مقدمه

صنعت ساختمان نیز مانند سایر صنایع با پیشرفت علم و فناوری دستخوش تغییرات زیادی شده است که باعث شده روند ساخت و ساز سریع تر و البته با کیفیت بالاتری انجام شود. به گونه ای که اکنون بدون نگرانی از ارتفاع ساختمان ها می توانید آن ها را بسازید زیرا محصولاتی مانند تیرآهن، دوام سقف ها را بسیار بهتر از گذشته کرده است. بنابراین لازم است انواع تیرچه ها و استفاده از هر کدام را بهتر بشناسید بنابراین در ادامه با ما همراه باشید.

تیرچه چیست؟

تیرچه (joists) عنصری سازه ای است که از فولاد، بتن یا چوب ساخته شده و عمدتاً در سقف ساختمان ها استفاده می شود. تیرچه ها به صورت افقی در سقف قرار می گیرند و وظیفه اصلی آن تحمل و انتقال بارهای ایجاد شده در سازه می باشد. به عبارت دیگر تیرچه ها بخشی از مسیر انتقال بار در سیستم های باربری هستند. در گذشته تیرچه های ساخته شده به شکل کنونی نبوده و برای ساخت آن ها بیشتر از چوب استفاده می شد، اما امروزه تیرچه ها انواع مختلفی دارند و به همین دلیل اجزای آن ها نیز با یکدیگر متفاوت هستند. تیرچه ها از جمله اعضای پیش ساخته در ساخت و ساز ساختمان هستند که می توان از آن ها بین دیوارها و ستون های ساختمان استفاده کرد. وظیفه اصلی آن ها انتقال انواع بارهای وارده به سقف به تیرهای اصلی می باشد.

انواع تیرچه ها و اجزای آن ها

با توجه به اینکه تیرچه های بتنی و فلزی بیشترین کاربرد را دارند، اجزای اصلی تیرچه از بتن و فولاد است که در طرح های مختلفی ساخته می شود. انواع تیرچه های مهم بتنی و فولادی به شرح زیر است:

• تیرچه کرومیت یا فلزی
• تیرچه‌ صنعتی
• تیرچه پاشنه بتن یا تیرچه بتنی سنتی
• تیرچه ‌نیازیت
• تیرچه ‌فندوله یا با قالب سفالی
• تیرچه پیش ساخته خرپایی
• تیرچه ‌پیش تنیده

تیرچه کرومیت

تیرچه کرومیت که به آن تیرچه فولادی با عمر باز نیز می گویند، عضوی پیش ساخته است و به صورت خرپا دو سر ساده اجرا می شود. اجزای پرتو کرومیت عبارتند از:

1. بال پایینی که از تسمه تشکیل شده و به عنوان عضو کششی خرپا عمل می کند و همچنین بارها را در حین بارگیری تحمل می کند.
2. عضو قطری (مورب) که از میلگرد ساخته شده و به عنوان عضو مورب خرپا عمل می کند و با جوش به گوشه و ورق متصل می شود و با کمک سایر اعضا پایداری لازم را برای تحمل بارها در مراحل بارگیری فراهم می کند. در صورت استفاده از تیرچه ها در مکان هایی که بار سنگین تر است یا تیرها بلندتر هستند، در بال بالایی از میلگرد های نسبتاً قطور یا نبشی دوبل در بال فوقانی استفاده می شود.
3. بال فوقانی که از یک تسمه یا دو میلگرد، نبشی یا ناودانی ساخته شده است که در داخل بتن قرار می‌گیرد. این عضو در هنگام بارگیری وزن تیرچه را در هنگام حمل و وزن سقف در هنگام بتن ریزی تحمل می کند.

دو بال بالا و پایین که نقش تکیه گاه حیات را ایفا می کنند به وسیله یک میله خمیده به یکدیگر متصل می‌شوند. هنگام استفاده از این تیرچه ها از بلوک های بتنی پیش ساخته، سفالی یا طاق ضربی برای پرکردن فضای بین تیرچه ها استفاده می شود و عملیات تکمیلی بتن در این نوع پوشش مانند سقف تیرچه و بلوک است. لازم به ذکر است که محاسبات تیرچه ی کرومیت کاری نسبتاً سخت و زمان بر است و برای این کار از نرم افزار KDS استفاده می شود.

مزایای تیرچه های کرومیت

از مزایای تیرچه های کرومیت نسبت به سایر تیرچه های پیش ساخته مانند تیرچه های پیش تنیده و سفالی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• با تیرچه های کرومیت وزن سقف حدود ۳۰ درصد کاهش می یابد که این نیز به دلیل کاهش بتن پوششی است.
• از تیرچه کرومیت می توان در ارتفاعات مختلف استفاده کرد.
• به دلیل سبکی تیرچه کرومیت و در صورت استفاده از بلوک یونولیت سقفی، سرعت اجرای بالایی دارد.
• اسکلت و سقف را یکپارچه می کند. برای ایجاد یکپارچگی باید از سیم پیچ عرضی استفاده شود.
• با توجه به اینکه در این نوع تیرچه نیازی به شمع گذاری نیست بنابراین خود ایستا می باشد.
• تیرچه کرومیت بتن ریزی چند سقف را در یک مرحله امکان پذیر می کند و هزینه ها را کاهش می دهد.
• کشش بتن را کاهش می دهد و برای خنثی سازی تنش های ناشی از تغییرات دما از میله های تلفات حرارتی نیز استفاده می شود.

تیرچه صنعتی

در تولید تیرچه های صنعتی به جای اتصال میلگردهای برشی با جوش الکتریکی مانند تیرچه های بتنی سنتی یا سفالی، با جوش مقاومتی به آرماتورهای فوقانی و تحتانی متصل می شوند. همچنین تیرچه های صنعتی را می توان به صورت قالب های سفالی موقت یا دائمی بتن ریزی کرد.

تیرچه پاشنه بتنی

تیرچه پاشنه بتنی یا تیرچه بتنی سنتی نوعی تیرچه نسل جدید و استاندارد برای تیرچه های سقفی است. با ممنوعیت سازمان ملی استاندارد از استفاده از تیرچه های فندوله یا سفالی بیشتر مورد توجه مهندسین قرار گرفته است. در ساخت تیرچه پاشنه بتنی از دو میلگرد در بال تحتانی و یک میلگرد در بال فوقانی با حداقل نمره ی ۸ و حداکثر ۱۶ استفاده می شود و این میلگردها توسط میلگردهای عرضی تک یا دوتایی به یکدیگر متصل می شوند. در تیرچه های با طول زیاد، میلگرد اضافی برای تقویت در پایین تیرچه افزوده می شود. در این تیرچه ها قسمت زیرین خرپا ی آماده شده در قالب موقت قرار می گیرد و پس از بتن ریزی از قالب خارج می شود که پس از خشک شدن قابل استفاده است. تیرچه های بتنی را می توان مستقیماً در کارگاه ها تولید کرد و یا از تیرچه های آماده ای که در کارخانه ها تولید می شود استفاده کرد. این نوع تیرچه های صنعتی به دلیل رعایت استانداردهای لازم معمولا از کیفیت خوبی برخوردار هستند.

اجزای اصلی تیرچه پاشنه بتنی

• میلگرد پایین که میلگردهای اصلی می باشند
• میلگرد بالایی
• میلگرد عرضی یا زیگزاگ
• میلگرد تقویتی
• میلگرد کمک کننده برای اتصال
• جوش برای اتصال میلگردها به همدیگر
• بتن پاشنه

نقش اصلی تیرچه پاشنه بتنی

1. این نوع تیرچه به عنوان پوشش عضو کششی سقف عمل می کند و از میلگردها در برابر حملات حرارتی و اسیدی و محیط های خورنده محافظت می کند.
2. سقف پاشنه بتنی در حین اجرای بتن اصلی به عنوان عاملی در کاهش شمع گذاری زیر سقف و افزایش سرعت کار و کاهش هزینه سقف عمل می کند یعنی نیاز به شمع گذاری را کاهش می دهد.

تیرچه نیازیت

از تیرچه نیازیت مانند تیرچه کرومیت در ساختمان سازی استفاده می شود. با این حال، به طور کلی ویژگی های منحصر به فردی نیز دارد. تیرچه نیازیت یکی از انواع تیرچه های فولادی است که می تواند وزن سقف را قبل از انجماد بتن به خوبی تحمل کند. این مدل تیرچه در طول ساخت، تیرچه های T شکل ایجاد می کند. لازم به ذکر است یکی از ویژگی های بارز این نوع تیرچه حذف بتن می باشد که مصرف بتن را حدود 40 درصد کاهش داده است. علاوه بر این موارد برای استفاده از این تیرچه نیازی به شمع گذاری و بتن ریزی همزمان در طبقات نیست.

کاربرد تیرچه نیازیت

با توجه به ویژگی های ذکر شده تیرچه نیازیت می توان گفت که این تیرچه به راحتی در مکان هایی با دهانه های بلند یا نامنظم قابل استفاده است.

تیرچه سفالی

در تیرچه سفالی، میلگردها را در قالب سفالی قرار داده و سپس بتن می ریزند. با این حال، تیرچه ی سفالی و خرپایی شباهت های زیادی دارند. به خصوص از نظر عملکرد و ساختار. تیرچه سفالی شامل یک آرماتور فوقانی و دو یا سه آرماتور پایینی است که به کمک میلگردهایی که به صورت زیگزاگی خم شده اند به یکدیگر متصل می شوند. تیرچه سفالی به دلیل استفاده از خاک رس وزن کمتر و همچنین قیمت پایین تری دارد، همین دلایل باعث شد مهندسان و معماران در گذشته از این نوع تیرچه ها به وفور استفاده کنند. اما با گذشت زمان و ورود استانداردهای جدید به بازار و صنعت ساختمان، به مرور زمان استفاده از این نوع تیرآهن به نوعی ممنوع شد. این محصول نیز مانند انواع تیرچه ها به خصوص تیرچه های بتنی در سقف های تیرچه بلوکی کاربرد دارد اما تنها نقش تیرچه های فرعی را ایفا می کند.

تیرچه خرپایی پیش ساخته

این نوع تیرچه ها از خرپاهای فولادی و پاشنه های بتنی تشکیل شده و بر دو نوع هستند:

1. با قالب دائمی (قالب سفالی) که به آن تیر کفشدار یا تیرچه فاندوله دار نیز می گویند.
2. بدون قالب ماندگار

تیرچه خرپایی پیش ساخته از اجزای زیر برای تحمل سه مرحله بارگذاری تشکیل شده است:

آرماتور کششی

در مرحله اول بارگذاری، آرماتور زیرین خرپا به عنوان عضو کششی خرپا تیرچه، باید بتواند نیروی کششی (ناشی از لنگر خمشی) ناشی از وزن خود تیرچه در هنگام حمل و نقل را تحمل کند. در مرحله دوم بارگذاری، این عضو باید بتواند نیروی کششی (ناشی از لنگر خمشی) ناشی از وزن مرده سقف را در فاصله بین محور های تیرچه و بین دو تکیه گاه موقت را تحمل کند. در مرحله سوم بارگذاری تیرچه (مرحله بهره برداری)، آرماتور پایینی خرپا به عنوان عضو کششی تیر T شکل عمل می کند.

آرماتور عرضی

در مرحله اول بارگذاری، آرماتورهای عرضی مانند اعضای مورب خرپا عمل می کنند و با کمک اعضای کششی تحتانی و اعضای بالایی، پایداری لازم را برای تحمل وزن خود تیرچه در هنگام حمل و نقل فراهم می کنند. در مرحله دوم بارگذاری، این آرماتورها پایداری لازم را برای تحمل وزن مرده سقف بین تکیه گاه های موقت (در حین اجرا) فراهم می کنند. در مرحله سوم بارگذاری، آرماتورهای عرضی اتصال لازم را بین آرماتور کششی خرپا و بتن پوششی (درجا) ایجاد می کنند. علاوه بر این، بخشی از نیروی برشی تیر T شکل نیز توسط آرماتورهای عرضی پشتیبانی می شود.

آرماتور بالایی

در مرحله اول و دوم بارگذاری، آرماتور نصب شده در قسمت بالایی تیرچه به عنوان عضو بالایی خرپا عمل می کند و با کمک سایر اعضای خرپا، وزن تیرچه در هنگام حمل و همچنین وزن مرده سقف را در فاصله بین دو تکیه گاه موقت در هنگام قالب گیری و بتن ریزی و قبل از دستیابی به مقاومت بتن پوششی تحمل می کند. در مرحله سوم بارگذاری تیرچه، اگر آرماتور فوقانی در ضخامت بتن پوششی و بالاتر از سطوح بلوک ها قرار گیرد، به عنوان آرماتور افت حرارت (گرما و جمع شدگی) مقطع مرکب سقف عمل می کند و اگر در زیر سطوح بلوک ها قرار گیرد چنین نقشی نخواهد داشت.

آرماتور تقویتی

اگر دو آرماتور کششی پایینی برای حمایت از لنگر در وسط دهانه کافی نباشد، باید آرماتورهای دیگری در داخل خرپا فلزی نصب شود. به این آرماتور های اضافی، آرماتور تقویتی می گویند.

تیرچه پیش تنیده

تیرچه های پیش تنیده به دلیل اینکه فقط در کارخانه های مجهز تولید می شوند، پیش ساخته هستند. این تیرچه ها از مقطع بتنی T شکل با رده مقاومتی بالاتر (به طوری که در برابر کشش مقاوم بوده و نشکند) و مفتول های فولادی ساخته می شوند. در فرآیند تولید تیرچه های پیش تنیده، قبل از بتن ریزی، مفتول های فولادی به روش های مختلف از جمله جک کشیده می شوند و پس از عمل آوری بتن و اطمینان از برخورداری بتن از مقاومت لازم، مفتول ها آزاد می شوند. این کار باعث می شود بتن تیرچه تحت تنش فشاری قرار گیرد و مقاومت تیرچه در برابر ترک خوردگی افزایش یابد. و به منظور فراهم نمودن محل مناسب جهت نصب بلوک های سقفی در دو طرف، مقطع تیرچه پیش تنیده به صورت حفاظ ساخته می شود. همچنین در تیرچه پیش تنیده از مفتول های فولادی به قطر 5 میلی متر استفاده می شود.

مزایای تیرچه پیش تنیده

• صرفه اقتصادی به دلیل مصرف کمتر فولاد
• کاهش وزن فولاد فونداسیون و سازه
• سرعت اجرا بالا

کاربرد تیرچه

این سقف ها از نوع سقف های توخالی بوده و به دلیل سهولت اجرا و صرفه جویی، عایق بودن از نظر حرارت و صدا، صافی سطح پس از نجاری و در نهایت سرعت اجرا، کاربرد وسیعی دارند. تیرچه های پیش ساخته از فلز یا ترکیبی از فلز و بتن به عنوان بخشی از سیستم باربر سقف استفاده می شود. اما هر کدام از این نوع سقف ها از نظر جزئیات اجرا متفاوت بوده و نوع بلوک های مورد استفاده (مانند بلوک بتنی، بلوک سفالی، بلوک پلی استایرن و …) بررسی می شود.

جمع بندی

تیرچه های سقف در انواع مختلفی طراحی و ساخته می شوند و عملکرد هر یک با دیگری متفاوت است. مقاوم سازی سقف مهمترین هدف است و به همین دلیل تیرچه های سبک و مقاوم به تدریج ساخته می شوند. همچنین تیرچه ها می توانند در ساخت و ساز بسیار مفید باشند زیرا این محصولات یک سازه پیش ساخته هستند. به همین دلیل می توان از تیرچه نه تنها برای افزایش استحکام ساختمان، بلکه برای تسریع روند ساخت و کاهش هزینه ها استفاده کرد. اما نکته ای که باید به آن توجه داشت این است که هر کدام از این تیرچه ها خاصیت مقاومتی خاص خود را دارند که می تواند تاثیر زیادی در استحکام و مقاومت سازه داشته باشد.