میزان تحمل بار تیرآهن
به گزارش ایسنا به نقل از فولادسل، تحمل بار تیرآهن به معنای حداکثر باری است که بر روی آهن می‌توان اعمال کرد بدون اینکه تغییر شکل دهد. این مقاطع فلزی با دو بال در طرفین و یک سطح مقطع به‌نام جان در مرکز، به عنوان تکیه‌گاه اصلی و اولیه سازه‌ها شناخته می‌شوند. تیرآهن می‌تواند بار اصلی و فشار ناشی از انواع نیروهای تنشی و فشاری اعم از بارهای جانبی، عمودی و محوری را تحمل کند. همچنین، وظیفه انتقال این نیروها به فونداسیون سازه، ستون و زمین را برعهده دارد.
انواع بارهای وارده بر سازه
بارهای وارده بر سازه به دو دسته اصلی بارهای خارجی و بارهای داخلی تقسیم می‌شوند. بارهای خارجی و داخلی به طور همزمان بر سازه وارد می‌شوند. طراحی سازه باید به گونه‌ای انجام شود که این تنش‌ها و تغییر شکل‌ها در محدوده مجاز قرار داشته باشند. تیرآهن بی کیفیت یا قیمت تیرآهن پایین ممکن است، سازه را دچار مشکل کند.
بارهای خارجی
این بارها از خارج سازه وارد می‌شوند و شامل موارد زیر هستند:
- بار مرده: وزن دائمی سازه و اجزای آن مانند وزن دیوارها، سقف، تیرها، ستون‌ها، مصالح ساختمانی و غیره
- بار زنده: وزن متغیری که در طول عمر سازه تغییر می‌کند مانند وزن افراد، مبلمان، تجهیزات و غیره
- بار باد: نیرویی که توسط باد به سازه وارد می‌شود
- بار برف: نیرویی که توسط برف به سازه وارد می‌شود
- بار زلزله: نیرویی که توسط زلزله به سازه وارد می‌شود
- بار ناشی از سیالات: نیرویی که توسط سیالات مانند آب، نفت، گاز و غیره به سازه وارد می‌شود
بارهای داخلی
این بارها در اثر نیروهای داخلی سازه مانند نیروهای ناشی از بارهای خارجی، نیروهای ناشی از تغییر شکل سازه و غیره ایجاد می‌شوند.
فاکتورهای موثر بر تحمل بار تیرآهن
فاکتورهای مختلفی بر تحمل بار تیرآهن تاثیرگذار هستند. این فاکتورها عبارتند از:
نوع تیرآهن
تیرآهن‌ها در انواع مختلفی تولید می‌شوند که هر یک از آنها ویژگی‌های خاص خود را دارند. تیرآهن‌های با سطح مقطع بزرگتر و ضخامت بیشتر، تحمل بار بیشتری دارند.
مشخصات فنی تیرآهن
مشخصات فنی تیرآهن مانند ارتفاع جان، عرض جان، ضخامت جان، ارتفاع بال و ضخامت بال نیز بر میزان تحمل بار تیرآهن تاثیرگذار هستند. تیرآهن‌هایی که دارای ارتفاع جان و عرض جان بیشتری هستند، تحمل بار بیشتری دارند.
نحوه قرارگیری تیرآهن
نحوه قرارگیری تیرآهن نیز بر میزان تحمل بار تیرآهن اثرگذار است. تیرآهن‌هایی که به صورت عمودی قرار می‌گیرند، تحمل بار بیشتری دارند.
کیفیت مواد اولیه
کیفیت مواد اولیه به‌کار رفته در تیرآهن نیز بر میزان تحمل بار تیرآهن موثر است. تیرآهن‌هایی که از مواد اولیه با کیفیت بالاتری ساخته شده‌اند، تحمل بار بیشتری دارند.
نحوه محاسبه تحمل بار تیرآهن
تحمل بار تیرآهن با استفاده از فرمول (تحمل بار تیرآهن = مقاومت تسلیم فولاد * مساحت سطح مقطع تیرآهن) محاسبه می‌شود. در این فرمول، مقاومت تسلیم فولاد بر حسب کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع و مساحت سطح مقطع تیرآهن بر حسب سانتی‌متر مربع است.
مقاومت تسلیم فولاد، حداکثر تنشی است که فولاد می‌تواند بدون تغییر شکل دائمی تحمل کند. این تنش با استفاده از تست تعیین می‌شود. مساحت سطح مقطع تیرآهن نیز با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود:
مساحت سطح مقطع تیرآهن = (2 * عرض جان * ارتفاع جان) + (عرض جان * ارتفاع بال)
برای مثال، تیرآهن IPE 16 با مقاومت تسلیم 2400 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع و مساحت سطح مقطع 1320 سانتی‌متر مربع، می‌تواند بار 311200 کیلوگرم را تحمل کند.
انواع تیرآهن‌های پرمصرف و تحمل بار آنها
در ایران، انواع مختلفی از تیرآهن تولید و استفاده می‌شود. از جمله پرمصرف‌ترین انواع تیرآهن می‌توان به تیرآهن‌های IPE اشاره کرد. تیرآهن IPE یک تیرآهن با جان I شکل است که در کشورهای اروپایی و ایران تولید می‌شود. این تیرآهن دارای بال‌های ثابت و جان باریک است.
تیرآهن IPE در سایزهای مختلفی تولید می‌شود. از جمله سایزهای پرمصرف تیرآهن IPE می‌توان به تیرآهن IPE 12، IPE 14، IPE 16 و IPE 18 اشاره کرد. در جدول زیر، تحمل بار تیرآهن IPE برای برخی از سایزهای پرمصرف آن آورده شده است:
همان‌طور که مشاهده می‌شود، با افزایش سایز تیرآهن IPE، تحمل بار آن نیز افزایش می‌یابد.
نتیجه‌گیری
تیرآهن به عنوان پرکاربردترین مقطع فولادی در ساخت سازه‌ها، وظیفه اصلی تحمل بار را برعهده دارد. برای مهندسین، آگاهی از نحوه محاسبه تحمل بار تیرآهن بسیار ضروری است تا با محاسبات دقیق، استحکام و عمر سازه را افزایش دهند.
انتهای رپرتاژ آگهی
نظرات