تیر ورق چیست؟

تیر ورق یک نوع تیر آهن ساخته شده است که برای حمل بارهای سنگین به مقاطع عمیق تر استفاده می شود. این ورق با پرچ کردن یا جوش دادن صفحات فولادی به شکل تیر I ساخته می شود. تیرهای صفحه ای معمولاً به عنوان تیرهای کف با دهانه بلند در ساختمان ها استفاده می شوند. تیرهای ورق مدرن، به طور کلی، از جوش دادن دو فلنج، یک شبکه و یک سری سخت کننده های عرضی به یکدیگر ساخته می شوند.

به عبارتی دیگر، تیر یک مقطع x خمشی است که از تعدادی عنصر تشکیل شده است. تیرهای صفحه ای ممکن است به عنوان اعضای سازه ای تعریف شوند که در برابر بارها عمدتاً در خمش و برش مقاومت می کنند. اگرچه شکلی، مشابه تیرهای فولادی نورد گرم معمولی دارند، اما با آنها تفاوت دارند. زیرا از صفحات و گاهی زوایایی ساخته می شوند که به هم متصل می‌شوند تا شکل I را ایجاد کنند.

به طور کلی می توان گفت: تیر ورق پلی است که توسط دو یا چند تیر صفحه ای پشتیبانی می شود. هدف اصلی این سازه مقاومت در برابر SF و BM مانند هر سازه فولادی دیگری است. عمق تیر بستگی به بار و همچنین دهانه دارد که در زیر خلاصه می شود:

  انواع بار و عمق تیر 

1. بارهای سبک تر دهانه 12
2. بارهای متوسط دهانه 10
3. بار های سنگین دهانه 8

تیرها از چه موادی ساخته شده اند؟

معمولا تیر ورق از بتن یا فولاد ساخته می شود اما از اصطلاح تیر معمولاً برای اشاره به تیر فولادی استفاده می کنند. از تیرهای جعبه ای بتنی معمولا در پل های کوتاه تر، به خصوص در مناطقی که در معرض خوردگی و ویران شدن باشند استفاده می کنند.

اجزای تیر ورق

در طراحی تیر صفحه از اجزای مختلف استفاده شده است.

1- وب یا جان:

وب ورق عمودی تیر است و دو صفحه فلنج را با فاصله لازم از هم جدا می کند. وب، شبکه بارهای وارده بر فلنج را به صورت نیروهای برشی حمل می کند. جان مسئول مقاومت در برابر برش ایجاد شده در تیر صفحه است. به بیانی دیگر وب یک عضو عمودی از تیر صفحه است که بار فلنج بالایی را به فلنج پایینی منتقل می کند.

2- فلنج: 

برای انجام عمل خمشی طراحی شده است. فلنج ها یا صفحات فلنجی، عناصر افقی تیر صفحه هستند که بار را مستقیم به قسمت پایینی جان ورق تیر و فلنج پایینی منتقل می کنند. فلنج ها در بالا و پایین ارائه می شوند و توسط یک تیر از هم جدا می شوند. هدف اصلی صفحات فلنج مقاومت در برابر لنگر خمشی است که بر روی تیرچه اثر می گذارد. بنابراین باید دارای عرض و ضخامت مناسب طرح باشد.

3- سفت کننده ها یا استیفنر:

سفت کننده ها صفحات یا مقاطع ثانویه ای هستند که به شبکه های تیر یا فلنج ها متصل می شوند تا آنها را در برابر تغییر شکل های خارج از صفحه سفت کنند.

به طور کلی استیفنر عضو طولی یا افقی تیر صفحه عمود یا موازی با فلنج است که در سرتاسر شبکه اتصال فلنج بالا و پایین جوش داده می شود. تنش برشی روی کل صفحه را کاهش می دهد و ظرفیت باربری تیر صفحه را افزایش می دهد. آن ها به دو دسته عمودی و افقی تقسیم می شوند.

سفت کننده های عمودی:

سفت کننده های عمودی یا همان سفت کننده های عرضی، در زوایای قائم با فلنج ها ساخته می شوند. سفت کننده های عمودی بر اساس موقعیتی که در تیر ورق دارند به دو نوع سخت کننده انتهایی و سخت کننده میانی طبقه بندی می شوند.

سفت کننده های انتهایی:

در هر دو انتهای تیر تعبیه شده اند. آن ها بار را از تیر می گیرند و به تکیه گاه انتقال می دهند. در تیر ورق، قسمت های انتهایی تیر تحت بارهای فشاری قرار می گیرند. با توجه به این بارها، بخش وب ممکن است خرد شود. در اینجا سفت کننده های انتهایی با ایمن نگه داشتن وب، از خرد شدن آن جلوگیری می کنند. سفت کننده های انتهایی به عنوان سخت کننده های بلبرینگ نیز شناخته می شوند.

سفت کننده های میانی:

نصب سفت‌کننده ‌های میانی روی تارهای تیر اصلی معمولاً با هدف عملی اتصال مهاربندی‌های پیچشی بین تیرها، لازم است. نیاز به سخت‌کننده‌های عرضی میانی با بررسی مقاومت برشی تعیین می‌شود. این نشان می‌دهد که کجا سفت‌کننده‌ها مورد نیاز است و کجا به سخت‌کننده‌های اضافی برای مهاربندی نیاز است.

سفت کننده های افقی:

سفت کننده های افقی به موازات صفحات فلنج ارائه می شوند. آنها همچنین به عنوان سفت کننده های طولی شناخته می شوند. این سفت کننده ها قدرت کمانش را بهبود می بخشند. سفت کننده های افقی به دو شکل پیوسته یا ناپیوسته طراحی می شوند.

سفت کننده های افقی پیوسته همه سفت کننده های تراورس را به هم متصل می کنند و همچنین بار وارد شده از قسمت های فلنج و وب را می گیرند. سفت کننده های افقی ناپیوسته بین سفت کننده های تراورس ارائه می شوند. آنها باری را که از فلنج یا قسمت وب وارد می شود را تحمل نمی کنند، فقط مقاومت کمانشی را برای وب ایجاد می کنند.

چرا در تیرهای صفحه ای از سخت کننده ها استفاده می شود؟

سفت کننده ها در تیرهای صفحه ای به دلایل زیر استفاده می شوند:

• تنش برشی وارد بر صفحه را کاهش می دهند.
• ظرفیت باربری تیر صفحه را افزایش می دهند.
• ظرفیت تحمل لنگر خمشی را افزایش می دهند.
• وب را از کمانش محدود می کنند
• سفت کننده ها به انتقال نیروی کششی روی وب توسط فلنج کمک می کنند و باعث می شوند که وب قوی و بادوام باشد.

مزایای تیر ورق

• تیر ورق می تواند بار سنگینی را نسبت به تیر بخش I حمل کند.
• یک دهانه طولانی برای حمل بار فراهم می کند.
• می توان آن را با جوش یا پرچ ساخت.
• قسمت های مختلف تیر ورق را می توان به طور جداگانه به محل برد و در محل کار اتصال داد.

کاربرد تیر ورق چیست؟

یک تیر صفحه ای برای ساخت سازه ای استفاده می شود که بارهای سنگین بارها و بارها باید روی آن حمل شوند. این شکل اصلاح شده و قوی تیر بخش I است.

تیرهای صفحه ای عمدتاً در پل های راه آهن و جاده استفاده می شود . بیشتر پل‌های راه‌آهن قدیمی را می‌توان به عنوان پل‌های تخته‌ای برجسته کرد. علاوه بر این، پل های تیرچه ای جعبه ای، پل های تیرچه ای، پل های کامپوزیتی تیرچه ای نظامی و پل های تیرچه ای نیمه ورقی به عنوان کاربرد در نظر گرفته می شوند.

تولید تیر ورق

تیرهای تیر ورق را می توان از صفحات بلند از پیش برش خورده، با ضخامت های مناسب، مطابق با طراحی انتخاب شده، به نام صفحات فلنج و صفحات وب با جوش دادن به یکدیگر ساخت. صفحات فلنج و وب مورد نیاز، از صفحات فولادی استاندارد در اندازه‌های استوک صنعتی توسط برش یا فرآیند برش سوخت پلاسما، اکسی برش داده شده‌اند.

از این رو در هنگام جوشکاری کامل در فرمت I به طور کلی 4 اتصال یا درز جوشی در کل تیر صفحه، 2 تا در فلنج پایین و 2 مورد دیگر در فلنج بالا وجود دارد.

طراحی تیر صفحه

طراحی تقریبی بر اساس فرض زیر است:

حداقل ضخامت صفحه

شرایط ضخامت صفحه سفت کننده ها: از 6 میلی متر به ندرت استفاده می شود و از 8 میلی متر برای پل های سنگین استفاده می شود.

توجه: t ضخامت صفحه وب است از این رو حداکثر ابعاد یک وب پانل باید در 270 تن و حداقل ابعاد صفحه وب نباید کمتر از 180 تن باشد.

انواع سفت کننده های تحت وب مورد استفاده در تیرهای صفحه ای

با توجه به ابعاد مختلف عمق و ضخامت جان، از سخت کننده های مختلف وب استفاده می شود. در زیر انواع مختلف سفت کننده مورد استفاده در تیرهای صفحه ای آورده شده است.

وضعیت سفت کننده ها

D = عمق بر حسب میلی متر، m= گشتاور خمشی بر حسب N-mm، f= تنش مجاز بر حسب Mpa، t= ضخامت صفحه بر حسب میلی متر.

1. اگر (d/Tw) = <85 باشد بدون سفت کننده.
2. اگر 85<= 200d/Tw <= باشد سفت کننده عمودی مورد نیاز است.
3. 200<=d/Tw<=250 سفت کننده عمودی و یک سفت کننده افقی در فاصله 5/2 از فلنج فشاری تا خنثی ارائه می شود.
4. 250<= d/Tw<=400 به علاوه یک سفت کننده افقی در حالت خنثی، در پشتیبانی و بار متمرکز سفت کننده های بلبرینگ تحت بار متمرکز ارائه می شوند تا از خم شدن موضعی فلنج و همچنین کمانش موضعی جان جلوگیری شود.

خود وزنی تیر ورق

برای تیر صفحه پرچ شده W/300 = در هر متر اجرا

برای تیر ورق جوش داده شده W/400 = در هر متر اجرا

که در آن، W= مجموع بار سوار بر تیر است.

نکات مهمی که برای طراحی تیر صفحه ای باید به خاطر بسپارید

حداقل فاصله سفت کننده های عمودی در تیر صفحه نباید کمتر از 0.33 d باشد.

حداکثر فاصله سفت کننده عمودی در تیر صفحه نباید کمتر از 1.50 روز باشد.

طول موثر سفت کننده بلبرینگ را می توان 0.70 برابر طول واقعی در نظر گرفت.

کمترین ابعاد شفاف تار در پانل هفتم تیر صفحه نباید کمتر از 10 تن باشد.

بزرگترین بعد شفاف مجاز تار در پانل تیر صفحه ای را می توان 270 تن در نظر گرفت.

طول پایه برجسته سفت‌کننده‌های زاویه به 16 تن محدود می‌شود که t ضخامت زاویه است.

طول پایه برجسته سفت کننده های مسطح به 16 تن محدود می شود که t ضخامت تخت است.

بیش از 90٪ برش توسط تار تیر گرفته می شود.