تیرچه صنعتی اتحاد

از دو نوع میلگرد می توان به عنوان میلگرد کششی استفاده نمود. نوع اول میلگرد کم کربن یا همان میلگرد S340 یا S400 می باشد که در گذشته با نام AII شناخته می شد. این نوع میلگرد شکل پذیری مناسبی دارد و مقاومت کششی این نوع میلگرد برای S300 برابر ۳۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع و برای نوع S340برابر ۳۴۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می باشد. نوع دوم میلگرد که میزان کربن بالاتری دارد از رده S400 یا S420 می باشد که با نام AIII بیشتر شناخته می شود و شکل پذیری آن نسبت به میلگرد نوع اول کم بوده و تردتر می باشد. مقاومت کششی این نوع میلگرد برای S400برابر ۴۰۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع برای رده S420 برابر ۴۲۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد.

منظور از رده بتن در واقع مقاومت فشاری ۲۸ روزه استوانه ای می باشد. عدد مقابل C در حقیقت مقاومت ۲۸ روزه بتن برحسب Mpa خواهد بود یعنی مقاومت رده C20 برابر ۲۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع و مقاومت فشاری ۲۸ روزه استوانه ای رده C25 برابر ۲۵۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد.

میلگرد بالایی یا همان میلگرد فشاری از لحاظ محاسبات مقاومتی سازه تاثیر چندانی ندارد و صرفا به عنوان میلگرد اجرایی کاربرد دارد اما این میلگرد در محاسبات کنترل خیز تیرچه تاثیر خود را در محاسبه ممان اینرسی سقف ترک خورده نشان می دهد و می توان با افزایش سطح مقطع میلگرد فشاری میزان خیز سقف را کاهش داد.

۴- در اجرا و تولید تیرچه ها باید ضوابط استاندارد ملی ۱-۲۹۰۹ و استاندارد بین الملیDINEN15037-1 مورد توجه قرار گیرد. در بحث جوش میلگردها از ضوابط آیین نامه DINEN10080 می توان استفاده کرد که اخیرا با تلاش دفتر فنی شرکت اتحاد آیین نامه با نام استاندارد ملی ۱۴۱۶ تدوین شده و جزو استانداردهای تشویقی می باشد. اما در طراحی و اجرا باید ضوابط نشریه ۵۴۳ سازمان برنامه و بودجه و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان به صورت کامل رعایت شود.

در ویرایش های اول و دوم و سوم استاندارد ۲۸۰۰ هیچگونه موردی برای کنترل قائم دیافراگم سقف­ها وجود نداشت اما در ویرایش ۴ آیین نامه زلزله چاپ ۱۳۹۴ (استاندارد ۲۸۰۰ ویرایش چهارم) در بند ۳-۳-۹-۱ در قسمت الف تمامی ساختمان های مناطق با خطر لرزه خیزی بسیار زیاد را ملزم به کنترل بار قائم زلزله نموده است. نیروی قائم زلزله از رابطه  ، که همان بار مرده می باشد. پس از محاسبه بار قائم زلزه بیشترین مقدار حاصل از دو ترکیب زیر به عنوان بار طراحی در نظر گرفته می شود.

۱٫۲۵D+1.5L

D + 1.2 L + E

که عموما در تیرچه ها ترکیب اول بحرانی خواهد بود.

علت اصلی اجرای ژوئن یا کلاف عرضی برای ایجاد یکپارچگی بین تیرچه ها می باشد. در اثر وجود کلاف عرضی بارهای وارده به صورت متناسب بین تیرچه ها توزیع می شود. در بارهای متمرکز یا بارهای زنده بالا، وجود کلاف عرضی از اعمال غیرمنطقی بار به یک تیرچه جلوگیری می کند. مثلا در پارکینگ ها می توان بارهای متمرکز را حداقل بین ۲ تا ۳ تیرچه پخش نمود.

در سقف های ساختمان های مسکونی و اداری در صورتی که طول دهانه_ی موثر کمتر از ۴ متر باشد،نیازی به تعبیه کلاف میانی نیست.ولی اگر در این حالت، طول دهانه بیشتر از ۴ متر باشد، یک کلاف میانی در سقف تعبیه می شود.حداقل سطح مقطع آرماتورهای طولی این کلاف،برابر نصف سطح مقطع آرماتورهای کششی وسط دهانه ی تیرچه ها می باشد.
در سقف های ساختمان های تجاری و پارکینگ در صورتی که طول دهانه ی موثر کمتر از ۴ متر باشد،یک کلاف میانی مورد نیاز است.در این حالت برای طول دهانهه ی ۴ تا۷متر،دو کلاف میانی و برای دهانه ی بیش از ۷ متر،۳ کلاف میانی اجرا می شوند.حداقل سطح مقطع آرماتورهای طولی هر کلاف،برابر سطح مقطع کششی وسط دهانه تیرچه ها می باشد.

حداقل فاصله میلگردها نسبت به هم حداکثر مقدار ۳ عدد زیر می باشد و عموما ۲۵ میلی متر صادق می باشد.
(۲۵ میلی متر،۳۳/۱ برابر قطر درشترین دانه بتن فندوله،قطر میلگرد طولی)
حداقل فاصله میلگردها نسبت به هم، حداکثر مقدار ۳ عدد بالا می باشد و عموماً ۲۵ میلیمتر صادق می باشد.

منظور از مقاومت کششی میلگرد، تنش تسلیم در آزمایش کشش میلگرد می باشد که این آزمایش بر اساس استاندارد۱-۲۹۰۹ انجام می گیرد.

یکی از اجزای اصلی تشکیل دهنده ی انواع ساختمان ها، سقف ها و از آن جمله سقف های بتنی می باشند که نقش اساسی آنها انتقال نیروهای قائم و افقی ناشی از بارهای ثقلی و نیروهای جانبی شامل بارهای باد و زلزله به سایر اعضای باربر است. سقف های سازه ای علاوه بر اینکه تحمل کننده ی بارهای ثقلی در ساختمان ها هستند، براساس میزان صلبیت در هنگام زلزله وظیفه ی توزیع و انتقال نیروهای ایجاد شده در دیافراگم ها را به عناصر قائم باربر جانبی بر عهده دارند. همچنین این عناصر باید در برابر تغییرشکلهای افقی که در میان صفحه ی آنها ایجاد می شود، مقاومت و سختی کافی را دارا باشند.
یکی از انواع متداول سقف های بتنی، سقف های تیرچه و بلوک هستند. طرح و اجرای آسان تر و صرفه ی اقتصادی، فلسفه ی اصلی رجوع به سقف های تیرچه و بلوک است.

اجزای تیرچه یش ساخته خرپایی

استفاده از سقف های تیرچه و بلوک در ساختمانهای متعارف، بسیار مرسوم می باشد. از مهمترین مزایای سقف های تیرچه و بلوک در مقایسه با سایر سقف ها نظیر سقف طاق ضربی و دال بتنی مسلح یکپارچه، می توان به موارد زیر اشاره نمود:
۱ -به علت استفاده از بلوک های توخالی و حذف بتن منطقه کششی، در مصرف بتن صرفه جویی قابل توجه ی می شود.
۲- به دلیل کاهش فضای بتنی با استفاده از بلوک ها در منطقه ی کششی، از مصرف آرماتورهای فولادی کاسته می شود که این امر به لحاظ اقتصادی بسیار مناسب است.
۳ -به علت تولید صنعتی تیرچه و بلوک در کارخانه، کیفیت مناسب تری حاصل شده و نیروی انسانی کمتری مورد نیاز است.
۴ -با توجه به وزن کم تیرچه ها، حمل و نصب آنها توسط کارگران امکان پذیر بوده و در ساختمان های با طبقات کم، نیاز به استفاده از جرثقیل را منتفی می نماید.
۵ -به علت پیش ساخته بودن تیرچه و بلوک، نصب سقف بسیار سریع و آسان بوده و به کارگران متخصص که برای قالب بندی و آرماتوربندی سقف های بتن آرمه استخدام می شوند، نیازی نیست.
۶ –قالب بندی زیر سقف، تنها به شمع بندی و نصب چهارتراش در فواصل معین، جهت تأمین تکیه گاه های موقت تیرچه ها، محدود می شود.
۷ -از نقطه نظر اجرایی، به کارگیری سقف های تیرچه و بلوک سرعت عمل بیشتری را موجب خواهد شد و به کارهای پرهزینه و وقت-گیر کارگاهی نیازی نیست.
کف سازی به ملات کمتری نیاز است.

در تیرچه های تولیدی باید کلیه ضوابط مربوط به استاندارد ۱-۲۹۰۹ برای تولید رعایت شود.همچنین ضوایط اعلامی در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان و نیز نشریه ۵۴۳ بصورت کامل رعایت گردد.

بتن پاشنه تیرچه بر اساس استاندارد ۱-۲۹۰۹ باید حداقل با رده مقاومتی C25 تولید شده و بتن روانی کافی برای جاگیری در قالب بتن ریزی تیرچه را داشته باشد.رعایت حداقل ۲سانتیمتر کاور در زیر میلگردهای کششی ضروری می باشد.همچنین برای تیرچه های با میلگرد کششی تا ۱۶ میلیمتر ضخامتت بتن فوندوله ۵/۴ سانتی متر می باشد.

حداقل فاصله آزاد مابین میلگردها برابر است با بیشترین مقدار( ۵/۲ سانتیمتر، ۳/۱ برابر قطر اسمی درشترین سنگدانه مصرفی)
با توجه با عرض پاشنه بتنی تیرچه، و رعایت تمامی کاورها،در صورت استفاده از ۴ میلگرد در پاشنه،برای رعایت این فاصله ها باید میلگردها به شکل گروه میلگردی قرار گیرند.

میلگردهای بالایی تیرچه بصورت عمومی نقش اجرایی داشته، و در محاسبات مربوط به لنگرهای خمشی تاثیری ندارند اما این میلگردها به علت ایجاد اتصال مناسب مابین بتن رویه و بتن جان تیرچه در کنترل تغییر شکل­های سقف­های تیرچه بلوک بصورت کامل تاثیر دارد.

در محاسبات کنترل خیز سقف­های تیرچه بلوک این مورد بصورت کامل قابل مشاهده می­باشد.که در آینده بصورت مبسوط شرح داده خواهد شد.

هنگام جوشکاری با جوش قوس الکتریکی حرارت ایجادی در محل جوش به حدود ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد می رسد و این دما باعث ذوب شدن بخشی از میلگردها شده و در نتیجه بخشی از سطح مقطع محاسباتی تیرچه از بین می رود.لازم به توضیح است به علت عدم امکان کنترل شدت جریان جوش های قوس الکتریکی میزان کاهش سطح مقطع میلگرد به عوامل انسانی بستگی خواهد داشت و این از دست دادن سطح مقطع میلگرد می تواند تا ۲۰% سطح مقطع جوش را شامل شود.همچنین به علت ترد شدن محل جوشکاری مقدار کرنش میلگردهای جوشکاری به شدت کاهش پیدا کرده و از حدود استاندارد میلگرد خارج می شود.

براساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان،آرماتور افت و حرارت مورد نیاز در دال بتنی روی تیرچه براساس رابطه زیر بدست می­آید:

که در این روابط مقاومت بتن و مقاوت فولاد برحسب مگاپاسکال می­باشد.در صورت استفاده از آیین­نامه بتن آمریکا(ACI)مقدار آرماتور افت و حرارت برای میلگردهای مختلف به شرح زیر می­باشد.

الف) دال­هایی که در آن­ها از آرماتور آجدار۲۸۰ یا ۳۵۰(با تنش تسلیم ۲۸۰Mpaیا ۳۵۰Mpa )استفاده شده است……………………………………………………………………۰٫۰۰۲۰

ب) دال­هایی که در آن­ها از آرماتور آجدار۴۲۰ (با تنش تسلیم ۴۲۰Mpa) یا آرماتور جوش شده از سیم(ساده یا آجدار)استفاده شده است……………………………………….۰٫۰۰۱۸

پ) دال­هایی که در آن­ها تنش تسلیم آرماتورها از ۴۲۰Mpa بیشتر شده و کرنش تسلیم آن ها برابر ۰٫۳۵% است………………………………………..

لازم به توضیح است که بند آخر عموماً در شبکه­ های جوش شده مورد مصرف می­باشد.

• (بر اساس آیین نامه ACI 318-11 ، طراحی سازه­های بتنی و تفسیر)

آزمایش کشش میلگرد شامل قراردادنن یک قطعه آزمایشی در معرض کرنش کششی است که تا رسیدن به شکست به طور پیوسته افزایش می­یابد. این آزمایش به منظور تعیین یک یا چند ویژگی کششی زیر(در شکلهای ۱و۲) انجام می­شود:

• مقاومت کششی نهایی
• مقاومت تسلیم
• مقاومت تسلیم بالایی و پایینی
• درصد ازدیاد طول
• درصد کاهش سطح مقطع     

R_m:استحکام کششی

R_p:استحکام تسلیم(کرنش غیر تناسبی)

R_t:استحکام تسلیم(کرنش کل)

A: درصد ازدیاد طول بعد از شکست

A_t: درصد ازدیاد طول کل در شکست

شکل ۱: نمونه­ای از نمودار تنش-کرنش یک ماده فلزی داکتیل که در آن پدیده تسلیم دیده نمی­شود.

R_m:استحکام کششی

R_eH:استحکام تسلیم بالایی

R_eL:استحکام تسلیم پایینی

A: درصد ازدیاد طول بعد از شکست

A_e: درصد کرنش نقطه تسلیم

A_t: درصد ازدیاد طول کل در شکست

                                شکل ۲: نمونه­ای از نمودار تنش-کرنش یک ماده فلزی داکتیل که در آن پدیده تسلیم دیده می­شود.

تجهیزات آزمایش کشش:

دستگاه آزمایش کشش باید دارای نیروی کافی جهت شکستن نمونه آزمایش بوده و مطابق استاندارد وارسی شده(بطور مثال با ضوابط استاندارد ISO 7500-1) و از نوع درجه یک یا بالاتر باشد.(شکل ۳)

ابزار گرفتن یا گریپ(Grip) باید طوری نمونه آزمایشی را بگیرد که نمونه نتواند در داخل آن در نیروی بیشینه،لغزش نماید.به علاوه این ابزار باید دارای مقاومت کافی بوده و در حین آزمایش صدمه نبیند.(شکل ۴)

دستورالعمل آزمایش:

تعیین سطح مقطع عرضی اولیه(S­_۰): سطح مقطع عرضی اولیه(S­_۰) از طریق اندازه­گیری دقیق ابعاد نمونه آزمایش محاسبه می­شود.

علامت گذاری طول اولیه گیج(L­_۰): هر دو انتهای طول اولیه گیج(L­_۰) به وسیله علائم کوچک یا خطوط خراشیده مشخص می­شود،ولی این خراش­ها یا شیارها نباید سبب شکست دائمی قطعه شوند.

تعیین مقاومت کششی(R_m):مقاومت کششی(R_m)، از تقسیم نیروی حداکثر(F_m) بر سطح مقطع عرضی اولیه(S₀) محاسبه می­شود:

=

تعیین مقاومت تسلیم بالایی(R_eH):مقاومت تسلیم بالایی (R_eH) از تقسیم نیروی حداکثر در شروع تسلیم(شکل ۵) به سطح مقطع عرضی اولیه نموننه آزمایش(S­_۰) به دست می­آید.

تعیین مقاومت تسلیم پایینی(R_eL):مقاومت تسلیم پایینی(R_eL) از تقسیم کمترین مقدار نیرو در حین تسلیم خمیری به سطح مقطع عرضی اولیه نموننه آزمایش(S­_۰) به دست می­آید.

تعیین مقاومت تسلیم(ازدیاد طول)(R_t): خطی به موازات محور عرضی(محور نیرو) از نمودار نیرو-تغییر طول، در فاصله برابر با درصد ازدیاد طول کل مشخص شده(برای مثال۰٫۵%) رسم می­شود.مقاومت تسلیم(ازدیاد طول کل)از تقسیم نیروی منطبق بر نقطه تقاطع این خط با منحنی بر سطح مقطع عرضی اولیه نمونه آزمایش(S­_۰) به دست می­آید.(شکل۶)

                                                                                               شکل ۳:دستگاه آزمایش کشش

                                                               شکل۴:ابزارهای گرفتن مورد استفاده در آزمایش کشش

                             شکل ۵:نمودار نیرو-افزایش طول،روش تعیین مقاومت­های تسلیم بالایی و پایینی(R_eL و R_eH)

تعیین درصد ازدیاد طول بعد از شکست(A) و درصد کاهش سطح(Z): قسمت­های انتهای دو قطعه شکسته را طوری به هم­ می­چسبانند که محورهای آن­ها در یک خط افقی قرار گیرد.طول نهایی نمونه(L_u) را با تقریب ۲۵/۰ میلی­متر اندازه­گیری کرده و درصد ازدیاد طول بعد از شکست(A) از رابطه زیر محاسبه می­شود:

هم­چنین حداقل سطح مقطع عرضی بعد از شکست (S­­_u­­)را تعیین نموده و درصد کاهش سطح از رابطه زیر محاسبه می­شود:

                                             شکل ۶:نمودار نیرو-انبساط که نحوه تعیین مقاومت تسلیم(انبساط کل)(R_t)را نشان می­دهد.

بر اساس کتاب مصالح ساختمانی تدوین:جواد فرید

آزمایش خمش برای سنجش توانایی مواد فلزی در تحمل تغییر شکل پلاستیکی ناشی از فرآیند خمش انجام می­شود.این آزمایش شامل تغییر شکل پلاستیک نمونه آزمایشی با مقطع دایره،مربع،مستطیل یا چند ضلعی در اثر خمش،بدون تغییر جهت بارگذاری تا رسیدن به یک زاویه خمش معین می­باشد.

روش­های آزمایش خمش:

آزمایش خمش باید در یک دستگاه آزمایش متداول یا پرس مجهز به تجهیزات زیر انجام شود:

• ابزار خمش با دو تکیه­گاه و یک ماندرل(شکل ۱)
• ابزار خمش با یک ماتریس V شکل و یک ماندرل(شکل۲)
• ابزار خمش با یک قید(شکل۳)
• ابزار خمش آزاد(شکل ۴)

a: قطر یا ضخامت نمونه تست

D: قطر ماندرل

L: طول نمونه تست

I: فاصله میان تکیه­گاه­ها

:زاویه خمش

شکل۴:آزمایش خمش هدایت شونده-ابزار خمش با دو تکیه­گاه و یک ماندرل

شرایط آزمایش:

نمونه آزمایش: در این آزمایش از نمونه­هایی با مقطع عرضی دایره،چهارگوش،مستطیل یا چند ضلعی استفاده می­شود.سطوحی از ماده که در حین نمونه­گیری تحت تاثیر برش شعله­ای و عملیات مشابه قرار گرفته است، باید جدا شود.

لبه­های نمونه­های آزمایش مستطیلی باید تا شعاعی کمتر از یک دهم ضخامت نمونه،گرد شوند.عملیات گردسازی لبه­ ها باید برای جلوگیری از تشکیل لبه ­های عرضی،خراش­ها یا علائمی که ممکن است بر نتایج آزمایش تاثیر معکوس داشته باشند،انجام می­شود.

ضخامت نمونه آزمایش: ضخامت نمونه­های آزمایش تهیه شده از صفحات ،ورق­ها،تسمه­ها و مقاطع باید با ضخامت محصول تحت آزمایش برابر باشد.اگر ضخامت محصول بزرگتر از ۲۵میلی­متر باشد،ممکن است نمونه آن را برای رسیدن به ضخامتی کمتر از ۲۵ میلی­متر با ماشینکاری کاهش داد.

a: قطر یا ضخامت نمونه تست

D: قطر ماندرل

:زاویه خمش

شکل ۲: آزمایش خمش نیمه هدایت شونده-ابزار خمشی با یک ماتریسV شکل و یک ماندرل

a: قطر یا ضخامت نمونه تست

D: قطر ماندرل

شکل ۳: آزمایش خمش نیمه هدایت شونده-ابزار خمش با یک گیره

در حین عملیات خمش،طرف ماشینکاری نشده از نمونه باید تحت کشش قرار داشته باشد.در محصولات آهنگری شده، ریختگری و نیمه آماده، ابعاد نمونه آزمایش باید بر طبق استاندارد مشخص تعریف شود.طول یک نمونه آزمایش به ضخامت آن و تجهیزات آزمایش مصرفی بستگی دارد.

درجه حرارت آزمایش: آزمایش خمش باید در حرارت مابین ۱۰ و ۳۵ درجه سلیسیوس انجام شود.

                                                                               شکل ۴:آزمایش خمش آزاد

۲۰-آزمایش ضربه شارپی: آزمایش ضربه شارپی یک آزمایش دینامیکی است که در آن یک نمونه آزمایشی با شیار V یا U شکل در وسط آن و محکم شده در هر دو انتها،با ضربه پاندولی که آزادانه نوسان می­کند، شکسته می­شود(شکل ۱).در انتها انرژی جذب شده اندازه­گیری می­شود. این انرژی،مقدار مقاومت ضربه­ای ماده است.

تجهیزات آزمایش ضربه شارپی:

دستگاه آزمایش ضربه شارپی باید با الزامات استاندارد(ISO4547 و یا ISO148-2)سازگار باشد.(شکل۱)

ابزار گرمایش/سرمایش:ابزار گرمایش/سرمایش باید توانایی نگهداری نمونه در محدوده دمایی مشخص شده با تلرانس درجه سلسیوس را داشته یاشد.تجهیزات اندازه­گیری درجه حرارت باید حداقل هر شش ماه یکبار در محدوده درجه حرارت کاری کالیبره گردد.

محیط خنک کننده معمولاً سیالات (نظیر آب،یخ و آب خشک و حلال­های آلی یا نیتروژن مایع) یا گازهای خنک کننده هستند.محیط گرم کننده معمولاً مایعات گرم(نظیر روغن­های معدنی یا سیلیکونی) یا هوای داغ می­باشند.

شکل۱:دستگاه آزمایش ضربه شارپی

ابعاد نمونه آزمایش:ابعاد نمونه­های آزمایش شارپی با شکاف­های U و V شکل باید با اندازه­های نشان داده شده در شکل ۲ مطابقت داشته باشند.

شکل۲:نمونه آزمایش ضربه شارپی(ابعاد برحسب میلی­متر)

دستورالعمل آزمایش:پاندول تا وضعیت ضامن­دار بالا برده شده و عقربه بر روی حداکثر مقدار شاخص انرژی تنظیم می­-شود.نمونه به دقت بر روی تکیه­گاه­ها و در مقابل سندان­ها قرار می­گیرد،بطوری که صفحه تقارنشیار در فاصله صفر تا ۵ میلی­متر از صفحه قرار بگیرد.(شکل۳)

پاندول بدون شوک یا نوسان رها شده و پس از برخورد با نمونه و بعذ از چرخش کامل چکش،ضامن آن فشار داده می­شود.برای آزمایش­های انجام شده در درجه حرارت­های متفاوت با درجه حرارت محیط،باید نمونه در ظرف مدت ۵ ثانیه بعد از خروج از محیط گرم یا سرد کننده شکسته شود.

شکل۳:وضعیت تکیه­گاه­ها و سندان­های نمونه آزمایش شارپی

تعیین انرژی جذب شده:انرژی جذب شده مستقیماً از روی دستگاه با رعایت موارد زیر اندازه­گیری می­شود:

• اگر در هنگام آزمایش،نمونه تغییر شکل یافت ولی کاملاً نشکست، باید شکسته نشدن نمونه گزارش شود.
• اگر انرژی جذب شده به وسیله نمونه از ۸۰ درصد انرژی ضربه اسمی دستگاه آزمایش فراتر رفت،انرژی ضربه را باید به صورت تقریبی گزارش نمود.
• فقط نتایج حاصل از نمونه­های آزمایشی با ابعاد معین باید مقایسه شوند.

بر اساس کتاب مصالح ساختمانی، تدوین:جواد فرید