تیر ورق در اسکلت فلزی
تیر ورق ها یا تیر ستون‌ها (plate girder) به عنوان تکیه‌گاه برای بارهای سنگین عمودی در طول مسافت های طولانی به کار می‌روند که لنگر خمشی بزرگتر از مقاومت خمشی مقاطع نورد شده در دسترس باشد. در ساده ترین شکل، تیر ورق‌ها یک تیر ساخته شده از دو عدد بال است که به یک صفحه جان جوش داده شده و یک مقطع I را تشکیل می دهند (شکل ۱ را ببینید). عملکرد اصلی صفحات بال بالا و پایین این است که مقاومت در برابر نیروهای فشاری و کششی محوری ناشی از لنگرهای خمشی اعمالی را تحمل شود. عملکرد اصلی جان، مقاومت در برابر برش است. در واقع، از این مقطع در عمل سازه‌ای به عنوان پایه‌ای برای طراحی در برخی از استانداردها استفاده می شود.

برای یک خمش مشخص، می توانید مساحت بال مورد نیاز را با افزایش فاصله بین آنها کاهش دهید. بنابراین برای طراحی اقتصادی سودمند است که فاصله بین بال‌ها را افزایش دهیم. برای حفظ حداقل وزن خود را به حداقل، ضخامت جان باید با افزایش عمق کاهش می یابد، اما این به نظر می رسد ملاحظات کمانش جان بیشتر در تیر ستون‌ها بیشتر از تیرهای نورد شده است.

تیر ورق معمولا در ساختمان‌های اسکلت فلزی و اغلب در پل‌ها با دهانه‌های کوچک تا متوسط پل استفاده می‌شوند.

توسعه کارگاه های کاملا اتوماتیک در سال های اخیر هزینه های ساخت تیر ورق را بسیار قابل توجه کاهش داده است؛ گردر‌های باکس یا تیر ورق‌های باکسی و خرپاها هنوز باید به صورت دستی ساخته شوند، و در نتیجه هزینه های بالای ساخت دارند. استفاده بهینه از مواد، در مقایسه با بخش های نورد، چون تیر ورق از صفحات فولادی ساخته می‌شوند و طراح آزادی بیشتری برای تغییر مقاطع برای مطابقت با تغییر در نیروهای اعمای دارد. بدین ترتیب، در سال های اخیر، تیر ورق‌های عمیق به طور فزاینده ای طراحی شده اند. تیر ورق‌ها از لحاظ زیبایی نسبت به خرپاها لذت بخش تر اند و از حمل و نقل آسان تر و نصب ساده‌ترین نسبت به تیر باکسی دارند.

فقط محدودیت هایی در استفاده از تیر ورق وجود دارد. در مقایسه با خرپا آنها سنگین تر است، حمل و نقل سخت تر و مقاومت در برابر باد بیشتر است. ایجاد بازشو برای خدمات برق و آب و لوله‌کشی نیز دشوارتر است. سختی پیچشی کم تیر ورق‌ها باعث می شود که استفاده آنها در پل‌های کوچک مشکل باشد. در بعضی از مواقع ممکن است استفاده از تیر ورق به دلیل نگرانی در مورد پایداری بال فشاری، مشکل ساز باشد.

نسبت دهانه به عمق تیر ورق
پیشرفت در روش های ساخت، امکان تولید اقتصادی تیر ورق‌ها از عمق ثابت یا متغیر را فراهم می کند. به طور سنتی، تیر ورق‌های عمیق در ساختمان ها رایج بود؛ با این حال، این ممکن است تغییر کند به این دلیل که طراحان بیشتر تمایل به تغییر سازه فولادی را برای پذیرش خدمات مختلف دارند.

جدول ۱ – پیشنهاد نسبت دهانه به عمق تیر ورق‌های مورد استفاده در ساختمان‌ها

ضخامت ورق توصیه شده و نسبت‌ها
به طور کلی، انعطاف پذیری مقطع تیر ورق‌های مورد استفاده در ساختمان ها نباید از مقادیر مشخص شده برای مقاطع شبه فشرده بیش از حد مجاز باشد، حتی اگر مقطع لاغر مجاز باشد. انتخاب ضخامت ورق مربوط به کمانش است. اگر صفحات بیش از حد نازک باشند، ممکن است نیاز به سخت شدن دارند تا سختی و مقاومت کافی را به دست آورند و کارهای اضافی مورد نیاز گران است.

سخت کننده ها در تیر ورق
سختی کننده‌های افقی جان معمولا برای تیر ورق‌های مورد استفاده در ساختمان ها مورد نیاز نیستند. برای تقویت مقاومت برشی در نزدیکی تکیه‌گاه‌ها، سخت‌کنندهای عمودی جان ایجاد می‌شوند. به علت کاهش برشی، به طور کلی، سخت کننده متوسط ​​در مکان های دور از تکیه، به طور کلی غیر ضروری خواهد بود.

سخت کننده‌های عمودی یا عرضی هر دو مقاومت برشی بحرانی (مقاومت اولیه کمانش) و قدرت برشی کمانش (مقاومت پس از کمانش) پانل های جان را افزایش می دهد. مقاومت برشی بحرانی با کاهش نسبت ابعاد پانل جان (عرض / عمق) افزایش می‌یابد. استحکام کمانش برشی با افزایش میدان نیروی کششی افزایش می یابد، که در آن تنش غشایی کششی مورب، که در طول فاز بعد از خم شدن رشد می کند، توسط اعضای مرزی مقاومت می‌کند (سخت کننده های عمودی و بال‌ها).

سخت کننده های عرضی معمولا فاصله دارند به طوری که نسبت عرض صفحه جان بین ۱٫۰ و ۲٫۰ است، زیرا افزایش مقاومت برای نسبت های بزرگتر نسبت به پانلی وجود دارد. برای پانل های انتهایی بدون استفاده از عمل میدان کششی، نسبت ابعاد به ۰٫۶-۱٫۰ کاهش می یابد. گاهی اوقات دو سخت‌کننده به عنوان تقویت کننده های در انتهای تکیه گاهی استفاده می شود تا بتواند آنچه را که به عنوان پست انتهایی شناخته می شود، تشکیل دهد. بیرون زدگی تیر ورق فراتر از تکیه‌کاه، به طور کلی محدود به حداکثر یک هشتم عمق تیر ورق است.

References:

– Steel Designers’ Manual – ۶th Edition (2003)

نویسنده: سینا صفری