای ساده بار ثقلی را تحمل میکنند و تیرهای خمشی دو نیروی بار ثقلی و زلزله را تحمل میکنند. در جدول زیر سایز تیرآهن و طول تیر را ذکر نمودهایم:
سایز تیرآهن | طول جان تیرآهن |
14-18 | تا 6 متر |
16-24 | 6-7 متر |
18-30 | 7-8 متر |
20-40 | 8-9 متر |
24-50 | 9-11 متر |
در بام، تیرهای کناری سبکتر از طبقات هستند و صرفا دیوار جانپناه روی آن قرار دارد. تیرهای آهن نما در پشت بام را سنگینتر در نظر بگیرید تا بعدا برای اجرای تاج نما از اسکلت جوش استفاده شود.
تیرآهنهای مناسب ستون
در ستونهای قاب ساده قاب خمشی نباشد و در صورتی که سازه تا 7 طبقه ارتفاع داشته باشد، میتوان موارد زیر را در نظر داشت:
- تعداد طبقات روی ستون و سطح بارگیر ستون نقش مهمی در تعیین سایز ستون دارند.
- حداقل سایز ستونهای دوبل، تیرآهن 14 است.
- سایز تیرآهن از پایین تا بالا یکسان است و در صورت اجبار حداکثر 2 نمره سایز در طبقات بالاتر، کاهش داده میشود.
- در طبقات پایین از ورق تقویت یا پا باز کردن ستون با با سوب کردن ستون، عملیات تقویت انجام میشود.
فرمول محاسبه وزن تیرآهن ipe
محاسبه وزن و نمره تیرآهن با توجه به جدول اشتال تیرآهن طبق فرمول زیر انجام میشود:
وزن مخصوص تیرآهن در جدول اشتال * طول شاخه تیرآهن = وزن تیرآهن IPE
قیمت روز تیرآهن |
فرمول محاسبه تیرآهن لانه زنبوری
برای محاسبه وزن تیرآهن لانه زنبوری از فرمول زیر استفاده میشود:
طول شاخه تیرآهن لانه زنبوری * وزن یک متر از جدول اشتال = وزن کل تیرآهن لانه زنبوری
فرمول محاسبه تیرآهن دوبل
برای محاسبه وزن تیرآهن دوبل از فرمول زیر استفاده میشود:
طول تیرآهن 2 * ipb * وزن یک متر تیرآهن از جدول اشتال = وزن کل تیرآهن دوبل
محاسبه مقاومت خمشی تیرآهن
تیرآهنها انواع مختلفی دارند و به سه دسته زیر تقسیم میشوند:
IPE
INP
IPB
در هر یک از این سه تیرآهن طول بالها، میزان مقاومت خمشی و قدرت تحمل بار متفاوت است. از محاسبه مقاومت خمشی هر تیرآهن میتوان نتیجه گرفت که با افزایش طول جان، مقاومت و استحکام تیرآهن افزایش مییابد. چنانه تیرآهن به صورت استاندارد ساخته شده باشد، میتوان با استفاده از فرمول وزن، مقاومت آن را محاسبه کرد. یکی از آسانترین روشهای محاسبه میزان تحمل بار تیرآهن استفاده از جدول اشتال است. محاسبه تحمل بار تیرآهن از آن جهت اهمیت دارد که بتوان با تخمین درست جذب ارتعاش توسط تیرآهن، نوع تیرآهن قابل استفاده برای ساخت ساختمان را تعیین کرد.
محاسبه تیرآهن برای ساختمان یک طبقه
برای محاسبه تیرآهن مصرفی ساختمان یک طبقه ابتدا نوع سازه مشخص میشود. پس از آن میزان تیرآهن مورد نیاز در سازه در واحد وزن طبق فرمولهای فوق محاسبه میشود. سپس میتوان نوع سایز تیرآهن را مشخص نمود. در نهایت با تقسیم وزن کل سازه بر هر شاخه تیرآهن، تعداد کل تیرآهنهای مصرفی به دست میآید. دو عامل مهم در تعیین تعداد تیرآهن مورد نیاز برای ساختمان، سایز و نوع تیرآهن است. هر چه تیرآهن وزن بیشتری داشته باشد، قابلیت تحمل بار بیشتری را دارد. چنانچه از تیرآهن لانه زنبوری استفاده کنید، وزن کمتری دارد و بنابراین در ساختمانهایی که بار کمتری دارند استفاده میشود. مهمترین مرجع اصلی برای محاسبه وزن تیرآهن جدول اشتال است. برای ساخت ساختمان یک طبقه معمولا از تیرآهن 14 استفاده میشود.
تعیین اندازه تیرآهن بر اساس نقشه برای ساختمانهای 2 تا 5 طبقه
اندازه تیرآهن برای ساختمان 2 طبقه، 3 طبقه، 4 طبقه و 5 طبقه بر اساس معیارهای مختلفی از جمله بر اساس نقشه و طرح معماری تعیین میشود. اندازه تیرها بر اساس نقشه و طراحی معماری تعیین میشود. اگر میخواهید سازه ساختمان مسکونی، طراحی کنید و ارتفاع ساختمان را 9.5 متر در نظر گرفتهاید، فاصله ستونها باید حداقل 4 متر باشد. میتوانید این کار را انجام دهید، اما میزان فضا کمی کوچکتر به نظر میرسد. هنگامیکه ساختار طراحی تیر را برای ساختمانهای مسکونیترسیم میکنیم، باید نسبت باریکی، انحراف تیر و غیره را طبق دستورالعملهای کد IS بررسی کنید.
محاسبه تیرآهن مصرفی در ساختمان سه طبقه
ساختمانهایی که سه سقف دارند، ارتفاع ساختمان از 15 متر کمتر خواهد بود. در این حالت میتوانید از بادبند معمولی در طراحی سازه استفاده نمود. استفاده از دیواربرشی نقش به سزایی در کاهش هزینه دارند. اما برخی ساختمانها دارای سه طبقه روی پیلوت هستند و در این حالت ساختمان 4 سقف دارد و ارتفاع آن از 15 متر بیشتر خواهد بود. در این ساختمانها از مهاربند ویژه استفاده میشود و در پروژههایی که اسکلت فلزی دارند میتوان به جای مهاربند از دیواربرشی استفاده نمود.
محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی
طاق ضربی یکی دیگر از انواع طاقهایی است که در ساخت سازه به کار میرود. این نوع طاقها از قدیمیترین نمونههای سقف محسوب میشود. تیرآهن مصرفی این نوع سقف با توجه به ماکزیمم لنگر خمشی و جدول اشتال تعیین میشود. فاصله هر تیرآهن سقف طاق ضربی بین 90 تا 110 سانتیمتر است.
برای مشاهده مقاله کامل محاسبه تیرآهن سقف طاق ضربی کلیک کنید
محاسبه تیرآهن راه پله
در سازه های فلزی برای اتصال پله ها از تیرهای آهنی استفاده می شود. اما اگر در ساخت راه پله از تیرآهن استفاده شود به آن پله می گویند. به طور کلی برای طراحی پله باید بدانید که چگونه تعداد پله ها، اندازه پله ها، ارتفاع، طول و عرض پله و شیب آن را محاسبه کنید. نرده یا تیرآهن پله که در دو طرف پله قرار می گیرد باید مطابق با اصول و استانداردهای شیب باشد و شبیه حرف z انگلیسی باشد. نحوه محاسبه شیب پله، تخمین نسبت ارتفاع پله به پایه آن است.
برای مشاهده مقاله کامل محاسبه تیرآهن راه پله کلیک کنید
نتیجه گیری
بعد از محاسبه ی میزان تیرآهن مصرفی در ساختمان نوبت به محاسبه قیمت دارد تا بتوان تخمین درستی از میزان بودجه ای که مورد نیاز است بزنیم . اگر محل پروژه در مشهد و یا خراسان رضوی است مس توانید قیمت تیرآهن در انبار مشهد را مشاهده نمایید.