تیر یک عنصر سازه‌ای است که در محور افقی اجرا می‌شود تا بار عمودی خارج شده از قاب ساختمان را تحمل کند. انواع تیرها در ساخت و ساز با توجه به عملکردشان و ماهیت پروژه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
تیر، بارهای وارده را به ستون، دیوار و اعضای عمودی انتقال می‌دهد و بارهای اعمال شده بر روی محور تیر را تحمل می‌کند. در ادامه به انواع مختلف تیر و کاربرد آنها خواهیم پرداخت. تیرها براساس مصالح به کار برده شده از تیرآهن گرفته تا چوب همچنین چیدمان، شکل هندسی، روش ساخت، بارها و تکیه گاه‌ها، شکل مقطع و سایر جنبه‌ها گروه بندی می‌شوند که بررسی خواهد شد.
بارهای وارد بر تیر
بار متمرکز، بار گسترده جزئی، بار گسترده یکنواخت، بار گسترده غیر یکنواخت، بار گسترده ذوزنقه نیروهای خارجی وارد بر انواع تیر می باشد. همچنین نیروهای داخلی شامل نیروی برشی و لنگر خمشی است.
خیز به رفتار ارتجاعی تیر که تحت بارهای وارد بر آن، المان تغییر شکل موقتی می‌دهد، گویند. بایستی مقدار بار وارد در حد مجاز باشد تا بازگشت تیر به حالت اولیه انجام پذیرد. معمولا خیز مجاز در ساختمان‌های مسکونی و اداری بر اساس دو عامل الف) خیز در حدی باشد که تیر ترک نخورد. ب) خیز در حدی باشد که بام، گود نشود، بررسی می‌شود.
انواع تیر فولادی
طبقه بندی تیرهای فولادی براساس شکل مقطع و ابعاد به شرح زیر است:
- تیر I شکل (تیرآهن)
- تیر H شکل (هاش)
- شاه تیر
- مقاطع مکعبی و دایروی تو خالی
- تیر لانه زنبوری
- تیر ویراندل
تیر I شکل
تیرهای I شکل یا IPE از نورد گرم ساخته می‌شوند که در بین مصالح فولادی جزو پرکاربرد ترین‌ها در جهان هستند و در اکثر سازه‌های فولادی مشاهده می‌شوند. این تیر در محور عمودی دارای سختی بیشتری جهت حمل بار است. ارتفاع مقطع تیر I شکل از عرض مقطع آن بیشتر است. اگر در تیر I شکل ارتفاع و عرض مقطع برابر باشد به عنوان تیر H شکل شناخته می‌شود.
یک نوع تیر با نام INP نیز وجود دارد که در ساخت تیر، ستون و خرپا کابرد بسیاری دارد. این تیر مشابه تیرآهن I بوده با این تفاوت که در ابتدای بال ضخامت نازک‌تر و در انتهای بال تا نزدیکی جان ضخیم‌تر می‌شود.
تیر H شکل
تیرآهن H شکل یا تیرآهن بال پهن که IPB نامیده می‌شود در تحول ساخت و ساز بسیار تاثیر داشته و جزو مصالح پایه به شمار می‌روند. این تیرآهن در دو نوع بال پهن سنگین و بال پهن سبک تولید می‌شود.
طول بال‌های تیرآهن هاش در مقایسه با تیرآهن IPE بزرگتر است و بیشتر در ساخت ستون از آن استفاده می‌شود. تنها تفاوت تیر هاش با تیر I تفاوت در عرض بال آنها است.
شاه تیر
شاه تیر یکی از انواع تیرآهن‌های فولادی است که بیشتر در ساخت پل استفاده می‌شود. معمولا براساس نیاز پروژه شاه تیرها به صورت سفارشی تولید می‌شوند. پل‌های گذر خطوط راه آهن نمونه‌ای برای استفاده از این نوع تیرها است.
یک جان و دو بال این تیر توسط جوشکاری متصل به بدنه تیر می‌شوند. طراحی این تیر متفاوت با بقیه تیرهای فولادی است.
کیفیت جوشکاری باید به طور مرتب در هنگام جوشکاری بررسی شود. برای اطمینان از اینکه جوشکاری به درستی انجام شده و دارای مقاومت کافی است، آزمایش‌های مربوط به جوش نیز انجام می‌شود.
بخوانید: انواع جوشکاری در صنعت ساختمان
مقاطع فولادی تو خالی
مقاطع تو خالی فولادی که مقاطع HSS نیز نامیده می‌شوند بیشتر در خرپاها، ستون و تیرها استفاده می‌شوند. این مقاطع در اشکال دایروی، مستطیل و مربع در ابعاد و سایزهای متفاوت تولید و به بازار ارائه می‌شوند. مقاطع تو خالی فولادی جزو پروفیل‌های پر کاربرد سازه‌ای هستند که در تنوع بالا در صنعت ساختمان موجود می‌باشند.
مقاطع HSS در دو روش مدرن و سنتی تولید شده و برش و جوشکاری می‌خورد اما در روش سنتی احتمال وجود خطا و پایین بودن کیفیت کار زیاد است. قسمت تو خالی این مقاطع در برابر کمانش موضعی مقاومت بیشتری دارند.
تیر لانه زنبوری
تیر لانه زنبوری از انواع تیرهای فولادی خوب و سبک است که توسط مقاطع نورد شده ساخته می‌شود. ممان اینرسی و مدول مقطع این تیرها نسبت به بقیه تیرها زیاد است در نتیجه سختی تیر و ظرفیت مقطع بیشتر می‌شود. به همین علت می‌توان میزان فولاد مصرفی را به میزان قابل توجهی کاهش داد.
برای ساخت تیر لانه زنبوری، ابتدا مقطع تیر نورد شده به صورت زیگزاگ بر روی تیر کشیده شده و برش می‌خورد سپس با جابجا کردن دو قسمت برش داده شده، تیر به شکل لانه زنبوری درمی‌آید که بعد از آن دو قسمت به یکدیگر جوش داده می‌شود. فضای خالی به وجود آمده در این نوع تیرها، محل مناسبی برای عبور تاسیسات بوده و احتیاجی به تغییر شکل و یا افزایش ارتفاع سقف نمی‌باشد.
بخوانید: همه چیز درباره تیرآهن های لانه زنبوری
تیر ویراندل
تیر ویراندل از تیرهایی ساخته می‌شودکه به صورت شبکه‌ی درآمده‌اند و شامل اعضای افقی و عمودی یا ضربدری می‌باشد. از این نوع تیرها بیشتر در سازه‌های بلند با دهانه زیاد استفاده می‌شود. تیر ویراندل توانایی انتقال بارهای زیاد را دارد اما چون در ساخت این نوع تیر مصالح زیاد مصرف می‌شود، گران تمام می‌شوند.
ضعف و مشکل اصلی استفاده از مصالح فولادی، مقاومت آن در برابر آتش است. هنگامی که تیر فولادی در معرض آتش قرار می‌گیرد، دمای آن به سرعت افزایش می‌یابد و تحت تغیر شکل سریع قرار می‌گیرد. علاوه بر این تیرهای فولادی در مقایسه با تیرهای بتنی با ارتفاع یکسان، ظرفیت حمل بار و سختی کمتری دارند.
از مزایای خوبی که در سازه فولادی وجود دارد این است که به راحتی می‌توان سوراخ‌هایی در جان تیر ایجاد کرد تا تاسیسات عبور داده شود.
انواع تیر بتنی
تیر بتنی یکی از عناصر اساسی در یک سازه است. ستون و دال بتنی از دیگر عناصر سازه‌ای هستند که در ساخت ساختمان استفاده می‌شود. در به زیر دسته بندی مختلفی که برای بتن مسلح می‌توان نام برد، اشاره می‌کنیم:
- مقاطع مکعبی
- مقاطع دارای بال و فلنج
- تیر بتن آرمه
- تیر بتنی مسلح پیش ساخته؛ تیرهای پیش ساخته بتنی به صورت آماده در پروژه دپو شده و در زمان تیر ریزی اجرا می‌شوند. به دلیل اینکه دیگر نیاز به قالب بندی و بتن ریزی در حین ساخت نیست، مقرون به صرفه هستند و در زمان نیز صرفه جویی می‌شود.
- تیرهای پیش تنیده؛ اعضا پیش تنیده من جمله تیر چون در برابر تنش‌های کششی عملکرد ضعیفی دارند از لحاظ ساختاری در مقایسه با فولاد از مقاومت کمتری برخوردار هستند.
بتن در عملکرد کششی خود ضعف نشان می‌دهد و برای بهبود این عملکرد از میلگرد فولادی در المان‌های بتنی استفاده می‌کنند. بنابراین برای اجرای سازه‌ای مقاوم هرگز بتن به تنهایی به کار برده نمیشود.
برای مشخص کردن تعداد میلگرد مصرفی و تجزیه و تحلیل بتنی موارد زیر را می‌توان انجام داد:
- محاسبه بارهای دال (بارهای مرده و زنده).
- محاسبه بار دیوار که روی تیر است.
- ایجاد ترکیب بار
تجزیه و تحلیل تیر ممکن است توسط محاسبات دستی و یا نرم افزار انجام گیرد.
انواع تیرهای بتنی به دلیل به صرفه بودن از لحاظ اقتصادی، نیاز نداشتن به مهارت تخصصی، نصب آسان و در دسترس بودن مصالح مورد نیاز بسیار پرطرفدار هستند. ویژگی‌های ساختاری مانند ضد زلزله و ضد حریق بودن این ستون‌ها برای رفع بسیاری از مشکلات و جلوگیری از خسارات جبران ناپذیر مناسب می‌باشد. در تیرهای بتنی، گوشه و سطح‌های نر و مادگی وجود ندارد به همین علت قابلیت انتقال شبکه در چهار راه و سه راه‌ها وجود دارد.
تیرهای بتنی مسلح بر اساس نوع اتصال به تکیه گاه در چهار دسته گروه بندی می‌شود:
- تیرهای اصلی ساده دارای دو تکیه گاه هستند، این تیرها معمولا با مقطع مربعی یا مستطیلی ساخته می‌شوند.
- تیر ممتد جهت پوشش چند دهانه متوالی به کار برده می‌شود و متشکل از چند تکیه گاه می‌باشند.
- تیر طره یا کنسول جهت تحمل بار قسمت‌های جلو آمده سقف استفاده می‌شود.
- تیر دو سر گیردار دارای دو تکیه گاه می‌باشد و مانند تیر طره یک سر آزاد نیست.
- تیر فرعی، این تیر بارهای وارده را به تیرهای اصلی انتقال می‌دهد و برای بهبود انتقال بار درسازه اجرا می‌شود.
تیر چوبی
از انواع دیگری از تیرهای ساختمانی می‌توان به تیر چوبی اشاره کرد که البته امروزه استفاده از الوار چوبی به عنوان تیر اصلی به علت دوام کم، در سازه‌ها منسوخ شده است اما در بخش‌هایی از سازه‌ها کارایی دارد و در ساخت نعل درگاه به کار برده می‌شود. برای افزایش مقاومت و جلوگیری از پوسیدگی آنها از الوار متفاوت استفاده شده و برخی روش‌های پیشگیری به کار برده می‌شود تا از خسارات احتمالی جلوگیری به عمل آید.
تیر مرکب
تیر کامپوزیت ترکیبی از دو یا چند مصالح برای افزایش سختی است. این تیر از تیرهای فولادی کارآمدتر و مقاوم‌تر می‌باشد و در صنعت ساخت و ساز استفاده می‌شود. تیرهای کامپوزیتی عمدتا از فولاد و بتن ساخته می‌شوند و بیشتر در سازه‌های فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سقف عرشه فولادی نمونه‌ای برای تیر مرکب است که تیر و دال فولادی توسط گل میخ‌های برشی به هم متصل شده و در بتن تعبیه می‌شوند. از مقاطع زاویه دار و L شکل مانند نبشی و سپری در خرپاها و یا در بخش‌هایی از یک سازه فلزی استفاده می‌شود.
بخوانید: تیر کامپوزیت چیست | بررسی عملکرد انواع مصالح مرکب در سازه
جمع بندی
تیرها در هر اندازه و شکلی ساخته می‌شوند و براساس نیاز پروژه و صلاح دید کارفرما، با مصالح متفاوت در پروژه مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این وجود تیرها باید به گونه‌ای باشند که پشتیبانی خوبی از خود نشان دهند. همچنین به راحتی بتوان میلگرد، لوله و سیم تاسیسات را از آن عبور داد و یا کنار آن اجرا کرد.
در انتخاب نوع تیر به قابل دسترس بودن مصالح، صرفه اقتصادی و زمان اجرا توجه می‌کنند و بر این اساس گزینش انجام می‌دهند. انواع تیر در ساخت و سازها بررسی شد و نمونه‌های پر مصرف مورد بحث قرار گرفت.
در صورت تمایل می‌توانید با مشاورین ما در عصرآهن در خصوص خرید میلگرد و اقلام مربوطه با شماره ۰۴۱۳۳۲۵۰۲۸۰ در تماس باشید. مشاورین ما در زمینه خرید آهن و فولاد راهنمای شما خواهند بود.
