شاهتیرها عضوهای فلزی افقی هستند که با اتصالات لازم به ستونها متصل می شوند وبه وسیله آنها بار طبقات به ستونها انتقال می یابد . شاهتیرهای فلزی ممکن است به صورتهای زیر بکار روند : الف) تیر آهن معمولی به صورت تک یا دوبله
ب) تیرآهن بال پهن ج) تیرآهن معمولی با ورق تقویتی روی بالها ویا بال وجان
د) پلهای لانه زنبوری از تیرآهن معمولی یا تیرهای بال پهن هـ ) تیر ورق (گیر دار) ترکیب تیرآهن معمولی با ورق یا تیرآهن بال پهن با ورق ویا از ترکیب ورق ها درست می شود . تیر ورق همانطور که از اسم آن پیداست توسط ورق ساخته می شود واز پروفیل های معمولی در ساخت آن استفاده می شود.
و) خرپاها

شاهتیرها (پلها) :شاهتیرها عضوهای فلزی افقی هستند که با اتصالات لازم به ستونها متصل می شوند وبه وسیله آنها بار طبقات به ستونها انتقال می یابد . شاهتیرهای فلزی ممکن است به صورتهای زیر بکار روند :
الف) تیر آهن معمولی به صورت تک یا دوبله
ب) تیرآهن بال پهن ج) تیرآهن معمولی با ورق تقویتی روی بالها ویا بال وجان
د) پلهای لانه زنبوری از تیرآهن معمولی یا تیرهای بال پهن هـ ) تیر ورق (گیر دار) ترکیب تیرآهن معمولی با ورق یا تیرآهن بال پهن با ورق ویا از ترکیب ورق ها درست می شود . تیر ورق همانطور که از اسم آن پیداست توسط ورق ساخته می شود واز پروفیل های معمولی در ساخت آن استفاده می شود.
و) خرپاها ساخت پلها وشاهتیرها : هرگاه در شاهتیرهای فلزی به جای تیر تکی از تیرهای دوبله استفاده شود ، باید دوتیر در محل بالها به یکدیگر به گونه ای مطلوب اتصال داشته باشند چنانچه پلها (شاهتیرها) برای لنگرخمشی موجود کفاف ندهد ، آنها را با اضافه بودن تسمه یا ورق تقویت می نمایند .درمورد ورق تقویتی در تیرهای معمولی باید نکات زیر را رعایت کرد :
1ـ حداکثر ضخامت ورق تقویتی 8/0 ضخامت بال تیر باشد . 2ـ ورقهای تقویتی به طور کامل با بالها تماس واتصال داشته باشد .
3ـ ضخامت جوش 75/0 ضخامت ورق باشد . 4ـ ورق تقویتی از هر دو طرف در قسمت عرض نیز جوش شود.
5ـ جوشکاری به شیوه صحیح انجام گیرد.
6ـ ابعاد ورق طبق محاسبات تعیین شده باشد .
تیرهای لانه زنبوری ...


دلیل نامگذاری تیرهای لانه زنبوری ، شکل گیری این تیرها پس از عملیات (بریدن ودوباره جوش دادن ) وتکمیل پروفیل است . این تیرها در طول خود دارای حفره های توخالی (درجان)هستندکه به لانه زنبوری شبیه است به همین سبب به این گونه تیرها ((تیر لانه زنبوری)) می گویند .

هدف از ساختن تیرهای لانه زنبوری :

هدف این است که تیر بتواند ممان خمشی را با خیز نسبتا" کم ، همچنین وزن کمتر در مقایسه با تیر نورد شده مشابه تحمل کند . برای مثال با رجوع به جدول تیرآهن ارتفاع پروفیل IPE 18 را که 18 سانتی متر ارتفاع دارد ، می توان تا 27 سانتی متر افزایش داد.
محاسن ومعایب تیر لانه زنبوری :

با تبدیل تیرآهن معمولی به تیر لانه زنبوری :

1ـ مدول مقطع وممان اینرسی مقطع تیر افزایش می یابد.

2ـ مقاومت خمشی تیر نیز افزوده می گردد . در نتیجه ، تیری حاصل می شود با ارتفاع بیشتر ، قویتر وهم وزن تیر اصلی .

3ـ با کم شدن وزن مصالح وسبک بودن تیر ، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود .

4ـاز فضاهای ایجاد شده (حفره ها)در جان تیر می توان لوله های تاسیساتی وبرق را عبور داد .

در ساختن تیر لانه زنبوری که منجر به افزایش ارتفاع تیر می شود ، باید استاندارد کاملا" رعایت گردد . در غیر اینصورت ، خطر خراب شدن تیر زیر بار وارد شده حتمی است .

از جمله معایب تیر لانه زنبوری ، وجود حفره های آن است که نمی تواند تنش های برشی را در محل تکیه گاه پل به ستون یا اتصال تیرآهن تودلی (تیرفرعی) به پل لانه زنبوری تحمل کند . بنابراین ، برای رفع این عیب ، اقدام به پرکردن بعضی حفره ها با ورق فلزی وجوش می کنند تا اتصال بعدی پل به ستون یا تیر فرعی به پل به درستی انجام شود .

تیر لانه زنبوری در ساختمان اسکلت فلزی می تواند بصورت پل فقط در یک دهانه یا بصورت پل ممتد به کار رود .برای ساختن تیر لانه زنبوری دو شیوه موجود است :

الف )شیوه برش پانیر

ب) شیوه برش لتیسکا

روشهای مختلف برش تیرآهن :

1ـ برش به روش کوپال : با استفاده از دستگاه قطع کن سنگین که به گیوتین مخصوص مجهز است ، تیرآهن به شکل سرد در امتدادخط منکسر قطع می شود .

2ـ برش به روش برنول : برش دراین حالت به صورت گرم انجام می گیرد .به این صورت که کارگرماهربرش را با شعله بنفش رنگ قوی حاصل از گاز استیلن واکسیژن ، بوسیله لوله برنول انجام می دهد .

بریدن تیرهای سبک بوسیله ماشینهای برش اکسیژن شابلن دار نسبتا" ساده است . در ایران تیرهای لانه زنبوری را بیشتر با دست تهیه می کنند .

پلهای مرکب :
در بارهای سنگین واحتمالا" دهانه زیاد که پروفیل استاندارد در بازار کافی یا اقتصادی نباشد ، همچنین مقطع تیر لانه زنبوری که با تسمه یا ورق تقویت شده است ، برای بار وارد شده ودهانه خمش کافی نباشد ، از تیرهای مرکب استفاده می شود.تیر مرکب در چندین حالت اجرا می گردد :
1ـ تیر مرکبی که از بریدن پروفیلهای معمولی ایرانی IPE از وسط جان تیر واتصال صفحه و ورق مناسب به دوقسمت بریده شده ساخته می شود . این روش برای پروفیلهای نمره 20 به بالا اقتصادی خواهد بود . 2ـ تیر مرکبی که از سه صفحه (قطعات تقویتی ) تشکیل می گردد.
در این حالت ، در پروفیلهای معمولی از فولاد جان تیر نسبت به فولاد بالها برای مقابله با خمش چندان استفاده نمی شود ، بلکه سعی می گردد حتی الامکان جان تیر را نازکتر وارتفاع آن را زیاد کنند.

پله :
وسیله ارتباط طبقات به یکدیگر است .زاویه پلکان با زمین در حدود 20 الی 45 درجه است که کمتراز 20 درجه را می توان از رامپ وبیشتر از 45 درجه از پلکانهای با شیب تند ویا نردبان استفاده کرد . پلکانها با توجه به موارد استفاده در ساختمانهای مسکونی ـ عمومی ـ صنعتی دارای مشخصات (مصالح ، ارتفاع، عرض ،شیب) مختلفی هستند .ضمنا" برای حفاظت ، طرفهای آزاد پلکان نرده (جان پناه ) تعبیه می شود .

الف) پلکانهای سبک : عبارتست از پلکانهای فلزی وچوبی .

ب) پلکانهای معمولی : فقط اسکلت پلکان ( قطعات کناری، تیرهای پاگرد) فلزی بوده وبقیه قسمت ها ممکن است از بتن ـ سنگ ـ آجر و... باشد .

ج) پلکانهای معمولی : اسکلت وقسمت های مختلف از بتن ومصالح بنایی است .

تقسیم بندی پلکان فلزی :

پلکان فلزی به دو دسته تقسیم می شوند :
1ـ پلکانهای مستقیم
2ـ پلکانهای مارپیچ

1ـ پلکان مستقیم : از دو قطعه کناری یا یک قطعه که در وسط تعبیه شده وجنس آن از پروفیلهای استاندارد بوده که در محل نصب وجوشکاری می شود قطعات کف ممکن است از صفحات فولادی سنگ ـ چوب باشد که تشکیل پله را می دهد .

2ـ پلکان مارپیچ : عموما"در محلهایی که فضای محدود جهت اجرای پله دارند استفاده می شود . سابقا" پلکانهای مارپیچی را از چدن می ساختند . ولی امروز عموما" از فولاد ساخته می شوند این پلکانها از یک هسته مرکزی از جنس لوله با پله کنسولی می باشد که بایستی در انتخاب قطر لوله ونحوه اتصال به شالوده وهمچنین گیرداری پله های کنسولی با لوله از نظر محاسبات واجرای دقیق دقت زیاد بعمل آید .
خرپا : خرپای سادهاز اتصال چند میله مستقیم که به طور مفصلی بهم متصل شده به طوری که شبکه های مثلثی بوجود می آورد تشکیل می گردد .ضمنا" نیروهای وارد بر خرپاها بایستی حتما" در محل اتصالات (مفصلها) به خرپا وارد شوند ....


خرپا وتیر مشبک :

خرپا : خرپای سادهاز اتصال چند میله مستقیم که به طور مفصلی بهم متصل شده به طوری که شبکه های مثلثی بوجود می آورد تشکیل می گردد .ضمنا" نیروهای وارد بر خرپاها بایستی حتما" در محل اتصالات (مفصلها) به خرپا وارد شوند .

کاربرد خرپاها :

خرپاها مفید ترین ومعمول ترین فرم ساختمانی هستند که در انواع ساختمانها وماشینها بکار می روند . ساختمانهای خرپایی ، در مقابل نیروهای وارد آمده مقاومت بسیاری دارند واز لحاظ اقتصادی نیز ساختن آنها مقرون به صرفه است . اتصال میله های خرپاها به یکدیگر چنانچه فلزی باشند ، بوسیله جوش یا پرچ صورت می گیرد وچنانچه خرپای چوبی باشد ، اتصالات آن به وسیله میخ وپیچ انجام می گیرد . خرپا را برای پوشاندن سقف ها ، بویژه سقفهای سنگین یا سقف های با دهانه های زیاد ونیز پلها به کار می برند . در بعضی از ماشین های سنگین ، مثل جرثتقیلها ، نیز از خرپا استفاده می شود .خرپاها ضمن داشتن مقاومت زیاد ، از نظر وزن سبک هستند . استخوان بندی بال بعضی از پرندگان که برای پرواز باید سبک باشند ، به صورت خرپا تکوین یافته است .اسکلت بندی هواپیماها را نیز به همین علت از نوع خرپایی انتخاب می کنند .

انواع خرپاها از نظر شکل :

این تقسیم بندی در کتابهای تحلیل سازه آمده است که می توان به خرپاهای پرات ، هاو ، فینک ، قوسی ، دندانه ای برای سقف و خرپاهای پرات ، هاو ، وارن ، پارکر، بالتیمور ، k برای پل استفاده کرد .

پروفیل های رایج در خرپا سازی :

در خرپا سازی می توان برحسب مورد از پروفیلهای فولادی مختلف استفاده کرد .

1ـ استفاده از پروفیل های L و در خرپاهای سبک به نحوی که وترهای بالایی وپایینی از و قطری از L استفاده می شود .

2ـ استفاده از پروفیل های IPE یا IPB و و L به طوری که وترهای بالایی وپایینی از واعضای قائم IPE و IPB وقطریها از 2L پشت به پشت .

3ـ استفاده از پروفیل های مثل I یا IPE و 2 .

4ـ در طراحی خرپاهای بسیار سنگین از پروفیلهای IPB استفاده می کنند ، ولی وترهای بالایی وپایینی به صورت افقی است .

5ـ امروزه به کمک تکنیک ، نورد کردن پروفیلهای قوطی مربع ومربع مستطیل بسیار ساده شده است وهیچگونه اضافه قیمت ساخت برای این نوع پروفیلها در مقایسه با دیگر پروفیلها در خرپاسازی وجود ندارد .

6ـ از پروفیلهای لوله ای شکل در خرپاسازی استفاده می شود . تنها مشکل در استفاده از این نوع پروفیلها بریدن وجفت وجور کردن قطعات به یکدیگر است . استفاده از این نوع پروفیل در صنایع جرثتقیلسازی اهمیت بسیار دارد .

اتصالات در خرپاها :

اعضای خرپاها به وسیله جوش ، پیچ ومهره یا پرچ به یکدیگر متصل می شوند . اتصال اعضاء گاهی به طور مستقیم وگاهی به وسیله ورقی موسوم به (( ورق اتصال)) صورت می گیرد . بنابراین ، در عمل نه تنها حالت اتصال مفصلی در انتهای اعضا وجود ندارد ، بلکه پیوند آنها به یکدیگر و به ورق اتصال از گیرداری قابل ملاحظه ای نیز برخوردار است . توجه به نکاتی خاص موجب می شود که فرض اتصال مفصلی ونیروی محوری خالص در اعضای خرپاها واقعیت بیشتری پیداکند . از مهمترین ملاحظات در این مورد آن است که در طرح خرپا سعی شود تا امتداد محور میله ها از نقطه مشترکی بگذرد همچنین اعمال نیروهای خارجی به محل گره ها از شرایط دیگر این فرض می باشد .

ورقه های اتصال در خرپا :

ورق اتصال در خرپا با توجه به فرم اعضای آن به دست می آید . یکی از مسائلی که گاهی در اتصالات خرپاها پیش می آید ، خمش ورق اتصال است . خمش ورق اتصال در بعضی موارد موجب تغییر فرم وکج شدن خرپا واحتمالا" خرابی آن می شود . بسیاری از خرابیهای ساختمانهای خرپایی به علت اتصال ضعیف ( جوش یا پیچ وپرچ) وخمش ورق اتصال اتفاق افتاده است . گسیختگی جوش ، پارگی ورق وبرش پیچ وپرچها را نیز باید از ضایعات اتصالات ضعیف خرپاها به شمار آورد .

تیر مشبک :

تیر مشبک تیری است که مانند یک خرپا می باشد . تیر مشبک دارای بالهای فوقانی وتحتانی وجان دارای اعضای قائم وقطری است که بارهای وارد شده را اصولا" به شکل نیروی محوری (فشاری وکششی) تحمل می کنند . تیر مشبک در دهانه های بزرگ ویا برای عبور لوله های تاسیساتی از داخل شبکه های آن به کار می رود .

روش ساخت تیر مشبک :

در ساخت تیر مشبک ممکن است از پروفیلهای L ، ، I ، H استفاده شود . در تیر مشبک سبک اصولا" بالهارا از نبشی تنها ویا دوبل می سازند . اگر اتصال توسط جوش باشد ، قطعات شبکه را می توان به طورمستقیم به داخل نبشی بالها جوش داده که در اینصورت امتداد محورهای خنثی قطعات مختلف در عمل از یک نقطه می گذرند ، ودیگر به ورق اتصال نیازی نخواهد بود . در صورت اتصال یا پیچ لازم از ورق اتصال استفاده شود .

قابها :

ساختمانهای قابی : بنا به تعریف سازه هایی هستند که از اتصال اعضای باربر به یکدیگر تشکیل می شوند . اسکلت قابی متشکل از شبکه های چهارضلعی وسه بعدی است که از اعضای قائم (ستونها) واعضای افقی (تیرها) تشکیل شده است . وممکن است اعضای قطری نیز داشته باشد . اعضای اصلی سازه های قابی عبارتند از تاوه ها ، تیرها ، ستونها ، مهارها ، شالوده ها واز عمده ترین اعضای فرعی آن دیوار برشی است .سیستم های سازه های قابی بخصوص در ساختمانهای چندطبقه کاربرد فراوان دارند . بار سقف در سازه های چند طبقه قابی ، ابتدا توسط سقف ها واز طریق تیرچه ها به تیرهای اصلی واز طریق تیرها به ستونها انتقال می یابد .

قابهای فلزی شیبدار :

قابهای فلزی شیبدار در پوشش دهانه های بزرگ در ساختمانهای صنعتی مانند کارخانه ها ، انبارها ، آشیانه هواپیما ، سالن های ورزشی و... مورد استفاده قرار می گیرد . این نوع پوشش نسبت به انواع خرپا سازی دارای مزایای چندی است که مهمترین آنها عبارتند از : صرفه جویی در مصالح ومدت ساخت ونصب ، نمای زیباتر واستفاده از فضای زیر پوشش . بنابراین ، قابهای شیبدار در مهندسی مدرن اهمیت ویژه ای کسب کرده است وبتدریج جای ساختمانهای سیستم خرپایی را گرفته ومی گیرد .

وقتی که دهانه قاب بیش از 15 متر است ویا در مواردی که نسبت ارتفاع به طول دهانه کوچک است ، رانش افقی پایه ها که بر شالوده تاثیر می گذارد ، بزرگ می شود . در نتیجه برای مقابله با آن ، استفاده از شالوده های منفرد معمولی غیر عملی است که در چنین حالتی از شالوده های منفرد با شکل هندسی مخصوص استفاده می شود . در حالت کلی ودر دهانه های بزرگ رانش بین دوپایه ، باید با گذاردن کش فلزی در بین دوپایه گرفته شود . این کش ها برای تمام رانش بین دوپایه محاسبه می شود وبا اتصال پنجه مفصلی به صفحه پای ستون متصل می گردد واغلب لازم است که با گذاردن بست قورباغه ای آنها را به حالت تنیده در آورد .هنگامی که کش در محل صحیح خود قرار گرفت وبه اندازه لازم تنیده شد ، می توان برای جلوگیری از زنگ زدگی ، تمام آن را در بتن قرار داد .

روش ساخت قابها :

قابها را می توان از نیمرخهای نورد شده ، مقاطع مرکب ویا ترکیب این دو ساخت .قابهای شیبدار ساخته شده از نیمرخهای نورد شده تا دهانه های حدود 10 متر با سادگی وصرفه جویی مخصوص به خود کاربردهای فراوانی دارد . از طرف دیگر ، اتصال جوش از نظر ساخت شکلهای مرکب با ارتفاع متغیر در مقطع ، یا ماهیچه های منحنی در گوشه ، تسهیلات خوبی را فراهم می کند . همچنین اتصال جوش در این گونه قابها به مقدار زیادی به ظرافت وزیبایی آنها کمک می کند . بنابراین ، توصیه می شود در ساخت قابهای شیبدار از اتصال جوش استفاده گردد . در کارگاه شکل قاب مورد نظر بر سطح مسطحی پیاده می شود واز روی شکل الگو برداشته شده با استفاده از پروفیلهای انتخاب شده و ورق آهن برابر الگو بریده شده وسپس جوش می گردد .

ابعاد ساختمانی :

قابهای فلزی را می توان با صرفه جویی در دهانه های حدود 8 تا 60 متر وبیشتر به کار برد .فاصله قابها از یکدیگر برحسب مقدار بار ودهانه ، معمولا" بین 5/4 تا 10 متراست ومی توان ارقام زیر را به عنوان راهنما در طرح ساختمان در نظر داشت :

دهانه (m)
فاصله قابها (m)
9تا 12
5/4
12تا 18
5/5
18 تا 30
6
بیش از 30
5/1 تا6/1 دهانه

بند انبساط در ساختمانهای قابی:

در قابهای فلزی که در تماس با دیوارهای مصالح بنایی قرار می گیرند ، در ساختمانهایی که طول آنها بیش از 50 متر باشد ، بسته به طول ساختمان وتغییرات درجه حرارت محیط ، تعبیه درز انبساط لازم است .

سینه بندها :
از سینه بندها برای کم کردن طول آزاد قطعات تحت فشار وخمش استفاده می شود .نباید تنها مساله کمانش قسمت فشاری مقطع مورد توجه قرار گیرد ، بلکه باید مساله پیچش نیز بررسی شود . نیرویی که این سینه بندها متحمل می شوند ، تقریبا" 2 درصد نیروی فشاری موجود در قطعه اصلی است روش اتصال رایج بین سینه بندها ومقطع اصلی به دوصورت اتصال برشی واتصال مکانیکی است .

بادبندها :
در ساختمان های فولادی، بادبندها بعد از تیر و ستون و در موقع زلزله و باد حتی می توان گفت بیش از آنها دارای اهمیتند و عامل بسیار مهمی برای مقاومت در برابر زلزله و بارهای جانبی دیگرهستند. انواع باد بندهای هم مرکز و خارج از مرکز، به اشکال مختلف vو v معکوس و ضربدری (X) مورد استفاده قرار می گیرند. بادبندهای X برای مقابله با باد کاربردی ترند تا در برابر زلزله و در برابر بارهای متناوب از شکل پذیری کمتری برخوردارند، زیرا که در این نوع بادبندها در هنگام وارد شدن نیروهای جانبی، همواره یک عضو مورب آن در کشش و دیگری در فشار است و این باعث شکست آنی یا اصطلاحا شکست ترد می شود . طراحی و اجرای بادبندها باید با نهایت دقت و بر اساس اصول و قوانین مهندسی خصوصا در مورد محل قرارگیری خود بادبندها، نوع و اندازه پروفیل مصرفی، مقدار و نوع و طول جوش ها، نوع درز جوش و... صورت گیرد.در ساختمانهای بلند اسکلت فلزی مرکب از تیر وستون استحکام ومقاومت آنها در مقابل نیروهای جانبی (باد، زلزله) بستگی به درجه گیرداری اتصالات تیر وستونشان دارد .

شیوه نصب بادبندها :
اتصال بادبندها در گوشه ها به قاب فلزی ، با یک صفحه (ورق فلزی) انجام می گیرد .ساخت ونصب به اینگونه است که با پروفیلهای مورد نظر چپ وراستها را بر روی سطح صاف نظیرکف کارگاه یا زمین معمولا" به وسیله ورق فلزی مربع مستطیل که در ناحیه وسط جوش می شود ، اجرامی کنند .چپ وراستها به وسیله بالابر یا جرثتقیل یا کشیدن طناب در محل اتصال قرار می گیرند ،سر پروفیلهای چپ وراست در محل خود ، در روی ورق فلزی که به ستون وپل وصل است ، جوش می گردد .در بعضی موارد ، اتصالات چپ وراست به وسیله میلگرد و در محل اتصال به صورت مفصلی (خارمغزی) متصل می گردد . این نوع اتصالات معمولا" در ساختمانهای قابی فلزی یک طبقه ومنابع هوایی فلزی به کار می رود .

منبع