مزايا و معايب شاهتير جعبه‌اي

ادامه گسترش شبکه‌هاي بزرگراه در سراسر جهان به طور عمده‌اي در نتيجه افزايش ترافيک، جمعيت و رشد گسترده مناطق شهري پر تراکم است.

اين گسترش منجر به تغييرات زيادي در استفاده و توسعه انواع پل‌ها شده است. نوع پل با توجه به ارائه حداکثر کارايي استفاده از مواد و روش ساخت و ساز، براي دهانه‌هاي خاص و کاربري‌هاي مختلف انتخاب مي‌شود.

با افزايش طول دهانه، بار مرده به عاملي مهم تبديل مي‌شود. براي کاهش بار مرده تيرچه صنعتي ، مصالح غير ضروري که به ظرفيت کامل خود نرسيده‌اند، از سطح مقطع خارج مي‌شوند، اين امر به شکل گيري قاب‌هاي جعبه‌اي يا ساختارهاي سلولي منجر مي‌شود که بسته به اين موضوع است که تغييرات برشي را ناديده بگيريد يا خير.

طول دهانه در پل‌هاي با تيرچه جعبه‌اي در مقايسه با پل‌هاي با شاهتير T-beam بيشتر است که منجر به استفاده از تعداد نسبتا کمتري ستون براي پوشش دهانه دره‌ها شده و در نهايت گزينه اقتصادي‌تري است.

يک تير جعبه‌اي به اين ترتيب تشکيل مي‌شود که دو صفحه جان توسط يک فلنج مشترک در هر دو طرف بالا و پايين به يکديگر متصل شوند.

سلول‌هاي بسته‌اي که شکل گرفته‌اند، سختي و استحکام پيچشي بيشتري نسبت به يک سطح مقطع باز دارند و اين ويژگي چيزي است که دليل معمول براي انتخاب يک سطح مقطع جعبه‌اي است.

شاتيرهاي جعبه‌اي به ندرت در ساختمان‌ها استفاده مي‌شوند (شاهتيرهاي جعبه‌اي گاهي اوقات استفاده مي‌شوند، اما آنها عموما به صورت محوري به جاي خمشي بارگذاري مي‌شوند). آنها ممکن است در شرايط خاصي استفاده شوند، مثلا زماني که بارها به صورت خارج از مرکز به محور تيرها وارد مي‌شوند.

" هنگامي که فلنج‌هاي کششي در طول شاهتيرها به يکديگر متصل مي‌شوند، ساختار حاصل از آن پل تحت عنوان شاهتير جعبه‌اي شناخته مي‌شود. "

شاهتيرهاي جعبه‌اي مي‌توانند به لحاظ حمل بار به طور جهاني استفاده شوند، فارغ از اينکه آنها تحت لنگرهاي خمشي مثبت يا منفي قرار گرفته‌اند و يا از چه ميزان سختي پيچشي برخوردار هستند؛ از نقطه نظر اقتصادي بودن گزينه‌هايي ايده‌آل مي‌باشند.

توسعه تاريخي و توصيف شاهتيرهاي جعبه‌اي

اولين سطح مقطع‌هاي جعبه‌اي که داراي اسکلت عرشه بوده‌اند.

با استفاده از بتن‌هاي پيش تنيده، طول طره مي‌تواند افزايش يابد.

هزينه‌هاي بالاي قاب باعث کاهش تعداد سلول‌هاي موجود شده است.

به منظور کاهش بارهاي ساخت و ساز به ميزان حداقل مقدار ممکن و يا در صورت نياز به تنها يک محور طولي تحت کاربري حتي با چند خط ترافيکي مي‌توانيد از اين گزينه استفاده کنيد.

اين فقط با توسعه فولاد پيش تنيده با استحکام بالا ممکن است که امکان پوشش فواصل طولاني را فراهم مي‌کند. اولين پل‌هاي ساخته شده از بتن‌هاي پيش تنيده، بيشتر سطح مقطع‌هاي I-section در پايان سال‌هاي 1920 ساخته شدند. موفقيت شگفت انگيز تنها پس از سال 1945 به دست آمد.

پل "SCLAYN" بر روي رودخانه ماس که توسط Magel در سال 1948 ساخته شده بود، اولين پل مجهز به بتن پيش تنيده با طول 7/62 متر بود.

در سال‌هاي بعد، نسبت حقوق و دستمزد به هزينه مواد اوليه به شدت افزايش يافت. به اين ترتيب تأکيد زيادي بر توسعه روش‌هاي ساخت و ساز معطوف شد.

سطح مقطع جعبه‌اي از لحاظ ساختاري از پل توخالي سلولي به شاهتيرهاي بلوکي يا T شکل تکامل يافت.

گسترش دامنه فشاري که به عنوان يک نياز ساختاري در پايانه‌هاي مرکزي آغاز شد، در سراسر طول پل گسترش يافته است که به دليل استفاده از مزاياي ويژگي‌هاي باربري است.

تکامل شاهتيرهاي جعبه‌اي

پوشش دهانه پل‌ها با عرشه ساده آغاز شد. با افزايش طول دهانه‌ها، ضخامت عرشه نيز افزايش يافت. اين اصل پذيرفته شده است که مصالح موجود در نزديکي مرکز ثقل در تعيين ظرفيت باربري خمشي نقش اندکي دارند و از اين رو مي‌توان آن را حذف کرد.

اين منجر به ظهور سيستم‌هاي تير و عرشه شد. تقويت کننده‌هاي موجود در پايين تيرها، ظرفيت تحمل نيروهاي کششي و بالاي عرشه بتني را بالا مي‌برند که در واقع ظرفيت باربري فشاري را تشکيل مي‌دهد.

آنها يک کوپل براي مقاومت در برابر خم شدن ايجاد مي‌کنند.

طراحی با فوم بتن

با وجود مسائل مربوط به رطوبت، فوم بتن دارای چندین مزیت است. دال‌های سبک ساخته شده از کامپوزیت بتنی به طور ذاتی کارآمدتر از دال‌های کامپوزیت معمولی با ویژگی‌های سازه‌ای تقریبا یکسان و نقاط قوت طراحی هستند.

ضخامت دال بتنی بر روی سازه فولادی به طور معمول به شرایط آتش سوزی وابسته است که به تناسب نیازهای مربوط به مقاومت کنترل می‌شود.

فوم بتن نسبت به بتن معمولی نسبت به رسانایی حرارتی مقاوم‌تر بوده و ضریب انبساط حرارتی بیشتری دارد. مطابق ASTM E119، استانداردهای آزمایش‌ها و مصالح مقاوم در برابر آتش، موسسه استاندارد ملی آمریکا (ANSI) و آزمایشگاه‌های تحت پوشش بیمه (UL) لیستی از حداقل ضخامت بتن مورد نیاز برای رتبه بندی‌های مختلف آتش سوزی ارائه می‌دهند.

استفاده از فوم بتن برای بتنی که دارای مقاومت دو ساعته در برابر آتش است موجب صرفه جویی حدود 38٪ در مقایسه با بتن معمولی می‌شود. دال‌های سبک‌تر، مجموع جرم ساختمان، بارهای لرزه‌ای موثر و بارهای طراحی پایه را کاهش می‌دهند و همچنین می‌توانند در صورت تامین معیارهای لرزه‌ای، عمق قاب مورد نیاز فولادی را کاهش دهند.

دال‌های نازک‌تر بدون عیب نیستند، اما این عوامل به ندرت طراحی یک ساختمان تجاری معمولی را کنترل می‌کنند. دال‌های نازک ساخته شده از فوم بتن دارای قابلیت خمشی کمتری هستند، اما ظرفیت باربری هنوز هم برای پشتیبانی از اغلب بارهای طبقات تجاری کافی هستند.

ACI 318-08 نیاز به ضریب کاهش 0.75 برای ظرفیت برشی فوم بتن دارند. با این حال، در دال‌های کامپوزیت، طراحی اغلب توسط مقاومت خمشی کنترل می‌شود. برای اکثر ساختمان‌ها، کاهش ظرفیت برشی توسط مزایای کلی سیستم جبران می‌شود.

هزینه‌های فوم بتن

آیا قیمت بتن‌های سبک خیلی گران‌تر از وزن بتن‌های معمولی است؟ بله و خیر. برای این که دقیقا به این سوال پاسخ دهیم، باید در نظر بگیرید که وزن بتن چه تاثیری بر هزینه‌های کلی سازه دارد. هزینه واحدهای بتنی سبک معمولا بالاتر از بتن‌های معمولی است، اما این هزینه واحد معمولا تاثیر بیشتری از میزان کاهش حجم بتن و وزن فولاد برای سیستم ساختمانی دارد.

برای مثال، یک ساختمان معمولی چند منظوره فولادی را در نظر بگیرید. ما یک ساختمان دو طبقه مقاوم در برابر آتش را با استفاده از عرشه فولادی کامپوزیت به عمق 2 اینچ و با فاصله 18 اینچ در نظر گرفتیم که محدوده ” شرایط دو طرفه” را در حداکثر محدوده مجاز حفظ کند.

بارهای وارده بر فوم بتن در عرشه کامپوزیت فولادی اجازه می‌دهد که عرشه قادر باشد دهانه‌های بیشتری را بین تکیه گاهها پوشش دهد و می‌تواند به طور موثر تعداد تیرهای تکیه گاهی فولادی و وزن قاب فولادی را کاهش دهد.

به گفته یک تولیدکننده بتن، هزینه‌های بتن ریزی و تراز کردن فوم بتن و معمولی تفاوتی ندارد، اما هزینه واحد فوم بتن به علت هزینه‌های پردازش و حمل و نقل کلی از منابع غیر محلی کمی گران‌تر است.

در این مطالعه، ما هر دو قاب فولادی پیچیده و غیر پیچیده را در نظر گرفتیم، اما تفاوت هزینه بین مقادیر و هزینه بین سیستم‌های قاب مختلف ناچیز است. فرضیات عمومی ما شامل بار وارده 20 PSF، بار زنده 100 PSF و حداکثر خیز مجموع و خیز ناشی از بار زنده به ترتیب L / 240 و L / 360 است.

در حالی که اغلب هزینه‌های واحد برای فوم بتن بیشتر است، وزن و هزینه قابل توجهی در ساخت عرشه‌های بتنی بر روی عرشه فولادی صرفه جویی می‌شود. در مقایسه با یک دال با وزن معمولی، دال‌های سبک ممکن است منجر به صرفه جویی در عمق قاب در هر طبقه شود، که می‌تواند در نهایت مقدار زیادی در فولاد مصرفی، پی‌ها و هزینه‌های روکش برای ساختمان‌های چند طبقه صرفه جویی کند.

اندرکنش‌های سیستم کف با فوم بتن

سنگدانه‌های فوم بتن رطوبت بیشتری را در مقایسه با بتن‌های معمولی جذب، حفظ و آزاد می‌کنند، بنابراین آیا استفاده از بتن معمولی به جای فوم بتن باعث رفع مشکلات مربوط به رطوبت در خرابی کف می‌شود؟ خیر.

احتمالا برای سیستم‌های کفپوش مقاوم در برابر رطوبت، بدون توجه به اینکه آیا از بتن معمولی یا سبک استفاده می‌کنید، باید از جذب کننده‌های رطوبت استفاده کنید. در یک مطالعه که در سال 2000 انجام شد، تحت شرایط هوا، دما و رطوبت نسبی کنترل شده، فوم بتن 183 روز برای رسیدن به مرحله انتشار بخار مرطوب نیاز داشت (MVER)  3 پوند / 1000 فوت مربع / 24 ساعت. در مطالعه‌ای که در سال 1998 که تحت شرایط مشابه کنترل شده انجام شد، دال معمولی با ضخامت مشابه 46 روز طول می‌کشد تا به همان مقدار MVER برسد.

در سال‌های 2007-2008، موسسه Expanded Shale، Clay and Slate (ESCSI) یک مطالعه در محیط‌های غیر کنترل شده (شبیه آنچه که در سایت‌های ساختمانی وجود دارد) انجام دادند یافتند که اگرچه دال‌های فوم بتن نیاز به زمان بیشتری برای خشک شدن در مقایسه با بتن‌های معمولی دارند، تفاوت زمان خشک شدن کمتر از میزان گزارش شده توسط آزمایشات قبلی است.

خب همه این موارد به چه معناست؟ همانطور که توسط ESCSI گزارش شده است، برای یک دال بتنی (معمولی یا سبک) رسیدن به سطوح رطوبتی که در حال حاضر توسط بسیاری از تولید کنندگان سیستم‌های کف و استانداردهای صنعتی مورد نیاز است، بدون شرایط خشک شدن مناسب داخلی، بسیار دشوار است.

زماني که بتن تازه در مکان مورد نظر قرار مي‌گيرد، بايد مراقبت لازم از آن انجام شود، چرا که سازه‌ها در معرض محيط قرار مي‌گيرند و اگر در اين شرايط نگهداري لازم بر عليه محيط انجام نشود، کارايي بتن تحت تاثير عوامل زيادي قرار خواهد گرفت و دما يکي از آنها مي‌باشد.

دما تقريبا از هر لحاظ تاثيراتي منفي بر روي ويژگي‌هاي بتن دارد و همين امر در مورد کارايي بتن تازه نيز صادق است. در ساخت تيرچه بتني تمام موارد استاندارد لحاظ خواهد شد تا مقاومت بالايي داشته باشد.

زماني که دما افزايش مي‌يابد، کارايي بتن تازه نيز به همان نسبت کاهش پيدا مي‌کند. اين امر به خاطر اين است که "در زمان افزايش دما، سطح تبخير نيز افزايش مي‌يابد و به همين دليل آب بتن سريع‌تر کاهش يافته و سيمان زودتر خشک مي‌شود". به دليل سرعت زياد از دست دادن آب بتن، سفت شدن آن زودتر اتفاق مي‌افتد و همين امر کارايي بتن را با مشکل روبرو مي‌کند.

بنابراين، نگهداري از بتن بسيار سخت‌تر مي‌شود. اما در دماهاي پايين سيمان ديرتر خشک شده و زمان کافي براي برقراري پيوند بين اجزاء سيمان خواهد بود که تاثير بالايي در مقاومت نهايي خواهد داشت.

براي دريافت اطلاعات بيشتر تيرچه استاندارد به صفحه آن مراجعه کنيد.

تاثير بر روي رواني بتن

زماني که دما افزايش پيدا مي‌کند، چسبندگي سيمان نيز زياد مي‌شود و اين پديده رواني سيمان را تحت تاثير قرار مي‌دهد. رواني سيمان کاهش مي‌يابد که در نتيجه به کاهش کارايي بتن مي‌انجامد. همچنين به دليل کاهش رواني، فضاهاي خالي درون بتن بيشتر مي‌شوند و از مقاومت آن کاسته خواهد شد.

دليل چنين پديده‌اي اين است که فضاهاي خالي داخل بتن تنها در صورتي پر مي‌شوند که بتن توانايي حرکت کردن به سمت داخل خود را داشته باشد. در مورد کنوني، به دليل دماي زياد چسبندگي بتن بيشتر شده و همين دليل مانع حرکت بتن مي‌شود و فضاهاي خالي بيشتري شکل خواهد گرفت.

در صورتي که فضاهاي خالي زيادي در داخل بتن وجود داشته باشند، نقاط ضعف آن بيشتر شده و در نهايت استحکام بتن پايين مي‌آيد و در مقابل فشارهاي وارده تحمل بالايي نخواهد داشت.

نتيجه گيري

اين بررسي نشان مي‌دهد که دما تاثيري منفي بر روي کارايي و استحکام بتن دارد. دما از طريق تبخير آب باعث کاهش زمان سخت شدن بتن شده و همين رويه به کاهش استحکام آن مي‌انجامد. البته اين نکته را هم بايد در نظر گرفت که دماي پايين و زير صفر هم باعث يخ زدگي آب خواهد شد که بر کارآيي بتن تاثير خواهد گذاشت.

چنين چيزي مي‌تواند در صورت انجام دادن سريع کارها يک مزيت محسوب شود، اما در هر صورت باعث استفاده نادرست از بتن در مراحل اوليه ساخت و ساز مي‌شود. همچنين اگر بتن به صورت صحيح در جاي خود قرار نگيرد، توزيع قدرت آن در کل بتن به صورت يکسان نخواهد بود و تحمل فشار وارده براي هر قسمتي متفاوت خواهد بود.

تيرهاي ساختمان ستون‌هايي افقي و نگهدارنده وزن هستند که دو بخش را به همديگر وصل مي‌کنند. به همراه ديرک و ستون که به صورت عمودي قرار مي‌گيرند، آنها يکپارچگي ساختمان‌ها را حفظ مي‌کنند. در خانه‌ها، تيرها را مي‌توان در ديوار، کف زمين، سقف، پشت بام، ايوان و گاراژ پيدا کنيد.

اگر مي‌خواهيد خانه خود را بازسازي کنيد، حتما با يک مهندس ساخت و ساز مشاوره کنيد تا بفهميد که بايد چه نوع تيرهايي را به کار گيريد.

خواه به دنبال ساختن يک آشپزخانه جديد باشيد يا اينکه يک شخص حرفه‌اي را استخدام کنيد، آشنا شدن با اطلاعات اصولي در مورد تيرهاي مختلف مي‌تواند در پيشبرد پروژه به شما کمک کند.

مدل‌هاي مختلف تير ساختمان

براي خريد تيرچه کروميت ، تيرچه صنعتي ، تيرچه بتني با شماره هاي ما تماس حاصل نماييد

تيرهاي I شکل

همانطور که مي‌توانيد حدس بزنيد، اين تير فولادي اسم خود را به دليل شباهت به حرف انگليسي "I" به دست آورده است. تيرهاي "I" شکل را بيشتر مي‌توان در ساختمان‌هاي تجاري بزرگ پيدا کرد، اما آنها در ساخت خانه و به خصوص ديوارها نيز کاربرد دارند.

پيمانکاران و سازندگان از تيرهاي "I" شکل بر روي فنداسيون يا ديوارهاي پايه استفاده مي‌کنند، که به تحمل فشار طبقات بالايي کمک مي‌کنند. آنها همچنين در ساخت گاراژ نيز محبوب هستند، جايي که به عنوان ريل يا مسير بازوي متحرک بازکننده درب گاراژ عمل مي‌کنند.

تير سقف (چندلايه)

شرکت‌هاي توليدکننده فولاد اين نوع تيرها را با به هم چسباندن باريکه‌هاي چوب و فلز درست مي‌کنند.شما مي‌توانيد بخش چوبي آنها را به سازه‌هاي ديگر ميخکوب کنيد، در حالي که بخش فلزي آن مقاومت بيشتري را فراهم مي‌آورد.

وزن آنها نسبت به تيرهاي فلزي کمتر است، اما نسبت به تيرهاي چوبي وزن بيشتري را تحمل مي‌کنند. تيرهاي سقف مخصوصا زماني مفيد هستند که مي‌خواهيد خانه خود را بازسازي کرده و يکي از ديوارهاي حامل را برداريد.

تير جعبه‌اي

آنها همچنين با نام تيرآهن‌هاي جعبه‌اي نيز شناخته مي‌شوند و از باريکه‌هاي چوب يا فلز درست شده‌اند و مانند يک جعبه توخالي و دراز به نظر مي‌رسند.

تيرهاي جعبه‌اي اغلب از چوب ساخته شده و تيرهاي جعبه‌اي سه سمتي به سقف‌ها متصل مي‌شوند تا نمايي زيبا به همراه مقاومت بيشتر را براي آنها فراهم آورند. همچنين تيرهاي جعبه‌اي چهار سمت در بازار موجود هستند.

تيرهاي شيب دار

سقف‌هاي شيب دار داراي چهار سمت خميده هستند. شيب به مکاني گفته مي‌شود که بخش‌هاي مختلف سقف به همديگر مي‌رسند. اين نوع سقف‌ها به تير شيب دار يا بالار نياز دارند.

هر تير شيب دار چندين تيرچه ديگر را بر روي خود دارد، مانند شاخه‌هايي که يک درخت بيرون زده‌اند.

تيرهاي چوبي قديمي‌تر هستند، اما نسخه‌هاي فولادي در حال رايج‌تر شدن هستند، از آنجا که مالکين خانه معمولا اتاق‌هاي زير شيرواني را به فضاهايي مدرن تبديل مي‌کنند.

تير سرآزاد

مي توانيم تيرهاي سرآزاد را در روند ساخت چيزهايي مانند پنجره‌هاي برجسته، بالکن، پشت بام و آسمانه پيدا کنيم.

از آنجا که سازه‌هاي ديگر تنها به يک سر از اين تيرها وصل مي‌شوند، تيرهاي سرآزاد معمولا از خود ساختمان بيرون مي‌آيند. تيرهاي سرآزاد فشار وارد شده را در طول سر آزاد خود توزيع مي‌کنند.

تير کلاف

تير کلاف در کار بنايي و در ديوارهاي سنگي، رسي، آجري يا سيماني به کار مي‌روند.

تير سقف يا کف اتاق

اينها گروهي از تيرها هستند که به صورت موازي قرار مي‌گيرند تا از ساختارهاي افقي مانند ايوان، کف اتاق يا سقف پشتيباني کنند.

سرتير

سرتيرها فشار را تحمل مي‌کنند و بر روي ورودي‌هايي مانند درب و پنجره قرار مي‌گيرند و همچنين مي‌توانند در هردوي ديوارهاي خارجي و ديوارهاي حامل قرار گيرند.

فولاد

فولاد فلزي است که از آهن و کربن درست مي‌شود. اين فلز بسيار محبوب است و در هر نوع پروژه ساخت و سازي به کار مي‌رود.

بتن

بساز و بفروش‌ها و پيمانکاران از تيرهاي بتني پيش تنيده يا تقويت شده در چارچوب، کف اتاق يا سقف ساختمان‌ها استفاده مي‌کنند.