تیرچه کرومیت ، تیرچه بتنی ، تیرچه فولادی با جان باز

4.2 تنش های ثانویه در خرپاها

در بسیاری از موارد در طراحی خرپاها و شاهتیرهای مشبک، نیازی به در نظر گرفتن تنش های ثانویه نیست. با این حال، این تنش ها باید برای خرپاهای سنگین مورد استفاده در ساختمان های صنعتی و پل ها محاسبه شوند.

برای خرید و دریافت اطلاعات درباره  تیرچه کرومیت به این صفحه مراجعه کنید.

تنش های ثانویه ناشی از:

خروج از مرکزیت در اتصالات

بارهای اعمال شده بین گره های خرپا

لنگرهای ناشی از اتصالات صلب و خیز خرپا.

جزئیات آنها در زیر مورد بحث قرار می گیرند:

-         خروج از مرکزیت در اتصالات

ساخت خرپا باید دقیق باشد به طوری که هر دو محور مرکزی اعضای خرپا یا خطوط میان تار اتصالات پیچی در یک نقطه در گره ها به یکدیگر برسند. در غیر این صورت، اعضا و اتصالات باید به گونه ای طراحی شوند تا در برابر لنگرهای خمشی ناشی از خروج از مرکزیت، مقاومت کنند. این لنگرها باید بین اعضایی که در مفاصل به هم می رسند با توجه به سختی های پیچشی آنها تقسیم شوند. تنش های ناشی از خروج از مرکزیت های کوچک اغلب نادیده گرفته می شوند.

-         بارهای اعمال شده بین گره های خرپا

لنگرهای ناشی از این بارها و تنش هایی که همراه با آن ها به علت بارهای محوری اولیه ایجاد می شود باید محاسبه شوند؛ به همین دلیل است که باید اعضای مربوطه به عنوان تیر ستون طراحی شوند. این وضعیت اغلب در خرپاهای سقفی رخ می دهد که در آن بارها به اعضای افقی فوقانی از طریق پرلین ها اعمال می شود که ممکن است در گره ها قرار نداشته باشد. روش محاسبه دستی در ابتدا به منظور تجزیه و تحلیل خرپاهایی است که بارهای اعمال شده در گره ها می باشد و باعث ایجاد نیروی محوری در اعضا می شود. سپس یک تجزیه و تحلیل جداگانه برای خمش عضو افقی فوقانی انجام می شود که به عنوان یک تیر پیوسته در نظر گرفته می شود. گره E به دلیل تقارن ثابت می باشد، اما گره A را باید به صورت مفصلی در نظر گرفت؛ در غیر این صورت و اگر اتصال بین خرپا و ستون به صورت مفصلی د رنظر گرفته شود، لنگر خمشی به عضو افقی تحتانی منتقل خواهد شد. عضو افقی فوقانی برای تحمل بار محوری و خمشی طراحی شده است. تجزیه و تحلیل کامپیوتری آن نیز در زیر ذکر شده است.

-         لنگر ناشی از مفاصل صلب و خیز خرپا

تنش های ناشی از لنگرهای ثانویه در خرپاها با اعضای ضخیم و کوتاه اهمیت زیادی دارند. یک سری قوانین تقریبی در هنگام انجام این تحلیل ها در نظر گرفته می شوند. اگر لاغری اعضای افقی در صفحه خرپا بیشتر از 50 باشد و در بیشتر اعضای جان بیشتر از 100 باشد، می توان از اثر تنش های ثانویه چشم پوشی کرد. در خرپاهای ساختمانی، بارها عمدتا استاتیکی هستند و لازم نیست این تنش ها محاسبه شوند. حداکثر تنش های ناشی از لنگرهای ثانویه در انتهای اعضا اتفاق می افتد و به احتمال زیاد باعث فروپاشی سازه نمی شود. با این حال، هنگامی که اثرات ناشی از خستگی قابل توجه باشد، این تنش های ثانویه باید مورد توجه قرار گیرند. روش تجزیه و تحلیل لنگرهای ثانویه در زیر آمده است.

4.3 تجزیه و تحلیل الاستیک دقیق

با توجه به روش ماتریس سختی در تجزیه و تحلیل قاب ها، می توان با استفاده از یک روش تحلیل قاب ساده،، یک تیر پیوسته، یک سازه با اتصالات صلب، خرپاهای پیوسته و یا خرپاهایی که بارها در بین گره ها اعمال می شود را تجزیه و تحلیل کرد. همچنین می توان خرپا را با استفاده از خروج از مرکزیت اتصالات مدل سازی کرد. اندازه اعضا باید با استفاده از تجزیه و تحلیل دستی از پیش تعیین شود. تمام اطلاعات مورد نیاز برای طراحی، خروجی هایی نظیر خیز اتصالات است.

مهم است که یک روش سازگار برای تحلیل و طراحی استفاده شود. این به این معنی است که اگر لنگرهای ثانویه نادیده گرفته شوند، نیروهای محوری اصلی که باید در طراحی استفاده شوند، باید از تحلیل ساده خرپا به عنوان یک قاب استخراج شوند. نیروهای محوری حاصل از تجزیه و تحلیل کامپیوتری قاب صلب می تواند به طور قابل توجهی توسط لنگرهای مشترک اصلاح شود.

کمیته استاندارد ساختمان 

2. اعضای اریج

خرپا، شاهتیر مشبک و اعضای مهاربندی برای ساختمان ها معمولا از موارد زیر انتخاب می شوند:

مقاطع باز، مقاطع زاویه دار، کانال ها، مقاطع T شکل و مفصل ها.

مقاطع ترکیبی، به عنوان مثال: مقاطع دو زاویه ای و کانال ها.

مقاطع بسته، در عمل مقاطع توخالی سازه ای.

برای دریافت اطلاعات و قیمت انواع تیرچه صنعتی ، تیرچه بتنی می توانید با شماره های 02176217155 | 09121090096

برای پل ها، اعضا از موارد زیر انتخاب می شوند:

مقاطع نورد شده

مقاطع مرکب

مقاطع H شکل و جعبه ای.

انتخاب اعضا به محل، استفاده، طول دهانه، نوع اتصال و ظاهر مورد نیاز بستگی دارد. مقاطع توخالی گران تر از مقاطع باز هستند، اما برای حفظ و نگهداری از آنها بهتر و ارزان می باشد. با این حال، در خرپاهایی که در معرض هوا قرار دارند در شکاف هایی که در موقعیت های گودال تشکیل می شوند احتمال وقوع خوردگی وجود دارد. زاویه ها مقاطعی هستند که به طور سنتی برای ساخت خرپاها در دهانه های کوچک استفاده می شوند.

3. بارگذاری بر روی خرپاها و شاهتیرهای مشبک

1-  بارهای مرده: اینها توسط وزن سازه، ورق ها، عرشه ها، کف یا سقف کاذب، پرلین ها، تیرها، عایق کاری ها، سقف، تاسیسات و تمام روکش ها ایجاد می شوند. بارهای مرده در هر ساخت و ساز خاص باید با توجه به وزن مواد داده شده در کتابچه های راهنمای تولید کنندگان مصالح با دقت برآورد شوند.

2-  بارهای اعمال شده: این موارد در Eurocode 1 برای طبقه های مختلف ساختمان و برای سقف هایی با یا بدون دسترسی داده می شوند. بار اعمال شده ممکن است تمام یا بخشی از عضو را پوشش دهد و باید به گونه ای اعمال شود تا شدیدترین اثر را به همراه داشته باشد.

3- بارهای باد: این موارد در Eurocode 1 داده می شوند و می توانند با توجه به محل ساختمان، ابعاد آن و اندازه بازشوها در نمای آنها برآورد شوند. باد عموما باعث بلندشدگی سقف ها می شود و این می تواند منجر به چرخش و واژگونی اعضای خرپا در ساخت و سازهای سبک شود. در ساختمان های چند طبقه، باد موجب افزایش بارهای افقی می شود که مهاربندها باید در برابر آن مقاومت کنند.

در موارد خاص، خرپاها باید در برابر بارهای دینامیکی، لرزه ای و موجی مقاومت کنند. باید به بارهای غیرمعمول که در هنگام ساخت و ساز اعمال می شود، توجه ویژه ای شود. خرابی ها ممکن است در این مرحله اتفاق بیفتد زمانی که پشتیبانی جانبی نهایی سیستم به طور کامل نصب نشده است.

برای پل ها، علاوه بر بارهای مرده و اثرات عمودی بارهای زنده ناشی از بارگذاری بزرگراه یا راه آهن، باید تاثیرات افقی بار زنده را نیز در نظر گرفت. این شامل اثرات ترمز و کشش سطح جاده، بارهای گریز از مرکز و بارهای ناشی از لغزش خودرو می باشد. اثرات دما در برخی پل ها قابل توجه است.

4. تجزیه و تحلیل خرپاها

4.1 عمومی

خرپاها ممکن است تک دهانه، معین یا نامعین استاتیکی باشند، یا ممکن است در بیش از دو یا چند دهانه، پیوسته باشند. در این بخش تنها خرپاهای تک دهانه، معین استاتیکی در نظر گرفته شده اند.

با این حال، در خرپاها باید تحلیل ها به طور کلی صورت گیرد و امکان تحلیل موضعی در بخشی از خرپا وجود ندارد.

روش های دستی تجزیه و تحلیل برای خرپاها که در آنها بار در گره ها اعمال می شوند شامل: روش حل گرهی، روش حل مقطعی و نمودار نیرو است. روش حل گرهی سریع ترین روش برای تجزیه و تحلیل تیرهای مشبک شیبدار موازی است که تمام نیروها در آن مورد نیاز است. روش حل مقطعی زمانی کاربرد دارد که مقادیر نیروها تنها در چند عضو مهم مورد نیاز است. نمودار نیرو نیز بهترین روش تحلیل دستی عمومی است. برنامه های کامپیوتری زیادی نیز برای تجزیه و تحلیل خرپاها موجود هستند.

خلاصه

این مبحث درباره انواع و نحوه استفاده از خرپاها و شاهتیرهای مشبک است که نشان می دهد که این اعضا اغلب از چه موادی ساخته می شوند. این مبحث مواردی از قبیل طراحی کلی خرپاها، تجزیه و تحلیل اولیه، تنش های ثانویه، تحلیل های الاستیک دقیق، خرپاهای متقاطع و خیز خرپاها تراس را مورد بررسی قرار می دهد. طراحی کاربردی اعضای خرپایی مورد بحث قرار خواهد گرفت.

برای سفارش تیرچه کرومیت ( تیرچه فولادی با جان باز ) به صفحات آن مراجعه کنید.

1. مقدمه

خرپا یا یک شاهتیر مشبک یک چارچوب سه بعدی از اعضای مختلف است که بارهای موجود در صفحه خرپا یا شاهتیر به صورت نیروهای محوری تحمل می شوند. قوانینی به طور کلی برای خرپاهای صفحه ای اعمال می شود. یک قاب فضایی زمانی تشکیل می شود که اعضا در سه بعد قرار می گیرند.

کاربردهای اصلی عبارتند از:

 در ساختمان ها، برای تحمل بارهای سقف و کف، برای پوشش دادن فاصله های بزرگ و مقاومت در برابر بارهای نسبتا سبک.

 در پل های جاده ای و ریلی، برای دهانه های کوتاه و متوسط ?? در پل های عابر پیاده.

 به عنوان مهاربند در ساختمان ها و پل ها، برای ایجاد پایداری در جایی که اعضای مهاربندی یک خرپا را با دیگر اعضای سازه ای مانند ستون ها در یک ساختمان تشکیل می دهند.

روش ساخت خرپا ساده است. این سازه از اعضای افقی اصلی در بالا و پایین ساخته شده است که توسط المان های قطری در یک شبکه سه بعدی مثلثی قرار می گیرند، به طوری که هر عضو فقط بار محوری را تحمل می کند. تاثیرات ثانویه ای نیز وجود دارند، اما در یک خرپا که به خوبی طراحی شده است می توان از این تاثیرات ثانویه چشم پوشی کرد.

لنگر خمشی در یک خرپا به صورت فشار یا کشش در اعضای افقی خود را نشان می دهد. نیروی برشی نیز به صورت فشار یا کشش در اعضای مورب تحمل می شود. در یک مورد ساده سازی شده، هنگامی که تمام اتصالات به صورت مفصلی باشند و بارها در نقاط اتصال اعمال شوند، بارگذاری هیچ اثر خمشی، برشی یا پیچشی در هر عضو را ایجاد نمی کند.

بارهای اعمال شده اگر موجب ایجاد اثرات خمشی، برشی یا پیچشی شوند معمولا ناشی از استفاده ناکارآمد از مواد خواهد بود.

خرپاها و شاهتیرهای مشبک با توجه به فرم کلی و ترتیب قرارگیری اعضای داخلی طبقه بندی می شوند. خرپاهای مسطح برای سقف ها استفاده می شوند. برای پشتیبانی از سقف ها و کف ها و برای پل ها نیز از شاهتیرهای مشبک تخت استفاده می شود، اگرچه در پل های پیوسته، یک عمق اضافی اغلب در محل اتصال با ستون ها مورد نیاز است.

در گذشته، نام های مختلفی برای خرپاهای مختلف در نظر گرفته می شد مانند خرپای فینک، شاهتیر وارن و غیره. رایج ترین خرپای مورد استفاده، خرپاهای تک دهانه، خرپاهای با تکیه گاه ساده، خرپاهای معین استاتیکی که اتصالات آنها به شکل مفصل عمل می کنند، هستند.

همچنین شاهتیر Vierendeel نیز باید ذکر شود. این شامل پانل مستطیلی و اتصالات صلب است. این خرپا به لحاظ استاتیکی نامعین است و در این مبحث زیاد به آن پرداخته نمی شود، هرچند که ظاهری خوشایند داشته و اغلب در پلهای عابر پیاده استفاده می شود.

برای ساخت یک شاهتیر مسطح که دارای دو بال و یک جان است صرفه جویی زیادی در مواد انجام می شود. در یک خرپا، جان ها را عمدتا هوا تشکیل می دهد - بدین ترتیب وزن کمتری داشته و نیروی باد کمتری به آنها وارد می شود.

یک خرپا می تواند از قطعات کوچکی که به راحتی ساخته و حمل می شوند، ساخته شده باشد و اتصالات آن را می توان با استفاده از پیچ و مهره در سایت کارگاهی انجام داد. خرپاها می توانند مزیت ویژه ای برای پل ها در کشورهایی داشته باشند که دسترسی به سایت دشوار است و یا تعداد نیروی کار ماهر محدود است.

تیرچه بتنی چیست ؟

نسبت آب به سیمان نسبت وزن آب به وزن سیمان است که در مخلوط بتن تازه استفاده می شود. نسبت آب به سیمان یکی از بزرگترین عواملی است که مقاومت بتن پس از سخت شدن به آن بستگی دارد. مقاومت بتن سخت شده به دو عامل عمده بستگی دارد:

1. نسبت آب به سیمان

2. درجه تراکم

حفره های هوا در بتن بستگی به نسبت آب به سیمان آن دارد. افزایش حجم حفره های هوا با افزایش وزن آب به وجود می آید. وقتی این وضعیت اتفاق می افتد، قدرت بتن کاهش می یابد. بتن سخت شده می تواند حدود 1? حفره هوا داشته باشد. در حالت سخت شده، مقاومت نسبت معکوسی با نسبت آب / سیمان دارد.

• برای اطلاع از قیمت تیرچه بتنی و اطلاعات آن به این صفحه مراجعه کنید.

شکل زیر نشان می دهد که محدوده اعتبار نسبت آب به سیمان بسیار محدود است. زمانی که نسبت آب به سیمان کم باشد، مقاومت فشاری بتن در بیشترین حالت خود قرار دارد. شروع منحنی بستگی به تجهیزاتی دارد که برای تراکم بتن در اختیار دارید (که با استفاده از دستگاه ویبره و یا به صورت دستی انجام می شود). در صورت استفاده از سنگدانه های بزرگ با نسبت آب به سیمان کم و حجم بالای سیمان، با کاهش مقاومت بتن مواجه خواهید شد.

می توان نتیجه گرفت که اگر نسبت آب به سیمان در مخلوط مرطوب بتن کمتر از حالت پس از سخت شدن باشد، آب / سیمان قادر نخواهد بود مقاومت بتن را افزایش دهد. این شرایط به دلیل گسترش مقاومت کششی به دلیل انقباض و خزش رخ می دهد. این منجر به ترک خوردگی سیمان و یا از بین رفتن قیدهای درونی بتن می شود (که بین سیمان و سنگدانه ها است) ، در حالی که سنگدانه ها برای محدود کردن تنش های کششی مورد استفاده قرار می گیرند.

بنابراین، نسبت آب به سیمان کم نیز مشکلات جدی در بتن سخت شده را بوجود می آورد. هنگامی که نسبت آب به سیمان در مخلوط تازه بتن کم باشد، آب کمتری برای هیدراسیون سیمان وجود دارد. بنابراین، مقدار کمی از دوغاب سیمان بدون هیدراته شدن باقی می ماند که منجر به ایجاد کشش داخلی در بتن و تضعیف قیدهای درونی آن می شود. تحت چنین شرایطی، مقاومت بتن وابسته به چهار عامل زیر خواهد بود:

1. نسبت آب به سیمان

2. نسبت سیمان به سنگدانه

3. حداکثر اندازه سنگدانه

4. خواص فیزیکی سنگدانه ها

عوامل (3،2 و 4) اهمیت کمتری دارند در حالی که عامل (1) عامل اصلی تأثیرگذار است. چون که مقاومت بتن از مقاومت ملات، پیوند ملات با سنگدانه ها و مقاومت سنگدانه های درشت حاصل می شود.

نسبت آب / سیمان در مقابل نمودار مقاومت

از نمودار، می توانید ببینید که داری یک شکل هیپربولا است. با افزایش نسبت آب به سیمان، مقاومت فشاری آن به تدریج کم می شود.

فرمول های نسبت آب به سیمان

داف آبرامز در سال 1919 معادله ای را ارائه داد که مقاومت بتن را وابسته به نسبت آب به سیمان نشان می دهد.

در هر سازه ای انواع مختلفی از مصالح بکار گرفته می شوند برخی از این مصالح برای اسکلت بندی و سفت کاری و برخی دیگر در نازک کاری مورد استفاده قرار می گیرند. تیر و شاهتیر از جمله مصالح ساختمانی می باشند که در زمان اسکلت بندی مورد استفاده قرار می گیرند.

تیر و شاهتیر وظایف مخصوص به خود را دارند و برای آن طراحی شده اند. پایه ها یا شاهتیرها از اجزاء اصلی ساختمان می باشند و وظیفه تحمل وزن دیگر اجزاء ساختمان را بر عهده دارند.

• برای سفارش و خرید تیرچه کرومیت به این صفحه مراجعه کنید.

بطور کل تیر و شاهتیر برای تحمل وزن سازه مورد استفاده قرار می گیرند. در مجموع شاهتیرها از نظر اندازه از تیرها بزرگتر می باشند که این موضوع باعث تفاوت بین این دو عنصر ساختمانی می شود. تیرها و شاهتیرها را می توان در اندازه های مختلف ساخت و مورد استفاده قرار داد. تیر و شاهتیر را می توان بستگی به مورد کاربرد ساخت و در سازه قرار داد. در صورتی که از این اجزاء برای پایه و ستون اصلی که وزن سقف ها و دیگر اجزاء را تحمل می کنند استفاده شود به آنها شاهتیر گفته می شود و در غیر اینصورت به آنها تیر می گویند. تیرها از نظر اندازه کوچک تر از شاهتیرها می باشند.

مورد استفاده

ستون ها، تیرها و شاهتیرها عملکرد مشابهی دارند و برای تحمل وزن طراحی شده اند. این اجزاء در برابر نیروهای خمشی مقاومت کرده و پایداری سازه را باعث می شوند. از شاه تیرها و ستون ها برای تکیه گاه اصلی ساختمان استفاده می شوند و بقیه اجزاء بر روی آنها قرار می گیرند. شاهتیرها باید طوری طراحی شوند که بتوانند تحمل وزنی بیش از وزن کل سازه را داشته باشند. از طرف دیگر تیرها هم برای تحمل وزن ساخته شده اند اما از تیرها بطور دیگری استفاده می کنند و معمولا برای پوشش سقف ها و تحمل وزن آنها مورد استفاده قرار می گیرند. شاهتیرها یک تکیه گاه اصلی بوده و از تیرهای کوچکتر پشتیبانی می کنند.  

مقدار تحمل وزن

در هر سازه ای بار دینامیک و بار استاتیک وجود دارد و در زمان طراحی و محاسبه وزن، که هر کدام از تیرها و شاهتیرها باید تحمل کنند باید در نظر گرفته شوند. بار استاتیک مقدار وزنی است که یک سازه دارد این بار وزن مصالح مورد نیاز برای ساخت سازه می باشد و بعد از ساخت و در طول زمان ثابت می ماند. بار دینامیک بستگی به مورد استفاده از سازه متفاوت بوده و برای هر سازه ای مخصوص به خود می باشد. در ساختمان های مسکونی این بار دینامیکی کمتر و در ورزشگاه ها و پل ها خیلی بیشتر می باشد. بار دینامیک مقدار وزنی است که بعد از عملیات ساخت و ساز، بنا به مورد استفاده یک ستون و شاهتیر باید تحمل کند. شاهتیرها ساختار و توانایی خوبی برای مقاومت در برابر بارهای دینامیکی سنگین را دارا می باشند.

ستون اصلی ساختمان در حقیقت یک شاهتیر است که بارهایی که در سازه وجود دارد را تحمل می کند. وزن تیرها و دیگر اجزاء ساختمان بر روی شاهتیر قرار دارد و تیر یک عضو ثانویه است. تیرها بارهایی که بر روی آنها است را به شاهتیرها و ستون ها منتقل می کنند. شاهتیرها بخاطر ضخامت بیشتر و مقاومت بالاتر خم نمی شوند و ثابت می مانند. تیرها بارهای وارده را به شاهتیرها و یا تیرهای دیگر منتقل می کنند. شاهتیرها بارها را یا خود تحمل می کنند و یا به ستون ها منتقل می کنند.

در مرحله طراحی یک شاهتیر، سازندگان باید شرایطی نظیر احداث، پایداری، توالی قرار دادن عرشه، اندازه صفحه، اندازه بال و اتصالات جوشی داده شده را در نظر بگیرند. تولید یک تیر نیاز به ملاحظات مشابه، اما نه در همان ظرفیت باربری دارد. به عنوان مثال، ساختن شاهتیر شامل الزامات بارگذاری ناشی از تیرهای کوچک تر است که در تولید تیرها لحاظ نمی شود.

در سازه ها هم نیاز به تیر وجود دارد و هم شاهتیر و بسته به کاربری و طراحی ساختمان می توان از تیرها و شاهتیرهای سفارشی استفاده کرد. تیرها و شاهتیرها را می توان بنا به اندازه مورد نظر از کارخانه بصورتی که مناسب ساختمان است سفارشی کرد. با سفارشی کردن تیرها و شاهتیرها مقاومت آنها مطابق با نوع سازه مورد نظر خواهد بود و در عملکرد سازه تاثیر زیادی خواهد داشت.