طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1 بر روی تکیه‌گاه مورد سوال بسیاری از عزیزان دانشجو و طراح می‌باشد. در مرحله اول باید به تعریفی از نشیمن یا تکیه‌گاه در سازه پرداخت.
در این بحث ،نشیمن یا تکیه‌گاه بخشی از انتهای تیرچه شامل بال تحتانی، عناصر جان و بال فوقانی است ، که تیرچه با تکیه بر آن، تنش‌ها و ممان را به سازه منتقل، وسازه نیز به نوبه خودآن را جذب و به عنصری که خود بر آن تکیه دارد منتقل می نماید، بدون آنکه دچار خرابی و نقصان گردد و یا از شرایط سرویس دهی خارج شود. قبل از آن ترجیح می‌دهیم که راجع به تنش و تغییر شکل یادی داشته باشیم .
هر تنشی باعث تغییر شکل می‌شود ،خواه محسوس و خواه نامحسوس. راجع به دلایل محسوس و غیر محسوس باید بعدا صحبتی داشته باشیم،
تنش محسوس نیست، آن را نمی‌شود حس کرد،اما در بسیاری از موارد تغییر شکل را می‌توان مشاهده نمود و این همان عیان ساز سر ضمیر ، یا تنش است.
بحث خود را محدود کنیم به تکیه‌گاه تیرچه کرمیت یا تیرچه فلزی یا هر نامی که بر آن گذاشته می‌شود.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1 -سازه فلزی
اتصال تیرچه در سازه فولادیی:
تکیه گاه فولادی:
اگرچه باید بدانیم که فرضیات طراحی ما ، دلیلی بر رفتار مصالح فراهم نمی کند و رفتار مصالح و اتصالات و سازه بر اساس رفتار ذاتی آن است. ما با کمک نرم افزار و هر ابزار دیگری تلاش می کنیم این رفتار را درک و طراحی را منطبق با آن سازیم.
فرضیات طراحی تیرچه ، خرپائی است از نوع پرات، با تکیه‌گاه و نشیمن ساده. نشیمن ساده یا مفصلی که باعث می‌شود طراحی ومحاسبات ساده و در مقابل ممان در وسط دهانه تیرچه حداکثر مقدار خود را داشته باشد ، و در تکیه‌گاه صفر گردد .
باید توجه داشت که دراین حالت در تکیه‌گاه مصالح تیرچه می‌تواند مقدار ممانی را تحمل نماید، که با فرضی که کردیم ، آن مقدار بلا استفاده می‌ماند. آیا بازهم می توان به طریقی از ممان تکیه گاهی بهره گرفت؟ در مورد این صحبت خواهیم داشت و به خاطر سپرد که شرایط تکیه‌گاهی متغیرهای زیادی را در خود دارد که فقط در صورت روشن بودن آن متغیرها و رعایت حاشیه امنیت طراحی،می‌توان از آن به درستی بهره گرفت.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1 -سازه فلزی
با توجه به نکات فوق است که بسیاری طول تکیه‌گاه تیرچه در بال تحتانی را مورد نظر قرار می دهند، در حالی که ممکن است اصولا تیرچه تکیه گاهی بر روی بال تحتانی خود نداشته باشند و به بال فوقانی خود تکیه و یا به اصطلاح آویزان باشند، چنانچه به تیرچه‌هایی که به آنها تیرچه‌های (Open Web Steel Joists) گفته می‌شود و در کشورهای آمریکای شمالی و کانادا بسیار مرسوم می باشدـ و از بال فوقانی روی تیر یا تکیه گاه می نشینند، و مبدا تیرچه کرمیت نیز می باشند ،
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1 -تیرچه آویز- سیستم SJI که در کشور آمریکا و آمریکای شمالی استفاده می شود.(شکل 1)طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1- پرلین سقفی- نشیمن
بعلت بلند بودن دهانه پرلین ها ، از تیرچه کرمیت به صورت آویز بجای پرلین، استفاده شده.(کارخانه سینا شیشه- شهرک صنعتی عباس آیاد)
تکیه گاه قسمتی از بال فوقانی تیرچه است.
دهانه پرلین 7.5 متر.
دهانه خرپا 22 متر.
ساخت کارخانه شرکت کرمیت پارس
تکیه گاه تیرچه ،در صورتی که طول زیاد روی تکیه‌گاه نداشته باشند، و به آن متصل نشده باشد،فقط با برش مواجه است. این برش قبل از گرفتن بتن توسط مولفه عمودی موجود در اولین عنصر جان (رنگ سبز ) ( مولفه نیروی مقاوم فشاری میلگرد) و به همراه برش مقاوم ورق برشگیر(رنگ قرمز) تحمل می‌شود .کمانش میلگرد اولین عنصر جان (رنگ سبز ) به علت جوش به ورق برشگیر و کوتاه شدن طول کمانشی، از تنش مجاز بالائی برخوردار و تا مقدار مجاز حدی بالا می رود.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1 -شرکت کرمیت پارس-تیرچه آویز-تیرچه رو یا تو نشین -(شکل 2)
حال بیایید کمی دقت به رفتار این اتصال داشته باشیم و فرض کنیم که ورق تحتانی تیرچه فقط لب به لب تکیه‌گاه تیر فولادی جوش شده است ، به طریقی است که این باعث خواهد شد که در انتهای تیرچه دوران داشته باشیم و رفتار نسبی مفصل واقعی را در تکیه‌گاه شاهد باشیم . در این حالت فقط ممان اینرسی ورق تحتانی ایجاد ممان مقاوم می کند. اگر ورق برشگیر تا انتهای تیرچه رفته باشد، سختی خمشی آن نیز در این ممان مقاوم وارد می شود. این تمرکز روی جزئیات ، برای نگرش از جزِ به کل رفتن است ، برای طراحی لازم است.
این اتصال (لب به لب)فقط برای بحث است و از این نوع اتصال کاملا پرهیز کنید:
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1 -شرکت کرمیت پارس-جوش لب به لب-(شکل 3)
در این حالت بالا ، برش حاصل از بار تکیه گاهی ، فقط از طریق جوش به لبه تیر منتقل خواهد شد. و این موضوع شاید قرین به اطمینان نباشد.
در حالت اخیر، ممان گیرداری در تکیه گاه صفر یا نزدیک صفر است و نزدیک به طراحی تیرچه با دو سر مفصل است و مطابق آنچه فرضیات طراحی ما بوده. در این نوع تکیه گاه ،مقدار کمی ممان ، بر اساس ضخامت و عرض بال تحتانی و مقدار جوش خواهد داشت. که معمولا مقدار زیادی نیست. ممان دیگری نیز به تیر فولادی در اثر خروج از مرکز بار برشی وارده از تیرچه ، نسبت به مرکز جان تیر ، خواهیم داشت ،که در تیر ایجاد پیچش می کند.
اما اگر یک سانتیمتر تیرچه روی تیر بنشیند و جوش شود، در این حالت به لبه بال تیر ممان وارد خواهد کرد. در هر دو صورت بال تحتانی تیر دچار ممان حول محور طولی خواهد شد.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1 -شرکت کرمیت پارس(شکل 4)
اما اگر ورق برشگیر مقداری یا تا انتهای جان پل پیش رود، با توجه به سپری بودن مقطع نشیمن ،دیگر ممکن است با مقدارزیادتری از ممان منفی در انتهای تیرچه و تکیه گاه مواجه باشیم.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1- نشیمن تا انتها-(شکل 5)
اگر بال فوقانی تیرچه به بال فوقانی تیر به طریقی متصل گردد، مقدار زیادتری ممان منفی در تکیه گاه تیرچه ایجاد می شود.این مقدار ممان ، با فرض احتمالی آنکه تیرچه از صلبتی مناسب برخوردار است ، باعث پیچش پل می شود و این مقدار پیچش، بسته به سختی پیچشی پل خواهد بود . پل های بتنی از سختی پیچشی بالاتری برخوردارند. پل های دوبل تیر آهن نیز همچنین و بدین طریق ممان نسبتا زیادی در انتهای تیرچه ایجاد می شود.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1 – با اتصال بای فوقانی (شکل 6)
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1
آنچه در ذهن می آید آن استکه به تغییر شکل ها ، که حس شدنی هستند بیشتر تکیه باید کرد تا تنش ها. بنایان قدیم نیز ،شاید، بدینگونه تجربه اندوزی و به تجزیه و تحلیل سازه می پرداختند. این ممان باعث تقویت باربری تیرچه در وسط دهانه می گردد و محاسبات تیرچه را به حاشیه اطمینان نزدیک می کند.، به شرط آنکه پیچش در پل ، در باربری آن تاثیری مخربی نداشته باشد.
در پل های بتنی و فلزی با بار وارده تیرچه با طول نسبتا مساوی ازطرفین ، می توان از ضریب باربری بالای تیرچه استفاده نمود. به شرط آنکه از اتصال تر استفاده شود.بدین معنی که از میلگرد یا اتصالات دیگر در پل های فلزی و بتنی مطابق شکل 8و14 استفاده شود . این اتصال بعد از گیرش بتن فعال می شود. بهعلتممان منفی و فشار ایجاد شده در قسمت تحتانی تیرچه، باید به بتن داخل جان و ورق بال تحتانی ، مخصوصا بعد از خاتمه برشگیر ، توجه شود.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1
اکنون با توجه به شکل اخیر به بحث اصلی ، طول تکیه گاه می پردازیم.
توجه به این نکته ضروریست که باربری قائم تکیه گاه ،حتی با قرار گرفتن تیرچه به طول دو سانتیمتر روی بال به علت وجود ورق برشگیر حداقل به ارتفاع ۸ سانتیمتر وضخامت ۳ میلیمتر و یک عدد مورب جان قطر ۱۰ میلمتر چقدر خواهد بود.توجه شما را به جزئیات جلب می کنم.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1-(شکل7)
در این جزئیات میلگرد جان به ورق برشگیر جوش و از کمانش جانبی آن جلوگیری می شود. ورق برشگیر نیز خود به صورت برشی مقادیر زیادتری از برش تکیه گاهی را جذب می کند. میلگرد جوش شده روی تیرچه(آبی رنگ) ، از کمانش جانبی تیرچه جلوگیری می کند. محاسبه نشان می دهد که چنین تکیه گاهی تا دهانه های بزرگ را می تواند باربری کند. طول نشیمن حداقل 2 سانتیمتری در دهانه های متعارف نیز، این شرائط را به علت تنش های لهیدگی بالای فولاد، تحمل می کند و بعد از گیرش بتن و با وسائلی که در ادامه ذکر خواهد شد با برش زیادتری مقابله می شود.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1
در پل های دوبل فولادی با اتصال دوپل بهم ، از مقاومت حداکثر پیچشی پل در جهت بهبود رفتار تیرچه و سقف استفاده کنید. اگر دوخت بالای دو تیر اجرا نشود، ترک در بین آن دو پل پیدا می شود و عملا دیگر کمکی به ایجاد ممان گیر داری در تکیه گاه تیرچه نمی شود.میلگرد، دوخت در بال تحتانی و در فواصل مناسب، بهمراه نفوذ بتن درون پل ها نیز (شکل8و 13 را ببینید) بسیار موثر است.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1- اتصال پل دوبل فولادی-(شکل 8)
طول جوش تیرچه به تکیه گاه باید حداقل شرائط آئینامه ASCE ، برای زلزله ، مخصوصا برای تیرهائی که روی دیوارهای انتهائی قرار گرفته اند، را تامین کند.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1 – روی پل فلزی.-(شکل 9)
نیروهای که به صورت فلش قرمز نشان داده شده اند، حاصل از زلزله بوده و در جهت شمال و جنوب ، به دیوار ها فشار آورده و اگر تیرچه های فقط روی دیوار نشسته باشد ، ممکن است دیوار از زیر سقف فرار می کند. تیرچه را به دیوار متصل کنید و یک قطعه پیوسته (شناژ روی دیوار – ترجیحا بتنی شکل 10 و13)در سراسر دیوارها ایجاد کنید، به طریقی که امکان فرار دیوار از زیر سقف نباشد.
البته باید اضافه کنیم که این نیرو در جهت شرق و غرب نیز وجود دارد و احتمالا باعث خرابی دیوار شرقی و غربی می شود. ولی خرابی این دیوارها ، باعث خرابی سقف نخواهد شد.اجرای شناژ سر دیوار و اتصال به سقف برای این دیوارها نیز ضروری است.
نشیمن تیرچه فلزی کرمیت روی پل- شناژ سر دیوار ASCE 7-16
در این اتصال نیز کلمه طول اتصال همانند سازه فلزی از مفهوم مشخصی برخوردار نیست چرا که باز هم نوع و ابزار اتصال تعیین کننده آن است . در این اتصال ما با مصالحی در نشیمن تیرچه روبرو هستیم که مانند فولاد نیست و نمی تواند تنش فشاری بالایی را تحمل کند .بنابراین در بعضی موارد باید علاوه بر استفاده از مقاومت فشاری بتن ، از اتصالات کششی و برشی فولادی نیز برای درگیر کردن حجم زیادتری از بتن بهره گیریم.
در شکل زیر (تیر تخت) ازاودکا برای کمک به انتقال نیروی برشی به تیر بتنی استفاده شده. فراموش نکنیم که کل اتصالات که در شکل آمده ، برای گرفتن نیروهای بعد از گیرش بتن است و نیروهای قبل از این زمان باید توسط سیستم قالب بندی موقت تحمل شود.(منظور تحمل وزن تیرچه ،آرماتور بندی سقف ، بتن خیس و پرسنل اجرائی توسط قالب شمع بندی برای تیر بتنی ، رنگ آبی در شکل زیر ، برای تیرچه بدون استفاده از شمع است، و در صورت استفاده از شمع در زیر تیرچه ، فقط تحمل ملزومات تیر بتنی است ). در این صورت طول نشیمن تیرچه با احتساب فاصله شبکه خاموت دو تیر مجاور، منهای تلرانس لازم تعیین گردد. (شکل 11-a )
در این حالت تمامی برش انتهای تیرچه توسط ابزار اتصال ، یعنی میلگرد اوتکا و اتصال تحمل خواهد شد.
اتصال تیرچه کورمیت در اسکلت بتنی و فلزی- تیر تخت. (شکل 11-a ) اتصال تیرچه کورمیت در اسکلت بتنی و فلزی- تیر آویز .(شکل11-b)
اگر تیرچه امکان رفتن به داخل تیر بتنی را داشته باشد(تیر آویز) ، در آن صورت وضعیت در هنگام بتن ریزی مشابه حالت قبل، ولی بعد از گیرش بتن ، اگر امکان رفتن تیرچه بدرون شبکه خاموت وجود داشته باشد، و به شرط داشتن ورق برشگیر،طول تکیه گاه تیرچه حداقل 5 سانتیمتر داخل شبکه خاموت پیش بینی شود. (شکل11-b)
اگر تیرچه بداخل شبکه خاموت نمی تواند داخل شود ، مانند حالت قبل ، (شکل 11-a ) ،عمل گردد.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1
اگر تیرچه روی پل بتنی می‌نشیند، باید از وسایل ارتباطی کافی برخوردار باشد (شکل 12). چنانکه در مورد نشیمن پل فلزی نیز در بالا گفته شد که از این نوع اتصالات در انتهای تیرچه استفاده شود.
نشیمن تیرچه فلزی کرمیت روی پل- شناژ سر دیوار ASCE 7-16- شکل 10
در سیستم دیوارهای آجری(با شناژ یا پل بتنی سر دیوار) با وجود سازه موقت نگهدارنده سقف و حضور پر رنگ اتصالات لازم برشی طول نشیمن تیرچه فلزی را می‌توان صفر سانتیمتر یا بیشتر در نظر گرفت. (شکل 11و 13) اگرچه با وجود شناژه بتنی ، که روی تیر باربر اصلی ریخته می‌شود(شکل 12) ،عملکرد رفتاری اتصال شبیه آن چه در نشیمن درتیر بتنی که در بالا گفته شد(شکل 11) ، است. و اتصالات به صورت تر عمل می کند (بعد از گیرش بتن).
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1 -نشیمن تیرچه فلزی توی شناژ سر دیوار. (شکل 13) ASCE-7-16
تاکید در موارد فوق آن است که اگر اطمینان به انتقال برش عمودی در تکیه گاه ندارید، آن را به اودکا و اتصالات افقی بسپارید. ،به غیر از پل فلزی ویا مواردی که کف تیرچه به تکیه گاه جوش می شود، با گذاشتن یک میل گرد افقی ، کف تیرچه را در مقابل مولفه های کششی نیروهای وارده تقویت نمائید.(میل گرد اتصال در شکل13و 14)
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1
استفاده از قلاب در بال فوقانی:
استفاده از قلاب در بال بالا کمک بزرگ به رفتار گیرداری تیرچه‌ها در تکیه گاه می‌کند .
در دهانه‌های بلند ودر جایی که امکان زیاد کردن ضخامت سقف و تیرچه وجود ندارد، می توان به مساحت بال ها افزود و جوابگوی ممان وسط دهانه بود. اما با آن که ممان اینرسی بالا رفته و مدول مقطع نیز بالا می رود و جوابگو می شود ، ممکن است علاوه بر بالا رفتن هزینه، کمک شایانی به لرزش سقف نکند.
پیشنهاد این است که در سازه بتنی و سازه فلزی ، با استفاده از قلاب پائین و بالا،مطابق شکل8 و 14، که باعث ایجادممان گیرداری در تکیه گاه تیرچه ، بعد از گیرش بتن می‌شود، جلوی هزینه و لرزش را گرفت. این گیرداری، حتی نیمه گیرداری، از لرزش سقف خواهد کاست، به یک پارچگی سقف کمک می کندو در صورت کفایت تعداد، تیر اصلی ، بتنی یا فلزی را (بال فشاری بزرگتر) تقویت می کند.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1 – تیرچه با قلاب دو طرفه -(شکل 14)
این کار در دهانه‌های بلند برای افت و لرزش تیرچه‌ها مفید است. در پل‌هایی که در کناره سازه قرار می‌گیرند و از یک طرف تیرچه داخل آن می‌شود ایجاد این اتصال باعث ممان پیچشی در پل می‌گردد. در این مورد نظر مهندس محاسب با در نظر گرفتن ابعاد پل و میزان ممان وارده لازم است.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1
یک تفاوت در اتصال تیرچه سازه بتنی و فلزی وجود دارد. در سازه بتنی بعد از گیرش بتن گیرداری فعال می شود(اتصال تر). در حالیکه در سازه فلزی، بسته به نوع اتصال، اتصال قبل از بتن ریزی نیز می تواند فعال باشد.
این برای اتصال فلزی ممکن است مزیتی باشد. اما پیشنهاد این استکه تا شرائط محاسباتی کاملا بررسی نشده ، از اتصال خشک استفاده نشود. چراکه در صورت کوتاهی در شرائط محاسبه و اجرا و در اثر ممان منفی تکیه گاهی ، در زمان بتن ریزی و در سقف های بدون شمع ،ورق بال تحتانی ، در صورت منفرد بودن ، بداخل صفحه جان کمانه کند.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1
توصیه و توجه:
یک توجه لازم: معمولا پیش می آید که در تیرچه ها وصله اتصال وجود داشته باشد. در این حالت بهتر است این اتصالات در یک خط چینش قرار نگیرند. چینش تیرچه وصله دار را ضربدری قرار دهید.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1- نتیجه گیری
خلاصه و نتیجه گیری:
بند1- در سازه های بتنی ، طول تکیه گاه تیرچه:
در صورتی که تیرچه بداخل شبکه خاموت امکان نفوذ داشته باشد، طول تکیه گاه تیرچه حداقل پنج سانتیمتر به اضافه ضخامت پوشش بتن فرض شود. (شکل 11-b ) .
در صورتی که تیرچه بداخل شبکه خاموت امکان نفوذ نداشته باشد، طول تیرچه را ،با در نظر گرفتن تلرانس جا گذاری در نظر بگیرید و برش انتهای تیرچه را به خاموت و میلگرد اتصال بسپارید.(شکل 11-a ) .
بند2- در سازه های فلزی ،طول تکیه گاه تیرچه:
طول تکیه گاه را می توان 2 سانتیمتر فرض نمود. به شرط آنکه ورق برشگیر و گوشواره انتهائی تا انتهای ورق تحتانی قرار گرفته باشند. در صورد عقب نشینی ایندو از انتهای تیرچه، مقدار ان به 2 سانتیمتر اضافه می شود. جوشکاری کافی تیرچه به پل ضروری است.(شکل7)
بند3- در سازه های بنائی و شناژ ها و کلکتورهای بتنی:
در سازه های بنائی، با امید به استفاده از شناژ سر دیوار و رعایت شرائط ASCE-7-16 برای نیروهای جانبی،در صورتیکه تیرچه روی شناژ می نشیند، مطابق (شکل 10)، مطابق بند 2 عمل کنید. در غیر این صورت مطابق سازه بتنی (بند 1 خلاصه و نتیجه گیری- در سازه های بتنی) محاسبه کنید.
طول نشیمن تیرچه فلزی کرمیت1
توصیه :
در پل های بتنی که تیرچه از طرفین به آن ها وارد می شوند، از قلاب اتصال( شکل 14) استفاده کنید. حتی اگر تیرچه ها روبروی هم نباشند، قلاب را به طول کافی بدرون بتن طرف مقابل ادامه دهید.
درپل های تک یا دوبل فلزی که تیرچه از طرفین به آن ها وارد می شوند، از قلاب اتصال( شکل 8) استفاده کنید. حتی اگر تیرچه ها روبروی هم نباشند، قلاب را به طول کافی بدرون بتن طرف مقابل ادامه دهید.
اگر این کار بعللی میسر نیست، پل های فولادی دوبل را به هم در پائین و بالا، مانند جوشکاری ، در فواصلی متصل کنید.
در اسکلت فلزی و استفاده از تیرچه های بتنی باید به خاطر داشت که به وسائلی بال تحتانی را به پل ، در مقابل بارهای جانبی ، متصل ساخت.
