عملکرد خرپا در تیرچه های فلزی
دسامبر 15, 2024نکات آیین نامه ای تیرچه کرومیت
دسامبر 25, 2024
سیر تکاملی تیرچه های فلزی در ایران و اروپا
پیشگفتار
در ادبیات فنی سازه، اصطلاح تیرچه با جان باز (Open Web Steel Joist – OWSJ) در اروپا، آمریکا و بسیاری از کشورهای دیگر به تیرچههایی اطلاق میشود که جان آنها فاقد بتن است و هیچگونه بتنریزی در داخل جان تیرچه انجام نمیگیرد. عملکرد این تیرچهها میتواند به دو صورت باشد:
عملکرد مستقل تیرچه (Non-Composite)
عملکرد مرکب تیرچه و دال بتنی (Composite)
در مقابل، متأسفانه در ایران اصطلاح «تیرچه با جان باز» بهاشتباه برای تیرچههایی بهکار میرود که جان آنها با بتن پر شده و عملاً یک مقطع T بتنی تشکیل میدهند؛ در حالیکه از نظر فنی، چنین تیرچههایی دارای جان بسته محسوب میشوند. این خطای مفهومی سبب شده است که بسیاری از تولیدکنندگان و حتی برخی منابع فنی، تیرچههای فولادی نیازیت را با تیرچههای فلزی متداولِ دارای جان بتنی در ایران یکسان تلقی کنند؛ در حالیکه این دو سیستم از نظر عملکرد سازهای، فلسفه طراحی و مبانی آییننامهای تفاوت ماهوی دارند.
تاریخچه تیرچههای فلزی با جان باز در اروپا و آمریکا
در سیستمهای سازهای اروپا و آمریکا، تیرچههای با جان باز بهعنوان یکی از اجزای اصلی انتقال بار در سقفها و کفها شناخته میشوند. این تیرچهها عموماً بدون بتن در جان طراحی شده و بسته به نوع سیستم سقف، میتوانند بهصورت مستقل یا بهصورت مرکب با دال بتنی عمل کنند.
انواع تیرچه های فلزی با جان باز اروپایی و آمریکایی
1. تیرچههای غیرکامپوزیت (Non-Composite Open Web Steel Joist)
این گروه از تیرچهها بهصورت خرپایی فولادی طراحی میشوند و بدون مشارکت بتن، قادر به تحمل بارهای مرده و زنده سقف هستند. این تیرچهها هم بهعنوان تیرهای اصلی و هم تیرهای فرعی در سازهها مورد استفاده قرار میگیرند.
نمونههای شاخص این سیستم عبارتاند از:
K-Series
LH-Series
DLH-Series
مبنای طراحی و کنترل این تیرچهها مطابق با آخرین ویرایش آییننامه SJI 100-2020 انجام
2. تیرچههای کامپوزیتی (Open Web Composite Steel Joist)
این نوع تیرچهها زیرمجموعهای از سیستم OWSJ محسوب میشوند که در آنها، یال فوقانی تیرچه از طریق:
تعبیه گلمیخ برشگیر، یا
محاط شدن در بتن دال
در عملکرد مرکب تیرچه و دال بتنی مشارکت میکند. این سیستم ضمن افزایش صلبیت سقف، منجر به کاهش وزن سازه و افزایش ظرفیت باربری نسبت به تیرچههای غیرکامپوزیت میشود.
نمونه شناختهشده این سیستم، CJ-Series بوده و طراحی آن مطابق آییننامه SJI 200-2015 صورت میپذیرد.
در سیستمهای سقف Metal Deck و Steel Deck در اروپا و آمریکا، در اغلب موارد بهجای استفاده از تیرآهنهای فرعی، از Open Web Steel Joistها استفاده میشود که این امر منجر به بهینهسازی مصرف فولاد و افزایش سرعت اجرا میگردد.
تاریخچه تیرچههای فلزی در ایران
1. تیرچه فلزی با جان بتنی (معروف به کرومیت)
در سال ۱۳۵۶ تیرچههای فلزی برای نخستینبار در جامعه مهندسی ایران معرفی شدند و از سال ۱۳۵۸ وارد بازار مصرف گردیدند. در سال ۱۳۶۲ این سیستم تحت عنوان «تیرچه با جان باز» و بعدها با نام تجاری تیرچه کرومیت رواج یافت.
در این سیستم، جان تیرچه با بتن پر شده و عملاً یک مقطع T بتنی مشابه تیرچههای سقف تیرچهبلوک تشکیل میشود. این سیستم در زمان خود، بهعنوان جایگزینی برای سقفهای تیرچهبلوک معرفی گردید، اما از منظر فنی در زمره تیرچههای دارای جان بسته قرار میگیرد.
2. تیرچه خرپایی بدون بتن در جان تیرچه
در سال ۱۳۸۰، برای نخستینبار در ایران، تیرچهای با جان کاملاً بدون بتن و عملکردی مشابه تیرچههای OWSJ اروپایی معرفی شد. در این سیستم، یال فوقانی از میلگرد تشکیل شده و فلسفه عملکرد آن، تطابق کامل با تیرچههای خرپایی فولادی داشت.
این طرح با شماره ثبت اختراع ۲۷۷۳۴ به ثبت رسید و آزمایشهای بارگذاری آن توسط مرکز تحقیقات مسکن و شهرسازی مورد تأیید قرار گرفت.
3. تیرچه مورد استفاده در انواع سقفهای سازهای (نیازیت)
در سال ۱۳۹۸، با هدف بهینهسازی نسل قبلی تیرچههای بدون جان بتنی، سیستم جدیدی تحت عنوان تیرچه مورد استفاده در انواع سقفهای سازهای با شماره ثبت اختراع ۹۸۸۱۳ معرفی شد که با نام تجاری تیرچه نیازیت شناخته میشود.
در این سیستم، طراحی یال فوقانی و آرایش اجزای خرپا بهگونهای انجام شده است که:
قابلیت اجرا در انواع سیستمهای سقف
امکان استفاده در اسکلتهای فلزی و بتنی
بهبود عملکرد سازهای و اقتصادی نسبت به نمونههای داخلی و خارجی
را بهطور همزمان فراهم میسازد.
بهجرأت میتوان گفت تیرچه نیازیت، از نظر فلسفه طراحی، عملکرد سازهای و بهرهوری اقتصادی، یکی از بهینهترین نمونههای تیرچههای با جان باز در ایران محسوب میشود.
4. تیرچه کامپوزیتی با گلمیخ یکپارچه و اتصالات پیچومهرهای (کامو)
در سال ۱۴۰۰، نسل پیشرفتهتری از تیرچههای نیازیت تحت عنوان تیرچه کامپوزیتی با گلمیخ یکپارچه بدون جوشکاری در اتصالات با شماره ثبت اختراع ۱۰۵۵۵۹ و نام تجاری تیرچه کامو به ثبت رسید.
این سیستم در مردادماه ۱۴۰۱ با شماره WO2022172065 در پایگاه بینالمللی WIPO نیز به ثبت جهانی رسید.
ویژگیهای متمایز این سیستم عبارتاند از:
حذف کامل جوشکاری در اتصالات اصلی
استفاده از اتصالات پیچومهرهای صنعتی
گلمیخهای یکپارچه با جان تیرچه
عملکرد کامپوزیتی کنترلشده و قابل محاسبه
این ویژگیها سبب شده است که تیرچه کامو، از منظر فناوری ساخت و عملکرد سازهای، در زمره پیشرفتهترین تیرچههای فلزی کامپوزیتی حتی در مقایسه با نمونههای متداول Open Web Steel Joist اروپایی و آمریکایی قرار گیرد.
