انواع تیر در سازه فلزی
تیر
تیرها قطعات ساز‌ه‌ای هستند که در سازه عموماً بصورت اعضای افقی یا شیبدار قرار گرفته و بارهای قائم بر محور خود را به تکیه گا‌ه‌ها که معمولاً ستون‌ها هستند، منتقل می‌کنند. در اثر این بارها، در لایه‌های مختلف تیر تنش کششی و فشاری ایجاد میشود.
انواع تیرها در سازه‌های فولادی
تیر در سازه ساختمان برحسب وظیفه‌ای که برعهده دارد، به صورت زیر نامگذاری میشود.
-
شاهتیر یا تیر اصلی (Girder)
عضو باربر اصلی در سقف است که بارهای وارد از تیرچه‌ها را به ستون‌ها انتقال می‌دهد.
-
تیرچه یا تیر فرعی (Joist)
تیر سبکی است که بار سقف را به شاهتیرها انتقال می‌دهد.
-
نعل درگاهی (Lintel)
تیری است که در بالای بازشوهای ساختمان، نظیر در و یا پنجره، قرار داده میشود.
-
تیرهای لبه‌ای یا کناری (Spandrel)
تیرهایی هستند که در پیرامون ساختمان قرار دارند و علاوه بر بار سقف، بار دیوارهای پیرامونی ساختمان را نیز تحمل می‌کنند و نقش کلا‌فبندی ساختمان را نیز ایفا می‌کنند.
-
لاپه (Purlin)
تیر سبکی از نیمرخ Z یا I که از آن برای حمل بار پوشش‌های سبک در ساختما‌ن‌های صنعتی استفاده میشود.
تیر از نظر شرایط تکیه گاهی
سه نوع تکیه گاه متداول برای تیرها شامل تکیه گاه غلتکی ،تکیه گاه مفصلی (پینی) و تکیه گاه ثابت است. تکیه گاه غلتکی در مقابل حرکت در جهت عمود بر محورش مقاومت می‌کند، در حالی که تکیه گاه مفصلی در مقابل حرکت تیر در هر جهتی مقابله می‌کند. هر دو تکیهگاه غلتکی و مفصلی در مقابل دوران و چرخش در محل تکیه گاه آزاد هستند. تکیه گاه ثابت از حرکت و دوران تیر در هر جهتی در محل تکیه گاه جلوگیری می‌کند. با این وصف تیرها را بر اساس شرایط تکیه گاهی میتوان به صورت ساده، پیش آمده (تیر ساده‌ی طره دار)، طره‌ای، دو سر گیر دار و ممتد (سراسری)،دسته بندی کرد.
تیر ساده، تیری است تک دهانه که تکیه گاه‌های آن در دو انتها یکی به صورت غلتکی و دیگری مفصلی باشد. به تیری با تکیه گاه‌های ساده که تکیه گاه‌های آن الزاماً در انتهای تیر قرار نگرفته باشد، تیر پیش آمده گفته میشود. تیر طره‌ای به تیری گفته میشود که در یک انتها گیر دار و در انتهای دیگر آزاد باشد. تیری که در دو انتهای خود گیردار و غیر آزاد باشد، تیر دو سر گیر دار نام دارد. به تیر با بیش از دو تکیه گاه ساده، تیر ممتد یا سراسری گفته میشود.
بارهای وارد بر تیر
تیرها بسته به محلی که در آن به کار گرفته می‌شوند، تحت تاثیر بارهای مختلفی قرار می‌گیرند که این بارها به صورت متمرکز، گستردهی یکنواخت، گستردهی غیر یکنواخت (خطی) و یا ترکیبی از آنها هستند.
سطح بارگیر تیرها
سهم هر تیر از بار سقف، مقدار باری است که در سطح بارگیر آن تیر وارد میشود. اگر نسبت طول به عرض دال سقف بزرگتر از ۲ باشد دال مورد نظر را دال یک‌طرفه گویند در غیر این صورت دال مورد نظر را دوطرفه گویند. در شاهتیرها برحسب اینکه شاهتیر بار را از دال یک طرفه و یا دو طرفه بگیرد، وضعیت فرق می‌کند. در صورتی که شاهتیر بار را از دال یک طرفه بگیرد، عرض بارگیر آن وسط به وسط دو دهانه مجاور است. در صورتی که شاهتیرها بار را ازدال دو طرفه بگیرند، سطح بارگیر آنها از ترسیم نیمساز گوشه‌ها به دست می‌آید و در نتیجه بار وارد بر شاه تیر به صورت مثلثی یا ذوزنقه خواهد بود. دال‌هایی نظیر طاق ضربی و تیرچه بلوک و دالهای کامپوزیت (مرکب) رفتار یک طرفه دارند. انواع دالهای یک طرفه و دالهای بتن مسلح عموماً رفتار دو طرفه دارند.
افتادگی (تغییر شکل)
تیرها تحت بارهای وارده بصورت شکم داده درمی‌آیند که به این پدیده، تغییر شکل یا افتادگی تیر می‌گویند. در صورتی که بار از حدی فراتر نرود، بعد از باربرداری، تیر به وضعیت اولیه درمی‌آید. این رفتار تیرها، رفتار ارتجاعی نامیده میشود.
نیمرخ‌های مناسب برای تیرها
بدیهی است مقاطعی از نظر خمشی اقتصادی هستند که به ازای ظرفیت خمشی مساوی، سطح مقطع و در نتیجه وزن واحد طول کمتری داشته باشند. نیمرخ‌های نورد شده از نوع IPB، INP،IPE، UNP جزء کاراترین نیمرخ‌ها برای خمش هستند. وقتی که مقاومت مقاطع نورد شده در مقابل لنگر خمشی موجود کمتر باشد، آنها را با اضافه نمودن اجزای بیشتر بر روی بال‌ها مانند تسمه یا ورق، تقویت می‌کنند. اگر مقاطع تقویت شده برای بار و دهانه مورد نظر کافی نباشند، از تیر ورق استفاده میشود که از دو ورق بال و یک ورق جان که بوسیله جوش بهم متصل می‌شوند، تشکیل میشود و به صورت نیمرخ I در می‌آیند.
شاه تیرها یا تیرهای اصلی (Girder)
شاهتیرها اعضای فلزی افقی اصلی هستند که با اتصالات لازم به ستون‌ها متصل می‌شوند و به وسیله آنها بار طبقات به ستون‌ها انتقال می‌یابد. شاهتیرهای فلزی ممکن است به صورت‌های زیر به کار روند.
- تیرآهن معمولی به صورت تک یا جفت
- تیرآهن بال پهن
- تیرآهن معمولی با ورق تقویتی روی بال‌ها و یا جان
تیری که از تقویت بال پروفیل نورد شده استاندارد با ورق به روش جوشی یا پیچی ساخته میشود، تیر آهن معمولی با ورق تقویتی روی بال نامیده میشود. همچنین میتوان با بریدن پروفیل‌های رایج (IPE) از وسط جان تیر و اتصال صفحه و ورق مناسب به دو قسمت بریده شده، تیر را تقویت کرد. این روش برای پروفیل‌های نمره ۲۰ به بالا اقتصادی خواهد بود.
تیر ورق (Plate Girder)
ورق‌های ضخیم را نمی‌توان با فرم دادن به شکل نیمرخ درآورد. در چنین حالاتی ورق‌های بال و جان را در عرض‌های مورد نظر بریده و توسط جوش به یکدیگر متصل می‌کنند تا نیمرخ دلخواه حاصل شود. به چنین مقاطعی، تیرورق گفته میشود.
تیرچه‌ها یا تیرهای فرعی (joists)
تیرچه‌ها اعضای افقی فرعی هستند که به شاهتیرها متصل شده و بار سقف را به شاهتیرها منتقل می‌کنند. در صورتی که سقف ساختمان از نوع طاق ضربی و یا مرکب (کامپوزیت) باشد، لازم است تیرچه‌ها به فواصل ۱ تا ۱/۵ متر در حد فاصل شاهتیرها انداخته شود. تیرچه‌ها عموماً از نیمرخ‌های نورد شده‌ی سبک IPE یا INP یا به صورت لانه زنبوری ساخته می‌شوند.
تیرهای نعل درگاهی (Lintel)
در صورت وجود بازشو در دیوار به منظور تعبیه‌ی در و پنجره، لازم است برای حفظ ایستایی دیوار آجری فوقانی، تیری در بالای بازشو قرار می‌گیرند. که به آن تیر نعل درگاهی گویند. حداقل اتکای تیر نعل درگاهی در دو تکیه گاه کناری ۲۰ سانتیمتر است و لازم است بالشتک بتنی نیز در نقاط تکیه گاهی تعبیه شود. برای حفظ انسجام دیوار در هنگام زلزله، از شاخک‌های منسجم کننده تیر نعل درگاهی به دیوار استفاده میشود.
تیرهای لبه‌ای یا کناری (Spandrel)
تیرهایی هستند که در پیرامون ساختمان قرار داشته و علاوه بر بار سقف، بار دیوارهای پیرامونی ساختمان را نیز تحمل می‌کنند.
تیرهای لانه زنبوری
دلیل نامگذاری تیرهای لانه زنبوری، شکل این تیرها پس از عملیات ساخت آنها است. این گونه تیرها در طول خود دارای حفره‌های توخالی (درجان) هستند که به لانه‌ی زنبور شبیه است؛ به همین سبب، به این تیرها تیر لانه زنبوری می‌گویند.
محاسن و معایب تیر لانه زنبوری
با تبدیل تیرآهن معمولی به تیر لانه زنبوری، مقاومت خمشی مقطع تیر افزایش می‌یابد. در نتیجه، تیر حاصل شده با ارتفاع بیشتر، قویتر و هم وزن تیر اصلی خواهد شد. همچنین با کم شدن وزن مصالح و سبک شدن تیر،از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر خواهد بود. علاوه براین از فضاهای ایجاد شده (حفره‌ها) در جان تیر میتوان لوله‌های تأسیساتی و برق را عبور داد. در ساخت تیر لانه زنبوری که منجر به افزایش ارتفاع تیر میشود، باید استاندارد کاملاً رعایت شود. در غیر این صورت، خطر خراب شدن تیر زیر بار وارد شده حتمی است.
