در هر سازه اي انواع مختلفي از مصالح بکار گرفته مي شوند برخي از اين مصالح براي اسکلت بندي و سفت کاري و برخي ديگر در نازک کاري مورد استفاده قرار مي گيرند. تير و شاهتير از جمله مصالح ساختماني مي باشند که در زمان اسکلت بندي مورد استفاده قرار مي گيرند.

تير و شاهتير وظايف مخصوص به خود را دارند و براي آن طراحي شده اند. پايه ها يا شاهتيرها از اجزاء اصلي ساختمان مي باشند و وظيفه تحمل وزن ديگر اجزاء ساختمان را بر عهده دارند.

• براي سفارش و خريد تيرچه کروميت به اين صفحه مراجعه کنيد.

بطور کل تير و شاهتير براي تحمل وزن سازه مورد استفاده قرار مي گيرند. در مجموع شاهتيرها از نظر اندازه از تيرها بزرگتر مي باشند که اين موضوع باعث تفاوت بين اين دو عنصر ساختماني مي شود. تيرها و شاهتيرها را مي توان در اندازه هاي مختلف ساخت و مورد استفاده قرار داد. تير و شاهتير را مي توان بستگي به مورد کاربرد ساخت و در سازه قرار داد. در صورتي که از اين اجزاء براي پايه و ستون اصلي که وزن سقف ها و ديگر اجزاء را تحمل مي کنند استفاده شود به آنها شاهتير گفته مي شود و در غير اينصورت به آنها تير مي گويند. تيرها از نظر اندازه کوچک تر از شاهتيرها مي باشند.

مورد استفاده

ستون ها، تيرها و شاهتيرها عملکرد مشابهي دارند و براي تحمل وزن طراحي شده اند. اين اجزاء در برابر نيروهاي خمشي مقاومت کرده و پايداري سازه را باعث مي شوند. از شاه تيرها و ستون ها براي تکيه گاه اصلي ساختمان استفاده مي شوند و بقيه اجزاء بر روي آنها قرار مي گيرند. شاهتيرها بايد طوري طراحي شوند که بتوانند تحمل وزني بيش از وزن کل سازه را داشته باشند. از طرف ديگر تيرها هم براي تحمل وزن ساخته شده اند اما از تيرها بطور ديگري استفاده مي کنند و معمولا براي پوشش سقف ها و تحمل وزن آنها مورد استفاده قرار مي گيرند. شاهتيرها يک تکيه گاه اصلي بوده و از تيرهاي کوچکتر پشتيباني مي کنند.  

مقدار تحمل وزن

در هر سازه اي بار ديناميک و بار استاتيک وجود دارد و در زمان طراحي و محاسبه وزن، که هر کدام از تيرها و شاهتيرها بايد تحمل کنند بايد در نظر گرفته شوند. بار استاتيک مقدار وزني است که يک سازه دارد اين بار وزن مصالح مورد نياز براي ساخت سازه مي باشد و بعد از ساخت و در طول زمان ثابت مي ماند. بار ديناميک بستگي به مورد استفاده از سازه متفاوت بوده و براي هر سازه اي مخصوص به خود مي باشد. در ساختمان هاي مسکوني اين بار ديناميکي کمتر و در ورزشگاه ها و پل ها خيلي بيشتر مي باشد. بار ديناميک مقدار وزني است که بعد از عمليات ساخت و ساز، بنا به مورد استفاده يک ستون و شاهتير بايد تحمل کند. شاهتيرها ساختار و توانايي خوبي براي مقاومت در برابر بارهاي ديناميکي سنگين را دارا مي باشند.

ستون اصلي ساختمان در حقيقت يک شاهتير است که بارهايي که در سازه وجود دارد را تحمل مي کند. وزن تيرها و ديگر اجزاء ساختمان بر روي شاهتير قرار دارد و تير يک عضو ثانويه است. تيرها بارهايي که بر روي آنها است را به شاهتيرها و ستون ها منتقل مي کنند. شاهتيرها بخاطر ضخامت بيشتر و مقاومت بالاتر خم نمي شوند و ثابت مي مانند. تيرها بارهاي وارده را به شاهتيرها و يا تيرهاي ديگر منتقل مي کنند. شاهتيرها بارها را يا خود تحمل مي کنند و يا به ستون ها منتقل مي کنند.

در مرحله طراحي يک شاهتير، سازندگان بايد شرايطي نظير احداث، پايداري، توالي قرار دادن عرشه، اندازه صفحه، اندازه بال و اتصالات جوشي داده شده را در نظر بگيرند. توليد يک تير نياز به ملاحظات مشابه، اما نه در همان ظرفيت باربري دارد. به عنوان مثال، ساختن شاهتير شامل الزامات بارگذاري ناشي از تيرهاي کوچک تر است که در توليد تيرها لحاظ نمي شود.

در سازه ها هم نياز به تير وجود دارد و هم شاهتير و بسته به کاربري و طراحي ساختمان مي توان از تيرها و شاهتيرهاي سفارشي استفاده کرد. تيرها و شاهتيرها را مي توان بنا به اندازه مورد نظر از کارخانه بصورتي که مناسب ساختمان است سفارشي کرد. با سفارشي کردن تيرها و شاهتيرها مقاومت آنها مطابق با نوع سازه مورد نظر خواهد بود و در عملکرد سازه تاثير زيادي خواهد داشت.

تيرچه خرمدژ ، توليدکننده تيرچه کروميت ( تيرچه فولادي با جان باز) ، تيرچه بتني ، تيرچه صنعتي و ... مي باشد.
6 صفحات اتصال

طراحي مقرون به صرفه در ساخت صفحات اتصال همانطور که در شکل 9.7 نشان داده شده و در زير آمده است، قابل دستيابي است:

• لبه هاي متقابل بايد تا حد امکان موازي باشند.

• لبه هاي مجاور بايد در صورت امکان در زاويه ي درست باشند.

• گوشه ها نبايد پخ شوند، مگر اينکه زاويه آن کمتر از 90 درجه باشد.

• تعداد لبه ها بايد تا حدامکان کاهش داده شوند. در شکل 9.7 صفحات اتصال  (a) تا  (d) به ترتيب نزولي به منظور سادگي مرتب شده اند. همه آنها را مي توان به صورت اقتصادي از يک صفحه بزرگ برش داد که مي تواند با استفاده از روش برش استاندارد يا ماشين گاز باشد. با دنبال کردن قوانين بالا، گاهي اوقات نياز است که از اتصالات پيچي دوري کنيد، به عنوان مثال در صفحه اتصال نشان داده شده در (c) جايي که پيچ ها به دليل لبه هاي موازي در صفحه اتصال افزايش يافته اند. استفاده از يک صفحه اتصال يکپارچه شکلي مانند جزئيات (e) را نتيجه مي دهد. در صفحه اتصال (f) از اتصالات استاندارد پيچي ??براي همه اعضا استفاده شده است، اما ساخت اين صفحه اتصال بسيار هزينه بر است. در جزئيات (g) تعداد زيادي از پيچ ها در امتداد لبه سمت چپ، براي تحمل بارهاي سنگين در اعضاي عمودي مورد استفاده قرار مي گيرند و در نتيجه، صفحه اتصال بايد پهن تر شود تا همانطور که با نقطه چين نشان داده شده است بار بيشتري را تحمل کند.

7 شاهتيرهاي با ورق دوبل در جان

در مورد شاهتيرها با اعضاي افقي عريض که در جزئيات (e) تا (j) از شکل 9.2 نشان داده شده است، لازم است که اعضاي قطري جان پهن تر باشند، يا از ورق دوبل استفاده شود، همان طور که در شکل هاي (a) و (b) به ترتيب از شکل 9.8 نشان داده شده است. استفاده از اعضاي فشاري دوبل جوش داده شده يا پيچ شده با پيچ هاي FG، بسيار گران است که در اين موارد استفاده از اعضاي تکي پيشنهاد مي شود که جرم اضافي را به سازه تحميل مي کند که مقدار زيادي نيست.

از سوي ديگر، در مواردي که نيروي زيادي وجود ندارد، مي توانيد از دو المان تشکيل دهنده اعضا به صورت کمربندهاي مجزا استفاده کنيد. در اعضاي کششي دوبل مي توانيد در هر صورت مهاربندها را حذف کنيد چرا که نسبت لاغري اعضا خيلي زياد نيست.

8 خلاصه

• يک ساختار کلي کارآمد از خرپا و شاهتير بايد انتخاب شود که متناسب با اندازه کلي و در نظر گرفتن نيروهاي واژگوني است. طول اعضاي فشاري بايد محدود باشد. به طور کلي، ساختار خرپاي وارن يک راه حل اقتصادي براي بسياري از کاربري ها است.

• در خرپاهاي سقفي، نقاط گرهي بايد مطابق با مکان پرلين ها باشد.

• خرپاهاي جوش داده شده سبکتر، ارزان تر و قابل رنگ آميزي هستند و ظاهر جذاب تري نسبت به انواع پيچي دارند، اما مورد آخر  ممکن است توسط سازندگان ترجيح داده شود چرا که سازگاري بيشتري با تجهيزات کارگاهي آنها دارد.

• شکل اعضاي افقي، بيشتر وابسته به بزرگي بارگذاري است اما همچنين به نوع اتصال که جوشي يا پيچي است نيز بستگي دارد. سطح مقطع آنها بايد ساده بوده و اعضاي تشکيل دهنده جان به راحتي قابل اتصال، به طور مستقيم يا توسط صفحه اتصال، باشند.

• اعضاي تشکيل دهنده جان که به صورت دوبل مي باشند نياز به صفحات اتصال کوچکتر و جوشکاري و پيچ کمتري دارند چرا که بار توزيع شده در هر سطح مقطع کمتر مي باشد.

• اعضاي تشکيل دهنده جان که از دو بخش جداگانه تشکيل شده و توسط مهاربند به هم وصل شده اند، معمولا گران هستند. مهاربندها بايد فشرده باشند (اما بارگذاري برشي بايد بررسي شود)، يا بخش ها به صورت مجزا براي عملکر جداگانه طراحي شوند.

• اعضاي زاويه دار نياز به اتصال بدون لغزش در مهاربندها دارند در غيراينصورت طول موثر افزايش يافته مورد استفاده قرار مي گيرد و به يک صفحه اتصال با عرض بيشتر در اتصالات دارند. اما از استفاده از آنها بايد اجتناب شود.

• در اتصال اعضاي تشکيل دهنده جان به اعضاي افقي در خرپاها و شاهتيرها، صفحات اتصال بايد با آنها توزيع شوند و خروج از مرکزيت آنها نيز بايد براي بارگذاري هاي مختلف و همچنين تاثير برش در اعضاي عمودي در نظر گرفته شود.

• در شاهتيرهاي بزرگ جوش شده، اعضاي تشکيل دهنده جان با اعضاي افقي بايد همپوشاني داشته باشند و يک صفحه اتصال کوچک براي بارگذاري هاي سنگين اضافه شود يا سعي شود خروج از مرکزيت از بين برود.

• ساخت اقتصادي صفحات اتصال با توجه کردن به قوانين ساده ذکر شده در بالا امکان پذير است.

5 اتصالات در گره

انتخاب نوع اتصال مورد استفاده در گره ها يا نقاط پانل، تاثير قابل توجهي در هزينه هاي ساخت يک شاهتير دارد. در شاهتيرهاي کوچکتر که در آن خروج از مرکزيت پانل در يک نقطه قابل قبول است، حذف صفحات اتصال به طور ويژه اي مقرون به صرفه است. اين نيازمند همپوشاني اعضاي جان و پيچ يا جوش کردن آن به طور مستقيم به اعضاي افقي است که در بخش هاي (c) و (d) در شکل 9.3 نشان داده شده است. در مواردي که مي توان از خروج از مرکزيت صرف نظر کرد، از جزئيات نشان داده شده در (a) و (b)استفاده کنيد، اما اين کار نيازمند اين است که اعضاي تشکيل دهنده جان در طرف ديگر اعضاي افقي قرار گيرند.توليدکننده انواع تيرچه کروميت ، تيرچه بتني و تيرچه صنعتي 

يک پيچ تکي، که جزئيات آن در (a) نشان داده شده است يک اتصال اقتصادي است. صفحات اتصال براي اعضا و نيروهاي بزرگتر مورد نياز است. در ساخت و سازهاي جوشي، ساختار گره در شکل هاي (e) يا (f) نشان داده شده است که خروج از مرکزيت در شکل (e) وجود نداشته اما در حالت (f) وجود دارد. در ساخت و سازهاي پيچي مي توان از جزئيات شان داده شده در شکل هاي (g) و يا (h) استفاده کرد که در (g) از خروج از مرکزيت اغماض شده است اما به يک صفحه اتصال بزرگتر نسبت به (h) نياز دارد. در اين مثال، به يک پيچ اضافي در اعضاي افقي نياز است. در تمام مواردي که خروج از مرکزيت در اتصالات لحاظ شده است بايد با توجه به مشخصات در نظرگرفته شده توسط طراح و يا جزئيات ذکر شده با تائيد طراح در نظر گرفته شوند.

اتصالات گرهي ساده که در آن اعضاي قطري تک زاويه اي جان به طور مستقيم به اعضاي افقي جوش شده اند، جزئيات در شکل 9-4 نشان داده شده اند و مي توانند تاثيرات خوبي بر طراحي داشته باشند. در شکل (a) زاويه جان به سمت بالا مي باشد که براي ايجاد تعادل بهتر براي جوشکاري و در نظر گرفتن تاثير عمق فشاري بر اعضاي افقي در مقايسه با اعضاي افقي کششي مي باشد. همانطور که در جزئيات (b) نشان داده شده است زاويه قاعده جان در اعضاي افقي مي تواند تکرار شود. اين باعث مي شود بتوانيد از طول جوش هاي بيشتر در اتصالات مانند جزئيات نشان داده شده در (a) استفاده کنيد که کمي باعث افزايش هزينه هاي ساخت مي شود.

اگر تصميم به استفاده از جزئيات اتصال (a) داريد، مجموعه اي از اقدامات بايد انجام شود تا اطمينان حاصل شود که همپوشاني کافي در اعضاي قطري و اعضاي افقي وجود داشته باشد به طوريکه پاشنه جوش بر روي اعضاي افقي فشاري و انگشتانه جوش بر روي اعضاي افقي کششي قرار بگيرد.

انتقال برش از يک عضو قطري جان به عضو عمودي مجاور بايد به درستي انجام شود. اين به ويژه در انتهاي يک شاهتير مهم است که در آن نيروي برشي بسيار زياد است. در شکل 9.5 برش عمودي در موقعيت X بايد بررسي شود، چرا که بدون صفحه اتصال، عضو يا اعضاي عمودي ممکن است تحت تنش هاي زياد قرار گيرند. صفحات اتصال که با نقطه چين نشان داده شده اند بايد به طراحي اضافه شوند تا مقاومت برشي را افزايش دهند.

هنگاميکه اعضاي جان با اعضاي افقي همپوشاني نداشته باشند اما به سمت افقي آنها متصل شوند، همانطور که در شکل 9.6 نشان داده شده است، بهتر است که اعضاي تشکيل دهنده جان از يکديگر جدا شوند، همانطور که در مثال هاي (b) و (d) نشان داده شده است و براي برش و جابجايي اعضا زحمت زيادي لازم است. با اين حال، لازم است که المان هاي عمودي بخش هاي جان را بررسي کنيد تا مقاومت برشي کافي را داشته باشد. طراحي اتصالات گره براي شاهتيرهاي ساخته شده از مقاطع توخالي جوش شده در فصل 5 و ضميمه 2 کتابچه راهنماي سازه هاي با سطح مقطع توخالي آورده شده است.