معرفی انواع متریال تیر ساختمانی و مزایا
تیرهای ساختمانی یک عنصر مهم از عناصر سازه‌ای هستند که متخصصان ساخت و ساز و مهندسان باید با آنها آشنا باشند. این سازه‌ها نقش برجسته‌ای در نحوه انتقال وزن دارند و تضمین می‌کنند که فونداسیون ساختمان به طور محکم در زمین کاشته می‌شود. متداول ترین انواع سازه‌های تیر شامل تیرهای آویزان ، ثابت ، خرپایی ، پیوسته و تکیه گاه ساده می‌باشد. در این مقاله ، به معرفی انواع متریال تیر ساختمانی رایج می‌پردازیم ، چرا که درک این سازه‌ها و رایج‌ترین انواع تیرهای مورد استفاده توسط کارگران و مهندسان ساختمانی مهم است. با ما همراه باشید.
کاربرد تیر ساختمانی چیست؟
تیرهای ساختمانی عناصر سازه‌ای هستند که در ساختمان‌ها استفاده می‌شوند و در برابر بارهای وارد شده به صورت جانبی به محور خود مقاومت می‌کنند. انواع تیر ساختمانی با انواع متریال تیر ساختمانی از نحوه تکیه گاه‌ها ، شکل مقطع ، طول ، مواد و شرایط تعادل مشخص می‌شوند. تیرها بارهای وارد شده بر طول خود را به نقطه انتهایی منتقل می‌کنند و بار را به ستون ، دیوار یا پی منتقل می‌کنند. حالت انحراف تیرها در درجه اول خمشی است. تیرها نیروهای برشی ، لنگرهای خمشی و بارهای عمودی را تحمل می‌کنند.
انواع تیر ساختمانی
تیرهای ساختمانی بر اساس انتخاب مصالح ساختمانی انواع مختلفی دارند که میتوان از انواع متریال تیر ساختمانی در سازه خود استفاده کرد. انواع متریال تیر ساختمانی عبارتند از بتن مسلح ، الوار (چوب) ، فولاد و مواد پلیمری تقویت شده با الیاف.
تیرهای بتن آرمه زمانی ساخته می‌شوند که میله‌های فولادی در طول یک عضو سازه تعبیه شده‌اند تا مقاومت کششی سازه افزایش یابد. اینها رایج ترین انواع تیر ساختمانی هستند.
یکی از رایج ترین متریال از انواع متریال تیر ساختمانی فولاد است . تیرهای فولادی از فولاد ساخته شده و به اشکال مختلف قالب گیری می‌شوند. تیرهای فولادی استاندارد عبارتند از :
- تیرآهن I
- تیرآهن H
- تیرهای صفحه
- مقاطع توخالی مدور
- مقاطع سبک و سنگین
- تیرهای توخالی مستطیلی
معمولا متریال تیرهای ساختمانی از فولاد هستند. فولاد ماده مناسبی برای ساخت تیرها در دهانه‌های بلند است و همچنین از آن در ساخت تیرهای مرکب بتن و فولاد استفاده می‌کنیم.
چوب یا الوار قدیمی ترین متریال در انواع متریال تیر ساختمانی است که در ساخت انواع تیر ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تیرهای چوبی با اتصال اعضای سازه چوبی به یکدیگر ساخته می‌شوند. تیرهای چوبی از نظر زیبایی یکی از پرطرفدارترین در هنر معماری می‌باشند.
و در نهایت مواد پلیمری تقویت شده با الیاف برای ساخت تیرهای کامپوزیتی استفاده می‌شود که در آن دو یا چند ماده را به یکدیگر وصل می‌کنیم تا یک تیر تشکیل شود. در ادامه به توضیح هر یک می‌پردازیم.
انواع متریال تیر ساختمانی
تیرهای مختلفی در مهندسی قابل استفاده هستند و در زیر برخی از رایج ترین آنها را بررسی می‌کنیم.
تیرآهن فولادی
تیرآهن به عنوان یکی از مهم‌ترین مقاطع فولادی است که در پروژه‌های صنعتی و ساختمان‌سازی ، کاربردهای فراوانی دارد. و یکی از پرکاربردترین متریال را در انواع متریال تیر ساختمانی در سازه‌های فولادی دارد.
عناصر افقی این تیر به عنوان بال شناخته می‌شوند ، در حالی که المان عمودی جان است. جان در برابر نیروهای برشی مقاومت می‌کند و بال‌ها در برابر نیروهای خمشی مقاومت می‌کنند. تیرآهن‌ها دارای ممان اینرسی بالایی هستند ، بنابراین آنها را برای مقاومت در برابر لنگرهای برشی و خمشی مناسب می‌کند.
تیرآهن‌ها معمولا از جنس فولاد هستند اما در مواردی از آلومنیوم هم ساخته می‌شوند. تیرآهن‌ها طبق جداول استاندارد ساخته و تولید می‌شوند و شما می‌توانید برای انتخاب سایز و ضخامت مورد نظر خود به جدول مراجعه کنید. در طراحی ، قدرت یک تیرآهن را با انحراف ، ارتعاش ، شکست خمشی ، شکست برشی و تسلیم آن ارزیابی می‌کنند.
از تیرآهن در ساخت خرپاهای مهم یا چارچوب اصلی ساختمان استفاده می‌شود. با توجه به استحکام و مقاومت بالای تیرآهن از یکپارچگی ساختمان اطمینان حاصل می‌شود.
تیر خرپایی
اعضای سازه فولادی در معرض نیروهای محوری قرار دارند و معمولاً کارایی بیشتری از اعضای انعطاف پذیر را دارا می‌باشند ؛ چرا که سطح مقطع آنها تقریباً یکنواخت است. خرپا‌ها یکی از انواع متریال تیر ساختمانی هستند و از اعضای مختلفی که دارای محور اصلی هستند تشکیل می‌شوند و معمولاً برای ایجاد مقاومت در برابر بارهای خارجی مورد استفاده قرار می‌گیرند. متریال این نوع تیر از میلگرد فولادی تشکیل شده است.
همچنین در بسیاری از مواقع جهت پوشاندن دهانه‌های بزرگ به کار گرفته می‌شوند. همان گونه که می‌دانید سیستم‌های خرپایی در مقایسه با سایر سیستم‌ها ، مواد نسبتاً کمتری مصرف نموده و برای ساختن آنها نیروی کار کمتری نیاز است ، به همین دلیل خرپا در زمینه ساخت سازه‌های فضایی کاملاً مناسب و کارآمد می‌باشد.
تیر مشبک
تیر مشبک یک نوع عضو فشاری است که از انواع متریال تیر ساختمانی می‌باشد این نوع تیر از میلگرد و از دو عضو مساوی و موازی با فاصله از هم که در چند نقطه به هم متصل شده‌اند تشکیل شده است. تیر مشبک معمولا از اعضای فشاری سبک و در ستون‌های فشاری سبک استفاده می‌شود.
عضو بالایی در تیرهای مشبک به صورت فشرده عمل می‌کند و باید در برابر بارهای ستون بدون تغییر شکل مقاومت کند. عضو پایین در کشش کار می‌کند و روی خط تکیه گاه تیر قرار می‌گیرد. این تیرها به دلیل سبکی مطلوب هستند. هنگامی که قسمت داخلی تیرهای مشبک از فولاد ضد زنگ ساخته می‌شود ، حساسیت به خوردگی و هزینه ساخت آنها را کاهش می‌دهد.
تیر کامپوزیت
تیر کامپوزیت یکی از مقاوم‌ترین انواع متریال تیر ساختمانی را دارد ، این تیرها از ترکیب دو یا چند مصالح ساختمانی ساخته می‌شوند. تیرهای کامپوزیت نسبت به تیرهای ساخته شده از اجزای سازنده خود استحکام بیشتری دارند و ترکیب مطلوبی از مواد مورد استفاده در ساخت خود را ارائه می‌دهند.
تیرهای مرکب فولادی و بتنی هر دو ویژگی ذاتی فولاد و بتن را دارند و رایج ترین نوع تیرهای کامپوزیت هستند. و انواع دیگری از تیرهای کامپوزیت ساخته شده از کامپوزیت‌های پلاستیکی و الوار وجود دارد.
اتصال دو ماده ، استحکام فیزیکی آنها را با هم ترکیب می‌کند و ویژگی‌های فیزیکی را افزایش می‌دهد. به عنوان مثال : بتن باعث ایجاد جرم ، سختی و مقاومت فشاری در تیرهای فولادی بتنی می‌شود ، در حالی که فولاد باعث کاهش ارتعاشات ، انحرافات و افزایش مقاومت فشاری می‌شود.
یکی از حیاتی ترین بخش‌های تیرهای کامپوزیت ، اتصال دهنده‌های برشی است که این دو ماده را ثابت می‌کند. در تیرهای کامپوزیت فولاد بتن ، اتصالات برشی معمولاً در تیرهای فولادی ثابت می‌شوند و در دال های بتنی قرار می‌گیرند. تعداد اتصال دهنده های برشی با دقت انتخاب می‌شود زیرا بر عملکرد این تیرها تأثیر می گذارد.
تیر بتنی و تیرچه بتنی
بتن مسلح یک ماده مرکب است که از بتن و میله‌های فولادی ساخته می‌شود ، انواع متریال تیر ساختمانی در ساخت این تیر بتن و آرماتور می‌باشد. میلگردهای فولادی برای افزایش شکل پذیری و مقاومت کششی نسبتاً کم بتن اضافه می‌شوند و معمولاً آرماتورها قبل از گیرش بتن به صورت غیرفعال تعبیه می‌شوند. این تیرها پرکاربردترین تیرها در تیر ساختمانی هستند.
تیر بتن آرمه سودمند است زیرا می‌تواند تنش‌های فشاری بالایی را تحمل کند. این تیرها بارها را از دیوارها و دال‌ها گرفته و به ستون‌ها منتقل می‌کنند. تیرهای بتن آرمه بارهای عمودی و افقی را حمل می‌کنند. از آنها در ساخت پل‌ها ، خانه‌ها ، پی و بسیاری از سازه‌های دیگر استفاده می‌شود و ساخت تاسیسات مدرن بدون استفاده از آرماتور غیرممکن خواهد بود.
تیر چوبی
چوب یکی از قدیمی‌ترین متریال در انواع متریال تیر ساختمانی است. تیرهای چوبی تکیه گاه‌های ساختاری افقی هستند که از چوب ساخته شده‌اند. این تیرها در سازه‌های قاب چوبی مانند خانه‌های مسکونی ، استاندارد هستند. انتخاب چوب بستگی به نوع ساخت دارد. تیرهای چوبی را میتوان از چوب اره شده یا محصولات چوبی مهندسی شده ساخت.
محصولات چوبی مهندسی شده مقاومت بالاتری در برابر پیچش و تاب برداشتن دارند. از لحاظ تاریخی ، تیرهای چوبی قدیمی ترین تیرهای مورد استفاده در ساخت و ساز هستند. نوع و اندازه چوب بر میزان باری که تیر چوبی می واند تحمل کند تأثیر می‌گذارد.
در مقایسه با سایر تیرها ، تیرهای چوبی سریعتر نصب می‌شوند. تیرهای چوبی نیز در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی عملکرد حرارتی بهتری دارند. با این حال ، اگر به درستی نگهداری نشود ، این ستون‌ها مستعد پوسیدگی و هجوم جوندگان هستند. همچنین نسبت به سایر مصالح ساختمانی مستعد آتش سوزی هستند. تیرهای چوبی برای ساخت خانه ، ساخت پل موقت و سقف سازی معمولی مناسب هستند.
کلام آخر :
در این مقاله ما به انواع متریال تیر ساختمانی پرداختیم اما این تیرها در انواع روش استفاده هندسی ، انواع شرایط پشتیبانی ، انواع روش ساخت ، شرایط تعادل و مکمل بودن آنها نیز طبقه بندی می‌شوند که در مقاله‌های بعدی به آنها می‌پردازیم.
امیدواریم این مطلب برایتان مفید بوده باشد.
بنظر شما کدام متریال از تیرهای ساختمانی در برابر زلزله مقاوم‌تر عمل می‌کنند؟